PL173575B1 - Pompa tłokowa - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest pompa tłokowa, zwłaszcza do tłoczenia medium lepkich, jak zaprawa, beton, jastrych, farby i tynki, oraz mineralne struktury, a także tynki dyspersyjne i tym podobne.

Takie pompy tłokowe, zwane pompą do zapraw, stosuje się, aby zaprawę cementową, betonową zaprawę natryskiwaną, fundamentową zaprawę tynkarską, izolacyjną

173 575 zaprawę tynkarską, zaprawę przeciwpożarową itp., tłoczyć z jednego miejsca, do którego zaprawa jest dostarczana, względnie w nim wytwarzana, za pomocą przewodu zaprawowego, do drugiego miejsca, w który zaprawa przykładowo jest natryskiwana na ścianę. Typowa znana pompa tłokowa do zaprawy ma wydajność ca. 20-50 l/min, a ciśnienie tłoczenia aż do 40 bar. Do tłoczenia na miejsce zastosowania jest stosowany przewód wężowy i/lub rurowy.

W stanie techniki jest znane ukształtowanie tego rodzaju pomp do zapraw jako podwójnych pomp tłokowych, z dwoma leżącymi obok siebie poziomo umieszczonymi cylindrami. Napęd tych pomp następuje przez silnik elektryczny lub spalinowy, które obracają wał napędowy. Na wale napędowym są przewidziane krzywki napędowe, przestawione wzajemnie o 180°, które podczas skoku tłoczenia poprzez tłoczysko poruszają tłoki w kierunku tłoczenia. Ruch powrotny tłoka przy skoku ssania następuje przez współpracującą sprężynę, ukształtowaną jako sprężyna śrubowa.

Te znane pompy tłokowe mają niedogodność, że charakteryzują się one stosunkowo dużą objętością budowy, a zwłaszcza dużym ciężarem. Ponadto jest niekorzystne, że sprężyny na podstawie swojej charakterystyki, zwłaszcza przy wysokich wartościach siły tarcia, mogą wywoływać zaburzenia w pracy.

Zadaniem wynalazku jest stworzenie pewnie pracującej pompy tłokowej, zwłaszcza do tłoczenia lepkich mediów, która posiadałaby zwartą budowę i odznaczałaby się porównywalnie nieznacznym ciężarem.

Zadanie to zgodnie z wynalazkiem zostało rozwiązane dzięki temu, że urządzenie do przemiany obrotowego ruchu na ruch posuwisto-zwrotny zawiera okrągłą tarczę mimośrodową, która jest osadzona mimośrodowo na wale napędowym i jest z nim obracana oraz korbowód, na którego pierwszym końcu jest wykonany otwór, za pomocą którego jest ona ułożyskowany obrotowo na tarczy mimośrodowej, a jego drugi koniec jest połączony z tłoczyskiem tłoka i zawiera urządzenie prowadzące, przez które ten drugi koniec korbowodu jest prowadzony równolegle w kierunku do osi wzdłużnej cylindra.

Zgodnie z wynalazkiem ułożyskowanie obrotowe pomiędzy tarczą mimośrodową a otworem korbowodu stanowi łożysko toczne.

Korzystnie korbowód i tłoczysko są połączone za pomocą czopa, przy czym jeden z tych elementów obejmuje w postaci widełek drugi element.

Według wynalazku czop usytuowany jest prostopadle do osi cylindra i jest prowadzony w co najmniej jednym torze prowadzącym.

Korzystnie oba końce czopa są prowadzone w dwóch torach prowadzących, a na obu końcach czopa jest umieszczone łożysko toczne, prowadzone w torze prowadzącym.

Istnieje również możliwość ukształtowania toru prowadzącego jako prowadnicy ślizgowej.

W uprzywilejowanym wykonaniu tory prowadzące są ukształtowane jako rowki, które są umieszczone w płytach, które są zamocowane prostopadle do osi wzdłużnej czopa w obudowie.

Zgodnie z wynalazkiem tłok jest ukształtowany jako uszczelniony tłok tarczowy z pierścieniem samouszczelniąjącym.

W innym wykonaniu pompy tłokowej zawiera ona dwa równolegle umieszczone cylindry, a na wale napędowym są usytuowane dwie wzajemnie przestawione tarcze mimośrodowe, które przez korbowód są połączone z tłokiem w cylindrach.

Korzystnie cylindry są umieszczone poziomo.

W pompie tłokowej według wynalazku do przemiany ruchu obrotowego urządzenia napędowego na ruch w tę i z powrotem tłoka, nie stosuje się, jak w stanie techniki pary krzywka-popychacz, lecz w szczególny sposób ukształtowany i ułożyskowany korbowód.

173 575

Zaletą wynalazku jest to, że przeniesienie siły pomiędzy tarczą mimośrodową, która ma względnie dużą średnicę, a korbowodem odbywa się z porównywalnie nieznacznym naciskiem powierzchniowym tak, że z jednej strony jest znacznie zmniejszone zużycie, a z drugiej strony budowa pompy jest zwarta.

Ponieważ tłoczysko jest prowadzone w urządzeniu prowadzącym, na tłok nie oddziaływuje żadna siła boczna, wynikająca z napędu, dlatego tłok i tłoczysko nie wymagają dużego zwymiarowania.

Obrotowe ułożyskowanie korbowodu na tarczy mimośrodowej następuje korzystnie za pomocą łożyska tocznego. To ułatwia budowę, ponieważ tego rodzaju łożyska toczne są nabywane jako znormalizowane elementy konstrukcyjne i poza tym istnieje możliwość przenoszenia przez korbowód wysokich i najwyższych momentów obrotowych.

Pompa tłokowa według wynalazku może być zbudowana o różnej ilości cylindrów. Przy użyciu jako pompy do zaprawy, szczególnie uprzywilejowana jest pompa dwucylindrowa, ponieważ w połączeniu z elastycznymi własnościami zazwyczaj stosowanego węża tłoczącego jest osiągany stosunkowo jednorodny strumień objętościowy.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na schematycznym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok z boku pompy tłokowej, fig. 2 - widok według fig. 1, ale bez silnika napędowego, fig. 3 - częściowy przekrój pompy według fig. 1, fig. 4 - widok na urządzenie prowadzące pompy według fig. 1, 2, a fig. 5 przedstawia widok z boku urządzenia prowadzącego według fig. 4.

Figury 1 do 5 pokazują w schematyczny sposób dwucylindrową pompę do zaprawy, która ma obudowę 1, w której są umieszczone tłoki oraz urządzenie przenoszące. Oba cylindry 3, 4 w położeniu użytkowym urządzenia są umieszczone poziomo obok siebie w osi 6, 7. W obu cylindrach jest umieszczony tłok 8, połączony z tłoczyskiem 9. Na tłoku 8 jest zamocowana nie przedstawiona uszczelka samouszczelniająca, która za pomocą pierścienia rozprężnego jest dociskana do ściany cylindra 3, 4. Dalej w pompie są umieszczone urządzenia zaworowe do sterowania skokiem ssania i tłoczenia urządzenia nadciśnieniowego. Ponieważ wspomniane urządzenia są znane ze stanu techniki, to nie będą w szczegółach wyjaśniane. W obudowie 1 w łożyskach 13,14, które korzystnie są ukształtowane jako łożysko toczne, jest ułożyskowany wał napędowy 12. Na wale napędowym 12 jest zamocowana pierwsza tarcza mimośrodową 15 i druga tarcza mimośrodowa 16. Obie tarcze mimośrodowe 15, 16 są w ten sposób zamocowane na wale napędowym 12, że pomiędzy osią obrotu 20 (fig. 1) wału napędowego 12 a punktem środkowym 21 tarcz mimośrodowych 15, 16 występuje mimośrodowość e, przy czym te obie tarcze mimośrodowe są wzajemnie przestawione o odstęp kątowy 180°. Na tarczach mimośrodowych 15, 16 jest zamocowany korbowód 24, 25, przy czym oba korbowody 24, 25 mają kołowe wybranie 27, jak to jest widoczne z fig. 1. Połączenie obrotowe pomiędzy korbowodami 24, 25 i tarczami mimośrodowymi 15, 16 jest osiągnięte przez zastosowanie łożyska ślizgowego, łożyska hydrodynamicznego lub hydrostatycznego, względnie przez ułożyskowanie mieszane hydrodynamiczne/hydrostatyczne. Dalej jest możliwe w taki sposób ukształtowanie partnerów ciernych: tarcza mimośrodowa/otwór korbowodu, że jest osiągnięty niski współczynnik tarcia i nieznaczne zużycie, przykładowo przez wykonanie jednego z obu partnerów ciernych z odpowiedniego materiału, np. brązu łożyskowego lub warstwy zmniejszającej tarcie, np. z teflonu.

Uprzywilejowanie ułożyskowane jest osiągnięte- za pomocą łożyska tocznego, jak to przedstawiono na fig. 3. Na tarczę mimośrodową 17 jest wtłoczony pierścień wewnętrzny łożyska tocznego, oznaczonego ogólnie 30. Pierścień zewnętrzny 32 tego łożyska tocznego 30 jest wciśnięty w otwór 27 korbowodu 25. Ponieważ połączenie pomiędzy tarczą mimośrodową 17 a korbowodem 25 jest tylko promieniowe, to siły wciskania są wystarczające, aby wywołać pewne połączenie pomiędzy tarczą mimośrodową 17 a korbowodem 25. Jeżeli to w pewnych przypadkach stwarza problemy, to jest możliwe przewidzenie odpowiednich urządzeń mocujących, przykładowo odpo173 575 wiednio ukształtowanych pierścieni rozprężnych, aby uniemożliwić osiowy przesuw pojedynczych części wobec siebie.

Jako łożysko toczne 30 w przykładzie wykonania zostały dobrane łożyska kulkowe zwykłe, ponieważ one mogą przyjmować osiowe siły, a zatem mogą pewnie uniemożliwiać wzajemne przesunięcie pojedynczych części. Zamiast łożyska kulkowego zwykłego może być stosowane także łożysko igiełkowe, łożysko wałeczkowe lub przy wysokich obciążeniach także łożysko baryłkowe.

Tarcze mimośrodowe 16, 17 są osadzone na stałe na wale napędowym 12, np. za pomocą wpustu pasowanego, który jest umieszczony w rowku na wale napędowym 12 i wchodzi w odpowiedni rowek w tarczy mimośrodowej 16, 17. Za pomocą wpustu pasowanego może być także stosowane inne złącze, np. uzębienie klinowe. Jest także możliwe przyspawanie tarczy mimośrodowej 16, 17 do wału napędowego 12, przy czym muszą być jednak podjęte kroki konstrukcyjnego, aby można było wbudować w obudowę 1 wał napędowy 12 z łożyskami 13 i 14.

Jak widać z fig. 1 oś wału napędowego 12 jest przestawiona w wysokości wobec osi wzdłużnych 6, 7 cylindra 3, 4, przy czym przestawienie (por. fig. 1) odpowiada odstępowi h. To przestawienie ma w odniesieniu do przestrzennego ukształtowania zaletę, że pompa może być wytwarzana jako konstrukcją płaska.

Dalej to ukształtowanie ma zaletę, że przenoszenie siły od korbowodu 25 na tłoczysko 9 podczas skoku tłoczenia odbywa się w korzystnym kącie obrotu tak, że udział sił poprzecznych, skierowanych prostopadle do osi cylindra jest nieznaczny.

Prowadzenie korbowodu 24 przez urządzenie prowadzące będzie w szczegółach opisane w odniesieniu do fig. 4 i 5.

Korbowód 24 w swoim przednim obszarze odwróconym od tarczy mimośrodowej 15, posiada otwór 40, w którym jest prowadzony czop 41. Tłoczysko 9 w swoim przednim obszarze jest ukształtowane w postaci widełek i ma również otwór 43, w który jest na stałe wciśnięty czop 41. Czop 43 jest z obu stron przedłużony za tłoczysko 9 i na swoich końcach 41a, 41b niesie łożysko toczne 45, 46. Pierścień wewnętrzny łożysk tocznych 45, 46 jest wciśnięty na stałe na czop 41. Jako elementy toczne korzystnie są stosowane kulki, ale jest także możliwe zastosowanie wałeczków, baryłek lub igieł albo korzystne zastosowanie łożysk ślizgowych.

Po obu stronach każdego korbowodu 24, 25 jest umieszczony górny tor prowadzący 50 i dolny tor prowadzący 52, 53. Te tory prowadzące 50, 52, 53 tworzą płaską powierzchnię, po której może obtaczać się pierścień zewnętrzny łożyska tocznego 45, 46. Przy tym jest wymagane, że odstęp a (patrz fig. 5) górnego toru prowadzącego 50 od dolnego toru prowadzącego jest co najmniej nieznacznie większy od średnicy zewnętrznej łożyska tocznego 45, 46.

Długość 1 torów prowadzących 50, 52, 53 jest tak zwymiarowana, że łożyska toczne 45, 46 podczas całego skoku tłoczyska 9 są w nich prowadzone.

W przykładzie wykonania według fig. 5 jest przewidziana płyta 56, która jest zamocowana w obudowie 1 równolegle do płaszczyzny korbowodu 24, przy czym przy podwójnej pompie tłokowej, według tutaj objaśnionego przykładu wykonania, są wymagane cztery takie płyty. W każdej płycie 56 jest przewidziana szczelina 58, której długość I i wysokość a odpowiada poprzednio omawianym kryteriom.

Zamiast takiej szczeliny tory prowadzące mogą posiadać odpowiednio ukształtowane ceowniki lub tym podobne.

Zwraca się uwagę, że jest także możliwe przyjmowanie sił poprzecznych przez inne prowadnice wzdłużne, przykładowo przez prowadnicę ślizgową lub tp.

Pompa tłokowa przedstawiona w odniesieniu do fig. 1 do 5 jest przewidziana do pracy z ilością obrotów 50 min⁴ i objętości tłoczenia od 20 do 40 1/min, a wymagany moment napędowy wynosi aż ca. 700 Nm. Zależnie od rodzaju wykonania i przypadku zastosowania są także możliwe inne wartości.

173 575

Do napędu pompy tłokowej jest stosowany silnik elektryczny, silnik spalinowy, korzystnie silnik diesla lub silnik pracujący pneumatycznie (np. do prac w otoczeniu z niebezpieczeństwem eksplozji), którego wyjściowa ilość obrotów, gdy jest to potrzebne, jest przez odpowiednią przekładnię przemieniana na wejściową ilość obrotów. Aby dopasować objętość tłoczenia pompy tłokowej do każdorazowych warunków roboczych napęd może być ukształtowany ze zmienną ilością obrotów. W tym celu istnieje szereg możliwości, mianowicie pierwsza możliwość polega na tym, że w przypadku silnika elektrycznego zmiana ilości obrotów jest wywoływana bezstopniowo przez zmianę częstotliwości lub przy silniku prądu stałego przez zmianę napięcia wzbudzenia. Stopniowa zmiana ilości obrotów w silniku elektrycznym może być także wywoływana przez przełączenie liczby biegunów.

Przy silniku spalinowym, regulacja ilości obrotów odbywa się za pomocą zmian dawki doprowadzanego paliwa.

Przy wszystkich znanych rodzajach silników zmiana ilości obrotów może być także urzeczywistniona przez skrzynkę przekładniową. Dalej jest także możliwe zastosowanie przekładni o bezstopniowo zmienialnym przełożeniu (przekładnia przestawna) nie tylko we współdziałaniu z silnikiem elektrycznym, ale także z silnikiem spalinowym.

W bardzo prostym dalszym przykładzie wykonania wynalazku w celu zmiany ilości obrotów jest także możliwe zastosowanie przekładni pasowej lub łańcuchowej.

Aby ułatwić transport i obsługę pompy tłokowej, obudowa może być zaopatrzona w koła tak, że pompa tłokowa przykładowo może być przyczepiona do ciągnika.

Dalej jest możliwe przewidzenie na obudowie pompy tłokowej urządzenia mocującego, za pomocą którego pompa tłokowa może być bezpośrednio umieszczona, np. na silosie. Pozwala to na racjonalne tłoczenie zaprawy do każdorazowego miejsca użytkowania.

173 575

FIG.3

173 575

41b 53

50 41 46 56

F1G.5

173 575

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (11)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Pompa tłokowa, zwłaszcza do tłoczenia lepkich mediów, jak zaprawa, beton, jastrych, farby, mineralne tynki, tynki dyspersyjne itp. z co najmniej jednym cylindrem, jednym tłokiem, który jest umieszczony przesuwnie w cylindrze, urządzeniem napędowym, które posiada obrotowy wał napędowy i jest zaopatrzony w urządzenie do przemiany obrotowego ruchu tego wału napędowego na ruch posuwisto-zwrotny tłoka, znamienna tym, że urządzenie do przemiany obrotowego ruchu na ruch posuwistozwrotny zawiera okrągłą tarczę mimośrodową (15), która jest osadzona mimośrodowo na wale napędowym (12) i jest z nim obracana oraz korbowód (24), na którego pierwszym końcu jest wykonany otwór (27), za pomocą którego jest on ułożyskowany obrotowo na tarczy mimośrodowej (15), a jego drugi koniec jest połączony z tłoczyskiem (9) tłoka (8) i zawiera urządzenie prowadzące (45, 46, 56), przez które ten drugi koniec korbowodu (24) jest prowadzony równolegle w kierunku do osi wzdłużnej (6) cylindra (4).
2. 2. Pompa według zastrz. 1, znamienna tym, że ułożyskowanie obrotowe pomiędzy tarczą mimośrodową (15) a otworem (27) korbowodu (24) stanowi łożysko toczne (30).
3. 3. Pompa według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że korbowód (24) i tłoczysko (9) są połączone za pomocą czopa (41), przy czym jeden z tych elementów (24 lub 9) obejmuje w postaci widełek drugi element.
4. 4. Pompa według zastrz. 3, znamienna tym, że czop (41) usytuowany jest prostopadle do osi (7) cylindra (4) i jest prowadzony w co najmniej jednym torze prowadzącym (50, 52).
5. 5. Pompa według zastrz. 4, znamienna tym, że oba końce czopa (41) są prowadzone w dwóch torach prowadzących (50, 52, 53).
6. 6. Pompa według zastrz. 4 albo 5, znamienna tym, że na obu końcach czopa (41) jest umieszczone łożysko toczne (45, 46), prowadzone w torze prowadzącym (50, 52, 53).
7. 7. Pompa według zastrz. 5, znamienna tym, że tor prowadzący (50, 52, 53) jest ukształtowany jako prowadnica ślizgowa.
8. 8. Pompa według zastrz. 5, znamienna tym, że tory prowadzące (50, 52, 53) są ukształtowane jako rowki, które są umieszczone w płytach (56), które są zamontowane prostopadle do osi wzdłużnej czopa (41) w obudowie (1).
9. 9. Pompa według zastrz. 1, znamienna tym, że tłok (8) jest ukształtowany jako uszczelniony tłok tarczowy.
10. 10. Pompa według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera dwa równolegle umieszczone cylindry (3, 4), a na wale napędowym (12) są usytuowane dwie wzajemnie przestawione tarcze mimośrodowe (16,17), które przez korbowody (24, 25) są połączone z tłokiem (81) w cylindrach (3, 4).
11. 11. Pompa według zastrz. 10, znamienna tym, że cylindry (4) są umieszczone poziomo.