Объемный насос Данильченко Советский патент 1993 года по МПК F04B9/10 

Изобретение относится к насосострое- нию и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, например в угольной промышленности, в частности при упрочнении пород нагнетанием пенополиуретановых составов.

Оно, может быть также использовано, например при химмонтажных и специальных строительных работах, в частности для изготовления теплоизоляционных полуцилиндров и плит из пенопласта ФРП-1, а также теплоизоляционных труб, используемых в системе кондиционирования рудничной атмосферы.

Наиболее близким по технической сути изобретению является объемный насос, содержащий корпус с внутренней полостью и двумя торцовыми стенками, на первой из которых установлен нагнетательный клапан с входным отверстием в этой стенке, рабочий орган с упорами, размещенный с образованием рабочей камеры в нагруженной пружинами относительно корпуса и рабочего органа втулке, установленной подвижно в осевом направлении с возможностью контакта с первой стенкой корпуса и имеющей средства уплотнения наружной поверхности в зоне сопряжения с корпусом, привод возвратно-поступательного движения рабоXJ00

ю VJ

4

4

чего органа в виде установленного с образованием двух приводных камер упругодефор- мируемого рукава, один конец которого прикреплен к рабочему органу, и средства для попеременного подключения привод- ных камер к источнику давления и сливу, выполненного в виде двухпозиционного золотникового распределителя, золотник которого установлен во второй стенке корпуса с возможностью взаимодействия с рабочим органом (1).

Извести ый насос обладает следующими недостатками.

Снижается надежность работы насоса на химических вредных веществах (токсич- ные или взрывоопасные жидкие компоненты), попадание которых в камеры привода и смешивание, например, с маслом или эмульсией недопустимо. В известном насосе не исключена возможность такой опасности, так как при возвратно- поступательном движении рабочего органа относительно втулки, а последней - относительно корпуса соответствующие уплотнения изнашиваются, герметичность изоляции приводной камеры, в которой размещен упругодеформируемый рукав нарушается, и в нее из рабочей камеры и всасывающей полости насоса попадает перекачиваемая жидкость и смешивается с приводной жидкостью, что может, например, вызвать взрыв.

В насосе по прототипу снижается точность дозирования, так как при длительной эксплуатации появляется остаточная де- формация упругодеформируемого рукава, который по этой причине на такте нагнетания насоса под действием своих сил упругой деформации уменьшаясь в диаметре и удлиняясь не возвращается в исходное со- стояние, т.е. не восстанавливает свою первоначальную длину под действием давления приводной жидкости на его наружную боковую поверхность. А это в свою очередь уменьшает длину хода рабочего ор- гана и нарушает дозирование известного насоса.

Цель изобретения - повышение надежности работы и точности дозирования.

Поставленная цель достигается тем, что известный объемный насос, содержащий корпус с внутренней полостью и двумя торцовыми стенками, на первой из которых установлен нагнетательный клапан с входным отверстием в этой стенке, рабочий орган с упором, размещенный с образованием рабочей камеры в нагруженной пружинами относительно корпуса и рабочего органа втулке, установленной подвижно в осевом направлении с возможностью контакта с

первой стенкой корпуса и имеющей средства уплотнения наружной поверхности в зоне сопряжения с корпусом, привод возвратно-поступательного движения рабочего органа в виде установленного с образованием двух прикреплен к рабочему органу, и средства попеременного подключения приводных камер к источнику давления и сливу, выполненного в виде двухпозиционного золотникового распределителя, золотник которого установлен во второй стенке корпуса с возможностью взаимодействия с рабочим органом, согласно изобретению снабжен поперечно расположенной во внутренней полости корпуса перегородкой с осевым отверстием для прохода рабочего органа и радиальными отверстиями для сообщения одной из приводных камер с золотниковым распределителем, и дополнительным упругодеформируемым рукавом, закрепленным концами на перегородке и рабочем органе с образованием одной и части второй приводных камер, причем диаметр дополнительного рукава больше диаметра основного и другой конец последнего закреплен на перегородке, рабочий орган нагружен пружиной относительно корпуса, а приводная камера, образованная внутренними стенками основного и дополнительного рукавов, установлена с возможностью подключения на такте нагнетания к источнику давления, на такте всасывания - к сливу.

Такая новая совокупность признаков неизвестна из известных аналогичных технических решений и она обуславливает достижение нового положительного эффекта: повышается надежность работы и точность дозирования. При этом надежность работы насоса повышается, так как за счет того, что он снабжен поперечно расположенной во внутренней полости корпуса перегородкой и дополнительным упругодеформируемым рукавом, обеспечивается абсолютная герметичность приводных камер и изоляция их от рабочей камеры и всасывающей полости насоса. Повышение точности дозирования обеспечивается тем, что насос снабжен поперечно расположенной во внутренней полости корпуса перегородкой с осевым отверстием для прохода рабочего органа и радиальными отверстиями для сообщения одной из приводных камер с золотниковым распределителем, и дополнительным упругодеформируемым рукавом, закрепленным концами на перегородке и рабочем органе с образованием одной и части второй приводных камер, причем диаметр дополнительного рукава больше диаметра основного и второй конец последнего закреплен на перегородке, рабочий орган нагружен пружиной относительно корпуса, а приводная камера, образованная внутренними стенками основного и дополнительного рукавов, установлена с возможностью подключения на такте нагнетания к источнику давления, на такте всасывания - к сливу, так как при этом обеспечивается постоянная длина рабочего органа во втулке независимо ни от остаточной деформации рукавов, ни от противодавления в сети потребителя.

На чертеже изображена схема объемного насоса.

Объемный насос содержит корпус 1 с внутренней полостью и двумя торцовыми стенками, на первой из которых установлен нагнетательный клапан 2 с входным отверстием в этой стенке, установленный на опорной поверхности 3, рабочий орган 4 с упором 5, размещенный во втулке 6 с образованием рабочей камеры 7, всасывающий и нагнетательный патрубки 8 и 9. Рабочий орган 4 снабжен герметизирующим элементом 10 в зоне сопряжения со втулкой 6. Втулка 6 установлена подвижно в осевом направлении с возможностью контакта с опорной поверхностью 3 первой стенки корпуса 1 и подпружинена относительно рабочего органа 4 пружиной 11 посредством упора 12. Причем втулка 6 установлена с кольцевым зазором относительно внутренней поверхности корпуса 1 и имеет средство уплотнения 13 наружной поверхности в зоне сопряжения корпуса 1. При этом втулка 6 относительно корпуса 1 нагружена пружиной 14 посредством упора 15. Рабочий орган 4 относительно ,корпуса 1 подпружинен пружиной 16. Всасывающая полость 17 расположена со стороны нагнетательного клапана 2 и сообщена со всасывающим патрубком 8. Привод возвратно-поступательного движения рабочего органа 4 выполнен в виде упругодеформиру- емых рукавов 18 и 19 с образованием двух приводных камер и средства для попеременного подключения приводных камер к источнику давления и сливу, выполненного в виде двухпозиционного золотникового распределителя.

Насос снабжен поперечно расположенной во внутренней полости корпуса 1 перегородкой 20 с осевым отверстием 21 для прохода рабочего органа 4 и радиальными отверстиями 22 для сообщения одной из приводных камер с золотниковым распределителем 23, золотник 24 которого установлен во второй стенке корпуса 1 с возможностью взаимодействия с рабочим органом 4. Упругодеформируемые рукава 18 и 19 закреплены концами на перегородке и

рабочем органе. Причем дополнительный упругодеформируемый рукав 18 установлен с образованием одной камеры 24 и части второй камеры, образованной внутренними

стенками основного и дополнительного рукавов 19 и 18. Диаметр дополнительного рукава 18 больше диаметра основного рукава 19, а приводная камера, образованная внутренними стенками основного и допол0 нительного рукавов 19 и 18, установлена с возможностью подключения на такте нагнетания к источнику давления, а на такте всасывания - к сливу. Торцовая часть втулки 6 со стороны клапана 2 снабжена съемным

5 стаканом 26 с уплотнительным кольцом 27. При помощи, например, резьбового соединения с золотником 24 соединен винт 28, который частично расположен во внутренней полости рабочего органа 4. При помощи

0 уплотнений 29 и 30 обеспечивается герметичность размещения в корпусе 1 соответственно распределителя 23, крышки 31 и перегородки 20. Распределитель 23, крышка 31 и перегородка 20 закреплены в корпу5 се 1 гайкой 32 посредством втулок 33 и 34. Полость 35 между распределителем 23 и крышкой 31 постоянно сообщена с приводной камерой 25 трубопроводом 36. Приводная камера, образованная внутренними

0 стенками основного и дополнительного рукавов 19 18 трубопроводом 37 постоянно сообщена через радиальные отверстия 22 в перегородке 20 с выходными отверстиями 38 распределителя 23. На корпусе 1 разме5 щены патрубки 39 и 40 для подсоединения насоса к источнику давления и к сливу. Подводящие 8 и 39 отводящие 9 и 40 патрубки при отсоединенных от насоса соответствующих подводящих и отводящих трубопро0 водах (шлангах) закрыты крышками 41. Рабочий орган 4 при возвратно-поступательном движении в крайних положениях переключает в распределителе 23 золотник 24, воздействуя на него посредством винта

5 28 толкателем, размещенным во внутренней полости рабочего органа 4 и включающем две подвижные в осевом направлении втулки 42 и 43, установленные с зазором при помощи расположенной между ними пру0 жины 44 и закрепленные в рабочем органе 4 при помощи, например, специального разрезного кольца 45.

Насос работает следующим образом. Патрубки 39 и 40 подсоединяют соот5 ветственно к источнику давления и к сливу, например, гидросистемы механизированной крепи очистного комплекса. Патрубки 8 и 9 соответственно соединяют с всасывающим и нагнетательным шлангами. При возвратно-поступательном движении рабочегс

органа 4 изменяется объем рабочей камеры 7. Движение рабочего органа 4 влево начинается при закрытом нагнетательном клапане 2 и прижатом стакане 26 к опорной поверхности 3 пружинам 11 и 14 посредством втулки 6. При движении рабочего органа 4 влево объем рабочей камеры 7 увеличивается, а при движении вправо - уменьшается. Рабочий орган 4 на такте всасывания, т.е. в начале движения влево до соприкосновения его упора 5 с упором 12 втулки 6, перемещается под действием разности сил давления жидкости в приводной камере 25 и в приводной камере, образованной внутренними стенками основного и дополнительного рукавов 19 и 18, на боковую поверхность упругодеформируемого рукава 18, и под действием разжимающихся пружин 11 и 16. По мере движения рабочего органа 4 влево расстояние между его упором 5 и упором 12 втулки 6 сокращается, и в момент взаимодействия этих упоров рабочая камера 7 сообщается с всасывающим патрубком 8 через полость 17 корпуса 2 и заполняется нагнетаемой средой. В момент взаимодействия упоров 5 и 12 рабочий орган 4 и втулка 6 продолжают движение влево одновременно, а всасывающая полость 17 корпуса 1 и рабочая камера 7 заполняется перекачиваемой (заполняемой) средой, поступающей из расходной емкости (на чертеже условно не показана) через всасывающий патрубок 8. На такте всасывания приводная камера 25 сообщена с источником давления через трубопровод 36, полость 35 соответствующие каналы распределителя 23 и приводящий патрубок 39, а приводная камера, образованная внутренними стенками основного и дополнительного рукавов 19 и 18, сообщена со сливом посредством трубопровода 37, золотникового распределителя 23 и отводящие патрубка 40. При этом под действием силы избыточного давления жидкости слива основной рукав 19 увеличивается в диаметре и укорачивается с перемещением конца, прикрепленного к рабочему органу 4, по направлению к перегородке 20, в которой закреплен второй конец. В это же время под действием сил упругой деформации и разности давления напорной жидкости в приводной камере 25 и жидкости слива во внутренней полости упругодеформируемого рукава 18, последний уменьшается в диаметре и удлиняется с перемещением конца, прикрепленного к рабочему органу 4, по направлению от перегородке 20, в которой закреплен его другой конец. При этом под действием потенциальной энергии, накопленной на такте нагнетания сжимающейся пружиной 16, последняя на такте всасывания разжимается с перемещением своего конца, взаимодействующего с рабочим органом 4, по направлению к перегородке

20, через отверстие 21 которой свободно с кольцевым зазором пропущен рабочий орган 4. Перемещению рабочего органа 4 влево, т.е. на такте всасывания, препятствуют силы от герметизирующих упругих элемен0 тов 10 и 13 соответственно о внутреннюю и наружную стенки втулки 6, от сжатия пружины 14, а также сила давления напорной жидкости, находящейся в приводной камере 25, на площадь поперечного сечения рабочего

5 органа 4 в месте закрепления в нем одного из концов дополнительного рукава 18, диаметр которого больше диаметра основного рукава 19. Однако указанные силы, приложенные к рабочему орган 4 к рабочему орга0 ну 4 слева, значительно меньше сил, приложенных к нему справа, поэтому он на такте всасывания перемещается влево, т.е. на увеличение объема рабочей камеры 7. Основными, определяющими силами,

5 обеспечивающими перемещение рабочего органа 4 влево, является сила давление напорной жидкости в приводной камере 25 на площадь боковой поверхности упругодеформируемого рукава 18 и сила разжатия

0 пружины 16.

При перемещении золотника 24 в крайнее левое положение он своими рабочими поясками перекрывает каналы в распределителе 23 так, что приводная камера 25 изо5 лируется от патрубка 39, т.е. от источника давления, и сообщается через патрубок 40 со сливом. Одновременно с этим приводная камера, образованная внутренними стенками основного и дополнительного рукавов 19

0 и 18, изолируется от слива и подключается к источнику давления через радиальные каналы 22 в перегородке 20, трубопровод 37, золотниковый распределитель 23 и подводящий патрубок 39.

5

В связи с тем, что диаметр дополнительного рукава 18 больше диаметра основного рукава 19, суммарное усилие от давления напорной жидкости в этих рука0 вах действует на рабочий орган 4 в направлении рабочей камеры 7. При этом упругодеформируемый рукав 18 под действием силы давления напорной жидкости на его внутренние стенки увеличивается в диа5 метре и укорачивается с перемещением своего конца, закрепленного в рабочем органе 4, по направлению к перегородке 20, в которой закреплен его другой конец, т.е. по направлению к нагнетательному клапану 2. Поэтому рабочий орган 4 перемещается

вправо, т.е. осуществляется такт нагнетания.

При движении рабочего органа 4 вправо, т.е. на такте нагнетания, одновременно с ним перемещается втулка 6, так как она своим упором 12 прижата к упору 5 рабочего органа 4 пружинами 11 и 14. В момент соприкосновения стакана 26 с опорной поверхностью 3, рабочий орган 4 продолжая движение вправо и сжимая пружину 11, перемещается относительно втулки 6, уменьшая объем рабочей камеры 7.

На такте нагнетания пружина 16 все время сжимается и в ней накапливается потенциальная энергия за счет энергии напорной жидкости, поступающей в приводную камеру, образованную внутренними стенками основного и дополнительного рукавов 19 и 18. После соприкосновения с опорной поверхностью 3 стакана 26 втулки 6 прекращается разжатие пружины 14.

На такте нагнетания под воздействием рабочего органа 4, перемещающего вправо, удлиняется упругодеформируемый рукав 19 и уменьшается в диаметре. При этом его конец, закрепленный на рабочем органе 4, одновременно с ним перемещается в сторону рабочей камеры 7, т.е. по направлению от перегородки 20, в которой закреплен другой конец этого рукава. При растяжении основного рукава 19 в нем, а точнее в его специальной сетке-оплетке, на такте нагнетания накапливается, как в пружине, потенциальная энергия в пределах допустимой его упругой деформации за счет энергии давления напорной жидкости на внутренние стенки упругодеформируемого рукава 18. По мере движения рабочего органа 4 вправо в рабочей камере 7 нагнетаемая (перекачиваемая) среда через нагнетательный клапан 2 вытесняется в патрубок 9.

Перемещению рабочего органа 4 вправо, т.е. на такте нагнетания препятствуют силы:

- силы трения герметизирующих упругих элементов 10 и 13 соответственно о внутренние и наружные боковые стенки втулки 6;

- силы упругой деформации при растяжении (удлинении) упругодеформируемого рукава 19;

- силы упругой деформации при сжатии пружин 11 и 16;

- силы давления напорной жидкости на внутренние стенки упругодеформируемого рукава 19, направленные на увеличение его в диаметре и уменьшении по длине;

-сила давления жидкости на рабочий орган 4 при сжатии ее в рабочей камере 7;

- результирующая сила давления (на ра- бочий орган 4) напорной жидкости в приводной камере, образованной внутренними стенками основного и дополнительного рукавов 19 и 18;

- сила давления сливной жидкости в

приводной камере 25 на наружную боковую стенку размещенного в ней дополнительного рукава 18.

Однако силы, препятствующие перемещению рабочего органа 4 вправо, т.е. на

такте нагнетания всегда меньше движущей силы, т.е. силы давления напорной жидкости на внутреннюю боковую стенку дополнительного рукава 18, который при этом увеличивается в диаметре и укорачивается

в перемещением своего конца, закрепленного на рабочем органе 4, по направлению к рабочей камере 7, перемещая рабочий орган 4 вправо.

По достижении правого крайнего положения рабочий орган 4 перемещает в крайнее правое положение золотник 24 в распределителе 23 путем нажатия на винт 28 подвижной втулкой 43 толкателя, сжимая пружину 44. При перемещении золотника 24

в крайнее правое положение он своими рабочими поясками перекрывает соответствующие каналы и отверстия в распределителе 23 так, что приводная камера 25 сообщается с источником давления через подводящий

патрубок 39, золотниковый распределитель 23, полость 35, трубопровод 36, радиальное отверстие в корпусе 1 и щелевые отверстия- пазы в торцовой части втулки 33 со стороны распределителя 23, а приводная камера, образованная внутренними стенками основного и дополнительного рукавов 19 и 18, сообщается со сливом через отверстия 22 перегородки 20, кольцевые пазы на ее наружной боковой стенке и внутренней стенкой корпуса 1, радиальное отверстие в последнем, трубопровод 37, радиальные каналы 38 и другие соответствующие каналы и отверстия в распределителе 23 и отводящий патрубок 40. В момент сообщения приводной камеры 25 с источником давления, а приводной камеры, образованной внутренними стенками основного и дополнительного рукавов 19 и 18, - со сливом, рабочий орган 4 меняет направление движения на прямопротивоположное, т.е. перемещается влево, и цикл повторяется.

Формула изобретения Объемный насос, содержащий корпус с внутренней полостью и двумя торцовыми стенками, на первой из которых установлен нагнетательный клапан с входным отвер- стием в этой стенке, рабочий орган с упором, размещенный с образованием рабочей камеры в нагруженной пружинами относительно корпуса и рабочего органа втулке, установленной подвижно в осевом на- правлении с возможностью контакта с первой стенкой корпуса и имеющей средства уплотнения наружной поверхности в зоне сопряжения с корпусом, привод возвратно-поступательного движения рабоче- го органа в виде установленного с образованием двух приводных камер упруго деформируемого рукава, один конец которого прикреплен к рабочему органу, и средства для попеременного подключения приводных камер к источнику давления и сливу, выполненному в виде двухпозицион- ного золотникового распределителя, золотник которого установлен во второй стенке

корпусе с возможностью взаимодействия с рабочим органом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы и точности дозирования, насос снабжен поперечно расположенной во внутренней полости корпуса перегородкой с осевым отверстием для прохода рабочего органа и радиальными отверстиями для сообщения одной из приводных камер с золотниковым распределителем и дополнительным упру- годеформируемым рукавом, закрепленным концами на перегородке и рабочем органе с образованием одной и части второй приводных камер, причем диаметр дополнительного рукава больше диаметра основного, и второй конец последнего закреплен на перегородке, при этом рабочий орган нагружен пружиной относительно корпуса, а приводная камера, образованная внутренними стенками основного и дополнительного рукавов, установлена с возможностью подключения на такте всасывания к источнику давления, а на такте нагнетания - к сливу.

Использование: в угольной промышленности при упрочнении пород нагнетанием пенополиуретановых составов. Сущность изобретения: на первой торцовой стенке корпуса с внутренней полостью установлен нагнетательный клапан с входным отверстием в этой стенке. Рабочий орган с упором размещен с образованием рабочей камеры в нагруженной пружинами относительно корпуса и рабочего органа втулке. Втулка установлена подвижно в осевом направлении, контактирует с первой стенкой корпуса и имеет средства уплотнения наружной поверхности в зоне сопряжения с корпусом. Привод возвратно-поступательного движения выполнен в виде упругого деформируемого рукава. Источник давления выполнен в виде двухпозиционного золотникового распределителя. Золотник установлен во второй стенке корпуса и взаимодействует с рабочим органом. В полости корпуса расположена поперечно расположенная перегородка с осевым отверстием для прохода рабочего органа и радиальными отверстиями для сообщения одной из приводных камер с распределителем и дополнительным рукавом, закрепленным концами на перегородке и рабочем органе с образованием одной части второй приводных камер. 1 ил. со С