ШЛАМОВЫЙ НАСОС Российский патент 2000 года по МПК F04B15/02 

Предлагаемое изобретение относится к средствам по перекачиванию неоднородных вязких материалов, например бетонных смесей, шламов, в том числе содержащих малый процент жидкой фазы и относящихся к обезвоженным смесям, и может найти применение в системах очистных сооружений различных производств, на строительных площадках для дозированной подачи бетона, в горнодобывающей промышленности для заполнения пустот, образующихся в земных породах, в химической и/или пищевой промышленности для перекачивания пастообразных масс.

Известен бетононасос, содержащий два параллельных друг другу рабочих цилиндра с общим распределительным блоком и приводными гидроцилиндрами, а также раму, которой они соединены, образуя общий блок (см. Патент США N 33639086, F 04 B 15/02, 1972).

Этот известный бетононасос хорошо работает при полном заполнении распределительного блока бетонной смесью, содержащей большой процент жидкой фазы, так как такая смесь равномерно в нем распространяется и не образует между своими слоями пустот.

Однако такой известный бетононасос имеет существенный недостаток, а именно, в нем нельзя определить уровень заполнения распределительного блока бетонной смесью, особенно при неравномерной ее подачи к насосу, а также при перекачивании обезвоженной смеси, которая, попадая в распределительный блок, неравномерно в нем распространяется и образует между своими слоями пустоты. При этом насос часто нагнетает в магистраль воздух, образуя в нем воздушные пробки. Более того, в этом насосе трудно согласовать режим работы рабочих цилиндров с уровнем заполнения смесью распределительного блока и тем самым обеспечить рабочим цилиндра постоянную нагрузку.

В качестве прототипа выбран известный двухцилиндровый шламовый насос фирмы ПУТЦМАСТЕР, содержащий два параллельных друг другу рабочих цилиндра с общим распределительным блоком и приводными гидроцилиндрами, а также раму, с которой они соединены, образуя общий блок, и датчик замера заполнения распределительного блока, причем упомянутый датчик частично расположен внутри распределительного блока и выполнен в виде зонда (см. Строительные, дорожные и комплексные машины. Сер.1. Строительные машины. Обзорная информация, вып. 3. Современные бетононасосы, 1990, стр. 9).

Этот известный двухцилиндровый шламовый насос широко распространен в мире и хорошо перекачивает бетонные смеси, содержащие большой процент жидкой фазы, за счет которой смесь равномерно заполняет распределительный блок и не образует между своими слоями пустот. Поэтому зонд точно отражает уровень заполнения распределительного блока такой смесью, что позволяет по его показаниям регулировать режим работы насоса и обеспечивать рабочим цилиндрам постоянную нагрузку.

Однако и прототип имеет существенный недостаток, а именно упомянутый зонд дает ложные сведения об уровне заполнения смесью распределительного блока, когда перекачивается обезвоженная смесь, так как она неравномерно распределяется в распределительном блоке и между своими слоями образует пустоты. При этом рабочим цилиндрам не обеспечивается постоянная нагрузка и они часто нагнетают в напорную магистраль воздух, образуя в ней воздушные пробки.

Задачей настоящего изобретения является создание шламового насоса, имеющего средство замера заполнения распределительного блока любой смесью и не допускающего нагнетания воздуха в напорную магистраль, а также компактную и простую конструкцию. Кроме того, исключающего переполнение смесью распределительного блока и допускающего согласование режима работы рабочих цилиндров со степенью заполнения распределительного блока, обеспечивая рабочим цилиндрам постоянную нагрузку.

Поставленная задача решена так, что в известный шламовый насос, содержащий, по крайней мере, один рабочий цилиндр с распределительным блоком и приводным гидроцилиндром, а также датчик замера заполнения и распределительного блока, согласно настоящему изобретению, введена опора, которая установлена под рабочим цилиндром, придавая ему функцию неуравновешенного рычага, и соединена подвижно с его участком, соответствующим приводному гидроцилиндру, с возможностью выполнения рабочим цилиндром упомянутой функции, а участок рабочего цилиндра, соответствующий распределительному блоку, расположен над датчиком замера заполнения упомянутого блока с возможностью взаимодействия с ним, при этом указанный датчик выполнен в виде датчика давления.

Есть вариант развития, по которому насос снабжен съемным податливым узлом сопряжения выхода распределительного блока с входной трубой трубопроводной магистрали.

Есть развитие и этого варианта, когда съемный узел сопряжения выхода распределительного блока с входной трубой трубопроводной магистрали имеет вид патрубка.

Такое новое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет создать шламовый насос, у которого можно согласовать режим работы с количеством смеси, заполнившей его распределительный блок, а следовательно, обеспечивать постоянную нагрузку рабочему цилиндру независимо от содержания в смеси объема жидкой фазы. Кроме того, настоящее предложение позволяет создать насос в виде простой и компактной конструкции независимо от числа его рабочих цилиндров.

Это достигается за счет придания рабочему цилиндру функции неуравновешенного рычага путем соответствующей установки рабочего цилиндра на введенную в насос опору и выполнением датчика замера заполнения распределительного блока в виде датчика давления, а также установлением на нем определенного участка рабочего цилиндра.

Анализ патентной и научно-технической информации показал, что предлагаемая совокупность существенных признаков не известна.

Однако в насосостроении известен принцип взвешивания загрузки резервуара предварительного наполнения, из которого насос забирает жидкую смесь и перекачивает ее. При этом, для взвешивания используется рычажная система. Например, известен регулятор дозированной подачи насоса, содержащий насос и рычажную систему, в которой на один конец рычага 21, способного поворачиваться вокруг точки опоры 22, давит вес бункера с жидкостью, поступающей в насос. Расход жидкости изменяется согласно сигналу от регулятора 26. Другой конец рычага 21 представляет собой электрический полюс 16. Со стороны полюса 16 от точки опоры 22 установлен противовес 29, перемещающийся с определенной скоростью относительно точки опоры 22. Сверху и снизу от полюса 16 расположены контакты 24 и 25. При касании полюсом 16 контакта 24 на регуляторе 26 выдается сигнал о повышении расхода жидкости, а при касании полюсом 16 контакта 25 на регуляторе 26 выдается сигнал о понижении расхода жидкости (см. заявку Японии N 55-29262, F 04 B 13/00, 1980 г.).

Эта известная техническая система позволяет определять количество жидкости, подаваемой к насосу, и соответственно согласовать его режим работы с подаваемым к нему количеством жидкости, что достигается за счет применения отдельной рычажной системы, представляющей уравновешенный рычаг.

В предлагаемом изобретении реализуется принцип замера загрузки насоса за счет использования рычажной системы, но представляющей неуравновешенный рычаг, у которого функцию рычага выполняет рабочий цилиндр насоса, либо набор рабочих цилиндров, образующих единый блок.

Таким образом, предлагаемое техническое решение можно считать новым.

По сравнению с прототипом заявляемый шламовый насос имеет существенные отличия и обладает высоким изобретательским уровнем, так как такое техническое решение для специалиста логически не следует из известного научно-технического уровня, а скорее противоречит сложившимся в нем тенденциям развития шламовых насосов.

Так, в существующем научно-техническом уровне сложилась одна тенденция по непосредственному замеру уровня заполнения распределительного блока путем введения в него зондов или датчиков, которые не могут дать точного сигнала о количестве находящейся в упомянутом блоке обезвоженной смеси. Другая тенденция - замер подаваемой к насосу смеси путем ее предварительного взвешивания с помощью системы уравновешенного рычага, что усложняет конструкцию насоса из-за применения отдельного рычажного устройства.

В предлагаемом варианте шламового насоса замер заполнения распределительного блока насоса происходит непосредственно путем взвешивания всего насоса, в котором рабочий цилиндр является неотъемлемой частью неуравновешенного рычага соответствующей системы замера заполнения упомянутого блока, что позволяет иметь простую и компактную его конструкцию.

Таким образом, заявляемое техническое решение имеет высокий изобретательский уровень.

Практическая применимость предлагаемого изобретения подтверждается чертежами, где:
Фиг. 1 - общая схема шламового насоса.

Фиг. 2 - исходное положение шламового насоса с двумя рабочими цилиндрами.

Фиг. 3 - вид А на шламовый насос с двумя рабочими цилиндрами.

Фиг. 4 - общий вид шламового насоса, снабженного съемным податливым выходным патрубком, который соединен с входной трубой трубопроводной магистрали.

Фиг. 5 - общий вид шламового насоса, снабженного съемным податливым патрубком, который находится в изогнутом положении из-за наклона загрузочной части шламового насоса.

Фиг. 6 - вариант исполнения съемного податливого выходного патрубка.

Предлагаемый шламовый насос может быть снабжен съемным податливым выходным патрубком 10, который соединен с входной трубой 11 трубопроводной магистрали (фиг. 4; 5).

Настоящий шламовый насос состоит из, по крайней мере, одного рабочего цилиндра 1, имеющего приводной гидроцилиндр 2 и распределительный блок 3, а также опоры 4 и датчик 5 давления, с помощью которого замеряется заполнение смесью распределительного блока 3. На опоре 4, которая конструктивно может иметь различное исполнение, установлен соответствующий приводному гидроцилиндру 2 участок рабочего цилиндра 1. Причем эта установка выполнена так, чтобы придать рабочему цилиндру 1 функцию неуравновешенного рычага, а именно свободного поворота распределительного блока 3 с соответствующим ему участком рабочего цилиндра 1 вокруг точки опоры 4 при давлении на упомянутый блок 3. При этом соответствующий распределительному блоку 3 участок рабочего цилиндра 1 установлен на датчике 5 давления, который желательно, но не принципиально расположить на одном уровне установки опоры 4.

Возможен также вариант исполнения настоящего шламового насоса, например, с двумя рабочими цилиндрами 1, которые имеют по приводному гидроцилиндру 2 и общий распределительный блок 3. Они размещены на раме 6, с которой образуют единый блок. С помощью конца рамы 6, направленного к приводным гидроцилиндрам 2, соответствующий им участок рабочих цилиндров установлен на опоре 4, которая, например, выполнена в виде соответствующей стойки и снабжена шарнирным соединением под упомянутый конец рамы 6.

В результате такой установки рабочим цилиндрам 1 придана функция неуравновешенного рычага, у которого противоположный конец при давлении на него через распределительный блок 3 может поворачиваться вокруг точки опоры 4, т. е. в шарнирном ее соединении. Этот конец рычага - конец рамы 6, направленный к распределительному блоку 3 или к его выходному отверстию (на чертеже не показан) установлен на датчике 5 давления, который может быть размещен на соответствующем конструктивном элементе опоры 4, являющимся, например, отдельным участком опорной поверхности под насосом.

Этот датчик 5 удерживает пустой распределительный блок 3, а также рабочие цилиндры 1 в горизонтальном положении (фиг. 2, 3), а при заполненном упомянутом блоке 3 отслеживает поворот вокруг точки опоры 4 и соответствующего ему конца рамы 6 на угол α (фиг. 2).

Распределительный блок 3 может быть выполнен с загрузочным устройством, содержащим, например, бункер 7 предварительного наполнения и по необходимости устройство 8 принудительной подачи смеси 9 из бункера 7 к рабочим цилиндрам 1 (фиг. 2).

Возможен вариант, когда датчик 5 снабжен индикатором 10, имеющим градуировку, например, в мерах веса, что позволяет измерить количество смеси, заполнившей распределительный блок 3 (фиг. 2). Кроме того, в качестве датчика 5 могут быть использованы тензометрические датчики, датчики, работающие на пружине сжатия, на сжатии воды, воздуха и т.д. иметь соответствующую связь с блоком управления 11 работой насоса (на чертеже не показан). Это позволяет иметь автоматический режим согласования работы рабочих цилиндров 1 с количеством смеси, заполнившей распределительный блок 3.

Съемный податливый выходной патрубок 10 может быть выполнен в виде сильфона (фиг. 6), что позволяет ему изгибаться и отслеживать отклонения шламового насоса на угол α (фиг. 5) при реализации насосом функций неуравновешенного рычага.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При пустом распределительном блоке 3 рабочий цилиндр 1 занимает горизонтальное положение, что обеспечивается его установкой на опору 4 и датчик 5 давления (фиг. 1).

После заполнения упомянутого блока 3 смесью 9, например обезвоженной, последний через соответствующий ему участок рабочего цилиндра 1 давит на датчик 5 и поворачивает соответствующий конец неуравновешенного рычага вокруг точки опоры на угол α, по достижении которого включают приводной гидроцилиндр 2 и срабатывает рабочий цилиндр 1, выталкивая смесь в напорную магистраль (на чертеже не показан), и опустошает распределительный блок 3. Последний вместе с рабочим цилиндром 1 под действием датчика 5 давления поворачивается в обратном направлении вокруг точки опоры 4 и возвращается в исходное состояние. После чего цикл повторяется.

Ситуация с двумя рабочими цилиндрами аналогична. Только в этом случае цилиндры работают поочередно и развороты соответствующего конца неуравновешенного рычага происходят чаще.

Принцип работы шламового насоса со съемным податливым выходным патрубком 10 следующий.

При установке шламового насоса и подсоединении его выходной части ко входной трубе 11 трубопроводной магистрали определяют угол α , отклонение насоса при его загрузке. Если угол α превышает допустимую его величину, которая определяется исходя из возможного изгиба входной трубы 11, то устанавливают съемный податливый выходной патрубок 10. В дальнейшем этот патрубок 10 при работе насоса переходит от одного состояния (фиг. 4) к другому (фиг. 5) и обратно. Изгибание и разгибание патрубка 10 способствует прохождению через него перекачиваемой смеси в трубопроводную магистраль.

Таким образом предлагаемый шламовый насос автоматически отражает степень заполнения своего распределительного блока и может в автоматическом режиме согласовывать свою работу по перекачиванию смеси.

Изобретение предназначено для перекачивания неоднородных вязких материалов, например бетонных смесей, шламов, содержащих малый процент жидкой фазы, и может найти применение в системах очистных сооружений различных производств, на строительных площадках для дозированной подачи бетона, в горнодобывающей промышленности для заполнения пустот, образующихся в земных породах, в химической и/или пищевой промышленности для перекачивания пастообразных масс. Насос содержит, по крайней мере, один рабочий цилиндр с распределительным блоком и приводным гидроцилиндром, а также датчик замера заполнения распределительного блока. Новым является то, что рабочему цилиндру придана дополнительная функция - функция неуравновешенного рычага, который своим свободным концом взаимодействует с датчиком замера заполнения распределительного блока, причем упомянутый датчик выполнен в виде датчика давления. Насос автоматически отражает степень заполнения своего распределительного блока и может в автоматическом режиме согласовывать свою работу по перекачиванию смеси. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Шламовый насос, содержащий, по крайней мере, один рабочий цилиндр с распределительным блоком и приводным гидроцилиндром, а также датчик замера заполнения распределительного блока, отличающийся тем, что введена опора, которая установлена под рабочим цилиндром, придавая ему функцию неуравновешенного рычага, и соединена с его участком, соответствующим приводному гидроцилиндру, с возможностью выполнения рабочим цилиндром упомянутой функции, а участок рабочего цилиндра, соответствующий распределительному блоку, установлен над датчиком замера упомянутого блока с возможностью взаимодействия с ним, при этом упомянутый датчик выполнен в виде датчика давления. 2. Шламовый насос по п.1, отличающийся тем, что снабжен съемным податливым узлом сопряжения выхода распределительного блока с входной трубой трубопроводной магистрали.