CS259435B1

CS259435B1 - Piston pump

Info

Publication number: CS259435B1
Application number: CS833686A
Authority: CS
Inventors: Eduard Hinner
Original assignee: Eduard Hinner
Priority date: 1986-11-17
Filing date: 1986-11-17
Publication date: 1988-10-14

Abstract

Řešení se týká čerpadla s kyvným pístem, jemuž je v rotačním pohybu bráněno pevnou přepážkou a řeší vnitřní uspořádání čerpadla pro kývavý pohyb pístu. Čerpadlo obsahuje komoru, vymezenou obvodovou stě nou kulového tvaru a bočními stěnami, jejímž stresem prochází hnací hřídel, pevně spojený s unášecí hlavou opatřenou dráž kou, v níž je volně vložen šikmo k ose hnacího hřídele plochý kruhový píst, dosedají cí svým obvodem na obvodovou stěnu komory, přičemž v komoře je upravena radiálně umístěná pevná přepážka, zasahující do radiálně orientovaného výřezu pístu a v obvodové stěně komory je po jedné straně pevné přepážky upraven sací otvor a po druhé straně přepážky výtlačný otvor. Jeho podstata spočívá v tom, že unášecí hlava (4) ve tvaru válce se skládá ze dvou polovin, jejichž přivrácené rovnoběžné plochy rovinného tvaru, vymezují průchozí drážku (18) elipsovitého tvaru pro plochý kruhový píst (2). Zařízení lze uplatnit jako dmychadla, kompresory, objemová čerpadla apod.The solution concerns a pump with a swinging piston, which is prevented from rotating by a fixed partition and solves the internal arrangement of the pump for swinging movement of the piston. The pump contains a chamber, defined by a spherical peripheral wall and side walls, through which a drive shaft passes, firmly connected to a driving head provided with a groove, in which a flat circular piston is freely inserted obliquely to the axis of the drive shaft, abutting with its circumference on the peripheral wall of the chamber, wherein a radially located fixed partition is arranged in the chamber, extending into a radially oriented cutout of the piston, and in the peripheral wall of the chamber a suction opening is arranged on one side of the fixed partition and a discharge opening on the other side of the partition. Its essence lies in the fact that the cylinder-shaped driving head (4) consists of two halves, the facing parallel surfaces of which have a planar shape, define a through groove (18) of elliptical shape for a flat circular piston (2). The device can be used as blowers, compressors, positive displacement pumps, etc.

Description

Vynález se týká čerpadla s kyvným pístem., jemuž je v rotačním pohybu bráněno přepážkou a řeší vnitřní uspořádání čerpadla pro kývavý pohyb pístu.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pump having a swinging piston which is prevented from rotating by a partition and solves the internal arrangement of the pump for swinging the piston.

Dosud známá zařízení s výkyvnými písty používají kulovou komoru omezenou bočními stěnami rovinného nebo kuželovitého tvaru. Šikmo uložený kruhový píst, jehož boční stěny jsou rovněž rovinného nebo kuželovitého tvaru a jemuž je bráněno v rotačním pohybu, se odvaluje svými bočními stěnami na bočních stěnách komory. Zde je nutno říci, že pro samotný princip čerpadla nehraje tvar bočních stěn komory ani pístu podstatnou roli, neboť účinný prostor zařízení je dán objemem opsaným kruhovou základnou pístu při jedné pomyslné otáčce. Průtok komory by měl být takový, aby se přepravovanému médiu umožnilo pokud možno laminární proudění, což předpokládá oválný tvar bez ostrých koutů, kde by mohlo docházet k usazování případných pevných částic.The prior art swing-piston devices use a spherical chamber limited by side walls of a planar or conical shape. The inclined circular piston, the side walls of which are also planar or conical in shape and which is prevented from rotating, rolls with their side walls on the side walls of the chamber. It must be said here that the shape of the side walls of the chamber or the piston does not play a significant role for the principle of the pump itself, since the effective space of the device is given by the volume described by the circular base of the piston at one notional revolution. The flow rate of the chamber should be such as to allow the laminate to flow as much as possible, which implies an oval shape with no sharp corners where any solid particles may settle.

Podstatnou záležitostí čerpadla se tedy jeví uspořádání kývavého pohonu kruhového pístu.The arrangement of the rotary drive of the circular piston thus appears to be an essential matter of the pump.

U známých zařízení je pohon proveden tak, že plochý kruhový píst, opatřený ve středu pevným kulovým čepem, je uložen v kluzném kulovém pouzdře komory a výkyvný pohyb je na píst přenášen pomocí pevné souosé tyče, která je poháněna pomocí rotující kliky, ve které se tato tyč protáčí. Toto řešení pohonu je nevhodné pro· praktické využití, jak již z hlediska výroby obtížného utěsnění kulového čepu, tak i z hlediska velkých rotujících nevyvážených hmot a s tím související krátkou životností.In the known devices, the drive is designed such that a flat circular piston, provided with a fixed ball pin in the center, is mounted in a sliding ball housing of the chamber and the pivoting movement is transmitted to the piston by a fixed coaxial rod which is driven by a rotating crank. rod twists. This drive solution is unsuitable for practical use, both from the point of view of making the ball joint difficult to seal and of large rotating unbalanced masses and the associated short service life.

Tyto nevýhody zčásti odstraňuje uspořádání pohonu, kde píst plochého tvaru je umístěn v šikmé drážce provedené na kouli, která je pevně uložená na hřídeli, přičemž píst v drážce prokluzuje. Obvod komory je opět kulového tvaru a boční stěny tvaru komolých kuželů.These drawbacks are partially overcome by a drive arrangement wherein the piston of a flat shape is located in an inclined groove formed on a ball which is fixedly mounted on the shaft and the piston slips in the groove. The circumference of the chamber is again spherical and the side walls are frustoconical.

Další řešení používající středovou kouli je v zařízení, kde píst libovolného tvaru (plochý, negativně nebo pozitivně kuželový) je uložen v rozříznuté kouli na šikmém ložním čepu. Zvláštností zařízení je to, že spolu s hřídelí a středovou koulí rotují i kuželové boční stěny, což má umožnit lepší průtok média komorou čerpadla. Toto řešení má též umožnit lepší utěsnění pístu v komoře, což však má za důsledek zvětšení možností vzniku netěsností v místech styku rotačních a pevných částí zařízení. Pozitivní přínos tohoto řešení je diskutabilní. Vlastní konstrukce tohoto zařízení je složitá a náročná na přesnost, takže nemá v praxi uplatnění.Another solution using a central ball is in a device where a piston of any shape (flat, negative or positive cone) is mounted in a slit ball on an inclined bed journal. A special feature of the device is that the conical side walls rotate together with the shaft and the central ball, in order to allow better fluid flow through the pump chamber. This solution is also intended to allow for better sealing of the piston in the chamber, which, however, has the effect of increasing the possibility of leakage at the points of contact of the rotating and solid parts of the device. The positive contribution of this solution is questionable. The design of this device is complicated and exacting, so it has no practical application.

Obě posledně uvedená řešení používají jako hnací prvek rozříznutou kouli, přičemž střed řezu je veden středem koulí. Zde není třeba zdůrazňovat, jak náročná na přesnost je výroba takto upravených částí koule, přičemž při případných nepřesnostech nejsou možné žádné úpravy. Píst, který je rotačně pevně uložen na středové kouli, musí být vzhledem k výrobním úchylkám při výrobě vlastní kulové komory, hřídele a jejího uložení a samotné koule vyroben s velkými tolerancemi, čímž se sníží těsnost zařízení. V případě, že střed pístu se octne mimo střed středové koule v axiálním směru, není možné provést axiální korekci vzhledem k tomu, že středová koule zapadá do· kruhového výřezu pevné přepážky. V místě styku středové koule a přepážky dochází k nestejnoměrnému opotřebení koule a přepážky v důsledku klesajících obvodových rychlostí na povrchu koule směrem od jejího rovníku.The latter two solutions use a slit ball as the driving element, the center of the cut being guided through the center of the balls. It is not necessary to emphasize here how difficult it is to manufacture precision parts of the ball in such a way that no adjustments are possible in case of inaccuracies. The piston, which is rotatably mounted on the central ball, must be manufactured with great tolerances due to manufacturing variations in the manufacture of the actual ball chamber, the shaft and its bearing and the ball itself, thereby reducing the tightness of the device. If the center of the piston is outside the center of the center ball in the axial direction, it is not possible to make an axial correction since the center ball fits into the circular slot of the fixed partition. At the point of contact of the central ball and the baffle, the ball and baffle are unevenly worn due to decreasing peripheral velocities on the surface of the ball away from its equator.

U čerpadel s kyvným pístem působí zatížení tlakem vytlačovaného média střídavě z obou stran pístu, přičemž zatížení „obíhá“ kolem osy pístu. Toto zatížení, dosahující až stovek kilogramů, je u známých řešení překonáváno kruhovým prstencem kluzných axiálních ploch kruhové drážky na kouli. Tato kluzná plocha svým tvarem a velikostí neodpovídá kolujícímu, střídavému zatížení působícímu na píst.For swing piston pumps, the pressure of the extruded medium is applied alternately from both sides of the piston, the load "circulating" around the axis of the piston. This load, reaching up to hundreds of kilograms, is overcome in the known solutions by a circular ring of sliding axial surfaces of the circular groove on the ball. Due to its shape and size, this sliding surface does not correspond to the alternating, alternating load acting on the piston.

Uvedené nevýhody jsou odstraněny čerpadlem s kyvným pístem podle vynálezu, obsahujícím komoru, vymezenou obvodovou stěnou kulového tvaru a bočními stěnami, jejímž středem prochází hnací hřídel, pevně spojený s unášecí hlavou ve tvaru rotačního tělesa opatřeného· drážkou elipsovitého tvaru, v níž je volně vložen šikmo· k ose hnacího hřídele plochý kruhový píst, dosedající svým obvodem na obvodovou stěnu komory, přičemž v komoře je upravena radiálně umístěná pevná přepážka, zasahující do radiálně orientovaného výřezu pístu a v obvodové stěně komory je po jedné straně pevné přepážky upraven alespoň jeden sací otvor a po druhé straně pevné přepážky alespoň jeden výtlačný otvor, jeho<ž podstata spočívá v tom, že unášecí hlava ve tvaru válce se skládá ze dvou polovin, jejichž přivrácené rovnoběžné plochy rovinného tvaru vymezují průchozí drážku elipsovitého tvaru pro plochý kruhový píst.These drawbacks are overcome by a swing piston pump according to the invention comprising a chamber defined by a circumferential wall of spherical shape and side walls centered by a drive shaft rigidly connected to a rotary body-shaped driving head provided with an elliptical groove in which it is loosely inserted obliquely A flat circular piston perpendicular to the axis of the drive shaft abutting the circumferential wall of the chamber, a radially positioned fixed partition extending into the radially extending portion of the piston in the chamber and at least one suction opening provided at one side of the fixed partition in the chamber; on the other side of the fixed partition at least one discharge opening, characterized in that the cylindrical driving head consists of two halves whose apparent parallel planar-shaped surfaces define an elliptical-shaped through groove for the flat circular piston.

Mezi bočními stěnami komory a přivrácenými čelními stěnami unášecí hlavy jsou upravena axiální ložiska. Mezi oběma polovinami unášecí hlavy je ve středovém otvoru plochého kruhového pístu uložen rozpěrný kroužek.Axial bearings are provided between the side walls of the chamber and the facing faces of the driver head. A spacer ring is arranged in the central bore of the flat circular piston between the two drive head halves.

Řešení podle vynálezu umožňuje podstatné snížení nároku na přesnost výroby komory a unášecí hlavy, jejíž válcový tvar je axiálně stavitelný a volně na hřídeli uložený píst je radiálně stavitelný. Obvodová rychlost na povrchu válcové unášecí hlavy je ve všech místech stejná a tím i opotřebení válcové hlavy a pevné přepážky stejnoměrné, takže je možno přepážku k válci dotlačovat. Výška průchozí drážky mezi oběma polovinami unášecí hlavy je dána rozpěrným kroužkem. Za další výhodu lze považovat uložení unášecí hlavy na axiálních ložiskách. Elipsovitý prstenec mezi oběma polovinami unášecí hlavy má plochu přibližně o· 30 % větší než kruhový prstenec u rozříznuté koule. Z toho vyplývá, že i „tlačená ramena“ elipsovitého prstence při překonávání střídavého, obíhajícího napětí jsou přibližně o 15 procent delší než u kruhového prstence.The solution according to the invention makes it possible to substantially reduce the demand for manufacturing accuracy of the chamber and the driving head, whose cylindrical shape is axially adjustable and the free-mounted piston is radially adjustable. The circumferential speed on the surface of the cylindrical driving head is the same at all points, and thus the wear of the cylindrical head and the fixed baffle is uniform, so that the baffle can be pushed against the roll. The height of the through groove between the two drive head halves is determined by the spacer ring. A further advantage is the bearing of the driving head on the thrust bearings. The elliptical ring between the two halves of the driver head has an area approximately 3030% larger than the circular ring at the slit ball. This implies that even the "pushed arms" of the elliptical ring overcoming the alternating orbiting voltage are about 15 percent longer than the ring.

Na přiloženém výkrese je v řezu schematicky znázorněno příkladné zařízení podle vynálezu, kde obr. 1 představuje zařízení v nárysu a obr. 2 v půdorysu. Obr. 3 pak představuje detail unášecí hlavy.In the accompanying drawing, a cross-sectional view of an exemplary device according to the invention is shown schematically, in which Fig. 1 represents the device in front view and Fig. 2 in plan view. Giant. 3 then shows a detail of the driving head.

Zařízení sestává z komory 1, plochého kruhového pístu 2, unášecí hlavy 4, hřídele 5, sacího otvoru 11, výtlačného otvoru 12 a pevné přepážky 3.The device consists of a chamber 1, a flat circular piston 2, a driving head 4, a shaft 5, a suction port 11, a discharge port 12 and a fixed partition 3.

Plochý kruhový píst 2 je opatřen středovým otvorem 17 vymezeným rozpěrným kroužkem 15 uloženým v obvodové ploše 14 a radiálním výřezem 16. Komora 1 sestává z obvodové stěny s vnitřní kulovou plochou 10 a bočních stěn ve tvaru protilehlých komolých kuželů. Unášecí hlava 4 válcového tvaru je opatřena středovým válcovým otvorem a drážkou pro pero 8 a je rozdělena šikmým řezem na dvě poloviny, které jsou perem 8 pevně spojeny s hřídelí 5. Unášecí hlava 4 je uložena mezi horními podstavami komolých kuželů bočních stěn komory 1 na axiálních ložiskách 9. V průchozí drážce 18 mezi oběma polovinami unášecí hlavy 4 je středovým otvorem 17 volně na hřídeli 5 uložen plochý kruhový píst 2. Průchozí drážka 18 je vymezena rozpěrným kroužkem 7 plochého kruhového pístu 2. Oba díly unášecí hlavy 4 jsou proti axiálnímu posuvu na hřídeli 5 jištěny pojistnými kroužky 6. Pevná přepážka 3 je pevně připojena ke komoře 1, prochází radiálním výřezem 16 plochého kruhového pístu 2 a doléhá na válcovou plochu unášecí hlavy 4. Před a za pevnou přepážkou 3 jsou provedeny sací otvor 11 a výtlačný otvor 12.The flat circular piston 2 is provided with a central bore 17 defined by a spacer ring 15 disposed in the peripheral surface 14 and a radial slot 16. The chamber 1 consists of a peripheral wall with an inner spherical surface 10 and side walls in the form of opposing truncated cones. The cylindrical driving head 4 is provided with a central cylindrical bore and a tongue groove 8 and is divided by oblique cut into two halves which are rigidly connected by the tongue 8 to the shaft 5. The driving head 4 is mounted between the upper bases of truncated cones In the through groove 18 between the two halves of the drive head 4, a flat circular piston 2 is loosely mounted on the shaft 5 through the central bore 17. The through groove 18 is defined by the spacer ring 7 of the flat circular piston 2. The fixed partition 3 is fixedly attached to the chamber 1, passes through a radial slot 16 of the flat circular piston 2 and bears on the cylindrical surface of the driving head 4. Suction opening 11 and discharge opening 12 are provided before and behind the fixed partition 3.

Nezakreslený pohon udílí rotační pohyb hřídeli 5 a s ní pevně spojené unášecí hlavě 4. Plochý kruhový píst 2, opřený stěnou radiálního výřezu 16 o pevnou přepážku 3 prokluzuje v průchozí drážce 18 mezi oběma polovinami unášecí hlavy 4 a začne se naklápět ve smyslu pomyslné rotace, přičemž stykové přímky mezi bočními stěnami plochého kruhového pístu 1 a kuželovými bočními stěnami komory 1 se odvalují pootočeny od sebe o 180°, od sacího otvoru 11 k výtlačnému otvoru 12, čímž je vykonávána objemová práce v obou polovinách pracovního prostoru komory 1.The drive, not shown, imparts a rotational movement to the shaft 5 and the drive head 4 fixed thereto. The flat circular piston 2, supported by the wall of the radial slot 16 on the fixed partition 3, slips in the through groove 18 between the two halves of the drive head 4 and starts tilting in terms of imaginary rotation. the contact lines between the side walls of the flat circular piston 1 and the conical side walls of the chamber 1 roll 180 ° apart, from the suction opening 11 to the discharge opening 12, thereby performing bulk work in both halves of the working space of the chamber 1.

Zařízení lze uplatnit jako dmychadla, kompresory, objemová čerpadla apod.The equipment can be used as blowers, compressors, positive displacement pumps, etc.

Claims

1. A swing piston pump comprising a chamber defined by a circumferential wall of spherical shape and side walls centered by a drive shaft fixedly connected to a rotating body-shaped driving head provided with an elliptical groove in which it is loosely inserted obliquely to the axis of the drive shaft a flat circular piston abutting on the circumferential wall of the chamber, wherein a radially positioned fixed partition extending into the radially oriented piston cutout is provided in the chamber and at least one suction opening is provided on one side of the partition and at least one displacement on the other side A hole according to any one of the preceding claims, characterized in that the cylindrical driving head (4) consists of two halves whose facing parallel planar-shaped surfaces define an elliptical-shaped through groove (18) for the flat circular piston (2).

Pump according to claim 1, characterized in that axial bearings (9) are provided between the side walls of the chamber (1) and the facing faces of the driving head (4).

Pump according to claim 1 or 2, characterized in that a spacer ring (7) is arranged in the central bore (17) of the flat ring piston (2) between the two halves of the drive head (4).