НАСОС Российский патент 2001 года по МПК F04B43/02 

Изобретение относится к насосостроению, в частности к насосам с неравномерным рабочим циклом.

Известен ряд насосных установок, в конструкции которых предусмотрено обеспечение гашения пульсаций жидкости в нагнетательном трубопроводе.

Известно устройство [1], содержащее качающий узел с дополнительной камерой, на которой установлена регулировочная диафрагма для гашения пульсаций жидкости в нагнетательном трубопроводе, взаимодействующая одной своей поверхностью с рабочей камерой качающего узла, а другой - с тупиком установленного на нагнетательном трубопроводе ресивера через воздушный трубопровод. При этом на последнем установлены два воздушных клапана: один для нагнетания воздуха в тупик ресивера, а другой для приема воздуха из атмосферы.

Недостатком известного устройства является относительная сложность конструкции, обусловлена наличием дополнительной камеры, ресивера и воздушных клапанов, которые к тому же снижают надежность устройства.

Известно устройство [2] , содержащее качающий узел и установленную на нагнетательном трубопроводе дополнительную камеру, на которой смонтирована подпружиненная регулировочная диафрагма.

Недостаток известного устройства - относительная сложность конструкции ввиду наличия дополнительной камеры и подпружинивания регулировочной диафрагмы.

Известно устройство [3], содержащее две рабочие камеры, с впускным и выпускным клапаном, рабочие циклы которых установлены в противофазе друг относительно друга, на каждой из которых смонтировано по регулировочной диафрагме, и нагнетательный трубопровод, сообщенный с выпускными клапанами. При этом регулировочные диафрагмы размещены в дополнительных камерах, сообщенных с ресивером, а на нагнетательном трубопроводе устройства установлена расходная емкость (прототип).

Недостатком известного устройства является сложность его конструкции и большие габариты, что обусловлено наличием дополнительных камер, ресивера и расходной емкости.

Задача изобретения - упрощение конструкции и снижение габаритов устройства, обеспечивающего гашение пульсаций жидкости в нагнетательном трубопроводе.

Задача изобретения решается следующей совокупностью признаков предлагаемого устройства.

Предлагаемый насос, как и известные устройства, содержит две рабочие камеры, с впускным и выпускным клапаном каждая, рабочие циклы которых установлены в противофазе друг относительно друга - когда одна камера находится в фазе расширения, в другой протекает фаза сжатия. При этом на каждой рабочей камере смонтировано по регулировочной диафрагме, а нагнетательный трубопровод сообщен с выпускными клапанами рабочих камер. В отличие от известного устройства в предлагаемом насосе каждая регулировочная диафрагма смонтирована посредством фланца, опирающегося на поверхность регулировочной диафрагмы. При этом на каждом фланце выполнен патрубок, сообщающий нагнетательный трубопровод с поверхностью регулировочной диафрагмы.

Совокупность признаков предлагаемого устройства дает следующий технический результат - гашение пульсаций жидкости в нагнетательном трубопроводе.

Признаки предлагаемого устройства и технический результат причинно связаны следующим образом.

При работе насоса на нулевом расходе жидкости между фланцами и регулировочными диафрагмами будут поочередно путем перетекания жидкости через патрубки и нагнетательный трубопровод образовываться шаровые сегменты сжатой жидкости в объеме, равном рабочему объему рабочих камер. При этом впуск жидкости в рабочие камеры будет невозможен, так как в последних не возникнет разрежения.

При расходе жидкости предельный объем шаровых сегментов уменьшится на величину расхода жидкости, что обеспечит в отдельные моменты разрежение в рабочих камерах, а значит, и впуск жидкости в последние.

Так как образующийся на среднем участке фазы сжатия избыток подачи жидкости из одной камеры в нагнетательный трубопровод будет расходоваться на образование шарового сегмента сжатой жидкости на другой камере, то на этом участке рабочего цикла насоса будет предотвращаться пульсация жидкости в нагнетательном трубопроводе.

Образующийся в начале фазы сжатия дефицит подачи жидкости из рабочей камеры в нагнетательный трубопровод будет восполняться подачей сжатой жидкости из шарового сегмента, образованного на этой же камере. А образующийся дефицит подачи жидкости из этой камеры в конце фазы сжатия будет восполняться подачей жидкости из шарового сегмента, образованного на другой рабочей камере.

Таким образом, будет предотвращаться пульсация жидкости в нагнетательном трубопроводе в течение всего рабочего цикла насоса.

Каждый фланец после опоры на него регулировочной диафрагмы на участке фазы сжатия рабочей камеры обуславливает открытие выпускного клапана этой камеры, что обеспечивает выпуск из последней порции жидкости, принятой при разрежении камеры.

Достигаемый технический результат - гашение пульсаций жидкости в нагнетательном трубопроводе - решает поставленную задачу изобретения, так как этот результат обусловлен относительно простой конструкцией при малых габаритах предлагаемого устройства, структурно представляющего собой насос.

На чертеже схематично изображено устройство, выполненное в варианте диафрагменного насоса, находящегося в позиции прохождения его рабочих диафрагм через мертвую точку.

Устройство содержит две рабочие камеры 1, на каждой из которых установлено по впускному 2 и выпускному 3 клапану, которые сообщены с приемным 4 и нагнетательным 5 трубопроводами соответственно.

На рабочих диафрагмах 6 насоса закреплена приводная рамка 7, образующая жесткие центры 8 рабочих диафрагм. Жесткие центры 8 опираются на наружное кольцо подшипника качения 9, смонтированного на эксцентрике 10 приводного вала 11.

На рабочих камерах 1 установлены регулировочные диафрагмы 12, смонтированные посредством закрепленных на рабочих камерах фланцев 13. При неработающем насосе и отсутствии в нем сжатой жидкости фланцы 13 опираются на поверхности регулировочных диафрагм 12. На фланцах 13 выполнены патрубки 14, сообщающие нагнетательный трубопровод 5 с поверхностями регулировочных диафрагм 12.

На нагнетательном трубопроводе 5 установлен расходный вентиль 15 и распылитель жидкости 16.

Длина приводной рамки 7 обуславливает установку рабочих циклов рабочих камер 1 в противофазе друг относительно друга, когда одна камера находится в фазе расширения, в другой протекает фаза сжатия.

Насос работает следующим образом.

При заполненных жидкостью рабочих камерах 1 и нагнетательном трубопроводе 5 и закрытом расходном вентиле 15 при пуске насоса произойдет следующее.

Не имеющая выхода из нагнетательного трубопровода 5 жидкость, подаваемая через выпускной клапан 3 из камеры 1, находящейся в фазе сжатия, станет прогибать регулировочную диафрагму 12 другой камеры 1, находящейся в противофазе - фазе расширения. В результате за один, два рабочих цикла между фланцами 13 и регулировочными диафрагмами 12 станут поочередно (периодически рабочему циклу) образовываться шаровые сегменты 17, заполненные сжатой жидкостью в объеме, равном рабочему объему камер 1. Впуск жидкости в рабочие камеры 1 при этом невозможен из-за отсутствия разрежения в камерах. Впускные 2 и выпускные 3 клапаны при этом остаются закрытыми, а жидкость из одного в другой сегменты 17 перетекает через патрубки 14 и нагнетательный трубопровод 5.

При работающем насосе и расходе жидкости через распылитель 16 будет происходить следующее.

Когда рабочий цикл одной из камер 1 протекает на среднем участке фазы сжатия, на второй камере 1 между фланцем 13 и регулировочной диафрагмой 12 образуется шаровой сегмент 17 сжатой жидкости за счет избытка на данном участке фазы сжатия удельной подачи жидкости первой рабочей камеры относительно установившегося расхода жидкости.

Таким образом, при расходе жидкости на рабочих камерах 1 будут поочередно, периодично рабочему циклу образовываться шаровые сегменты 17 сжатой жидкости, так же как и при нулевом расходе, только меньшего объема.

Расходование избытка подачи жидкости на средних участках фаз сжатия камер 1 на образование сегментов 17 обуславливает на этих участках гашение пульсаций жидкости в нагнетательном трубопроводе 5.

Дефицит подачи жидкости в нагнетательный трубопровод 5 на начальном участке фазы сжатия рабочей камеры 1 будет восполняться подачей сжатой жидкости из сегмента 17 этой же камеры, а на конечном участке фазы сжатия восполняться из сегмента 17 другой камеры.

Происходить это будет под действием сил упругости регулировочных диафрагм 12, распрямляющихся частично до прохождения рабочих диафрагм 6 через мертвую точку, а частично после прохождения.

Таким образом, достигается гашение пульсаций жидкости в нагнетательном трубопроводе в течение всего рабочего цикла насоса.

Впуск жидкости в камеры 1 через впускные клапаны 2 будет происходить на фазе расширения камер в результате разрежения, которое возникает в них между рабочей 6 и регулировочной 12 диафрагмами, вследствие превышения рабочего объема камеры (описываемого рабочей диафрагмой 6) относительно предельного объема сегмента 17 (описываемого регулировочной диафрагмой 12), образуемого при данной расходе жидкости.

Впуск жидкости в камеры 1 будет происходить и на фазе сжатия на начальном ее участке, когда при импульсной подаче жидкости из сегментов 17 этих же камер в трубопровод 5 регулировочная диафрагма 12 относительно рабочей диафрагмы 6 этой камеры будет описывать больший удельный объем жидкости.

Выпускные клапаны 3 будут открываться после того, как на фазе сжатия камеры 1 ее регулировочная диафрагма 12 обопрется на фланец 13 после исчерпания жидкости из сегмента 17, что обеспечивает расход порции жидкости, принятой в эту камеру на фазе расширения и на начальном участке фазы сжатия.

Во время эксплуатации насоса возможно изменение расхода жидкости и полное перекрытие нагнетательного трубопровода 5 без остановки привода насоса.

Предлагаемый насос обладает свойством гашения пульсаций жидкости в нагнетательном трубопроводе, конструктивно прост и малогабаритен, применим при распылении растворов для малярных покрытий, жидких удобрений, ядохимикатов.

Источники информации:
1. Авторское свидетельство СССР N 628331, F 04 В 15/02, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР N 863807, E 0421.00, 1981.

3. Патент РФ N 2056494, E 04 F 21/06, 1996 (прототип).

Изобретение предназначено для использования в насосостроении, в частности в насосах с неравномерным рабочим циклом. Насос содержит две рабочие камеры 1 с впускным 2 и выпускным 3 клапанами каждая, рабочие циклы которых установлены в противофазе друг относительно друга. На камерах 1 смонтированы регулировочные диафрагмы 12 посредством опирающихся на последние фланцев 13, на которых выполнены патрубки 14, сообщающие поверхности диафрагм 12 с нагнетательным трубопроводом 5, соединенным с клапанами 3. При работающем насосе и нулевом расходе жидкости между фланцами 13 и диафрагмами 12 периодически образуются шаровые сегменты 17 сжатой жидкости в объеме, равном рабочему объему камеры 1, что исключает впуск жидкости в последние. При расходе жидкости объем сегментов 17 уменьшается, в камерах 1 образуется разрежение, что обуславливает впуск жидкости в камеру. При опоре диафрагмы 12 на фланец 13, после исчерпания объема сегментов 17 камеры 1 открывается выпускной клапан 3, что обеспечивает расход жидкости, принятой в эту камеру. Периодически образующиеся сегменты 17 представляют собой фазовые аккумуляторы сжатой жидкости, гасящие пульсацию жидкости в нагнетательном трубопроводе 5. Значительно упрощается конструкция и снижаются габариты. 1 ил.

Насос, содержащий две рабочие камеры с выпускными и впускными клапанами каждая, рабочие циклы которых установлены в противофазе друг относительно друга, на каждой из которых смонтировано по регулировочной диафрагме, и нагнетательный трубопровод, сообщенный с выпускными клапанами, отличающийся тем, что на рабочих камерах регулировочные диафрагмы смонтированы посредством опирающихся на последние фланцев, на каждом из которых выполнено по патрубку, сообщающему нагнетательный трубопровод с поверхностью регулировочной диафрагмы.