ПНЕВМОПРИВОДНОЙ ДИАФРАГМЕННЫЙ НАСОС Российский патент 1997 года по МПК F04B43/06 

Изобретение относится к насосам для перекачивания жидкостей, а именно к пневмоприводным диафрагменным насосам двойного действия.

Известны пневмоприводные диафрагменные насосы двойного действия, содержащие в общем корпусе две пары камер, в каждой из которых они отделены друг от друга гибкой диафрагмой и штоком между ними [1]
В этом насосе шток скреплен с жесткими центрами, размещенными с обеих сторон каждой из двух диафрагм.

Реверсирование хода подвижной системы двух диафрагм, скрепленных с жесткими центрами и штоком, осуществляется при достижении каждого из двух крайних положений, при которых пневматический распределитель переключается. Команды на реверсирование хода подвижной системы двух диафрагм передаются во всех упомянутых насосах силовому пневматическому распределителю (обычно 4х или 5 ходовому), который попеременно подает сжатый воздух в одну из приводных полостей, а другую при этом сообщает с атмосферой, осуществляя тем самым возвратно-поступательное движение диафрагм, скрепленных со штоком.

Наиболее близким техническим решением является насос, в котором приводные камеры находятся снаружи от диафрагм, а рабочие внутри [2]
Недостатками таких способов реверсирования движения является сложность конструкции насосов и недостаточная долговечность подвижных цилиндрических уплотнений пневматических распределителей. Кроме того, скрепление диафрагм с жесткими центрами, размещенными с обеих сторон, существенно ограничивает долговечность диафрагм, разрушающихся преимущественно в местах скрепления их по наружному диаметру жестких центров.

Технической задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции, а также повышение надежности и долговечности. Эта задача достигается тем, что насос снабжен регулируемым дросселем, а распределители выполнены двухпозиционными, трехходовыми, один их которых выполнен нормально открытым, а второй нормально закрытым, вход первого из них соединен с выходом второго и одной из приводных полостей, а второй через регулируемый дроссель с выходом первого и второй приводной полостью. При этом шток снабжен жесткими центрами, не связанными с диафрагмами и размещенными в рабочих камерах.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема насоса; на фиг. 2 показан насос при подаче сжатого воздуха, к первому пневматическому распределителю; на фиг. 3 насос при подаче сжатого воздуха ко второму пневматическому распределителю.

Насос содержит источник 1 (P_пит.), от которого по линиям 2 подводится сжатый воздух к пневматическим двухпозиционным трехходовым распределителям: нормально открытому 3 и нормально закрытому 4, выходы каждого из которых линиями 5 и 6 соответственно соединены с приводными полостями 7 и 8. Каждая из этих полостей 9 и 10 соответственно гибкими диафрагмами 11 и 12. Обе пары полостей с диафрагмами находятся в общем корпусе 13. В центральном осевом отверстии 14 между рабочими полостями размещены штоки 15 и 16, скрепленные с жесткими центрами 17 и 18, находящимися в рабочих полостях, соответственно, 9 и 10 и не скрепленными со своими диафрагмами 11 и 12. Рабочие полости 9 и 10 отделены друг от друга с помощью цилиндрических уплотнений 19 и 20 штоков 15, 16 относительно корпуса 13 (выполненных из материала с низким коэффициентом трения, например фторопласта). Рабочие полости-вытеснители жидкости 9 и 10 соединены с линиями 21, 22 через всасывающие обратные клапаны 23, 24, соответственно, через линии 25, 26. Линии всасывания 21, 22 опущены в открытый бак 27 с перекачиваемой жидкостью 28. Полости 9 и 10 соединены с линиями нагнетания 29, 30, соответственно, через напорные обратные клапаны 31, 32 через линии 33, 34. Вход пневматического нормально открытого распределителя 3 соединен с выходом 6 нормально закрытого распределителя 4 и с приводной полостью 8 через линию 35. Вход нормально закрытого распределителя 4 соединен с выходом 5 нормально открытого распределителя 3 и с приводной полостью 7 с помощью линии 36 через регулируемый дроссель 37. Отработанный сжатый воздух из пневматических распределителей 3 и 4 удаляется в атмосферу через глушители шума 38, 39 соответственно.

Описываемый насос работает следующим образом.

При выключенном источнике питания (P_пит.=0) сжатого воздуха 1 диафрагмы 11, 12 и штоки 15, 16 со своими жесткими центрами 17, 18 находятся в безразличных положениях, а полости 7, 8, 9, 10 наполнены воздухом под атмосферным давлением. При включенном источнике (P_пит.=1) сжатого воздуха 1 (фиг. 2) сжатый воздух проходит на выход 5 нормально открытого пневматического распределителя 3 и начинает наполнять приводную полость 7. В это время сжатый воздух на выход 6 нормально закрытого пневматического распределителя 3 не попадает, а в приводной полости 8 сохраняется атмосферное давление. По мере увеличения давления в полости 7 диафрагма 11 под действием разности давлений в полостях 7 и 8 начинает перемещаться вправо вместе с жестким центром 17, штоками 15 и 16, жестким центром 18 и диафрагмой 12. При этом возрастает давление в линии 36 и на входе в нормально закрытый пневматический распределитель 4, однако с замедлением, зависящим от степени закрытия регулируемого дросселя 37. При движении блока диафрагм с жесткими центрами и штоком соответственно, 11, 12, 15, 16, 17, 18 вправо объем рабочей полости 9 уменьшается, а рабочей полости 10 увеличивается. Порция воздуха под избыточным давлением из рабочей полости 9 выталкивается в линию нагнетания 29 через напорный обратный клапан 31, а всасывающий обратный клапан 23 при этом остается закрытым. При этом в рабочую полость 10 через всасывающий обратный клапан 24 засасывается (за счет разности между образовавшемуся в ней вакуумом и атмосферным давлением в открытом баке 27) порция жидкости через линии 22 и 26. При этом напорный обратный клапан 32 остается закрытым. При достижении диафрагмой 11 крайнего правого положения объем приводной полости 7 перестает увеличиваться, давление в ней возрастает до верхней точки срабатывания нормально закрытого пневматического распределителя 4 и продолжает увеличиваться. При этом выход 6 распределителя 4 соединяется с источником питания сжатым воздухом и разобщается с атмосферой. При этом в линиях 6, 35 начинает возрастать давление, оно достигает верхней точки срабатывания нормально открытого пневматического распределителя 3 и продолжает возрастать. При этом выход 5 распределителя 8 соединяется с атмосферой через глушитель шума 38 и отсоединяется от источника питания сжатым воздухом 1. При этом в линии 5 в приводной полости 7 и в линии 36 давление начинает уменьшаться, а давление в полости 8 увеличивается и за счет разности давлений в полостях 8 и 7 блок диафрагм, жестких центров и штоков 12, 11, 15, 16, 18, 17 начинает перемещаться влево (фиг. 3). При этом уменьшается давление и на входе нормально закрытого пневматического распределителя 4, но с замедлением, зависящим от степени закрытия регулируемого дросселя 37. При движении блока диафрагм, жестких центров и штока влево объем рабочей полости 10 уменьшается, а полости 9 увеличивается. При этом всасывающий обратный клапан 24 закрывается, а напорный обратный клапан 32 открывается, порция жидкости, находившаяся в полости 10, выталкивается в напорную линию 20. При этом за счет образовавшегося вакуума в полости 9 и атмосферного давления в баке 27 в нее засасывается порция жидкости из бака 27 по линиям 21 и 25 через открытый всасывающий обратный клапан 23. Напорный обратный клапан 31 при этом закрывается. При достижении блоком диафрагм жестких центров и штоков крайнего левого положения давление в приводной полости 8 увеличивается, в приводной полости 7 уменьшается, а на входе нормально закрытого пневматического распределителя 4 достигает нижней точки срабатывания и продолжает уменьшаться. При достижении нижней точки срабатывания выход распределителя 4 сообщается с атмосферой через глушитель шума 39 и отсоединяется от источника сжатого воздуха 1. При этом в линии 6, приводной полости 8 и в линии 35 на входе нормально открытого распределителя 3 начинает падать давление. Когда оно достигает нижней точки срабатывания распределителя 3, его выход соединяется с источником сжатого воздуха 1 и отсоединяется от атмосферы. При этом снова начинается движение блока диафрагм, жестких центров и штоков вправо до достижения крайнего положения, т.е. процесс реверса повторяется. В приводных полостях 7 и 8 таким образом поочередно возникают импульсы давления сжатого воздуха, равные P_пит. Период этих колебаний можно плавно настраивать с помощью регулируемого дросселя 37. При последовательной подаче импульсов давления сжатого воздуха и приводные полости 7 и 8 рабочие полости 9 и 10 постепенно наполняются перекачиваемой жидкостью и затем в напорные линии 29 и 30 поочередно поступают порции жидкости, равные переменному объему рабочей полости 9 и 10, т.е. насос двойного действия, самостоятельно наполняющийся жидкостью при подаче сжатого воздуха. Всасывающие и напорные линии можно использовать отдельно либо соединять попарно между собой.

Производительность описываемого насоса можно плавно регулировать в широких пределах (от нуля до максимума) путем изменения периода колебаний с помощью регулируемого дросселя 37. Насос работает при соотношении давлений сжатого воздуха и перекачиваемой жидкости (напора) 1:1, т.е. его напор равен давлению питания сжатым воздухом. Насос начинает работать при подаче к нему сжатого воздуха и перестает работать при выключении подачи к нему сжатого воздуха, что дает возможность дистанционно управлять его работой и использовать его в качестве дозатора.

Использование: для перекачивания жидкостей. Сущность изобретения: в корпусе установлены с образованием двух рабочих и двух приводных полостей диафрагмы и шток между ними. Шток уплотнен относительно корпуса. Клапаны всасывания установлены в линиях всасывания и связаны с резервуаром рабочей жидкости. Клапаны нагнетания соединены с линиями нагнетания. Распределители приводной среды связаны с приводными полостями и выполнены двухпозиционными, трехходовыми. Один распределитель выполнен нормально открытым, другой - нормально закрытым, вход первого соединен с выходом второго и одной приводной полостью, вход второго через регулируемый дроссель с выходом первого и второй полостью. Шток снабжен центрами, не связанными с диафрагмами и расположенными в рабочих полостях. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Пневмоприводной диафрагменный насос, содержащий корпус с установленными в нем с образованием двух рабочих и двух приводных полостей диафрагмами и штоком между ними, уплотненным относительно корпуса, клапаны всасывания, установленные в линиях всасывания и связанные с резервуаром рабочей жидкости и нагнетания, соединенные с линиями нагнетания, распределители приводной среды, связанные с приводными полостями, отличающийся тем, что насос снабжен регулируемым дросселем, а распределители выполнены двухпозиционными, трехходовыми, один из которых выполнен нормально открытым, а второй нормально закрытым, вход первого из них соединен с выходом второго и одной из приводных полостей, а вход второго через регулируемый дроссель с выходом первого и второй приводной полостью. 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что шток снабжен жесткими центрами, не связанными с диафрагмами и размещенными в рабочих полостях.