НАСОС Российский патент 1998 года по МПК F04B35/02 F04B17/00 

Изобретение относится к насосам вытеснения поршневого типа и может быть использовано для получения сверхвысокого давления рабочей среды. Насос может быть использован при проведении спасательных операций с погружными пантонами, когда изменяют подъемную силу вытеснением водной среды газом, может быть использован на глубоководных погружных аппаратах, а также для перекачки жидких и газообразных сред любого состава, но не взрывоопасных. Насос может быть использовано преимущественно на объектах с автономным энергопитанием.

Известен насос, включающий цилиндр насоса и дополнительный цилиндр с жидкостными поршнями, причем донные части цилиндров сообщаются между собой, цилиндр насоса соединен через обратные клапаны с атмосферой и магистралью вывода рабочей среды, а дополнительный цилиндр оснащен механизмом ввода энергоносителя, его поджига и вывода отработанного газа с запорной аппаратурой, при этом в качестве энергоносителя используется пылевидное или опилочное топливо (авт. св. СССР 13 340, кл. F 02 C 3/28, 1930).

Недостатком известного технического решения можно считать повышение процентного содержания взвесей в жидкой среде до образования кашеобразного состава с выносом его на лопатки турбины, что ведет к разрушению их от локальных воздействий, а также интенсивному испарению жидкой среды от воздействия высоких температур при сгорании энергоносителя при затруднении дозированной компенсации жидкости.

Цель изобретения - устранение указанных недостатков, а именно:
сохранение свойств жидкой среды в течение длительного времени;
снижение интенсивности процесса испарения жидкой среды;
дозированная компенсация испарившейся жидкости.

В конечном итоге - повышение надежности и работоспособности насоса.

Поставленная цель достигается тем, что жидкостной поршень дополнительного цилиндра снабжен плавающей на жидкости пластиной из теплостойкого материала, и по крайней мере одним датчиком определения положения поршня в цилиндре, при этом цилиндр насоса соединен через магистраль вывода рабочей среды с ресивером, а управление элементами запорной аппаратуры осуществляется от распределительного вала с приводом при помощи кулачков, причем цилиндры снабжены охлаждающей системой теплоотвода, а в качестве энергоносителя используется взрывчатое вещество, заключенное в гильзу холостого патрона, а поджиг выполнен в виде капсюля в донной части гильзы и управляемого затвора с ударником, расположенных в камере, образующих замкнутую герметичную полость с головкой дополнительного цилиндра, а подающий механизм выполнен в виде, например, подающего механизма стрелкового оружия.

На чертеже представлена совмещенная схема насоса с элементами электрических связей.

Насос содержит цилиндр насоса 1 с магистралями 2, 3, в которых установлены обратные клапаны 4, 5. Указанные обратные клапаны могут быть заменены управляемыми клапанами. Магистраль 3 соединена с ресивером 6, который снабжен выходными магистралями 7, 8 для вывода среды из него, соответственно газообразной и жидкой. Донны части цилиндра насоса 1 и дополнительного цилиндра 9 соединены магистралью 10. У головки 11 дополнительного цилиндра 9 и у донной части цилиндра насоса 1 размещены датчики уровня 12, 13, которые могут быть выполнены различным образом, например, в виде изотопного реле, когда регистрируется два уровня сигнала - цилиндр пустой или с жидкостью, что приводит к изменению поглощения изотопного потока и его регистрации, т. е. когда жидкость есть, то излучение не регистрируется, когда жидкости нет - излучение регистрируется. Позиционные датчики уровня выпускаются серийно и могут иметь другой способ регистрации уровня. Более подробно датчик уровня не раскрывается, так как моет быть различным по исполнению и не является предметом технического решения как и клапан 14, соединенный с источником жидкости 15, образующей жидкостной поршень своими свободными поверхностями 16, 17. На поверхности 17 находится плавающая пластина 18 из теплостойкого материала. Представлен вариант для энергоносителя в виде бензина, поэтому в головке 11 дополнительного цилиндра 9 размещен механизм 19 энергоносителя, контакты которого управляются через кулачок 22 распределительным валом 20 с приводом 21. Магистрали подачи энергоносителя и вывода отработанных газов соответственно 23, 24 имеют управляемые клапаны 25, 26, которые устроены как у бензиновых двигателей (там же, с. 640) и управляются кулачками 27, 28. Кулачок 29 управляет клапаны 14, когда это необходимо для компенсации испарившейся жидкости 15, во всех других случаях толкатель кулачка удерживается управляемой защелкой 30. Запорная аппаратура включает в себя клапаном 25, 26 и составляет с распределительным валом 20, его приводом 21 и кулачками 27, 28 механизм ввода энергоносителя и вывода отработанных газов. Контактный манометр 31 служит для наблюдения и выключения насоса, когда давление достигает предельного значения. Все данные выводятся на пульт 32 для наблюдения и управления режимом работы насоса оператором. Сам насос либо находится в водной среде, либо имеет рубашку для теплоотвода с охлаждающей средой. Магистраль 23 соединена с топливным баком, в котором поддерживается давление за счет соединения его с полостью цилиндра насоса 1, а горючую смесь образуют либо искусственно, подавая воздушную массу в карбюратор, либо засасыванием как в легковом автомобиле. Эти устройства условно не показаны, так как не являются предметом технического решения и широко известны (там же, с. 641).

Действует насос следующим образом.

При вращении распределительного вала 20 от привода его 21 открывается клапан 25, и горючая смесь энергоносителя поступает в верхнюю полость дополнительного цилиндра 9 под давлением, производится поджиг горючей смеси от механи0зма поджига 18 кулачком 22 распределительного вала 20. За счет высокого давления в верхней полости дополнительного цилиндра 9 жидкая среда 15 вытесняется через магистраль 10 в цилиндр насоса 1, поверхность жидкой среды 16, играющей роль поршня, осуществляет сжатие рабочей среды, и она поступает в ресивер 6 через обратный клапан 5 и магистраль 3. Обратный клапан 5 открывается только тогда, когда давление в верхней полости цилиндра насоса 1 превысит давление рабочей среды в ресивере 6. Именно это обстоятельство позволяет получить высокое давление в ресивере 6 и отбирать его по мере надобности для технологического процесса вне наноса. При предельном давлении в ресивере 6 будет осуществляться возвратно-поступательное движение поверхностей 16, 17, так как рабочая среда будет охлаждаться в цилиндре насоса 1 и в цилиндре дополнительном 9. При открытии клапана 26 давление над поверхностью 17 дополнительного цилиндра 9 резко упадет и жидкая среда 15 вытеснится через магистраль 10 в дополнительный цилиндр 9. При снижении давления в цилиндре насоса 1 над поверхностью 16 происходит засасывание воздушной среды через обратный клапан 4, которая является и рабочей средой насоса.

Датчики уровня 12, 13 управляют защелкой 31 через пульт 32 через соответствующие линии электрической связи. Пластина 18 позволяет снизить испаряемость жидкости 15 и сохранить форму поверхности 17. Отбор рабочей среды из ресивера 6 может осуществляться и в виде газовой среды через магистраль 7, и в виде жидкой среды через магистраль 8.

При использовании в качестве энергоносителя взрывчатого вещества (ВВ) клапан 25 и кулачок 27 отсутствуют, а кулачок 22 управляет спусковым механизмом стрелкового орудия, установленного на одиночную стрельбу и заряженного холостыми патронами в виде гильзы с ВВ и капсюля в нижней части гильзы в ее донной части, механизмом поджига в этом случае является капсюль в сочетании с ударником затвора. Затвор образует совместно с казенной частью замкнутую полость, а срез ствола соединяют с верхней полостью дополнительного цилиндра 9 для подачи в нее продуктов сгорания ВВ. Управление ударником - кулачком 22, а отвод затвора в исходное положение осуществляется пороховыми газами. Все указанные действия присущи стрелковому оружию, например, автомату Калашникова. При использовании ВВ можно получить давление до 400 атм, т.е. давление соизмеримо в прочностью средней стали (там же, с. 647).

Таким образом, достигаются все поставленные цели:
повышение надежности и работоспособности насоса;
снижение интенсивности испарения жидкости.

Кроме этого, техническое решение позволяет получить рабочую среду как в газообразном, так и в жидком виде, а также использовать табельное стрелковое оружие для осуществления технологического процесса.

Насос вытеснения поршневого типа может быть использован для перекачки жидких и газообразных сред любого состава, но не взрывоопасных. Насос включает цилиндр насоса и дополнительный цилиндр с жидкостными поршнями, причем донные части цилиндров сообщаются между собой, цилиндр насоса соединен через обратные клапаны с атмосферой и магистралью вывода рабочей среды, а дополнительный цилиндр оснащен механизмом ввода энергоносителя, его поджига и вывода отработанного газа с запорной аппаратурой. Жидкостной поршень дополнительного цилиндра снабжен плавающей на жидкости пластиной из теплостойкого материала. Движение поршня происходит за счет увеличения давления на пластину в результате поджига энергоносителя, а возврат в исходное положение - за счет охлаждения газовой среды, так как цилиндры насоса снабжены охлаждающей системой теплоотвода. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Насос, включающий цилиндр насоса и дополнительный цилиндр с жидкостными поршнями, причем донные части цилиндров сообщаются между собой, цилиндр насоса соединен через обратные клапаны с атмосферой и магистралью вывода рабочей среды, а дополнительный цилиндр оснащен механизмом ввода энергоносителя, его поджига и вывода отработанного газа, с запорной аппаратурой, отличающийся тем, что жидкостной поршень дополнительного цилиндра снабжен плавающей на жидкости пластиной из теплостойкого материала и по крайней мере одним датчиком определения положения поршня в цилиндре, при этом цилиндр насоса соединен через магистраль вывода рабочей среды с рессивером, а управление элементами запорной аппаратуры осуществляется от распределительного вала с приводом при помощи кулачков. 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что в качестве энергоносителя используется взрывчатое вещество, заключенное в гильзу холостого патрона, а поджиг выполнен в виде капсюля в донной части гильзы и управляемого затвора с ударником, расположенных в камере, образующих замкнутую герметичную полость с головкой дополнительного цилиндра, а подающий механизм выполнен в виде, например, подающего механизма стрелкового оружия. 3. Насос по п.1, отличающийся тем, что цилиндры снабжены охлаждающей системой теплоотвода.