EA006750B1

EA006750B1 - Насос с гидроприводом

Info

Publication number: EA006750B1
Application number: EA200500271A
Authority: EA
Inventors: Роберт Лесли Вест; Гордон Лейт Моррис
Original assignee: Давтек Пти Лтд.
Priority date: 2002-07-29
Filing date: 2003-07-29
Publication date: 2006-04-28
Also published as: US20060153703A1; EP1546558A4; EA200500271A1; EP1546558B1; IL166496A; IL166496A0; AU2002950421A0; MXPA05001133A; DE60333206D1; NZ538036A; CA2493589C; ATE472680T1; BR0313347A; AU2009202367A1; US20100272581A1; US8336445B2; CN100588839C; JP2005534848A; WO2004011806A1; BR0313347B1

Abstract

Насосная система, включающая насос (21) для транспортирования перекачиваемой текучей среды, использующий рабочую текучую среду. Насос, содержащий жесткую наружную оболочку (25), формирующую внутреннее пространство (26), шланговую конструкцию (27), помещенную во внутреннее пространство (26), причем шланговая конструкция (27) является гибкой и практически неупругой. Внутренняя часть шланговой конструкции (27) формирует камеру (28) насоса, предназначенную для приема перекачиваемой текучей среды. Шланговая конструкция (27) с целью изменения объема камеры (28) насоса выполнена с возможностью изменения своего состояния от расширенного в боковом направлении до сжатого для выполнения тактов впуска и выпуска. Область внутреннего пространства (26), окружающая шланговую конструкцию (27), формирует рабочую область, предназначенную для приема и размещения рабочей текучей среды. Камера (28) насоса приспособлена для приема перекачиваемой текучей среды, вынуждая шланговую конструкцию (27) расширяться и вынуждая тем самым камеру (28) насоса выполнять такт впуска. Камера (28) насоса выполняет такт выпуска при сжатии шланговой конструкции (27) под воздействием рабочей текучей среды, находящейся в рабочей области. Насосная система также включает средства (50) доставки, предназначенные для доставки в определенной временной последовательности перекачиваемой текучей среды в камеру (28) насоса, вынуждая камеру (28) насоса выполнять такт впуска, и средства (70) для подачи в определенной временной последовательности рабочей текучей среды в рабочую область, вынуждая шланговую конструкцию (27) сжиматься с боков, благодаря чему камера (28) насоса выполняет такт выпуска.

Description

Область изобретения

Настоящее изобретение имеет отношение к насосу с гидроприводом и насосной системе, содержащей такой насос.

Уровень техники

Настоящее изобретение разработано, в частности, хотя и не только, для выполнения осушительных работ при подземной добыче полезных ископаемых. Настоящее изобретение пригодно для перекачки больших объемов жидких грязевых масс в условиях, при которых требуется очень высокое давление. При этом давление, как правило, может достигать порядка 2500 м водяного столба, а расход порядка 200 м³/ч.

Вода, перекачиваемая при подземных горнорудных разработках, неизменно содержит твердые частицы. Обычно для осушения используют поршневые плунжерные насосы или поршневые мембранные насосы (насосы-лягушки). Хотя поршневые насосы эффективны в работе, необходимы значительные капитальные затраты на их приобретение, а также большие расходы по их хозяйственно-техническому обслуживанию. Расходы по техническому обслуживанию возрастают вследствие высокой скорости изнашивания, вызванной тяжелыми условиями эксплуатации систем клапанов насоса, регулирующих такты впуска и выпуска насосов. Подобные системы позволяют насосу работать с частотой от приблизительно 60 до 80 циклов в минуту. Фактором, также способствующим увеличению расходов по техническому обслуживанию поршневых плунжерных насосов, является агрессивное воздействие загрязненной воды на совершающие возвратно-поступательное движение поршни и их уплотнения.

В мембранных насосах скорости изнашивания поршней и уплотнений не столь велики, однако, системы клапанов функционируют в таких же тяжелых условиях, поскольку мембранные насосы тоже выполняют приблизительно от 60 до 80 циклов в минуту.

Существует потребность в насосах, работающих с более низкой скоростью нагнетания или перекачивания и, следовательно, создающих менее тяжелые условия работы клапанов насоса. Этому требованию может удовлетворять насос с камерой переменного объема, являющийся разновидностью шлангового насоса. В таком насосе используют гибкий шланг, имеющий подающий конец и выводящий конец, а внутри шланга, между подающим и выводящим концами, имеется камера насоса. Под действием гидравлического давления шланг сжимается, тем самым выталкивая объем текучей среды, заполняющей камеру насоса, к выводящему концу. Различные варианты таких насосов представлены в И8 3,406,633 (ЗсйотЬигд), И8 4,515,536 (ναη Ов), И8 6,345,962 (Зийег), ОВ 2195149 (8В ЗеМсев (Рпеитайсв) Ыб.), АО 82/01738 (ΒΙΗΑ), ИЗ 4,257,751 (КоГаЫ) и И8 4,886,432 (ЕлтЬегйп).

Во всех этих предложениях используют гибкий шланг, эластичный, благодаря чему он может сжиматься, чтобы вытолкнуть находящийся в нем объем текучей среды, и расширяться, чтобы принять последующий объем перекачиваемой текучей среды в гибкий шланг. Во всех этих предложениях существует ограничение на значение максимального давления, при котором может работать устройство. Это ограничение вытекает из максимального перепада давления, которое может выдержать гибкий шланг, будучи чрезмерно сжатым рабочей текучей средой насоса. Чрезмерно сжатый шланг может выйти из строя при разрыве вблизи выходного отверстия.

Настоящее изобретение направлено на преодоление недостатков и проблем предшествующих разработок.

Вышеуказанные ссылки на уровень техники даны только с целью описания предпосылок изобретения и не являются и не должны быть использованы как подтверждение или предположение, что уровень техники составляет часть общих знаний в Австралии.

Сущность изобретения

Согласно первому аспекту настоящего изобретения представлен насос для транспортировки перекачиваемой текучей среды, использующий рабочую текучую среду, причем насос содержит жесткую наружную оболочку, формирующую внутреннее пространство, шланговую конструкцию, размещенную в данном внутреннем пространстве, причем шланговая конструкция является гибкой и практически неупругой, внутренняя область шланговой конструкции задает камеру насоса, предназначенную для приема перекачиваемой текучей среды, причем данная шланговая конструкция с целью изменения объема камеры насоса выполнена с возможностью изменения своего состояния от расширенного в боковом направлении до сжатого для выполнения тактов впуска и выпуска, причем шланговая конструкция находится в напряженном состоянии между своими концами, причем область внутреннего пространства, окружающая шланговую конструкцию, формирует рабочую область, предназначенную для приема и размещения рабочей текучей среды, причем камера насоса выполнена с возможностью приема перекачиваемой текучей среды, переводящей шланговую конструкцию в расширенное состояние, в результате чего камера насоса выполняет такт впуска, причем камера насоса выполнена с возможностью выполнения такта выпуска при сжатии шланговой конструкции под действием рабочей текучей среды в рабочей области.

Предпочтительно, один конец шланговой конструкции закрыт, а другой конец соединен с отверстием, через которое перекачиваемая текучая среда может втекать в и вытекать из камеры насоса, в то время как камера насоса совершает такты впуска и выпуска.

Предпочтительно, шланговая конструкция имеет опору со стороны закрытого конца.

Предпочтительно, закрытый конец шланговой конструкции имеет подвижную опору для обеспечения продольного удлинения и укорочения шланговой конструкции. Закрытый конец шланговой конст

- 1 006750 рукции может поддерживаться на подвижной опоре любым подходящим способом, например с помощью пружинного механизма.

Предпочтительно, рабочая область включает рабочий кольцевой зазор, полностью окружающий шланговую конструкцию, и рабочую камеру, размещенную вблизи закрытого конца насоса. Предпочтительно, рабочий кольцевой зазор и рабочая камера сообщаются для движения текучей среды.

Предпочтительно, насос содержит средства для отвода из него текучей среды, например воздуха.

Предпочтительно, насос содержит отдельные средства для отвода воздуха из камеры насоса и из рабочей области, причем воздух отводят из камеры насоса во время такта впуска, а воздух из рабочей области отводят во время такта выпуска.

Также насос может содержать средства контроля, предназначенные для слежения за насосом во время тактов впуска и выпуска.

Предпочтительно, средства контроля предназначены для слежения за состоянием шланговой конструкции.

Согласно одному воплощению настоящего изобретения средства контроля предназначены для прямого или косвенного слежения за положением закрытого конца шланговой конструкции. Таким образом, при наполнении шланговой конструкции ее линейная длина уменьшается, вызывая движение подвижного закрытого конца в направлении фиксированного открытого конца шланговой конструкции.

Согласно другому воплощению настоящего изобретения средства контроля следят за разницей давлений в компонентах насоса.

Предпочтительно, средства контроля, по меньшей мере, указывают на завершение тактов выпуска и впуска.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложена насосная система, содержащая насос, выполненный согласно первому аспекту настоящего изобретения, средства доставки, предназначенные для доставки перекачиваемой текучей среды в камеру насоса в определенной временной последовательности, заставляя камеру насоса выполнять такт впуска, и средства для подачи рабочей текучей среды в рабочую область в определенной временной последовательности, заставляя шланговую конструкцию сжиматься с боков и заставляя тем самым камеру насоса выполнять такт выпуска.

Средства доставки могут включать нагнетательный насос.

Обычно средства доставки требуются при относительно низком давлении, исходя из того, что от них требуется только подать перекачиваемую текучую среду во внутреннюю часть шланговой конструкции, чтобы вызвать ее боковое расширение и тем самым выполнить такт впуска камерой насоса.

В качестве рабочей текучей среды используется любая подходящая текучая среда, например гидравлическое масло или вода.

Если в качестве рабочей текучей среды используют гидравлическое масло, средства подачи предпочтительно включают гидравлическую схему, содержащую резервуар для гидравлического масла и гидравлический насос. Гидравлическая схема также включает впускающую и выпускающую системы клапанов, регулирующую доставку гидравлического масла в и выпуск гидравлического масла из рабочей области в определенной временной последовательности.

Если в качестве рабочей текучей среды используют воду, средства подачи включают резервуар для воды, размещенный в поднятом положении с целью подачи воды с подходящим гидростатическим давлением.

Предпочтительно, подачу рабочей текучей среды в рабочую область осуществляют со стороны, противоположной местоположению отверстия, через которое перекачиваемую текучую среду впускают в и выпускают из камеры насоса. Выпуск рабочей текучей среды из рабочей области также может быть осуществлен со стороны, противоположной местоположению отверстия, через которое перекачиваемую текучую среду впускают в и выпускают из камеры насоса.

Насосная система может содержать два насоса, выполненных в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, способных действовать последовательно таким образом, что, когда камера одного насоса выполняет такт впуска, в это же время камера другого насоса выполняет такт выпуска, и наоборот.

Предпочтительно, два насоса способны работать последовательно таким образом, что в результате из насосной системы выходит, в целом, непрерывный поток перекачиваемой текучей среды. Это является отличием от известных из уровня техники насосных систем, в которых из гибкого шланга выпускают определенный объем текучей среды и затем, прежде чем осуществить последующее вытеснение, вновь заполняют шланг. Таким образом формируется прерывистый выходной поток из устройства, что, в целом, нежелательно. При работе в условиях чрезвычайно высокого давления прерывистый выходной поток вызывает в выходной трубопроводной сети ударные волны (также известные как гидравлический удар). Вследствие того, что в выходную трубопроводную сеть выходит прерывистый поток, требуются неоднократное ускорение, а затем замедление потока, и, следовательно, дополнительное потребление энергии, что делает насосную систему неэффективной.

Продолжительность такта выпуска может быть больше, чем продолжительность такта впуска. Предпочтительно, один насос заканчивает свой такт впуска и начинает свой такт выпуска, в то время как другой насос завершает свой такт выпуска. Предпочтительно, такт выпуска одного насоса завершается к

- 2 006750 тому моменту, когда поток, выпускаемый из другого насоса, достигает желаемого уровня выпуска перекачиваемой текучей среды из насосной системы.

Предпочтительно, два насоса имеют общие средства доставки и общие средства подачи с соответствующими системами клапанов, управляющими последовательностью действий.

Предпочтительно, насос или каждый из насосов расположен таким образом, чтобы закрытый конец шланговой конструкции был поднят по отношению к другому ее концу. Предпочтительно, доставка в и выпуск рабочей текучей среды из рабочей области происходят вблизи закрытого конца.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предложен насос для транспортировки перекачиваемой текучей среды, использующий рабочую текучую среду, причем насос содержит жесткую наружную оболочку, формирующую внутреннее пространство, гибкую шланговую конструкцию, расположенную в этом внутреннем пространстве, причем внутренняя часть данной шланговой конструкции образует камеру насоса, предназначенную для приема перекачиваемой текучей среды, причем данная шланговая конструкция выполнена с возможностью изменения своего состояния между расширенным в боковые стороны и сжатым с целью изменения объема камеры насоса для выполнения тактов впуска и выпуска, причем один конец шланговой конструкции закрыт, а другой конец сообщается с отверстием, через которое перекачиваемая текучая среда может входить в и выходить из камеры насоса, по мере того как камера насоса выполняет такты впуска и выпуска, причем область внутреннего пространства, окружающая данную шланговую конструкцию, формирует рабочую область, предназначенную для приема рабочей текучей среды, причем камера насоса приспособлена для приема перекачиваемой текучей среды, в результате чего данная шланговая конструкция оказывается в расширенном состоянии, заставляя камеру насоса выполнять такт впуска, причем камера насоса выполняет такт выпуска при сжатии данной шланговой конструкции под воздействием рабочей текучей среды, находящейся в рабочей области.

Предпочтительно, шланговая конструкция практически неупругая.

Предпочтительно, отверстие, через которое перекачиваемая текучая среда попадает в камеру насоса, находится на стороне, противоположной той, где рабочая текучая среда попадает в насос.

Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения предложена насосная система, содержащая по меньшей мере два насоса, причем каждый из них имеет камеру насоса, расположенную в рабочей области, средства доставки, предназначенные для доставки в определенной временной последовательности перекачиваемой текучей среды в каждую камеру насоса, заставляя каждую камеру насоса выполнять такт впуска, и средства для подачи в определенной временной последовательности рабочей текучей среды в каждую рабочую область, заставляя соответствующую шланговую конструкцию камеры насоса сжиматься с боков, в результате чего камера насоса выполняет такт выпуска, в которой, благодаря последовательной работе по меньшей мере двух насосов, из насосной системы выходит, в целом, непрерывный поток перекачиваемой текучей среды.

Предпочтительно, каждая камера насоса содержит гибкую и практически неупругую шланговую конструкцию.

Предпочтительно, один конец камеры насоса закрыт, а другой конец соединен с отверстием, через которое перекачиваемая текучая среда может попадать в или выходить из камеры насоса, по мере того как камера насоса выполняет такты впуска и выпуска. Предпочтительно, закрытый конец камеры насоса поднят по отношению к другому ее концу.

Согласно пятому аспекту настоящего изобретения предложен способ работы насосной системы, выполненной в соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения, в котором длительность такта выпуска одного насоса больше, чем длительность такта впуска другого насоса, и наоборот, благодаря чему, при их последовательной работе, насосная система обеспечивает, в целом, непрерывный поток текучей среды.

Согласно шестому аспекту настоящего изобретения предложен насос для транспортировки перекачиваемой текучей среды, использующий рабочую текучую среду, причем насос содержит жесткую наружную оболочку, формирующую внутреннее пространство, шланговую конструкцию, помещенную в это внутреннее пространство, причем данная шланговая конструкция имеет один закрытый конец, поднятый по отношению к другому ее концу, и сообщается с отверстием, через которое перекачиваемая текучая среда может попадать в и выходить из камеры насоса, причем внутренняя часть данной шланговой конструкции образует камеру насоса, предназначенную для приема перекачиваемой текучей среды, причем данная шланговая конструкция выполнена с возможностью изменения своего состояния между расширенным в боковые стороны и сжатым с целью изменения объема камера насоса для выполнения тактов впуска и выпуска, причем область внутреннего пространства, окружающая данную шланговую конструкцию, формирует рабочую область, предназначенную для приема рабочей текучей среды, причем камера насоса приспособлена для приема перекачиваемой текучей среды, в результате чего данная шланговая конструкция оказывается в расширенном состоянии, заставляя камеру насоса выполнять такт впуска, причем камера насоса выполняет такт выпуска при сжатии данной шланговой конструкции под воздействием рабочей текучей среды, находящейся в рабочей области.

- 3 006750

Предпочтительно, рабочая текучая среда попадает в рабочую область вблизи закрытого конца камеры насоса.

Предпочтительно, шланговая конструкция является гибкой и практически неупругой.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложен способ работы насосной системы, состоящей по меньшей мере из двух насосов, которые, каждый работая индивидуально, создают прерывистый поток, в котором указанные по меньшей мере два насоса работают в определенной временной последовательностью, создавая, в целом, непрерывный выпуск из насосной системы.

Предпочтительно, длительность такта выпуска одного из по меньшей мере двух насосов больше, чем длительность такта впуска другого из по меньшей мере двух насосов, и наоборот.

Краткое описание фигур

Лучшему пониманию настоящего изобретения способствует последующее описание конкретных воплощений, показанных на сопровождающих фигурах, на которых на фиг. 1 схематически показан вариант воплощения насосной системы на виде сбоку;

на фиг. 2 показан фрагмент, изображающий насос, входящий в насосную систему из фиг. 1;

на фиг. 3-13 представлены последовательно фазы работы насосной системы, выполненной согласно воплощению, показанному на фиг. 1;

на фиг. 14 показан вид сбоку закрытого конца шланговой конструкции, образующего часть насосной системы, показанной в нагруженном (расширенном в боковые стороны) состоянии;

на фиг. 15 представлен вид с торца фиг. 14;

на фиг. 16 представлен вид сбоку закрытого конца шланговой конструкции, показанной в ненагруженном (сжатом с боков) состоянии;

на фиг. 17 представлен вид с торца фиг. 16; и на фиг. 18 приведена таблица, в которой указаны последовательные фазы работы насосной системы, показанные на фиг. 3-13.

Лучшие воплощения настоящего изобретения

На фиг. 1-13 показана насосная система 1, пригодная для транспортирования непрерывного потока загрязненной воды под высоким давлением и с большой скоростью потока. Загрязненная вода содержит твердые частицы, а также, как правило, содержит грязь. Поэтому в дальнейшем загрязненная вода будет упоминаться как жидкая грязь.

Насосная система 1 содержит два насоса 21, 22, работающих в определенной временной последовательности (как будет объяснено), с целью отвода жидкой грязи в выпускной трубопровод 56.

Как показано на фиг. 2, каждый насос 21, 22 содержит жесткую наружную оболочку 25 цилиндрической формы, которая формирует внутреннее пространство 26. Продольная ось каждой оболочки 25 наклонена к горизонтали таким образом, что один ее конец поднят относительно другого. Первая торцевая пластина 34 установлена на верхнем конце оболочки 25, а вторая торцевая пластина 23 установлена на нижнем ее конце.

Во внутреннее пространство 26 наружной оболочки 25 помещена гибкая шланговая конструкция 27, удерживаемая продольно в напряженном состоянии. Гибкая шланговая конструкция 27 способна изгибаться, однако, практически неупругая. Под фактической неупругостью шланговой конструкции подразумевают то, что она не обладает способностью вернуться к некоторому определенному состоянию, в котором она находилась до изменения, и сопротивляется растяжению, что ограничивает упругое растяжение шланга.

Внутренняя часть шланговой конструкции 27 формирует камеру 28 насоса. Вследствие присущей ей гибкости, шланговая конструкция 27 изменяет свое состояние от расширенного в боковые стороны до сжатого, с целью изменения объема камера 28 насоса. Используя это свойство, камера 28 насоса может выполнять такты впуска и выпуска.

Находясь в сжатом с боков состоянии, шланговая конструкция 27 не напряжена и, по существу, захлопнута, исключая ее концы, которые поддерживаются описываемым далее способом. Находясь в расширенном в боковые стороны состоянии, шланговая конструкция 27 увеличивается в объеме, и стенки шланга оказываются напряжены. В результате чего происходит некоторое продольное уменьшение или укорочение шланговой конструкции, описываемое более подробно в дальнейшем.

Один конец шланговой конструкции 27 удерживается нижней торцевой пластиной 23. В частности, в нижней торцевой пластине 23 имеется проход, формирующий отверстие 42, через которое перекачиваемая жидкая грязь может входить в и выходить из камеры 28 насоса, образованной внутренней частью шланговой конструкции 27. Торцевая пластина 23 содержит секцию рукава 24, к которой герметично прикреплен конец шланговой конструкции 27.

Другой конец шланговой конструкции 27 присоединен к подвижной опоре. Подвижная опора содержит жесткое цилиндрическое концевое соединение 29, участок торцевой стенки 31 и участок 30 с внутренним коническим профилем. Конец шланговой конструкции 27 приварен к жесткому цилиндрическому концевому соединению 29. Участок торцевой стенки 31 удерживается на трубчатом стержне 32, проходящем через отверстие 38 в верхней торцевой пластине 34. Трубчатый стержень 32 герметично установлен с возможностью скольжения в торцевой пластине 34. Наружный концевой участок трубчато

- 4 006750 го стержня 32 оснащен хомутом 36, а также пружиной 35 сжатия, действующей между хомутом 36 и внешней стороной торцевой пластины 34. Используя это приспособление, пружина 35 сжатия воздействует снаружи на трубчатый стержень 32 и притягивает концевое соединение 29 по направлению к торцевой пластине 34. Это приспособление является подвижной опорой для верхнего конца шланговой конструкции 27 и позволяет шланговой конструкции продольно растягиваться или сокращаться, как будет пояснено далее. Кроме того, это содействует удерживанию шланговой конструкции 27 в продольно напряженном состоянии.

Область внутреннего пространства 26, окружающая шланговую конструкцию 27, и внутренняя часть жесткой наружной оболочки 25 формируют рабочий кольцевой зазор 41, предназначенный для приема рабочей текучей среды. Область, находящаяся между наружной поверхностью круглой торцевой стенки 31 и внутренней поверхностью торцевой пластины 34, определяет рабочую камеру 40, предназначенную для приема рабочей текучей среды, причем рабочая камера 40 и рабочий кольцевой зазор 41 сообщаются для движения текучей среды, образуя рабочую область.

В начальный момент и в процессе такта выпуска, прежде чем попасть в рабочий кольцевой зазор 41, рабочая текучая среда поступает в рабочую камеру 40 через отверстие 39. Отверстие 39 соединено с верхней частью наружной оболочки 25 таким образом, что поток рабочей текучей среды при попадании в рабочую камеру 40 движется не по одной линии с шланговой конструкцией 27 и поэтому с ней не сталкивается.

В начальный момент и в процессе такта впуска рабочая текучая среда проходит через рабочий кольцевой зазор 41 в рабочую камеру 40, а затем выходит через отверстие 33. Отверстие 33 соединено с верхней частью наружной оболочки 25 в ее наиболее высоком месте. Такая конфигурация позволяет удалить захваченный воздух из рабочей камеры 40 при выпуске рабочей текучей среды.

Представленная на фиг. 1 насосная система 1 также включает средства 50 доставки, предназначенные для подачи жидкой грязи в камеру 28 насоса в определенной временной последовательности, как будет пояснено далее. Средства 50 доставки сообщаются с резервуаром 51 жидкой грязи и включают заливной насос 52 и питающий трубопровод 53, который берет начало от заливного насоса 52 и разветвляется на две напорные отводные линии 54, 55. В частности, обе напорные отводные линии 54, 55 сообщаются с соответствующей камерой 28 соответствующего насоса через отверстие 42. Входной регулировочный клапан 61, 63, расположенный, соответственно, в каждой отводной линии 54, 55, управляет направлением потока жидкой грязи вдоль отводной линии.

Каждое отверстие 42 также сообщается с выпускным трубопроводом 56 с помощью, соответственно, отводных линий 57, 58. Каждая отводная линия 57, 58 содержит, соответственно, выходной регулировочный клапан 62, 64, предназначенный для управления направлением потока выводимой жидкой грязи по отводной линии.

Также предусмотрены средства 70 подачи, предназначенные для подачи в определенной временной последовательности рабочей текучей среды в каждую рабочую камеру 40.

В данном воплощении в качестве рабочей текучей среды используют гидравлическое масло, а средства 70 подачи содержат гидравлическую схему, сообщающуюся с рабочей камерой 40 каждого насоса 21, 22. Средства 70 подачи включают резервуар 71 для гидравлического масла и гидравлический насос 72, работающий от электрического мотора, предназначенный для подачи под давлением гидравлического масла по линиям 75, 76 в рабочие камеры 40. Гидравлические клапаны 73, 74 делают возможным выпуск напорного потока из соответствующих линий 75, 76 обратно в резервуар 71.

Рабочая камера 40 каждого насоса 21, 22 сообщается с линиями 75, 76 через передаточные линии 77, 78, соединяющие соответствующие линии 75, 76 с отверстием 39.

Отводная линия 76 содержит поддавливающий впускной клапан 81, соответствующий насосу 22, и поддавливающий впускной клапан 84, соответствующий насосу 21. Отводная линия 75 содержит питательный впускной клапан 82, соответствующий насосу 22, и питательный впускной клапан 85, соответствующий насосу 21.

В состав средств 70 подачи также входит обратный трубопровод 95.

Обратный трубопровод 95 также соединен с отверстием 33 каждого насоса 21, 22 и содержит выпускной клапан 86, соответствующий насосу 21, и выпускной клапан 83, соответствующий насосу 22.

Клапаны с 81 по 86 приспособлены к работе в определенной временной последовательности под управлением управляющей системы (не показана). Как правило, работой клапанов с 81 по 86 управляют электрические сигналы, формируемые управляющей системой.

Как упомянуто выше, загруженная порция жидкой грязи выталкивается из каждой камеры 28 насоса под воздействием порции гидравлического масла, подаваемого в окружающий рабочий кольцевой зазор 41 и рабочую камеру 40. Порция гидравлического масла поступает вплоть до окончания такта выпуска. Затем, в результате расширения шланговой конструкции во время следующего такта впуска, выполняемого камерой 28 насоса, поданную порцию гидравлического масла удаляют из рабочего кольцевого зазора 41 и рабочей камеры 40. Этим чередованием, разумеется, управляют активизируемые в определенной временной последовательности регулирующие клапаны с 81 по 86. В частности, каждый насос, соответственно 21, 22, выполняет такт выпуска, когда впускной клапан, соответственно 82, 85, открыт, а выпускной клапан, соответственно 83, 86, закрыт. Аналогично, при открытом выпускном, соответствен

- 5 006750 но 83, 86 клапане и закрытом впускном, соответственно 82, 85 клапане выполняется такт впуска. Открытие выпускного, соответственно 83, 86, клапана позволяет удалить рабочий текучую среду и в результате всасывания жидкой грязи перейти в расширенное состояние шланговой конструкции 27.

Для обеспечения удовлетворительной работы насоса необходимо удалить воздух как из рабочего кольцевого зазора 41 и рабочей камеры 40, так и из камеры 28 насоса. Отверстие 33 расположено в самой верхней точке рабочей камеры 40 и будет выпускать воздух, находящийся в рабочем кольцевом зазоре 41 и рабочей камере 40 каждого насоса 21, 22, когда соответствующие регулирующие клапаны 83, 86 находятся в открытом состоянии, как было описано ранее. Тогда как воздух, находящийся в соответствующей камере 28 насоса, выводят через отверстие 37.

Как показано на фиг. 2, отверстие 37 соединено с камерой 28 насоса с помощью полого трубчатого стержня 32. Участок 30 с внутренним коническим профилем направляет захваченный воздух из камеры 28 насоса в полый трубчатый стержень 32. Когда выпускной клапан 65, сообщающийся с трубчатым стержнем 32, открыт, а камера 28 насоса заполнена жидкой грязью во время такта впуска, жидкая грязь начнет вытекать через полый трубчатый стержень 32, тем самым заставляя захваченный воздух выходить из камеры 28 насоса.

Понятно, что выталкивание захваченного воздуха из камеры 28 насоса может быть осуществлено посредством множества других средств, например с помощью отводной трубы, размещенной в самой высокой точке шланговой конструкции 27.

Далее приводится описание работы насосной системы 1, выполненной согласно первому воплощению. Последовательность операций приведена в таблице на фиг. 18.

В начале операции перекачивания, выполняемой с использованием насосной системы 1, необходимо залить оба насоса 21, 22 так, чтобы камера 28 каждого насоса была полностью заполнена жидкой грязью, как показано на фиг. 3 и 4.

Затем управляющая система осуществляет подачу гидравлического масла в рабочую камеру 40 насоса 22. Заполнение гидравлическим маслом рабочей камеры 40 и рабочего кольцевого зазора 41 насоса 22 вынуждает шланговую конструкцию 27, на которую оказывает воздействие рабочая текучая среда, вытеснять содержащуюся в ней жидкую грязь через отверстие 42 по отводной линии 57 в трубопровод 56, как показано на фиг. 5 и 6. Когда насос 22 почти завершает такт выпуска, насос 21 начинает свой такт выпуска, как показано на фиг. 7. При одновременном выпуске двумя насосами 22, 21 обеспечивают постоянное давление в каждый момент времени, что поддерживает поток жидкой грязи по выпускному трубопроводу 56 постоянным во время смены насосов 21, 22. Создав плавный переход между насосами 21, 22, такт выпуска насоса 22 заканчивают и начинают его такт впуска, как показано на фиг. 8.

Во время такта впуска жидкая грязь с помощью средств 50 доставки поступает в насос 22. Затем происходит повторение цикла, как показано на фиг. 9-13, для того, чтобы жидкая грязь постоянно перекачивалась через выпускной трубопровод 56 двумя насосами 21, 22, работающими в определенной временной последовательности таким образом, чтобы из насосной системы 1 выходил постоянный поток.

Для того чтобы подача перекачиваемой жидкой грязи в выпускной трубопровод 56 была практически непрерывной, необходимо, чтобы время выполнения такта впуска было меньше, чем время, отведенное на такт выпуска. Это обеспечит запас времени, необходимый для работы различных регулирующих клапанов в режиме последовательного чередования от одного насоса к другому.

В начале каждого хода насоса в рабочем кольцевом зазоре 41 и рабочей камере 40 одного насоса нагнетают такое же давление, как и в рабочем кольцевом зазоре 41 и рабочей камере 40 другого насоса (такт выпуска которого почти завершен). Если в рабочем кольцевом зазоре 41 и рабочей камере 40 насоса, который готов начать свой такт выпуска, до начала его такта выпуска не создано такое же давление, произойдет потеря давления, что прервет непрерывную подачу в выпускной трубопровод 56.

Во время функционирования насосной системы 1 наиболее важно убедиться, что каждая камера 28 насоса полностью заполнена жидкой грязью до начала перекачки. Если это требование не будет удовлетворено, шланговая конструкция 27 после совершения соответствующей камерой 28 насоса нескольких повторных тактов выпуска, в конце концов, может быть повреждена. Это может, например, привести к вытеснению шланговой конструкции 27 через отверстие 42.

При чрезмерном выпуске из шланговой конструкции 27 шланговая конструкция станет короче в длину, поскольку объем камеры 28 насоса уменьшится вследствие выпуска жидкой грязи, и исходя из того, что шланговая конструкция 27 практически неупругая. Укорочение шланговой конструкции 27 обеспечивается благодаря блоку подвижной опоры, трубчатому стержню 32 и пружине 35. Величину укорочения можно, например, измерить по смещению трубчатого стержня 32. Затем это можно использовать для формирования сигнала, индицирующего полное опорожнение шланговой конструкции, то есть, когда трубчатый стержень 32 находится внутри в своем наиболее глубоком положении, такт выпуска завершен.

Существует множество способов контроля работы насосной системы для обеспечения правильного наполнения каждой камеры 28 насоса до начала такта выпуска. В одном способе контролируют разницу давлений между рабочей камерой 40 и камерой 28 насоса. Когда жидкая грязь поступает в одну из камер 28 насоса через соответствующее отверстие 42, рабочая текучая среда начинает выходить из рабочей

- 6 006750 камеры 40. Другими словами, соответствующий выпускной регулирующий клапан 83, 86 гидравлической схемы, связанный с этой конкретной рабочей камерой 40, находится в открытом состоянии, позволяя удалить рабочую текучую среду. Поскольку в рабочей камере 40 (вследствие того, что выпускной клапан 83, 86 открыт) существует минимальное обратное давление, жидкая грязь может заполнить шланговую конструкцию 27, поскольку рабочая текучая среда удалена. Когда шланговая конструкция 27 полностью заполнена, средства 50 доставки продолжают оказывать давление на шланговую конструкцию 27, причем это давление выдерживается благодаря упругим свойствам шланговой конструкции 27. Внутреннее давление, существующее внутри шланговой конструкции 27, приводит к тому, что шланговая конструкция 27 натягивается и таким образом приобретает свое максимально возможное расширенное состояние. Поскольку выпускной клапан 83, 86, обеспечивающий выпуск из рабочей камеры 40, когда шланговая конструкция 27 находится в этом состоянии, все еще открыт, на рабочую текучую среду, оставшуюся в рабочей камере 40, не будет оказываться давление (поскольку шланговая конструкция 27 не может больше расширяться). Таким образом, существует разность давлений, которую можно обнаружить и, следовательно, использовать для обеспечения указания на полное заполнение камеры 28 насоса.

В другой системе обнаружения возможно использование эффекта укорочения каждой шланговой конструкции 27, когда она изменяется от сжатого состояния до полностью расширенного состояния. Эффект укорочения можно наблюдать на фиг. 14-17. На фиг. 14 и 15 представлен участок закрытого конца шланговой конструкции 27 при полном ее заполнении. Как видно из фиг. 16 и 17, когда шланговая конструкция находится в сжатом состоянии, радиальное расширение 91 шланговой конструкции приводит к продольному сокращению 90, в результате чего наблюдается общее укорочение шланговой конструкции

27. Укорочение шланговой конструкции 27 возможно благодаря блоку подвижной опоры, трубчатому стержню 32 и пружине 35. Величину укорочения можно измерить, например, по движению трубчатого стержня 32. Это можно использовать для формирования сигнала, указывающего на то, что камера 28 насоса полностью наполнена, то есть когда трубчатый стержень 32 находится внутри в его наиболее глубоком положении.

Необходимо понимать, что конец шланговой конструкции 27 можно закрыть любым подходящим способом.

Наклон насосов 21, 22 выбран таким образом, чтобы частицы твердого осадка, если таковой имеется в жидкой грязи, при нахождении жидкой грязи внутри камеры 28 насоса оседали в нижнем конце камеры 28 насоса вблизи отверстия 42. Осевшие частицы затем собирают и удаляют выпускаемой порцией жидкой грязи во время следующего такта выпуска благодаря высокой скорости потока в выходном отверстии 42.

Из вышесказанного очевидно, что настоящее изобретение обеспечивает простую, однако, высокоэффективную насосную систему, которая может перекачивать текучую среду при высоком давлении в режиме равномерного потока. Насосная система 1 может функционировать при относительно малой частоте насосных циклов по сравнению с высокочастотными рабочими циклами традиционных совершающих возвратно-поступательное движение поршневых насосов, поэтому системы клапанов в заявленной насосной системе работают в менее тяжелых условиях. Например, каждый насос 21, 22, входящий в насосную систему 1, может работать с частотой приблизительно от 2 до 4 циклов в минуту, которая значительно ниже, чем обычная частота от 60 до 80 циклов в минуту для традиционных поршневых насосов, используемых в промышленном оборудовании.

Необходимо принять во внимание, что объем защиты настоящего изобретения не ограничен рамками описанного воплощения. В связи с этим следует понимать, что насосная система, выполненная согласно настоящему изобретению, может применяться в различных областях, где требуется осуществлять перекачивание текучей среды.

Далее следует понимать, что, хотя насосная система 1, выполненная согласно данному воплощению, использует два насоса 21, 22, функционирующих в определенной временной последовательности, возможны применения, в которых требуется всего один насос (где допускается прерывистый поток), или, как альтернатива, возможны применения, в которых допустимо использование цепочки из более чем двух насосов, работающих последовательно.

Улучшения и изменения могут быть внедрены в рамках настоящего изобретения.

Во всем описании, если только из контекста не следует иное, под словом «включать/содержать», или вариантами типа «включает/содержит», или «включающий/содержащий» следует понимать включение какого-либо устройства или группы устройств, но не исключение какого-либо иного устройства или группы устройств.

Claims

1. Насос для транспортировки перекачиваемой текучей среды, использующий рабочую текучую среду, причем насос содержит жесткую наружную оболочку, формирующую внутреннее пространство, шланговую конструкцию, размещенную в данном внутреннем пространстве, причем шланговая конструкция является гибкой и практически неупругой, внутренняя область шланговой конструкции задает

- 7 006750 камеру насоса, предназначенную для приема перекачиваемой текучей среды, причем данная шланговая конструкция с целью изменения объема камеры насоса выполнена с возможностью изменения своего состояния от расширенного в боковом направлении до сжатого для выполнения тактов впуска и выпуска, причем шланговая конструкция находится в напряженном состоянии между своими концами, причем область внутреннего пространства, окружающая шланговую конструкцию, формирует рабочую область, предназначенную для приема и размещения рабочей текучей среды, причем камера насоса выполнена с возможностью приема перекачиваемой текучей среды, переводящей шланговую конструкцию в расширенное состояние, в результате чего камера насоса выполняет такт впуска, причем камера насоса выполнена с возможностью выполнения такта выпуска при сжатии шланговой конструкции под действием рабочей текучей среды в рабочей области.

2. Насос по п.1, в котором один конец шланговой конструкции закрыт, а другой конец соединен с отверстием, через которое перекачиваемая текучая среда может втекать в и вытекать из камеры насоса, в то время как камера насоса совершает такты впуска и выпуска.

3. Насос по п.1 или 2, в котором шланговая конструкция имеет опору со стороны закрытого конца.

4. Насос по любому из пп.2 и 3, в котором закрытый конец шланговой конструкции имеет подвижную опору, для обеспечения продольного удлинения и укорочения шланговой конструкции.

5. Насос по любому из пп.2-4, в котором закрытый конец шланговой конструкции удерживается на подвижной опоре любым подходящим способом, например с помощью пружинного механизма.

6. Насос по любому из пп.2-5, в котором рабочая область включает рабочий кольцевой зазор, полностью окружающий шланговую конструкцию, и рабочую камеру, размещенную вблизи закрытого конца насоса.

7. Насос по п.6, в котором рабочий кольцевой зазор и рабочая камера сообщаются для движения текучей среды.

8. Насос по любому из пп.1-7, содержащий средства для отвода текучей среды, например воздуха, из насоса.

9. Насос по п.8, содержащий отдельные средства для отвода воздуха из камеры насоса и из рабочей области, в котором воздух из камеры насоса отводят во время такта впуска, а воздух из рабочей области отводят во время такта выпуска.

10. Насос по любому из пп.1-9, содержащий средства контроля, предназначенные для слежения за насосом во время тактов впуска и выпуска.

11. Насос по п.10, в котором средства контроля предназначены для слежения за состоянием шланговой конструкции.

12. Насос по п.10 или 11, в котором средства контроля предназначены для прямого или косвенного слежения за положением закрытого конца шланговой конструкции.

13. Насос по п.10, в котором средства контроля предназначены для слежения за разницей давления в компонентах насоса.

14. Насос по любому из пп.10-13, в котором средства контроля, по меньшей мере, указывают на завершение тактов выпуска и впуска.

15. Насосная система, содержащая насос, выполненный по любому из пп.1-14, средства доставки, предназначенные для доставки перекачиваемой текучей среды в камеру насоса в определенной временной последовательности, заставляя камеру насоса выполнять такт впуска, и средства для подачи рабочей текучей среды в рабочую область в определенной временной последовательности, заставляя шланговую конструкцию сжиматься с боков и заставляя тем самым камеру насоса выполнять такт выпуска.

16. Насосная система по п.15, в которой средства доставки включают нагнетательный насос.

17. Насосная система по п.15 или 16, в которой в качестве рабочей текучей среды служит любая подходящая текучая среда, например гидравлическое масло или вода.

18. Насосная система по п.17, в которой рабочей текучей средой является гидравлическое масло.

19. Насосная система по п.18, в которой средства подачи содержат гидравлическую схему, включающую резервуар для гидравлического масла и гидравлический насос.

20. Насосная система по п.19, в которой гидравлическая схема также включает впускающие и выпускающие системы клапанов, регулирующие доставку гидравлического масла в и выпуск гидравлического масла из рабочей области в определенной временной последовательности.

21. Насосная система по п.17, в которой рабочей текучей средой является вода.

22. Насосная система по п.21, в которой средства подачи включают резервуар для воды, размещенный в поднятом положении с целью подачи воды с подходящим гидростатическим давлением.

23. Насосная система по любому из пп.15-22, в которой подача рабочей текучей среды в рабочую область происходит со стороны, противоположной местоположению отверстия, через которое перекачиваемую текучую среду впускают в и выпускают из камеры насоса.

24. Насосная система по любому из пп.15-23, в которой выпуск рабочей текучей среды из рабочей области происходит со стороны, противоположной местоположению отверстия, через которое перекачиваемую текучую среду впускают в и выпускают из камеры насоса.

25. Насосная система по любому из пп.15-24, содержащая два насоса, выполненных согласно любому из пп.1-14, способных действовать последовательно таким образом, что, когда камера одного насоса выполняет такт впуска, в это же время камера другого насоса выполняет такт выпуска, и наоборот.

- 8 006750

26. Насосная система по п.25, в которой два насоса способны работать последовательно таким образом, что в результате из насосной системы выходит, в целом, непрерывный поток перекачиваемой текучей среды.

27. Насосная система по п.25 или 26, в которой длительность такта выпуска больше, чем длительность такта впуска.

28. Насосная система по любому из пп.25, 26 или 27, в которой один насос заканчивает свой такт впуска и начинает свой такт выпуска, в то время как другой насос завершает свой такт выпуска.

29. Насосная система по любому из пп.25-28, в которой такт выпуска одного насоса завершают к тому времени, когда поток, выпускаемый из другого насоса, достигает желаемого уровня выпуска перекачиваемой текучей среды из насосной системы.

30. Насосная система по любому из пп.25-29, в которой два насоса имеют общие средства доставки и общие средства подачи, с соответствующими системами клапанов, управляющими последовательностью действий.

31. Насосная система по любому из пп.25-30, в которой насос или каждый из насосов расположен таким образом, чтобы закрытый конец шланговой конструкции был поднят по отношению к другому ее концу.

32. Насосная система по любому из пп.25-31, в которой доставка в и выпуск рабочей текучей среды из рабочей области происходят вблизи закрытого конца.

33. Насос, предназначенный для транспортировки перекачиваемой текучей среды, использующий рабочую текучую среду, причем насос содержит жесткую наружную оболочку, формирующую внутреннее пространство, гибкую шланговую конструкцию, расположенную в этом внутреннем пространстве, причем внутренняя часть данной шланговой конструкции образует камеру насоса, предназначенную для приема перекачиваемой текучей среды, причем данная шланговая конструкция выполнена с возможностью изменения своего состояния между расширенным в боковые стороны и сжатым с целью изменения объема камеры насоса для выполнения тактов впуска и выпуска, причем один конец шланговой конструкции закрыт, а другой конец сообщается с отверстием, через которое перекачиваемая текучая среда может входить в и выходить из камеры насоса, по мере того как камера насоса выполняет такты впуска и выпуска, причем область внутреннего пространства, окружающая данную шланговую конструкцию, формирует рабочую область, предназначенную для приема рабочей текучей среды, причем камера насоса приспособлена для приема перекачиваемой текучей среды, в результате чего данная шланговая конструкция оказывается в расширенном состоянии, заставляя камеру насоса выполнять такт впуска, причем камера насоса выполняет такт выпуска при сжатии данной шланговой конструкции под воздействием рабочей текучей среды, находящейся в рабочей области.

34. Насос по п.33, в котором шланговая конструкция практически неупругая.

35. Насос по п.33 или 34, в котором отверстие, через которое перекачиваемая текучая среда попадает в камеру насоса, находится на стороне, противоположной той, где рабочая текучая среда попадает в насос.

36. Насосная система, включающая по меньшей мере два насоса, причем каждый из них имеет камеру насоса, расположенную в рабочей области, средства доставки, предназначенные для доставки в определенной временной последовательности перекачиваемой текучей среды в каждую камеру насоса, заставляя каждую камеру насоса выполнять такт впуска, и средства для подачи в определенной временной последовательности рабочей текучей среды в каждую рабочую область, заставляя соответствующую шланговую конструкцию камеры насоса сжиматься с боков, в результате чего камера насоса выполняет такт выпуска, в которой, благодаря последовательной работе по меньшей мере двух насосов, из насосной системы выходит, в целом, непрерывный поток перекачиваемой текучей среды.

37. Насосная система по п.36, в которой каждая камера насоса содержит гибкую и практически неупругую шланговую конструкцию.

38. Насосная система по п.36 или 37, в которой один конец камеры насоса закрыт, а другой конец соединен с отверстием, через которое перекачиваемая текучая среда может попадать в или выходить из камеры насоса, по мере того как камера насоса выполняет такты впуска и выпуска.

39. Насосная система по п.38, в которой закрытый конец камеры насоса поднят по отношению к другому ее концу.

40. Способ работы насосной системы, выполненной согласно любому из пп.36-39, в котором длительность такта выпуска одного насоса больше, чем длительность такта впуска другого насоса, и наоборот, благодаря чему при их последовательной работе насосная система обеспечивает, в целом, непрерывный поток текучей среды.

41. Насос для транспортировки перекачиваемой текучей среды, использующий рабочую текучую среду, причем насос содержит жесткую наружную оболочку, формирующую внутреннее пространство, шланговую конструкцию, помещенную в это внутреннее пространство, причем данная шланговая конструкция имеет один закрытый конец, поднятый по отношению к другому ее концу, и сообщается с отверстием, через которое перекачиваемая текучая среда может попадать в и выходить из камеры насоса, причем внутренняя часть данной шланговой конструкции образует камеру насоса, предназначенную для приема перекачиваемой текучей среды, причем данная шланговая конструкция выполнена с возможно

- 9 006750 стью изменения своего состояния между расширенным в боковые стороны и сжатым с целью изменения объема камеры насоса для выполнения тактов впуска и выпуска, причем область внутреннего пространства, окружающая данную шланговую конструкцию, формирует рабочую область, предназначенную для приема рабочей текучей среды, причем камера насоса приспособлена для приема перекачиваемой текучей среды, в результате чего данная шланговая конструкция оказывается в расширенном состоянии, заставляя камеру насоса выполнять такт впуска, причем камера насоса выполняет такт выпуска при сжатии данной шланговой конструкции под воздействием рабочей текучей среды, находящейся в рабочей области.

42. Насос по п.41, в котором рабочая текучая среда попадает в рабочую область вблизи закрытого конца камеры насоса.

43. Насос по п.41 или 42, в котором шланговая конструкция является гибкой и практически неупругой.