ДИАФРАГМЕННЫЙ ПНЕВМОПРИВОДНОЙ НАСОС Российский патент 1996 года по МПК F04B43/06 

Изобретение относится к области насосостроения, в частности к объемным насосам с эластичными разделительными элементами, например, диафрагменными и может быть использовано для перекачки и дозирования текучих сред, в том числе агрессивных, токсичных и опасных.

Известен мембранный пневмоприводной насос, состоящий из корпуса, двух рабочих камер, и разделенных мембранами, соединенными общим уплотненным штоком, системы всасывающих и нагнетательных клапанов, стержневого золотникового пневмораспределителя с пружиной фиксацией положения и кулисой, соединяющей шток со стержнем золотника пневмораспределителя, выполненной в виде пластинчатой пружины [1]
Однако, применение пластинчатой пружины для передачи движения от штока к стержню золотника пневмораспределителя приводит к отказам насоса в работе, хотя бы при перекачке маловязких сред, потому что при этом скорость работы насоса повышается, а передача движения нежесткой кулисной обладает инерционностью, к тому же пружинный фиксатор положения стержня золотника имеет ограниченный срок службы, так как в нем использована плоская пружина, работающая на изгиб.

Прототипом является мембранный пневмоприводной насос, содержащий связанные между собой штоком мембраны с образованием насосных и приводных камер, реверсивный распределитель приводной среды с рычажным переключателем, имеющим рычаг, установленный на оси и связанный со штоком, причем шток снабжен стойкой, на которой установлены регулируемые опоры, а рычажный переключатель содержит два сопла и заслонку между ними, закрепленную на одном плече рычага, а другое плечо связано через пружину с серьгой для взаимодействия со штоком, при этом распределитель выполнен в виде четырехмембранного блока, имеющего две полости, связанные с источником давления и приводными камерами насоса и две полости управления, связанные через сопла с рычажным переключателем, к тому же, полости управления и сопла переключателя соединены с источником давления через дроссели (2).

Однако использование двухсоплового рычажного переключателя, связано с потерями приводящего в движение насос газа или воздуха, постоянно истекающего из сопел во время работы насоса.

Технической задачей, поставленной в настоящем изобретении является уменьшение потерь приводящего газа, и тем самым повышения КПД. Это достигается тем, что насос снабжен коромыслом и взаимодействующими с ним обратными нормальнозакрытыми нажимными клапанами, имеющими дополнительный выход в атмосферу и присоединенными к каналам, соединяющим магистраль с управляющими полостями пневмораспределителя: к каждому каналу управления присоединен, по меньшей мере, один нажимной клапан с толкателем, который в открытом положении соединяет управляющую полость пневмораспределителя с атмосферой, перекрывая участок управляющего канала, ответвленного от магистрали, а коромысло размещено с возможностью совершения возвратно-начальных движений под воздействием концевых упоров, установленных на штоке, и попеременного воздействия на толкатели нажимных клапанов, при этом коромысло имеет форму, например, часового анкера на оси, на плечиках которого в местах взаимодействия с толкателями нажимных клапанов, установлены демпфирующе-уплотлняющие заслонки, отсоединяющие от атмосферы управляющие каналы в момент наполнения управляющих полостей пневмораспределителя, снабженного телом качения, фиксирующим крайние положения при взаимодействии с упругим элементом, причем, в случае выполнения коромысла в виде анкера, на его хвостовике, взаимодействующим с концевыми упорами штока, установлено тело качения, например, ролик на оси, с обеспечением фиксации крайних положений анкера с помощью упруго элемента, например, лежащей на плоскости, параллельной оси анкера, другой плоской пластинки, по которой перекатывается ролик при качании анкера, а под пластиной выполнена выемка, обеспечивающая ее прогиб при повороте анкера из одного крайнего положения в другое.

Описываемый насос расходует приводящий газ или воздух только на полезные перемещения его рабочих органов, что повышает КПД, приближая его значение к оптимальному.

На фиг.1 схематично изображен описываемый насос в продольном разрезе.

На фиг.2 схематично изображен конструктивный вариант устройства управления насосом.

Диафрагменный пневмоприводной насос устроен следующим образом. В корпусе 1, с возможностью свободного перемещения, установлен шток 2, с уплотнениями. На концах штока 2 прикреплены диафрагмы (мембраны) 3, закрепленные по краю фланцевыми крышками 4, с образованием нагнетательных Б и пневматических камер, разделенных диафрагмами (мембранами) 3.

На фланцевых крышках 4 имеются впускные 5 и нагнетательные 6 клапаны.

На штоке 2 установлены регулируемые концевые упоры 7, выполненные, например, в виде эксцентриковых втулок, прикрепленных к штоку 2 винтом.

В корпусе насоса 1 замещен пневмоpаспеделитель 8 и два обpатных нормально закрытых нажимных клапана 9 с толкателями, выходящими из корпуса.

Каналы от управляющих полостей пневмораспределителя подведены к отверстиям, через которые проходят толкатели нажимных клапанов 9 с возможностью сообщения с атмосферой.

Между толкателями нажимных клапанов 9, на оси качания расположено коромысло 20 с заслонками 11 и роликом 12, свободновращающимся на оси.

Ролик 12 опирается на плоскую упругую пластинку 13, лежащую на плоской площадке корпуса с выемкой 14.

Магистраль приводящего газа или воздуха подсоединен к патрубку М. Выхлоп производится через патрубок В. Наполнение пневматических камер 6 производится через патрубки П_л и П_п.

Диафрагменный пневмоприводной насос работает следующим образом.

Коромысло 10 может находиться только в двух крайних положениях в устойчивом состоянии, при этом толкатель одного из нажимных клапанов 9 нажат (на фиг.2 левый клапан).

Приводящий газ или воздух из магистрали подается в патрубок М, поступает в надзолотниковую полость пневмораспределителя 8 и по патрубку П_л в левую пневматическую камеру 6. Отработавший газ или воздух выходит из правой пневматической камеры через патрубок П_п, поступает в подзолотниковую полость пневмораспределителя 8 и через патрубок В идет на выхлоп. Шток 2, движимый диафрагмами/мембранами идет влево, совершая нагнетание в левой камере 5 и всасывание в правой. Правый концевой упор 7 взаимодействует с коромыслом 10 и поворачивает его. Коромысло в данном случае нажимает на толкатель левого клапана 9, а отпущенный правый клапан закроется.

Приводящий газ или воздух проходит по управляющему каналу через открытый левый клапан и поступает в левую управляющую полость пневмораспределителя 8, перемещая его вправо.

Содержимое правой полости пневмораспределителя 8 выходит в атмосферу вдоль толкателя клапана, поскольку правая заслонка 11 коромысла 10 открыла выпуск. Левый клапан в этом время прижат заслонкой и утечки приводящего газа или воздуха из магистрали через него не происходит.

После того как пневмораспределитель 8 переместит золотник вправо, начнется наполнение правой пневматической камеры и опорожнение левой, до тех пор, пока коромысло 10 не будет переведено в правое положение. Далее цикл повторится.

Производительность насоса устанавливается, преимущественно, расходом воздуха, а величина единичной подачи (дозировка) изменением положения концевых упоров 7.

Использование: для транспортирования и дозирования текучих агрессивных, токсичных и опасных сред. Сущность изобретения: в корпусе расположены, связанные между собой уплотненным штоком, диафрагмы (мембраны) с образованием насосных и приводных камер. Коромысло взаимодействует с обратными нормально закрытыми нажимными клапанами, имеющими дополнительный выход в атмосферу и присоединенными к каналам, соединяющим магистраль с управляющими полостями пневмораспределителя. Коромысло взаимодействует с концевыми упорами, установленными на штоке и снабжено телом качения, фиксирующим крайние положения при взаимодействии с упругим элементом и демпфирующе-уплотняющим заслонками, действующими на нажимные клапаны. 2 ил.

Диафрагменный пневмоприводной насос, содержащий связанные между собой уплотненным штоком диафрагмы или мембраны с образованием насосных и приводных камер, реверсивный пневмораспределитель, впускные и нагнетательные клапаны, регулируемые концевые упоры, закрепленные на штоке, и клапанную систему управления пневмораспределителем, отличающийся тем, что насос снабжен коромыслом и взаимодействующими с ним обратными нормально закрытыми нажимными клапанами, имеющими дополнительный выход в атмосферу и присоединенными к каналам, соединяющим магистраль сжатого газа или воздуха с управляющими полостями пневмораспределителя, при этом к каждому каналу управления присоединен по меньшей мере один нажимной клапан с толкателем для соединения в открытом положении управляющей полости пневмораспределителя с атмосферой, перекрывая участок управляющего канала, ответвленного от магистрали, а коромысло размещено с возможностью совершения возвратно-качательных движений под воздействием концевых упоров, установленных на штоке, и попеременного воздействия на толкатели нажимных клапанов, при этом коромысло имеет форму, например, часового анкера на оси, на плечиках которого в местах взаимодействия с толкателями нажимных клапанов установлены демпфирующие уплотняющие заслонки для отсоединения от атмосферы управляющих каналов в момент наполнения управляющих полостей пневмораспределителя, снабженного телом качения, фиксирующим крайние положения при взаимодействии с упругим элементом, причем в случае выполнения коромысла в виде анкера на его хвостовике, взаимодействующем с концевыми упорами штока, установлено тело качения, например, ролик на оси, с обеспечением фиксации крайних положений анкера с помощью упругого элемента, например лежащей на плоскости, параллельной оси анкера, упругой плоской пластинки, по которой перекатывается ролик при качании анкера, а под пластиной выполнена выемка для обеспечения ее прогиба при повороте анкера из одного крайнего положения в другое.