ОБЪЕМНЫЙ НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ Советский патент 1996 года по МПК F04B43/00 F15B15/10 

Изобретение относится к области насосостроения, касается объемных насосов и может найти применение в различных отраслях народного хозяйства для перекачки текучих сред.

Известен объемный насосный агрегат, содержащий корпус, в котором выполнена насосная камера, имеющая всасывающий и нагнетательный клапаны, и установлен герметичный трубчатый эластичный элемент с внутренней полостью, сообщенной с источником приводной среды, распределитель и приводной механизм.

Недостатками известного насосного агрегата являются относительно невысокая надежность из-за отсутствия защиты трубчатого эластичного элемента от действия перепада давлений и невозможность авторегулирования подачи.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности и обеспечение возможности авторегулирования подачи, для этого одна из стенок корпуса выполнена в виде диафрагмы, а трубчатый эластичный элемент охвачен по окружности в несколько рядов пучками гибких тяговых элементов, закрепленных одним концом в корпусе и пропущенных другим концом с обеспечением герметичности через диафрагму, причем пропущенные через диафрагму концы тяговых элементов связаны с приводным механизмом, последний выполнен в виде механизма возвратно-поступательного перемещения, а внутренняя полость эластичного элемента заполнена приводным газом под давлением.

При этом трубчатый эластичный элемент снабжен установленным в корпусе натяжным устройством, на котором закреплены связанные через него с корпусом концы тяговых элементов.

Кроме того, насос дополнительно снабжен камерой второй ступени сжатия, выполненной в виде трубчатого эластичного элемента, охваченного в несколько рядов гибкими тяговыми элементами, одним концом закрепленными на приводном механизме, причем внутренняя полость трубчатого элемента второй ступени сжатия снабжена нагнетательным клапаном и сообщена через обратный клапан с насосной камерой. При этом, трубчатый элемент второй ступени сжатия установлен между приводным механизмом и диафрагмой и охвачен пропущенными через последнюю концами тяговых элементов первой ступени. Кроме того, приводной механизм выполнен в виде эластичной трубчатой оболочки, охваченной в несколько рядов пропущенными через диафрагму концами гибких тяговых элементов, а последние закреплены на опоре, причем внутренняя полость оболочки сообщена через распределитель с источником приводной среды.

На фиг.1 показан продольный разрез одноступенчатого насосного агрегата; на фиг. 2 продольный разрез двухступенчатого варианта выполнения насоса; на фиг. 3 поперечный разрез первой ступени насоса в сжатом положении трубчатого эластичного элемента; на фиг. 4 то же, в расширенном состоянии трубчатого эластичного элемента; на фиг. 5 поперечное сечение насосной камеры второй ступени сжатия или оболочки приводного механизма в сжатом состоянии трубчатого эластичного элемента (оболочки); на фиг.6 то же, в расширенном состоянии трубчатого эластичного элемента (оболочки); на фиг.7 вариант одноступенчатого насосного агрегата с пневмоприводом; на фиг.8 вариант отдельно выполненной камеры второй ступени сжатия.

Насос содержит корпус 1, в котором выполнена насосная камера 2, имеющая обратные всасывающий и нагнетательный клапаны 3 и 4 соответственно. В корпусе 1 установлен герметичный трубчатый эластичный элемент 5 с внутренней полостью 6, сообщенной через клапан 7 с источником приводной среды (на чертежах не показан). Одна из стенок корпуса 1 выполнена в виде диафрагмы 8, а трубчатый эластичный элемент 5 охвачен по окружности в несколько рядов пучками гибких тяговых элементов 9, закрепленных одним концом 10 в корпусе 1 и пропущенных другим концом 11 с обеспечением герметичности через диафрагму 8, причем пропущенные через диафрагму 8 концы тяговых элементов 9 связаны с приводным механизмом 12. Последний выполнен в виде механизма возвратно-поступательного перемещения, а внутренняя полость 6 эластичного элемента 5 заполнена через клапан 7 приводным газом под давлением.

Трубчатый эластичный элемент 5 снабжен установленным в корпусе 1 натяжным устройством 13, на котором закреплены связанные через него с корпусом 1 концы 10 тяговых элементов 9. В одном из вариантов (фиг. 2) насос дополнительно снабжен насосной камерой 14 второй ступени сжатия, выполненной в виде трубчатого эластичного элемента 15, установленного между приводным механизмом 12 и диафрагмой 8 и охваченного в несколько рядов пропущенными через последнюю концами 11 тяговых элементов 9, причем внутренняя полость 16 этого элемента 15 снабжена нагнетательным клапаном 17 и сообщена через обратный клапан 4 с насосной камерой 2. При этом приводной механизм 12 может быть выполнен в виде эластичной трубчатой оболочки 18, охваченной в несколько рядов пропущенными через диафрагму 8 концами 11 тяговых элементов 9, а последние закреплены на опоре 19, причем внутренняя полость 20 оболочки 18 сообщена через распределитель 21 с источником приводной среды (на чертежах не показан).

На фиг.7 показан вариант выполнения насосного агрегата с непосредственной связью приводного механизма 12, выполненного в виде эластичной оболочки 18, с диафрагмой 8 первой ступени низкого давления. В вариантах, представленных на фиг.2 и 7, гибкие тяговые элементы 9 являются общими для всех ступеней насосного агрегата и приводного механизма 12.

В варианте, представленном на фиг.8, насосная камера 14 второй ступени сжатия выполнена автономной и подсоединяется к насосной камере 2 низкого давления (насоса подпитки) через обратный клапан 4.

Насосный агрегат работает следующим образом.

Полость 6 заполняется через клапан 7 сжатым приводным газом под заданным давлением. При включении механизма 12 возвратно-поступательного перемещения он периодически воздействует на концы 11 гибких тяговых элементов 9, стремясь их натянуть. Тяговые элементы 9 при этом распpямляются, сжимая трубчатый эластичный элемент 5. Объем насосной камеры 2 увеличивается и в нее через всасывающий клапан 3 поступает перекачиваемая среда.

После окончания такта всасывания в камере 2 механизм 12 возвратно-поступательного перемещения возвращается в исходное положение, показанное на чертежах. При этом приводной газ, сжатый в полости 6 на такте всасывания, расширяется, создавая давление в насосной камере 2 и вытесняя из нее перекачиваемую среду через клапан 4 к потребителю. При наличии насосной камеры 14 второй ступени сжатия (фиг. 2 и 8) перекачиваемая среда под давлением поступает из камеры 2 через обратный клапан 4 в полость 6, заполняя ее и раздувая трубчатый эластичный элемент 15. При обратном ходе механизма 12 возвратно-поступательного перемещения в то время, когда в насосной камере 2 происходит всасывание, в насосной камере 14 совершается такт нагнетания, в процессе которого тяговые элементы 9 обжимают трубчатый элемент 15 и полость 16 уменьшается в объеме. Перекачиваемая среда из полости 6 вытесняется через клапан 17 к потребителю. Ступени насосного агрегата работают, таким образом, в противофазе.

Приводной механизм 12 может быть выполнен в таком виде, как он представлен на фиг.2 и 7, т.е. в виде эластичной трубчатой оболочки 18, охваченной концами 11 тяговых элементов 9. При подаче приводной среды в полость 20 через распределитель 21 оболочка 18 раздувается, воздействуя на тяговые элементы 9. Механизм 12 сокращается и тянет за собой концы 11 тяговых элементов 9. При стравливании приводной среды из полости 20 приводного механизма 12 последний вытягивается за счет действия давления приводного газа в полости 6.

За счет охвата эластичных трубчатых элементов 5 и 15 и оболочки 18 гибкими тяговыми элементами 9 в несколько рядов давление, воспринимаемое эластичными элементами 5, 15 и оболочкой 18, передается в любом их состоянии по всей рабочей поверхности, что уменьшает опасность их порыва и повышает надежность, так как эластичные рабочие органы разгружены от сил давления.

По мере расширения эластичного элемента 5 давление газа в полости 6 падает. Расширение эластичного элемента 5 происходит до тех пор, пока давление в полости 6 больше или равно противодавлению в напорной магистрали.

Таким образом, по мере увеличения противодавления в напорной магистрали ход (расширение элемента 5), следовательно, и объемная подача автоматически падают. Тем самым достигается авторегулирование подачи. При помощи натяжного устройства 13 можно изменять предварительное натяжение гибких тяговых элементов 9 и, тем самым, начальное положение гибкого элемента. За счет этого изменяется величина его хода от начального положения до положения, в котором давление газа в полости 6 и противодавление в нагнетательной магистрали уравновешиваются. Таким образом можно регулировать характеристики насосного агрегата.

Наличие дополнительной ступени сжатия в насосном агрегате (фиг. 2 и 8) позволяет повышать развиваемое им давление.

1. ОБЪЕМНЫЙ НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ, содержащий корпус, в котором выполнена насосная камера, имеющая всасывающий и нагнетательный клапаны, и установлен герметичный трубчатый эластичный элемент с внутренней полостью, сообщенной с источником приводной среды, распределитель и приводной механизм, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и обеспечения возможности авторегулирования подачи, одна из стенок корпуса выполнена в виде диафрагмы, а трубчатый эластичный элемент охвачен по окружности в несколько рядов пучками гибких тяговых элементов, закрепленных одним концом в корпусе и пропущенных другим концом с обеспечением герметичности через диафрагму, причем пропущенные через диафрагму концы тяговых элементов связаны с приводным механизмом, последний выполнен в виде механизма возвратно-поступательного перемещения, а внутренняя полость эластичного элемента заполнена приводным газом под давлением.

2. Насосный агрегат по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности регулирования характеристик, трубчатый эластичный элемент снабжен установленным в корпусе натяжным устройством, на котором закреплены связанные через него с корпусом концы тяговых элементов.

3. Насосный агрегат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью повышения напора, насос дополнительно снабжен камерой второй ступени сжатия, выполненной в виде трубчатого эластичного элемента, охваченного в несколько рядов гибкими тяговыми элементами, одним концом закрепленными на приводном механизме, причем внутренняя полость трубчатого элемента второй ступени сжатия снабжена нагнетательным клапаном и сообщена через обратный клапан с насосной камерой.

4. Насосный агрегат по п. 3, отличающийся тем, что трубчатый элемент второй ступени сжатия установлен между приводным механизмом и диафрагмой и охвачен пропущенными через последнюю концами тяговых элементов первой ступени.

5. Насосный агрегат по пп. 1 - 4, отличающийся тем, что приводной механизм выполнен в виде эластичной трубчатой оболочки, охваченной в несколько рядов пропущенными через диафрагму концами гибких тяговых элементов, а последние закреплены на опоре, причем внутренняя полость оболочки сообщена через распределитель с источником приводной среды.

1. ОБЪЕМНЫЙ НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ, содержащий корпус, в котором выполнена насосная камера, имеющая всасывающий и нагнетательный клапаны, и установлен герметичный трубчатый эластичный элемент с внутренней полостью, сообщенной с источником приводной среды, распределитель и приводной механизм, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и обеспечения возможности авторегулирования подачи, одна из стенок корпуса выполнена в виде диафрагмы, а трубчатый эластичный элемент охвачен по окружности в несколько рядов пучками гибких тяговых элементов, закрепленных одним концом в корпусе и пропущенных другим концом с обеспечением герметичности через диафрагму, причем пропущенные через диафрагму концы тяговых элементов связаны с приводным механизмом, последний выполнен в виде механизма возвратно-поступательного перемещения, а внутренняя полость эластичного элемента заполнена приводным газом под давлением. 2. Насосный агрегат по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности регулирования характеристик, трубчатый эластичный элемент снабжен установленным в корпусе натяжным устройством, на котором закреплены связанные через него с корпусом концы тяговых элементов. 3. Насосный агрегат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью повышения напора, насос дополнительно снабжен камерой второй ступени сжатия, выполненной в виде трубчатого эластичного элемента, охваченного в несколько рядов гибкими тяговыми элементами, одним концом закрепленными на приводном механизме, причем внутренняя полость трубчатого элемента второй ступени сжатия снабжена нагнетательным клапаном и сообщена через обратный клапан с насосной камерой. 4. Насосный агрегат по п. 3, отличающийся тем, что трубчатый элемент второй ступени сжатия установлен между приводным механизмом и диафрагмой и охвачен пропущенными через последнюю концами тяговых элементов первой ступени. 5. Насосный агрегат по пп. 1 - 4, отличающийся тем, что приводной механизм выполнен в виде эластичной трубчатой оболочки, охваченной в несколько рядов пропущенными через диафрагму концами гибких тяговых элементов, а последние закреплены на опоре, причем внутренняя полость оболочки сообщена через распределитель с источником приводной среды.