Гидропневмоприводной насос Советский патент 1983 года по МПК F04B43/73 

(54 ГИ-ДРОПНЕВМОПРИВОДНОЙ НАСОС

Изобретение относится к насосостр ению, в частности гидропневмоприводн насосов, и может применяются в разли ных, отраслях народного хозяйства для подачи- текучих сред. Известен гидропневмоприводной насос, содержащий отделенные подвижным разделителем насосную и приводную камеры, последняя из которых совбщена с источником давления приводной среды через управляемый распределитель с устройством управления, снабженным элементом сравнения величин давления в камерах, имеюсцим инверсны выходы и управляющие входы, и один из входов подключен к приводной каме ре Cl . Недостатком известного насоса является то, что он работает в замкнутом цикле только от внешнего задатчи ка и не может работать в автоматичес ком режиме. Цель изобретения - обеспечение автоматического режима работы насоса. Поставленная цель достигается тем что второй вход элемента сравнения. подключен к насосной камере, а уст-ройство управления дополнительно снабжено установленным между распределителем и элементом сравнений триггером с разделительными входами, которые логически связаны с инверсными выходами элемента сравнения. Кроме того, триггер выполнен в виде двухпозиционного фиксирующего механизма, образованного взаимодействующими между собой и установленными с возможностью перемещения во взаимно перпендикулярных направлениях подпружиненными ступенчатым штоком и защелкой штока с пневмоприводом, имеющим подключенный к нему трехходовой пилотный распределитель с перекидным запорным элементом, управляемый распределитель выполнен в виде двухступенчатого пневмоклапана, пилотный клапан которого связан с защелкой фиксирукядего механизма, а элемент сравнения выполнен в виде мрмбраны с жестким центром, установленным с возможностью попеременного взаимодействия с запорным элементом пилотного распределителя и штоком фиксирующего механизма.. Триггер может быть выполнен в виде двух трехходовых пневмореле, соединенных по логической схеме.ПАМЯТЬ Триггер может быть также выполнен в виде самофиксирующегося в крайних положениях трехходового золотникового распределителя. На фиг.1 представлен насос с триггером в виде двухпоэиционного самофик сирующего механизма; на фиг.2 - то же, с триггером в виде двух трехходовых пневмореле; на фиг.З - то же, с триггером в виде самофиксирующегося в крайних положениях трехходового золотникового распределителя,- на фиг.4 - то же, с управляемым распре-, делителем, имеющим двухстороннее управление. насос содержит отделенные подвижHhOM разделителем - мембраной 1 насос ную 2 и приводную камеры 3.Приводная камера 3 сообщена с источником давления приводной среды через управляемый распределитель 4 с устройством 5 упра ления, снабженным элементом 6 сравнения величин давления в камерах 2 и 3 имеющим инверсные выходы 7 и 8 и управляющие входы 9 и 10. Один из входов а подключен к приводной камере 3, а второй вход 10 элемента 6 сравне ния подключен кнасосной камере 2. Устройство 5 управления дополнительно снабжено установленным между распределителем 4 и элементом 6 сравнения триггером 11-С разделительными входами 12 и 13, которые логически связаны с инверсными выходами 7 и 8 элемента 6 сравнения. Триггер I.фиг.1) выполнен в виде двухпозиционного фиксирующего механизма 14, образованного взаимодействующими межд.у собой и установленными с возможностью перемещения во взаимно перпендикулярных направлениях подпружиненными ступенчатым штоком 15 и защелкой 16 -штока 15 с пневмоприводом 17, имеющим подключенный R нему трехходовой пилотный распределитель 18 с перекидным запорным элементом 19. Управляемый распределитель 4 выполнен в виде двухступенчатого пневмоклапана, пилотный клапан 20 которого связан с защелкой 16 фиксируюйего механизма 14,а элемент 6 сравнения выполнен в виде мембраны 2 с жестким центром 22, установленным с возможностью попеременного взаи модействия с запорным элементом 19 ПШ10ТНОГО распределителя 18, удтанов ленным на входе 12 триггера 13, и што ком 15 фиксирующего механизма 14, установленным на входе 13 триггера 11. Триггер выполнен в виде двух трех пневмореле 23, соединенных по логической схеме ПАМЯТЬ (фиг„2), или в виде самофиксирующегося в край них положениях трехходового золотникового распределителя 24 {фиг., 3). .При выполнении распределителя 4 в виде двухступенчатого (фиг.1) или одноступенчатого (фиг.2-3) пнеамокла пана он имеет запорный перекидной элемент 25, взаимодействунвдий с седлами 26 и 27 соответственно канала 28 подвода и канала 29 сброса газа. На входе канала 28 подвода газа установлен редуктор 30. Перекидной запорный элемент 25 нагружен пружиной 31 в сторону седла 26 и имеет связанный с Ним поршень 32, отделяющий управляющую полость 33 от канала 29 сброса газа. В двухступенчатом . пневмоклапане lфиг.1) полость 33 сообщена каналом 34 с полостью 35 пилотного клапана 20. Полость 35 канал 36, имекиДий седло 37, с которым взаимодействует клапан 20, сообщена с каналом 28 подвода газа, а через канал 38, имеющий седло 39, сообщена с атмосферой. Триггер снабжен патрубком 40 для подвода питания. При выполнении триггера в виде двух трехходовых пневмореле 23 одно из пневмореле 23 выполнено в виде нормально открытого сервоклапана 41 и нормально-закрытого сервовоклапана 42. Нормально открытый сервоклапан 41 имеет подпружиненный затвор 43 двустороннего действия, взаимодейств ухлций с седлами 44 и 45. Полость 4Ь, в которой размещен затвор 43, сообщена с каналом 47 управления, подключенным к полости 31 распределителя 4 с атмосферой и с полостью 48 упраёления нормально закрытым сервоклапаном 42. Затвор последнего выполнен в виде спаренных клапанов 49 и 50 первый из которых взаимодзействует с седлом 51, а второй с седлом 52. Седла 51 и 52 установлены на выходах из полости 53, которая каналом 54 связи сообщена с каналом 47 управления. Инверсными выходами 7 и 8 элемента 6 сравнения являются хвостовики жесткого центра 22, а входами 12 и 13 триггера - хвостовики затворов сервоклапанов 41 и 42. В варианте насоса, представленном на фиг.З, триггер 11 выполнен в виде самофиксирующегося золотникового распределителя 24, имеющего золотник 55 с кольцевыми проточками 56 и 57. Торцовые полости 58 и 59 соединены каналами 60 и 61 соответственно с проточками 57 и 56. Полост;ь 58 сообщена каналом 47 управления с полостью 33 распределителя 4. Золотниковый распределитель 24 имеет также окна подвода и отвода 63 и 62 соответственно. Окно подвода 62 снабжено патрубком 40 для подвода питания. В верхнем крайнем положении золотника 55 окна 62 к63 совпадают соответст;;; венно с расточками56 и 57. В нижнем положении золотника 55 окно 63 совпадает с расточкой 56 золотника 55, а окно 62 сообщено с полостью 58. При выполнении управляемого распределителя 4 с двусторонним управлением и фиксирующимся при переключениях распределительньом органом (фиг,4) функции триггера выполняют совместно два-пневмореле 64 и 65 и сам распределитель 4,- к управляющим входам 66 и 67 которого подключены соответствующие выходы 68 и 69 пневмореле 64 и 65, В линии 70 связи приводной камеры 3 с элементом сравнения 6 установлен блок временной задержки, образованный пневмозамедлителем 71 и пневмоемкостью 72. Пневмозамедлитель 71 представляет собой обратный клапан, нормально закрытый для прохождения газа из элемента 6 сравнения в камеру 3 с байпасом, в котором установле регулируемый дроссель. Насосная камера 2 снабгкена всасывающим 73 и нагнетательным 74 клапанами для перека чиваемой среды. Разделитель 2 имеет ограничители 75 и 76 движения. Насос работает следующим образом При подаче приводной среды, например газа, через редуктор 30 в канал 28 подвода газа своим давление он открывает запорный элемент 25 и поступает в приводную камеру 3, пере мещая разделитель 1 на нагнетателе. Перекачиваемая среда вытесняется из насосной камеры 2 через нагнетательный клапан 74. В конце хода разделитель-мембрана 1 ложится на ограничитель 76. Давление в приводной камере 3, которое до этого равно дав лению нагнетания, поднимается выше последнего и на разделителе 1 возникает перепад давления, который воспринимается мембраной 21 элемента 6.сравнения. При этом жесткий центр 22 перемещается вправо () или вниз по чертежу (фиг.2-4) и на выходе 8 элемента сравнения появляется сигнал (перемещение хвостовика жесткого центра 22) . Сигнал с выхода 8 элемента сравнения воспринимается на входе 13 триггера 11. .При этом происходит перемещение вправо штока 15 фиксируквдего механизма 14 до его фиксации защелкой 16 (фиг.1), перемещение вниз клапана 49 до его посадки на седло 51 фиг.2), перемещение вниз золотника 55 до его фиксации в крайнем положении давлением питания со стороны торцовой полости 58 (фиг.З) или переброс на патрубок под вода 4и пневмореле 65 (фиг.4) Триггер переключает распределитель.4 в. новое устойчивое положение, при котором запорный элемент 25 садится на седло 26 и перекрывает канал 28 подвода газа. Одновременно камера 3 сообщается с каналом 29 сброса газа. Переключение распределителя 4 в варианте, приведенном на фиг.1, происх дит за счет того, что заЩелка 16 отжимается пружиной пилотного клапана 10 в проточку ступенчатого штока 15. При этом пневмопривод 17 защелки 16 сообщен с атмосферой через открытый пилотный распределитель 18. Защелка 16 при этом удерживает шток 15 от перемещения в течение всего такта всасывания, на котором перекачиваемая среда под давлением подпора на всасывании заполняет через клапан 73 насосную камеру 2. В варианте насоса, представленном на фиг.2, после перемещения связан ных клапанов 49 и 50 вниз, первый садится на седло 51, а второй поднимается с седла 52, управляющая по лость распределителя 4 отсекается от атмосферы и сообщается с патрубком 40 для подвода пита:ния, после чего запорный элемент перекидывается на седло 26, закрывая канал 28 подвода газа. На всем такте всасывания клапаны 49 и 50 удерживаются в нижнем положении за счет того, что газ под давлением поступает из канала 47,че- . рез открытую полость 46 в пэлость 48 управления сервоклапана 42. В другом вариантенасоса (фиг.З) удержание золотника 55 в нижнем положении на такте всасывание обеспечивается давлением в торцовой полости 58. В насосе (фиг.4) после переключения распределителя 4 в положение, при котором камера 3 связана с атмо- сферой, распреду лительный орган самофиксируется в этом положении, а управляквдие входы Ьб и 67 сообщаются с атмосферой. После завершения такта всасывания разделитель 1 ложится на ограничитель 75, на разделителе 1 возникает перепа:д давления, который передается на элемент 6 сравнения, и мембрана 21 с жестким центром 22 перемещается в противоположном выше рассмотренному направлении. При этом в варианте насоса (фиг.1) смещение мембраны влево вызывает появление сигнала (переме-. щения хвостовика жесткого центра) на выходе 7 элемента 6 сравнения. Этот сигнал поступает на вход 12 триггера 11 (на торец перекидного запорного элемента 19). Запорный элемент 19 перемещается влево, отсекая пневмопривод 17 защелки 16 от атмосфе аа и сообщая его с патрубком 40 питания. Под действием давления газа защелка перемещается вниз и освобождает шток 15, который возвращается пружиной в исходное положение, пилотный клапан 20 перебрасывается с се.цла 39 на седло 37 и удерживается защелкой. 16 в таком положении весь последующий такт нагнетания. Полость 33 распределителя 4 отсекается от канала 28 подвода газа и сообщается через полость 35 и канал 38 с атмосферой. Давлением газа со сторойы канала 28 подвода газа запорный элемент 25 перекидывается на седло 27 и в камеру J начинает поступать газ, обеспечивая перемещение раздели теля 1 на нагнетание. В варианте насоса, показанном на фиг.2, при перем щении мембраны 21 и жесткого центра 22 вверх (по чертежу) перебрасываетс в верхнее положение затвор 43, который перекрывает седло 44 и открывает седло. 45, сообщая тем самым полость 48 сервоклапана 42 с атмосферой. Под действием пружины клапан 50 садится на седло 52, а клапан 49 поднимается с седла 51. При этом полость 33 сообщается с атмосферой и под действие давления газа в канале 2й запорный элемент 25 перекидывается на седло 27, В варианте насоса на фиг.З при перемещении мембраны 21 и жесткого центра 22 вверх смещается вверх и зо лотник 55. Патрубок 40 питания сообщается через окно 62, расточку 56 и канал 61 с полостью 59 и давлением газа золотника 55 фиксируется в верх нем положениио При этом полость 33 через канал 47, полость 58, канал 60, расточку 57и окно 63 сообщаетс с атмосферой. Давлением газа в канале 28 запорный элемент 25 перебрасывается на седло 27. В варианте насоса на фиг.4 при ходе мембраны 21 и жесткого центра 22 вверх пневмореле 64 перекладывается в положение, прикотором управляющий вход 66 распределителя 4 сообщается с патрубком 40 питания. После переключения распределителя 4 и самофиксации его распреде7гительного органа, пневмореле 64 возвращается в исходное положение и сообщает управляющий вход 66 с атмосферой. В процессе,такта нагне тания триггер удерживает распредели;тель 4 в рабочем положении. Далее цикл повторяется. За счет включения в цепь управления распределителем 4 триггера 11 и подключения второго входа элемента 6 сравнения к насосной камере обеспе чивается автоматический режим работы насоса по перепаду давления на разде лителе. Формула изобретения 1. Гидропневмоприводной насос, содержащий отделенные подвижным разделителем насосную и приводную камеры, последняя из которых сообщена с источником давления приводной сре,цы через управляемый распределитель с устройством управления, снабженным элементом сравнения величин давления в KeiMepax, имеющим инверсные выходы и управляющие входы, один из входов подключен к приводной камере, отличающий ся тем, что, с целью обеспечения автоматического режима работы насоса, другой вход элемента рравнения подключен к насосной камере, а устройство управления дополнительно снабжено установленнь м распределителем и элементом сравнения триггером с разделительными входами, которые логически связаны с инверсными выходами элемента сравнения. 2.Насос по П.1, отличающийся тем, что триггер выполнен в виде двухпозиционного фиксирующего механизма, образованного взаимодействующими между собой и установленными с возможностью перемещения во взаимно перпендикулярных направлениях подпружиненными ступенчатым штоком и защелкой штока с пнeв Ioпpивoлoм, имеющим подключенный к нему. трехходовой пилотный распределитель с перекидным запорным элементом, управляемый распределитель выполнен в виде двухступенчатого пневмоклапана, пилотный клапан которого связан с защелкой фиксирукнцего механизма, а элемент сравнения выполнен в виде мембраны с жестким центром, установленным с возможностью попеременного взаимодействия с запорным элементом распределителя И штоком фиксирующего механизма. 3.Насос по П.1, отличаюгд и и с я тем, что триггер выполнен в виде двух трехходовых пневмореле, соединенных по логической схеме ПАМЯТЬ. 4.Насос по П.1, отличающийся тем, что триггер выполнен в виде самофиксирующегося в крайних положениях трехходового золотникового распределителя. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1. .Бритвин Л,Н. Новые методы повышения точности дозирования жидкосей насосными установками объемного типа. Обзорная информация. Серия ХМ-4 насосостроение, ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, М., 1975, с.59-,Ь2, р. 12.

22 2

72 144 46 ifj г I I

Hi

фигЛ 5 угз 30 YSojffyK

фигЗ

т

68 72 71 66

1 I I

40 65 69

фиг.Ц-75