НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ НАГНЕТАНИЯ ЗАКРЕПЛЯЮЩЕГО РАСТВОРА Российский патент 1995 года по МПК F04B9/08 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для упрочнения горных пород.

Известен пневмоприводной двухступенчатый насос, содержащий корпус, разделенный поперечной перегородкой на две полости, в одной из которых расположен пневмоприводной поршень, а в другой - гидравлический рабочий плунжер с ограничительным буртом, и концентрично плунжеру установленный плавающий гидропоршень с образованием гидрополости, подключенной к потребителю, и дополнительной пневмополости, расположенной между поперечной перегородкой корпуса и плавающим гидропоршнем, выполненным в виде стакана и установленным на рабочем плунжере с образованием дополнительной гидрополости между ним и ограничительным буртом плунжера, сообщенной с основной гидрополостью через дроссельный канал, выполненный в виде кольцевого зазора между буртом плунжера и внутренней поверхностью плавающего гидропоршня [1].

Недостатком известного насоса является применение в нем дополнительных пневмо- и гидрополостей, что усложняет его конструкцию.

Цель изобретения - упрощение конструкции и обеспечение постоянства соотношения исходных компонентов перека- чиваемого раствора.

Цель достигается тем, что в насосном агрегате для нагнетания закрепляющего раствора, содержащем приводной пневмоцилиндр с торцовыми крышками, установленный в нем с образованием двух приводных камер поршень с двусторонним штоком со средствами его уплотнения, расположенные по торцам пневмоцилиндра, связанные с его крышками и установленные соосно пневмоцилиндру рабочие цилиндры, в каждом из которых подвижно установлен поршень насоса, связанный с соответствующим концом штока пневмоцилиндра и установленный с возможностью осевого перемещения относительно этого штока, всасывающий и нагнетательный клапаны, каждый из которых включает пару затвор-седло, крышки пневмоцилиндра снабжены осевыми расточками, а рабочие цилиндры связаны с крышками при помощи промежуточных стаканов, установленных в указанных расточках крышек и имеющих отверстия в дне для прохода штока и установки средств его уплотнения, причем диаметр штока определяется выражением
d = где d - диаметр штока;
D - диаметр поршня рабочего цилиндра;
L - ход штока;
l - ход поршня рабочего цилиндра.

Один из штоков может быть снабжен дополнительным средством уплотнения, установленным в соответствующей крышке пневмоцилиндра, при этом расстояние между основным средством уплотнения в промежуточном стакане и дополнительным в крышке больше хода поршня пневмоцилиндра. Седло нагнетательного клапана может быть выполнено в поршне насоса концентрично штоку, а затвор этого клапана выполнен в виде тарелки, сопряженной со штоком и зафиксированной на последнем при помощи средств фиксации. Шток может быть на конце снабжен участком резьбовой поверхности, а средство фиксации тарелки может быть выполнено в виде гайки, установленной на указанной резьбовой поверхности штока.

В процессе патентного поиска выявленные отличительные признаки не обнаружены в предлагаемом техническом решении, следовательно, предлагаемое техническое решение отвечает критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображен насосный агрегат, общий вид; на фиг. 2 - нагнетательный клапан рабочего цилиндра; на фиг; 3 - разрез А-А на фиг. 2.

Насосный агрегат для нагнетания закрепляющего раствора состоит из приводного пневмоцилиндра 1 с торцовыми крышками 2 и 3, установленного в нем с образованием двух приводных камер 4 и 5 поршня 6 с двусторонним штоком 7 со средствами 8 его уплотнения, расположенных по торцам пневмоцилиндра 1, связанных с его крышками 2 и 3 и установленных соосно пневмоцилиндру 1 рабочих цилиндров 9 и 10. В рабочих цилиндрах 9 и 10 подвижно установлены поршни 11 и 12, связанные с соответствующими концами штока 7 пневмоцилиндра 1 и установленные с возможностью осевого перемещения относительно этого штока. Рабочие цилиндры 9 и 10 снабжены всасывающими 13 и 14 и нагнетательными 15 и 16 клапанами, каждый из которых включает пару затвор-седло.

Крышки 2 и 3 пневмоцилиндра 1 снабжены осевыми расточками 17 и 18. Рабочие цилиндры 9 и 10 связаны с крышками 2 и 3 при помощи промежуточных стаканов 19 и 20, установленных в расточках 17 и 18 крышек 2 и 3. В доньях промежуточных стаканов 19 и 20 выполнены отверстия 21 для прохода в них штока 7 и установки средств его уплотнения 8. Диаметр штока 7 определяется выражением
d = где d - диаметр штока;
D - диаметр поршня рабочего цилиндра;
L - ход штока;
l - ход поршня рабочего цилиндра.

Один из штоков 22 снабжен дополнительным средством 23 уплотнения, установленным в крышке 3 пневмоцилиндра 1, при этом расстояние а между основным средством 8 уплотнения и дополнительным 23 больше хода поршня 6 пневмоцилиндра 1, что в процессе работы агрегата полностью исключает возможность смешивания исходных компонентов закрепляющего раствора в приводных камерах 4 и 5 пневмоцилиндра 1. Седло 24 нагнетательных клапанов 15 и 16 выполнено в поршнях 11 и 12 концентрично штоку 7, а затвор этих клапанов выполнен в виде тарелки 25, сопряженной с концом 26 штока 7. Тарелка 25 зафиксирована на штоке 7 при помощи средства 27 фиксации, выполненного в виде гайки 28, установленной на конце 26 штока 7, снабженного участком резьбовой поверхности 29. Поршни 11 и 12 снабжены продольными каналами 30, соединяющими поршневые полости 31 и 32 со штоковыми полостями 33 и 34 рабочих цилиндров 9 и 10. Для подачи исходных компонентов закрепляющего раствора потребителю промежуточные стаканы 19 и 20 снабжены фонарями 35 и штуцерами 36 и 37. Приводной пневмоцилиндр 1 снабжен распределительным устройством 38, подключенным к источнику сжатого воздуха и к атмосфере и соединенным посредством каналов 39 и 40 в крышках 2 и 3 с его приводными камерами 4 и 5.

Насосный агрегат работает следующим образом.

Перед началом нагнетания закрепляющего раствора рабочие цилиндры 9 и 10 рукавами (не показаны) через всасывающие клапаны 13 и 14 подсоединяют к емкостям (не показаны) с исходными компонентами закрепляющего раствора, а через штуцеры 36 и 37 - к напорным магистралям потребителя. Распределительное устройство 38 подключают к атмосфере и через вентиль (не показан) - к источнику сжатого воздуха. Для подачи исходных компонентов закрепляющего раствора потребителю открывают вентиль и посредством распределительного устройства 38 поочередно сжатый воздух через каналы 39 и 40 подается в приводные камеры 4 и 5 пневмоцилиндра 1, при этом поршень 6 совместно с двусторонним штоком 7 совершает возвратно-поступательные движения. Положение поршней 11 и 12 на фиг. 1 соответствует ходу поршня 6 вверх, при котором нагнетательный клапан 15 открыт, а 16 - закрыт. При изменении направления движения поршень 6 совместно со штоком 7 движется вниз, при этом поршни 11 и 12 вначале остаются на месте за счет сил трения между ними и стенками рабочих цилиндров 9 и 10, а затем после контакта тарелки 25 с седлом 24 клапана 15 в поршне 11 и торца штока 22 с торцом поршня 12 начинают двигаться совместно со штоком 7. При таком движении поршней 11 и 12 нагнетательный клапан 16 открыт, а 15 - закрыт. При дальнейшем движении штока 7 вниз в поршневой полости 31 рабочего цилиндра 9 создается разрежение и через всасывающий клапан 13 ее заполняет один из исходных компонентов закрепляющего раствора, а в штоковой полости 33 создается избыточное давление и исходный компонент через фонарь 35 и штуцер 36 подается в напорную магистраль. Одновременно поршень 12 выдавливает другой исходный компонент закрепляющего раствора из поршневой полости 32 рабочего цилиндра 10 через каналы 30 поршня 12 в штоковую полость 34, при этом часть выдавливаемого объема исходного компонента через фонарь 35 и штуцер 37 подается в напорную магистраль, а другая остается в рабочем цилиндре 10 в его штоковой полости 34. При изменении направления движения поршня 6 шток 7 совместно с поршнями 11 и 12 движется вверх, при этом нагнетательный клапан 16 закроется и оставшаяся часть объема исходного компонента из штоковой полости 34 также будет подана в напорную магистраль. Одновременно поршневая полость 32 через всасывающий клапан 14 будет заполняться исходным компонентом закрепляющего раствора, а в рабочем цилиндре 9 будут происходить процессы, аналогичные процессам, происходившим в рабочем цилиндре 10 при движении штока 7 вниз. Далее при возвратно-поступательных движениях поршня 6 циклы нагнетания повторяются. Подача агрегата регулируется вентилем путем изменения подачи сжатого воздуха в приводной пневмоцилиндр 1.

При движении поршня 11 (12) в сторону пневмоцилиндра 1 количество исходного компонента закрепляющего раствора, подаваемого в напорную магистраль, равно
(D²-d²)·l- d²(L-l) где d - диаметр штока;
D - диаметр поршня рабочего цилиндра;
L - ход штока;
l - ход поршня рабочего цилиндра.

При движении поршня 11 (12) в противоположную сторону количество исходного компонента, подаваемого в напорную магистраль, будет равно
d²·L
Для обеспечения постоянства соотношения нагнетаемых исходных компонентов закрепляющего раствора диаметр штока 7 подбирается из условия равенства вытесняемых объемов исходных компонентов при его движениях вверх и вниз
(D²-d²)·l- d²(L-l) = d²·L откуда
d =
Предлагаемый насосный агрегат для нагнетания закрепляющего раствора по сравнению с прототипом имеет более простую конструкцию, так как в нем не применяются дополнительные пневмо- и гидрополости, а также за счет схемы размещения средств уплотнения двустороннего штока, при которой один шток имеет два средства уплотнения, одно - размещенное в крышке пневмоцилиндра и другое, размещенное от первого на расстоянии, превышающем ход поршня пневмоцилиндра, в промежуточном стакане, а другой - только одно, размещенное в промежуточном стакане, при этом в процессе работы агрегата полностью исключается возможность смешивания исходных компонентов закрепляющего раствора в приводных камерах пневмопривода. Кроме того, конструкция насосного агрегата по сравнению с прототипом дает возможность обеспечить постоянство соотношения исходных компонентов закрепляющего раствора, что достигается определением диаметра штока из выражения
d = где d - диаметр штока;
D - диаметр поршня рабочего цилиндра;
L - ход штока;
l - ход поршня рабочего цилиндра.

Сущность изобретения: в приводном пневмоцилиндре (ПЦ) с торцовыми крышками установлен с образованием двух приводных камер поршень с двухсторонним штоком со средствами его уплотнения. По торцам ПЦ расположены связанные с крышками и установленные соосно ПЦ рабочие цилиндры. В каждом цилиндре подвижно установлен поршень насоса, связанный с соответствующим концом штока ПЦ и установленный с возможностью осевого перемещения относительно штока. Каждый всасывающий и нагнетательный клапан содержит пару затвор-седло. Крышки ПЦ снабжены осевыми расточками. Рабочие цилиндры связаны с крышками промежуточными стаканами, установленными в расточках и имеющими отверстия в дне для прохода тока и установки средств его уплотнения. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ НАГНЕТАНИЯ ЗАКРЕПЛЯЮЩЕГО РАСТВОРА, содержащий приводной пневмоцилиндр с торцевыми крышками, установленный в нем с образованием двух приводных камер поршень с двусторонним штоком со средствами его уплотнения, расположенные по торцам пневмоцилиндра, связанные с его крышками и установленные соосно с пневмоцилиндром рабочие цилиндры, в каждом из которых подвижно установлен поршень насоса, связанный с соответствующим концом штока пневмоцилиндра и установленный с возможностью осевого перемещения относительно этого штока, всасывающий и нагнетательный клапаны, каждый из которых включает пару затвор - седло, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, крышки пневмоцилиндра снабжены осевыми расточками, а рабочие цилиндры связаны с крышками при помощи промежуточных стаканов, установленных в указанных расточках крышек и имеющих отверстия в дне для прохода штока и установки средств его уплотнения. 2. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения постоянства соотношения исходных компонентов перекачиваемого раствора, диаметр штока определяется выражением

где d - диаметр штока;
D - диаметр поршня рабочего цилиндра;
L - ход штока;
l - ход поршня рабочего цилиндра. 3. Агрегат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что один из штоков снабжен дополнительным средством уплотнения, установленным в соответствующей крышке пневмоцилиндра, при этом расстояние между основным средством уплотнения в промежуточном стакане и дополнительным - в крышке - больше хода поршня пневмоцилиндра. 4. Агрегат по пп.1 - 3, отличающийся тем, что седло нагнетательного клапана выполнено в поршне рабочего цилиндра концентрично штоку, а затвор этого клапана выполнен в виде тарелки, сопряженной со штоком и зафиксированной на последнем при помощи средств фиксации. 5. Агрегат по п.4, отличающийся тем, что шток на конце снабжен участком резьбовой поверхности, а средство фиксации тарелки выполнено в виде гайки, установленной на указанной резьбовой поверхности штока.