Насосная станция
Полезная модель относится к области насосостроения, а именно: к насосным станциям, предназначенным для подачи рабочей жидкости высокого давления в исполнительные органы гидравлических систем, используемых в различных отраслях народного хозяйства, включая горнодобывающую, металлургическую и топливно-энергетическую промышленности. Полезная модель решает задачу упрощения конструкции всасывающих нагнетательных клапанов с целью увеличения срока их службы, снижения их обслуживания и ремонта. Задача решается тем, что нагнетательные клапаны установлены в верхней части корпуса насоса и гидравлически соединены непосредственно с плунжерными (рабочими) камерами гидроузлов насоса.
Полезная модель относится к области насосостроения, а именно: к насосным станциям, предназначенным для подачи рабочей жидкости высокого давления в исполнительные органы гидравлических систем, используемых в различных отраслях народного хозяйства, включая горнодобывающую, металлургическую и топливно-энергетическую промышленности. В угольной промышленности насосная станция предназначена для нагнетания рабочей жидкости в гидросистемы высокопроизводительных угледобывающих механизированных комплексов при отработке угольных пластов любой мощности.
Известна насосная станция, принятая нами за прототип, включающая горизонтальный трехплунжерный насос, плунжеры которого жестко соединены с ползуном кривошипно-шатунного механизма, встроенного в насос редуктора, при этом насос гидравлически соединен всасывающим рукавом с баком рабочей жидкости, с установленной на нем контрольно-измерительной и регулирующей аппаратурой. Насос представлен тремя клапанными гидроблоками блоками, размещенными в его корпусе, при этом в каждом гидробблоке блоке размещены конструктивно совмещенные друг с другом всасывающий и нагнетательный клапаны с соответствующими всасывающими и нагнетательными полостями.
Клапаны каждого гидроблока выполнены соосно с соответствующим плунжером насоса (см. патент Украины №41733, «Насосная станция», опубл. Бюл. №2, 16.02.2004 г.).
Недостатком прототипа является конструктивная сложность взаимосвязанных друг с другом всасывающего и нагнетательного клапанов, в результате чего высоконапорная жидкость нагнетается через всасывающий клапан, что предопределяет их повышенный взаимный износ, кроме того, неисправность одного из клапанов предопределяет необходимость полной разборки и сборки всего клапанного узла.
Полезная модель решает задачу упрощения конструкции всасывающих и нагнетательных клапанов с целью увеличения срока их службы, снижения трудоемкости их обслуживания и ремонта.
Задача решается тем, что в гидроузлах насоса размещены всасывающие клапаны и плунжеры с уплотнительными манжетами, а нагнетательные клапаны установлены в верхней части корпуса насоса и гидравлически соединены непосредственно с плунжерными камерами гидроузлов.
Проведенные патентные исследования показали, что в патентной и технической литературе не обнаружены сведения, характеризующиеся той же совокупностью существенных признаков, что и заявляемое техническое решение, то есть оно соответствует критериям патентоспособности по новизне и промышленной применимости.
Предлагаемое техническое решение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 - общий вид насосной станции; на фиг.2 - разрез насоса по сечению А-А; на фиг.3 - продольный разрез всасывающего клапана; на фиг.4 - продольный разрез нагнетательного клапана; на фиг.5 принципиальная гидравлическая схема насосной станции.
Насосная станция (фиг.1) состоит из насосного агрегата, включающего самовсасывающий высоконапорный горизонтальный трехплунжерный насос 1, со встроенным редуктором, воспринимающим
крутящий момент от электродвигателя 2, и бака 3 с рабочей жидкостью и гидроаппаратурой, соединенными между собой трубопроводами, один из которых является всасывающим 4, другой - напорным 5, при этом насосный агрегат и бак установлены на отдельных рамах.
Гидравлическая система насоса 1 (фиг.2) выполнена в виде трех компактных гидроузлов 6 (показан разрез одного гидроузла), установленных непосредственно в корпусе 7 насоса 1, что позволило значительно снизить массу насосного агрегата и уменьшить его габариты. В гидроузле размещены всасывающий клапан 8 и плунжер 9 с уплотнительными манжетами 10, при этом тарелка 11 (фиг.3) всасывающего клапана и торец плунжера размещены в рабочей камере 12 гидроузла 6. В нижней части корпуса предусмотрена всасывающая полость 13, а в верхней - нагнетательная полость 14. В верхней части корпуса насоса установлен нагнетательный клапан 15, соединенный каналом 16 с рабочей камерой 12. Всасывающий клапан 8 (фиг.3) включает в себя: стержень 17 с тарелкой 11, которая прижимается к седлу 18 пружиной 19 размещенной на втулке 20. Внутренняя полость всасывающего клапана 8 сообщается с всасывающей полостью 13 насоса. Нагнетательный клапан 15 (фиг.4) включает в себя: стакан 21, внутри которого помещено седло 22, на которое опирается тарелка 23 нагнетательного клапана, прижимаемая пружиной 24, которая удерживается упором 25 и пробкой 26, ввернутой в стакан 21. Между седлом 22 и упором 25 предусмотрена проставка 27 с боковыми отверстиями. В стакане 21 предусмотрены входное окно 28 и боковые (выходные) окна 29.
Механическая часть насоса 1 (фиг.2) включает в себя понижающий редуктор, представляющий собой одноступенчатую косозубую зубчатую передачу, выполненную в виде разнесенного шеврона, что позволяет исключить (уравновесить) осевую нагрузку в редукторе. Корпус редуктора выполнен разъемным под углом 40° по оси коренных подшипников вал-шестерни 30 и эксцентрикового вала 31. Зубчатые колеса расположены симметрично между тремя шатунными группами внутри корпуса редуктора.
Кривошипно-шатунная группа включает шатун 32 и ползун 33. Ползун 33 жестко соединен встык 34 с горизонтально расположенным плунжером 9.Плунжеры выполнены сменными, что позволяет использовать насосную станцию в восьми рабочих режимах без изменения приводной части насоса. Ползун 33 перемещается в стакане 35 жестко установленным в корпусе насоса.
Бак 3 служит емкостью для рабочей жидкости насосной станции и каркасом для крепления контрольно-измерительной, регулирующей и защитной аппаратуры. На всасывающей магистрали 4 установлен кран 36 и холодильник 37. На напорной магистрали между обратным клапаном 40 и реле давления 41 установлен пневмогидроаккумулятор 38, а между обратным клапаном 40 и насосом 1 - пневмогидроаккумулятор 45. Далее на напорной магистрали установлены напорный фильтр 39, кран 42, автомат разгрузки 44 с реле давления 43. На сливной магистрали установлен фильтр тонкой очистки 46.
Насосная станция работает следующим образом.
Перед запуском бак 3 (фиг.1, фиг.5) заполняют рабочей жидкостью, после чего включают электродвигатель 2, который приводит в действие кривошипно-шатунный механизм (30, 31, 32, 33, 34) трехплунжерного насоса 1. Жидкость из бака 3 поступает во всасывающую магистраль 4 и проходит через кран 36, холодильник 37 и попадает во всасывающую полость 13 и далее в полость седла 18 (фиг.3). При движении плунжера 9 (фиг.2) вправо в рабочей камере 12 возникает разрежение, в результате чего тарелка всасывающего клапана под действием давления жидкости перемещается вправо от седла 18, образуя кольцевую щель, через которую происходит заполнение рабочей камеры 12. При движении плунжера 9 влево тарелка 11 перемещается в обратном направлении и перекрывает всасывающий канал. В рабочей камере 12 повышается давление до установленного значения, после чего срабатывает нагнетательный клапан 15, при этом жидкость через входное окно 28 воздействует на тарелку 23, которая сжимая пружину 24,
поднимается, образуя с седлом 22 кольцевую щель для пропуска жидкости к выпускному окну 29 и далее в нагнетательную полость 14, соединенную с нагнетательной магистралью 5. Далее напорная жидкость проходит через фильтр 39, после которого магистраль 5 разветвляется на три ветки: одна из которых проходит через обратный клапан 40, другая поступает к автомату разгрузки 44, а третья - связана с предохранительным клапаном 43, который соединен со сливной магистралью (фиг.5, слив).
В рабочем режиме напорная жидкость после обратного клапана 40 подается в систему гидропривода механизированной крепи и при достижении в ней давления, превышающее заданное, обратный клапан 40 перекрывает указанную ветку магистрали и тогда заданное давление поддерживается пневмогидроаккумулятором 38, при этом жидкость перемещается по ветке к автомату разгрузки 44, при чем для снижения динамических нагрузок и колебаний давления в гидросистеме включается дополнительный пневмогидроаккумулятор 45. При возникновении избыточного давления в магистрали 5 срабатывает автомат разгрузки 44 и жидкость попадет в сливную магистраль. После падения давления жидкости в магистрали 5 автомат разгрузки 44 отключается от сливной магистрали и жидкость снова, пройдя обратный клапан 40, попадает в ветку магистрали, подающую жидкость в систему гидропривода механизированной крепи. В случае отказа автомата разгрузки 44 гидросистему от разрушения защищает предохранительный клапан 43.
В заключение отметим, что насосная установка работоспособна в режиме самовсасывания в диапазоне рабочих давлений от 20 до 50 Мпа, имеет небольшие габариты, что облегчает ее монтаж в стесненных условиях подземных выработок.
Насосная станция, включающая одно- или многоплунжерный насос с гидроузлами, всасывающими и нагнетательными клапанами, соответствующими количеству плунжеров насоса, всасывающей и напорной магистралями, из которых всасывающая магистраль соединена с емкостью (баком) для рабочей жидкости, а напорная - с потребителями, при этом насосная станция оснащена пневмогидроаккумуляторами, автоматом разгрузки, предохранительными клапанами, контрольно-измерительными приборами, соединенными с напорной магистралью, отличающаяся тем, что нагнетательные клапаны установлены в верхней части корпуса насоса и гидравлически соединены, непосредственно, с плунжерными (рабочими) камерами гидроузлов насоса.
