МЕМБРАННЫЙ НАСОС ДВОЙНОГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 1998 года по МПК F04B43/06 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении мембранных насосов двойного действия.

Из патентной и технической литературы известны следующие мембранные насосы с тремя принципами переключения подачи рабочей среды (воздуха) в мембранные камеры: электрический; механический; пневматический.

Использование электрического переключения практически не находит применения из-за
необходимости подведения кроме воздушных магистралей, еще и электрических, что особенно нецелесообразно в опасных производствах (перекачка нефтепродуктов и горючих веществ);
при использовании электропроводки и электроприборов управления необходима установка взрывобезопасного электрооборудования, что сложно и дорого.

Использование механического переключения имеет следующие недостатки:
1) скорость переключения меньше, чем у электрических и пневматических, что снижает эффективность работы насоса;
2) механические части переключателей быстро изнашиваются.

Наиболее широкое распространение получили мембранные насосы двойного действия с пневматическими переключателями. Такие насосы могут работать при наличии только воздушной магистрали, отличаются простотой конструкции.

Известен насос, содержащий корпус с входными и выходными отверстиями, две мембраны, соединенные соединительным стержнем, первый подвижный распределительный золотник с запорными механизмами, второй подвижный золотник с подводящими каналами, при этом подводящие каналы второго золотника и запорные элементы первого золотника расположены так, что при встречном (противоположном) перемещении между первым и вторым золотником освобождаются подводящие каналы с большим поперечным сечением, которые после достижения максимума снова уменьшаются до нуля. [1]
Данный насос имеет следующие недостатки:
для фиксирования первого золотника выбирается определенное трение, которое обеспечивается соотношениями размеров, а также уплотнениями, однако в связи с постоянным движением золотника он подвергается износу, поэтому резко уменьшается сила трения, влияющая на продолжительность работы механизма переключения и насоса, так как при уменьшении силы трения первый золотник сдвигается под действием давления воздуха и ход мембраны будет неполным;
при работе насоса необходимо обеспечить герметизацию мембранных камер, а в данной конструкции необходимость уплотнения по соединительному стержню и первому золотнику приводит к снижению надежности и усложнению конструкции.

Указанные недостатки устранены в мембранном насосе двойного действия, содержащем корпус с входными и выходными отверстиями, две мембраны, установленные в корпусе с образованием приводных и рабочих камер, соединительный стержень, связывающий мембраны, первый и второй золотники, последний из которых установлен в корпусе с образованием полостей. Первый золотник образован соединительным стержнем и выполненными в нем подводящими каналами с возможностью соединения в крайних положениях приводных камер и полостей второго золотника, а в цилиндрической втулке выполнены дополнительные отверстия, соединяющие полости второго золотника с выходными отверстиями корпуса [2]
Данный насос имеет следующие недостатки:
конструкция золотников не позволяет использовать отработанное давление сжатого воздуха до его стравливания одной приводной камеры для начала заполнения другой;
стравливание полного объема отработанного сжатого воздуха из приводной камеры сопровождается повышенным уровнем шума;
конструктивное исполнение трех подвижных высокоточных элементов (соединительный стержень, второй золотник, цилиндрическая втулка), расположенных коаксиально, может привести к их перекосу и заклиниванию;
расположение золотников в случае их засорения требует почти полной разборки насоса.

Технической задачей, поставленной в изобретении, является устранение этих недостатков, а именно повышение КПД насоса, гигиенических характеристик, надежности, упрощение конструкции, ремонт и обслуживания.

Это достигается тем, что в известном мембранном насосе двойного действия, содержащем корпус с входными и выходными отверстиями, две мембраны, установленные в корпусе с образованием приводных рабочих камер, два золотника, первый из которых образован соединительным стержнем с подводящими каналами, второй золотник размещен в индивидуальном гнезде с возможностью вращения вокруг собственной оси и фиксации при угле поворота 90^o и имеет на трех уровнях пазы.

Повышение КПД насоса обеспечивается за счет использования отработанного сжатого воздуха до его стравливания из одной приводной камеры для начального заполнения другой, что позволит уменьшить расход сжатого воздуха на единицу перекачиваемой жидкости.

Повышение гигиенических характеристик насоса достигается за счет стравливания в атмосферу отработанного сжатого воздуха более низкого давления.

Повышение надежности за счет предотвращения заклинивания, упрощение конструкции достигается исключением цилиндрической втулки и размещением золотника в индивидуальном гнезде.

Улучшение ремонтопригодности и удобства обслуживания достигается за счет расположения золотника таким образом, что не требует почти полной разборки насоса.

На фиг. 1 показан общий вид насоса; на фиг. 2 сечение А-А фиг. 1; на фиг. 3 в первом горизонтальном ряду (сеч. Б-Б) показаны положения первого уровня золотника, во втором горизонтальном ряду (сеч. В-В) показаны положения второго уровня золотника и в третьем (сеч. Г-Г) третьего уровня.

Мембранный насос двойного действия содержит корпус 1 с входным камерным 2, золотниковым 3 отверстиями, камерными каналами 4,5, золотниковыми каналами 6, перебрасывающими пазами 7, мембраны 8, делящие мембранные камеры на приводные 9 и рабочие 10, соединительный стержень 11 с полостями 12, золотник 13 с пазами 14, 15 и пазом 16, упор 17.

Мембранный насос работает следующим образом. Рассмотрим 5 положений, изображенных на фиг. 3.

На фиг. 3 (первый ряд) представлено положение, при котором сжатый воздух через входные отверстия 2, каналы 4 корпуса 1, паз 15 золотника 13 поступает в правую приводную камеру 9, при этом золотник 13 фиксируется упором 17 и давлением в пазу 14, создаваемым поступлением сжатого воздуха через отверстия 3, каналы 6 корпуса 1, полости 12 соединительного стержня 11, а левая приводная камера 9 через каналы 4, 5 корпуса 1, паз 15 золотника 13 соединена с атмосферой, обеспечивая сброс давления. В данном положении паз 16 заглушен.

Под действием давления, создаваемого сжатым воздухом, правая мембрана 8 начинает перемещаться, вытесняя перекачиваемый продукт из правой рабочей камеры 10 и посредством соединительного стержня 11 со второй мембраной 8 создает разрешение в левой рабочей камере 10, в которую поступает очередная порция перекачиваемого продукта.

Перемещение мембраны ограничивается полость 12 на соединительном стержне 11.

На фиг. 3 (второй ряд) изображено начало поворота золотника 13 под действием сжатого воздуха, поступающего через отверстия 3, канал 6 в корпусе 1 и полость 12 соединительного стержня 11 до положения, в котором каналы 4 и перебрасывающие пазы 7 корпуса 1 перекрыты, при этом правая приводная камера 9 заполнена сжатым воздухом.

На фиг. 3 (третий вертикальный ряд) изображено продолжение поворота золотника 13, при котором камерные каналы 4 перекрыты, а пазы 7 корпуса 1 соединены пазом 16 золотника 13 и сжатый воздух из правой приводной камеры 9 перебрасывается в левую приводную камеру 9.

На фиг. 3 (четвертый вертикальный ряд) изображено дальнейшее продолжение поворота золотника 13 до положения, в котором каналы и пазы 7 корпуса перекрыты.

На фиг. 3 (пятый вертикальный ряд) изображено положение золотника 13 в конце поворота на угол 90^o, при котором оставшийся в правой приводной камере 9 сжатый воздух сбрасывается через каналы 4, 5 корпуса 1 в атмосферу, а через входное отверстие 2, каналы 4 корпуса 1, пазы 15 золотника 13 поступает в левую приводную камеру 9, т.е. цикл повторяется.

Использование: при изготовлении мембранных насосов двойного действия. Сущность изобретения: насос содержит корпус с входными и выходными отверстиями, две мембраны, установленные в корпусе с образованием приводных и рабочих камер, золотник, образованный соединительным стержнем с приводящими каналами, и второй золотник. Второй золотник размещен в собственном посадочном гнезде, вращается вокруг собственной оси на угол 90^o и имеет пазы на трех уровнях. 3 ил.

Мембранный насос двойного действия, содержащий корпус с входными и выходными отверстиями, две мембраны, установленные в корпусе с образованием приводных и рабочих камер, и два золотника, первый из которых образован соединительным стержнем с подводящими каналами, отличающийся тем, что второй золотник размещен в собственном посадочном гнезде с возможностью вращения вокруг собственной оси и фиксации при угле поворота 90^o и имеет на трех уровнях пазы.