ГИДРОПУЛЬСАЦИОННЫЙ МЕМБРАННЫЙ НАСОС Российский патент 1999 года по МПК F04B43/06 

Изобретение относится к гидромашиностроению, а именно к насосам для перемещения загрязненных жидкостей, например буровых растворов, бетонов и др.

Известные, ныне используемые на практике насосы поршневой конструкции с самодействующими всасывающими клапанами тихоходны, чрезвычайно громоздки, требуют частой смены деталей с трущимися поверхностями. Их производительность определяется размером сменяемых втулок цилиндров.

Известен механизм изменения производительности насоса без смены втулок путем изменения эксцентриситета эксцентрика приводного устройства (а.с. 85163, F 03 B 3/00).

В качестве прототипа принят мембранный насос, в котором мембраны перекачного насоса приводятся в действие от гидропульсатора, работающего на минеральном масле, выполненного в виде двухсекционного эксцентрико-шайбового гидромеханизма с гидроприводом клапанов, рабочие полости которых связаны с противоположными полостями гидропульсатора (пат. РФ 2035619, F 04 B 43/06, 1991).

Его производительность не регулируется, а ограничена условиями ударной посадки клапанов на их жесткие седла. Отсутствует защита от абразивного износа поршеньков толкателей клапанов.

Техническая задача, решаемая изобретениям: регулирование производительности насоса, уменьшение массы и габаритов при увеличенной быстроходности и высокой надежности.

Эта задача решается тем, что эксцентрико-шайбовый гидропульсатор имеет внутренний и наружный эксцентрики, установленные друг на друге с механизмом их взаимного перемещения.

Механизм взаимного перемещения эксцентриков имеет поводок связи эксцентриков, валик с винтообразным хвостовиком, трубу с винтообразными пазами, ролики, тягу и рукоятку с фиксатором.

Имеется вариант механизма с автоматическим регулированием производительности насоса.

Клапаны насосов выполнены из упругих оболочек с эластичными сердечниками и поршеньками их перемещения, защищенных от абразивного износа эластичными элементами, и имеют седла с демпферами.

Поясняющие чертежи:
Фиг. 1. Гидропульсационный насос в разрезе по А-А.

Фиг. 2. Поперечный разрез по Б-Б фиг. 1.

Фиг. 3. Схема насосной установки.

Фиг. 4. Схема автоматического регулирования. Насос состоит из двух основных блоков: перекачного двухсекционного мембранного насоса и гидропульсатора.

В трубчатом корпусе 1 с подводом 2 размещена трубчатая упругая мембрана 3, закрепленная на концах трубы 1 кольцами 5 и стержнями 4. К корпусу 1 присоединен корпус 6 всасывающего клапана с демпфером 7 и седлом 8, установленным с возможностью осевого перемещения демпфирования.

Клапан выполнен из упругих тороидных оболочек 9 и эластичных сердечников 10, закрепленных на стержне 11 с поршнем 12.

В центре корпуса 6 имеется отверстие 13, установлена пружина 14 и эластичный элемент в виде сильфона 15.

На другом конце корпуса 1 установлен нагнетательный клапан. В корпусе 16 клапана установлено седло 17 и демпфер 18. Клапан установлен на стержне 20 с пружиной 21 и сильфоном 22.

Перекачные секции насоса подводами 2 сообщены с гидропульсатором. В корпусе 23 гидропульсатора с крышкой 24 установлен эксцентрико-шайбовый гидромеханизм.

На вале 25 с эксцентриком 26 установлен наружный передвижной эксцентрик 27, связанный штифтом 28 с поводком 30, валиком 29 с винтовым хвостовиком 34.

На конце вала 25 установлена труба 31 с винтообразными пазами 32, в которых с возможностью контакта с винтовыми поверхностями хвостовика 34 установлены ролики 33, передвижные тягами 35. В торце трубы 31 установлен винт 36 с рукояткой 38 и стопором 37. На крышке 24 установлен кожух 39.

Эксцентрики и два замыкателя разделяют внутреннюю полость корпуса 23 на две полости, сообщенные с секциями перекачного насоса.

На эксцентриках размещена шайба 40, составленная из колец с ушками 41, осями 42 связи шайбы с замыкателями 43.

Профильные окончания 44 замыкателей контактируют с цилиндрическими участками колец шайбы 40.

Замыкатели 43 имеют дуги 45, поворотные на подшипниках 47 опор 46, хвостовики 48, которых закреплены в стенке корпуса 23 и в крышке 24.

Привод гидропульсатора (фиг. 3) состоит из муфты 49, редуктора 51 и электродвигателя 52.

Перекачной насос снабжен на линии всасывания компенсатором 53, а на нагнетательной - компенсатором 54. Секции насосов имеют напорные отверстия 56, всасывающие 55, сообщенные с баком 57.

В варианте насоса автоматически регулируемой производительности (фиг. 4) имеется подпружиненное поршневое устройство и центробежный регулятор.

В цилиндре 58 с отверстием 59 установлен поршень 61 с пружиной 62 и подшипником 60, связывающим поршень с винтом 63 и роликами 64.

На конце вала 25 установлена шестеренная передача 65 и центробежный регулятор 66. Регулятор содержит золотник 67, установленный в цилиндре 68 с пружиной 69. В гидромагистрали регулятора имеется дроссель 70.

Насос работает следующим образом.

Вал гидропульсатора с эксцентриками 26 и 27 вращается электродвигателем 52 через редуктор 51 и муфту 49. Кольца шайбы 40, соединенные с замыкателями 43, поочередно вытесняют жидкость из полостей корпуса 23 гидропульсатора в полости корпусов 1 секций перекачного насоса загрязненной жидкости. Эта жидкость давлением деформирует трубчатую эластичную мембрану 3, вытесняя из ее полости загрязненную жидкость через клапан 19.

Всасывание загрязненной жидкости из бака 57 через клапан 9 происходит при восстановлении формы упругой трубчатой мембраны 3 при уменьшении объема полости корпуса 23 от отхода шайбы 40. Компенсаторы 53 и 54 уменьшают пульсацию потоков перекачиваемой жидкости.

Принудительное открытие всасывающих клапанов 9 жидкостью высокого давления, поступающей из соответствующего отсека гидропульсатора под поршеньки 12, обеспечит необходимое проходное сечение клапанов быстроходного насоса.

Надежность работы легких клапанов обусловлена упругостью клапанов и демпфированием их посадки на седла.

Производительность насоса в зависимости от эксплуатационных условий устанавливается или ступенчато, или автоматически.

В первом случае меняется положение внешнего эксцентрика на внутреннем то в направлении сложения их эксцентриситетов, то вычитания. Это осуществляется осевым перемещением роликов 33 по встречным винтовым поверхностям пазов 33 трубы 31 и винтовым поверхностям хвостовика 34. Для этого рукояткой 38 вращается винт 36, перемещающий тягу 35 и через нее ролики 33. Их положение фиксируется фиксатором 37.

От величины суммарного эксцентриситета эксцентриков зависит объем порций возвратно-поступательного движения жидкости, вытесняемой гидропульсатором и соответственно объемы перекачиваемой загрязненной жидкости. При автоматическом регулировании производительности насоса необходимый режим работы насоса устанавливается автоматически. В случае замедления числа оборотов двигателя 52 от перегрузки и соответственно регулятора 66 происходит перемещение золотника 67 на уменьшение подачи управляющей жидкости, действующей на подпружиненный поршень 61. При уменьшении или прекращении подачи жидкости через золотник 67 и продолжающейся утечки ее через дроссель 70 поршень 61 будет перемещен в направлении поворота валика 29 на уменьшение суммарного эксцентриситета эксцентриков.

В случае повышения числа оборотов двигателя через открывающийся золотник 67 поступит увеличенное количество управляющей жидкости и поршень 61 передвинется в направлении увеличения суммарного эксцентриситета эксцентриков гидропульсатора.

Поскольку трубчатая упругая мембрана работает в условиях отсутствия существенного перепада давления, а легкие клапаны - в условиях мягкой посадки на их седла, срок службы насоса перекачной жидкости будет многократно большим по сравнению с громоздкими поршневыми насосами.

Насос предназначен для перекачки загрязненных жидкостей, в частности буровых растворов, бетонов, строительных растворов. К двухсекционному гидропульсатору присоединены две трубы с установленными внутри их упругими трубчатыми мембранами, всасывающими и нагнетательными клапанами. Гидропульсатор имеет внутренний и наружный эксцентрики, установленные друг на друге. Они имеют механизм их взаимного перемещения. Клапаны выполнены легкими, составленными из упругих оболочек с сердечниками внутри. Насос малогабаритный, быстроходный с обеспечением открытия всасывающих клапанов жидкостью высокого давления и мягкой посадки при демпфировании. Позволяет регулировать производительность насоса ступенчато или автоматически. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Гидропульсационный мембранный насос, содержащий перекатные секции, гидропривод, выполненный в виде двухсекционного эксцентрикошайбового гидропульсатора, гидроприводные клапаны которых связаны c соответствующими полостями гидропульсатора, отличающийся тем, что гидропульсатор имеет внутренний и наружный эксцентрики, установленные друг на друге и имеющие механизм их взаимного перемещения, а клапаны перекачных секций выполнены из упругих оболочек, сердечников, соединенных с поршеньками, защищенными эластичными элементами, и имеют седла с демпферами. 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что механизм взаимного перемещения эксцентриков имеет поводок связи внешнего эксцентрика с внутренним, валик с винтообразным хвостовиком, трубу с винтообразными пазами, ролики, тягу и рукоятку с фиксатором. 3. Насос по п.1, отличающийся тем, что механизм взаимного перемещения эксцентриков содержит автоматический регулятор с золотником и исполнительный подпружиненный поршень гидроцилиндра. 4. Насос по п.1, отличающийся тем, что клапаны выполнены из упругих тороидных оболочек и эластичных сердечников. 5. Насос по п.1, отличающийся тем, что поршеньки перемещения клапанов снабжены сильфонами.