CN105756906B - 隔膜泵自动补气进料压力补偿罐 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隔膜泵自动补气进料压力补偿罐，自动补气隔膜泵进料压力补偿罐由补偿罐和自动补气装置组成，自动补气装置包括动力单元、充气单元、支承套管、阻尼调节单元、浆液面控制单元和重力平衡单元，本发明利用压力补偿罐中空气压力波动作为动力，通过一套装置，不断向补偿罐补充缓慢减少的空气，保持补偿罐中所需空气量。

Description

隔膜泵自动补气进料压力补偿罐

技术领域

本发明涉及隔膜泵自动补气进料压力补偿罐，更具体地说是一种利用压力补偿罐中空气压力波动作为动力，通过一套装置，不断向补偿罐补充缓慢减少的空气，保持补偿罐中所需空气量的隔膜泵自动补气进料压力补偿罐。

背景技术

往复式隔膜泵在运行中需要喂浆泵提供一定压力的浆料，并且在隔膜泵人口设进料压力补偿罐。由于隔膜泵隔膜腔进出料单向阀在浆料通过过程中不断开启—关闭，产生液压冲击，引起管道系统振动，为了减少振动，目前使用的压力补偿罐利用罐中形成的空气层缓冲减振，这些空气是当浆料进入空罐时预充封入补偿罐上部的。在隔膜泵运行中，补偿罐上部空气由于氧气融入浆料、少量被浆料带走、泄漏等原因缓慢减少。当空气减少到一定程度后，空气缓冲效果减弱，将引起管道系统振动，需要停泵放空后补充空气，否则严重时将造成管道系统设备和管道损坏。隔膜泵运行时，由于隔膜泵隔膜腔进出料单向阀在浆料通过过程中不断开启—关闭产生液压冲击，引起压力补偿罐中预充空气层压力在不断波动，为此，利用压力补偿罐中空气压力波动作为动力，通过一套装置，不断向补偿罐补充缓慢减少的空气，保持补偿罐中所需空气量，发明隔膜泵自动补气进料压力补偿罐。

发明内容

本发明的目的是解决隔膜泵运行中，补偿罐上部空气由于氧气融入浆料、少量被浆料带走、泄漏等原因缓慢减少，引起管道系统振动，损坏管道系统设备和管道，提供一种隔膜泵自动补气进料压力补偿罐，利用压力补偿罐中空气压力波动作为动力，通过一套装置，不断向补偿罐补充缓慢减少的空气，保持补偿罐中所需空气量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：隔膜泵自动补气进料压力补偿罐由补偿罐和自动补气装置组成。自动补气装置固定在补偿罐上部，部分在补偿罐内部，部分在补偿罐外部。补偿罐和自动补气装置必须协调统一设计。

补偿罐底部有进口和出口，进口与喂浆泵相通，出口与隔膜泵相通。自动补气装置包括动力单元、充气单元、支承的套管、阻尼调节单元、浆液面控制单元和重力平衡单元。

动力单元由开口的弹性筒底部法兰、弹性筒、弹性筒顶部法兰组成，弹性筒为内凹壁的薄壁结构，沿薄壁纵向刚度好，沿横向弹性好，弹性筒内部与压力补偿罐上部空气层相通；充气单元由充气活塞杆、充气活塞、充气缸充气单向阀、充气缸、缓冲罐充气单向阀、放气单向阀、缓冲罐、压力表组成；充气活塞杆与弹性筒顶部法兰联接；充气缸下部与充气活塞杆之间有环形口；缓冲罐与充气缸联接，缓冲罐通过软管与压力表联接；阻尼调节单元由阻尼活塞杆、阻尼活塞、阻尼缸组成，阻尼活塞开有阻尼孔，在阻尼活塞的上下阻尼腔中充有阻尼介质；阻尼活塞杆与缓冲罐联接；阻尼缸固定在支承的套管顶部，充气缸、缓冲罐、阻尼活塞杆、阻尼活塞组成一体，可上下有阻尼浮动；支承的套管上部有开孔，套管固定在补偿罐上部，有开孔的部分在补偿罐外部，套管内部与弹性筒外部之间空间与大气相通；浆液面控制单元由带有弹簧的二位三通阀、导杆、控制拉绳、浮体组成，二位三通阀固定在支承的套管外侧，二位三通阀的入口通过软管与放气单向阀相通，二位三通阀的下出口通向补偿罐内部，二位三通阀的上出口通过管道通向套管内部，导杆固定在支承的套管外侧，浮体中空密闭，可随浆液面变化沿导杆上下移动，浮体通过控制拉绳与二位三通阀阀芯下部联接；重力平衡单元由配重环、平衡拉绳、滑轮组成，配重环套于缓冲罐外侧，可上下移动，平衡拉绳通过滑轮一端与配重环连接，另一端与缓冲罐连接，配重环重量略小于充气缸、缓冲罐、阻尼活塞杆、阻尼活塞组成的浮动体重量。动力单元为补气提供动力；充气单元实施充气；重力平衡单元与阻尼调节单元联动作用，保证在本装置不工作时充气缸上端盖的下表面压在充气活塞的上表面，随弹性筒顶部法兰下移，而在本装置开始工作时，在初始压力P作用下充气缸上升到初始位置L，并在压力波动过程中保证浮动体阻尼平衡位置，在充气缸上端盖的下表面与充气活塞的上表面之间形成充气腔；浆液面控制单元控制充气量。

往复式隔膜泵运行前，先启动喂浆泵，喂浆泵以一定压力将浆料从进口送入补偿罐，浆料压缩补偿罐内部原有空气于上部，形成压力为P的压缩空气层；由于动力单元弹性筒内部与补偿罐相通，弹性筒内部与补偿罐内部压力相同，为P；弹性筒侧壁在橫向压力P作用下向外扩展，由于侧壁有较好的纵向刚度，弹性筒顶部法兰向上移动，同时弹性筒顶部法兰在向上正压P作用下也上移，弹性筒顶部法兰向上形成复合叠加位移L。 由于开始时充气缸上端盖的下表面压在充气活塞的上表面，因而带动充气缸、缓冲罐、阻尼活塞杆、阻尼活塞组成的浮动体上移L。对应补偿罐内部不同压力P，浮动体上移L也不同，由此保证波动平衡位置。

补偿罐底部出口与往复式隔膜泵相通，往复式隔膜泵启动，隔膜泵进出料单向阀在浆料通过过程中不断开启—关闭产生液压冲击，补偿罐的压缩空气层压力波动ΔP；弹性筒弹性作用，弹性筒顶部法兰产生位移ΔL，由此带动充气活塞位移波动ΔL；由于充气缸、缓冲罐、阻尼活塞杆、阻尼活塞组成阻尼浮动体，阻尼缸固定在支承套管顶部，在阻尼活塞阻尼作用下，充气活塞波动下移时，充气缸不能同步随之下移，形成空腔，充气缸充气单向阀打开，空气通过环形口进入充气活塞与充气缸之间的充气腔；当充气活塞波动上移时，压缩充气腔空气，由于阻尼活塞阻尼作用，充气缸的不能随之同步上移，空气被压缩，缓冲罐充气单向阀打开，压缩空气进入缓冲罐；由于充气活塞波动下移时，虽然充气缸不能同步随之下移，但也有微小下移量，当充气活塞波动上移时，充气活塞上表面与充气缸上端盖可以贴合，保证充气腔中的压缩空气全部进入缓冲罐，避免充气腔中压缩空气残留，在充气活塞下移时残留空气膨胀，影响充气腔吸入空气效率；根据压强与面积关系，弹性筒顶部法兰有效面积大于充气活塞上表面积，可以保证充气腔中的压缩空气压入缓冲罐；在此过程中，阻尼调节单元的阻尼活塞杆、阻尼活塞、阻尼缸、阻尼介质共同达到由充气缸、缓冲罐、阻尼活塞杆、阻尼活塞组成的浮动体阻尼平衡；缓冲罐中空气压力大于补偿罐上部空气层压力时，放气单向阀打开，压缩空气进入二位三通阀。

当浆液面往上移时，超过设计控制浆料面以上，补偿罐空气减少，浮体上移，控制拉绳松弛，二位三通阀阀芯在弹簧作用下上移打通下出口，缓冲罐中的压缩空气进入补偿罐，对补偿罐补气；当浆液面往下移时，低于设计控制浆料面以下，浮体下移，在浮体重力作用下，控制拉绳带动二位三通阀阀芯下移打通下出口，缓冲罐中的压缩空气进入套管内，套管内部通过开孔与大气相通，此时不向补偿罐补气。

压力表用于监测缓冲罐中空气压力。

本发明与现有技术相比有如下优点：利用压力补偿罐中空气压力波动作为动力，通过一套装置，不断向补偿罐补充缓慢减少的空气，保持补偿罐中所需空气量，从而克服隔膜泵运行中，补偿罐上部空气由于氧气融入浆料、少量被浆料带走、泄漏等原因缓慢减少，引起管道系统振动，损坏管道系统设备和管道。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图。

图2是自动补气装置结构示意图。

图中：1-补偿罐；2-弹性筒底部法兰；3-弹性筒；4-弹性筒顶部法兰；5-充气活塞杆；6-充气活塞；7-充气缸充气单向阀；8-充气缸；9-缓冲罐充气单向阀；10-放气单向阀；11-缓冲罐；12-压力表；13-阻尼活塞杆；14-阻尼活塞；15-阻尼缸；16-套管；17-二位三通阀；18-导杆；19-控制拉绳；20-浮体；21-配重环；22-平衡拉绳；23-滑轮；24-充气腔；25-阻尼介质；26-阻尼孔；27-开孔；28-上出口；29-下出口；30-环形口；31-开口；32-进口；33-出口；34-设计浆料面。

具体实施方式

如图1和图2所示，隔膜泵自动补气进料压力补偿罐由补偿罐1和自动补气装置组成。补偿罐1和自动补气装置必须协调统一设计。

补偿罐1底部有进口32和出口33，进口32与喂浆泵相通，出口33与隔膜泵相通。自动补气装置包括动力单元、充气单元、支承的套管、阻尼调节单元、浆液面控制单元和重力平衡单元。

自动补气装置安装在补偿罐1上部，部分在补偿罐1内部，部分在补偿罐1外部。自动补气装置动力单元由开口31的弹性筒底部法兰2、弹性筒3、弹性筒顶部法兰4组成，弹性筒3为内凹壁的薄壁结构，沿薄壁纵向刚度好，沿横向弹性好，弹性筒3内部与压力补偿罐上部空气层相通；充气单元由充气活塞杆5、充气活塞6、充气缸充气单向阀7、充气缸8、缓冲罐充气单向阀9、放气单向阀10、缓冲罐11、压力表12组成；充气活塞杆5与弹性筒顶部法兰4联接；充气缸8下部与充气活塞杆5之间有环形口30；缓冲罐11与充气缸8联接，缓冲罐11通过软管与压力表12联接；阻尼调节单元由阻尼活塞杆13、阻尼活塞14、阻尼缸15组成，阻尼活塞14开有阻尼孔26，在阻尼活塞14的上下阻尼腔中充有阻尼介质25；阻尼活塞杆13与缓冲罐11联接；阻尼缸15固定在支承的套管16顶部，充气缸8、缓冲罐11、阻尼活塞杆13、阻尼活塞14组成一体，可上下有阻尼浮动；支承的套管16上部有开孔27，套管16固定在补偿罐1上部，有开孔27的部分在补偿罐1外部，套管16内部与弹性筒3外部之间空间与大气相通；浆液面控制单元由带有弹簧的二位三通阀17、导杆18、控制拉绳19、浮体20组成，二位三通阀17固定在支承的套管16外侧，二位三通阀17的入口通过软管与放气单向阀10相通，二位三通阀17的下出口29通向补偿罐1内部，二位三通阀17的上出口28通过管道通向套管16内部，导杆18固定在支承的套管16外侧，浮体20中空密闭，可随浆液面变化沿导杆18上下移动，浮体20通过控制拉绳19与二位三通阀17阀芯下部联接；重力平衡单元由配重环21、平衡拉绳22、滑轮23组成，配重环21套于缓冲罐11外侧，可上下移动，平衡拉绳22通过滑轮一端与配重环21连接，另一端与缓冲罐11连接，配重环21重量略小于充气缸8、缓冲罐11、阻尼活塞杆13、阻尼活塞14组成的浮动体重量。动力单元为补气提供动力；充气单元实施充气；重力平衡单元与阻尼调节单元联动作用，保证在本装置不工作时充气缸8上端盖的下表面压在充气活塞6的上表面，随弹性筒顶部法兰4下移，而在本装置开始工作时，在初始压力P作用下充气缸8上升到初始位置L，并在压力波动过程中保证浮动体阻尼平衡位置，在充气缸8上端盖的下表面与充气活塞6的上表面之间形成充气腔24；浆液面控制单元控制充气量。

往复式隔膜泵运行前，先启动喂浆泵，喂浆泵以一定压力将浆料从进口32送入补偿罐1，压缩补偿罐1内部原有空气于上部，浆料压缩补偿罐1内部原有空气于上部，形成压力为P的压缩空气层；由于动力单元弹性筒3内部与补偿罐1相通，弹性筒3内部与补偿罐内部压力相同，为P；弹性筒3侧壁在橫向压力P作用下向外扩展，由于侧壁有较好的纵向刚度，弹性筒顶部法兰4向上移动，同时弹性筒顶部法兰4在向上正压P作用下也上移，弹性筒顶部法兰4向上形成复合叠加位移L。 由于开始时充气缸8上端盖的下表面压在充气活塞6的上表面，因而带动充气缸8、缓冲罐11、阻尼活塞杆13、阻尼活塞14组成的浮动体上移L。对应补偿罐1内部不同压力P，浮动体上移L也不同，由此保证波动平衡位置。

补偿罐1底部出口33与往复式隔膜泵相通，往复式隔膜泵启动，隔膜泵进出料单向阀在浆料通过过程中不断开启—关闭产生液压冲击，补偿罐1的压缩空气层压力波动ΔP；弹性筒弹性作用，弹性筒顶部法兰4产生位移ΔL，由此带动充气活塞6位移波动ΔL；由于充气缸8、缓冲罐11、阻尼活塞杆13、阻尼活塞14组成阻尼浮动体，阻尼缸15固定在支承套管16顶部，在阻尼活塞14阻尼作用下，充气活塞6波动下移时，充气缸8不能同步随之下移，形成空腔，充气缸充气单向阀7打开，空气通过环形口30进入充气活塞6与充气缸8之间的充气腔；当充气活塞6波动上移时，压缩充气腔空气，由于阻尼活塞14阻尼作用，充气缸8的不能随之同步上移，空气被压缩，缓冲罐充气单向阀9打开，压缩空气进入缓冲罐11；由于充气活塞6波动下移时，虽然充气缸8不能同步随之下移，但也有微小下移量，当充气活塞6波动上移时，充气活塞6上表面与充气缸8上端盖可以贴合，保证充气腔中的压缩空气全部进入缓冲罐11，避免充气腔中压缩空气残留，在充气活塞6下移时残留空气膨胀，影响充气腔吸入空气效率；根据压强与面积关系，弹性筒顶部法兰4有效面积大于充气活塞6上表面积，可以保证充气腔中的压缩空气压入缓冲罐11；在此过程中，阻尼调节单元的阻尼活塞杆13、阻尼活塞14、阻尼缸15、阻尼介质25共同达到由充气缸8、缓冲罐11、阻尼活塞杆13、阻尼活塞14组成的浮动体阻尼平衡；缓冲罐11中空气压力大于补偿罐1上部空气层压力时，放气单向阀10打开，压缩空气进入二位三通阀17。

当浆液面往上移时，超过设计控制浆料面34以上，补偿罐1空气减少，浮体20上移，控制拉绳19松弛，二位三通阀17阀芯在弹簧作用下上移打通二位三通阀17的下出口29，缓冲罐11中的压缩空气进入补偿罐1，对补偿罐1补气；当浆液面往下移时，低于设计控制浆料面34以下，浮体20下移，在浮体重力作用下，控制拉绳19带动二位三通阀17阀芯下移打通上出口28，缓冲罐11中的压缩空气进入套管16内，套管16内部通过开孔27与大气相通，此时不向补偿罐1补气。

压力表12用于监测缓冲罐11 中空气压力。

Claims (2)

1.隔膜泵自动补气进料压力补偿罐，其特征在于，隔膜泵自动补气进料压力补偿罐由补偿罐（1）和自动补气装置组成，补偿罐（1）底部有进口（32）和出口（33），进口（32）与喂浆泵相通，出口（33）与隔膜泵相通，自动补气装置包括动力单元、充气单元、支承的套管、阻尼调节单元、浆液面控制单元和重力平衡单元，自动补气装置安装在补偿罐（1）上部，部分在补偿罐（1）内部，部分在补偿罐（1）外部，自动补气装置动力单元由开口（31）的弹性筒底部法兰（2）、弹性筒（3）、弹性筒顶部法兰（4）组成，弹性筒（3）为内凹壁的薄壁结构，沿薄壁纵向刚度好，沿横向弹性好，弹性筒（3）内部与压力补偿罐上部空气层相通；充气单元由充气活塞杆（5）、充气活塞（6）、充气缸充气单向阀（7）、充气缸（8）、缓冲罐充气单向阀（9）、放气单向阀（10）、缓冲罐（11）、压力表（12）组成；充气活塞杆（5）与弹性筒顶部法兰（4）联接；充气缸（8）下部与充气活塞杆（5）之间有环形口（30）；缓冲罐（11）与充气缸（8）联接，缓冲罐（11）通过软管与压力表（12）联接；阻尼调节单元由阻尼活塞杆（13）、阻尼活塞（14）、阻尼缸（15）组成，阻尼活塞（14）开有阻尼孔（26），在阻尼活塞（14）的上下阻尼腔中充有阻尼介质（25）；阻尼活塞杆（13）与缓冲罐（11）联接；阻尼缸（15）固定在支承的套管（16）顶部，充气缸（8）、缓冲罐（11）、阻尼活塞杆（13）、阻尼活塞（14）组成一体，可上下有阻尼浮动；支承的套管（16）上部有开孔（27），支承的套管（16）固定在补偿罐（1）上部，有开孔（27）的部分在补偿罐（1）外部，支承的套管（16）内部与弹性筒（3）外部之间空间与大气相通；浆液面控制单元由带有弹簧的二位三通阀（17）、导杆（18）、控制拉绳（19）、浮体（20）组成，二位三通阀（17）固定在支承的套管（16）外侧，二位三通阀（17）的入口通过软管与放气单向阀（10）相通，二位三通阀（17）的下出口（29）通向补偿罐（1）内部，二位三通阀（17）的上出口（28）通过管道通向支承的套管（16）内部，导杆（18）固定在支承的套管（16）外侧，浮体（20）中空密闭，可随浆液面变化沿导杆（18）上下移动，浮体（20）通过控制拉绳（19）与二位三通阀（17）阀芯下部联接；重力平衡单元由配重环（21）、平衡拉绳（22）、滑轮（23）组成，配重环（21）套于缓冲罐（11）外侧，可上下移动，平衡拉绳（22）通过滑轮一端与配重环（21）连接，另一端与缓冲罐（11）连接，配重环（21）重量略小于充气缸（8）、缓冲罐（11）、阻尼活塞杆（13）、阻尼活塞（14）组成的浮动体重量，动力单元为补气提供动力；充气单元实施充气；重力平衡单元与阻尼调节单元联动作用，保证在本装置不工作时充气缸（8）上端盖的下表面压在充气活塞（6）的上表面，随弹性筒顶部法兰（4）下移，而在本装置开始工作时，在初始压力P作用下充气缸（8）上升到初始位置L，并在压力波动过程中保证浮动体阻尼平衡位置，在充气缸（8）上端盖的下表面与充气活塞（6）的上表面之间形成充气腔（24）；浆液面控制单元控制充气量。

2.根据权利要求1所述的隔膜泵自动补气进料压力补偿罐的自动补气装置，其特征在于，喂浆泵以一定压力将浆料从进口（32）送入补偿罐（1），压缩补偿罐（1）内部原有空气于上部，形成压力为P的压缩空气层；由于动力单元弹性筒（3）内部与补偿罐（1）相通，弹性筒（3）内部与补偿罐内部压力相同，为P；弹性筒（3）侧壁在橫向压力P作用下向外扩展，由于侧壁有较好的纵向刚度，弹性筒顶部法兰（4）向上移动，同时弹性筒顶部法兰（4）在向上正压P作用下也上移，弹性筒顶部法兰（4）向上形成复合叠加位移L， 由于开始时充气缸（8）上端盖的下表面压在充气活塞（6）的上表面，因而带动充气缸（8）、缓冲罐（11）、阻尼活塞杆（13）、阻尼活塞（14）组成的浮动体上移L；对应补偿罐（1）内部不同压力P，浮动体上移L也不同；

补偿罐（1）底部出口（33）与往复式隔膜泵相通，往复式隔膜泵启动，隔膜泵进出料单向阀在浆料通过过程中不断开启—关闭产生液压冲击，补偿罐（1）的压缩空气层压力波动ΔP；弹性筒弹性作用，弹性筒顶部法兰（4）产生位移ΔL，由此带动充气活塞（6）位移波动ΔL；由于充气缸（8）、缓冲罐（11）、阻尼活塞杆（13）、阻尼活塞（14）组成阻尼浮动体，阻尼缸（15）固定在支承的套管（16）顶部，在阻尼活塞（14）阻尼作用下，充气活塞（6）波动下移时，充气缸（8）不能同步随之下移，形成空腔，充气缸充气单向阀（7）打开，空气通过环形口（30）进入充气活塞（6）与充气缸（8）之间的充气腔；当充气活塞（6）波动上移时，压缩充气腔空气，由于阻尼活塞（14）阻尼作用，充气缸（8）的不能随之同步上移，空气被压缩，缓冲罐充气单向阀（9）打开，压缩空气进入缓冲罐（11）；由于充气活塞（6）波动下移时，虽然充气缸（8）不能同步随之下移，但也有微小下移量，当充气活塞（6）波动上移时，充气活塞（6）上表面与充气缸（8）上端盖可以贴合，保证充气腔中的压缩空气全部进入缓冲罐（11），避免充气腔中压缩空气残留，在充气活塞（6）下移时残留空气膨胀，影响充气腔吸入空气效率；根据压强与面积关系，弹性筒顶部法兰（4）有效面积大于充气活塞（6）上表面积，可以保证充气腔中的压缩空气压入缓冲罐（11）；在此过程中，阻尼调节单元的阻尼活塞杆（13）、阻尼活塞（14）、阻尼缸（15）、阻尼介质（25）共同达到由充气缸（8）、缓冲罐（11）、阻尼活塞杆（13）、阻尼活塞（14）组成的浮动体阻尼平衡；缓冲罐（11）中空气压力大于补偿罐（1）上部空气层压力时，放气单向阀（10）打开，压缩空气进入二位三通阀（17）；

当浆液面往上移时，超过设计控制浆料面（34）以上，补偿罐（1）空气减少，浮体（20）上移，控制拉绳（19）松弛，二位三通阀（17）阀芯在弹簧作用下上移打通二位三通阀（17）的下出口（29），缓冲罐（11）中的压缩空气进入补偿罐（1），对补偿罐（1）补气；当浆液面往下移时，低于设计控制浆料面（34）以下，浮体（20）下移，在浮体重力作用下，控制拉绳（19）带动二位三通阀（17）阀芯下移打通上出口（28），缓冲罐（11）中的压缩空气进入支承的套管（16）内，支承的套管（16）内部通过开孔（27）与大气相通，此时不向补偿罐（1）补气；压力表（12）用于监测缓冲罐（11）中空气压力。