Объемный насос двукратного действия
DOUBLE ACTING POSITIVE DISPLACEMENT PUMP

Изобретение относится к гидромашиностроению, а именно, преимущественно, к маломощным малогабаритным насосам, применяемых, например, в летательных аппаратах типа дронов, а также в других устройствах, к которым предъявляются повышенные требования к массогабаритным характеристикам.
Известен насос двукратного действия, включающий скрепленный с приводным валом роторный узел с выдвижными вытеснителями, статор овальной формы, с внутренней поверхностью которого взаимодействуют выдвижные вытеснители [Башта Т.М. Гидравлика, гидромашины и гидропривод, Москва, Машиностроение, 1982, с. 337, рис. 3.44].
При применении данного устройства достигается устранение действия радиальных сил на опоры роторного узла, что поваляет уменьшить его массогабаритные характеристики и повысить его надежность по сравнению с насосами однократного действия.
Однако при применении данного устройства нельзя регулировать его рабочий объем для подержания необходимого давления в линии высокого давления.
Известен также объемный насос двукратного действия, включающий скрепленный с приводным валом роторный узел с выдвижными вытеснителями, упругий статор овальной формы, с внутренней поверхностью которого взаимодействуют выдвижные вытеснители, и расположенные диаметрально противоположно относительно оси вращения роторного узла толкатели, взаимодействующие с наружной поверхностью упругого статора [US 9133830 B2, 15.09.2015, F01C20/18].
При применении данного насоса возможно осуществлять регулирование его рабочего объема для подержания необходимого давления в линии высокого давления.
Однако при этом требуется применение дополнительного источника давления для привода толкателей. Регулирование давления для каждого из толкателей производится отдельно, что может привести к несинхронности их работы. Это может отрицательно сказываться на работоспособности опор роторного узла.
Для поддержания формы упругого статора применяют сложные поддерживающие устройства, которые усложняют и утяжеляют конструкцию.
Результат, для достижения которого направлено данное техническое решение, заключается в уменьшении массогабаритных характеристик устройства при одновременном повышении его надежности.
Указанный результат достигается за счет того, что в объемном насосе двукратного действия, включающем скрепленный с приводным валом роторный узел с выдвижными вытеснителями, упругий статор овальной формы, с внутренней поверхностью которого взаимодействуют выдвижные вытеснители, и расположенные диаметрально противоположно относительно оси вращения роторного узла толкатели, взаимодействующие с наружной поверхностью упругого статора, привод толкателей содержит гидроцилиндры, соединенные с толкателями и размещенные в направляющих тяги, а также рычажный параллелограмм, концы рычагов которого шарнирно соединены соответственно со штоками гидроцилиндров и с тягами, причем поршневые полости гидроцилиндров сообщены с линией нагнетания насоса.
Указанный результат достигается также за счет того, что упругий статор выполнен переменной толщины.
Пример выполнения заявляемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлено заявленное устройство, на фиг. 2 - разрез А-А, на фиг. 3-4 соответственно разрезы Б-Б, В-В, на фиг. 5, 6 - схема, поясняющая работу устройства.
Объемный насос двукратного действия включает скрепленный с приводным валом 1 роторный узел 2 с выдвижными вытеснителями 3, упругий статор 4 овальной формы, с внутренней 5 поверхностью которого взаимодействуют выдвижные вытеснители 3, расположенные диаметрально противоположно относительно оси 6 вращения роторного узла толкатели 7, 8, взаимодействующие с наружной 9 поверхностью упругого статора 4.
Привод 10 толкателей содержит гидроцилиндры 11, 12, тяги 13-16, которые соединены с толкателями 7, 8 и размещены в направляющих 17-20, посредством штифтов 21, 22, а также рычажный параллелограмм 23, концы рычагов 24-27 которого посредством шарниров 28-31 соединены соответственно со штоками гидроцилиндров и с тягами, причем поршневые полости 32, 33 гидроцилиндров сообщены с линией нагнетания 34 насоса.
Упругий статор размещен на распределительной плите 35, и прижимается основанием 36 посредством пружины 37 и помещен в корпус 38 с крышкой 39. Вал 1 имеет подшипники 40, 41 и уплотняется манжетой 42, которая прижимается крышкой 43.
Распределительная плита 35 имеет окна 44, 45 соединяющие камеру высокого давления с линией нагнетания 34, а также окна 46,47 соединяющие приемную камеру с линией всасывания 48.
Работает устройство следующим образом.
При вращении роторного узла 2 выдвижные вытеснители 3, например, за счет центробежных сил инерции, прижимаются к внутренней поверхности 5 упругого статора 4.
Поскольку роторный узел с торцов закрыт, рабочие камеры 49, 50, ограниченные поверхностями статора 4, роторного узла 2, основанием 36 и распределительной плитой
35, в которых выполнены окна 44-47, соединяющие рабочие камеры 49, 50 попеременно с линиями нагнетания 34 и всасывания 48 насоса.
За один оборот роторного узла в каждой рабочей камере происходит два рабочих цикла за счет формы внутренней поверхности 5 упругого статора 4, определяющего кинематику каждого из вытеснителей и, соответственно, подачу насоса. При увеличении нагрузки происходит возрастание давления.
Так, как давление подводится в гидроцилиндры 11, 12, привода 10 возникающая сила давления при помощи толкателей 7, 8 изменяет форму упругого статора 4, приближая ее к окружности (фиг. 5), и подача насоса уменьшается. Отсутствие подачи жидкости ограничит максимальное давление в системе, где установлен насос. При снижении нагрузки уменьшатся силы давления по сравнению с силами упругости, определяемые деформацией упругого статора, он принимает овальную форму (фиг. 6), и подача насоса возобновится.
При данном выполнении конструкции устройства не требуется применения дополнительного источника давления для привода толкателей. Регулирование давления для каждого из гидроцилиндров 11, 12 не требуется, так как оно подается от линии нагнетания 34 насоса, что обеспечивает синхронность их работы. Это положительно сказывается на работоспособности опор роторного узла.
Для поддержания требуемой формы упругого статора, последний выполнен, в соответствии с действующими нагрузками на него, переменной толщины, что позволит избавится от сложных поддерживающих устройств, которые применяются в известном устройстве [2]. Максимальная толщина стенки, при данном примере выполнения устройства, в местах соприкосновения упругого статора с толкателями, и уменьшается по гиперболическому закону в стороны пересечения большей оси овала со статором.
Таким образом, данное техническое решение позволит:
• уменьшить массогабаритных характеристик устройства;
• повысить работоспособность опор роторного узла, а следовательно, надежность насоса.