Герметичный поршневой насос с устройством ограничения давления

 

Использование1 перекачивание агрессивных , токсичных и других жидкостей со стабилизацией давления в технологических гидросистемах, оснащенных поршневыми насосами. Сущность изобретения1 насос содержит цилиндр 1, шток 2 с подпружиненным поршнем 3, рабочую камеру 5, герметизирующую мембрану 7, дополнительный поршень 8 с каналами 12 для сообщения мембранной 11 и всасывающей камер 9. В поршне 3 установлен всасывающий клапан, на хвостовике 13 затвора которого выполнен уплотнительный поясок 14, а в штоке 2 выполнен канал 15 с уплотнительным пояском 16 При срабатывании устройства ограничения давления уплотнительные пояски 14 и 16 контактируют, образуя запорный клапан. Независимо от режима работы насоса, направление действующего на мембрану 11 давления постоянно, что позволяет повысить надежность насоса. 1 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„5U ÄÄ 1756629 А1 у>5 F 04 В 49/02, 21/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4807137/29 (22) 26,02.90 (46) 23.08,92, Бюл. ¹ 31 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, конструкторский и технологический институт гидромашиностроения (72) Т.В,Ким, Я.Л,Любин и M.À,Ðîãóíîâ (56) Авторское свидетельство СССР

К 540058, кл, F 04 В 49/02, 1972. насосами, Сущность изобретения: насос содержит цилиндр 1, шток 2 с подпружиненным поршнем 3, рабочую камеру 5, герметизирующую мембрану 7, дополнительный поршень 8 с каналами 12 для сообщения мембранной 11 и всасывающей камер 9. В поршне 3 установлен всасывающий клапан, на хвостовике 13 затвора которого выполнен уплотнительный поясок 14, а в штоке 2 выполнен канал 15 с уплотнительным пояском 16. При срабатывании устройства ограничения давленйя уплотнительные пояски 14 и 16 контактируют, образуя запорный клапан. Независимо от режима работы насоса, направление действующего на мембрану 11 давления постоянно, что позволяет повысить надежность насоса. 1 ил. (54) ГЕРМЕТИЧНЫЙ ПОРШНЕВОЙ НАСОС

С УСТРОЙСТВОМ ОГРАНИЧЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ (57) Использование: перекачивание агрессивных, токсичных и других жидкостей, со стабилизацией давления в технологических гидросистемах, оснащенных поршневыми

Изобретение относится к области насо- При повышенном давлении в гидросисостроения, а точнее к насосам, предназна- стеме поршень такого "насоса во время наченным для перекачивания- агрессивных, гнетания под действием давления в токсичных и других жидкостей в технологи- рабочей камере смещается относительно ческих гидросистемах и стабилизации в них штока в сторону всасывающей камеры, сжидавления. . мая пружину. Поскольку всасывающий кпаИзвестен поршневой насос с устройст- пан имеет ограничитель перемещения

- вом ограничения давления в виде подпру- относительно штока, пройсходйт открытие жиненногоподвижногоотносительноштока всасывающего клапана и"жйдкость из рабопоршня с ограничителем перемещения от- . чей камеры перепускается во всасывающую носительио штока в сторону всасывающей линию. Этим достигается ограничение давкамеры и установленным в поршне . само- пения в гидросистеме. При работе насоса в действующим всасывающим клапаном, за- номинальном режиме жидкость во всасыватвор которого снабжен ограничителем ющей линии поступает во всасывающую каперемещения относительно штока в сто- меру как при всасйвании; так и при рону всасывающей камеры, а шток нагнетании. Во всасывающей камере благереметизирован эластичной мембраной, годаря сопротивлению всасывающей линии установленной между ним и цилиндром на- на протяжении всего рабочего цикла подсоса, . держивается разрежение, поэтому перепад

1756629 давления на герметизирующей мембране имеет постоянное направлению. Это препятствует образованию на герметизирующей мембране складок, на которых происходит перетирание ее материала. ОдHà,о при повышенном давлении, когда жидкость перепускается из рабочей камеры во всасывающую линию, давление во всасывающей камере повышается из-за сопротивления всасывающей лини1А. В таком режиме работы во всасывающей камере наблюдается чередование повышенного давления и . разрежения, что приводит к смятию герметизирующей мембраны, образованию на ней складок и перетиранию ее материала, В результате этого имеет место преждевременный выход герметизирующей мембраны из строя.

Целью изобретения является повышение надежности работы насоса с устройством ограничения давления.

Указанная цель достигается тем, что в штоковой полости между мембраной и поршнем на штоке установлен с образованием мембранной и всасывающей камер дополHL тельный поршень с отверстиями для постоянного сообщения этих камер, в штоке со стороны всасывающей камеры выполнен канал для дополнительного сообщения всасывающей и мембранной камер, при этом вход в канал штока и хвостовик затвора всасывающего клапана снабжены обращенным один к другому уплотнительными поясками, а хвостовик затвора всасывающего клапана установлен с возможностью контакта его уплотнительного пояска с уплотнительным пояском канала штока для образования запорного клапана при срабатывании устройства ограничения давления.

Существующие отличия предлагаемого устройства заключаются в следующем.

Установка на штоке дополнительного поршня обеспечивает разделение штоковой полости насоса на мембранную и всасывающую камеру.

Выполнение в дополнительном поршне отверстий обеспечивает коммутацию мембранной и всасывающей камер, Выполнение в штоке канала для дополнительного сообщения мембранной и всасывающей камер обеспечивает возможность изменения общего сопротивления каналов, соединяющих указанные камеры, Выполнение на входе в канал штока и на хвостовике затвора всасывающего клапана уплотнительных поясков, обращенных друг к другу, и установка хвостовика затвора всасывающего клапана с возможностью контакта его уплотнительного пояска с уплотнительным пояском канала штока обеспечивают перекрытие канала штока при смещении поршня относительнО штока в сторону мембранной камеры, Совокупность этих признаков позволя5 ет получить новое свойство объекта, а именно повысить надежность работы насоса, Это достигается за счет того, что в результате смещения поршня относительно штока под действием повышенного давления в рабо10 чей камере уплотнительный поясок на затворе образует герметичный стык с уплотнительным пояском R0Kpyr входа в дополнительный канал. Это приводит к тому, что при перепуске жидкости из рабочей ка !5 меры во всасывающую линию, сопровождающемся повышением давления во всасывающей камере, увеличивается общее сопротивление каналов, соединяющих всасывающую и мембранную камеры, а пере20 пад давления на этих каналах повышается, Увеличение этого перепада компенсирует повышение давления во всагывающей камере, благодаря чему направление перепара давления на герметизирующей

25 мембране остается неизменным, Это препятствует смятию герметизирующей мембраны, образованию на ней складок, приводящих к ее отказу, Таким образом, применение устройства позволяет повы30 сить надежность работы насоса.

Заявитель и авторы не обнаружили в патентной литературе описание технических решений с теми же свойствами, которые имеет предлагаемое техническое

35 решение..

Таким образом, разработанное техническое решение отвечает критерию "существенные отличия".

На чертеже представлена конструктив40 ная схема предлагаемого насоса.

Насос имеет цилиндр 1, в котором размещен шток 2, подвижный относительно штока 2 поршень 3 с ограничителем 4 его перемещения в сторону рабочей камеры 5, 45 пружина 6 и герметизирующая мембрана 7, установленная меджу цилиндром 1 и штоком 2. Штоковая полость насоса разделена дополнительным поршнем 8 на штоке 2 на всасывающую камеру 9, сообщающуюся с

50 всасывающей линией 10, и мембранную камеру 1 !. Мембранная камера 11 сообщается с всасывающей камерой 9 посредством каналов 12, выполненных в дополнительном поршне 8. В поршне установлен самодейст55 вующий всасывающий клапан, íà xRocT0 вике 13 затвора которого имеется уплотнительный поясок 14. обращенный в сторону мембранной камеры 11 и являющийся ограничителем перемещения затг:ора всасывающего клапана относител «

1756629

О» = Чв(Fi Гг) 35 где Гз — площадь поршня насоса, . где С » — сопротивление каналов 12 в доДавление в мембранной камере насоса полнительном поршне 8. во время всасывания:

Условие постоянСтва направления пе40

Р = Рo- рVB B(6 Г)

-G» F2 F1 () г Г1 репэда давления на герметизиру)ощей мем() г - > !), (3) . бране 7 при работе насоса при повышенном давлении в гидросистеме с учетом уравнегде Ро — давление окружающей среды и дав- ния (3) принимает вид ление на входе во всасывающую линию; 45 р — плотность жидкости; . slgn(GeF>z - G»(Fz- F<) (Рг - Р) () =

GB — сопротивление всасывающей ли-, =-sign(GQF -G»(Fz-Fi) (Fz- F> Ц(9) р емом устроистве

G» — общее сопротивление каналов 8 ..Поскольку в предлага дополнительном поршне и канала 15 в што- 50 G» < G», для обеспечения постоянства направления перепада давления на герметиПри нагнетании расходы О, и Qq опре- . зирующей мембране выполняется только деляются зависимостями я . при Fz > F> и при выполнении неравенств

О» = Va(Fz F1) )4) ЬВ Н

Qâ Нв(Рз - Fz) в Q„= Нв(Fz - Fg) )5) Š— Р

G Р1 F где V)< — скорость штока во время нагнета- г — Р1 Рг — F> ния. при Fs > Г1; штока 2 в сторону мембранной камеры 11. Давление в мембранной камере во вре

В штоке 2 выполнен канал f5, на входе в мя нагнетания который со стороны всасывающей камеры 9 . выполнен уплотнительный поясок 16, об- Р„= Ро- pV)) (Ge(Fa- F<) Рз- F) + ращенный в сторону рабочей камеры 5 и 5, + G»(Fz- Fi) l Fz - Fi !). (6) образующий герметичнь)й стык с уплотйительным пояском 14 на хвостовике.затвора Из уравнений (3) и {6) можно получить всасываю его клапана. ь вающего клапана. условие постоянства направления перепада

Работа насоса происходит следующим давления для номинального режима работы образом. 10 насоса.

При работе насоса в номинальном режиме пружина 6 прижимает ограничитель 4 stgn(G F> - G»(Fz — F>) Fz — F> (1= перемещения поршня 3 к штоку 2, Поршень = sign(Gs{Fs — F)) (F3 - Г) +

3 и шток 2 во время рабочего цикла переме- + G,(Fz - F>) Fz — Fj Ц, (7) щаются совместно, обеспечивая всасыва- 15 ние и нагнетание. Вход в канал 15 при этом При повышении давления в гидросистеоткрыт и жидкость перетекает по нему и по ме выше допустимого значения поршень 3 каналам 12 в дополнительном поршне 8 из во время нагнетания смещается относиме 11 и всасывающей камеры 9 в мембранную ка- тельно штока 2всторонумембранно нной камеасхо меру и обратно. Во время всасывания 20 ры 11. а хвостовик 13 затвора всасываю р д О» в каналах дополнительного n0p- клапана при этом упирается в шток 2 т ь в ющего шня т к таким образом, что уплотнительные пояски 14 и 16 образу)от герметичный стык. В результате (1) этого происходит разгерметизация рабочей

25 камеры 5 и жидкость из нее перепускается где Чв — скорость поршня во время всасыва- во всасывающую линию 10, При этом канал ния; 15 в штоке перекрыт, что обеспечивает изF1 — эффективная площадь герметизи- менение общего сопротивления каналов. рующей мембраны с учетом площади ее же- соединяющих мембранную камеру 11 с всасткого цент а; ц р 30 сывающей камерой 9. Давление в мембранFz — площадьдополнительногопоршня. ной камере 11 при этом определяется

Расход жидкости Ов во всасывающей . уравнением линии во время всасывания: . PM=Po+рЧ, (GQF1 -G»* г г

Ов = 1/вГз Чв(3 Fz) О» = VeF) (2} . {Рг F) Fz F) () . (8) 1756629

yÃ

F1 — Рз F1 бк

F2 — F2 г2 Р1

3(с F1 бк >Ов

Р2 Р1 при Ез < F1, Формула изобретения

Герметичный поршневой насос с устройством ограничения давления, содержащий размещенные в цилиндре с

Составитель M.Ðîãóíîâ

Техред М.Моргентал Корректор М.Керецман

Редактор О.Стенина

Заказ 3076 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 (Производственно-издательский комбинат "Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Предлагаемое устройство обеспечивает постоянство направления перепада на герметизирующей мембране не только при работе насоса в номинальном режиме, как зто имеет место у прототипа, но и при работе при повышенном давлении, когда жидкость перепускается из рабочей камеры во всасывающую линию, Постоянный

rio направлению перепад давления на герметизирующей мембране в любом режиме работы препятствует ее смятию, образованию на ней складок и перетиранию ее материала; Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает повышение долговечности герметизирующей мембраны и, соответственно, повышает надежность насоса. образованием рабочей камеры шток с подпружиненным поршнем и установленным в последнем всасывающим клапаном, включающим седло в теле поршня и нагружен5 ный пружиной затвор с хвостовиком, обращенным в сторону штока, герметизирующую мембрану, установленную между штоком и цилиндром с образованием между ней и поршнем штоковой полости, о т л и10 ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности насоса путем обеспечения постоянства направления действующегО на мембрану давления, в штоковой полости между мембраной и поршнем на штоке ус15 тановлен с образованием мембранной и всасывающей камер дополнительный поршень с отверстиями для постоянного сообщения этих камер. в штоке со стороны. всасывающей камеры выполнен. канал для

20 дополнительного сообщения всасывающей и мембранной камер, при этом вход в канал штока и хвостовик затвора р".асывающего клапана снабжены обращенными один к другому уплотнительными поясками, а хво25 стовик затвора всасывающего клапана установлен с возможностью контакта его уплотнительного пояска с уплотнительным пояском канала штока для образования запорного клапана при срабатывании устрой30 ства ограничения давления,