мобильный импульсный питатель

Формула изобретения

Мобильный импульсный питатель, выполненный в виде корпуса с входящим и выходящим каналами, в расточке которого размещены с образованием дозирующей камеры подпружиненный поршень и распределительное устройство, в одном из крайних положений которого дозирующая камера соединена с входным, а в другом с выходным каналом, причем распределительное устройство, выполненное в виде седла с осевым каналом, выходящим в дозирующую камеру, и образующего с расточкой корпуса кольцевую полость, сообщенную с выходным каналом, в котором размещен обратный клапан, и упругого кольца с опорной шайбой, взаимодействующего в одном из крайних своих положений с седлом, причем в осевом отверстии опорной шайбы установлен с возможностью взаимодействия с упругим кольцом подпружиненный клапан, полость под которым сообщена с входным каналом, отличающийся тем, что в осевой расточке седла в торец дозирующей полости установлен подвижный упор с уплотнительным кольцом, за ним расположена пружина, за которой расположен двухступенчатый поршень с уплотнительным кольцом, причем со стороны меньшей ступени двухступенчатого поршня в дозирующей полости расположены радиальные приемно-возвратно-выпускные каналы, а в расточке корпуса расположены дополнительные каналы, сообщенные с кольцевой полостью, причем дозирующая полость разграничена торцевой поверхностью двухступенчатого поршня на две камеры - дозирующую - или подпоршневую - и надпоршневую в одном из крайних положений подвижного блока распределительного устройства, она сообщена одновременно с входным и выходным каналами, а в другом, крайнем положении, его обе камеры сообщены между собой и разграничены с каналами входа и выхода, с другой стороны полости расточки корпуса установлена заглушка с уплотнительным кольцом, сообщенная с подводящим каналом, на торце которой расположен подпружиненный подвижный блок распределительного устройства, представляющий собой торцевой запорный клапан и входной клапан, и выполнен в виде шайбы-седла с упругим кольцом и подпружиненного клапана с уплотнительным кольцом, имеющего возможность взаимодействовать с внутренней расточкой шайбы-седла, на наружной цилиндрической поверхности шайбы-седла размещена проточка, которая имеет возможность взаимодействовать с эксцентриком, закрепленным в корпусе питателя, при запирании которого входной канал сообщен с выходным каналом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к конструкциям импульсных питателей для смазывания трибосопряжений в узлах трения зубчатых передач, в том числе и открытых зубчатых передач привода мельниц горнообогатительных комбинатов и глиноземных заводов, деревообрабатывающих комбинатов; подшипниковых опор, в том числе многорядных подшипников качения для опорных и рабочих валков клетей прокатных станов холодной и горячей прокатки на металлургических комбинатах; быстроходных подшипников качения при скоростном параметре (d×v до 1500000 мм об^-1) в транспортной, текстильной, металлообрабатывающей отраслях, машиностроении и других отраслях техники, где присутствует запыленность, загрязненность, повышенное содержание влаги и других вредных компонентов при экстремальных нагрузках и повышенной температуре эксплуатации или окружающей среды.

В каталоге “Смазочное оборудование НИИИ по машиностроению” Москва, 1979 г., стр. 116 приведены импульсные смазочные питатели, которые изготавливаются Николаевским заводом смазочного и фильтрующего оборудования по лицензии фирмы “Сопелем” (Франция). Эти питатели изготавливаются одноотводные и многоотводные (до пяти отводов в одном корпусе) и с подачей в один отвод смазочного материала от 0,01 до 1,25 см³/цикл.

Эти питатели работают на чистых минеральных маслах с кинематической вязкостью 10-600 сСт при температуре окружающей среды 1-45°С и температуре масла от 5°С до 50°С. Максимальное давление на входе 3,2 МПа и на выходе 1,6 МПа (16 кг/см²).

Импульсный питатель состоит из корпуса, клапана с манжетой, кольца гильзы, пружины и штуцера уплотнительного и регулирующего колец в зависимости от величины подачи.

Клапан, кольцо и гильза образуют подвижную систему. Подача импульса давления на вход импульсного питателя вызывает перемещение подвижной системы, которая сжимает возвратную пружину. При этом смазочный материал из дозирующего объема питателя подается в точку смазки. При снятии импульса давления на вход питателя подвижная система его под воздействием пружины возвращается в исходное положение. Доза смазочного материала поступает в полости над поршнем. Далее цикл повторяется.

Недостатком такого импульсного питателя являются низкое давление на входе и выходе из питателя, что не позволяет использовать масла высокой вязкости или пластичную смазку в холодное время года.

Другим недостатком этого питателя является отсутствие плавной регулировки дозы смазочного материала, поставляемой в точку смазки.

Такими же недостатками обладает дозирующее устройство по а.с. СССР 499459, F 16 N 27/00, бюл. №48 от 30.12.1978 г., которое содержит корпус с 2-х ступенчатой расточкой и входным каналом со стороны расточки меньшего диаметра, подпружиненный поршень с центральным отверстием и плунжер с манжетным клапаном, размещенные в расточках большего и меньшего диаметров и крышку с входным каналом, причем с целью улучшения эксплуатационных качеств путем повышения пропускной способности крышка снабжена подпружиненным стержнем. При этом стержень установлен внутрь пружины поршня с возможностью ее сжатия и контакта с плунжером при перемещении.

Такой питатель имеет следующие недостатки: низкое давление на входе и выходе из питателя, что не позволяет использовать масла высокой вязкости и пластичную смазку в холодное время года при температуре окружающей среды 0°С и ниже, отсутствие плавной регулировки дозы смазочного материала, поставляемой в точку смазки.

Как недостаток отмечаем и необходимость нажимать на стержень рукой для свободного прохода масла, особенно для блочных питателей 3-х - 5-ти отводных. А также для давлений, повышенных в несколько раз против существующих от 1.6 МПа на выходе до 6.0-10.0 МПа.

В книге “Автоматизированные смазочные системы и устройства”, Семенов В.Я. и др., Москва, Машиностроение, 1982 г. на стр. 70 и 71 указано, что “...импульсные питатели выполняются по двум принципиальным схемам:

1. С выдачей дозы в момент подачи на вход импульса давления (рис. 58а положение I и перезарядкой за счет усилия предварительно деформированного упругого элемента рис. 58а положение II).

2. С выдачей дозы за счет усилий предварительной деформации упругого элемента (рис. 58б положение I и перезарядкой при подаче на вход импульса давления рис. 58б положение II).”

Приведенные импульсные питатели фирмы “Сопелем” (Франция) по а/с 640087 и а/с 499459 выполнены по первой принципиальной схеме с выдачей дозы в момент подачи на вход питателя импульса давления и перезарядкой импульсного питателя за счет усилия предварительно деформированного упругого элемента.

В качестве прототипа выбран импульсный питатель, выполненный по второй принципиальной схеме и описанный по патенту бывшего СССР №1794224 F 15 N 7/14 от 7.02.1993г. Бюл. №5 “Импульсная смазочная система”.

Питатель содержит корпус, в ступенчатой расточке которого размещены плунжер с поршнем с образованием управляющей и дозирующей полостей и распределительное устройство, выполненное в виде седла, образующего с расточкой кольцевую полость, сообщенную с отводящим каналом, в котором размещен обратный клапан упругого кольца и опорной шайбы, в осевом отверстии которой установлен клапан, прижатый к упругому кольцу пружиной, при этом полость под клапаном сообщена с подводящим каналом, управляющая полость сообщена с управляющим каналом.

Перемещение плунжера с поршнем, который удерживается в нижнем положении пружиной, регулируется положением гайки и контролируется по рискам на штоке-индикаторе.

Зарядка питателя происходит следующим образом: дозируемый материал подается во входной канал и жидкий смазочный материал в управляющий канал, при этом пружина сжимается, а упругое кольцо прижимается к седлу, разобщая отводящий канал и дозирующую полость. Входной клапан под действием импульса давления открывается и дозирующая полость заполняется смазочным материалом до тех пор, пока поршень с плунжером становится упором в гайку. Аналогичным образом заряжаются и другие питатели.

После отключения насоса входной канал запирается клапаном и совместно с шайбой и эластичным кольцом открывают кольцевой канал и смазочный материал из дозирующей полости питателя через отводящие каналы вытесняется в точку смазки.

Питатель по прототипу позволяет плавно регулировать дозу смазки и имеет возможность повысить выходное давление, что позволяет использовать более вязкие масла, но имеет следующие недостатки:

такой питатель не позволяет провести ускоренную подачу смазочного материала в точку смазки.

Недостатком такого питателя является низкая надежность подвижной части распределительного устройства и упругого кольца, которое герметизирует полость расточки в корпусе питателя. И с каждым новым импульсом снижается давление в напорной магистрали и уменьшается подача питателя. Наружная поверхность кольца, перемещаясь, трется и изнашивается о поверхности расточки, после сброса давления в напорной магистрали подвижный элемент распределительного устройства опускается вниз до упора в торец расточки, а наружная поверхность упругого кольца, перемещаясь вниз, вновь изнашивается. Этот процесс еще усиливается и тем, что полость расточки глухая, и такую поверхность невозможно довести до высокой чистоты, что позволило бы уменьшить трение и износ поверхности кольца.

Кроме того, это же кольцо своей внутренней поверхностью герметизирует входной клапан, а своим торцом герметизирует кольцевой канал между седлом и расточкой в виде запорного клапана. Уплотнительное кольцо должно работать только в одном направлении, а не на два направления одновременно. Кроме износа при взаимодействии контактирующих поверхностей, износ поверхности кольца происходит и при контактировании с потоком смазки, находящимся под давлением.

Таким образом, упругое кольцо изнашивается по своей наружной поверхности, по внутренней поверхности и по торцевым поверхностям, теряет геометрические размеры и герметичность уплотнения уменьшается в результате сложных условий работы упругого кольца, ухудшается долговечность всего питателя, поэтому к недостаткам необходимо отнести и конструкцию с глухой расточкой корпуса.

К недостаткам питателя относится и конструкция с мощной возвратной пружиной, усилие которой необходимо для дозирования смазочного материала в точку смазки, что приводит к увеличению габаритов и веса питателя и устройств для регулирования ее положения. Все это усложняет конструкцию.

К недостаткам питателя относится и то, что импульс давления используется только для перезарядки.

В основу изобретения поставлена задача путем конструктивных изменений элементов прототипа и их связи между собой уменьшить износ и увеличить долговечность распределительного устройства, упростить конструкцию и расширить функциональные возможности, повысить экономическую эффективность, снизить энергетические и эксплуатационные затраты.

Поставленная задача решается благодаря тому, что импульсный питатель выполнен в виде корпуса с входящим и выходящим каналами, в расточке которого размещен с образованием дозирующей камеры подпружиненный поршень и распределительное устройство, в одном из крайних положений которого дозирующая камера соединена с входным, а в другом - с выходным каналом, причем распределительное устройство выполнено в виде седла с осевым каналом, входящим в дозирующую камеру и образующую с расточкой корпуса кольцевую полость, сообщенную с выходным каналом, в котором размещен обратный клапан, и упругого кольца с опорной шайбой, взаимодействующего в одном из крайних своих положений с седлом, причем в осевом отверстии опорной шайбы установлен с возможностью взаимодействия с упругим кольцом подпружиненный клапан, полость под которым сообщена с входным каналом, согласно изобретению в осевой расточке седла в торце дозирующей полости установлен подвижный упор с уплотнительным кольцом, за ним расположена пружина, за которой расположен двухступенчатый поршень с уплотнительным кольцом, причем со стороны меньшей ступени двухступенчатого поршня в дозирующей полости расположены радиальные “приемно-возвратно-выпускные” каналы, а в расточке корпуса расположены дополнительные каналы, сообщенные с кольцевой полостью, причем дозирующая полость разграничена торцевой поверхностью двухступенчатого поршня на две камеры - дозирующую, или подпоршневую, и надпоршневую, в одном из крайних положений подвижного блока распределительного устройства она сообщена одновременно с входным и выходным каналами, а другом крайнем положении его обе камеры сообщены между собой и разграничены с каналами входа и выхода, с другой стороны полости расточки корпуса установлена заглушка с уплотнительным кольцом, сообщенная с подводящим каналом, на торце которой установлен подпружиненный подвижный блок распределительного устройства и представляет собой торцевой запорный клапан и входной клапан, выполненный в виде шайбы-седла с упругим кольцом и подпружиненный клапан с уплотнительным кольцом, имеющий возможность взаимодействовать с внутренней расточкой шайбы-седла. На наружной цилиндрической поверхности шайбы-седла выполнена проточка, которая имеет возможность взаимодействовать с эксцентриком, закрепленным в корпусе питателя, при закрытии которого входной канал сообщен с выходным каналом.

В соответствии с изобретением конструкция поршня, пружины, дозирующей камеры, дополнительных каналов, коммутации потоков смазочного материала дополнительной полости в дозирующей полости - надпоршневой с “приемно-возвратно-выпускным” каналом позволяют обеспечить работу питателя без мощной возвратной пружины. Мощная пружина заменяется “слабой”, достаточной для перемещения дозы смазки из дозирующей подпоршневой камеры в надпоршневую камеру, кольцевую полость и “приемно-возвратно-выпускной” канал. При очередном импульсе давления подвижный блок распределительного устройства закроет кольцевую полость и герметизирует дозирующую камеру от напорной магистрали, входной канал откроется и смазка начнет поступать в дозирующую камеру, перемещая поршень, сжимая возвратную пружину, которая находится в герметичной полости и начнет открывать выходной обратный клапан, вытесняя смазочный материал в точку смазки до тех пор, пока торец малой ступени двухступенчатого поршня не упрется в упор дозирующей полости. Тогда перестанет подаваться очередная доза смазки. При очередном импульсе давления в точку смазки будет впрыснута доза смазки без мощной возвратной пружины, а “сама” благодаря перемещению поршня под давлением, созданным насосом в напорной магистрали.

Благодаря отсутствию мощной пружины уменьшаются габариты и вес питателя, упрощается конструкция и повышается надежность. Конструкция питателя без мощных возвратных пружин и является существенным отличием от известных питателей.

Другим существенным отличительным признаком импульсного питателя является повышение долговечности и надежности упругого кольца. Благодаря внутренней расточке шайбы-седла внутренняя поверхность шайбы-седла отделена от потоков смазки и изнашивания со стороны входного канала, а сквозная расточка в корпусе позволяет повысить чистоту обработки поверхности расточки, что позволит уменьшить трение и износ наружной поверхности упругого кольца.

Следующим отличительным признаком предлагаемого импульсного питателя является то, что расширены его функциональные возможности при блокировке дозирующей камеры. При этом питатель работает в режиме ускоренной подачи и заполнения выходных каналов. При снятии блокировки с дозирующей камеры (а для этого достаточно повернуть эксцентрик, чтобы питатель начал работать в обычном режиме) при каждом очередном импульсе давления выдается заданный объем смазки.

Анализ научно-технической и патентной литературы, проведенный авторами-заявителями, показал, что известные технические решения не имеют такой совокупности признаков, которые идентичны или эквивалентны совокупности признаков, предложенных заявителем. Таким образом, предложенное изобретение отвечает условию “Новизна”.

Изобретение поясняется фиг.1-3.

На фиг.1 показан продольный разрез мобильного импульсного питателя в исходном положении.

На фиг.2 показан продольный разрез мобильного импульсного питателя в верхнем фиксированном положении двухступенчатого поршня.

На фиг.3 показан продольный разрез мобильного импульсного питателя в нижнем фиксированном положении подвижного блока распределительного устройства - режим ускоренной подачи смазочного материала.

Мобильный импульсный питатель содержит корпус 1 с входным каналом 2 и полостью 3, расположенной в заглушке 17 с уплотнительным кольцом 19, которая установлена с одной стороны торца сквозной расточки корпуса 1.

С другого торца расточки корпуса 1 закреплено седло 8 с уплотнительным кольцом 19.

Седло 8 имеет осевую сквозную расточку, в которой установлен упор 16 с уплотнительным кольцом 18.

Наружная поверхность седла 8 с полостью расточки корпуса 1 образуют кольцевую полость 23, сообщенную с выходным каналом 14, в котором расположен обратный клапан 15. Во внутренней расточке седла 8 расположена дозирующая полость с дозирующей камерой 9, в которой расположен двухступенчатый поршень 10 с уплотнительным кольцом 20 и возвратная пружина 11.

В полости расточки корпуса 1 на торце заглушки 17 расположена подвижная часть распределительного устройства, которая состоит из клапана 4, шайбы-седла 5, пружины 6 и упругого кольца 7, сопряженных между собой в подвижный блок.

На поверхности седла 8 выполнены сквозные радиальные “приемно-возвратно-выпускные” каналы 21, сообщенные с дополнительными каналами 13, расположенными в расточке корпуса 1 и сообщенные с кольцевой полостью 23.

Полость между подвижным упором, в котором расположена пружина 11 и меньшая ступень двухступенчатого поршня 10 в осевой расточке седла 8 называется надпоршневой камерой 22, причем дозирующая камера 9 ограничена ходом двухступенчатого поршня 10. В корпусе 1 установлен эксцентрик 24.

Мобильный импульсный питатель работает следующим образом.

При подаче смазочного материала от централизованной системы смазки во входной канал 2 корпуса 1 в полости 3 создается избыточное давление, которое отрывает от торца заглушки 17 подвижный блок распределительного устройства, состоящий из упругого кольца 7, пружины 6, шайбы-седла 5, клапана 4 и перемещает до упора упругого кольца 7 в торец седла 8.

Вследствие разности давлений в полости 3 и дозирующей камере 9 упругое кольцо 7 запирает кольцевую полость 23.

При повышении давления в полости 3 клапан 4 перемещается с двухступенчатым поршнем 10, сжимая пружину 11 вверх. Клапан 4 с уплотнительным кольцом 12 отрывается от шайбы-седла 5 и смазочный материал из полости 3 начинает попадать в дозирующую камеру 9. Двухступенчатый поршень 10 под давлением смазочного материала перемещается вверх, в это время смазочный материал из надпоршневой полости 22 через “приемно-возвратно-выпускные” каналы 21, дополнительные каналы 13, кольцевую полость 23, запертую упругим кольцом 7 попадает в выходной канал 14, открывает обратный клапан 15 и устремляется в точку смазки. Так будет продолжаться одновременный процесс вытеснения смазки из питателя и заполнение смазкой дозирующей полости, пока торец малой ступени двухступенчатого поршня 10 не соприкоснется с торцем подвижного упора 16 - это и будет окончанием процесса подачи смазки в смазочную точку и окончанием поступления смазочного материала в дозирующую камеру 9.

На фиг.2 изображен продольный разрез мобильного импульсного питателя при контактировании торца двухступенчатого поршня с торцем подвижного упора.

После прекращения подачи смазочного материала от централизованной системы смазки к мобильному импульсному питателю давление во входном канале 2 и полости 3 понижается, и под действием пружины 6 клапан 4 закрывается, упираясь в шайбу-седло 5, запирая проход смазочного материала из дозирующей камеры 9 в полость посредством уплотнительного кольца 12.

При дальнейшем падении давления в полости 3 двухступенчатый поршень 10 под действием пружины 11 перемещается вниз вместе с закрытым клапаном 4 и подвижным блоком распределительного устройства.

Упругое кольцо 7 открывает кольцевую полость 23 и смазочный материал из дозирующей полости 9 под воздействием двухступенчатого поршня 10 и пружины 11 через освобожденную кольцевую полость 23, дополнительные каналы 13 и “приемно-возвратно-выпускные” каналы 21 попадает в надпоршневую полость 22. Процесс продолжается до тех пор, пока вся доза смазки из дозирующей камеры 9 переместится в надпорщневую полость 22, при этом подвижный блок распределительного устройства займет свое крайнее положение на торце заглушки 17.

Таким образом, новая порция смазочного материала перемещена и подготовлена к очередному импульсу давления. Смазочный цикл работы мобильного импульсного питателя закончен.

Для регулирования объема подачи предусмотрен подвижный упор 16 с уплотнительным кольцом 18.

Для расширения функциональных возможностей мобильного импульсного питателя предусмотрен режим ускоренной подачи смазочного материала, который крайне необходим не только при запуске системы в работу, но и в процессе эксплуатации смазочных систем.

На фиг.3 изображен продольный разрез мобильного импульсного питателя в режиме ускоренной подачи смазки, при этом эксцентрик 24 расположен в проточке шайбы-седла 5, т.е. застопорен подвижный блок распределительного устройства, и при подаче смазки от централизованной смазочной системы в канале 2 и полости 3 создается избыточное давление, и при повышении давления в полости 3 открывается клапан 4. Смазка заполняет все полости и каналы и при дальнейшем повышении давления открывает обратный клапан 15 в выходном канале 14 и смазочный материал попадает в точку смазки.

После получения необходимого объема смазки для заполнения системы смазки фиксатор 24 переводится в положение на фиг.1, питатель начинает работать в обычном режиме.