Dvojčinné kulové, pístové čerpadlo Oblast techniky Vynález se týká dvojčinného kulového, pístového čerpadla s kývavým pístem, v němž se řeší čerpání kapalných a plynných látek ve dvou objemově shodných pracovních prostorech se vzájemně proměnitelnou výtlakovou a sací funkcí podle směru otáčení pohonného zdroje. Dosavadní stav techniky Dosud známá kulová čerpadla s kývavými písty jsou řešena v převážně míře tak, že pracovní prostory, v nichž se písty nebo jejich části pohybují, jsou přehrazeny složitými pevnými přepážkami, mezi nimiž písty prokyvují. Jsou známa též kulová čerpadla pracující ve výkyvu pístu nebo části pístu pomocí ozubení kuželových kol nebo úhlově zalomených hřídelů. Nevýhodou mechanizmů těchto čerpadel je značná složitost, netěsnost ve funkci a možnost vzniku křížení a silových odporů a vysoká výrobní nákladovost. Z těchto důvodů nejsou tato řešení uplatněna na trhu a ve výrobě. Podstata vynálezu 1 2 30 3 40 4 Podstata vynálezu dvojčinného kulového, pístového čerpadla se dvěma funkčně synchronizovanými kulovými pracovními prostory, jež jsou tvořeny dvěma oddělitelnými čerpadlovými částmi s centricky uloženým kyvným pístem, spočívá v tom, že čerpadlo je opatřeno vnějším nebo vnitřním pohonem kulového kyvného pístu. Úprava s vnějším kyvným pohonem sestává z levé poloviny čerpadlového tělesa se sacími a výtlakovými otvory, spojenými s rozvodnými kanálky s pravou polovinou čerpadlového tělesa, přičemž obě poloviny jsou vzájemně centricky spojené s pohonnou čerpadlovou částí průchozími a přítužnými šrouby. V levé polovině čerpadlového tělesa je centricky na kluzném kulovém uložení uložen kulový kyvný píst čepem, opatřeným mazným otvorem, napojeným na mazný rozvod kluzného uložení a mazný otvor přítužného šroubu s maznicí, který je spojen závrtnými šrouby přes centrální spojovací čep a montážní středič s ložiskovým pouzdrem, opatřeným labyrintovým těsněním, a s axiálním uložením vnějšího kyvného pohonu pohonné čerpadlové části, opatřené rotorem s nakloněným ložiskovým lůžkem pod úhlem α1 a dále se zapuštěným vyvažovacím závažím. Hřídel rotoru je valivě uložen v radiálním a axiálním uložení a utěsněn těsněními. Úprava s vnitřním kyvným pohonem kulového kyvného pístu sestává z levé poloviny čerpadlového tělesa se sacími a výtlakovými otvory spojenými s rozvodnými kanálky s pravou polovinou čerpadlového tělesa. V levé polovině čerpadlového tělesa a pravé polovině čerpadlového tělesa, vzájemně spojené svěrnými šrouby, je tato úprava tvořena průchozím hřídelem, valivě oboustranně uloženým v ložiskách a opatřeným v drážkové části o úhel α2 skloněnou, axiálně stavěcím šroubem zajištěnou pohonnou vačkou vnitřního kyvného pohonu kulového kyvného pístu s oboustranným valivým axiálním uložením v levé polovině a pravé polovině kulového kyvného pístu, přičemž průchozí hřídel s unášecí klínovou drážkou je opatřen těsněními a je centricky vůči svislé ose čerpadla zajištěn v levé polovině čerpadlového tělesa vymezovacím distančním kroužkem a axiálně zajištěn přítužným šroubem s maznicí, opatřeným mazným otvorem navazujícím na mazný rozvod hřídele a drážkové části a dále víkem přes radiální ložisko. Podstata vynálezu spočívá dále v tom, že kulový kyvný píst, oddělující kulové pracovní prostory, sestává z levé pracovní části a pravé pracovní části, pevně centricky spojené zapuštěnými šrouby přes centrické osazení, přičemž vnější tvar kulového kyvného pístu je opatřen drážkou, navazující na radiální drážku, v nichž je vzájemně kluzně uložena sada pružných těsnicích kroužků, opatřených segmentovými částmi, pružně přitlačovanými přes kyvné vložky k hradítku, kluzně uloženému v radiální drážce s radiálním odpružením pružinami v levé polovině čerpadlového - 1 -
1 tělesa. V těsnicím tvaru hradítka je v drážce kluzně uloženo tvarové těsnění, odpružené plochou přítlačnou pružinou. Úhel výkyvu α2 kulového kyvného pístu, který svírá se svislou osou čerpadla, je shodný s úhlem α3 boků kulových pracovních prostorů a levá polovina čerpadlového tělesa a pravá polovina čerpadlového tělesa je v kulových částech opatřena těsnicími kroužky v drážkách. Pro trvalý těsnicí účinek a lehký chod ve výkyvu je kulový kyvný píst opatřen těsnicími kluznými nástavci, pevně spojenými s oběma odvalovými boky. Výhoda proti dosavadnímu stavu techniky v oblasti čerpadel spočívá v dosažené úrovni provozní utěsněnosti pracovních prostorů s minimálními energetickými ztrátami za provozu při dosažení středně vysokých tlaků ve všech provozních podmínkách v obou smyslech otáčení bez přestavby a přídavných zařízení, pouhou změnou smyslu otáček pohonného zdroje nebo změnou směru toku tlakového, hydrostatického kapalinového sloupce v případě využití jako hydromotoru. Další značná výhoda při použití úpravy s vnitřním pohonem kulového kyvného pístu spočívá v možnosti postupné úhlové sfázovatelnosti tlakových účinků v jednotlivých pracovních komorách v sestavě za sebou dvou nebo více v kruhu fázově posunutých čerpadel a dosažení minimální pulsace nebo točivého momentu s plynulým vyprazdňováním odtokových komor. Přehled obrázků na výkresech Na přiložených výkresech je čerpadlo znázorněno tak, že: Obr. 1 představuje čerpadlo s vnějším kyvným pohonem v nárysném pohledu v řezu. Obr. 2 představuje čerpadlo s vnitřním kyvným pohonem v nárysném pohledu v řezu. Obr. 3 představuje čerpadlo v bokorysném pohledu v částečném řezu ve směru S1. Příklady provedení vynálezu 2 30 3 40 4 Dvojčinné kulové, pístové čerpadlo je řešeno tak, že umožňuje vnější kyvný pohon 1 nebo vnitřní kyvný pohon 2 kulového kyvného pístu 3. Úprava s vnějším kyvným pohonem 1 kulového kyvného pístu 3 podle obr. 1 sestává z levé poloviny čerpadlového tělesa 4 opatřeného sacími otvory a výtlakovými otvory 6, propojenými s rozvodnými kanálky 7, 8 do pravé poloviny čerpadlového tělesa 9. Obě čerpadlová tělesa 4, 9 jsou pevně centricky spojena s pohonnou čerpadlovou částí průchozími šrouby 11 a přítužnými šrouby 12. V levé polovině čerpadlového tělesa 4 je centricky na kluzném kulovém uložení 84 uložen kulový kyvný píst 3 a je čepem 13, opatřeným mazným otvorem 14, napojeným na mazný rozvod 1 kluzného kulového uložení 84 a mazný otvor 28 přítužného šroubu 16 s maznicí 23, spojený závrtnými šrouby 17 přes centrální spojovací čep 18 a montážní středič 19 s ložiskovým pouzdrem s labyrintovým těsněním 21 a s axiálním uložením 22 pro vnější kyvný pohon 1 v pohonné čerpadlové části opatřené rotorem 24 s nakloněným ložiskovým lůžkem 2 pod úhlem α1. Rotor 24 je pro klidný chod opatřen zapuštěným vyvažovacím závažím 26. Hřídel 27 rotoru 24 je valivě uložen v radiálním uložení 29 a axiálním uložení 30 a utěsněn těsněními 31, 32. Úprava s vnitřním kyvným pohonem 2 kulového kyvného pístu 3 podle obr. 2 v levé polovině čerpadlového tělesa 4 a pravé polovině čerpadlového tělesa 9, spojené svěrnými šrouby 62 je tvořena průchozím hřídelem 33 valivě uloženým v ložiskách 34, 3, opatřeným v drážkové části 36 o úhel α2 skloněnou, axiálně zajištěnou stavěcím šroubem 37, pohonnou vačkou 38 vnitřního kyvného pohonu 2 s oboustranným valivým axiálním uložením 39, 40 v levé polovině 41 a pravé polovině 42 kulového kyvného pístu 3. Průchozí hřídel 33 s unášecí klínovou drážkou 43 je utěsněn těsněními 44, 4 a centricky vůči svislé ose 46 čerpadla je zajištěn vymezovacím distančním kroužkem 47 a pevně axiálně zajištěn přítužným šroubem 48 s maznicí 23 a víkem 1 přes radiální ložisko 34. Mazný otvor 49 navazuje na mazný rozvod 0 průchozího hřídele 33 a drážkové části 36. - 2 -
1 V obou úpravách podle obr. 1 a 2, odděluje kulový kyvný píst 3 pracovní prostory 2, 3 a sestává z levé pracovní části 4 a pravé pracovní části, pevně centricky spojenými zapuštěnými šrouby 6 přes centrické osazení 7 a vnější tvar 8 kulového kyvného pístu 3 je opatřen obvodovou drážkou 9, navazující na radiální drážku 60, v nichž je vzájemně kluzně uložena sada pružných těsnicích kroužků 61 a jejich segmentové části 63 jsou pružně přitlačovány pružinami 64 přes kyvné vložky 6 k hradítku 66, kluzně uloženému v radiální drážce 67 a radiálně odpruženém pružinami 68 v levé polovině čerpadlového tělesa 4 a pravé polovině čerpadlového tělesa 9. V těsnicím tvaru 69 hradítka 66 je v drážce 70 kluzně uloženo tvarové těsnění 71 přitlačované plochou pružinou 72. Úhel výkyvu α2 kulového kyvného pístu 3, který svírá se svislou osou 46 čerpadla je shodný s úhlem α3 boků 73, 74 kulových pracovních prostorů 2, 3 a pro zvětšení těsnivosti je levá polovina čerpadlového tělesa 4 a pravá polovina čerpadlového tělesa 9 v kulových částech 7, 76 opatřena těsnicími kroužky 77, 78 v drážkách 79, 80. Pro zajištění lehkého chodu je kulový kyvný píst 3 opatřen těsnicími kluznými nástavci 81, které jsou pevně spojené s oběma odvalovými boky 82, 83. Podle znázornění na výkresech, probíhá obousměrný čerpací proces tak, že rotačním pohonem čerpadla v obou smyslech otáčení prokyvuje nerotující kulový kyvný píst 3 v pracovních prostorech 2, 3, čímž vytváří odvalem po bocích 73, 74 dvojčinným působením sací a výtlačný účinek s úhlovým posunem 180. PATENTOVÉ NÁROKY 2 30 3 40 4 1. Dvojčinné kulové, pístové čerpadlo, sestávající ze dvou funkčně synchronizovaných kulových pracovních prostorů tvořených dvěma oddělitelnými čerpadlovými částmi s centricky uloženým kyvným pístem, vyznačující se tím, že je opatřeno vnějším kyvným pohonem (1) kulového kyvného pístu (3), sestává z levé poloviny čerpadlového tělesa (4), opatřeného sacími otvory () a výtlakovými otvory (6), spojenými s rozvodnými kanálky (7, 8) v pravé polovině čerpadlového tělesa (9), vzájemně pevně centricky spojené s pohonnou čerpadlovou částí () průchozími šrouby (11) a přítužnými šrouby (12), když v levé polovině čerpadlového tělesa (4) je centricky na kluzném kulovém uložení (84) uložen kulový kyvný píst (3) a je čepem (13), opatřeným mazným otvorem (14), napojeným na mazný rozvod (1) kluzného kulového uložení (84) a mazný otvor (28) přítužného šroubu (16) s maznicí (23), spojen závrtnými šrouby (17) přes centrální spojovací čep (18) a montážní středič (19) s ložiskovým pouzdrem () s labyrintovým těsněním (21) a s axiálním uložením (22) vnějšího kyvného pohonu (1) pohonné čerpadlové části (), opatřené rotorem (24) s nakloněným ložiskovým lůžkem (2) pod úhlem (α1) a se zapuštěným vyvažovacím závažím (26), přičemž hřídel (27) rotoru (24) je valivě uložen v radiálním uložení (29) a axiálním uložení (30) a utěsněn těsněními (31, 32). 2. Dvojčinné kulové, pístové čerpadlo, sestávající ze dvou funkčně synchronizovaných kulových pracovních prostorů tvořených dvěma oddělitelnými čerpadlovými částmi s centricky uloženým kyvným pístem, vyznačující se tím, že je opatřeno vnitřním kyvným pohonem (2) kulového kyvného pístu (3), v levé polovině čerpadlového tělesa (4) a pravé polovině čerpadlového tělesa (9) spojené svěrnými šrouby (62), je tvořeno průchozím hřídelem (33) valivě uloženým v ložiskách (34, 3) opatřeným v drážkové části (36) o úhel (α2) skloněnou, axiálně stavěcím šroubem (37) zajištěnou pohonnou vačkou (38) vnitřního kyvného pohonu (2) s oboustranným valivým axiálním uložením (39, 40) v levé polovině (41) a pravé polovině (42) kulového kyvného pístu (3), přičemž průchozí hřídel (33) s unášecí klínovou drážkou (43) je opatřen těsněními (44, 4) a centricky vůči svislé ose (46) čerpadla zajištěn vymezovacím distančním kroužkem (47) a pevně axiálně zajištěn přítužným šroubem (48) s - 3 -
maznicí (23) opatřeným mazným otvorem (49) navazujícím na mazný rozvod (0) průchozího hřídele (33) a drážkové části (36) a dále víkem (1) přes radiální ložisko (34). 1 3. Dvojčinné kulové, pístové čerpadlo podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že kulový kyvný píst (3) oddělující kulové pracovní prostory (2, 3) sestává z levé pracovní části (4) a pravé pracovní části () pevně centricky spojených zapuštěnými šrouby (6) přes centrické osazení (7), přičemž vnější tvar (8) kulového kyvného pístu (3) je opatřen obvodovou drážkou (9) navazující na radiální drážku (60), v nichž je vzájemně kluzně uložena sada pružných těsnicích kroužků (61) opatřených segmentovými částmi (63) pružně přitlačovanými pružinami (64) přes kyvné vložky (6) k hradítku (66) kluzně uloženému v radiální drážce (67) s radiálním odpružením pružinami (68) v levé polovině čerpadlového tělesa (4) a pravé polovině čerpadlového tělesa (9), když v těsnicím tvaru (69) hradítka (66) je v drážce (70) kluzně uloženo tvarové těsnění (71) odpružené plochou přítlačnou pružinou (72), přičemž úhel výkyvu (α2) kulového kyvného pístu (3), který svírá se svislou osou (46) čerpadla je shodný s úhlem (α3) boků (73, 74) kulových pracovních prostorů (2, 3), když levá polovina čerpadlového tělesa (4) a pravá polovina čerpadlového tělesa (9) je v kulových částech (7, 76) opatřena těsnicími kroužky (77, 78) v drážkách (79, 80). 4. Dvojčinné kulové, pístové čerpadlo podle nároku 3 nebo podle předcházejících nároků, vyznačující se tím, že kulový kyvný píst (3) je opatřen těsnicími kluznými nástavci (81), pevně spojenými s oběma odvalovými boky (82, 83). 3 výkresy - 4 -
- -
- 6 -
Konec dokumentu - 7 -