Насос Советский патент 1989 года по МПК F04B9/00 

1

Изобретение относится к насосостр ению, в частности к насосам для жидкостной хроматографии.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, а также улучшение эксплуатационных характеристик .

На фиг.1 показан насос,вид на пе- реднюю панель, разрез по рабочему ци линдру; на фиг. 2-то же, вид в плане j на фиг.З - приводное устройство насоса; на фиг.А - насос, разрез по рабочему цилиндру с плоским золотником в Ka4ecfBe распределит ельного устройства; на фиг.З - то же, с механическим приводом плоского золотника вид в плане; на фиг.6 - то же, с дополнительной парой цилиндр-плунжер для градиентного элюирования; на фиг.7 - средство распределения, примененное в насосе с дополнительной камерой для смешивания элюентов; на фиг.8 - график режима работы насоса.

На графике (фиг.8) изображены диаграммы движения рабочего цилиндра (а) j движения подвижного и дополнительного плунжеров (6)i изменения объема в-рабочей камере с неподвижным плунжером (в); изменения объема в рабочей каме ре с подвижным плунжером (г); нения объема в дополнительной камере (д), диаграммы входного и выходного потоков (е).

Насос содержит рабочий цилиндр 1, в варианте с клапанным распределение входной 2 и переходной 3 клапаны, неподвижный 4 и подвижный 5 плунжеры со средствами 6 уплотнения, поджатыми гайками 7. Неподвижный плунжер 4 закреплен в кронштейне 8, а подвижный плунжер 5 - в кронштейне 9. Насос имеет приводное устройство для совместного и относительного движения рабочего цилиндра 1 и подвижного плунжера 5, включающее два профилированных кулачка 10 и 11, два подпружиненных при помощи пружин 12 и 13 и установленных на направляющей в виде стержня 14 передаточных звена в виде надетых на направляю щий стержень 14 скоб 15 и 16 с роликами 17-19 соответственно для контакта с соответствующим кулачком 10 и 11 и предотвращения поворо- та скобы 16 относительно направляюще- ,го стержня 14. Первое передаточное звено-скоба 15 связано с подвижным плунжером 5 через кронштейн 9 и снаб

15

-

to

30

жено связанным с регулятором 20 регулируемым упором 21 для ограничения длины хода зтого звена на ускоряющем участке профиля-с приращением высоты подъема профиля на единицу угла поворота, превышающим приращение высоты подъема профиля на рабочем участке.

Второе передаточное звено-скоба 16

20

40

5

35 г

связано с рабочим цилиндром. Насос имеет корпус, состоягций из двух, скрепленных стойками 22 и 23 частей - лицевой 24 и задней 25, причем направляющий стержень 14 закреплен на стойках 22 и 23. Ролик 17 связан со скобой 15 при помощи скрепленного с кронштейном ,9 угольника 26 и взаимодействует с кулачком 10. Ролики 18 и 19 связаны со скобой 16 при помощи планки 27, при зтом ролик 18 взаимодействует с кулачком 11, а ролик 19 - с направляющими-планками 28, закрепленными на задней час- 25 ти 25 корпуса, и служит для исключения поворота скобы 16 относительно направляю чего стержня.

Насос имеет первую рабочую камеру 29 переменного объема, образованную цилиндром 1 н подвижным плунжером 5, соединенную через входной клапан 2 с входным каналом 30 и через переходной клапан 3 и трубопровод 31 - с второй -рабочей камерой 32, образованной цилиндром 1 и неподвижным плунжером 4. Вторая рабочая камера 32 постоянно соединена с выходным каналом 33.

Для расширения функциональных возможностей насос снабжен устройством для смешивания элюентов, расположенным перед входом в насос, выполненным в виде дополнительной камеры 34 переменного объема, образованной дополнительными цилиндром 35 и плунжером 36, подключенной при помощи трубопровода (не показан) к входному каналу 30 распределительного устройства насоса.

Дополнительный цилиндр 35 закреплен на лицевой части 24 корпуса, а дополнительный плунжер 36 установлен оппозитно подвижному плунжеру 5 и связан с первым передаточным звеном-скобой 15 при помощи кронштейна 9 (фиг.6). Дополнительная камера 34 снабжена средством распределения с электромагнитным управлением, выполненным в виде плоского перёключателя 37, имеющего на плоскости распределения замкнутый паз 38 для переменного сообщения канала 39, связанного с дополнительной камерой 34 с рас- пределительными каналами 40 и 41, выполненными в дополнительном цилиндре 35 и выходящими на плоскость распределения.

Плоский переключатель 37 связан ю с электромагнитом 42 при помощи упругого элемента 43. Дополнительный цилиндр 35 имеет выходной канал 44, связанный с входным каналом 30 распределительного устройства насоса, 15 при этом каналы 40 и 41 сообщаются с емкостями для соответствующих элю- ентов.

Для улучшения эксплуатационных характеристик клапанное распредели- 20 тельное устройство насоса может быть заменено золотниковым. В этом случае на рабочий цилиндр 1 вместо клапанов 2 и 3 крепится распределительное устройство 45 переключающим элементом в 25 виде плоского золотника 46, установленного с возможностью поджима к поверхности распределения при помощи рессоры 47 и ролика 48. Распределительное устройство снабжено кулисой ЗО 49, установленной с возможностью взаимодействия с корпусом и первым передаточным звеном-скобой 15 для перемещения золотника 46 относительно

выходным каналом 33. На участке ускорения у (фиг.86) профиля кулачка 10 при движении в одном направлении рабочего цилиндра 1 и подвижного плунжера 5 скорость движения подвижного плунжера 5 будет больше, что обеспечивает уменьшение объема рабочей камеры 29, т.е. предварительное сжатие набранного объема перед его подключением к второй рабочей камере 32. Величину поджатия можно регулировать длиной хода на ускоряющем участке при помощи регулятора 20.

При установке на насос золотникового распределительного устройства основные процессы в насосе аналогичны указанным с той лишь разницей, что подключение рабочих камер 29 и 32 происходит принудительно..

По достижении рабочим цилиндром 1 крайнего правого положения упор 52 коснется середины кулисы 49 и в мо мент совместного движения скоб 15 и 16 в сторону нагнетания скорость движения конца кулисы 49 у золотника 46 при неподвижном ее конце в окне 50, будет в два раза , чем скорость движения рабочего цилиндра 1, что обеспечит перемещение золотника 46 влево и соединение первой рабочей камеры 29 с входным каналом 53 (фиг.4). При последующем движении подвижного плунжера 5 вправо (возповерхности распределения. Кулиса 49 врат), а рабочего цилиндра 1 влево шарнирно закреплена на золотнике 46, (нагнетание из второй рабочей каме50 на лицевой.

проходит через окно 24

части корпуса, введена в паз Ы на задней части 25 корпуса и взаимодействует со скобой 15 при помощи упора 52. Цилиндр 1 в этом варианте исполнения имеет входной 53 и выходной 54 каналы.

Насос работает следующим образом.

40

ры 32) произойдет всасывание в рабочую камеру 29. Двигаясь влево совместно с рабочим цилиндром 1, кулиса 49 достигает стенки окна 50 на лицевой части 24 корпуса примерно за 60 до левой крайней точки движения рабочего цилиндра 1, что обеспечит передвижение золотника 46 вправо отноПри.вращении профилированных кулач- д сительно рабочего цилиндра 1. Входной

ков 10 и 11 происходит их взаимодействие с роликами 17 и 18 передаточных звеньев-скоб 15 и 16, обеспечивая их возвратно-поступательное движение. Закон движения передаточных звеньев и связанных с ними подвижного плунжера -- и рабочего цилиндра 1 показан на фиг.8я,б.

При увеличении объема первой . рабочей камеры 29 открывается входной клапан 2, а при уменьшении ее объема - переходной клапан 3, перепуская жидкость во вторую рабочую камеру 32, постоянно сообщенную с

50

55

канал будет перекрыт, а рабочие камеры 29 и 32 будут соединены между собой. При продолжении движения подвижного плунжера 5 влево обеспечива- ется вытеснение жидкости из обеих рабочих камер 29 и 32, а движение рабочего цилиндра 1 вправо обеспечит перераспределение яоздкости из первой рабочей камеры 29 во вторую рабочую камеру 32. Далее циклы повторяются.

Как видно из графика г (фиг.8) поток всасывания насоса является прерываемым ( л, 120°). Если в линию всасывания последовательно включить

выходным каналом 33. На участке ускорения у (фиг.86) профиля кулачка 10 при движении в одном направлении рабочего цилиндра 1 и подвижного плунжера 5 скорость движения подвижного плунжера 5 будет больше, что обеспечивает уменьшение объема рабочей камеры 29, т.е. предварительное сжатие набранного объема перед его подключением к второй рабочей камере 32. Величину поджатия можно регулировать длиной хода на ускоряющем участке при помощи регулятора 20

При установке на насос золотникового распределительного устройства основные процессы в насосе аналогичны указанным с той лишь разницей, что подключение рабочих камер 29 и 32 присходит принудительно..

По достижении рабочим цилиндром 1 крайнего правого положения упор 52 коснется середины кулисы 49 и в мо мент совместного движения скоб 15 и в сторону нагнетания скорость движения конца кулисы 49 у золотника 46 при неподвижном ее конце в окне 50, будет в два раза , чем скорость движения рабочего цилиндра 1, что обеспечит перемещение золотника 46 влево и соединение первой рабочей камеры 29 с входным каналом 53 (фиг.4). При последующем движении подвижного плунжера 5 вправо (возврат), а рабочего цилиндра 1 влево (нагнетание из второй рабочей каме

ры 32) произойдет всасывание в рабочую камеру 29. Двигаясь влево совместно с рабочим цилиндром 1, кулиса 49 достигает стенки окна 50 на лицевой части 24 корпуса примерно за 60 до левой крайней точки движения рабочего цилиндра 1, что обеспечит передвижение золотника 46 вправо относительно рабочего цилиндра 1. Входной

канал будет перекрыт, а рабочие каеры 29 и 32 будут соединены между собой. При продолжении движения подвижного плунжера 5 влево обеспечива- ется вытеснение жидкости из обеих рабочих камер 29 и 32, а движение рабочего цилиндра 1 вправо обеспечит перераспределение яоздкости из первой рабочей камеры 29 во вторую рабочую камеру 32. Далее циклы повторяются.

Как видно из графика г (фиг.8) поток всасывания насоса является прерываемым ( л, 120°). Если в линию всасывания последовательно включить

объем дополнительной камеры 34 с дополнительным плунжером 36, установленным оппозитно подвижному плунжеру с совместным их движением (фиг.8д), то в сечении канала 39 линии всасывания поток постоянен, так как опреде- ляется при движении кронштейна 8 влево увеличением объема дополнительной камеры 34 за счет движения влево до- полнительного плунжера 36, а оно равно скорости нагнетания, при движении кронштейна 9 влево определяется увеличением объема первой рабочей камеры 29 (заштрихованная часть графика г, фиг.8) за счет движения влево, рабочего цилиндра 1, а оно также равно скорости нагнетания. На сколько

объем рабочей камеры 29 увеличивается за счет движения подвижного плунжера 5 вправо, на столько же объем дополнительной камеры 34 уменьшается за счет движения дополнительного плунжера 36, поток всасывания равен потоку нагнетания (фиг.Be).

При градиентном элюировании плоский переключатель 37 выполняет поочередное соединение с каналом 39 то канала 40, то канала 41 с выдержкой в крайних положениях по программе.

задаваемой блоком управления, что обеспечивает установленное процентное смешивание элюентов с градиентом по времени.

фив.1

22

3 2

11 2J 2

Фи:е.2

фие.З

7 46 8 9 5 L L

Ц

«7 jf 50

фи.е.$

51 9 52 15

Фиг. 6

Фие.8