Плунжерный насос сверхвысокого давления

Полезная модель относится к машиностроению, в частности, к плунжерным насосам сверхвысокого давления, которые используются в комплексах гидроабразивной резки. Плунжерный насос сверхвысокого давления состоит из цилиндра 1, который закреплен в корпусе 2 со стороны привода. С противоположного торца цилиндра 1 закреплена головка 8 с блоком клапанов, в которой установлен всасывающий клапан 12 с помощью винта 13, а также вкладыш 14, вкручиваемый по резьбе и сжимающий седло 15 напорного клапана 16, прижимаемого пружиной 17 и кольцом 18. Внутри цилиндра 1 установлена гильза 19, внутри которой соосно клапанам 12 и 16 установлен приводной плунжер 26, причем между гильзой 19 и плунжером 26 образуется радиальный кольцевой зазор 27, который связан с каналом 28 для подачи жидкофазной среды, через отверстия 29, осуществленными в боковой стенке гильзы 19, и канал 30, образованный между цилиндром 1 и гильзой 19. Рабочая камера 31, находящаяся между торцем плунжера 26 со стороны головки 8 и нагнетательным клапаном 16, соединена с входным всасывающим каналом 32, через канал 33, выполненный в головке 8 с блоком клапанов, и с выходным нагнетательным каналом 34, выполненным во вкладыше 14. Сжатое насосом масло подается по трубопроводам (на чертеже не показаны) через канал 28 в полость 30 между цилиндром 1 и гильзой 19, далее через отверстие 29 в боковой стенке гильзы 19 в кольцевой зазор 27. После достижения давления масла, равного рабочему, по подаче сигнала с датчика давления разрешается пуск насоса подачи рабочей жидкости. Плунжер 26 совершает возвратно-поступательное перемещение от привода насосной установки, при перемещении которого от головки 8 с блоком клапанов в сторону привода насосной установки происходит закачка рабочей жидкости в рабочую камеру 31. После перемещения плунжера 26 в сторону привода насосной установки до конца хода и начале его перемещения в обратном направлении в рабочей камере 31 сжимается рабочая жидкость, которая далее поступает по нагнетательному каналу 34 в систему потребления. На выходе полости кольцевого зазора 27 насос оснащен системой отделения воды от масла. При этом на наружную поверхность гильзы 19 действует рабочее давление, которое будет деформировать (сжимать) ее, уменьшая радиальный кольцевой зазор. За счет того, что в радиальный кольцевой зазор 27 подано масло, вязкость которого превышает вязкость рабочей жидкости, обеспечивается радиальное уплотнение плунжера 16, не позволяющее рабочей жидкости вытесняться через радиальный кольцевой зазор, поскольку взаимодействие масла с поверхностью металла гильзы и плунжера образует слой неподвижных молекул масла за счет образования адгезионных связей, что также приводит к уменьшению величины радиального зазора 27.

Полезная модель относится к машиностроению, в частности, к плунжерным насосам сверхвысокого давления, которые используются в комплексах гидроабразивной резки.

Из уровня техники известно щелевое уплотнение ротора, содержащее деформируемую втулку, установленную по отношению к ротору с кольцевым зазором в основной уплотняющей щели и в центрирующей обойме, с радиальным зазором со стороны полости высокого давления, сообщенным каналами с этой полостью, при этом деформируемая втулка уплотнена торцевым сопряжением с упорной втулкой корпуса на стороне низкого давления (см. Патент РФ 2167355, F16J 15/44, 1999 г.).

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату является плунжерный насос, который содержит в себе корпус, соединенную с ним головку с блоком клапанов. Нагнетательный клапан соединен с входным каналом подачи рабочей жидкости в цилиндр. В цилиндре соосно клапанам установлена приводная пара плунжер - подпружиненная гильза. Между цилиндром и корпусом выполнена полость. Между выходным каналом нагнетательного клапана и этой полостью выполнен канал сообщения (см. Патент РФ 2364752, F04D 53/00, 2008 г.).

Недостатком данной конструкции является использование воды в качестве жидкофазной среды в щелевом зазоре, что значительно повышает утечки рабочей жидкости, что понижает мощность и производительность плунжерного насоса.

Технической задачей полезной модели является исключение (минимизация) утечек рабочей жидкости через конструкционные уплотнения плунжерной пары насоса.

Поставленный технический результат достигается за счет того, что в плунжерный насос сверхвысокого давления, содержащий корпус, соединенную с ним головку с блоком клапанов, в котором размещен нагнетательный клапан, с выходным нагнетательным каналом рабочей жидкости, и соосно расположенный нагнетательному клапану - всасывающий клапан с седлом и входным всасывающим каналом подачи рабочей жидкости, и цилиндр, установленный в корпусе с возможностью контакта с блоком клапанов, при этом в цилиндре соосно указанным клапанам установлена приводная пара плунжер и гильза, расположенные с зазором в корпусе с образованием полости между ними, которая заполнена жидкофазной средой, согласно полезной модели, он дополнительно снабжен системой подачи жидкофазной среды, а в качестве жидкофазной среды в приводной паре используется масло, при этом выходной нагнетательный канал выполнен в блоке клапанов.

Плунжерный насос сверхвысокого давления поясняется графическими материалами, где:

- на фиг.1 представлен продольный разрез плунжерного насоса;

- на фиг.2 и фиг.3 всасывающий клапан и нагнетающий клапан соответственно (увеличено);

- на фиг.4 и фиг.5 общий вид крепления головки с корпусом плунжерного насоса;

- на фиг.6 пакет уплотнений (увеличено);

- на фиг.7 - вид З по Фиг.1.

Плунжерный насос сверхвысокого давления состоит из цилиндра 1, который закреплен в корпусе 2 со стороны привода (на чертеже привод не показан). С противоположного торца цилиндра 1, через уплотнение (металл-металл) образованное между цилиндром 1 и фланцем 3 при помощи диска 4, шпилек 5, гаек 6 и граверов 7 закреплена головка 8 с блоком клапанов, крышка 9 которой за счет болтов 10 и граверов 11 соединена с фланцем 3. В головке установлен всасывающий клапан 12 с помощью винта 13, а также вкладыш 14, вкручиваемый по резьбе и сжимающий седло 15 напорного клапана 16, прижимаемого пружиной 17 и кольцом 18. Внутри цилиндра 1 установлена гильза 19 с образованием герметичной полости уплотняемой набором подпружиненных V-образных манжет 20 и 21 и поджимающих колец 22 и 23 со стороны корпуса 2 и уплотнением метал - метал за счет поджима гильзы 19 к фланцу 3 крышкой 24 и болтами 25 с другой стороны. Соосно клапанам 12 и 16 внутри гильзы 19 установлен приводной плунжер 26 с образованием радиального кольцевого зазора 27 между ними, который связан с каналом 28 для подачи жидкофазной среды, выполненный во фланце 3, через отверстия 29, осуществленными в боковой стенке гильзы 19, и канал 30, образованный между цилиндром 1 и гильзой 19. Рабочая камера 31, находящаяся между торцем плунжера 26 со стороны головки 8 и нагнетательным клапаном 16, соединена с входным всасывающим каналом 32, выполненным во фланце 3, через канал 33, выполненный в головке 8 с блоком клапанов, и с выходным нагнетательным каналом 34, выполненным во вкладыше 14.

Плунжерный насос сверхвысокого давления работает следующим образом.

Перед запуском насоса, который осуществляет подачу рабочей жидкости в рабочую камеру 31 (на чертеже не показан), запускается насос, сжимающий масло (на чертеже не показан), до давления равного рабочему давлению насоса подачи рабочей жидкости. Масло подается под давлением по трубопроводам (на чертеже не показаны) через канал 28 в полость 30 между цилиндром 1 и гильзой 19, далее через отверстие 29 в боковой стенке гильзы 19 в кольцевой зазор 27 между плунжером 26 и гильзой 19. После достижения давления масла, равного рабочему, по подаче сигнала с датчика давления (на чертеже не показан) разрешается пуск насоса подачи рабочей жидкости. Плунжер 26 совершает возвратно-поступательное перемещение от привода насосной установки (на чертеже не показан). При перемещении плунжера 26 от головки 8 с блоком клапанов в сторону привода насосной установки (на чертеже не показан) происходит закачка рабочей жидкости в рабочую камеру 31 через канал 33 в головке и входной всасывающий канал 32, который открывается за счет действующего в этот момент давления поступающей рабочей жидкости на всасывающий клапан 12, при этом происходит закрытие выходного нагнетательного канала 34 нагнетательным клапаном 12 под действием сжимающей пружины 18.

После перемещения плунжера 26 в сторону привода насосной установки до конца хода и начале его перемещения в обратном направлении в рабочей камере сжимается рабочая жидкость, за счет чего всасывающий клапан 12 закрывает входной всасывающий канал 28, а нагнетательный клапан 16 открывает выходной нагнетательный канал 34, и рабочая жидкость поступает в систему потребления, например, резательную головку (на чертеже не показана). На выходе полости кольцевого зазора 27 насос оснащен системой отделения воды от масла (на чертеже не показана). Масло после рекуперации подается в систему, а вода подается на слив. При этом на наружную поверхность гильзы 19 действует рабочее давление, которое будет деформировать (сжимать) ее, уменьшая радиальный кольцевой зазор. За счет того, что в радиальный кольцевой зазор 27 подано масло, вязкость которого превышает вязкость рабочей жидкости, обеспечивается радиальное уплотнение плунжера 16, не позволяющее рабочей жидкости вытесняться через радиальный кольцевой зазор, поскольку взаимодействие масла с поверхностью металла гильзы и плунжера образует слой неподвижных молекул масла за счет образования адгезионных связей, что также приводит к уменьшению величины радиального зазора 27.

Таким образом, заявленная модель за счет исключения утечек рабочей жидкости через кольцевой зазор между гильзой и плунжером позволяет повысить мощность плунжерного насоса и его производительность.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.

Свойства, регламентированные в заявленном соединении отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении может найти применение в установках гидроструйной резки;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям условию патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству и может быть классифицирован как объект интеллектуальной собственности «полезная модель».

Плунжерный насос сверхвысокого давления, содержащий корпус, соединенную с ним головку с блоком клапанов, в котором размещен нагнетательный клапан с выходным нагнетательным каналом рабочей жидкости, и соосно расположенный нагнетательному клапану всасывающий клапан с входным всасывающим каналом подачи рабочей жидкости, и цилиндр, установленный в корпусе с возможностью контакта с блоком клапанов, при этом в цилиндре соосно указанным клапанам установлена приводная пара плунжер и гильза, расположенные с зазором в корпусе с образованием полости между ними, которая заполнена жидкофазной средой, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен системой подачи жидкофазной среды, а в качестве жидкофазной среды в приводной паре используется масло, при этом выходной нагнетательный канал выполнен в блоке клапанов.