КОМБИНИРОВАННАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2002 года по МПК F04B23/14 F04B15/02 

Изобретение относится к области гидромашиностроения, в частности к гидроприводным насосным установкам, снабженным камерами для разделения перекачиваемой жидкости от рабочей. Оно предназначено для транспортирования жидкостей под большим давлением, создаваемым центробежным насосом и работающим на жидкостях с большим удельным весом, и может быть использовано для перекачивания абразивных гидросмесей.

Известно устройство для перекачивания абразивных гидросмесей, содержащее цилиндр с поршнем, разделительную камеру, внутри которой расположен разделитель с направляющим штоком, пружину, клапаны и трубопроводы (1).

Недостатками конструкции являются:
- неудовлетворительная надежность в эксплуатации, обусловленная возникновением пульсации потока в трубопроводе вследствие воздействия на рабочую жидкость поршнем только на длине его рабочего хода, что способствует возникновению гидроударов;
- недостаточная изоляция рабочей жидкости от перекачиваемой вследствие того, что при возвратно-поступательном движении поршня жидкости, находящиеся в полостях над и под поршнем, находятся в возмущенном состоянии и в результате этого легко проникают из одной полости в другую.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для перекачивания пульпы, включающее разделительную камеру, установленную вертикально с разделителем жидкостей, клапанную коробку, соединенную с разделительной камерой, насос для подачи рабочей жидкости, трубопроводную арматуру и емкость (2).

К основным недостаткам устройства относятся:
- неудовлетворительная надежность в эксплуатации, обусловленная возникновением пульсации потока в трубопроводе вследствие воздействия на рабочую жидкость поршнем только на длине его рабочего хода, что способствует возникновению гидроударов и, в конечном счете, приводит к разрушению узлов и деталей устройства и трубопровода;
- недостаточная изоляция полости насоса от перекачиваемой жидкости, обусловленная проникновением ее через кольцевой зазор между плавающей пластиной и стенкой камеры в полость насоса;
- непригодность его для транспортирования жидкостей на большие расстояния и под большим давлением вследствие возникновения гидроударов, разрушающих трубопроводы.

Задачей изобретения является создание насосной установки, обладающей высокой эксплуатационной надежностью и широкими функциональными возможностями.

Эта задача решается предлагаемой комбинированной установкой, включающей блок разделительных камер, установленный вертикально с разделителем жидкостей, клапанную коробку, соединенную с блоком разделительных камер, насос для подачи рабочей жидкости, трубопроводную арматуру и емкость.

Новым является то, что в качестве насоса для подачи рабочей жидкости используют центробежный насос, установка снабжена дополнительной разделительной камерой аналогичной конструкции, соединенной с клапанной коробкой; каждая камера состоит из двух цилиндров большего и меньшего диаметров, причем разделитель жидкостей выполнен в виде эластичной трубчатой перекатывающейся диафрагмы, представляющей собой в поперечном сечении замкнутые по окружности зиги, один конец диафрагмы зажат в стыке между фланцами цилиндров разделительных камер, а второй - прикреплен герметично к оправке; клапанная коробка установлена и соединена с нижней частью камер и выполнена в виде двухседельных впускных и выпускных тарельчатых клапанов, расположенных друг над другом, причем седла обращены в противоположные стороны, а запорные органы как впускного, так и выпускного клапанов посажены на общие штоки; оправки кинематически связаны с запорными органами впускного узла через посредство гибких связей, пружин и исполнительных рычагов.

Новым также является то, что в верхней части разделительных камер установлены всасывающий и нагнетательный клапаны, а боковые стенки оправок выполнены по форме, аналогичной форме эластичной трубчатой перекатывающейся диафрагмы.

На фиг. 1 изображена гидравлическая схема установки; на фиг.2 - продольный разрез разделительных камер; на фиг.3 - разрез по А-А фиг.2; на фиг. 4 - разрез по Б-Б фиг.2.

Комбинированная насосная установка состоит (фиг.1) из блока разделительных камер 1, центробежного насоса 2, емкости 3 с рабочей жидкостью с большим удельным весом, чем удельный вес перекачиваемой жидкости, нагнетательной 4 и сливной 5 трубопроводных линий.

Блок разделительных камер 1(фиг.2) состоит из двух разделительных камер 6 ("А" и "Б"), установленных вертикально, и клапанной коробки, соединенной с ними, включающей впускной 7 и выпускной 8 узлы. Каждая разделительная камера 6 состоит из двух цилиндров, соединенных фланцами и выполненных с большим 9 и меньшим 10 диаметрами и снабжена эластичной трубчатой перекатывающейся диафрагмой 11, представляющей собой в поперечном сечении замкнутые по окружности зиги (фиг. 4), один конец которой зажат между фланцами цилиндров, а другой - закреплен герметично к оправке 12, выполненной в виде диска, боковые стенки которого имеют форму, аналогичную форме эластичной трубчатой перекатывающейся диафрагмы 11. Впускной узел 7 состоит из двухседельных тарельчатых клапанов с запорными органами 13 и 14, установленных на общем штоке 15 с направляющими 16 и седлами 17 и 18, обращенными в противоположные стороны.

Выпускной узел 8 (фиг. 3) расположен над впускным и состоит также из двухседельных тарельчатых клапанов с запорными органами 19 и 20, которые связаны общим штоком 21. Седла 22 и 23 также обращены в противоположные стороны.

К оправке 12 (фиг.2) прикреплен один конец гибкой тяги 24, а другой - к пружине 25, связанной в свою очередь с исполнительным рычагом 26, посаженным на ось 27. Каждая разделительная камера снабжена всасывающим 28 и нагнетательным 29 клапанами.

Работает установка следующим образом.

Рабочая жидкость (например, жидкий металл) центробежным насосом 2 по нагнетательной линии 4 направляется в полость "а" впускного узла 7, откуда она через зазор "б", образовавшийся между запорным органом 13 и его седлом 17, направляется в полость "в" камеры "А". Под действием напора жидкости оправка 12 поднимается вверх, при этом эластичная трубчатая диафрагма 11 перекатывается с внутренней поверхности цилиндра 10 на внутреннюю поверхность цилиндра 9. Одновременно с этим жидкость из полости "в" камеры "Б" через зазор "г" и полость "д" перетекает в емкость 3. При приближении оправки 12 к верхнему крайнему положению пружина 25 начинает растягиваться и ее усилие через рычаг 26 передается запорному органу 13. Это продолжается до тех пор, пока усилие пружины 25 не преодолеет силу сопротивления со стороны запорного органа 14. Как только это усилие становится больше силы сопротивления, запорный орган 13 резко закрывается и между запорным органом 14 и его седлом 18 образуется зазор, через который рабочая жидкость из полости "а" устремляется в полость "в" камеры "Б". Под напором жидкости оправка 12 поднимается вверх, запорный орган 19 садится на свое седло 23, а между запорным органом 20 и его седлом 22 образуется зазор и через него рабочая жидкость из полости "в" камеры "А" устремляется в емкость 3, оправка 12 опускается вниз, а эластичная трубчатая диафрагма 11 перекатывается с цилиндра 9 на цилиндр 10.

При опускании оправки 12 перекачиваемая жидкость (например, абразивная гидросмесь) через всасывающий клапан 28 поступает в разделительную камеру, а при подъеме оправки 12 - выдавливается через нагнетательный клапан 29 в нагнетательную линию 4.

В дальнейшем цикл повторяется.

Предлагаемая комбинированная насосная установка обладает повышенной эксплуатационной надежностью, обусловленной наличием в конструкции центробежного насоса, обеспечивающего плавную подачу рабочей жидкости, а также эластичной трубчатой перекатывающейся диафрагмы, надежно разделяющей полости перекачиваемой и рабочей жидкостей.

Применение центробежного насоса позволяет использовать рабочие жидкости большого удельного веса, а это в свою очередь дает возможность транспортировать перекачиваемую жидкость под большим давлением на значительные расстояния.

Источники информации
1. Патент РФ N 2079710, кл. F 04 D 15/02, 1997 г.

2. Патент США N 3241496, кл. 417-98, 1966 г.

Изобретение предназначено для использования в области гидромашиностроения для транспортирования жидкостей под большим давлением, создаваемым центробежным насосом и работающим на жидкостях с большим удельным весом, для перекачивания абразивных гидросмесей. Установка включает блок разделительных камер с разделителем жидкостей и клапанную коробку, соединенную с ними, а также насос для подачи рабочей жидкости. В качестве насоса для подачи рабочей жидкости используют центробежный насос, а разделитель жидкостей выполнен в виде трубчатой эластичной перекатывающейся диафрагмы, один конец которой зажат в стыке между фланцами цилиндров разделительных камер, а второй прикреплен герметично к оправке. Первое обеспечивает плавную подачу рабочей жидкости, а второе надежно разделяет полости перекачиваемой и рабочей жидкости. Повышается эксплуатационная надежность установки и появляется возможность транспортировать перекачиваемую жидкость под большим давлением и на значительные расстояния. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Комбинированная насосная установка, включающая разделительную камеру, установленную вертикально с разделителем жидкостей, клапанную коробку, соединенную с разделительной камерой, насос для подачи рабочей жидкости, трубопроводную арматуру и емкость, отличающаяся тем, что в качестве насоса для подачи рабочей жидкости используют центробежный насос; установка снабжена дополнительной разделительной камерой аналогичной конструкции, соединенной с клапанной коробкой; каждая разделительная камера состоит из двух цилиндров большего и меньшего диаметров, причем разделитель жидкости выполнен в виде эластичной трубчатой перекатывающейся диафрагмы, представляющей собой в поперечном сечении замкнутые по окружности зиги, один конец эластичной трубчатой перекатывающейся диафрагмы зажат в стыке между фланцами цилиндров разделительных камер, а второй прикреплен герметично к оправке, выполненной в виде диска; клапанная коробка установлена и соединена с нижней частью разделительных камер и выполнена в виде двухседельных впускных и выпускных тарельчатых клапанов, расположенных друг над другом, причем седла обращены в противоположные стороны, а запорные органы как впускного, так и выпускного узлов посажены на общие штоки; оправки кинематически связаны с запорными органами впускного узла через посредство гибких связей, пружин и исполнительных рычагов. 2. Комбинированная насосная установка по п. 1, отличающаяся тем, что в верхней части разделительных камер установлены всасывающий и нагнетательный клапаны. 3. Комбинированная насосная установка по п. 1, отличающаяся тем, что боковые стенки оправок выполнены по форме, аналогичной форме эластичной трубчатой перекатывающейся диафрагмы.