МЕМБРАННЫЙ ГИДРОПРИВОДНОЙ ДОЗИРОВОЧНЫЙ НАСОС Российский патент 1997 года по МПК F04B43/06 

Изобретение относится к насосостроению, касается мембранных гидроприводных дозировочных насосов и может найти применение в различных отраслях народного хозяйства для дозированной подачи агрессивных, токсичных и других текучих сред.

Известен гидроприводной дозировочный насос, содержащий приводной пульсатор, мембранную головку, мембранный разделитель, который разделяет ее на насосную и приводные камеры, и емкость для избыточного объема приводной жидкости с установленными в ней предохранительным и подпиточным клапанами [1]
В нем подпружиненный подпиточный клапан открывается и осуществляет подпитку приводной камеры при упоре мембранного разделителя в заднюю перфорированную стенку за счет увеличения разрежения. Необходимо отметить, что подпиточный клапан в гидроприводных мембранах насосах является одним из важнейших элементов. Во время работы насоса неизбежны потери приводной жидкости за счет утечек в уплотнителях и в автоматическом воздухоотделителе. Назначение подпиточного клапана компенсация указанных потерь приводной жидкости и в результате этого обеспечение нормальной работы насоса.

Существенным недостатком указанного насоса является ненадежная работа при некоторых режимах работы. Так, например, при перекрытии линии всасывания /ошибочно или при ее забивании или засорении фильтра и т.д./, происходит срабатывание подпиточного клапана до момента касания мембранного разделителя задней стенки. В дальнейшем происходит переполнение приводной камеры, смещение мембранного разделителя в сторону насосной камеры, упор разделителя в переднюю перфорированную стенку (если она имеется), и, как следствие, выход его из строя. Кроме того, насос обладает пониженной всасывающей способностью, определяемой величиной натяга пружины подпиточного клапана. Увеличение натяга пружины подпиточного клапана увеличивает при нормальной работе перепад давления на мембранном разделителе в конце хода всасывания, когда он ложится на заднюю перфорированную стенку, что отрицательно сказывается на надежности устройства.

Известны насосы, в которых указанные выше недостатки устранены, содержащие блок привода, мембранную головку, емкость для избыточного объема приводной жидкости с предохранительным клапаном и воздухоотделителем, в которых подпиточный клапан кинематически связан с подвижным элементом в виде тарельчатого клапана, диска, втулки, перфорированной стенки или упругой пластины, помещенными внутри мембранной головки, на которые воздействуют мембранный разделитель в конце хода всасывания, осуществляя блокировку подпиточного клапана от срабатывания при увеличении разрежения во всасывающем тракте и защиту от переполнения из-за этого приводной камеры [2]
В указанном насосе реализовано одно из важнейших требований подпиточный клапан может открыться в конце хода всасывания только при перемещении мембранного разделителя до упора в перфорированную стенку, находящуюся в мембранной головке со стороны приводного механизма. В них мембранный разделитель выполнен в виде " плавающей" мембраны, где отсутствует перфорированная стенка со стороны перекачиваемой жидкости.

Общим недостатком указанных насосов является то, что блокировочное устройство подпиточного клапана находится внутри мембранной головки, что затрудняет или делает невозможным ремонт его без разборки насоса. При воздействии мембранного разделителя на блокировочное устройство происходит дополнительный износ разделителя, что понижает надежность насоса. Кроме того, блокировочное устройство представляет из себя механические кинематические связи, подтвержденные износу и усложняющие конструкцию насоса.

Наиболее близким предлагаемому является мембранный насос содержащий корпус с установленным в нем мембранным разделителем с образованием насосной и приводной камер, последняя из которых сообщена с емкостью приводной жидкости, в которой размещены предохранительный и подпиточный клапан. Насос снабжен двуплечим рычагом, плечо меньшей длины которого связано с гидроприводом, рабочая полость которого сообщена с всасывающим трубопроводом до всасывающего клапана, а плечо большей длины связано гибкой тягой с запорным элементом подпиточного клапана [3]
В указанном насосе нет механической связи мембранного разделителя с подпиточным клапаном, что является преимуществом по сравнению с известными устройствами. Узел блокировки подпиточного клапана выполнен в виде сильфонного привода, во внутреннюю полость которого подводится рабочая среда до всасывающего клапана.

Существенным недостатком насоса является то, что при некоторых режимах работы блокировочное устройство не выполняет своих функций, что понижает надежность устройства. Например, при уменьшении проходного отверстия всасывающего клапана в результате его засорения, забивания различными взвешенными частицами, закаливания его и т.д. внутри насосной камеры повышается разрежение и подпиточный клапан открывается до момента упора мембранного разделителя в заднюю перфорированную стенку в конце хода всасывания, происходит переполнение приводной камеры приводной жидкостью и выход разделителя из строя. Это объясняется тем, что отбор давления на сильфонный привод выполнен до всасывающего клапана и а данном случае блокировка подпиточного клапана не работает.

Также недостатком указанного устройства является то, что рабочая жидкость, являющаяся во многих случаях агрессивной или вредной средой, подается внутрь сильфонного привода. При наличии во всасывающем коллекторе повышенного давления сильфон нагружается односторонним давление и может выйти из строя, что понижает надежность устройства.

Кроме того, в устройстве кинематическая рычажная связь между сильфонным приводом и подпиточным клапаном усложняет конструкцию насоса.

Технической задачей, поставленной в настоящем изобретении повышение надежности насоса.

Это достигается тем, что мембранный гидроприводной дозировочный насос, содержащий корпус с перфорированной стенкой, отделяющей камеру вытеснителя от приводной камеры, мембранный разделитель, установленный в корпусе с образованием насосной и приводной камер, емкость для избыточного объема приводной жидкости с установленным в ней предохранительным клапаном снабжен дифференциальным подпружиненным подпиточным клапаном, в корпусе которого с образованием золотниковой, подпиточной и отсечной камеры находится на одном конце штока запорный элемент, другой конец штока выполнен в виде золотника таким образом, что площадь сечения золотника равна площади сечения проходного отверстия запорного элемента, а поверхность перфорированной стенки сопряжена с профильной поверхностью, утопленной относительно поверхности перфорированной стенки в сторону камеры вытеснителя и образующей с поверхностью мембраны в конце хода всасывания кольцеобразную камеру, причем камера вытеснителя гидравлически связана с отсечной камерой подпиточного клапана, кольцеобразная камера соединена с золотниковой камерой подпиточного клапана, подпиточная камера клапана связана с емкостью для запаса приводной жидкости.

На фиг. 1 схематически изображен насос в положении, соответствующем концу хода нагнетания, на фиг.2 концу хода всасывания.

Насос содержит корпус 1, мембранный разделитель 2, установленный в корпусе 1 с образованием насосной и приводной камер 3, 4. Насосная камера 3 имеет всасывающий и нагнетательный клапаны 5, 6.

В корпусе 1 установлен вытеснитель 7 с образованием камеры 8, соединенный с приводным механизмом (на фиг. 1, 2 не показан). Приводная камера 4 отделена от камеры 8 вытеснителя 7 перфорированной стенкой 9, которая сопряжена с профильной поверхностью 10, утопленной относительно перфорированной стенки 9 в сторону камеры 8 с образованием в конце хода всасывания с поверхностью мембранного разделителя 2 кольцеобразной камеры 11, связанной с емкостью 12 для запаса приводной жидкости, в которой имеется предохранительный клапан 13.

Насос содержит подпиточный клапан 14, установленный в корпусе 1 или емкости 12. На фиг.1 подпиточный клапан 14 показан схематично для пояснения конструкции и работы его.

Подпиточный клапан 14 имеет корпус 15, в котором с образованием золотниковой 26, подпиточной 17 и отсечной 18 камер на одном конце штока 19 закреплен запорный элемент 20, поджатый пружиной 21, а с другой конец штока 19 выполнен в виде золотника 22, причем площадь сечения золотника 22 равна площади сечения проходного отверстия запорного элемента 20.

Подпиточная камера 17 гидравлически связана с емкостью 12, золотниковая камера 16 соединена с кольцеобразной камерой 11 приводной камеры 4, а отсечная камера 18 соединена с камерой 8 вытеснителя 8 соединяется с приводной камерой 4 через отверстия 23 в стенке 9.

При возвратно-поступательном движении вытеснителя 7 аналогичное движение совершает разделитель 2, в результате чего происходит периодическое изменение объемов приводной 4 и насосной 3 камер, всасывание в камеру 3 перекачиваемой среды через клапан 5 и нагнетание среды к потребителю через клапан 6.

При работе насоса происходит потеря приводной жидкости, поэтому разделитель 2 при приближении вытеснителя 7 к положению, соответствующему концу хода всасывания, ложится на перфорированную стенку 9, перекрывая в ней отверстия 23. От приводной камеры 4 в этот момент разделитель 2 отделяет кольцеобразную камеру 11 и камеру 8. При дальнейшем движении вытеснителя 7 влево в камере 8 разрежение увеличивается по сравнению с разрежением в камере 11.

На запорном элементе 20 и золотнике 22, связанных штоком 19, возникает перепад давления. В результате этого запорный элемент 20 открывается, и из емкости 12 приводная жидкость через подпиточную камеру 17 в корпусе 15 и открытый запорный элемент 20 за счет разрежения поступает в камеру 8. Таким образом осуществляется компенсация потерь приводной жидкости. При ходе нагнетания запорный элемент 20 закрывается пружиной 21. Перепад давления на разделителе 2 в конце хода всасывания при упоре его в стенку 9 задается величиной натяга пружины 21. В этот момент разделитель 2 при упоре в стенку 9 выполняет функции запорного клапана, отсекающего определенный объем приводной жидкости в камере 11, что исключает дальнейший прогиб его к профильной поверхности 10 корпуса 1. На ходе всасывания за счет увеличенного сопротивления во всасывающем тракте возможно возникновение повышенного разрежения в приводной камере 4, но запорный элемент 20 подпиточного клапана 14 не открывается самопроизвольно, так как в камерах 16, 18 или давление равны между собой. Подпиточный клапан 14 открывается только в конце хода всасывания при упоре разделителя 2 в стенку 9.

В аварийных случаях при превышении давления в напорной магистрали сверх допустимого срабатывает предохранительный клапан 13, перепуская приводную жидкость из камеры 4 в емкость 12.

Таким образом, простыми техническими средствами обеспечивается нормальная работа насоса при неблагоприятных условиях эксплуатации при повышенном разрежении во всасывающем тракте, осуществляется блокировка подпиточного клапана от ложных срабатываний и защита от переполнения приводной камеры приводной жидкостью, а, следовательно, защиты мембранного разделителя от выхода из строя, что повышает надежность насоса.

Использование: для дозированной подачи агрессивных, токсичных и других текучих сред. Сущность изобретения: содержит корпус с перфорированной стенкой, отделяющей камеру вытеснителя от приводной камеры. Мембранный разделитель установлен в корпусе с образованием насосной и приводной камер. В емкости для избыточного объема приводной жидкости установлен предохранительный клапан. Новым в насосе является наличие дифференциального подпружиненного подпиточного клапана, в корпусе которого с образованием золотниковой, подпиточной и отсечной камер находится на одном конце штока запорный элемент. Другой конец штока выполнен в виде золотника, площадь сечения которого равна площади сечения проходного отверстия запорного элемента. Поверхность перфорированной стенки сопряжена с профильной поверхностью, утопленной относительно поверхности перфорированной стенки в сторону камеры вытеснителя и образующей с поверхностью мембраны в конце хода всасывания кольцеобразную камеру. Камера вытеснителя гидравлически связана с отсечной камеры подпиточного клапана. Кольцеобразная камера соединена с золотниковой камерой подпиточного клапана. Подпиточная камера клапана связана с емкостью для запаса приводной жидкости. 2 ил.

Мембранный гидроприводной дозировочный насос, содержащий корпус с перфорированной стенкой, отделяющий камеру вытеснителя от приводной камеры, мембранный разделитель, установленный в корпусе с образованием насосной и приводной камер, емкость для избыточного объема приводной жидкости с установленным в ней предохранительным клапаном, отличающийся тем, что насос снабжен дифференциальным подпружиненным подпиточным клапаном, в корпусе которого с образованием золотниковой, подпиточной и отсечной камер находится на одном конце штока запорный элемент, другой конец штока выполнен в виде золотника, площадь сечения которого равна площади сечения проходного отверстия запорного элемента, а поверхность перфорированной стенки сопряжена с профильной поверхностью, утопленной относительно поверхности перфорированной стенки в сторону камеры вытеснителя и образующей с поверхностью мембраны в конце хода всасывания кольцеобразную камеру, причем камера вытеснителя гидравлически связана с отсечной камерой подпиточного клапана, кольцеобразная камера соединена с золотниковой камерой подпиточного клапана, подпиточная камера клапана связана с емкостью для запаса приводной жидкости.