Герметичный поршневой насос

 

Изобретение может быть использовано в герметичных насосах, предназначенных для перекачивания агрессивных, токсичных и других жидкостей. Цель изобретения - повышение надежности поршневого насоса. Шток 2 с поршнем /П/ 3 размещен в цилиндре 1. В П 3 установлен всасывающий клапан 4. Между штоком 2 и цилиндром 1 установлена герметизирующая диафрагма 5 с образованием между ней и П 3 всасывающей камеры /К/, сообщающейся с всасывающим патрубком 6. На штоке 2 выполнен дополнительный П 7, разделяющий К на диафрагменную К 8 и К 9 подвода жидкости. Патрубок 6 сообщается с К 9. В П 7 выполнены каналы 10, соединяющие К 8,9. Площадь П 3 м.б. больше или меньше площади П 7. Площадь диафрагмы 5 м.б. больше или меньше площади П 3. Каналы 10 подключены параллельно основному потоку жидкости, что снижает сопротивление патрубка 6 и не уменьшает перепад давления, растягивающий диафрагму 5. Это обеспечивает повышение всасывающей способности. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COI4HAËИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК,5И 4 F 04 В 21/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4291386/25-29 (22) 28.07.87 (46) 30.04.89. Бюл. № 16 (72) Л. Н. Бритвин, А. В. Калмыков, Я. Л. Любин, М. А. Рогунов, И. В. Филатова и С. М. Цыплаков (53) 621.651 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 666287, кл. F 04 В 21/02, 1972. (54) ГЕРМЕТИЧНЫЙ ПОРШНЕВОЙ НАСОС (57) Изобретение м. б. использовано в герметичных насосах, предназначенных для перекачивания агрессивных, токсичных и других жидкостей. Цель изобретения — повышение надежности поршневого насоса.

Шток 2 с поршнем (П) 3 размещен в цилиндре 1. В П 3 установлен всасываюÄÄSUÄÄ 1476185 д 1 щий клапан 4. Между штоком 2 и цилиндром 1 установлена герметизирующая диафрагма 5 с образованием между ней и

П 3 всасывающей камеры (К), сообщающейся с всасывающим патрубком 6. На штоке 2 выполнен дополнительный П 7, разделяющий К на диафрагменную К 8 и К 9 подвода жидкости. Патрубок 6 сообщается с К 9. В П 7 выполнены каналы 10, соединяющие К 8, 9. Площадь П 3 м. б. больше или меньше площади П 7. Площадь диафрагмы 5 м. б. больше или меньше площади П 3. Каналы 10 подключены параллелbHQ основному потоку жидкости, что снижает сопротивление патрубка 6 и не уменьшает перепад давления, растягивающий диафрагму 5. Это обеспечивает повышение всасывающей способности. 2 з. и. ф-лы

1476185

Изобретение относится к насосостроению, в частности, к герметичным насосам, предназначенным для перекачивания агрессивных, токсичных и других жидкостей в различных технологических гидросистемах.

Цель изобретения — повышение надежности насоса за счет повышения долговечности герметизированной диафрагмы, повышение всасывающей способности, насоса и улучшение его энергетических показателей.

На чертеже схематически изображен предлагаемый герметичный поршневой насос.

В цилиндре 1 насоса размещены шток 2, поршень 3 с установленным в нем всасывающим клапаном 4, герметизирующая диафрагма 5, установленная между штоком 2 и цилиндром 1 таким образом, что между герметизирующей диафрагмой 5 и поршнем 3 образована всасывающая камера, сообщающаяся с всасывающим патрубком 6. На штоке 2 выполнен дополнительный поршень 7, который разделяет всасывающую камеру на диафрагменную камеру 8 и камеру подвода жидкости 9 таким образом, что всасываюший патрубок 6 сообшается с камерой подвода жидкости 9. Насос имеет рабочую камеру 11.

Конструктивные размеры элементов насоса выбраны таким образом, что эффективная площадь герметизирующей диафрагмы 5 меньше, чем большая из площадей поршня 3 и дополнительного поршня 7.

Герметичный поршневой насос работает следующим образом.

Шток 2 совместно с поршнем 3 совершает в цилиндре 1 возвратно-поступательное движение, благодаря чему обеспечивается изменение объема рабочей камеры 11 насоса и перекачивание жидкости. При этом имеет место циклическое изменение объема диафрагменной камеры 8. Создаваемый при этом переменный по направлению расход жидкости в каналах 10 дополнительного поршня 7 обеспечивает разницу между давлениями в диафрагменной камере 8 и 6 камере подвода жидкости на величину потерь в каналах 10. В этих условиях постоянство знака перепада давления на герметизирующей диафрагме обеспечивается в результате подбора соответствующего соотношения между давлением в камере подвода жидкости 9, определенного потерями во всасывающем патрубке и перепадом давления на каналах 10. В пакете всасывания расход жидкости Q-, протекающий по каналам 10 дополнительного поршня 7, Q V (Fo — Fi) (1) где V — скорость штока 2 в пакете всасывания;

Е, F — эффективная площадь герметизируюшей диафрагмы 5 и площадь дополнительного поршня 7 соответственно.

Расход жидкости QB во всасывающем патрубке 6 во время всасывания определяется изменением объема рабочей камеры насоса 11, объема диафрагменной камеры 8 и объема камеры подвода жидкости

Яв= Р Чв+()к — (F i — Е г) Ъ в=1г в ° V>, (2) где F> — площадь поршня 3, Давление жидкости в диафрагменной камере 8 во время нагнетания определяется по уравнению, где P- — давление опережающей среды;

У вЂ” плотность жидкости; бв, G — гидравлические сопротивления всасывающего патрубка 6 и каналов 10 соответственно.

В пакете нагнетания расход жидкости Q» в каналах 10 определяется по уравнению

О= — V> (F> — Е г), (4) где V — скорость штока 2 в такте нагнетания.

Расход жидкости во всасывающем патрубке 6 во время нагнетания определяется изменением объемов камеры подвода жидкости 9 и диафрагменной камеры 8

@ =V (Fi — F )+Як=ив (Fi — Fo) 5) Давление жидкости в диафрагменной камере 8 в такте нагнетания определяется по уравнению

P=Po=Ga н / F — Fol (F — Fo)—

yGкУ„ / F, F»/ (F, F.), (6) Из уравнений (3) и (6) можно получить условия постоянства знака перепада давления на герметизирующей диафрагме 5 для различных соотношений эффективной площади герметизируюшей диафрагмы 6 и площадей поршня 3 и дополнительного поршня 7.

Для насоса, у которого Fi)Fo; гг>Рв, постоянство знака перепада давления на герметизирующей диафрагме обеспечивается если

Sgn ((Fi — Fo) Gs+ (F — Fo) к):== Sgll (Fo GB — (гг — FD) GK) . откуда

Fo С» (. )г о Сь (7) Кроме того, перепад давления на герметизирующей диафрагме 5 втягивает ее внутрь диафрагменной камеры 8, поэтому гофр герметизируюшей диафрагмы 5 должен быть обращен внутрь этой камеры.

P=Po YGsVsг Foг ДС 1 ьг / — F (Fo Fz ) (3) 1476185

10 (8) 15

25

Формула изобретения

F>> Сх ъ (F,-F,)2" С, Fo -F„ (- — — -") (Ск

3

Для насоса, у которого Fl)Fo; F2(Fo, постоянство знака перепада давления на герметизирующей диафрагме 5 обеспечивается если

Sgn ((Fi Е,ф Ge — (F2 — Fo) GK)=

=Sgn (ЕЫВ + (Fo — F2) GK) откуда

Fo

О)2 — Fo Gå

В этом случае перепад давления на герметизирующей диафрагме 5 втягивает ее внутрь диафрагменной камеры 8.

Для насоса, у которого Fl(F»; F2)Fi>, постоянство знака перепада давления на герметизирующей диафрагме 5 обеспечивается если

Sgn ((Fo — Fl) Ge — (F2 — FD) GK) =

= — S gn (F o" Ge — (F: — F2) G2) .

Это условие может быть обеспечено как при перепаде давления, втягивающем герметизирующую диафрагму 5 внутрь диафрагменной камеры 8, так и выталкивающей ее из этой камеры.

Для перепада давления на герметизирующей диафрагме 5, выталкивающего ее из диафрагменной камеры 8, из уравнения (3) и (6) можно получить (с> 2.12 )

-РОГ 1 Ск. Fе GêK

Г-Г) С (F -К) С откуда (Е> — Г,) -2) Е»2

Условие для Fo)F>)O выполнено быть не может.

Если перепад давления втягивает герметизированную диафрагму 5 внутрь всасывающей камеры, то из сравнения (3) и (6) получим откуда (F» — Fl) 2(F -, откуда после преобразований можно получить

2(Fr — Fl) Fl)0 или Ро)0,5Fl, т. е. для Fo) F l и Е2)Ео уравнения (9) являются условием обеспечения постоянного по знаку перепада давления на герметизирующей дифрагме 5. Кроме того, здесь также перепад давлений втягивает герметизирующую диафрагму 5 внутрь диафрагменной камеры 8, т. е. гофр ее должен быть обращен внутрь диафрагменной камеры 8.

Для насоса, у которого Fi(Fo; F,(Fo, знак перепада давления на герметизирую.щей диафрагме 5 одинаков для всасывания и нагнетания если — Sgn (à — Fl) Ge+ (F2 — Fi! - G ) =—

=Sgn (Fo GT+ (Fo — F2) Ge) поскольку обе функции под знаком Sgn положительны, то для этого случая условие постоянство знака перепада давления на герметизирующей диафрагме невыполнимо.

Если эффективная площадь герметизирующей диафрагмы 5 меньше, чем большая из площадей поршня 3 и дополнительного поршня 7, то при соблюдении условий (7) и (8) и (9), s зависимости от соотношения эффективной площади герметизирующей диафрагмы 5 и площадей поршня 3 и дополнительного поршня 7, обеспечивается постоянство знака перепада давления на герметизирующей диафрагме 5.

Дополнительное увеличение перепада давления на герметизирующей диафрагме 5 осуществляется за счет дросселирования части расхода жидкости, поступающей в насос по всасывающему патрубку 6.

Дросселирование жидкости осуществляется в каналах 10 дополнительного поршня 7, которые подключены параллельно основному потоку жидкости, поступающему в рабочую камеру 1l. В связи с этим в предлагаемом устройстве снижение сопротивления всасывающего патрубка 6 не уменьшает перепад давления растягиваюншй герметизирующую диафрагму 5. Благодаря этому обеспечивается повышение всасывающей способности насоса и улучшение его энергетических показателей.

1. Герметичный поршневой насос, содержащий размещенный в цилиндре шток с поршнем, в котором установкеn всасывающий клапан, герметизирующуlo,диафрагму, установленную между штоком и цилиндромм с возможностью образования между ней и поршнем всасывающей камеры, сообщающейся со всасывающим патрубком, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности насоса за счет повышения долговечности герметизирующей диафрагмы повышения всасываюгцей спосооностп насоса и улучшения его энергетических характеристик, на штоке установлен дополнительный поршень, разделяющий всасывающук> камеру на две, диафрагменную и камеру подвода, сообщающуюся со всасывающим патрубком, причем в дополнительном поршне выполнены каналы, соединяющие диaPparменную камеру и камеру подвода.

1476185

Составитель E. Вахнина

Редактор М. Товтин Техред И. Верес Корректор Э. Лончакова

Заказ 960/35 Тираж 523 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

2. Насос по п. 1, отличающийся тем, что площадь поршня больше площади дополнительного поршня, а площадь герметизирующей диафрагмы меньше площади поршня.

3. Насос по п. 1, отличающийся тем, что площадь поршня меньше площади дополнительного поршня, а площадь герметизирующей диафрагмы меньше площади дополнительного поршня.