Диафрагменный насос



Диафрагменный насос
Диафрагменный насос

 


Владельцы патента RU 2509230:

Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" (RU)

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системах терморегулирования для космических летательных аппаратов. Насос включает мембранную головку с двумя полостями, образованными мембраной с корпусом и крышкой, между фланцами которых закреплен край мембраны, а также подвижным штоком, установленным с возможностью перемещения относительно корпуса и крышки, на котором жестко закреплена центральная часть мембраны. Мембранная головка снабжена парой нагнетательных и парой всасывающих клапанов. Корпус со штоком снабжены уплотнительным узлом, состоящим из двух уплотнительных колец, которые размещены в коаксиальных канавках корпуса, разнесенных вдоль оси штока, и накопительной полости между ними, отделенной перемычками. В корпусе выполнена цилиндрическая камера с размещенным в ней поршнем того же диаметра, связанная каналом с накопительной полостью со стороны, обращенной к штоку. С другой стороны, противолежащей штоку, полость соединена отверстием с одной из полостей мембранной головки через обратный клапан. Накопительная полость и соединенная с ней часть цилиндрической камеры заполнены консистентной смазкой. Диаметр D поршня определяется формулой: D 4 ( F m p + F c ) π P , где D - диаметр поршня; Fmp - сила трения поршня о стенки камеры; Fc - сила сцепления смазки со стенками камеры; Р - давление в полости мембранной головки. Обеспечивается периодическая дополнительная смазка уплотнений подвижного штока, что обеспечивает повышение долговечности насоса. 2 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системах терморегулирования (СТР), преимущественно для космических летательных аппаратов (КЛА).

Известен диафрагменный насос, включающий мембранную головку, состоящую из корпуса и крышки, между фланцами которых закреплен край мембраны, а также подвижного штока, на котором жестко закреплена центральная часть мембраны, при этом мембранная головка снабжена не менее чем одним нагнетательным и одним всасывающим клапанами, а также входным и выходным штуцерами (RU №253580, F04B43/04, 1969).

Недостатком указанной конструкции является сложность обслуживания.

Указанный недостаток частично устранен в диафрагменном насосе с мембранной головкой, с двумя полостями, образованными мембраной с корпусом и крышкой, между фланцами которых закреплен край мембраны, а также подвижным штоком, установленным с возможностью перемещения относительно корпуса и крышки, на котором жестко закреплена центральная часть мембраны, при этом мембранная головка снабжена парой нагнетательных и парой всасывающих клапанов по одному нагнетательному и одному всасывающему клапану в корпусе и аналогичными клапанами в крышке (RU №2281416, F04B 43/02, 2004).

Для подобных диафрагменных насосов, особенно для СТР КЛА, при перекачке продуктов жизнедеятельности космонавтов актуальна проблема герметичности соединения корпуса с подвижным штоком при воздействии агрессивных компонентов продуктов жизнедеятельности на уплотнения. Поэтому необходима периодическая дополнительная смазка уплотнений подвижного штока в процессе функционирования.

Задачей усовершенствованной конструкции устройства является обеспечение периодической дополнительной смазки уплотнений подвижного штока в процессе функционирования.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение долговечности насоса.

Технический результат достигается тем, что в диафрагменном насосе, включающем мембранную головку с двумя полостями, образованными мембраной с корпусом и крышкой, между фланцами которых закреплен край мембраны, а также подвижным штоком, установленным с возможностью перемещения относительно корпуса и крышки, на котором жестко закреплена центральная часть мембраны, при этом мембранная головка снабжена парой нагнетательных и парой всасывающих клапанов, по одному нагнетательному и одному всасывающему клапану в корпусе и аналогичными клапанами в крышке, в отличие от прототипа в нем корпус со штоком снабжены уплотнительным узлом, состоящим из двух уплотнительных колец радиального сжатия, которые размещены в коаксиальных канавках корпуса, разнесенных вдоль оси штока, и накопительной полости между ними, отделенной перемычками от уплотнительных колец и охватывающей шток, при том в корпусе выполнена цилиндрическая камера с размещенным в ней поршнем того же диаметра, связанная каналом с накопительной полостью со стороны, обращенной к штоку, а с другой стороны, противолежащей штоку, соединенная отверстием с одной из полостей мембранной головки через обратный клапан, причем накопительная полость и соединенная с ней часть цилиндрической камеры заполнены консистентной смазкой, при этом диаметр D поршня определяется формулой:

D 4 ( F m p + F c ) π P , где

D - диаметр поршня;

Fmp - сила трения поршня о стенки камеры;

Fc - сила сцепления смазки со стенками камеры;

Р - давление в полости мембранной головки.

На фиг.1 представлен разрез мембранной головки по А-А, на фиг.2 представлен общий вид мембранного насоса со стороны корпуса в направлении оси штока.

Мембранный насос снабжен мембранной головкой, включающей корпус 1 и крышку 2 с фланцами, шток 3, на котором жестко закреплена центральная часть мембраны 4. Наружный край мембраны 4 закреплен между фланцами корпуса 1 и крышки 2. Полость, образованная корпусом 1 и мембраной 4, через подводящий канал связана с нагнетательным клапаном 5 и всасывающим клапаном 7. Полость, образованная крышкой 2 и мембраной 4, через подводящий канал связана с нагнетательным клапаном 6 и всасывающим клапаном 8. Нагнетательные клапаны 5 и 7 снабжены запорными элементами и присоединяются к выходной магистрали. Всасывающие клапаны 6 и 8 также снабжены запорными элементами и присоединяются к входной магистрали. Место выхода штока 3 из корпуса 1 снабжено уплотнительным узлом, состоящим из двух уплотнительных колец 9 и 10, охватывающих шток 3, которые размещены в коаксиальных канавках корпуса 1. Между уплотнительными кольцами 9 и 10 выполнена накопительная полость 11, охватывающая шток 3, отделенная перемычками от уплотнительных колец. Накопительная полость 11 связана каналом с цилиндрической камерой 12, в которой установлен поршень 13 того же диаметра. К стороне поршня 13, противоположной накопительной полости 11, подводится давление из полости, образованной корпусом 1 и мембраной 4 через обратный клапан 14. Накопительная полость 11 и соединенная с ней часть цилиндрической камеры 12 заполнены консистентной смазкой.

Шток 3 совершает возвратно-поступательные движения относительно мембранной головки. При выдвижении штока 3 из корпуса 1 мембрана 4 создает разрежение атмосферы под крышкой 2, через каналы пониженное давление передается на нагнетательный 6 и всасывающий 8 клапаны. Запорный элемент нагнетательного клапана 6 прижимается к седлу и перекрывает сообщение жидкости с выходной магистралью. Запорный элемент всасывающего клапана 8 открывает входную магистраль и жидкость через подводящий канал извне подается в полость, образованную крышкой 2 и мембраной 4. При перемещении штока 3 внутрь корпуса 1 мембрана 4 сжимает жидкость под крышкой 2, через соответствующий канал повышенное давление передается на нагнетательный 6 и всасывающий 8 клапаны. Запорный элемент всасывающего клапана 8 повышенным давлением прижимается к седлу и перекрывает сообщение жидкости с входной магистрали. Запорный элемент нагнетательного клапана 6 повышенным давлением открывает выходную магистраль и жидкость подается из полости, образованную крышкой 2 и мембраной 4 наружу. Аналогично происходит заполнение и опорожнение полости, образованной корпусом 1 и мембраной 4, только в противоходе с полостью, образованной крышкой 2 и мембраной 4, что позволяет обеспечить работу насоса и при прямом и при обратном ходах штока 3. Наличие уплотнительного узла, включающего накопительную полость 11, заполненную консистентной смазкой, отделенного от рабочей полости мембранной головки уплотнительным кольцом 9, а от окружающей среды уплотнительным кольцом 10, позволяет обеспечить постоянное смазывание штока 3 и уплотнительных колец (9 при втягивании штока 3 в корпус 1, а 10 при выдвижении штока 3 из корпуса 1). При функционировании насоса происходит вынос смазки на поверхности штока 3 за пределы уплотнительного узла, поэтому объем цилиндрической камеры 12 обеспечивает восполнение консистентной смазки в накопительной полости 11 в течение всего ресурса работы за счет подачи давления на поршень 13 из полости диафрагменной головки, образованной корпусом 1 и мембраной 4 при выдвижении штока 3 из корпуса 1. Обратный клапан 14 предохраняет поршень 13 от обратного хода при создании разрежения в полости диафрагменной головки, образованной корпусом 1 и мембраной 4 при втягивании штока 3 в корпус 1.

Для того, чтобы поршень 3 мог перемещаться в цилиндрической камере 12, он должен преодолеть силу Fmp трения о стенки камеры и силу Fc сцепления смазки со стенками камеры, т.е. сила, действующая на поршень, должна удовлетворять условию: F F m p + F c ( 1 )

Сила, действующая на поршень 13, при создании давления в полости диафрагменной головки, образованной корпусом 1 и мембраной 4 при выдвижении штока 3 из корпуса 1, определяется формулой:

F = P S = P π D 2 4 ( 2 ) , где

Р - давление в полости мембранной головки;

D - диаметр поршня.

Подставляя (2) в выражение (1), получим:

P π D 2 4 F m p + F c , откуда D 4 ( F m p + F c ) π P

Выполнение в насосе уплотнительного узла, состоящего из двух уплотнительных колец радиального сжатия, которые размещены в коаксиальных канавках корпуса, разнесенных вдоль оси штока, и накопительной полости между ними, отделенной перемычками от уплотнительных колец и охватывающей шток, а также восполнение консистентной смазки в накопительной полости в течение всего ресурса работы обеспечивает периодическую дополнительную смазку уплотнений подвижного штока в процессе функционирования, что обеспечивает повышение долговечности насоса.

Диафрагменный насос, включающий мембранную головку с двумя полостями, образованными мембраной с корпусом и крышкой, между фланцами которых закреплен край мембраны, а также подвижным штоком, установленным с возможностью перемещения относительно корпуса и крышки, на котором жестко закреплена центральная часть мембраны, при этом мембранная головка снабжена парой нагнетательных и парой всасывающих клапанов по одному нагнетательному и одному всасывающему клапану в корпусе и аналогичными клапанами в крышке, отличающийся тем, что корпус со штоком снабжены уплотнительным узлом, состоящим из двух уплотнительных колец радиального сжатия, которые размещены в коаксиальных канавках корпуса, разнесенных вдоль оси штока, и накопительной полости между ними, отделенной перемычками от уплотнительных колец и охватывающей шток, при том в корпусе выполнена цилиндрическая камера с размещенным в ней поршнем того же диаметра, связанная каналом с накопительной полостью со стороны, обращенной к штоку, а с другой стороны, противолежащей штоку, соединенная отверстием с одной из полостей мембранной головки через обратный клапан, причем накопительная полость и соединенная с ней часть цилиндрической камеры заполнены консистентной смазкой, при этом диаметр D поршня определяется формулой:
D 4 ( F m p + F c ) π P , где
D - диаметр поршня;
Fmp - сила трения поршня о стенки камеры;
Fc - сила сцепления смазки со стенками камеры;
Р - давление в полости мембранной головки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения, касается мембранных насосов и может найти применение в различных отраслях промышленности для подачи абразивных, агрессивных, активных и других сред.

Изобретение относится к насосостроению, в частности к диафрагменным насосам, и может быть использовано для перекачивания различных текучих сред. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системах терморегулирования (СТР), преимущественно для космических летательных аппаратов (КЛА). .

Изобретение относится к насосному оборудованию и может быть применено, например, для добычи нефти из скважины. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении мембранных насосов. .

Насос // 2161733
Изобретение относится к насосостроению, в частности к насосам с неравномерным рабочим циклом. .

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для сжатия и подачи воздуха (газов) под давлением, и может применяться в оптических приборах. Изобретение реализовано в виде устройства подачи воздуха в фотометре пламенном. Оно содержит вакуумный мембранный компрессор с последовательно соединенным полым цилиндром, имеющим входное и выходное сопла. Входное сопло полого цилиндра соединено с нагнетательным клапаном вакуумного мембранного компрессора. Диаметр входного сопла полого цилиндра dBX=K·PK, где К - коэффициент пропорциональности, равный 1÷3 см3/кгс, PK - давление нагнетания вакуумного мембранного компрессора, кгс/см2. Длина полого цилиндра 1≥20 dBX, а его диаметр D≥10 dBX. Устройство может иметь несколько выходных сопел, но не более четырех. Позволяет сгладить пульсации давления нагнетаемого в фотометр пламенный воздуха и, следовательно, обеспечить устойчивость работы фотометра пламенного, значительно сократить погрешность измерений за счет стабилизации пламени, снизить массу, габариты устройства и оптического прибора в целом. 1 ил.

Изобретение относится к области насосостроения. Секция для перекачивания текучей среды двухдиафрагменного пневматического насоса 10 состоит из двух жидкостных камер 12, впускного коллектора 14 и выпускного коллектора 16. Корпуса должны изготавливаться в два этапа. Предпочтительно материалом каркаса 18 является полипропилен, армированный стекловолокном, заливается для получения конечного изделия материалом оболочки 20. Каркас 18 имеет такую конструкцию, что наплавляемый материал оболочки 20 может протекать от одной стороны к другой, обеспечивая механическое сцепление между внешней поверхностью 22 каркаса и внутренней поверхностью оболочки без химической адгезии между двумя материалами. Уменьшено количество дорогостоящего материала. 4 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способам и устройствам для улавливания раствора мочевины в системах селективного каталитического восстановления. Некоторые варианты осуществления представляют собой насосные устройства, содержащие впускной канал, гидравлически соединенный с источником раствора мочевины и насосной камерой. Выпускной канал гидравлически соединен с насосной камерой и системой последующей обработки выхлопных газов. Мембрана направлена к насосной камере и соединена с исполнительным механизмом. Первый кожух соединен со вторым кожухом с образованием уплотнения вокруг насосной камеры. Камера сбора утечек расположена вокруг уплотнения. Перепускной канал гидравлически соединен с камерой сбора утечек и впускным каналом. Раствор мочевины, протекающий из насосной камеры через уплотнение, попадает в камеру сбора утечек и проходит через перепускной канал во впускной канал насоса. Сокращаются утечки мочевины в окружающую среду в системах селективного каталитического восстановления. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к области насосостроения, в частности к конструкциям вакуумных насосов с эластичными рабочими органами для откачки газов, содержащих загрязняющие примеси. Насос содержит рабочую камеру с впускным и выпускным клапанами, упругую диафрагму, отделяющую рабочую камеру от окружающей среды. Диафрагма установлена в корпусе насоса, с возможностью изменения объема рабочей камеры с помощью внешнего привода. Насос содержит средства для подачи профилактической жидкости для предотвращения налипания загрязнений на поверхности деталей клапанов, на стенки рабочей камеры и на мембрану или очищающей жидкости для удаления уже налипших на эти поверхности загрязнений. Возможна самоочистка насоса от липких загрязнений и плотных наслоений без остановки работы насоса. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх