Диафрагменный насос Советский патент 1992 года по МПК F04B43/06 

Изобретение относится к области насо- состроения. Пневмоприводной мембранный насос может быть применен в различных отраслях техники для перекачивания жидких сред со шламом.

Известен диафрагменный насос, содержащий два корпуса диафрагм. Полость каждого корпуса разделена диафрагмой на воздушную и водяную камеры. Каждая водяная камера имеет всасывающее и выпускное отверстия. Камеры корпусов, обращенные друг к другу, расположены между водяными камерами. Насос снабжен вспомогательным клапанным блоком, регулирующим подачу сжатого воздуха в регулирующее отверстие втулки вала и воздушные камеры, а также выпуск воздуха из них 1. Известен двухдиафрагменный насос, приводимый в действие сжатым воздухом, содержащий корпус, в котором выполнены две обращенные одна к другой боковыми сторонами камеры, отстоящие на некотором расстоянии одна от другой. В каждой камере размещен диафрагменный узел, который разделяет камеру корпуса на камеры перекачивания и воздушную камеру. Воздушные камеры обоих корпусов размещены на одной линии. Между воздушными камерами размещено устройство регулирования подачи сжатого воздуха. Устройство подает сжатый воздух в обе воздушные камеры и

vj о ел ел

ел

поочередно выпускает его из камер. Камеры перекачивания сообщены через клапаны отверстием всасывания и отверстием нагнетания, через которые материал, подлежащий перекачиванию, всасывается в камеру пере- качивания и вытесняется из нее. Перекачивание осуществляется перемещением диафрагм сжатым воздухом от регулирующего клапана, переключающего соединительные контуры воздушных камер 2.

Общим недостатком приведенных конструкций насоса является расположение в камерах диафрагм нагнетающего клапана над всасывающим. Насос работает в два цикла. Когда воздух попадает в одну воз- душную камеру, то в это время в камере перекачивания с противоположной стороны происходит забор жидкости в камеру через всасывающий клапан, расположенный внизу. Кончается забор жидкости в камеру тог- да, когда диафрагма воздушной камеры, куда попадает воздух, полностью растянулась. Затем идет второй цикл работы. Распределитель подает воздух в противоположную воздушную камеру и ди- афрагма начинает вытеснять жидкость из камеры перекачивания через нагнетающий клапан, расположенный над диафрагмой, но вследствие разности в объемах жидкость полностью не вытесняется из камеры, то есть происходит зависание шлама.

Это отражается на работе насоса, постоянной очистке камер от шлама, в этом случае диафрагменный насос становится не работоспособным. Кроме того, очистка на- coca от шлама требует больших потерь времени на сборку и разборку насоса, а также на очистку клапанов от него. Следовательно, увеличивается время простоя насоса, за счет чего теряется его производительность в целом.

Прототипом заявляемого изобретения является диафрагменный насос, содержащий корпус, в котором установлены две ди- афрагмы с образованием двух рабочих и двух приводных камер, при этом приводные камеры сообщены с распределительным устройством, а рабочие - с камерой всасывания и нагнетания через промежуточный патрубок, причем камеры всасывания и нагнетания размещены в одной плоскости по обе стороны промежуточных патрубков, а перепускные клапаны размещены соответственно в камерах нагнетания и всасывания под углом к основанию днища упомянутых камер с возможностью периодического сообщения с полостью промежуточных патрубков через выполненные в них с противоположных сторон отверстия 3.

Недостатком приведенной конструкции насоса является то, что отверстия, сообщающие всасывающую и нагнетательную камеры с промежуточным патрубком, выполнены на одном уровне, а внутренние основания днищ упомянутых камер выполнены параллельно основанию плоскости днищ данных камер. После остановки работы насоса шлам, сливаясь из рабочей камеры, равномерно разливается через сообщающие отверстия в камеры всасывания и нагнетания. Так как затвор перепускного клапана камеры нагнетания расположен с возможностью его открывания наружу, т. е. в сторону выхода жидкости из камеры нагнетания, жидкость под собственным давлением отталкивает его и стекает по горизонтальной плоскости днища камеры нагнетания в сливное отверстие. Так как внутреннее основание днища камеры выполнено параллельно основанию плоскости этой камеры, турбулентности движения жидкости не происходит и жидкость стекает в сливное отверстие до определенного уровня, а частично оставшаяся жидкость шламуется. Каждый раз после остановки насоса шламование в камере нагнетания наслаивается.

Затвор перепускного клапана всасывания расположен с возможностью открывания его внутрь камеры всасывания, т. е. в данном случае при сливании пульпы из рабочей камеры он закрыт и пульпа, попадая в камеру всасывания в таком же количестве, как и в камеру нагнетания (сообщающие отверстия и в камере нагнетания, и камере всасывания расположены на одном уровне), своим давлением способствует прижатию затвора перепускного клапана к его седлу. А так как истечения пульпы из камеры всасывания совсем не происходит, образовывается быстрое шламование пульпы, что препятствует при новом включении насоса открыванию затвора перепускного клапана.

Целью изобретения является повышение производительности путем исключения отложения шлама в камерах.

Поставленная цель достигается тем, что в диафрагменном насосе, содержащем корпус, в котором установлены две диафрагмы с образованием двух рабочих и двух приводных камер, при этом приводные камеры сообщены с распределительным устройством, а рабочие - с камерой всасывания и нагнетания через промежуточный патрубок, причем камеры всасывания и нагнетания размещены в одной плоскости по обе стороны промежуточных патрубков, а перепускные клапаны размещены соответственно в камерах нагнетания и всасывания под углом к основанию днищ упомянутых камер с возможностью периодического сообщения с полостью промежуточных патрубков через выполненные в них на разных уровнях с противоположных сторон отверстия, согласно изобретению отверстия, сообщенные с камерой нагнетания, выполнены ниже уровня отверстий, сообщенных с камерой всасывания, внутренняя поверхность днища камер всасывания и нагнетания выполнены с уклоном к имеющимся в них отверстиям под всасывающие и нагнетательные патрубки, кроме того, затвор перепускного клапана выполнен шаровым, а седло снабжено направляющей под шарик, которая размещена под прямым углом к нему.

В результате сопоставительного анализа заявляемого технического решения с прототипом установлено, что предложенное устройство насоса отличается от известного тем, что отверстия, сообщающие всасывающую и нагнетательную камеры, выполнены на разных уровнях, при этом отверстия, которые сообщены с камерой нагнетания, выполнены ниже уровня отверстий, сообщенных с камерой всасывания, внутренняя поверхность днищ камер всасывания и нагнетания выполнена с уклоном к имеющимся в них отверстиям под всасывающие и нагнетательные патрубки,затвор перепускного клапана выполнен шаровым, а седло снабжено направляющей под шарик, которая размещена под прямым углом к нему.

Благодаря такому конструктивному решению жидкая среда со шламом, которая ранее не вытеснялась диафрагмой после остановки насоса, теперь беспрепятственно стекает из перекачивающей камеры в промежуточный патрубок, затем через отверстия, сообщенные с камерой нагнетания, далее по наклонной плоскости днища камеры через проем в перегородке, затем через шаровый клапан в нагнетающий патрубок.

Это позволяет исключить отложения шлама в камерах, засорение клапанов, а следовательно, сократить время на монтаж и демонтаж насоса с целью его очистки, что обеспечивает повышение производительности и надежности диафрагменного насоса в целом.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид диафрагменного насоса; на фиг. 2 - то же (вид сбоку); на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 2.

Диафрагменный насос содержит корпус 1, в котором выполнены две обращенные одна к другой боковыми сторонами

камеры, внутри которых на штоке 2 размещены диафрагмы 3, разделяющие камеры корпуса 1 на воздушную камеру, сообщенную с распределителем 5, и камеру перека5 чивания б, сообщенную с камерой всасывания 7 и камерой нагнетания 8 через промежуточный патрубок 9, 10.

Камеры всасывания и нагнетания 7, 8 выполнены в виде коробов с крышками 11,

0 в которых попарно установлены шаровые перепускные клапана 12, 13 в седлах 14. Разделяющие полости патрубков 9, 10, которые находятся между камерами перекачи- вания 6 и камерами всасывания и

5 нагнетания 7, 8, отделены от камеры всасывания и нагнетания перегородками 15,16, в основании которых имеются проемы 17, 18. При этом седла 14 клапанов 12 установлены на входе проемов 17, а седла 14 клапанов 13

0 - на выходе проемов 18.

Камеры всасывания и нагнетания 7, 8 размещены в одной плоскости по обе стороны промежуточных патрубков 9, 10 и снабжены всасывающим 19 и нагнетающим 20

5 патрубками. Внутренняя поверхность днища 21 камер 7, 8 выполнена с уклоном от торцевых стенок камер к всасывающему и нагнетающему патрубкам 19, 20 соответственно.

0 Седла 14 перепускных клапанов 12, 13 расположены под углом к основанию камер всасывания и нагнетания 7, 8 и выполнены с отверстием для прохождения жидкости. Перепускные клапана 12,13 имеют возмож5 ность свободно перемещаться вдоль направляющей 22, представляющей собой стержни, установленные перпендикулярно к седлам 14.

На противоположных сторонах проме0 жуточных патрубков 9,10 выполнены отверстия 23, 24, через которые сообщаются полости промежуточных патрубков 9, 10 с полостями всасывающей и нагнетающей камер 7, 8. При этом отверстия 24, сообщаю5 щиеся с камерой нагнетания 8, выполнены ниже отверстий 23, сообщающихся с камерой всасывания 7.

Диафрагменный насос работает следующим образом.

0 При подаче воздуха в одну из воздушных камер 4 диафрагма 3 перемещается в сторону камеры перекачивания 6. В другой камере диафрагма 3 перемещается в сторону воздушной камеры 4, создавая при этом

5 вакуум в камере перекачивания 6.

Перепускной клапан 13, установленный на выходе проема 18 камеры нагнетания 8, под действием вакуума притягивается к седлу 14 и перекрывает отверстие в седле, а

всасывающий клапан 12, установленный на

входе проема 17 камеры всасывания 7 под действием вакуума поднимается вверх по направляющей 22 до упора в крышку 11 камеры 7. Отверстие в седле 14 всасывающего клапана становится открытым. Под действием вакуума происходит забор, то есть всасывание жидкости. Жидкость через всасывающий патрубок 19 попадаете камеру всасывания 7, далее через проем 17 в основании перегородки 15, разделяющей полость промежуточного патрубка 9 с камерой всасывания 7, поступает через отверстие в седле 14 клапана 12 в полость промежуточного патрубка 9 через верхнее в нем отверстие 23. Далее жидкость поступает в камеру перекачивания 6 до полного завершения хода диафрагмы 3. После этого срабатывает распределитель, всасывающий клапан 12 перекрывается, воздух подается в первую воздушную камеру 4 и диафрагма 3 в выше описываемой камере начинает обратных ход, т. е. перемещается в сторону камеры перекачивания 6. При этом жидкость под давлением поступает в промежуточный патрубок 9, затем через нижнее отверстие 24, сообщенное с камерой нагнетания, поступает в полость, образованную перегородкой 16, далее по наклонной поверхности днища 21 через проем 18 в нижней части перегородки 16 жидкость поступает к седлу 14 нагнетающего клапана 13, давит на шаровый клапан 13, который по направляющей 22 под действием давления поднимается к крышке 11 нагнетающей камеры 8, а жидкость беспрепятственно изливается через входное отверстие нагнетающего патрубка 20 до полного завершения обратного хода диафрагмы. После этого срабатывает распределитель 5, и цикл работы насоса повторяется. Конструктивное решение предлагаемого насоса обеспечивает полное истечение жидкости после остановки работы насоса. Жидкость, пройдя через отверстие 24, попадает на наклонную плоскость днища 21 камеры нагнетания 8, на наклонной плоскости набирает скорость и упирается в перегородку 16. Так как проем 18 в перегородке имеет сечение меньше сечения нижнего отверстия 24, часть жидкости проходит через проем 18, а часть жидкости создает подпор. Под действием дальнейшего давления стекающей жидкости, образованного собственным весом и подпором, нагнетающий клапан 13 остается открытым, удерживаясь действием инерции потока жидкости до полного истечения ее с камер. Так как отверстие 24 в промежуточном патрубке 9, сообщенное с камерой нагнетания 8, расположено ниже уровня отверстия 23, сообщенного с камерой всасывания 7, вся жидкость, находящаяся в камере сливается в нее, не зашламляя при этом патрубок. Кроме того, выполнение днища с уклоном, соотношение параметров

сечений отверстий в патрубке и в проеме и размещение клапана под углом к горизонтали обеспечивают многоступенчатое истечение жидкости. Благодаря этому твердые частицы находятся во взвешенном состоя0 нии, управление которым обеспечивается постоянно изменяющимся потоком жидкости, инерционность которого возрастает по мере приближения к выходному отверстию. Этим достигается полное истечение жидко5 сти и вывод шлама из камер, т. е. достигается поставленная цель.

Пример конкретного выполнения. Диаметр диафрагм 330 мм, ход диафрагмы 70- 80 мм. Сечение промежуточного патрубка

0 50 х 60 мм. Диаметры верхнего и нижнего отверстий в промежуточном патрубке 49 мм. Сечение камер всасывания и нагнетания 80 х 40 мм. Диаметр отверстия клапана 49 мм. Уклон внутренней поверхности дни5 ща составляет 6°. Уклон седла клапана к горизонтали 28°. Причем соотношение параметров сечений отверстий в патрубке и в проеме 1:0,65 при уклоне внутренней поверхности основания днища от 3 до 6°, а рас0 стояние между отверстиями в перепускном патрубке и в седле нагнетающего патрубка не менее 2,5 диаметров отверстий в промежуточном патрубке.

Приведенные соотношения параметров

5 установлены экспериментально и должны быть выдержаны для любых типоразмеров насосов, как оптимальные и необходимые для достижения поставленной цели.

Предлагаемое конструктивное решение

0 диафрагменного насоса обеспечивает самоочистку камер от шлама, а это сокращает время на разборку и сборку камер для очистки клапанов, за счет этого увеличивается производительность и надежность насоса

5 по сравнению с прототипом на 2,2 %. Формула изобретения 1. Диафрагменный насос, содержащий корпус, в котором установлены две диафрагмы с образованием двух рабочих и двух при0 водных камер, при этом приводные камеры сообщены с распределительным устройством, а рабочие - с камерой всасывания и нагнетания через промежуточный патрубок, причем камеры всасывания и нагнетания

5 размещены в одной плоскости по обе стороны промежуточных патрубков, а перепускные клапаны размещены соответственно в камерах нагнетания и всасывания под углом к основанию днища упомянутых камер с возможностью периодического сообщения

с полостью промежуточных патрубков через выполнение в них с противоположных сторон отверстия, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности путем исключения отложения шлама в камерах, отверстия, сообщающие камеры всасывания и нагнетания, выполнены на разных уровнях, при этом отверстия, которые сообщены с камерой нагнетания, выполнены ниже уровня отверстий, сообщенных с

0

камерой всасывания, внутренняя поверхность днища камер всасывания и нагнетания выполнена с уклоном к имеющимся в них отверстиям под всасывающие и нагнетательные патрубки.

2. Насос по п. 1,отличающийся тем, что затвор перепускного клапана выполнен шаровым, а седло снабжено направляющей под шарик, которая размещена под прямым углом к нему.

Сущность изобретения: в корпусе установлены две диафрагмы с образованием двух рабочих и двух приводных камер. Приводные камеры сообщены с распределительным устр-вом, а рабочие - с камерой всасывания и нагнетания через промежуточный патрубок. Камеры всасывания и нагнетания размещены в одной плоскости по обе стороны промежуточных патрубков. Перепускные клапаны размещены в камерах всасывания и нагнетания под углом к основанию днища этих камер с возможностью периодического сообщения с полостью патрубков через выполненные в них с противоположных сторон отверстия. Отверстия выполнены на разных уровнях. Отверстия, сообщенные с камерой нагнетания, выполнены ниже. Внутренняя поверхность днища камер выполнена с уклоном к имеющимся в них отверстиям под всасывающие и нагнетательные патрубки. Затвор перепускного клапана выполнен шаровым. Седло снабжено направляющей под шарик, к-рая размещена под прямым углом к нему. 1 з. п. ф-лы, 4 ил. (Л С

Подача MQC/TQ Q и Воздуха -у

Фиг. I.

Фиг. 2

Нагнетание 20

А -А

Б-б

22