Клапанная группа насоса

Область техники
Полезная модель относится к области гидромашиностроения и предназначена для использования в насосах высокого и сверхвысокого давления.
Уровень техники
Известен запорно-регулирующий клапан, раскрытый в патенте РФ №2334147 (дата приоритета: 05.12.2006, дата публикации: 20.09.2008). Известный клапан содержит корпус с входным и выходным каналами, два затвора со штоком, перемещаемым приводом, седло с расположенным в нем делителем потока, выполненным в виде перфорированной втулки.
Известна клапанная группа бурового поршневого насоса, раскрытая в патенте РФ №2223435 (дата приоритета: 15.01.2002, дата публикации: 10.02.2004). Клапанная группа бурового поршневого насоса состоит из седла с конической уплотняющей поверхностью и клапана с упругим диском. На клапане ниже уплотняющей конической поверхности выполнен цилиндрический поясок-плунжер высотой 3-5 мм, имеющий в нижней части острую отсечную кромку, а верхняя часть отверстия седла обработана с высокой точностью для обеспечения гарантированного диаметрального зазора между цилиндрическим пояском и отверстием седла.
Известна клапанная группа кривошипного насоса, раскрытая в патенте РФ №50263 (дата приоритета: 11.04.2005, дата публикации: 27.12.2005). Клапанная группа кривошипного насоса содержит седло с равнопроходным цилиндрическим отверстием и конически-расходящейся поверхностью сопряжения, клапан с конически-расходящейся поверхностью сопряжения и четырьмя узкими направляющими ребрами, крепежные детали уплотнения клапана и пружину, при этом клапан выполнен с направляющей втулкой.
Известен предохранительный клапан, раскрытый в патенте США №4192343 (дата приоритета: 06.11.1978). Клапан содержит корпус в форме усеченного конуса, входное отверстие для сосуда высокого давления и выходное отверстие, соединенное с выпускным шлангом. Корпус устанавливается в седло клапана и имеет короткий шток. Клапан открывается за счет высокого давления жидкости, за счет которого пружина позволяет клапану отделиться от седла.
Известна клапанная система плунжерного насоса, раскрытая в патенте Германии №102018112735 (дата приоритета: 28.05.2018, дата публикации: 07.11.2019). Известная клапанная система плунжерного насоса содержит корпус клапана, имеет всасывающий клапан с одной стороны с запорным элементом на стороне всасывания и нагнетательный клапан на противоположной стороне с запорным элементом на стороне нагнетания, седло клапана, при этом в качестве накопителя энергии запорный элемент нагнетающего клапана соединен с центральным магнитом, установленным в корпусе клапана.
Недостатком известных решений является отсутствие разделения потока воды, что приводит к турбулентному режиму течения жидкости, увеличивает нагрузку на детали, увеличивает сопротивление и способствует снижению производительности клапанной группы насоса.
Раскрытие сущности полезной модели
Техническая задача, положенная в основу настоящей полезной модели, заключается в обеспечении надежной работы плунжерного насоса.
Технический результат, достигаемый при осуществлении полезной модели, заключается в снижении интенсивности износа деталей клапанной группы насоса.
Полезная модель раскрывает клапанную группу насоса, состоящую из седла с центральным осевым каналом, в который с противоположных сторон вставлены клапаны, при этом в теле седла выполнены сквозные каналы, предназначенные для прохода жидкости при переводе клапанов из закрытого в открытое положение. В отличие от прототипа, каждый клапан снабжен крестообразным делителем потока.
Повышение износостойкости деталей клапанной группы насоса достигается за счет уменьшения сопротивления жидкости при прохождении из зоны низкого давления и предотвращения режима турбулентности жидкости, приводящего к увеличению нагрузки на детали клапанной группы насоса.
Дополнительные преимущества и существенные признаки настоящей полезной модели представлены в следующих частных вариантах осуществления.
В частности, клапаны представлены всасывающим и напорным клапаном.
В частности, торцы стенок делителя потока снабжены направляющими.
В частности, для мест соприкосновения седла и клапанов выполнены притирка и глубокая прокалка поверхностей.
В частности, седло и клапаны выполнены из нержавеющей стали.
Краткое описание чертежей
ФИГ. 1 иллюстрирует клапанную группу насоса.
ФИГ. 2 иллюстрирует седло клапана.
ФИГ. 3 иллюстрирует клапан с делителем потока.
Осуществление полезной модели
На ФИГ. 1 - ФИГ. 3 представлены чертежи клапанной группы насоса, седла и клапана. На чертежах использованы следующие обозначения:
1 - блок насоса;
2 - всасывающий клапан;
3 - пружина всасывающего клапана;
4 - плунжер;
5 - камера низкого давления;
6 - седло клапана;
7 - напорный клапан;
8 - камера высокого давления;
9 - пружина напорного клапана
10, 11 - сквозные каналы для прохода жидкости;
12 - делитель потока;
13 - направляющие делителя потока.
В соответствии с ФИГ. 1 в блоке насоса 1 расположено седло клапана 6, в центральный осевой канал которого со стороны камеры высокого давления 8 вставлен напорный клапан 7, соединенный с пружиной 9. Со стороны камеры низкого давления 5, в которой находится плунжер 4 насоса, в седло 6 вставлен всасывающий клапан 2, который соединен с пружиной 3. В теле седла 6 выполнены сквозные каналы 10 и 11, предназначенные для прохода жидкости от камеры низкого давления в направлении камеры высокого давления при переводе клапанов 2 и 7 из закрытого положения в открытое.
В соответствии с ФИГ. 2 седло клапана представляет собой тело цилиндрической формы с центральным осевым каналом. Диаметр детали около 56 мм в широкой части и 43 мм в узкой части. Длина детали около 45 мм.
В соответствии с ФИГ. 3 всасывающий, напорный клапаны 2 и 7 каждый представляют собой коническое тело, снабженное делителем потока 12. Делитель потока 12 выполнен крестообразным в поперечном сечении. Оконечные части стенок делителя потока снабжены направляющими 13, которые центрируют клапан 2, 7 в осевом канале седла 6 и препятствуют осевым смещениям клапана 2, 7 относительно седла 6. Диаметр конического тела клапана составляет около 30 мм, общая высота детали составляет около 60 мм.
Клапанная группа насоса используется следующим образом.
Во время работы плунжерного насоса при движении плунжера 4 осуществляется перемещение порций жидкости из камеры нагнетания 5 в сторону всасывающего клапана 2 по сквозному каналу 10 в теле седла 6, при этом всасывающий клапан 2 переходит в открытое положение, перемещаясь относительно седла 6, остающегося неподвижным. Порция жидкости проходит через зазор между телом клапана 2 и седлом 6, образовавшийся при переходе клапана 2 в открытое положение, и попадает в сквозной канал 11. Нагнетательный клапан 7 остается закрытым. Делитель потока 12, которым снабжен клапан 2, осуществляет разделение потока жидкости на четыре составляющих, тем самым препятствуя возникновению турбулентных потоков в перемещаемой порции жидкости.
При обратном ходе плунжера 4 всасывающий клапан 2 закрывается за счет действия давления в камере нагнетания 5. Под воздействием давления жидкости, находящейся в сквозном канале 11, открывается нагнетательный клапан 7, который также содержит делитель потока. В результате порция жидкость под давлением перемещается в камеру высокого давления 8.
Данный цикл повторяется при дальнейшей работе плунжерного насоса.
Использование полезной модели позволяет снизить интенсивность износа деталей клапанной группы за счет предотвращения возникновения турбулентных потоков в жидкости, перекачиваемой при работе плунжерного насоса.