UA29729C2 - Hасосна станція - Google Patents

Abstract

1. Об'єкт: насосна станція. 2. Область застосування: насособудування, зокрема насосні станції механізованих кріплень, використовуваних у вугільній промисловості. 3. Сутність винаходу: насосна станція включає гідроперетворювач тиску з приводом від відцентрового насоса, пристрій для змащення у виді гідроциліндра, а також апаратуру керування. 4. Технічний результат: забезпечено одержання характеристики насосної станції, що відповідає режиму роботи кріплення, зменшено коефіцієнт тертя ущільнень, збільшено ресурс насосної станції, зменшено металоємність поршневого насосу. 2 з.п. ф-ли, 1 іл.

Description

Опис винаходу

Изобретение относится к насосостроению, в частности к насосньм станциям механизированньїх крепей, 2 используемьх преимущественно в угольной промьішленности.

Известньії насоснье станции механизированньїх крепей отечественньїх и зарубежньїх фирм, включающие поршневье насосьї с кривошмпно-ша-тунпьимм приводом //. Общими недостатками зтих насосньїх станций являются: 1. Конструктивная сложность привода насосов; 2. Сложность устройств регулирования режима работь станции; 3. Значительная металлоемкость и трудоемкость изготовления.

Известньі насосьі, вьіполненнье в виде гидропреобразователей давлениий (мультипликаторов) двойного (непрерьвного) действия. Приводной гидроцилиндр зтих насосов реверсируется гидрораспределителем, управление которьім осуществляется механическим, злектрическим или гидравлическим приводом питающимся 79 от гидролинии, соєдиненной с входом в гидрораспределитель. Известньюе конструкции насосньх станций, вьіполненньїх с такими насосами не обеспечивают получение показателей, необходимьїх дли работь! в составе механизированньх крепей/2/.

Известньі насосьі с клапанньімм распределением, в которьїх используются гидравлические цилиндрь! для воздействия на клапан всаса с целью изменения режима работь! насоса /3/. Недостатком зтих насосов является наличиє пружинь, которая в насосах, работающих с подачей и давлениєм насосной станции механизированной крепи, должна воспринимать усилия порядка 15 000 - 20 000 Н. -Такая пружина требует значительньїх затрат при ее изготовленийи, а также существенно усложняет и увеличивает весь узел гидроцилиндра.

Известньі устройства для подачи смазки в зону работь! уплотнения, вьіполненнье в виде гидравлического цилиндра, встроенного в поршень гидропневмоаккумугулятора /, с. 139/, Одна поршневая полость зтого с 22 гидроцилиндра сообщаєтся с полостью, в которой находится сжатьй газ, а противоположная поршневая Го) полость заполнена смазкой й соединена с полостью, в которой установлень уплотнения рабочего поршня гидропневмоаккумулятора. Недостатком известного устройства для подачи сказки является невозможность создать в полости уплотнений давления вьіше давления в рабочей камере гидропневмоаккумулятора.

Найиболее близкой к предлагаемой насосной станции по технической сущности и достигаемому результату о 30 является насосная станция СНТЗ2, включающая поршневой насос клапанного распределения с Га кривошипно-шатунньім приводом, центробежньй насос, вьіїход которого соединен с входом поршневого насоса, бак с рабочей жидкостью злектродвигатели поршневого и центробежного насосов, аппаратуру управления и - гидро-пневмоаккумуляторь /5/. Ге»)

Ледостатками насосной станции типа СНТЗ2 являются:

Зо 1. Характеристика насосной станции определяется характеристикой поршневого насоса, с производительность насосной станции практически постоянна при различном давлениий в сети, вплоть до достижения значений, когда в работу вступает защитная аппаратура. Как известно /Л/, при работе механизированной крепи большую часть времени гидравлическая система крепи потребляєт - незначительную «4, часть номинальной додачи насоса при относительно вьісоком давлении. Такое сочетание свойств насосной З 40 станции и крепи приводит к нерациональному использованию установленной мощности привода, а также к с необходимости использования сложной регулирующей аппаратурнь!. з» 2. Конструктивная сложность привода поршневого насоса приводит к большому количеству сложньмх, вьісокоточньїх деталей (подшипники, зубчатье колеса, смазочньй насос и привод к нему, шатуньі), корпус редуктора и т.д.), внісокой трудоемкости изготовления, большой металлоемкости, снижает надежность станции. 45 3. Неравномерность движения звеньев кривошипно-шатунного механизма вьізьівает инерционнье нагрузки, ді пульсацию давления и подачи насосной станции, для сглаживания которьїх необходимо устанавливать (Те) гидропневмоаккумуляторь!ї значительной емкости. 4. При отказе предохранительньх устройств станции в приводе могут возникать существенно большие 7 нагрузки. Теоретически, если не учитьшвать реальную жесткость деталей, при прохождений ка 20 кривошипно-шатунньм механизмом "мертвьх" положений нагрузки в приводе могут достигать бесконечно больших величин, что снижает надежность насосной станции. с 5. Ограниченнье ход и диаметр плунжеров, которне может обеспечить кривошипно-шатунньй механизм в шахтном исполнении привода, когда габаритнье размерь привода жестко ограничень, не позволяют существенно снизить частоту циклов работьї поршневого насоса и увеличить диаметр плунжеров, что могло бь

Уувеличить надежность, станции.

ГФ) б. Наличие в приводе поршневого насоса редуктора и кривошипно-шатунного механизма отрицательно влияет на шумовье характеристики насосной станции. о В основу изобретения поставлена задача: насосную станцию механизированной крепи, путем вьіполнения поршневого насоса в виде гидропреобразователя давления с приводом от центробежного насоса, обеспечить 60 характеристикой (зависимостью подачи от давления), соответствующей режиму работь! механизированной крепи, уменьшением козффициента трения в уплотнениях и упрощением конструкции системь! регулирования.

Сущность изобретения заключается в том, что в известной насосной станции, включающей поршневой насос с клапанньм распределением и центробежньй насос, вьїход которого соединен с поршневьм насосом, поршневой насос вьіполнен в виде гидропреобразователя давления двойного (непрерьівного) действия, у бо которого приводной гидроцилиндр запитая от центробежного насоса. Рабочая жидкость от центробежного насоса подается в приводной гидроцилиндр гидропреобразователя давления через гидрораспределитель, управление которьім осуществляется от напорной магистрали гидропреобразователя давления Через гидрораспределитель, управляемьй воздействием поршня приводного гидроцилиндра.

Такое исполнение насосной станции обеспечивает достижение следующих технических результатов: 1. Характеристика насосной станций определяется характеристикой центробежного насоса, в отличие от прототипа, имеющего жесткую характеристику, определяемую характеристикой поршневого насоса. Зто позволяет получить большие подачи насосной станции при мальїх давлениях и наоборот (малье подачи при больших давлениях) без использования сложной регулирующей аппаратурь. При такой характеристике /о насосной станции существенно повьішается, по сравнению с прототипом, скорость крепления лавьі и более рационально используется установленная мощность злектропривода. 2. Защита от поломок деталей насосной станции обеспечиваєтся тем, что центробежньй насос не способен создавать давление больше давления, определяемого его характеристикой, даже при полной остановке приводного гидроцилиндра гидропреобразователя (режим работьі центробежного насоса на закрьтую /5 задвижку). Позтому отпадает необходимость устанавливать сложнье устройства (предохранительнье клапань и т.д,), как зто делается в прототипе для защить! от поломок деталей.

З. Привод поршней насоса от гидроцилиндра, в отличие от криво-шипно-шатунного привода, позволяет обеспечить значительно большие величинь! хода и диаметра плунжеров. При зтом достигается существенное снижение частоть! циклов работь! поршневого насоса и соответственно частоть! циклов срабатьвания клапанов 2о всаса и нагнетания. Существенно снижается линейная скорость в сопряжениях уплотнений с плунжерами, Так, например, увеличение хода плунжера до 800мм и его диаметра до 100мм снижаеєт, по сравнению с прототипом, частоту циклов приблизительно в 100 раз. При зтом обеспечиваются габаритнье размерь! насосной станции, приемлемнье для работь! в шахтньїх условиях.

Уменьшение частотьі циклов и линейной скорости позволяет значительно увеличить ресурс и показатели с безотказности насосной станции, уменьшить пульсацию подачи и давления. 4. Достаточен один приводной злектродвигатель вместо двух в прототипе. і) 5. Значительно уменьшаются инерционньсе нагрузки в приводе поршневого насоса, отсутствует возможность возникновения существенно больших нагрузок, которье могут возникнуть в прототипе при прохождений кривошипно-шатунньім механизмом "мертвьїх" положений. Ге! зо Соединение полостей управления гидрораспределителя, реверсирующего приводной гидроцилиндр гидропреобразователя двойного действия, с вьходом (напорной магистралью) гидропреобразователя с позволяет существенно, по сравнению с известньми конструкциями, повьісить четкость, надежность работь ї- реверсирующего гидрораспределителя.

В частном случае насосная станция оснащена гидроцилиндром, штоковая полость которого заполнена Ме

Зз5 ЖИдКойЙ или консистентной смазкой, поршневая полость зтого гидроцилиндра соединена с рабочей камерой с преобразователя давления (мультипликатора), а штоковая - с полостями, в которьїх установлень! уплотнения подвижньїх частей преобразователя давления (мультипликатора). При работе насосной станции, как правило, используется в качестве рабочей жидкости водная змульсия и наличие в полостях уплотнений смазки под давлением, превьішающим давление змульсии, вязкость которой существенно меньше вязкости смазки, « уменьшает вероятность утечки змульсии. Кроме того, наличие смазки значительно снижает, по сравнению со 7-3) с водной змульсией, козффициент трения. По данньім, приведенньм в /4/, сила трения манжет в масляной среде в 2 - 4 раза меньше, чем в присутствий водной змульсии. Зто повьішает механический КЦД преобразователя ;» давления (мультипликатора) и ресурс трущихся деталей.

Во втором частном случае исполнения насосной станции, она вьіполнена с гидроцилиндром, установленньім под клапаном всаса соосно с клапаном. Гидроцилиндр снабжен поршнем-толкателем, которьій взайимодействует

ГІ с торцом клапана всаса при вьідвижений поршня-толкателя. Одна полость гидроцилиндра соединена с под клапанной полостью клапана всаса. Отличительньїм признаком является то, что насосная станция снабжена і, гидроаппаратом, переключаемьм давлением в напорной магистрали насосной станции и связьівающим вторую -І полость гидроцилиндра с напорной магистралью преобразователя давления (мультипликатора) и Ливией слива, 5р при зтом поршень-толкатель установлен относительно клапана всаса на расстоянии, обеспечивающем при о вьідвижении поршня-толкателя его взаймодействие с клапаном всаса и образование зазора между клапаном

Ге всаса й его седлом, Гидроцилиндр установлен с возможностью регулирования зазора между клапаном всаса и его седлом. Технический результат, достигаемьій таким исполнением станции, заключаєтся в том, что при достижении в напорной линии преобразователя предельного давления, образующийся зазор между клапаном ов всаса и его седлом обеспечивает истечение рабочей жидкости из рабочей камерь! плунжера преобразователя давления (мультипликатора) при предельном давлении. При зтом производительность центробежного насоса, в (Ф, соответствии с характеристикой центробежного насоса, падает в З - 4 раза, значительно уменьшается (в ка несколько раз) потребляемая центробежньм насосом злектрознергия и преобразователь давления (мультипликатор) переходит в "дежурньй" режим работьії с малой производительностью при предельном бр давлении. Такой режим позволяет восполнить утечки в гидросистеме крепи й предотвратить перегрев рабочей жидкости в центробежном насосе благодаря непрерьівной ее циркуляции в гидросистеме станции. Наличие управляющего гидроаппарата позволяет существенно упростить конструкцию гидропреобразователя двойного действия (не нужна мощная пружина).

На фигуре показана насосная станция механизированной крепи. Приводной гидроцилиндр І своим поршнем 65 2 связан с плунжерами З и 4, расположенньіми з корпусах 5 и 6 рабочих камер 7 и 8. Рабочие камерь 7 и 8 отделеньії от полостей приводного гидроцилиндра І уплотнениями 9 и 10. Рабочие камерь! 7 и 8 соединень с блоками клапанов 11 й 12, в которьїх размещеньї клапань! всаса 13 и 14 и клапань! нагнетания 15 и 16. Под клапанами всаса 13 и 14 размещень гидроцилиндрь 17 и 18 с поршнями-толкателями 19 и 20. Гидроцилиндрь! 17 и 18 установленьі в блоках клапанов 11 и 12 с возможностью регулирования их положения относительно клапанов всаса 13 и 14. Полости гидроцилиндров 17 и 18 расположеннье со сторонь! клапанов всаса 13 и 14, соединень! с подклапанньми полостями зтих клапанов. Противоположнье полости гидроцилиндров 17 у 18 связаньї через гидроуправляемьій аппарат 21 с напорной линией насосной станции 22 и баком с рабочей жидкостью 23. Центробежньй насос 24 своей напорной линией 25 соединен через гидроуправляемьй гидрораспределитель 26 с полостями приводного гидроцилиндра І. Полости управления гидрораспределителя 7/0 25 соединеньі с гидрораспределителями 27 и 28, закрепленньми на торцевьх крьшках приводного гидроцилиндра І. К гидрораспределителям 27 и 28 подведеньі напорная линия насосной станции 22 и линий слива рабочей жидкости в бак 23. На напорной линии насосной станции 22 установлен гидропневмоаккумулятор 26. Рабочие камерь! 7 и 8 соединеньі с поршневьми полостями гидроцилиндров 30 и 31. Штоковье полости гидроцилиндров З0 и 31 заполнень! жидкой или консистентной смазкой и соединень! с полостями уплотнений 9 и 755.19.

При включений центробежного насоса 24 рабочая жидкость через гидрораспределитель 26 нагнетаєется в одну из полостей приводного гидроцилиндра І, а из противоположной полости зтого гидроцилиндра сдуваєтся в бак 23. При зтом поршень 2 перемещаєт плунжерь! З и 4, один из которьїх вьітесняет жидкость из рабочей камерь! через нагнетательньй клапан в напорную линию насосной станции 22. В зто время в рабочую камеру противоположного плунжера рабочая жидкость нагнетается из напорной линии 25 центробежного насоса 24. В конце хода поршень 2, воздействуя на один из гидрораспределителей 27 или 28, переключаеєет его. При зтом соответствующая полость управления гидрораспределителя 26 соединяеєется с линией слива и гидрораспределитель 25 переключается. После зтого цикл повторяется. В момент реверса приводного гидроцилиндра І давление в напорной линии насосной станции 22 поддерживается гидропневмоаккумулятором с 29. При работе плунжеров З и 4 давление в рабочих камерах 7 и 8 создаєт в шШтоковьїх полостях гидроцилиндров З0 и 31 давление, пропорциональное сосоотношению площадей поршневьїх и штоковьіх полостей і) зтих гидроцилиндров. Смазка из штоковьїх полостей гидроцилиндров З0 и 31 нагнетаєтся в полости уплотнений 9 и 10, обеспечивая уменьшение сил трения уплотнений и защиту от утечек водной змульсии. Так как давление смазки в полостях уплотнений У и 10 вьіше давления змульсиий в рабочих камерах 7 и 8, обеспечивается б зо ЗзЗффективное проникновение смазки в зонь! контакта уплотнений 9 и 10 с плунжерами З и 4 и существенное уменьшение сил трения в зтих зонах. При зтом уменьшаются механические потери знергий и существенно с увеличивается ресурс трущихся деталей, ари достижении в напорной линии 22. предельного значения ї- срабатьвает гидроуправляемьй аппарат 21 и рабочая жидкость из напорной магистрали 22 попадает под поршни-толкатели 19 и 20 гидроцилиндров 17 и 18. Поршни-толкатели 19 и 20 приподнимают клапань! всаса 13 ме) з5 М 14 над седлом образуя щели, через которне жидкость вьітесняется из соответствующей рабочей камерь! при с предельном давлений, а через вторую щель жидкость нагнетается в рабочую камеру центробежньмм насосом 24. При зтом напор центробежного насоса 24 возрастает до предельного значения и в соответствии с характеристикой центробежного насоса в З - 4 раза уменьшается его подача и в несколько раз уменьшается потребляемая злектродвигателем насоса злектрознергия. Насосная станция переходит в "дежурньій" режим « 0 работьі с малой производительностью, достаточной для восполнения утечек в гидросистеме крепи. Зто в с качество насосной станции позволяет существенно уменьшить емкость гидропневмоаккумулятора.

Claims (2)

1. ;» Формула винаходу й й з 1. Насосная станция, в частности для гидропривода механизированной крепи, включающая поршневой насос с клапанньмм распределением, снабженньм гидроцилиндром с возможностью его взаймодействия с со клапаном всоса, центробежньй насос, вьіход которого соединен с поршневьім насосом, аппаратуру управления, - пневмогидроаккумулятор, бак с рабочей жидкостью и злектропривод, отличающаяся тем, что поршневой насос Ввіполнен в виде гидропреобразователя давления двойного действия, у которого рабочие полости приводного ко гидроцилиндра соединень! ос о вьіїходом центробежного насоса и со осливной огидролинией Через Ге гидрораспределитель с гидравлическим управлением, полости управления которого соединень! с вьіходомМ гидропреобразователя давления двойного действия и со сливной гидролинией через гидрораспределитель, установленньій с возможностью взаймодействия с поршнем приводного гидроцилиндра гидропреобразователя давления двойного действия.
2. 2. Насосная станция по п. 1, отличающаяся тем, что она вьіполнена с гидроцилиндром, поршневая полость (Ф) которого соединена с рабочей камерой гидропреобразователя давления двойного действия, а штоковая ГІ полость заполнена смазкой и о соединена ос о полостями, в которьїх установлень уплотнения гидропреобразователя давления двойного действия. во З. Насосная станция по п. 1, отличающаяся тем, что гидроцилиндр, воздействующий на клапан всоса, установлен с возможностью регулирования его положения относительно клапана всоса, а рабочая полость гидроцилиндра, противоположная его полости, соединенной с подклапанной полостью клапана всоса, соединена через управляемьй давлением на вьіїходе гидропреобразователя давления двойного действия гидроаппарат, с вніходом гидропреобразователя давления двойного действия и со сливной гидролинией. б5