Поршневой насос

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано преимущественно в нефтяной промышленности, в частности в насосных установках, предназначенных для перекачки вязких жидкостей, например для нагнетания промывочной жидкости в скважину. В корпусе привода установлены трансмиссионный вал и коренной вал, на трансмиссионном валу расположена пара ведущих колес, которые входят в зацепление с зубчатыми венцами составных ведомых зубчатых колес, ступицы которых выполнены совместно с эксцентриками и расположены на коренном валу, причем эксцентрики являются опорами подшипников, на которые установлены шатуны своими увеличенными цапфами, в центральной части привода ступицы взаимно соединены по цилиндрической посадке, соосно расположенной соответствующему эксцентрику, причем каждый шатун через крейцкопф связан с соответствующим штоком поршня гидроцилиндра. Уменьшается металлоемкость и повышается надежность конструкции поршневого насоса, а также повышается технологичность его изготовления. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано преимущественно в нефтяной промышленности, в частности в насосных установках, предназначенных для перекачки вязких жидкостей, например для нагнетания промывочной жидкости в скважину.

Известен приводной механизм возвратно-поступательного насоса, содержащий корпус, в котором расположены приводной вал, выполненный совместно с приводными зубчатыми колесами, и ведомые зубчатые колеса с центральным отверстиями, скрепленные между собой и размещенные на коренном валу, при этом они снабжены эксцентриками, на которых установлена на соответствующем подшипнике цапфа шатуна [1 - Авторское свидетельство СССР №1562521, кл. F04В 9/02, опубл. 07.05.90].

Данное техническое решение является достаточно сложным при изготовлении и имеет большие габариты и массу вследствие наличия разрезных втулок с коническими поверхностями.

Известно техническое решение, которое характеризует поршневой насос, содержащий кривошипно-шатунный механизм, кинематически связанный с двумя поршнями, блок цилиндров, клапанную коробку с всасывающими и нагнетательными клапанами [2 - Авторское свидетельство СССР №1188370, кл. F04В 29/00].

В указанном техническом решении используется только два гидроцилиндра, причем отсутствие направляющего элемента движения штока гидроцилиндра - крейцкопфа - снижает надежность и долговечность конструкции привода. Конструкция привода не предусматривает использование эксцентриковых кривошипов, что также влияет на надежность и долговечность.

Известно также техническое решение, характеризующее поршневой насос, содержащий привод, выполненный в виде кривошипно-шатунного механизма, блок цилиндров и клапанную коробку, каждый шатун связан с соответствующим штоком поршня гидроцилиндра, который расположен в соответствующей выточке клапанной коробки, снабжен уплотнением и жестко связан с ней с помощью охватывающей установочной гайки [ см., например, OILFIELD EQUIPMEND, CONDENSED CATALOG, INDUSTRIALEXPORTIMPORT, BUCHAREST, 1982-1983, s.76-77 - прототип].

Известный вариант конструкции поршневого насоса является довольно металлоемким, вследствие наличия промежуточных элементов при соединении поршня к корпусу клапанной коробки. Кроме того, обладает низкой надежностью уплотнения при соединении корпуса гидроцилиндра к корпусу клапанной коробки.

Предложенное изобретение направлено на решение задачи уменьшения металлоемкости и повышения надежности конструкции поршневого насоса, а также повышение технологичности его изготовления.

Указанная цель достигается тем, что поршневой насос содержит привод, выполненный в виде кривошипно-шатунного механизма, блок цилиндров и клапанную коробку, каждый шатун связан с соответствующим штоком поршня гидроцилиндра, который расположен в соответствующей выточке клапанной коробки, снабжен уплотнением и жестко связан с ней с помощью установочной гайки, при этом привод содержит корпус, в котором установлены трансмиссионный вал и коренной вал, на трансмиссионном валу расположена пара ведущих колес, которые входят в зацепление с зубчатыми венцами составных ведомых зубчатых колес, ступицы которых выполнены совместно с эксцентриками и расположены на коренном валу, причем эксцентрики являются опорами подшипников, на которые установлены шатуны своими увеличенными цапфами, в центральной части привода ступицы взаимно соединены по цилиндрической посадке соосно расположенной соответствующему эксцентрику, причем каждый шатун через крейцкопф связан с соответствующим штоком поршня гидроцилиндра, жестко связан с ней с помощью охватывающей установочной гайки.

Кроме того, корпус блока цилиндров выполнен открытым в верхней своей части, а для обеспечения необходимой жесткости в продольном направлении снабжен несущей траверсой таврового поперечного сечения.

Корпус каждого гидроцилиндра выполнен с посадочным цилиндрическим поясом с наружной проточкой для радиального уплотнения, на внутренней поверхности цилиндра выполнена открытая проточка для торцового уплотнения, при этом на свободной наружной поверхности гидроцилиндра расположена установочная гайка, которая входит в винтовое зацепление с корпусом клапанной коробки для взаимодействия с внутренней торцовой поверхностью посадочного цилиндрического пояса гидроцилиндра.

Оси всасывающих и нагнетательных клапанов клапанной коробки расположены в одной плоскости, перпендикулярной осям расположения гидроцилиндров.

В одном из вариантов выполнения оси всасывающих и нагнетательных клапанов клапанной коробки расположены в разных плоскостях, перпендикулярных осям расположения гидроцилиндров и параллельных между собой.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен вариант выполнения поршневого насоса с расположением осей всасывающих и нагнетательных клапанов клапанной коробки в одной плоскости, перпендикулярной осям расположения гидроцилиндров, на фиг.2 - вариант выполнения поршневого насоса с расположением осей всасывающих и нагнетательных клапанов клапанной коробки в параллельных плоскостях, перпендикулярных осям расположения гидроцилиндров, на фиг.3 - схема соединения корпуса цилиндра и корпуса клапанной коробки, на фиг.4 - схема конструктивного выполнения кривошипно-шатунного привода.

Поршневой насос (фиг.1 и фиг.2) содержит привод 1, выполненный в виде кривошипно-шатунного механизма, блок цилиндров 2 и клапанную коробку 3. Каждый шатун 4 связан с соответствующим штоком 5 поршня 6 гидроцилиндра 7, который расположен в соответствующей выточке клапанной коробки 3. Гидроцилиндр 7 (фиг.3) снабжен радиальным уплотнением 8 и торцовым уплотнением 9 и жестко связан с клапанной коробкой 3 с помощью установочной гайки 10.

В корпусе привода 1 установлены - трансмиссионный вал 11 и коренной вал 12 (фиг.4). На трансмиссионном валу 11 расположена пара ведущих колес 13, которые входят в зацепление с зубчатыми венцами 14 составных ведомых зубчатых колес, ступицы 15 которых выполнены совместно с эксцентриками 16 и расположены на коренном валу 12.

Эксцентрики 16 являются опорами подшипников 17, на которые установлены шатуны 4 своими увеличенными цапфами. В центральной части привода 1 ступицы 15 взаимно соединены по цилиндрической посадке 18, соосно расположенной соответствующему эксцентрику 16. Каждый шатун 4 связан с соответствующим штоком 5 поршня 6 гидроцилиндра 7 через крейцкопф 19.

Корпус блока цилиндров 2 выполнен открытым в верхней своей части, а для обеспечения необходимой жесткости в продольном направлении снабжен несущей траверсой 20 таврового поперечного сечения.

Корпус каждого гидроцилиндра 7 выполнен с посадочным цилиндрическим поясом 21 с наружной проточкой для радиального уплотнения 8, на внутренней поверхности цилиндра 7 выполнена также открытая проточка для торцового уплотнения 9, при этом на свободной наружной поверхности гидроцилиндра 7 расположена установочная гайка 10, которая входит в винтовое зацепление с корпусом клапанной коробки 3 для взаимодействия с внутренней торцовой поверхностью 22 посадочного цилиндрического пояса 21 гидроцилиндра 7.

В одном из вариантов выполнения поршневого насоса оси всасывающих 23 и нагнетательных 24 клапанов клапанной коробки 3 расположены в одной плоскости, перпендикулярной осям расположения гидроцилиндров 7 (фиг.1).

Для облегчения ремонтопригодности оси всасывающих 23 и нагнетательных 24 клапанов клапанной коробки 3 расположены в разных плоскостях, перпендикулярных осям расположения гидроцилиндров 7 и параллельных между собой (фиг.2).

Поршневой насос работает следующим образом.

От двигателя (не показано) крутящий момент передается на трансмиссионный вал 11 (фиг.4), на котором установлены ведущие колеса 13, выполненные с косыми зубьями, винтовые линии которых направлены в противоположные стороны - аналог шевронного колеса. Крутящий момент от зубчатых колес 13 передается на зубчатые венцы 14 жестко связанных с соответствующими ступицами ведомых колес 15, которые связаны между собой по эксцентриковой цилиндрической посадке 18. Ступицы ведомых колес выполнены совместно с эксцентриками 16, выполняющими функцию кривошипов, от которых усилие через подшипники 17 передается на соответствующие шатуны 4 (фиг.1, 2), которые через крейцкопф 19 и шток 5 передают на соответствующий поршень 6, который осуществляет возвратно-поступательное перемещение в корпусе 7. При осуществлении возвратно-поступательного перемещения поршень 6 совместно с всасывающим клапаном 23 и нагнетательным клапаном 24, которые отрегулированы на соответствующее давление, осуществляют всасывание и нагнетание рабочей жидкости по соответствующим трубопроводам.

Предложенное техническое решение позволяет упростить конструкцию привода, уменьшить металлоемкость и повысить надежность работы поршневого насоса в целом. Соединение по цилиндрической посадке ступиц ведомых зубчатых колес, выполняемых совместно с эксцентриками, несущих функцию кривошипов кривошипно-шатунных механизмов, обеспечивает упрощение их технологии изготовления. Уменьшение металлоемкости и повышение надежности осуществляется также за счет посадки гидроцилиндра посредством цилиндрического пояса в соответствующее посадочное место корпуса клапанной коробки.

1. Поршневой насос, содержащий привод (1), выполненный в виде кривошипно-шатунного механизма, блок цилиндров (2) и клапанную коробку (3), каждый шатун (4) связан с соответствующим штоком (5) поршня (6) гидроцилиндра (7), который расположен в соответствующей выточке клапанной коробки (3), снабжен уплотнением и жестко связан с ней с помощью установочной гайки (10), отличающийся тем, что в корпусе привода (1) установлены трансмиссионный вал (11) и коренной вал (12), на трансмиссионном валу (11) расположена пара ведущих колес (13), которые входят в зацепление с зубчатыми венцами (14) составных ведомых зубчатых колес, ступицы (15) которых выполнены совместно с эксцентриками (16) и расположены на коренном валу (11), причем эксцентрики (16) являются опорами подшипников (17), на которые установлены шатуны (4) своими увеличенными цапфами, в центральной части привода (1) ступицы (15) взаимно соединены по цилиндрической посадке, (18) соосно расположенной соответствующему эксцентрику (16), причем каждый шатун (4) через крейцкопф (19) связан с соответствующим штоком (5) поршня (6) гидроцилиндра (7).

2. Поршневой насос по п.1, отличающийся тем, что корпус блока цилиндров (2) выполнен открытым в верхней своей части, а для обеспечения необходимой жесткости в продольном направлении снабжен несущей траверсой (20) таврового поперечного сечения.

3. Поршневой гидронасос по п.1, отличающийся тем, что корпус каждого гидроцилиндра (7) выполнен с посадочным цилиндрическим поясом (21) с наружной проточкой для радиального уплотнения (8), на внутренней поверхности цилиндра (7) выполнена открытая проточка для торцового уплотнения (9), при этом на свободной наружной поверхности гидроцилиндра (7), расположена установочная гайка (10), которая входит в винтовое зацепление с корпусом клапанной коробки (3) для взаимодействия с внутренней торцовой поверхностью (22) посадочного цилиндрического пояса (21) гидроцилиндра (7).

4. Поршневой гидронасос по п.1, отличающийся тем, что оси всасывающих (23) и нагнетательных (24) клапанов клапанной коробки (3) расположены в одной плоскости, перпендикулярной осям расположения гидроцилиндров (9).

5. Поршневой гидронасос по п.1, отличающийся тем, что оси всасывающих (23) и нагнетательных (24) клапанов клапанной коробки (3) расположены в параллельных плоскостях, перпендикулярных осям расположения гидроцилиндров (7).