Гидроприводной возвратно-поступательный насос
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 33 27 5 2D 7? Ъ (21) 4809869/29 (22) 05,04.90 (46) 15.01,93 Бюл. ¹ 2 (71) Архангельское производственное геологическое обьединение (72) А,С.Давыдов (56) Авторское свидетельство СССР N 1143873, кл. F 04 В 9/08, 1985. „„ 4 „„1788318 А1 (54) ГИДРОПРИВОДНОЙ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНЫЙ НАСОС (57) Назначение: относится к гидромашиностроению, служит для перекачивания текучих сред с широко изменяющимися физико-механическими свойствами, например, буровых растворов. Сущность изобретения: насос содержит насос привода 6, сообщающийся с рабочими цилиндрами 1, 2 Л.И -Д -Ю дб Z2 (l) С ,,V СО СО (л) СО 1788318 40 с вытеснителями 9, 10 и цилиндрами привода 3, 4 со штоками и поршнями, образующими рабочие и дополнительные полости, соединенные с распределителем 5, имеющим гидравлическое управление. Последний связан с датчиками положения, расположенными в полостях возврата 23, 24 цилиндров привода 3, 4. Насос снабжен двумя гидроаккумуляторами 43, 44, дополнительным насосом 7, выход которого через Изобретение относится к гидромашиностроению, а именно к объемным насосам с гидроприводом, предназначенным для перекачивания текучих сред с широко меняющимися физико-механическими свойствами, например, буровых растворов, и имеющим на выходе поток, приближающийся к равномерному, Известен групповой гидропривод штанговых глубинных насосов, содержащий гидроцилиндры, штоковые полости которых соединены между собой, а бесштоковые — с силовым насосом через гидроуправляемый распределитель, дроссели, обратные и переливные клапаны, датчики положения поршней, систему компенсации утечек. В данном насосе велики значения пульсаций расхода перекачиваемой жидкости, а система компенсации утечек, включающая насос, датчик объема, контрольную и измерительную аппаратуру, сложна по конструкции, Известен также гидропривод возвратно-поступательного насоса, содержащий насос привода, рабочие цилиндры с вытеснителями, цилиндры привода с рабочими и дополнительными полостями. распределитель.с гидроуправлением и датчики положения, расположенные в гидроцилиндрах возврата. Данная конструкция включает большое количество гидролиний и гидроаппаратуры, что снижает надежность насоса. Цель изобретения — повышение эффективности за счет повышения надежности насоса при сохранении высокой степени равномерности потока на входе и выходе насоса. Эта цель достигается тем, что в гидроприводном возвратно-поступательном насосе, содержащем насос привода, бак. рабочие цилиндры с вытеснителями, цилиндры привода с поршнями и штоками, образующими рабочие, дополнительные полости и полости возврата. а с кольцевыми обратный клапан 48 соединен с полостями возврата 23, 24 цилиндров привода 3, 4, каждая из которых посредством обратных клапанов 45 и 46 соединена с полостями датчиков положения 33, 34, сообщающихся с гидроаккумуляторами 43, 44 и с баком 8— через установленные в торцах штоков 19, 20 нормально закрытые клапаны 37, 38. Распределитель 5 снабжен подпружиненным фиксатором 51 положения золотника. 3 ил, выступами цилиндров привода — полости датчиков положения штоков, полости возврата соединены гидролинией между собой и, через обратные клапаны — с гидроаккумуляторами, полости датчиков положения соединен ы с гидроаккумуляторами и полостями управления гидроуправляемого золотникового распределителя, рабочие полости соединены через гидроуправляемый распределитель с насосом привода, дополнительные полости соединены с баком и полостями возврата через установленные в торцах штоков, выполненных полыми, нормально закрытые клапаны, причем гидроуправляемый распределитель снабжен подпружиненным фиксатором положения золотника. Ка фиг.1 представлена конструктивная схема гидроприводного насоса; на фиг.2— гидроуправляемый золотниковый распределитель; на фиг.3 — поясок золотника гидроуправляемого распределителя. Гидроприводной насос включает рабочие цилиндры 1 и 2, цилиндры привода 3 и 4, гидроуправляемый золотниковый распределитель 5, насос привода 6, дополнительный насос 7, бак 8. Рабочие цилиндры 1 и 2 содержат вытеснители 9 и 10, всасывающие клапаны 11 и 12, нагнетательные клапаны 13 и 14. Вытеснители 9 и 10 жестко связаны со штоками 15 и 16 цилиндров привода 3 и 4, Штоки 15 и 16, поршни 17 и 18, полые штоки 19 и 20 образуют с корпусами цилиндров привода 3 и 4 рабочие полости 21 и 22, полости возврата 23 и 24, дополнительные полости 25 и 26. В корпусах цилиндров привода 3 и 4 расположены снабженные уплотнителями 27 и 28 кольцевые выступы 29 и 30, образующие с выступами 31 и 32 штоков 15 и 16 полости 33 и 34 датчиков положения штоков. Полые штоки 19 и 20 имеют каналы 35 и 45 36, соединяющие попарно полости 23 и 25, 1788318 24 и 26 при открытии нормально закрытых подпружиненных клапанов 37 и 38. Полости датчиков положения 33 и 34 связаны гидролиниями 39 и 40 с полостями 41 и 42 управления распределителя 5, с гидроаккумуляторами 43 и 44, и, через обратные клапаны 45 и 46 — с гидролинией 47 гидровозврата поршней 17 и 18, К гидролинии 47 подключен дополнительный насос 7 через обратный клапан 48. Предохранительный клапан 49 обеспечивает защиту от перегрузки. Предохранительный клапан 50 настроен на давление, обеспечивающее движение поршней 17 и 18 при ходе всасывания, но меньшее, чем необходимо для преодоления усилия пружины устройства фиксации 51 золотника 52 в одном из рабочих положений. Переключающие пояски 53, 54 и 55 золотника 52 гидроуправляемого распределителя 5 выполнены с переменным сечением, за счет выполнения на них пазов 56, Насос работает следующим образом. Масло из бака 8 насосом привода 6 подается через распределитель 5 в рабочую полость 22 цилиндра привода 4. Золотник 52 при этом находится в крайнем правом положении (на фиг,1). Двигаясь от задней мертвой точки к передней (ход нагнетания), поршень 18 через шток 16 перемещает вытеснитель 10 рабочего цилиндра 2, который нагнетает перекачиваемую жидкость через клапан 14, одновременно засасывая перекачиваемую жидкост ь B штоковую полость рабочего цилиндра 2. Всасывающий клапан 12 при этом закрыт, Одновременно масло вытесняется из полостей 24 и 34 цилиндра привода 4 и поступает по гидролинии 47 частично в гидроаккумуляторы и в полости 23 и 33 цилиндра привода 3, перемещая поршень 17 от передней мертгой точки к задней (ход всасывания). Масло от дополнительного насоса 7 через обратный клапан 48 и гидролинию 47 также поступает в полости 23 и 33, обеспечивая большую скорость поршня 17 при ходе всасывания по сравнению со скоростью поршня 18 в ходе нагнетания. Вытеснитель 9, жестко связанный штоком 15 с поршнем 17, при этом обеспечивает заполнение поршневой полости рабочего цилиндра 1 перекачиваемой жидкостью через всасывающий клапан 11. Нагнетательный клапан 13 при этом закрыт. Ввиду равенства давлений масла в полостях 33 и 34, а следовательно, в камерах 41 и 42 распределителя 5, его золотник 52 благодаря наличию подпружиненного фиксатора 51 остается при этом неподвижным. Из-за разности скоростей поршень 17 цилиндра привода 3 достигает задней мертвой точки раньше, чем заканчивается ход нагнетания в цилиндре привода 4. В задней мертвой точке подпружиненный шток клапана 37 упирается в дно дополнительной полости 25, клапан 37 открывается, и масло из полостей 23, 33, 24, 34, гидроаккумуляторов 43 и 44 через канал 35 поступает в бак, Поршень 17 останавливается, Наличие паузы в движении поршня при нахождении в задней мертвой точке улучшает наполнение поршневой полости рабочего цилиндра 1 перекачиваемой жидкостью, т.к, всасывающий клапан 11 успевает закрыться перед началом хода нагнетания поршня 17, При продолжении хода нагнетания поршня 18, его выступ 32 входит в уплотнение 28 кольцевого выступа 30, замыкая полость 34 датчика положения штока 16. Давление в полости 34 начинает возрастать, масло из нее поступает в гидроаккумулятор 44. В полостях 41 и 42 гидроуправления распределителя 5 возникает разность давлений, т.е. осевое усилие, стремящееся передвинуть золотник 52, При дальнейшем росте этого усилия и превышении его над усилием фиксации золотника происходит переключение золотника 52 из крайнего правого в среднее положение. Масло от насоса 6 начинает поступать в рабочие полости 21 и 22 цилиндров привода 3 и 4, При этом поршни 17 и 18 обоих цилиндров привода совершают ход нагнетания, причем поршень 17 разгоняется до скорости, равной половине скорости поршней в середине хода нагнетания, а поршень 18 замедляется. В начале хода нагнетания поршня 17 клапан 37 закрывается, и масло от дополнительного насоса 7, из полостей возврата 23 и 24 поступает в гидроаккумулятор 43, заряжая его. При дальнейшем движении поршня 18 рост давления в полости 34 и гидроаккумуляторе 44 приводит к переключению золотника 52 в крайнее левое положение, при этом все масло от насоса привода 6 подается в рабочую полость 21 цилиндра привода 3, а полость 22 соединяется в баком. Скорость поршня 17 увеличивается до значения, определяемого подачей насоса привода 6 и площадью поршня 17, а поршень 18 останавливается, Затем под действием масла, поступающего в полость возврата 24 из полости 23 и от дополнительного насоса 7, поршень 18 начинает осуществлять ход всасывания. Причем в начале хода всасывания, благодаря разрядке гидроаккумулятора 43, который зарядился во время совместного хода нагнетания обоих поршней, движение поршня 18 происходит с увеличенной скоро1788318 цилиндр 4 ОДЬОД 1А цилиндр 5 стью, что улучшает условия всасывания перекачиваемой жидкости в рабочем цилиндре 2. Для предотвращения образования вакуума в полости 34 в начале хода всасывания поршня 18 и обратного переключения, по этой причине, золотника 52 служит обратный клапан 46 (для цилиндра 3 — соответственно 45), перепускающий масло в полость 34 по гидролинии 47. Для увеличения плавности реверсирования поршней цилиндров привода 3 и 4 служат пазы 56 на переключающих поясках золотника 52, Цикл работы насоса повторяется. Таким образом, за счет гидровозврата поршней цилиндров привода с гидроаккумуляторами, дополнительного насоса, фиксации золотника гидроуправляемого распределителя подпружиненным элементом повышается эффективность работы гидроприводного насоса за счет повышения надежности при сохранении равномерности подачи перекачиваемой жидкости, обеспечивается компенсация утечек из полостей возврата, улучшаются условия всасывания перекачи ваемой жидкости. Формула изобретения Гидроприводной возвратно-поступательный насос, содержащий насос привода, сообщающийся с рабочими цилиндрами с 5 вытеснителями и цилиндрами привода со штоками и поршнями, образующими рабочие и дополнительные полости, соединенные с распределителем со штоком и гидравлическим управлением, связанным с 10 датчиками положения, расположенными в полостях возврата цилиндров привода, и бак, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности за счет повышения надежности при сохранении равномер15 ности подачи, он снабжен двумя гидроаккумуляторами, тремя обратными клапанами и дополнительным насосом, выход которого через первый обратный клапан соединен с полостями возврата цилиндров 20 привода, каждая из которых посредством второго и третьего обратных клапанов соединена с полостью датчиков положения, сообщающихся с гидроаккумулятором и с баком — через установленные в торцах што25 ков, выполненных полыми, нормально закрытые клапаны, причем распределитель с гидравлическим управлением снабжен подпружиненным фиксатором положения золотника.
