НАСОС С МУСКУЛЬНЫМ ПРИВОДОМ СИСТЕМЫ ОВАНДЕР (ВАРИАНТЫ)
PUMP WITH MUSCULAR DRIVE OF OVANDER'S SYSTEM (VERSIONS)

Изобретение относится к гидроприводостроению и может быть использовано в качестве насоса для гидродомкратов, гидроинструментов, гидропривода трубопроводной арматуры, опрессовки гидросистем, а также дублирующего (резервного) насоса в гидроприводах с электро- или бензоприводными насосами.
Известен ступенчато регулируемый ручной поршневой насос (патент №2073116), содержащий цилиндр с всасывающей и нагнетательной линиями с обратными клапанами, поршень и плунжер, установленные в цилиндре с образованием поршневой и плунжерной рабочих камер, с автоматическим отключением поршневой камеры ступени большой подачи рабочей жидкости (РЖ) путем постоянного ее соединения с всасывающей линией с помощью клапана, управляемого давлением в нагнетательной линии.
Его недостатки - сложность конструкции и недостаточная надежность из-за наличия четырех обратных клапанов и клапана управления, невозможность при наличии запаса мускульной силы использовать ступень большой подачи при повышенных давлениях нагнетания без перерегулирования управляющего клапана, пониженный коэффициент полезного действия (КПД) при работе в режиме малой подачи, связанный с потерей энергии на бесполезную прокачку РЖ поршнем и трение его подвижного уплотнения.
Известен ступенчато регулируемый ручной поршневой насос (патент №2032111), содержащий цилиндр с всасывающей и нагнетательной линиями с обратными клапанами, большой и малый плунжеры, установленные в цилиндре с образованием единой рабочей камеры, и резьбовой механизм сцепления больного плунжера с цилиндром или расположенным внутри его малым плунжером, который перемещается оператором через рычаг. Преимущества такой конструкции заключаются в простоте и надежности, повышенном КПД и возможности использования ступени с большой подачей при давлении РЖ до 10 МПа.
К ее недостаткам следует отнести - неудобство, трудоемкость и длительность операции переключения путем свинчивания гайки механизма сцепления на большом плунжере поочередно с цилиндром и резьбовым диском на малом плунжере.
Наиболее близкой к заявленному изобретению является насос с мускульным приводом (патент №2014489), содержащий цилиндр с линиями всасывания и нагнетания с обратными клапанами, внутри которого с возможностью взаимного осевого перемещения соосно установлены поршень и плунжер, приводимый в движение мускульной силой оператора на рычаг через ось в головке плунжера, и механизм сцепления поршня с плунжером в виде внешнего и внутреннего упоров на плунжере. Преимущество такой конструкции в удобстве управления объемом подачи насоса за один рабочий ход путем выбора зоны хода плунжера или присоединенного к нему рычага. Такой принцип переключения очень удобен, так как не вызывает необходимости остановки насоса и производится оператором по его желанию и в зависимости от располагаемого им усилия. При этом обеспечиваются простота конструкции и высокий КПД.
К недостаткам такой конструкции следует отнести наличие двух разных зон качания рычага при большой и малой ступенях подачи, что при ограниченном общем ходе рычага не позволяет его полностью использовать на каждой ступени подачи. Например, при ножном приводе ход рычага ограничен примерно высотой стандартной лестничной ступени, которая наиболее эргономична для оператора.
Попытка устранить этот недостаток, обеспечив единую зону качания рычага при большой и малой ступенях подачи, представлена в конструкции насоса по патенту №2262002. Она отличается установкой пружины сжатия между внешним упором плунжера и поршнем, которая при предварительном сжатии обеспечивает движение поршня вместе с плунжером до тех пор, пока сила давления РЖ на поршень не превысит силу пружины, а затем пружина начинает сжиматься при каждом рабочем ходе плунжера, а поршень остается неподвижным, то есть работает ступень малой подачи.
Существенными недостатками такой конструкции являются. Очень низкое (до 0,2 МПа) давление нагнетания, при котором включается ступень малой подачи, из-за невозможности разместить на плунжере более сильную пружину с заданным ходом. Снижение КПД и надежности вследствие роста радиальных сил от рычага на поршень и плунжер и сил трения поршня по плунжеру и цилиндру от увеличения длины плунжера на длину пружины. Уменьшение усилия на плунжере на величину силы пружины, снижающее КПД насоса.
Технической задачей настоящего изобретения является обеспечение в конструкции насоса по патенту №2014489, принятой за прототип, возможности работы на ступенях малой и большой подач при одной и той же зоне качания рычага, что позволит увеличить его производительность при применении с ножным приводом и в других случаях с ограниченным ходом рычага, сохранив легкое и быстрое переключение ступеней подач рукой или ногой оператора при любом давлении нагнетания.
Поставленная задача решается тем, что в насосе, содержащем цилиндр с линиями всасывания и нагнетания с обратными клапанами, внутри которого с возможностью взаимного осевого перемещения соосно установлены поршень и плунжер, приводимые в движение мускульной силой оператора на рычаг через ось в головке плунжера, и механизм сцепления поршня с плунжером в виде внешнего и внутреннего упоров на плунжере согласно изобретению внешний упор на плунжере выполнен с возможностью изменения его положения вдоль плунжера, например в виде скобы, установленной с охватом плунжера и возможностью поворота на оси в головке плунжера рукой или ногой оператора. Предложен вариант, в котором внешний упор выполнен в виде установленной на плунжере с возможностью поворота вокруг его оси втулки, с обращенными к поршню выступами на части ее торцевой поверхности, а на наружном торце поршня выполнены ответные впадины. Между внутренним упором плунжера и поршнем может быть установлен упругий элемент, например в виде тарельчатой пружины.
Оба варианта изобретения используют единый замысел создания легко управляемого и простого переключателя положения наружного упора на плунжере, позволяющего решить поставленную задачу. В первом варианте положение упора изменяется поворотом скобы на оси в головке плунжера, а во втором - поворотом втулки вокруг оси самого плунжера. Установка упругого элемента между внутренним упором плунжера и поршнем повышает надежность фиксации этих переключателей в их рабочих положениях.
Сущность изобретения поясняется фиг.1-4. На фиг.1 дан общий вид насоса в первом варианте. На фиг.2 - его поперечный разрез по сечению А-А. На фиг.3 - общий вид насоса во втором варианте. На фиг.4 - его поперечный разрез по сечению В-В.
Насос с мускульным приводом содержит цилиндр 1 с линиями всасывания 2 и нагнетания 3 с обратными клапанами 4, внутри которого соосно размещены поршень 5 и плунжер 6, в головке которого установлена ось 7, связывающая его с рычагом 8, воспринимающим мускульную силу оператора. Сцепление поршня с плунжером осуществляется с помощью внутреннего 9 и внешнего упоров на плунжере. В первом варианте (фиг.1 и 2) внешний упор выполнен с возможностью изменения своего положения, например в виде скобы 10, установленной с охватом плунжера и возможностью поворота на оси в его головке. Во втором варианте (фиг.3 и 4) внешний упор выполнен в виде установленной на плунжере с возможностью поворота вокруг его продольной оси втулки 11 с обращенными к поршню выступами 12 на части ее торца, а на поршне сделаны ответные впадины 13. Для изменения положения скоба 10 и втулка 11 могут снабжаться рычажками управления 14. Между внутренним упором плунжера и поршнем может устанавливаться упругий элемент 15, например в виде тарельчатой пружины. Для герметизации поршня и плунжера могут применяться уплотнители 16.
Насос работает следующим образом. Оператор качает рычаг 8 в пределах его хода, передавая плунжеру 6 движение внутрь цилиндра 1 и наружу. На ступени большой подачи (фиг.1) скоба 10 прижата к плунжеру и образует внешний упор для поршня, заставляя его двигаться вместе с плунжером. При ходе плунжера наружу из цилиндра в нем создается разряжение и происходит всасывание РЖ из линии 2 через обратный клапан 4. Затем при рабочем ходе плунжера внутрь цилиндра РЖ вытесняется из цилиндра в линию нагнетания, где задерживается от обратного тока клапаном 4.
При необходимости переключения на ступень малой подачи, когда усилия оператора не хватает для перемещения плунжера вместе с поршнем из-за возросшего в линии нагнетания давления РЖ, оператор поднимает рычаг в верхнее положение и поворачивает скобу вокруг оси 7 в горизонтальное положение (показано пунктирными линиями на фиг.1). В таком положении скоба не упирается в поршень на всем его ходу и он остается неподвижным в крайне выдвинутом положении. Усилие на рычаге многократно снижается и работа насоса продолжается на ступени малой подачи с достижением максимального рабочего давления. Переключение насоса на ступень большой подачи также производится при максимально поднятом рычаге путем возврата скобы в вертикальное положение вращением вокруг оси 7. Небольшой угол поворота скобы и наличие у нее рычажка управления позволяют производить операцию переключения как рукой, так и ногой оператора.
При наличии в конструкции упругого элемента 15, он создает осевой поджим поршня к внешнему упору плунжера, что исключает случайный поворот скобы 10 из ее вертикального положения и потерю связи поршня с плунжером.
Во втором варианте конструкции фиксация поршня на плунжере при ступени большой подачи осуществляется поворотом втулки 11 в положение, при котором выступы 12 опускаются на торец поршня в местах, где нет ответных впадин. Фиксация этого положения втулки также может обеспечиваться упругим элементом 15. Для переключения на ступень малой подачи рычаг 8 поднимается до упора вверх и втулку 11 поворачивают до совпадения ее выступов с ответными впадинами на торце поршня. В этом положении втулки плунжер перемещается без связи с поршнем, обеспечивая работу насоса с малой подачей и высоким давлением РЖ. Наличие рычажка 14 управления втулкой делает операции переключения ступеней более удобными для оператора.