Гидропоршневой насос

 

Назначение: для гидротранспорта твердых сыпучих материалов, в частности в качестве насоса для перекатывания абразивных полидисперсных гидросмесей. Сущность изобретения: спаренные параллельно расположенные цилиндрические камеры 1 и 2 с рабочими и гидроприводными полостями снабжены опорными шкивами 6, которые установлены на торцах гидроприводных полостей цилиндрических камер, шток 5, соединяющий поршни 3 и 4, выполнен гибким и огибает опорные шкивы, а торцы гидроприводных полостей соединены посредством штокового канала 7, заполненного приводной жидкостью, в котором размещены опорные шкивы и огибающий их гибкий шток 5. При этом рабочие полости цилиндрических камер между всасывающими и нагнетательно - транспортными трубопроводами снабжены дополнительными камерами 8 осаждения для оседающих твердых частиц с обводными трубопроводами 13, узлами 9 разгрузки восходящим потоком несущей среды и регуляторами 9 концентрации гидросмеси в виде подвижных патрубков, причем оси цилиндрических камер 1 и 2 и камер 8 осаждения пересекаются под любым углом в пределах 90 - 180^o. Кроме того, насос может быть снабжен пневматическими компенсаторами-регуляторами подачи, которые подключены параллельно к торцам гидроприводных полостей цилиндрических камер посредством патрубков с дроссельными клапанами; 3 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к гидротранспорту твердых сыпучих материалов, в частности к объемным насосам для перекачивания абразивных полидисперсных гидросмесей, и может быть использовано во многих отраслях промышленности при гидротранспортировании материалов различной крупности и плотности.

Известны устройства для непрерывной подачи гидросмеси в трубопровод при гидравлическом транспортировании сыпучих материалов, включающие вертикально установленные камеры с загрузочными и разгрузочными трубопроводами, снабженные разделителями гидросмеси и воды в виде поплавков с диаметрами, равными внутренним диаметром камер, и неподвижными концевыми датчиками положения поплавков.

Недостатком указанных устройств является сложность управления процессами загрузки и разгрузки камер вследствие независимого друг от друга перемещения разделителей поплавков, отсутствие всасывающей способности и недостаточная надежность работы разделителей поплавков, изнашиваемых твердыми частицами в зазорах между поплавками и стенками камер при напорной их загрузке гидросмесью.

Известен гидропоршневой насос для гидротранспорта сыпучих материалов, содержащий соосно расположенные цилиндры, плавающие гидроприводные поршни которых соединены штоком и делят цилиндры на рабочие полости, соединенные через клапаны с всасывающим и нагнетательным трубопроводами, и на гидроприводные полости, связанные с напорно-сливным трубопроводом для подачи приводной жидкости приводным насосом через золотниковые распределители, управляемые рычажным механизмом переключения. Этот насос принят за прототип.

Недостатками насоса являются невысокая нерегулируемая подача и небольшая крупность перекачиваемого материала, ограниченные невозможностью применения цилиндров большого объема из-за опасности их закупорки; невысокая надежность громоздкого рычажного механизма переключения золотникового распределителя, значительные габариты насоса с соосно расположенными цилиндрами и длинным жестким штоком, соединяющим поршни.

Целью изобретения является повышение надежности работы, величины подачи и мощности насоса, регулирование подачи и концентрации полидисперсных гидросмесей.

Это достигается тем, что цилиндрические камеры насоса расположены параллельно и снабжены опорными шкивами, которые установлены на торцах гидроприводных полостей, шток, соединяющий поршни, выполнен гибким и огибает опорные шкивы, а торцы гидроприводных полостей цилиндрических камер соединены посредством штокового канала, заполненного приводной жидкостью, в котором размещены опорные шкивы и огибающая их часть гибкого штока, при этом рабочие полости цилиндрических камер между всасывающими и нагнетательно-транспортными трубопроводами вне зон перемещения поршней (плунжеров) снабжены дополнительными камерами осаждения для оседающих твердых частиц с обводными трубопроводами, соединяющими рабочие полости цилиндрических камер и нижние части камер осаждения для разгрузки последних восходящим потоком несущей среды, и с регуляторами концентрации гидросмеси в виде подвижных патрубков для изменения зазоров между торцами обводных и нагнетательно-транспортных трубопроводов, причем продольные оси цилиндрических камер и камер осаждения пересекаются под любым углом в пределах 90-180^о. Насос снабжен пневматическими компенсаторами-регуляторами подачи, которые подключены параллельно к торцам гидроприводных полостей цилиндрических камер посредством патрубков с дроссельными клапанами. Насос снабжен подвижными концевыми датчиками положения поршней (плунжеров), которые установлены на концах гидроприводных полостей цилиндрических камер с возможностью перемещения вдоль продольных осей цилиндрических камер на заданное расстояние для регулирования объемов последних в необходимых пределах и взаимосвязаны с подвижными патрубками регуляторов концентрации гидросмеси обратной связью. Насос снабжен загрузочным бункером-смесителем, по конструкции принципиально аналогичным камерам осаждения.

Такое техническое решение позволяет значительно увеличить объем цилиндрических камер, подачу, мощность и КПД до необходимых значений, соответственно снизить число двойных ходов и минуту и износ насоса, обеспечить гибкую характеристику насоса, равномерность и плавное регулирование подачи и концентрации гидросмеси при перекачивании твердых материалов различной крупности и плотности.

На чертеже показана схема предложенного гидропоршневого насоса (дуплекса).

Он содержит спаренные параллельно расположенные цилиндрические камеры 1 и 2, разделяемые на рабочие и гидроприводные полости плавающими разгруженными гидроприводными поршнями (плунжерами) 3 и 4, которые соединены гибким штоком 5, выполненным, например, из гибкой ленты и огибающим опорные шкивы 6. Эти шкивы вместе с огибающей их частью гибкого штока 5 заключены в штоковый канал 7, соединяющий торцы гидроприводных полостей цилиндрических камер 1 и 2, и заполненный приводной жидкостью. Наличие буферного объема приводной жидкости в штоковом канале снижает требованиям к герметизации сальникового уплотнения гибкого штока и предотвращает утечки жидкости из системы. Для подачи приводной жидкости поочередно в гидроприводные полости цилиндрических камер 1 и 2 предназначены приводной насос 16, напорный 17 и напорно-сливной 18 трубопроводы, а также золотниковый или клапанный распределители 20, управляемые механизмами переключения с приводами электрического (соленоидные) типа 21 с концевыми контактными или бесконтактными датчиками 22 и 23 положения поршня (плунжера) или механического (стержневые, рычажные, реечные) типа 24 с попеременным переключением распределителя, например прямым и обратным рычагами. С целью обеспечения соответствия соотношения объемов камер осаждения для твердого и цилиндрических камер для жидкого заданному регулятором концентрации гидросмеси соотношению Т:Ж концевые датчики положения поршней (плунжеров) установлены на концах гидроприводных полостей цилиндрических камер и выполнены подвижными с возможностью перемещения вдоль продольных осей цилиндрических камер на соответственно задаваемое расстояние и регулирования объемов камер в необходимых пределах и взаимосвязаны с подвижными патрубками регуляторов концентрации гидросмеси обратной связью.

Для периодического слива вытесняемой из цилиндрических камер 1 и 2 приводной жидкости в зумпф насоса 16 предусмотрен сливной трубопровод 19.

Рабочие полости цилиндрических камер между всасывающими 14 и нагнетательно-транспортными 15 трубопроводами с соответствующими клапанами 11 и 12 вне зон перемещения поршней (плунжеров) снабжены камерами осаждения 8 для оседающих твердых частиц с узлами разгрузки 9 восходящим потоком несущей среды в нижней части, снабженными регуляторами концентрации гидросмеси 10 с подвижными патрубками для изменения зазоров между торцами обводных трубопроводов 12 для подачи несущей среды к узлам разгрузки и нагнетательно-транспортных трубопроводов 15. При этом цилиндрические камеры и камеры осаждения расположены с возможностью пересечения их продольных осей под любым углом в пределах 90-180^о. Для заполнения рабочих полостей цилиндрических камер насоса гидросмесью предназначен саморазгружающийся бункер-смеситель 25, по конструкции принципиально аналогичный камерам осаждения 8. При работе на перекачной станции возможно поступление гидросмеси в камеры насоса непосредственно из транспортного трубопровода.

Для регулирования и компенсации неравномерности подачи насос снабжен пневматическими компенсаторами-регуляторами 26 с поршневыми разделителями 27 сжатого воздуха и приводной жидкости. Компенсаторы-регуляторы подключены параллельно к торцам гидроприводных полостей цилиндрических камер с помощью патрубков 28 с дроссельными клапанами 29 и соединены с компрессором трубопроводом 30.

Гидроприводной насос работает следующим образом.

При установившемся режиме работы насоса золотник распределителя 20 занимает одно из крайних своих положений (например, на фиг.1 левое) и приводная жидкость от насоса 16 по напорному трубопроводу 17 и напорно-сливному трубопроводу 18 поступает в трубопроводную полость цилиндрической камеры 2, воздействует на поршень (плунжер) 4, который, перемещаясь, вытесняет жидкую часть перекачиваемой гидросмеси в камеру осаждения 8 и по обводному трубопроводу 13 к узлу разгрузки 9. Здесь жидкая часть гидросмеси несущая среда захватывает осевшие твердые фракции, смешивается с ними в соответствии Т:Ж, заданном регулятором концентрации 10 и положением регулируемого концевого датчика 23 с электрическим 21 или механическим (рычаговым) приводом 24 золотникового распределителя 20, и восходящим потоком через нагнетательный клапан 12 поступает в нагнетательно-транспортный трубопровод 15.

Перемещающийся поршень (плунжер) 4 с помощью гибкого штока 5, огибающего расположенные в штоковом канале 7 опорные шкивы 6, тянет за собой поршень (плунжер) 3, который осуществляет всасывание перекачиваемой гидросмеси из бункера-смесителя 25 по всасывающему трубопроводу 14 в цилиндрическую камеру 1 с одновременным вытеснением из нее приводной жидкости через напорно-сливной трубопровод 18, золотниковый распределитель 20 и сливной трубопровод 19 в зумпф насоса 16.

По окончании одновременных процессов нагнетания в камере 2 и всасывания в камере 1 с помощью механизмов переключения с электрическим (соленоидным) приводом 21 либо с механическим (рычажным) приводом 24, срабатываемыми при воздействии поршня (плунжера) 3 на регулируемый концевой датчик 23, золотник распределителя 20 сдвигается в противоположное (правое) крайнее положение. При этом происходит соединение напорно-сливного трубопровода 18 цилиндрической камеры 1 с напорным трубопроводом 17 насоса 16, а напорно-сливного трубопровода 18 камеры со сливным трубопроводом 19 и начинаются аналогично предыдущему процессы нагнетания в камере 1 и всасывания в камере 2 с последующей периодичностью циклов работы насоса.

Регулирование концентрации перекачиваемой гидросмеси производится изменением расстояния между торцами обводного 13 и нагнетательно-транспортного 15 трубопроводов подвижным патрубком регулятора концентрации 10 в узле разгрузки 9 твердого восходящим потоком несущей среды в нижней части камеры осаждения 8.

Регулирование и компенсация неравномерности подачи насоса осуществляется изменением давления сжатого воздуха в компенсаторе-регуляторе 26 и дросселированием потока поступающей в него приводной жидкости с помощью дроссельного клапана 29.

Формула изобретения

1. ГИДРОПОРШНЕВОЙ НАСОС для гидротранспорта твердых сыпучих материалов, содержащий спаренные цилиндрические камеры, плавающие разгруженные гидроприводные поршни которых соединены штоком и делят цилиндрические камеры на рабочие полости, соединенные через клапаны с всасывающим и нагнетательно-транспортным трубопроводами, и на гидропроводные полости, связанные с напорно-сливным трубопроводом для подачи приводной жидкости приводным насосом и сливе ее через золотниковый или клапанный распределитель, управляемый механизмом переключения, отличающийся тем, что цилиндрические камеры расположены параллельно и снабжены опорными шкивами, которые установлены на торцах гидроприводных полостей, шток выполнен гибким и огибает опорные шкивы, а торцы гидроприводных полостей цилиндрических камер соединены посредством штокового канала, заполненного приводной жидкостью, в котором размещены опорные шкивы и огибающий их гибкий шток, при этом в рабочих полостях цилиндрических камер между всасывающими и нагнетательно-транспортными трубопроводами вне зон перемещения поршней установлены дополнительные камеры осаждения для оседающих твердых частиц с обводными трубопроводами, соединяющими рабочие полости цилиндрических камер и нижние части камер осаждения для разгрузки последних восходящим потоком несущей среды, и с регуляторами концентрации гидросмеси в виде подвижных патрубков для изменения зазоров между торцами обводных и нагнетательно-транспортных трубопроводов, причем продольные оси цилиндрических камер и камер осаждения пересекаются под любым углом в пределах 90 - 180 .

2. Насос по п.1, отличающийся тем, что он снабжен пневматическими компенсаторами-регуляторами подачи, которые подключены параллельно к торцам гидроприводных полостей цилиндрических камер посредством патрубков с дроссельными клапанами.

3. Насос по п.1, отличающийся тем, что он снабжен подвижными концевыми датчиками положения поршней, которые установлены на торцах гидроприводных полостей цилиндрических камер с возможностью перемещения вдоль продольных осей цилиндрических камер на заданное расстояние для регулирования объемов последних в необходимых пределах и взаимосвязаны с подвижными патрубками регуляторов концентрации гидросмеси обратной связью.

4. Насос по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен загрузочным бункером-смесителем, аналогичным камере осаждения.

РИСУНКИ

Рисунок 1