ЭЛЕКТРОНАСОСНЫЙ ДОЗИРОВОЧНЫЙ АГРЕГАТ Российский патент 2004 года по МПК F04B13/00 

Изобретение относится к области машиностроения для использования в различных отраслях промышленности для дозированной подачи нейтральных, агрессивных, токсичных, взрывопожароопасных и других текучих сред.

Известен электронасосный дозировочный агрегат, содержащий электродвигатель, связанный с приводом, выполненным в виде механизма, преобразующего вращательное движение вала электродвигателя посредством кривошипно-шатунного механизма в возвратно-поступательное движение ползуна, соединенного со штоком или уплотненным плунжером рабочего органа. (SU 187524 А, МПК 7 F 04 В 13/00, 15.11.1966).

Основным недостатком известного устройства является повышенная динамическая нагрузка на эксцентриковый вал при работе механизма привода ввиду знакопеременности нагрузки на шатуне со стороны ползуна, снижающая надежность и долговечность насосного агрегата в целом.

Технической задачей, поставленной в изобретении, является повышение надежности и долговечности электронасосного агрегата.

Эта задача достигается тем, что в электронасосном дозировочном агрегате, содержащем электродвигатель, связанный с приводом, выполненным в виде механизма, преобразующего вращательное движение вала электродвигателя посредством кривошипно-шатунного механизма в возвратно-поступательное движение ползуна, соединенного со штоком или уплотненным плунжером рабочего органа агрегата, привод содержит корпус с передней и задней крышками, соосные подвижную в осевом направлении и неподвижную опоры, червяк, установленный с одной стороны на радиально-упорном роликовом подшипнике, а с другой стороны на двух шариковых подшипниках или одном роликовом подшипнике и связанный зацеплением с червячным колесом, установленным в задней крышке привода или корпусе на радиально-упорном роликовом или шариковом подшипнике, в ступице червячного колеса выполнено эксцентрично расположенное отверстие со шпоночным пазом под шпонку, соединяющую ступицу с валом эксцентрика, который опирается шлицевым участком на отверстие в червячном колесе, а гладкой шейкой - на размещенную в передней крышке подвижную опору, выполненную в виде втулки и ограничивающую осевое перемещение вала, на эксцентричном участке вала эксцентрика выполнены винтовые шлицы, на шлицах вала помещен эксцентрик, при этом внутреннее шлицевое отверстие эксцентрика выполнено эксцентрично относительно наружного посадочного цилиндра под шатун, а в передней крышке размещено отсчетное устройство привода, обеспечивающее осевое перемещение подвижной опоры с валом эксцентрика для установки требуемой длины хода ползуна.

Рабочий орган агрегата выполнен в виде мембранного насоса, содержащего корпус с мембранным разделителем насосной и приводной камер, при этом последняя состоит из двух полостей - полости вытеснителя, ограниченной с одной стороны уплотненным плунжером, а с другой - перфорированной стенкой, и подмембранной полости, образованной мембраной и профилированной поверхностью корпуса, образующей с поверхностью мембраны в конце хода всасывания кольцеобразную камеру, емкость для запаса приводной жидкости, выполненную в виде стакана, фильтр, предохранительный клапан, дифференциальный подпружиненный подпиточный клапан, при этом насос снабжен обратным клапаном, установленным в канале, соединяющим находящуюся под атмосферным давлением емкость для запаса приводной жидкости с подпиточной полостью, расположенной между запорным и золотниковым элементами дифференциального подпиточного клапана.

Отсчетное устройство привода содержит установленные в корпусе винт и линейку с основной шкалой, параллельной оси винта, причем винт снабжен приводной рукояткой, фиксатором, указателем основной шкалы, выполненным с возможностью его перемещения вдоль линейки, и выступом, на котором равномерно по углу поворота винта нанесена дополнительная шкала для отсчитывания долей делений основной шкалы при вращении винта.

На фиг.1 изображен общий вид электронасосного агрегата, на фиг.2 - привод электронасосного агрегата (разрез А-А фиг.1), на фиг.3 - отсчетное устройство привода, на фиг.4 - мембранный насос.

Электронасосный дозировочный агрегат содержит электродвигатель 1, связанный с приводом 2, выполненным в виде механизма преобразования вращательного движения вала электродвигателя посредством кривошипно-шатунного механизма в возвратно-поступательное движение ползуна, соединенного со штоком или уплотненным плунжером насоса 4, привод снабжен отсчетным устройством 3, обеспечивающим установку требуемой длины хода ползуна.

Привод представляет собой корпус 7, на котором крепятся передняя крышка 5, задняя крышка 11 и кронштейн 16. На горловине корпуса 7 установлен электродвигатель 1, а на кронштейне 16 - рабочий орган, выполненный в виде насоса 3. В корпусе 7 установлен червяк 9, опирающийся с одной стороны на радиально-упорный роликовый подшипник, а с другой стороны на два шариковых или один роликовый подшипник (на чертежах не показаны). Находящееся в зацеплении с червяком 9 червячное колесо 12 установлено в корпусе 7 или задней крышке 11 (на чертежах не показано) на радиально-упорном роликовом или шариковом подшипнике 10. Подшипник 10 служит неподвижной опорой червячного колеса 12 и вала 14. В ступице червячного колеса 12 выполнено эксцентрично расположенное отверстие со шпоночным пазом под шпонку 13, соединяющую ступицу с валом эксцентрика 14. Вращение от червячного колеса 12 передается шпонкой 13 валу эксцентрика 14, который опирается шлицевым участком на отверстие в червячном колесе 12, а гладкой шейкой - на размещающуюся в передней крышке 5 подвижную опору, выполненную в виде втулки 6. Подвижная опора является для вала эксцентрика 14 фиксирующей, т.е. она ограничивает осевое перемещение вала. На эксцентричном участке вала эксцентрика 14 выполнены винтовые шлицы. Шлицевой участок вала эксцентрично вращается вокруг общей оси вращения червячного колеса 12 и вала эксцентрика 14, проходящую через подвижную и неподвижную опоры. На шлицах вала эксцентрика 14 помещен эксцентрик 20 с надетым на него шатуном 15. Внутреннее шлицевое отверстие эксцентрика 20 выполнено эксцентрично относительно наружного посадочного цилиндра под шатун. Таким образом, вал эксцентрика 14 и эксцентрик 20 образуют систему "эксцентрик в эксцентрике", суммарный эксцентриситет которой может изменяться от нуля до максимума, равного сумме эксцентриситетов вала эксцентрика 14 относительно оси вращения и эксцентрика 20 относительно оси шлицевого участка вала эксцентрика 14. Изменение суммарного эксцентриситета происходит при вращении эксцентрика 20 вокруг оси шлицевого участка вала 14 винтовьми шлицами вала, когда подвижная опора с закрепленным в ней валом эксцентрика 14 перемещается по передней крышке 5 в осевом направлении. От осевых перемещений эксцентрик 20 ограничивают с одной стороны червячное колесо 12, а с другой - шайба 8, установленная в передней крышке 5.

В передней крышке 5 размещается отсчетное устройство привода, которое обеспечивает перемещение подвижной опоры с валом эксцентрика по передней крышке в осевом направлении и позволяет устанавливать требуемую длину хода ползуна 18. Ползун 18, шарнирно связанный с шатуном 15 посредством пальца 17, движется в направляющем отверстии кронштейна 16.

Отсчетное устройство привода показано на фиг.3 и представляет собой установленный в крышке 5, являющейся корпусом отсчетного устройства, винт 23 с рукояткой 21 и фиксатором 22 на проходном конце и накрученной на резьбу винта стрелкой 24, конец которой с нанесенным на торец указателем основной шкалы помещен в сквозной паз крышки 5. Винт 23 резьбовым концом вкручен в подвижную опору 6 и закреплен имеющимся у него буртиком в отверстии крышки 5 планкой 26. На буртик винта 23 нанесена дополнительная шкала. Указатель дополнительной шкалы выполнен на планке 26. В пазу крышки 5 установлена прозрачная линейка 25 с основной шкалой. В окне линейки 25 виден указатель основной шкалы. Линейка 25 зафиксирована в пазу крышки 5.

Насос, изображенный на фиг.4, содержит приводной механизм (на чертежах не показан), обеспечивающий возвратно-поступательное перемещение вытеснителя 29, мембранный разделитель 35, установленный в корпусе 30 с образованием насосной 36 и приводной 37 камер. Насосная камера 36 содержит всасывающий клапан 43 и нагнетательный клапан 34. Приводная камера 37 отделена от камеры 38 вытеснителя перфорированной стенкой 39, которая сопряжена с профильной поверхностью 41, утопленной относительно перфорированной стенки 39 в сторону камеры 38 вытеснителя 29 с образованием в конце хода всасывания с поверхностью мембранного разделителя 35 кольцеобразной камеры 42. Насос содержит также дифференциальный подпиточный клапан 49, в корпусе которого с образованием золотниковой 47, подпиточной 28 и отсечной 40 полостей на одном конце штока 46 закреплен подпружиненный запорный элемент 44, а другой конец выполнен в виде золотника 45, причем площадь сечения золотника 45 равна площади сечения проходного отверстия запорного элемента 44. Золотниковая полость 47 соединена с кольцеобразной камерой 42 приводной камеры 37, отсечная полость 40 - с камерой 38 вытеснителя, подпиточная полость 28 гидравлически связана с емкостью 33 для запаса приводной жидкости, находящейся под атмосферным давлением. В канале 26, связывающем подпиточную полость 28 с емкостью 33, установлен обратный клапан 27. В емкости 33 установлен предохранительный клапан 32 с автоматическим воздухоотделителем и фильтр 31 приводной жидкости.

Агрегат работает следующим образом.

Вращательное движение от электродвигателя 1 через муфту сообщается червяку 9. Червяк 9 приводит во вращение червячное колесо 12, при этом происходит понижение числа оборотов и повышение крутящего момента. Червячное колесо 12 посредством шпонки 13 вращает вал эксцентрика 14, на шлицах которого установлен эксцентрик 20. Эксцентрик 20 сообщает движение шатуну 15, который преобразует вращательное движение эксцентрика в возвратно-поступательное движение ползуна 18.

Изменение длины хода ползуна 18 осуществляется вращением за рукоятку 21 винта 23 отсчетного устройства. Винт 23 при вращении за рукоятку 21 ввинчивается в подвижную опору и перемещает ее с закрепленным в ней валом эксцентрика. Одновременно винт 23, вращаясь, перемещает по закрытому прозрачной линейкой 25 пазу передней крышки 5 стрелку 24, которая на основной шкале линейки 25 показывает длину хода ползуна указателем, нанесенным на ее торец. При этом указатель, выполненный на планке 26, показывает на дополнительной шкале винта доли делений основной шкалы. Шаги разметки основной и дополнительной шкал по известным математическим соотношениям связаны с величиной шага резьбы винта 23. Поэтому показание отсчетного устройства, определяющее длину хода ползуна состоит из показаний основной шкалы - числа на шкале, лежащего ниже указателя - плюс показания дополнительной шкалы. Так как шлицы вала 14 эксцентрика, на которых расположен эксцентрик 20 выполнены по винтовой линии, то при осевом перемещении вала эксцентрика 14 относительно эксцентрика 20 происходит поворот эксцентрика вокруг оси вала. При этом изменяется суммарный эксцентриситет системы "вал эксцентрика - эксцентрик" относительно общей оси вращения, что приводит к изменению амплитуды возвратно-поступательного движения ползуна 18. Фиксация установленного значения производится фиксатором 22, стопорящим винт 23 отсчетного устройства.

Мембранный насос агрегата работает следующим образом.

При возвратно-поступательном движении вытеснителя 29 аналогичное движение совершает мембранный разделитель 35, в результате чего происходит периодическое изменение объемов приводной 37 и насосной 36 камер, всасывание в камеру 36 перекачиваемой среды через всасывающий клапан 43 и вытеснение через нагнетательный клапан 34 в нагнетательную магистраль.

При работе насоса происходит потеря приводной жидкости в автоматическом воздухоотделителе, в уплотнениях вытеснителя, а также при срабатывании предохранительного клапана. Поэтому мембранный разделитель 35 при приближении вытеснителя 29 к положению, соответствующему концу ходу всасывания, ложится на перфорированную стенку 39, перекрывая в ней отверстия, соединяющие камеры 37 и 38.

От приводной камеры 37 в этот момент мембранный разделитель 35 отделяет кольцеобразную камеру 42 и камеру 38 вытеснителя. При дальнейшем движении вытеснителя 29 влево в камере 38 разрежение увеличивается по сравнению с разрежением в кольцеобразной камере 42. На запорном элементе 44 и золотнике 45, связанных штоком 46, возникает перепад давления. В результате этого запорный элемент 44 открывается, и из емкости 33 приводная жидкость за счет разрежения через обратный клапан 27 и подпиточную полость 28 поступает в камеру 38 вытеснителя. Таким образом, осуществляется компенсация потерь приводной жидкости.

При ходе нагнетания обратный клапан 27 перекрывает линию подпитки за счет разницы давлений в камере 38 вытеснителя и сообщенной с атмосферой емкостью 33, запорный элемент 44 закрывается пружиной 48. Перепад давления на мембранном разделителе 35 в конце хода всасывания при упоре его в перфорированную стенку 39 задается величиной натяга пружины 48. В этот момент мембранный разделитель 35 отсекает определенный объем приводной жидкости в камере 42, что исключает дальнейший прогиб его к профильной поверхности корпуса 30.

На ходе всасывания за счет увеличения сопротивления во всасывающем тракте возможно возникновение повышенного разрежения в приводной камере 37, но запорный элемент 44 подпиточного клапана 49 не открывается самопроизвольно, так как в камерах 37 и 38 разрежения (или давления на ходе нагнетания) равны между собой. Подпиточный клапан 49 открывается только в конце хода всасывания при упоре мембранного разделителя 35 в перфорированную стенку 39.

В аварийных случаях при превышении давления в напорной магистрали сверх допустимого срабатывает предохранительный клапан 32, перепуская приводную жидкость из камеры 37 в емкость 33.

Таким образом, введение в конструкцию насоса обратного клапана, установленного перед дифференциальным подпиточным клапаном и соединенным непосредственно с емкостью для запаса приводной жидкости, находящейся под атмосферным давлением, при любых соотношениях давлений на всасывании и нагнетании исключает выбросы приводной жидкости в начале хода нагнетания через дифференциальный подпиточный клапан, обеспечивает защиту от переполнения приводной жидкостью, что повышает точность дозирования и надежность насоса.

Изобретение относится к области машиностроения для использования в различных отраслях промышленности для дозированной подачи нейтральных, агрессивных, токсичных, взрывопожароопасных и других текучих сред. Агрегат содержит электродвигатель, связанный с приводом, выполненным в виде механизма, преобразующего вращательное движение вала электродвигателя посредством кривошипно-шатунного механизма в возвратно-поступательное движение ползуна. Последний может быть соединен с уплотненным плунжером рабочего органа. Привод содержит корпус с передней и задней крышками, соосные подвижную в осевом направлении и неподвижную опоры. Червяк установлен с одной стороны на радиально-упорном роликовом подшипнике, а с другой стороны на двух шариковых или одном роликовом подшипниках и связан зацеплением с червячным колесом, установленным в задней крышке или корпусе привода на радиально-упорном роликовом или шариковом подшипнике. В ступице червячного колеса выполнено эксцентрично расположенное отверстие со шпоночным пазом под шпонку, соединяющую ступицу с валом эксцентрика, который опирается шлицевым участком на отверстие в червячном колесе, а гладкой шейкой - на размещенную в передней крышке подвижную опору, служащую для ограничения осевого перемещения вала и выполненную в виде втулки. На эксцентричном участке вала эксцентрика выполнены винтовые шлицы. На шлицах вала помещен эксцентрик. Внутреннее шлицевое отверстие эксцентрика выполнено эксцентрично относительно наружного посадочного цилиндра под шатун привода. В передней крышке размещено отсчетное устройство привода, обеспечивающее осевое перемещение подвижной опоры с валом эксцентрика для установки требуемой длины хода ползуна. Рабочий орган агрегата может быть выполнен в виде мембранного насоса, содержащего корпус с мембранным разделителем приводной и насосной камер, перфорированной стенкой для отделения камеры вытеснителя, выполненного в виде уплотненного плунжера, от приводной камеры, образующей с поверхностью мембраны в конце хода всасывания кольцеобразную камеру. Емкость для запаса приводной жидкости выполнена в виде стакана, содержит фильтр и предохранительный клапан. Насос снабжен дифференциальным подпружиненным подпиточным клапаном, обратным клапаном, установленным в канале, соединяющем находящуюся под атмосферным давлением емкость для запаса приводной жидкости с подпиточной полостью, расположенной между запорным и золотниковым элементами дифференциального подпиточного клапана. Отсчетное устройство привода содержит установленные в корпусе винт и линейку с основной шкалой, параллельной оси винта. Винт снабжен приводной рукояткой, фиксатором, указателем основной шкалы, выполненным с возможностью его перемещения вдоль линейки. На выступе винта равномерно по углу поворота винта нанесена дополнительная шкала для отсчитывания долей делений основной шкалы при вращении винта. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Электронасосный дозировочный агрегат, содержащий электродвигатель, связанный с приводом, выполненным в виде механизма, преобразующего вращательное движение вала электродвигателя посредством кривошипно-шатунного механизма в возвратно-поступательное движение ползуна, соединенного со штоком или уплотненным плунжером рабочего органа агрегата, отличающийся тем, что привод содержит корпус с передней и задней крышками, соосные подвижную в осевом направлении и неподвижную опоры, червяк, установленный с одной стороны на радиально-упорном роликовом подшипнике, а с другой стороны на двух шариковых или одном роликовом подшипниках и связанный зацеплением с червячным колесом, установленным в задней крышке или корпусе привода на радиально-упорном роликовом или шариковом подшипнике, в ступице червячного колеса выполнено эксцентрично расположенное отверстие со шпоночным пазом под шпонку, соединяющую ступицу с валом эксцентрика, который опирается шлицевым участком на отверстие в червячном колесе, а гладкой шейкой - на размещенную в передней крышке подвижную опору, выполненную в виде втулки и ограничивающую осевое перемещение вала, на эксцентричном участке вала эксцентрика выполнены винтовые шлицы, на шлицах вала помещен эксцентрик, при этом внутреннее шлицевое отверстие эксцентрика выполнено эксцентрично относительно наружного посадочного цилиндра под шатун, в передней крышке размещено отсчетное устройство привода, обеспечивающее осевое перемещение подвижной опоры с валом эксцентрика для установки требуемой длины хода ползуна.2. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что рабочий орган агрегата выполнен в виде мембранного насоса, содержащего корпус с мембранным разделителем насосной и приводной камер, при этом последняя состоит из двух полостей - полости вытеснителя, ограниченной с одной стороны уплотненным плунжером, а с другой - перфорированной стенкой, и подмембранной полости, образованной мембраной и профилированной поверхностью корпуса, образующей с поверхностью мембраны в конце хода всасывания кольцеобразную камеру, емкость для запаса приводной жидкости, выполненную в виде стакана, фильтр, предохранительный клапан, дифференциальный подпружиненный подпиточный клапан, при этом насос снабжен обратным клапаном, установленным в канале, соединяющим находящуюся под атмосферным давлением емкость для запаса приводной жидкости с подпиточной полостью, расположенной между запорным и золотниковым элементами дифференциального подпиточного клапана.3. Агрегат по п.1 или 2, отличающийся тем, что отсчетное устройство привода содержит установленные в корпусе винт и линейку с основной шкалой, параллельной оси винта, причем винт снабжен приводной рукояткой, фиксатором, указателем основной шкалы, выполненным с возможностью его перемещения вдоль линейки, и выступом, на котором равномерно по углу поворота винта нанесена дополнительная шкала для отсчитывания долей делений основной шкалы при вращении винта.