WO2014129926A1 - Аксиально-плунжерный насос с рекуперацией энергии - Google Patents

Аксиально-плунжерный насос с рекуперацией энергии Download PDF

Info

Publication number
WO2014129926A1
WO2014129926A1 PCT/RU2013/000632 RU2013000632W WO2014129926A1 WO 2014129926 A1 WO2014129926 A1 WO 2014129926A1 RU 2013000632 W RU2013000632 W RU 2013000632W WO 2014129926 A1 WO2014129926 A1 WO 2014129926A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotor
channels
cylinder block
stator
flat surface
Prior art date
Application number
PCT/RU2013/000632
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Владимир Фёдорович ФОМИН
Original Assignee
Fomin Vladimir Fjodorovich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fomin Vladimir Fjodorovich filed Critical Fomin Vladimir Fjodorovich
Priority to JP2015531881A priority Critical patent/JP5920645B2/ja
Publication of WO2014129926A1 publication Critical patent/WO2014129926A1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/20—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • F04B1/2014—Details or component parts
    • F04B1/2021—Details or component parts characterised by the contact area between cylinder barrel and valve plate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/20—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • F04B1/2014—Details or component parts
    • F04B1/2035—Cylinder barrels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/06—Energy recovery

Definitions

  • the present invention relates to multi-cylinder reciprocating pumps with a rotating cylinder block, in particular, used in reverse osmosis devices and involving the recovery of energy.
  • an axial-plunger pump with energy recovery by a pressure exchanger comprising a rotor with a cylinder block made with channels for the pumped liquid connected to the plunger cavity of the cylinders and channels of the pressure exchanger for the liquid used for energy recovery connected to the rod cylinder cavity , which is part of the pressure exchanger, and a stator made with through channels, in contact with a flat surface with the end face of the rotor, while the openings of the stator channels periodically coincide with rotating the rotor with the holes of the rotor channels.
  • This well-known technical solution is selected as a prototype of the claimed invention.
  • a disadvantage of the known axial-plunger pump is the occurrence due to an asymmetric (unbalanced) load on the rotor of oscillatory movements of the rotor in both axial and radial directions (relative to the axis of rotation), which, as a result, leads to uneven wear of the joint surfaces of the rotor and stator, and also a cylinder block. As a result of such wear, the tightness of the structure is significantly reduced, and hence the pump efficiency (efficiency).
  • the service life and tightness (volumetric efficiency) of axial-plunger hydraulic pumps depend on the presence, size and uniformity of the gaps between the mating parts, namely, in the junction between the stator and the rotating rotor and in the mating of the cylindrical surface of the plungers with the holes of the rotating rotor .
  • the asymmetric (unbalanced) rotor load characteristic of axial-plunger hydraulic pumps contributes to oscillatory movements of the rotating rotor (both axially and radially) relative to the axis of rotation and, as a consequence, to uneven wear of the butt surfaces of the rotating rotor and the stationary the distributor, as well as the cylindrical surfaces of the plungers and the associated holes of the rotating rotor. As a result of such wear, the tightness (volumetric efficiency) of the pump is significantly reduced.
  • the technical result achieved is to reduce the wear of rubbing parts, reduce energy consumption during operation and increase volumetric efficiency pump.
  • a pressure exchanger including a rotor with a cylinder block, made with channels for the pumped liquid connected to the plunger cavity of the cylinders, and channels (pressure exchanger) for the liquid used for energy recovery, connected to rod cylinder cavity (which is part of the pressure exchanger), and a stator made with through channels, in contact with a flat surface with the end face of the rotor, with the holes
  • the stator anal- yles coincide periodically with the holes of the rotor channels (for the pumped liquid and the liquid used for energy recovery).
  • the rotor includes a plate made with through channels for the pumped liquid and channels for the liquid used for energy recovery.
  • the flat surface of the plate is in contact with the flat surface of the stator, and the opposite relief surface is in contact with the relief surface of the end face of the cylinder block.
  • the plate is mounted on the cylinder block at the end of the rotor with the possibility of displacement along the axis of the rotor and tilt relative to the axis of the rotor and is pressed by a flat surface to the flat surface of the stator by a spring mounted on the cylinder block.
  • the holes of the through channels of the plate are a continuation of the corresponding channels of the rotor.
  • the cylinder block can be installed in the housing in an angular contact bearing. This allows you to reduce the magnitude of the displacement of the rotor and to reduce the wear of the cylindrical surfaces of the plungers and associated channels in the cylinder block.
  • the pump can be made with a housing filled with liquid, while the cylinder block can be made with ledges on the outer surface, which provide fluid circulation inside the housing during rotation of the rotor, thereby lubricating and cooling the bearing assembly.
  • FIG. 1 shows an axial plunger pump.
  • axial-plunger pump includes a housing 1, a bearing assembly 2, a rotor 3, driven by a shaft 4, a cylinder block 5, a plate b, a stator 7, a spring 8, a plunger 9, a ledge 10, a spherical joint 11, a thrust bearing 12, an inclined a washer 13, a plunger cavity 14, a rod cavity 15.
  • a support thrust bearing 12 is mounted, abutting against the sliding surface of the inclined washer 13.
  • the pumped liquid is supplied to the working chambers 14 through the channel (d) of the stator 7 and the channel of the plate 6 with a certain pressure, while the rod cavity 15 is connected through its own outlet channel (c) of the stator 7 to a discharge line (not shown).
  • the discharge of the pumped liquid of high pressure from the working chambers (plunger cavity) 14 of the plungers 9 is carried out through the channels of the plate 6 and the channel (a) of the stator 7 into the consumption system (not shown).
  • the rod cavity 15 is connected through its own underwater channel (b) of the stator 7 with a liquid having high pressure, which is a by-product of the process.
  • the rotation of the rotor 3 is communicated through the shaft 4.
  • the sliding bearing unit 2 receives an unbalanced load on the cylinder block 5 from the action of the plungers 9 in the radial and axial direction without loss of tightness in the interface between the relief surfaces of the cylinder block 5 and the plate 6 and without violating the uniform clearance between the flat surfaces plate 6 and stator 7.
  • the cylinder block 5 and the plate 6 are interconnected by selected embossed surfaces, which, with a relatively small offset from each other, due to the high accuracy of their manufacture, do not violate the tightness of the channels.
  • the pump housing is filled with the pumped liquid through the inlet channel (e) connecting the cavity of the pump housing and the channel (d).
  • the cylinder block is made with ledges 10 on the outer surface, providing circulation of fluid inside the housing during rotation of the rotor, thereby lubricating and cooling the bearing assembly.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

Аксиально-плунжерный насос с рекуперацией энергии включает ротор с блоком цилиндров, выполненным с каналами для перекачиваемой жидкости, соединенными с плунжерной полостью цилиндров, и каналами для жидкости, используемой для рекуперации энергии, соединенными со штоковой полостью цилиндров, и выполненный со сквозными каналами статор, контактирующий плоской поверхностью с торцом ротора. Ротор включает пластину, выполненную со сквозными каналами для перекачиваемой жидкости и каналами для жидкости, используемой для рекуперации энергии. Указанная пластина выполнена с плоской поверхностью, контактирующей с плоской поверхностью статора, и противоположной рельефной поверхностью, контактирующей с рельефной поверхностью торца блока цилиндров, и установлена на блоке цилиндров в торце ротора с возможностью смещения вдоль оси ротора и наклона относительно оси ротора, при этом она поджимается плоской поверхностью к плоской поверхности статора пружиной.

Description

Аксиально-плунжерный насос
с рекуперацией энергии
Область техники
Настоящее изобретение относится к многоцилиндровым поршневым насосам с вращающимся блоком цилиндров, в частности, используемым в устройствах обратного осмоса и предусматривающим рекуперацию энергии.
Предшествующий уровень техники
Из уровня техники известен, см. патент US 7,799,221, опубликованный
21.09.2010, аксиально-плунжерный насос с рекуперацией энергии обменником давления, включающий ротор с блоком цилиндров, выполненным с каналами для перекачиваемой жидкости, соединенными с плунжерной полостью цилиндров, и каналами обменника давления для жидкости, используемой для рекуперации энергии, соединенньми со штоковой полостью цилиндров, являющуюся частью обменника давления, и выполненный со сквозными каналами статор, контактирующий плоской поверхностью с торцом ротора, при этом отверстия каналов статора периодически совпадают при вращении ротора с отверстиями каналов ротора. Это известное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявленного изобретения.
Недостатком известного аксиально-плунжерного насоса является возникновение вследствие несимметричной (неуравновешенной) нагрузки на ротор колебательных движений ротора как в осевом, так и в радиальном направлениях (относительно оси вращения), что, как следствие, приводит к неравномерности износа стыковых поверхностей ротора и статора, а также блока цилиндров. В результате такого износа значительно снижается герметичность конструкции, а значит, и коэффициент полезного действия насоса (к.п.д.).
Срок службы и герметичность (объемный к.п.д.) аксиально-плунжерных гидравлических насосов зависят от наличия, величины и равномерности зазоров между сопрягаемыми деталями, а именно, в стыке между статором и вращающимся ротором и в сопряжении цилиндрической поверхности плунжеров с отверстиями вращающегося ротора. Несимметричная (неуравновешенная) нагрузка на ротор, характерная для аксиально-плунжерных гидравлических насосов, способствует возникновению колебательных движений вращающегося ротора (как в осевом, так и в радиальном направлениях) относительно оси вращения и, как следствие, к неравномерности износа стыковых поверхностей вращающегося ротора и неподвижного распределителя, а также цилиндрических поверхностей плунжеров и сопряженных с ними отверстий вращающегося ротора. В результате такого износа значительно снижается герметичность (объемный к.п.д.) насоса.
Раскрытие изобретения
В заявленном изобретении достигаемый технический результат заключается в снижении износа трущихся деталей, уменьшении энергозатрат при эксплуатации и повышении объемного к.п.д. насоса.
Указанный технический результат достигается в аксиально-плунжерном насосе с рекуперацией энергии обменником давления, включающем ротор с блоком цилиндров, выполненным с каналами для перекачиваемой жидкости, соединенными с плунжерной полостью цилиндров, и каналами (обменника давления) для жидкости, используемой для рекуперации энергии, соединенными со штоковой полостью цилиндров (являющуюся частью обменника давления), и выполненный со сквозными каналами статор, контактирующий плоской поверхностью с торцом ротора, при этом отверстия каналов статора периодически совпадают при вращении ротора с отверстиями каналов ротора (для перекачиваемой жидкости и жидкости, используемой для рекуперации энергии). При этом ротор включает пластину, выполненную со сквозными каналами для перекачиваемой жидкости и каналами для жидкости, используемой для рекуперации энергии. Плоской поверхностью пластина контактирует с плоской поверхностью статора, а противоположной рельефной поверхностью контактирует с рельефной поверхностью торца блока цилиндров. Пластина установлена на блоке цилиндров в торце ротора с возможностью смещения вдоль оси ротора и наклона относительно оси ротора и поджимается плоской поверхностью к плоской поверхности статора пружиной, установленной на блоке цилиндров. Отверстия сквозных каналов пластины являются продолжением соответствующих каналов ротора. Указанный технический результат достигается в заявленном изобретении благодаря сохранению равномерного зазора между статором и ротором, независимо от его колебательных движений. Важно также и то, что при смещениях пластины относительно блока цилиндров вдоль оси ротора и ее наклонах относительно оси ротора герметичность каналов ротора не нарушается.
Кроме того, блок цилиндров может быть установлен в корпусе в радиально-упорном подшипнике. Это позволяет уменьшить величину смещений ротора и снизить износ цилиндрических поверхностей плунжеров и сопряженных с ними каналов в блоке цилиндров.
Насос может быть выполнен с корпусом, заполняемым жидкостью, а блок цилиндров при этом может быть выполнен с уступами на внешней поверхности, обеспечивающими циркуляцию жидкости внутри корпуса при вращении ротора, осуществляя тем самым смазку и охлаждение подшипникового узла.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан аксиально-плунжерный насос. Лучший вариант осуществления изобретения
Представленный на фиг. 1 аксиально-плунжерный насос включает корпус 1, подшипниковый узел 2, ротор 3, приводимый во вращение валом 4, блок цилиндров 5, пластину б, статор 7, пружину 8, плунжер 9, уступ 10, сферическое сочленение 11, опорный подпятник 12, наклонную шайбу 13, плунжерную полость 14, штоковую полость 15. На штоке каждого плунжера через сферическое сочленение 11 укреплен опорный подпятник 12, упирающийся в поверхность скольжения наклонной шайбы 13.
Перекачиваемая жидкость подводится в рабочие камеры 14 через канал (d) статора 7 и канал пластины 6 с определенным давлением, при этом штоковая полость 15 соединена через собственный отводной канал (с) статора 7 со сбросной магистралью (не показано).
Отвод перекачиваемой жидкости повышенного давления из рабочих камер (плунжерной полости) 14 плунжеров 9 осуществляется через каналы пластины 6 и канал (а) статора 7 в систему потребления (не показано). При этом штоковая полость 15 соединена через собственный подводной канал (Ь) статора 7 с жидкостью, обладающей повышенным давлением, которое является побочным продуктом процесса. Таким образом, плунжеру 9 сообщается дополнительная энергия, тем самым уменьшаются затраты энергии на создание повышенного давления в рабочей камере 14.
Вращение ротору 3 сообщается через вал 4. Подшипниковый узел скольжения 2 воспринимает неуравновешенную нагрузку на блок цилиндров 5 от воздействия плунжеров 9 в радиальном и осевом направлении без потери герметичности в сопряжении между рельефными поверхностями блока цилиндров 5 и пластины 6 и без нарушения равномерного зазора между плоскими поверхностями пластины 6 и статора 7.
Блок цилиндров 5 и пластина 6 сопрягаются между собой подобранными рельефными поверхностями, которые при относительно небольшом смещении друг относительно друга, за счет высокой точности их изготовления, не нарушают герметичность каналов.
Неизменность равномерного зазора между плоскими поверхностями пластины 6 и статора 7 обеспечивается тем, что пружина 8 прижимает пластину 6 к статору 7.
Корпус насоса заполняется перекачиваемой жидкостью через подводящий канал (е), соединяющий полость корпуса насоса и канал (d).
Блок цилиндров выполнен с уступами 10 на внешней поверхности, обеспечивающими циркуляцию жидкости внутри корпуса при вращении ротора, осуществляя тем самым смазку и охлаждение подшипникового узла.

Claims

Формула изобретения
1. Аксиально-плунжерный насос с рекуперацией энергии, включающий ротор с блоком цилиндров, вьшолненным с каналами для перекачиваемой жидкости, соединенными с плунжерной полостью цилиндров, и каналами для жидкости, используемой для рекуперации энергии, соединенными со штоковой полостью цилиндров, и выполненный со сквозными каналами статор, контактирующий плоской поверхностью с торцом ротора, при этом отверстия каналов статора периодически совпадают при вращении ротора с отверстиями каналов ротора, отличающийся тем, что ротор дополнительно включает выполненную со сквозными каналами для перекачиваемой жидкости и каналами для жидкости, используемой для рекуперации энергии, пластину с плоской поверхностью, контактирующей с плоской поверхностью статора, и противоположной рельефной поверхностью, контактирующей с рельефной поверхностью торца блока цилиндров, установленную на блоке цилиндров в торце ротора с возможностью смещения вдоль оси ротора и наклона относительно оси ротора и поджимаемую плоской поверхностью к плоской поверхности статора пружиной.
2. Насос по п. 1, отличающийся тем, что блок цилиндров установлен в корпусе в радиально-упорном подшипнике, воспринимающем неуравновешенную нагрузку на ротор.
3. Насос по п. 2, отличающийся тем, что выполнен с корпусом, заполняемым жидкостью, а блок цилиндров выполнен с уступами на внешней поверхности, обеспечивающими циркуляцию жидкости внутри корпуса при вращении ротора.
PCT/RU2013/000632 2013-02-21 2013-07-23 Аксиально-плунжерный насос с рекуперацией энергии WO2014129926A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015531881A JP5920645B2 (ja) 2013-02-21 2013-07-23 エネルギー回収アキシャルプランジャポンプ

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013107556 2013-02-21
RU2013107556 2013-02-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014129926A1 true WO2014129926A1 (ru) 2014-08-28

Family

ID=51391599

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2013/000632 WO2014129926A1 (ru) 2013-02-21 2013-07-23 Аксиально-плунжерный насос с рекуперацией энергии

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5920645B2 (ru)
WO (1) WO2014129926A1 (ru)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105526051A (zh) * 2016-01-19 2016-04-27 沃尔科技有限公司 能量回收的高压柱塞泵
CN107178544B (zh) * 2017-07-13 2019-06-21 徐工集团工程机械有限公司 泵马达端盖总成、泵马达以及起重机能量回收液压***
CN111237155A (zh) * 2020-02-28 2020-06-05 燕山大学 一种实现能量回收的通轴轴向活塞泵
CN111348725B (zh) * 2020-03-03 2020-11-17 自然资源部天津海水淡化与综合利用研究所 一种可单手操作的便携式海水淡化机及工作方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3961563A (en) * 1973-03-19 1976-06-08 Hydromatik Gmbh Axial piston machine of the type having a tiltable cylinder block
US20100000401A1 (en) * 2004-07-09 2010-01-07 Brueninghaus Hydromatik Gmbh Axial-piston machine having an antiwear layer
US7799221B1 (en) * 2008-01-15 2010-09-21 Macharg John P Combined axial piston liquid pump and energy recovery pressure exchanger

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2512186B2 (ja) * 1990-02-19 1996-07-03 株式会社日立製作所 アキシヤルピストンポンプ装置
WO1998017913A1 (fr) * 1996-10-24 1998-04-30 Komatsu Ltd. Appareil moteur/pompe hydraulique
JP5063823B1 (ja) * 2012-04-13 2012-10-31 株式会社小松製作所 斜軸式アキシャルピストンポンプ・モータ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3961563A (en) * 1973-03-19 1976-06-08 Hydromatik Gmbh Axial piston machine of the type having a tiltable cylinder block
US20100000401A1 (en) * 2004-07-09 2010-01-07 Brueninghaus Hydromatik Gmbh Axial-piston machine having an antiwear layer
US7799221B1 (en) * 2008-01-15 2010-09-21 Macharg John P Combined axial piston liquid pump and energy recovery pressure exchanger

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015529778A (ja) 2015-10-08
JP5920645B2 (ja) 2016-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9175672B2 (en) Valve plate and axial piston hydraulic pump motor including the same
WO2014129926A1 (ru) Аксиально-плунжерный насос с рекуперацией энергии
US10145367B2 (en) Piston pump and valve plate of piston pump
RU131424U1 (ru) Аксиально-плунжерный насос с рекуперацией энергии
WO2018215514A1 (en) Hydrostatic relief and lubrication notches on valve segment running face
CN110566399B (zh) 一种矩形柱塞的径向柱塞泵马达
US20090196768A1 (en) Floating cup pump assembly
CN104389754B (zh) 一种端面配油的液压补偿式径向柱塞泵
CN217481465U (zh) 一种液压泵及液压马达
RU145663U1 (ru) Аксиально-плунжерный насос с рекуперацией энергии
JP2014037783A (ja) 液圧回転機
CN113530784B (zh) 一种新型变量径向柱塞泵
EP3104006B1 (en) Hydraulic machine and power generating apparatus of renewable energy type
RU2647160C1 (ru) Радиально-поршневой насос с направляющими дисками
RU2601821C1 (ru) Роторно-поршневая машина арутюняна
RU2330196C1 (ru) Плунжерный газогидродвигатель
CN104895754B (zh) 一种轴向柱塞与径向柱塞复合的液压泵
RU159326U1 (ru) Роторно-поршневая машина арутюняна
RU98496U1 (ru) Пластинчатый насос
EP3020967B1 (en) Pump device
RU2792490C1 (ru) Аксиально-плунжерный насос с рекуперацией энергии
RU118370U1 (ru) Роторный радиально-поршневой насос
RU2700972C1 (ru) Пластинчатый нефтяной насос
RU142063U1 (ru) Радиальный насос
RU173533U1 (ru) Радиально-поршневой насос с прижимом поршней

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2015531881

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13875746

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13875746

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1