НАСОС ДЛЯ ГУСТОТЕКУЧИХ МАСС Российский патент 2002 года по МПК F04B15/02 

Изобретение относится к устройствам для перемещения неоднородных жестких смесей, например бетона, а также шлама, содержащего малый процент жидкой фазы и относящегося к обезвоженной массе. Это изобретение может найти применение на строительных площадках для подачи больших объемов бетона, в горнодобывающей промышленности для заполнения пустот, образующихся в земных породах, а также в системах очистных сооружений для удаления шламовых отходов.

Известен поршневой бетононасос, содержащий корпус с окнами для всасывания и нагнетания и подвижный затвор, выполненный в виде набора подвижных заслонок, каждая из которых установлена с возможностью совершать возвратно-поступательное движение для открывания и закрывания соответствующего окна, и два вытеснительных механизма, каждый из которых имеет рабочий цилиндр, причем его диаметр соразмерен с размером окон в корпусе для всасывания (Строительное, дорожное и коммунальное машиностроение. Серия 1. "Строительные машины". Обзорная информация. Вып. 3 "Cовременные автобетононасосы", 1990 г., стр. 7, рис. 3).

Этот известный насос имеет существенный недостаток, а именно он имеет большие габариты и продолжительный рабочий цикл, так как подача бетона к вытеснительному механизму происходит путем его всасывания в рабочий цилиндр через соответствующее окно в корпусе, которое соразмерно диаметру рабочего цилиндра.

На практике для обеспечения полноты заполнения рабочего цилиндра часто используют принудительную систему подачи бетона. Это увеличивает габариты насоса.

Известен также бетонасос, представляющий собой насос для густотекучих масс, содержащий корпус с окнами для всасывания и нагнетания и поворотный затвор в виде заслонки для открывания и закрывания этих окон, а также два вытеснительных механизма, каждый из которых имеет рабочий цилиндр с поршнем, причем его диаметр соразмерен с размером окон в корпусе для всасывания (см. указанный ранее источник информации, стр. 8, рис. 5).

Этот известный насос также обладает существенным недостатком, а именно он имеет большие габариты и продолжительный рабочий цикл, так как подача бетона к вытеснительному механизму происходит путем всасывания бетона через соответствующее окно в корпусе, ограниченное диаметром рабочего цилиндра. Кроме того, в этом известном насосе нет условий для беспрепятственного поступления бетона к вытеснительному механизму. Причем, если применять систему принудительного введения бетона, то она не устраняет отмеченного недостатка.

Все упомянутые известные бетононасосы не исключают обратного прорыва перемещаемой массы из нагнетательного трубопровода в загрузочную воронку, который возникает при переключении поворотного затвора из одного положения в другое и последующей смены цикла работы вытеснительных механизмов.

В качестве прототипа выбран насос для густотекучих масс, содержащий корпус с окнами для всасывания и нагнетания, поворотный затвор в виде полого цилиндра с боковым окном, расположенный в корпусе с возможностью периодического совмещения своего бокового окна с окном всасывания корпуса, и вытеснительный механизм с вытеснителем, установленным в затворе, причем окно для всасывания в корпусе и боковое окно в затворе имеют длину, соразмерную длине рабочего хода вытеснителя (FR 2399557 А, МПК 7 F 04 В 15/02, 06.04.1979).

В этом насосе окно нагнетания выполнено, например, под углом 180^o от окна всасывания или под другим углом, при котором боковое окно внутреннего цилиндра (в нашем случае в затворе) совпадает с окном всасывания корпуса, а окно нагнетания перекрывается боковой стенкой внутреннего цилиндра, и наоборот. В результате исключается применение дополнительного затвора, т.е. увеличивается его функциональная возможность. Это повышает надежность и упрощает конструкцию насоса, кроме того, вытеснительный механизм имеет плунжер, который в силу своей конструктивной особенности имеет уплотнения, расположенные в зоне наименьшего воздействия перекачивающей густотекучей массы.

Задачей настоящего изобретения является создание нового насоса для густотекучих масс, лишенного отмеченных недостатков и позволяющего исключить принудительную подачу перемещаемой массы к вытеснительному механизму, а также имеющего упрощенную конструкцию и высокую надежность.

Поставленная задач решена так, что в известном насосе для густотекучих масс согласно настоящему изобретению вытеснитель имеет вид плунжера, а окно нагнетания выполнено в боковой поверхности корпуса под углом от окна всасывания не менее угла поворота поворотного затвора, при котором его боковое окно перекрывает окно нагнетания в корпусе, а боковая поверхность закрывает окно всасывания в корпусе, и наоборот.

Такое новое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет создать насос для густотекучих масс, для которого не потребуется система принудительного введения перемещаемой массы в соответствующее окно корпуса. Кроме того, в этом новом насосе исключен обратный прорыв перемещаемой массы из нагнетательного трубопровода в загрузочную воронку при переключении поворотного затвора из одного положения в другое. Более того, существенно сокращается габаритный размер всего насоса. Это достигается тем, что в предлагаемом насосе поворотный затвор выполняет еще и функцию рабочего цилиндра, в котором перемещается плунжер вытеснительного механизма, а окно в корпусе для всасывания и отверстие в поворотном затворе совпадают по расположению и форме, а их длина соразмерна ходу плунжера вытеснительного механизма, что позволяет ускорить и упростить процесс загрузки насоса очередной порцией перемещаемой массы и осуществлять ее перекачивание одним вытеснительным механизмом.

В предлагаемом насосе поворотному затвору придана функция рабочего цилиндра, что обеспечивает перемещение в нем плунжера вытеснительного механизма. Наличие соразмерных ходу плунжера окна в корпусе для всасывания и отверстия в поворотном затворе обеспечивает сокращение цикла загрузки насоса и увеличивает скорость обратного хода плунжера. Это позволяет уменьшить число вытеснительных механизмов.

Кроме того, предлагаемый насос имеет уменьшенные габариты и упрощенную конструкцию, поскольку его конструкция "свернута" за счет иного принципа распределения функций ее элементов и соответствующего их исполнения.

Практическая работоспособность предлагаемого изобретения поясняется нижеследующим описанием и чертежами, где
фиг. 1 - конструктивная схема насоса для густотекучих масс в разрезе в исходном состоянии;
фиг.2 - сечение А-А на фиг.1;
фиг.3 - конструктивная схема насоса в разрезе в момент начала вытеснения перемещаемой массы.

Предлагаемый насос для густотекучих масс содержит корпус 1 с окном 2 для всасывания и окном 3 для нагнетания, поворотный затвор 4 для открывания и закрывания этих окон и вытеснительный механизм 5.

Поворотный затвор 4 выполнен в виде полого цилиндра с боковым окном 6 вдоль его образующей и установлен в расточке 7, выполненной в корпусе 1. Этот затвор выполнен сопрягаемым своей наружной поверхностью с поверхностью расточки 7. Поворотный затвор 4 может приводиться в движение посредством любого привода, в том числе с помощью гидропривода (не показан).

Вытеснительный механизм 5 имеет плунжер 8, установленный соосно с поворотным затвором 4 с возможностью совершать внутри него возвратно-поступательное движение с ходом Н. Возвратно-поступательное движение плунжера 8 осуществляется приводом (не показан). Корпус вытеснительного механизма 5 может быть соединен с корпусом 1 (фиг.1), либо может быть установлен на общей раме (не показано).

В корпусе 1 окно 2 для всасывания выполнено как по расположению, так и по форме аналогичным продолговато-овальному отверстию 6 в поворотном затворе 4, причем каждое из них имеет длину L₁, L₂, соразмерную ходу плунжера 8 вытеснительного механизма 5 (фиг. 1, 3). Например, если ход Н плунжера 8 равен 50 см, то длина L₁ окна 2 в корпусе 1 и длина L₂ окна 6 должны быть в пределах 50±10 см.

Поворотный затвор 4 соединен с приводом поворота (не показан), например, с помощью зубчатой муфты 9.

Упомянутая форма окна 2 и бокового окна 6 выбрана как из условий обеспечения самозагрузки густотекучей массы в полость поворотного затвора 4, так и из технологии их изготовления.

Окно 3 в корпусе 1 желательно расположить под углом 180^o от окна 2 в корпусе 1 (фиг.1, 2). В этом случае поворот затвора 4 на 180^o обеспечивает наиболее надежное их поочередное открывание и закрывание, а также совмещение бокового окна 6 с окном 3 в корпусе 1.

Над окном 2 корпуса 1 может быть установлена загрузочная емкость (не показана).

Насос для густотекучих масс работает следующим образом.

Боковое окно 6 поворотного затвора 4 совмещено с окном 2 корпуса 1, полость поворотного затвора 4 сообщается с загрузочной емкостью, наполняемой густотекучей массой, например бетоном, и плунжер 8 вытеснительного механизма 5 находится в крайнем правом положении (фиг.1). Бетон из загрузочной емкости свободно загружается в полость затвора 4, при этом плунжер 8 совершает обратный ход до крайнего левого положения, осуществляя одновременно всасывание бетона. После заполнения бетоном полости затвора 4 он поворачивается в расточку 7 корпуса 1 на 180^o, и окно 2 корпуса 1 перекрывает, а боковое окно 6 поворотного затвора 4 совмещается с окном 3 корпуса 1 (фиг.3). Затем включается вытеснительный механизм 5 и его плунжер 8 перемещается в крайнее правое положение, вытесняя бетон из полости поворотного затвора 4 в окно 3 корпуса 1. Когда плунжер 8 совершит свой ход Н и достигнет крайнего правого положения, поворотный затвор 4 поворачивается в первоначальное положение, при этом перекрывается окно 3 корпуса 1, исключая обратный выход бетона в поворотный затвор 4, и совмещается боковое окно 6 поворотного затвора 4 с окном 2 корпуса 1 (фиг.1). Далее циклы повторяются.

Обратный ход Н плунжера 8 вытеснительного механизма 5 может происходить быстрее, чем его прямой ход Н, что позволит ускорить его загрузку.

Насос предназначен для использования в устройствах для перемещения неоднородных жестких смесей, например бетона, а также шлама, содержащего малый процент жидкой фазы и относящегося к обезвоженной массе. Насос для густотекучих масс содержит корпус с окном для всасывания и окном для нагнетания, поворотный затвор для открывания и закрывания этих окон и вытеснительный механизм. Поворотный затвор выполнен в виде полого цилиндра с боковым окном вдоль его образующей и установлен в расточке, выполненной в корпусе. Этот затвор выполнен сопрягаемым своей наружной поверхностью с поверхностью расточки. Вытеснительный механизм имеет плунжер, установленный соосно с поворотным затвором с возможностью совершать внутри него возвратно-поступательное движение, при этом в корпусе окно для всасывания выполнено как по расположению, так и по форме аналогичным боковому окну в поворотном затворе, и каждое из них имеет длину, соразмерную ходу плунжера вытеснительного механизма. Позволяет уменьшить габариты конструкции насоса и упростить ее. 3 ил.

Насос для густотекучих масс, содержащий корпус с окнами для всасывания и нагнетания, поворотный затвор в виде полого цилиндра с боковым окном, расположенный в корпусе с возможностью периодического совмещения своего бокового окна с окном всасывания корпуса, и вытеснительный механизм с вытеснителем, установленным в затворе, причем окно для всасывания в корпусе и боковое окно в затворе имеют длину, соразмерную длине рабочего хода вытеснителя, отличающийся тем, что вытеснитель имеет вид плунжера, а окно нагнетания выполнено в боковой поверхности корпуса под углом от окна всасывания не менее угла поворота поворотного затвора, при котором его боковое окно перекрывает окно нагнетания в корпусе, а боковая поверхность закрывает окно всасывания в корпусе, и наоборот.