Пневмоприводной диафрагменный насос

 

Использование: в насосостроении для перекачивания жидкостей. Сущность изобретения: пневмоприводной диафрагменный насос содержит источник сжатого воздуха, пневматический распределитель, глушитель шума, корпус с двумя камерами, отделенными друг от друга гибкой диафрагмой с жестким центром. Рабочая камера снабжена всасывающим и нагнетательным клапанами и возвратной пружиной. Приводная камера соединена с выходом пневматического распределителя. Распределитель содержит две ступенчатые соосные цилиндрические камеры с размещенными в них эластичными дисками, например, из резины и с размещенным в соединяющем камеры соосном канале стержнем с продольными пазами. Входной канал распределителя соединен через регулируемый дроссель с приводной камерой насоса. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Предполагаемое изобретение относится к насосам для перекачивания жидкостей и смесей, а именно к пневмоприводным диафрагменным насосам одинарного действия.

Известны пневмоприводные диафрагменные насосы одинарного действия, содержащие в корпусе две камеры,отделенные друг от друга эластичной диафрагмой с жесткими центрами и возвратной пружиной.

Наиболее близким прототипом является насос по авт. св. СССР N 1536048, от 02.10.86, класс F 04 B 43/06.

Его недостатками являются сложность конструкции пневматического распределителя и отсутствие возможности плавного регулирования производительности насоса.

Целью предполагаемого изобретения является устранение этих недостатков.

Указанная цель достигается тем, что он снабжен глушителем шума, а пневматический распределитель выполнен в виде двух соосно расположенных в корпусе ступенчатых цилиндрических камер разного диаметра с входными каналами на внешних торцевых поверхностях и соединенных общим соосным каналом на внутренних торцевых поверхностях, сообщающимся с атмосферой через дополнительный боковой канал и глушитель шума, в каждой из двух камер размещен эластичный диск из гибкого и упругого материала, например, резины, а в общем канале свободно размещен стержень с продольными пазами, при этом в ступенчатой камере большего диаметра эластичный диск зажат по высоте на периферии, а в камере меньшего диаметра эластичный диск размещен по высоте на периферии свободно, и она снабжена выходным каналом и двумя соосными кольцевыми выступами на торцевых поверхностях вокруг входного канала и общего канала, причем расстояние по высоте между этими выступами больше толщины эластичного диска в этой камере, входной канал в камере меньшего диаметра соединен с источником сжатого воздуха, а входной канал в камере большего диаметра снабжен регулируемым дросселем и через него соединен с приводной камерой насоса.

Схема, конструкция и работа предлагаемого насоса поясняются на фиг. 1, 2. Насос /фиг. 1/ содержит источник питания /Pпит./ сжатым воздухом 1, пневматический распределитель с двумя ступенчатыми соосными цилиндрическими камерами различного диаметра 2 и 3 с входными каналами соответственно 4 и 5 на внешних торцевых поверхностях и соединенных общим соосным ступенчатым каналом 6 на внутренних торцевых поверхностях, сообщающимся с атмосферой дополнительным боковым каналом 7 через глушитель шума 8. В каждой из двух камер 2 и 3 размещен эластичный диск /соответственно 9 и 10/ из гибкого и упругого материала, например, резины, а в общем канале 6 свободно размещен стержень 11 с продольными пазами 12. В камере 2 эластичный диск 9 зажат по высоте на периферии между корпусом 13 и эластичным кольцом 14. В камере 3 эластичный диск 10 размещен на периферии свободно по высоте, а эта камера снабжена выходным каналом 15 и двумя соосными кольцевыми выступами 16 и 17 на внутренних торцевых поверхностях вокруг входного канала 5 и общего соосного канала 6. Кольцевой выступ 17 размещен на подвижном штуцере 18. Расстояние по высоте между выступами 16 и 17 больше толщины диска 10 и может регулироваться путем перемещения по высоте штуцера 18, уплотненного по отношению к корпусу 13 с помощью уплотнительного кольца 19. Диск 10 составляет с кольцевыми выступами 16 и 17 два плоских пневмоконтакта, отделяющих выходной канал 15 либо от атмосферы, либо от источника сжатого воздуха. Эффективная площадь эластичного диска 9 больше площади кольцевого выступа 16, а она, в свою очередь, больше площади кольцевого выступа 17. Камера 3 снабжена радиальными пазами 20 на внешней торцевой поверхности, длина которых больше диаметра эластичного диска 10 в этой камере.

Гибкая диафрагма 21 делит корпус 13 на две камеры рабочую 22 и приводную 23. Приводная камера 23 связана с выходным каналом 15 пневматического распределителя, а с помощью канала 24 через регулируемый дроссель 25 и входной канал 4 с камерой 2 этого пневмораспределителя.

Дроссель 25 уплотнен относительно корпуса 13 с помощью уплотнительного кольца 26. Положение штуцера 18 по высоте, /определяющее величину рабочего хода эластичного диска 10/ фиксируется с помощью контргайки 27, а регулируемого дросселя 26 с помощью контргайки 28.

В рабочей камере 22 с перекачиваемой жидкостью 29 размещены жесткий центр 30, не скрепленный с диафрагмой 21, и возвратная пружина 31 между корпусом 13 и жестким центром 30. Камера 22 через канал 32 и всасывающий /обратный, например, шариковый/ клапан 33 сообщается с всасывающим патрубком 34, а через канал 32 и напорный /обратный, например, шариковый/ клапан 35 с напорным патрубком 36. Всасывающий патрубок 34 соединяется шлангом с открытым резервуаром перекачиваемой жидкости, смеси или эмульсии.

Предлагаемый насос работает следующим образом. При выключенном источнике сжатого воздуха 1 /Pпит.0/ гибкая диафрагма 21 под действием возвратной пружины 31 находится в крайнем правом положении, все камеры насоса наполнены воздухом под атмосферным давлением, а эластичные диски 2,3 и стержень 11 пневматического распределителя находятся в крайнем верхнем положении. При этом его выходной канал 15 сообщается с входным каналом 5 и отделен от каналов 6 и 7. При включении источника сжатого воздуха 1 /Pпит.1/ сжатый воздух по каналу 5, пазам 20 и выходному каналу 15 проходит на выход пневматического распределителя и начинает наполнять приводную камеру 23. Под действием сжатого воздуха гибкая диафрагма 21 с жестким центром 30 начинает перемещаться влево, сжимая возвратную пружину 31, до своего крайнего левого положения. При этом всасывающий клапан 33 закрывается, а воздух из рабочей камеры 22 вытесняется через напорный клапан 35 в штуцер 36 на выход насоса. При этом возрастает давление сжатого воздуха в приводной камере 23, в канале 24, на входе 4 пневматического распределителя. В камере 2 давление также возрастает, однако с замедлением, зависящим от степени закрытия регулируемого дросселя 25 /при его полном закрытии действие действие насоса прекращается/. При достижении в камере 2 давления сжатого воздуха, соответствующего верхней точке срабатывания пневматического распределителя, гибкий диск 9 прогибается вниз, передает стержню 11 усилие, достаточное для перемещения гибкого диска 10 в крайнее нижнее положение /фиг. 2/. При этом диск 10 перекрывает канал 5, отсоединяя выходной канал 15 распределителя и приводную камеру 23 от источника сжатого воздуха 1 и соединяя их с атмосферой через пазы 12 стержня 11, камеры 6, 7 и глушитель 8. В результате давление в приводной камере 23 начинает уменьшаться и под действием возвратной пружины 31 гибкая диафрагма 21 перемещается вправо до своего крайнего правого положения /фиг. 1/. При этом в рабочей камере 22 образуется разрежение, под действием которого напорный клапан 35 закрывается, а всасывающий клапан 33 открывается и под действием атмосфеоного давления из бака с перекачиваемой жидкостью через входной штуцер 34 закачивается порция жидкости в камеру 22, равная переменному объему этой камеры. При этом из камеры 2 пневматического распределителя сжатый воздух через дроссель 25 и канал 24 удаляется в атмосферу. При достижении давления в камере 2 нижней точки срабатывания пневматического распределителя под действием давления питания Pпит. во входном канале 5 эластичный диск 10 передает усилие стержню 11, достаточное для перемещения диска 9 в крайнее верхнее положение. При этом диск 10 ложится на кольцевой выступ 16, соединяя выход 15 распределителя и приводную камеру 23 с источником сжатого воздуха и отсоединяя их от атмосферы. При этом давление в приводной камере 23 снова увеличивается, и диафрагма 21 снова перемещается в крайнее левое положение /фиг. 2/, т.е. процесс реверса диафрагмы 21 повторяется. В приводной камере 23, таким образом, последовательно возникают импульсы давления сжатого воздуха, равные Pпит. Период этих колебаний можно плавно настраивать с помощью регулируемого дросселя 25. При последовательной подаче импульсов давления сжатого воздуха в приводную камеру 23 рабочая камера 22 постепенно наполняется перекачиваемой жидкостью и в напорную линию 36 на выход насоса поочередно поступают порции жидкости, равные переменному объему рабочей камеры 22. При увеличении частоты импульсов сжатого воздуха производительность насоса увеличивается, а при уменьшении частоты производительность его уменьшается. Таким образом, с помощью регулируемого дросселя можно плавно регулировать производительность насоса в широких пределах.

Различие площадей кольцевых выступов 16 и 17 в камере 3 обеспечивает релейную статическую характеристику пневматического распределителя с зоной гистерезиса, ограниченной верхней и нижней точками срабатывания. Эти точки срабатывания определяются соотношением эффективных площадей эластичного диска 9 и кольцевых выступов 16 и 17.

Предлагаемый насос не требует заполнения жидкостью перед началом работы. Он начинает работать при подаче к нему сжатого воздуха и перестает работать при выключении подачи к нему сжатого воздуха, что дает возможность дистанционно управлять его работой и использовать его в качестве дозатора жидкости. Насос работает при соотношении давлений сжатого воздуха и перекачиваемой жидкости около 1: 1, т.е. его напор приблизительно равен давлению сжатого воздуха /за вычетом усилия сжатия возвратной пружины/.

Для того, чтобы при включении насоса сжатый воздух из входного канала 5 не выходил в атмосферу через каналы 6,7 мимо диска 10, расстояние по высоте /вдоль продольной оси распределителя/ между торцевой поверхностью кольцевого выступа 16 и торцевой поверхностью 37 ступенчатой камеры 3 выполнено меньшим или равным толщине размещенного на ней эластичного диска 10. Поэтому даже при отсутствии питающего давления сжатого воздуха и после его подачи этот диск за счет своей упругости прижат к торцевой поверхности кольцевого выступа 16 и отделяет при этом входной канал 5 и камеру 3 от каналов 6,7 и атмосферы.

Эластичное кольцо 14 под эластичным диском 9 увеличивает его долговечность. Выполнение общего соосного канала 6 ступенчатым и радиальные пазы 20 в камере 3 увеличивают проходные сечения каналов для сжатого воздуха при наполнении и опорожнении приводной камеры 23 насоса.

Формула изобретения

1. Пневмоприводной диафрагменный насос, содержащий установленную в корпусе подпружиненную диафрагму с жестким центром, с образованием рабочей и приводной камер, первая из которых соединена с всасывающим и нагнетательным клапанами, а вторая с выходом пневматического распределителя, связанного с источником сжатого воздуха, отличающийся тем, что он снабжен глушителем шума, а пневматический распределитель выполнен в виде двух соосно расположенных в корпусе ступенчатых цилиндрических камер разного диаметра с входными каналами на внешних торцевых поверхностях и соединенных общим соосным каналом на внутренних торцевых поверхностях, сообщающимся с атмосферой через дополнительный боковой канал и глушитель шума, в каждой из двух камер размещен эластичный диск из гибкого и упругого материала, например, резины, а в общем канале свободно размещен стержень с продольными пазами, при этом в ступенчатой камере большего диаметра эластичный диск зажат по высоте на периферии, а в камере меньшего диаметра эластичный диск размещен по высоте на периферии свободно и она снабжена выходным каналом и двумя соосными кольцевыми выступами на торцевых поверхностях вокруг входного канала и общего канала, причем расстояние по высоте между этими выступами больше толщины эластичного диска в этой камере, входной канал в камере меньшего диаметра соединен с источником сжатого воздуха, а входной канал в камере большего диаметра снабжен регулируемым дросселем и через него соединен с приводной камерой насоса.

2. Насос по п.1, отличающийся тем, что эффективная площадь эластичного диска в камере большего диаметра больше площади кольцевого выступа на внутренней торцевой поверхности камеры меньшего диаметра, а последняя больше площади кольцевого выступа вокруг входного канала на внешней торцевой поверхности этой камеры.

3. Насос по п.1, отличающийся тем, что он снабжен подвижным штуцером, регулируемым по высоте вдоль продольной оси распределителя и уплотненным по отношению к его корпусу, на котором размещен кольцевой выступ входного канала камеры меньшего диаметра.

4. Диафрагменный насос по п.1, отличающийся тем, что расстояние по высоте вдоль продольной оси распределителя между торцевой поверхностью кольцевого выступа вокруг соединяющего камеры общего канала и внешней торцевой поверхностью ступенчатой камеры меньшего диаметра выполнено меньшим или равным толщине размещенного на этой поверхности эластичного диска.

5. Диафрагменный насос по п.1, отличающийся тем, что в камере меньшего диаметра на внешней торцевой поверхности выполнены радиальные пазы, длина которых больше размещенного в этой камере эластичного диска.

6. Диафрагменный насос по п.1, отличающийся тем, что камера большего диаметра снабжена эластичным кольцом между размещенным в ней эластичным диском и ее внутренней торцевой поверхностью.

7. Диафрагменный насос по п.1, отличающийся тем, что общий канал между камерами распределителя выполнен ступенчатым.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2