НАСОС РУЧНОЙ ПОРШНЕВОЙ

Насос предназначен для подъема воды из открытых водоемов, колодцев, емкостей в индивидуальном хозяйстве, садовых участках, полевых станах, экспедициях, вручную или в комплекте с электрическими насосами. Он может так же использоваться для перекачки небольших объемов технических жидкостей на промышленных предприятиях.
Известно несколько моделей поршневых ручных насосов, которые имеют цилиндрическую гильзу, поршень с радиальным уплотнением и клапаном, шток, связывающий поршень с рукояткой, установленной шарнирно в верхней части гильзы с возможностью качательных движений в вертикальной плоскости (см. пример конструкции такого насоса www.remportal73.ru/articles/water/481-vidy-vodyanyh-ruchnyh-nasosov.html).
Несмотря на то, что конструктивная схема данных насосов простая, конкретные конструктивные решения имеют резервы уменьшения сложности и повышения технологичности. В частности, радиальное уплотнение поршня в сопряжении с гильзой обеспечивается точными размерами поршня и гильзы и упругими деформациями материала уплотнения. Следовательно, внутренняя поверхность гильзы и поршень должны быть точно и качественно обработаны. Для этого необходимо обеспечить большую толщину стенок гильзы и вводить в технологический процесс изготовления данных деталей операции точной механической обработки.
Кроме того, для пропуска жидкости необходимо выполнять отверстие в поршне и снабжать его клапаном, что также усложняет процесс изготовления поршня.
Также для обеспечения герметичности не допускаются перекосы поршня при его перемещениях в гильзе, что обеспечивается специальными конструктивными решениями рукоятки и ее соединения со штоком и гильзой.
Известен насос ручной поршневой, включающий цилиндрическую гильзу, поршень с радиальным уплотнением и клапаном, шток, связывающий поршень с рукояткой, установленной шарнирно в верхней части гильзы с возможностью качательных движений в вертикальной плоскости. В данном насосе отсутствует отверстие для пропуска жидкости, роль поршневого клапана выполняют гидравлическая манжета и зазор между поршнем и внутренней поверхностью гильзы (заявка на ПМ №2002111111).
Такое конструктивное решение насоса позволяет снизить требования к изготовлению основных деталей насоса и его сборке. А именно, поршень не требует точной и качественной обработки боковой поверхности, так как он не контактирует с гильзой. Не требуется выполнять отверстие в поршне для пропуска жидкости, так как она проходит в зазор между поршнем и гильзой. Шток может быть выполнен из круглого или полосового проката без дополнительной механической обработки. Гильза может быть изготовлена из бесшовной металлической или пластиковой трубы без дополнительной механической обработки. Это стало возможно вследствие выполнения обратного клапана в виде манжеты, которая, обладая высокими упругими свойствами, компенсирует колебания размера гильзы и неточности формы поперечного сечения и одновременно выполняет функции обратного клапана и уплотнения между поршнем и гильзой. Возможность относительных перемещений манжеты относительно поршня позволяет ей самоустанавливаться по торцу поршня, оставаясь в контакте с гильзой.
Данный насос, принятый в качестве прототипа как имеющий наибольшее количество существенных признаков, совпадающих с заявляемым насосом, имеет резервы повышения технологичности его изготовления и снижения себестоимости.
Технический результат заключается в снижении материалоемкости и себестоимости насоса, а также повышения технологичности его изготовления.
Данный технический результат достигается тем, что рукоятка установлена на гильзе шарнирно одним концом в отверстии, выполненном в стенке верхней части гильзы, а второй конец пропущен через продольный паз, выполненный в стенке верхней части гильзы диаметрально противоположно отверстию.
В известных конструкциях ручных поршневых насосов рукоятка устанавливается шарнирно на закрепленных на гильзе кронштейнах, а ее конец соединяется шарнирно со штоком. При таком конструктивном исполнении требуется изготовлять детали кронштейнов и закреплять их на гильзе механически или сваркой. При этом возрастают вес насоса и его габариты. При сварном варианте технологически необходима большая толщина стенки гильзы. Установка рукоятки одним концом в отверстии в стенке гильзы с пропуском другого конца через паз, выполненный в гильзе диаметрально противоположно отверстию, позволяет обойтись без сварки при изготовлении насоса и использовать для гильзы тонкостенные трубы. Это существенно снижает металлоемкость насоса, себестоимость его изготовления. Кроме того упрощается сборка-разборка насоса, что важно для его эксплуатации при частом переносе насоса с места эксплуатации на хранение. Также сокращаются габаритные размеры насоса, что упрощает его упаковку и транспортирование.
Таким образом, совокупность новых существенных признаков обеспечивает достижение заявленного технического результата.
Сущность заявленного технического решения поясняется рисунками. На фиг. 1 показан насос в сборе, на фиг. 2 показан вид A на фиг. 1 на отверстие в стенке гильзы, на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1 на паз в стенке гильзы, на фиг. 4 - местный вид В на отверстие в гильзе и пазы на рукоятке.
Насос содержит цилиндрическую гильзу 1, в которой размещен поршень 2, закрепленный жестко или шарнирно на конце штока 3. Второй конец штока связан посредством оси 4 шарнирно с рукояткой 5. Рукоятка одним концом установлена с возможностью поворота в отверстии 6, выполненном в стенке гильзы в ее верхней части. Второй конец рукоятки пропущен через продольный паз 7, выполненный в верхней части гильзы диаметрально противоположно отверстию 6.
На поршне установлена манжета 8, взаимодействующая с внутренней поверхностью гильзы и поршнем. На штоке над манжетой установлен с возможностью продольных перемещений упор 9 манжеты 8 с окнами «а» и ограничитель 10 осевых перемещений упора.
В нижней части гильзы герметично закреплено дно 11 с осевыми резьбовым 12 и конусным 13 отверстиями. В последнем расположен шаровый клапан 14. В торце дна могут быть выполнены глухие резьбовые отверстия 15. На гильзе герметично закреплен соосно с отверстием 16 носик 17.
На конце рукоятки, установленном в отверстии 6, могут быть выполнены поперечные пазы 18 шириной больше толщины стенки гильзы, или установлены ограничители продольных перемещений, например, штифты 19. Рукоятка может быть снабжена ручкой 20. Гильза сверху закрыта крышкой 21.
Подготовка насоса к работе и его работа осуществляются следующим образом.
При переводе насоса из транспортного состояния, в котором рукоятка 5 и носик 17 сняты с гильзы, в рабочее состояние рукоятка пропускается через паз 7, устанавливается своим концом в отверстие 6. В зависимости от формы рукоятки это отверстие может быть продолговатым или круглым. Если на конце рукоятки выполнены поперечные пазы 18, то они сопрягаются со стенкой гильзы в отверстии 6 и обеспечивают фиксацию рукоятки от продольных перемещений. Фиксацию можно осуществлять фиксаторами, устанавливаемыми на рукоятке по обе стороны гильзы. Такими фиксаторами могут быть штифты 19 или шплинты и т.п.
Насос через резьбовое отверстие 12 дна 11 герметично соединяется с трубопроводом, опущенным в перекачиваемый объем жидкости, например, через скважину или колодец с подземным источником воды или маслом в бочке. При подъеме воды из колодца корпус насоса необходимо надежно закрепить на срубе, например, через доску, к которой корпус может быть закреплен шурупами через отверстия 15 в дне 11. Носик 17 направляется в ту сторону, где имеется удобный доступ для забора жидкости.
При подъеме ручки рукоятки 5 вверх она поворачивается вокруг зоны взаимодействия конца рукоятки с отверстием 6. Продольная составляющая силы, приложенной к ручке 20 рукоятки, воспринимается упором поперечных пазов 18, выполненных на конце рукоятки, или установленных на ней фиксаторов 19 в стенку гильзы. Поперечные перемещения рукоятки ограничиваются пазом 7, через который проходит рукоятка. Шток 3 с поршнем 2 поднимаются, будучи шарнирно связаны с рукояткой. Манжета 8 под действием сил трения о стенку гильзы 1, давления воздуха и жидкости, находящейся над поршнем, прижимается к торцу поршня и стенке гильзы. Под поршнем создается разряжение, и жидкость по трубопроводу начинает подниматься (перемещаться) в направлении к насосу. Клапан 14 при этом открывается, пропуская жидкость (или воздух при отсутствии жидкости в трубопроводе) в подпоршневую полость насоса. Жидкость, находящаяся над поршнем, изливается через носик 17. При обратном ходе поршня манжета 8 за счет сил трения о стенку гильзы, давления жидкости в подпоршневой полости, отстает от перемещения поршня, то есть смещается в осевом направлении до взаимодействия с упором 9 и ограничителем 10, и между поршнем и манжетой образуется зазор, через который жидкость из подпоршневого пространства перетекает в надпоршневую полость. Клапан 14 давлением жидкости закрывается, препятствуя протеканию жидкости в трубопровод. Так как конец штока, связанный с рукояткой, перемещается по дуге, ось штока совершает колебательные движений относительно оси гильзы. Изменения положения поршня вследствие этих движений штока компенсируются упругими деформациями манжеты. Сам поршень при этом не контактирует со стенкой гильзы.
Таким образом, новые признаки заявленного насоса позволяют снизить его материалоемкость, сократить число операций механической обработки, сварки и сборки при его изготовлении, и, соответственно, снизить себестоимость его изготовления.
Малая металлоемкость насоса, простая конструкция, надежность позволяет его быстро монтировать и демонтировать и делает его наиболее приспособленным для эксплуатации на садовых участках, не имеющих централизованного водоснабжения и электрификации, а так же использовать в полевых и походных условиях.
При испытаниях насоса достигнуты следующие технические показатели: высота подъема жидкости - 8 м, усилие на рукоятке - 60 Н, производительность - не менее 20 л/мин.