МЕМБРАННЫЙ ПНЕВМОПРИВОДНОЙ НАСОС Российский патент 1995 года по МПК F04B43/06 

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано для перекачивания парогазовых сред, в том числе токсичных и агрессивных, при нормальной и повышенной температуре в лабораторных условиях.

Известен мембранный гидроприводной насос, содержащий связанные штоком мембраны, отделяющие насосные камеры от приводных, и двухпозиционный реверсивный распределитель с запорными элементами, управляемый расположенным на штоке упором, а также две толкающие пружины [1]
Известен мембранный пневмоприводной насос, выбранный в качестве прототипа, содержащий корпус и размещенные в нем две мембраны с жесткими центрами, соединенные через ось в мембранный блок и образующие две рабочие и две пневматические камеры, причем последние разделяются золотником, выполненным в виде полой цилиндрической втулки с перегородкой и радиальными каналами для подвода и сброса приводной среды и снабженным двумя пружинами. Пневмопитание известного насоса осуществляется от линии с приводной средой, находящейся под постоянным давлением [2]
Недостатком известных насосов является зависимость рабочей частоты и производительности насоса от выходного гидродинамического сопротивления, которое определяется вязкостью и плотностью перекачиваемой среды, а также сопротивлением внешних объектов, например химических микрореакторов, к которым подключен насос. Так, при замене перекачиваемого воздуха на водород рабочая частота увеличивается в два раза. Отсутствие фиксации крайних положений золотника затрудняет настройку насоса при его сборке и наладке, так как требует индивидуального подбора пружин.

Задача изобретения обеспечить независимость рабочей частоты и производительности насоса от выходного гидродинамического сопротивления и упростить настройку насоса.

В мембранном пневмоприводном насосе, содержащем корпус, размещенные в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения и образования насосных и приводных камер две мембраны, жесткие центры которых связаны между собой при помощи штока, распределительный золотник, выполненный в виде втулки с перегородкой с радиальными каналами для подвода и сброса приводной среды и подпружиненный относительно мембран, для решения поставленной задачи привод насоса выполнен импульсным, корпус снабжен упорами, а золотник ответными выступами для фиксации крайних положений, при этом суммарная длина пружин выбрана меньше длины оси на величину перемещения золотника.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении независимости рабочей частоты и производительности насоса от выходного гидродинамического сопротивления и в упрощении настройки. Технический результат достигается тем, что привод насоса выполнен импульсным, при этом рабочая частота и производительность насоса определяются частотой подачи импульсного пневмопитания и не зависят от выходного гидродинамического сопротивления. Упрощение настройки насоса достигается наличием выступов в золотнике, фиксирующих его крайние позиции.

На фиг. 1 изображен насос; на фиг. 2-5 показана работа насоса.

Мембранный пневмоприводной насос содержит импульсный привод 1, побудитель расхода, в корпусе 2 которого размещены мембраны 3 и 4, соединенные осью 5 в мембранный блок и образующие две рабочие 6, 7 и две пневматические 8, 9 камеры. Последние разделены золотником 10, выполненным в виде полой цилиндрической втулки с перегородкой 11 и радиальными каналами 12, 13 и 14, 15 для подвода и сброса приводной среды. Золотник 10 снабжен двумя пружинами 16, 17 и имеет выступы 18, 19, фиксирующие его крайние позиции. С этой же целью в корпусе 2 побудителя расходов выполнены выступы 20, 21. Суммарная длина пружин выбрана меньше длины оси 5 на величину перемещения золотника 10. В корпусе 2 выполнены каналы 22 для соединения пневматических камер 8, 9 с импульсным приводом 1, 23, 24 для соединения последних с атмосферой через каналы 25, 26 клапанной коробки 27, имеющей всасывающие и нагнетающие клапаны 28, 29, 30, 31.

Мембранный пневмоприводной насос работает следующим образом.

Привод 1 поочередно соединяет с заданной периодичностью (любым известным способом) вход 22 побудителя расхода либо с магистралью приводной среды, находящейся под высоким давлением, либо с атмосферой. При этом насос работает по схеме счетного триггера с четырьмя характерными позициями, показанными на фиг. 2-5. В отсутствии импульсного пневмопитания золотник 10, как правило, находится в нижнем положении (фиг. 2). При этом канал 22, выполненный в корпусе 2 побудителя расхода, совпадает с каналом 12 золотника 10 и соединяется через него с пневматической камерой 8. Пневматическая камера 9 в это время соединена через канал 15 золотника 10, канал 23 корпуса 2 и каналы 25, 26 клапанной коробки 27 с атмосферой. При подаче с пневмопитателя импульса приводной среды последняя поступает в пневматическую камеру 8 и перемещает мембранный блок вверх. По окончании перемещения нижняя пружина 16 сжимается, а золотник 10 фиксируется в нижнем положении давлением приводной среды. По окончании действия импульса приводной среды пневмокамера 8 соединяется (как описано выше) с атмосферой. При этом давление в камере падает, силой сжатой нижней пружины золотник перебрасывается в верхнее положение и дополнительно соединяет камеру 8 с атмосферой через каналы 14 и 24 (фиг. 3). При следующем импульсе приводной среды последняя поступает через каналы 22 и 13 в пневмокамеру 9 (фиг. 4). Аналогично выше описанному мембранный блок перемещается вниз и в конце перемещения сжимает верхнюю пружину. По окончании действия импульса приводной среды камера 9 соединяется с атмосферой, давление в ней падает. Золотник перебрасывается силой сжатой верхней пружины в нижнее положение (фиг. 5) и дополнительно соединяет камеру 9 с атмосферой.

Перемещение мембранного блока вверх и вниз вызывает процессы нагнетания и сжатия перекачиваемой среды в рабочих камерах 6 и 7. Пульсирующие потоки на выходах этих камер превращаются в однонаправленный поток с помощью клапанной коробки 27.

Таким образом, рабочая частота насоса определяется частотой подачи импульсов приводной среды и не зависит от гидродинамического сопротивления. Производительность насоса определяется произведением объема среды, перекачиваемой за один цикл, на частоту повторения циклов.

Упрощение настройки насоса достигается тем, что в корпусе побудителя расхода выполнены упоры, а золотник снабжен выступами, что дает возможность фиксировать золотник в крайнем положении.

Экспериментальные исследования заявляемого пневматического мембранного насоса в составе каталитической установки Катакон-4 показали, что по сравнению с насосом аналогичного назначения (прототип) он более прост в настройке и имеет стабильную частоту и производительность работы, независящие от вязкости перекачиваемой среды и от гидродинамического сопротивления выходных магистралей.

Использование: для перекачивания токсичных и агрессивных парогазовых сред. Сущность изобретения в корпусе размещены с возможностью возвратно-поступательного перемещения и образования насосных и приводных камер две мембраны, жесткие центры которых связаны между собой штоками. Распределительный золотник выполнен в виде втулки с перегородкой с радиальными каналами для подвода и сброса приводной среды и подпружинен относительно мембран. Привод насоса выполнен импульсным. Корпус снабжен упорами, золотник - выступами для фиксации крайних положений. Суммарная длина пружин выбрана меньше длины оси на величину перемещения золотника. 5 ил.

МЕМБРАННЫЙ ПНЕВМОПРИВОДНОЙ НАСОС, содержащий корпус, размещенные в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения и образования насосных и приводных камер две мембраны, жесткие центры которых связаны между собой при помощи штока, распределительный золотник, выполненный в виде втулки с перегородкой с радиальными каналами для подвода и сброса приводной среды, подпружиненный относительно мембран, отличающийся тем, что привод насоса выполнен импульсным, корпус снабжен упорами, а золотник выступами для фиксации крайних положений, при этом суммарная длина пружин выбрана меньше длины оси на величину перемещения золотника.