RU175658U1

RU175658U1 - PLUNGER-DIAPHRAGM PUMP

Info

Publication number: RU175658U1
Application number: RU2017128562U
Authority: RU
Inventors: Фирдавис Азалович Багманов; Марат Марсович Залятов; Айдар Асгатович Гараев; Валерий Николаевич Абрамов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Купер"
Priority date: 2017-08-10
Filing date: 2017-08-10
Publication date: 2017-12-13

Abstract

Плунжерно-диафрагменный насос относится к области машиностроения, в частности, к конструкции насосов, а именно к жидкостным насосам, таким как мембранные насосы с гидравлическим приводом.Он содержит гидроплиту с гидравлической камерой, которая заполнена гидрожидкостью, и в которой расположена рабочая диафрагма со своей опорой. На опоре диафрагмы закреплен курок с возможностью кинематической связи с золотником - регулятором подачи гидрожидкости в гидравлическую камеру гидроплиты. Гидрожидкость подается из резервуара через каналы недолива и перелива с установленными в них соответствующими клапанами. Открытая площадь проходного сечения канала клапана недолива, сообщенного с соответствующим каналом золотника при посадке опоры диафрагмы на опору гидроплиты, лежит в пределах 0,5-0,85 от общей площади проходного сечения канала клапана недолива.Такая конструкция позволяет избежать ударной посадки диафрагмы на опору гидроплиты.The plunger-diaphragm pump belongs to the field of mechanical engineering, in particular, to the design of pumps, namely to liquid pumps, such as diaphragm pumps with a hydraulic drive. It contains a hydraulic plate with a hydraulic chamber, which is filled with a fluid, and in which the working diaphragm with its support is located . A trigger is fixed to the diaphragm support with the possibility of kinematic communication with a slide valve - a regulator for supplying hydraulic fluid to the hydraulic chamber of the hydraulic plate. Hydraulic fluid is supplied from the tank through underfill and overflow channels with corresponding valves installed in them. The open area of the passage section of the underflow valve channel communicated with the corresponding spool channel when the diaphragm support is mounted on the support of the hydraulic plate lies within 0.5-0.85 of the total area of the passage section of the underflow valve channel. This design avoids the shock landing of the diaphragm on the support of the hydraulic plate .

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности, к конструкции насосов, а именно к жидкостным насосам, таким как мембранные насосы с гидравлическим приводом.The utility model relates to the field of mechanical engineering, in particular, to the design of pumps, namely to liquid pumps, such as diaphragm pumps with hydraulic drive.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому плунжерно-диафрагменному насосу является плунжерно диафрагменный насос, содержащий гидроплиту с гидравлической камерой, которая заполнена гидрожидкостью, и в которой расположена диафрагма со своей опорой, на которой закреплен курок, кинематически связанный с золотником регулятора подачи гидрожидкости через соответствующие каналы с установленными в них клапанами недолива и перелива (см. патент США №7665974, опублик. 23.02.2010).The closest in technical essence to the claimed plunger-diaphragm pump is a plunger diaphragm pump containing a hydraulic plate with a hydraulic chamber, which is filled with hydraulic fluid, and in which the diaphragm is located with its support, on which the trigger is fixed kinematically connected to the spool of the fluid flow control valve through the corresponding channels with installed underfill and overflow valves (see US patent No. 7665974, published. 02.23.2010).

В результате эксплуатации насоса было установлено, что при определенных режимах его работы, наблюдаются вибрации, которые возникают при ударной посадке опоры диафрагмы на свое посадочное место в гидроплите. Указанные ударные нагрузки ведут к преждевременному износу как опоры диафрагмы, так и основной рабочей детали агрегата - гидроплиты.As a result of the operation of the pump, it was found that under certain modes of its operation, vibrations are observed that occur during the shock landing of the diaphragm support on its seat in the hydraulic plate. These shock loads lead to premature wear of both the diaphragm support and the main working part of the unit - a hydraulic plate.

Техническая задача, решаемая предлагаемой полезной моделью, заключается в увеличении срока безаварийной работы насоса за счет исключения возникающих при его работе ударных нагрузок.The technical problem solved by the proposed utility model is to increase the period of trouble-free operation of the pump by eliminating the shock loads arising during its operation.

Проведенные экспериментальные работы позволили определить оптимальные конструктивные параметры механизма золотникового регулятора подачи гидрожидкости в рабочую камеру гидроплиты, при которых исключается жесткая посадка опоры диафрагмы на посадочное место в гидроплите при обратном ходе плунжера - всасывающем цикле насоса.The conducted experimental work made it possible to determine the optimal design parameters of the mechanism of the spool regulator for supplying the hydraulic fluid to the working chamber of the hydraulic plate, in which the diaphragm support does not have a hard fit on the seat in the hydraulic plate during the reverse stroke of the plunger - pump suction cycle.

Техническое решение, позволяющее решить поставленную задачу, заключается в том, что в плунжерно-диафрагменном насосе, содержащем гидроплиту с гидравлической камерой, заполненой гидрожидкостью, и в которой расположена диафрагма со своей опорой, с закрепленным на ней курком, кинематически связанным с золотником регулятора подачи гидрожидкости через каналы недолива и перелива с установленными в них соответствующими клапанами, открытая площадь проходного сечения канала клапана недолива, сообщенного с соответствующим каналом золотника, при посадке опоры диафрагмы на опору гидроплиты лежит в пределах 0,5-0,85 от общей площади проходного сечения канала клапана недолива.The technical solution to solve the problem lies in the fact that in a plunger-diaphragm pump containing a hydraulic plate with a hydraulic chamber filled with hydraulic fluid, and in which the diaphragm is located with its support, with a trigger fixed to it kinematically connected to the spool of the fluid flow regulator through underfill and overflow channels with corresponding valves installed in them, the open area of the passage section of the underfill valve channel in communication with the corresponding spool channel, When landing on the diaphragm support gidroplity support lies in the range 0,5-0,85 of the total flow area of the valve channel underfilling.

Конкретная величина открытой площади проходного сечения определяется исходя из конкретных условий в зависимости от рабочих параметров проектируемого насоса.The specific value of the open flow area is determined on the basis of specific conditions depending on the operating parameters of the designed pump.

Полезная модель поясняется четырьмя рисунками.The utility model is illustrated by four figures.

На рис. 1 представлен узел рабочего органа насоса в конечный момент всасывания перекачиваемой среды, т.е. перед началом движения рабочей диафрагмы на нагнетание (рабочим ходом).In fig. 1 shows the assembly of the working body of the pump at the final moment of suction of the pumped medium, i.e. before the movement of the working diaphragm to discharge (working stroke).

На рис. 2 показан узел рабочего органа насоса в конечный момент нагнетания перекачиваемой среды, т.е. перед началом движения рабочей диафрагмы на всасывание перекачиваемой среды.In fig. Figure 2 shows the assembly of the working body of the pump at the final moment of injection of the pumped medium, i.e. before the movement of the working diaphragm to the suction of the pumped medium.

На рис. 3 показано положение золотника в известном насосе, взятом за прототип, перед началом движения рабочей диафрагмы на нагнетание.In fig. 3 shows the position of the spool in the known pump, taken as a prototype, before the movement of the working diaphragm for discharge.

На рис. 4 показано положение золотника в предлагаемом насосе перед началом движения рабочей диафрагмы на нагнетание.In fig. 4 shows the position of the spool in the proposed pump before the movement of the working diaphragm for discharge.

Основным элементом рабочего узла плунжерно-диафрагменного насоса является гидроплита 1, в которой образована гидравлическая камера и размещена рабочая диафрагма 2. Привод рабочей диафрагмы 2 осуществляется от плунжера 3, связанного с приводным механизмом (на рисунке не показан). Связь между плунжером и рабочей диафрагмой осуществлена посредством гидрожидкости, которой заполнена гидравлическая камера гидроплиты 1. Перемещение плунжера 3 приводным механизмом обуславливает перемещение рабочей диафрагмы от положения всасывания до положения, при котором происходит нагнетание перекачиваемой жидкости.The main element of the working unit of the plunger-diaphragm pump is a hydraulic plate 1, in which a hydraulic chamber is formed and a working diaphragm 2 is placed. The drive of the working diaphragm 2 is carried out from the plunger 3 connected to the drive mechanism (not shown in the figure). The connection between the plunger and the working diaphragm is carried out by means of a hydraulic fluid, which is filled in the hydraulic chamber of the hydraulic plate 1. The movement of the plunger 3 with a drive mechanism causes the working diaphragm to move from the suction position to the position at which the pumped liquid is pumped.

На рис. 1 показано крайнее положение рабочей диафрагмы в тот момент, когда произошло всасывание и начинается рабочий ход диафрагмы на нагнетание.In fig. 1 shows the extreme position of the working diaphragm at the moment when the suction has occurred and the working stroke of the diaphragm for discharge begins.

Рабочая диафрагма 2 закреплена на опоре 4 посредством прижимной пластины 5.The working diaphragm 2 is fixed to the support 4 by means of a pressure plate 5.

Количество гидрожидкости в гидравлической камере поддерживается на необходимом уровне ее подачей из резервуара для гидрожидкости (на рисунке не показан) через каналы недолива 6 и перелива 7, в которых установлены соответствующие клапаны, и регулируется золотником 8, перемещение которого осуществляется курком 9, закрепленным на опоре 4 диафрагмы.The amount of fluid in the hydraulic chamber is maintained at the required level by feeding it from the reservoir for fluid (not shown in the figure) through underfill channels 6 and overflow 7, in which the corresponding valves are installed, and is controlled by a spool 8, which is moved by a trigger 9 mounted on a support 4 aperture.

При работе известного насоса, взятого за прототип, было установлено, что опора 4 диафрагмы вместе с диафрагмой 2 возвращалась на свой посадочный поясок в гидроплите с ударом, что характеризуется возникающим стуком. Такая ударная посадка рабочей диафрагмы на посадочное место гидроплиты ведет к ускоренному износу соударяющихся элементов. Предлагаемое изменение конструкции позволяет исключить указанный недостаток конструкции насоса. Это изменение заключается в том, что открытая площадь проходного сечения канала клапана недолива, сообщенного с соответствующим каналом золотника при контакте опоры диафрагмы с посадочным пояском гидроплиты, лежит в пределах 0,5-0,85 от общей площади проходного сечения канала клапана недолива.During the work of the well-known pump, taken as a prototype, it was found that the support 4 of the diaphragm together with the diaphragm 2 returned to its landing zone in the hydraulic plate with a blow, which is characterized by a knock. Such a shock landing of the working diaphragm on the seat of the hydraulic plate leads to accelerated wear of the colliding elements. The proposed design change eliminates the specified design flaw of the pump. This change consists in the fact that the open area of the passage section of the underflow valve channel communicated with the corresponding spool channel at the contact of the diaphragm support with the seat plate of the hydraulic plate lies within 0.5-0.85 of the total passage area of the underflow valve channel.

Как уже отмечалось, на рис.2 показано конечное положение рабочей диафрагмы 2 при нагнетании. При этом давление гидрожидкости закрывает шарик клапана недолива 6. Курок 9, увлекаемый перемещением опоры диафрагмы 4 вместе с диафрагмой 2, сдвигает золотник 8. Объем гидрожидкости в гидроплите, вытесненный плунжером 3, становится меньше из-за утечек через зазор между цилиндром 10 и плунжером 3. Причем объем утечек зависит от давления нагнетания - чем больше давление нагнетания, тем больше объем утечек. Величина давления в насосе зависит от величины противодавления в выкидном трубопроводе.As already noted, Fig. 2 shows the final position of the working diaphragm 2 during injection. In this case, the hydraulic fluid pressure closes the ball of the underfill valve 6. Trigger 9, carried away by moving the support of the diaphragm 4 together with the diaphragm 2, moves the spool 8. The volume of fluid in the hydraulic plate displaced by the plunger 3 becomes smaller due to leaks through the gap between the cylinder 10 and the plunger 3 Moreover, the amount of leakage depends on the discharge pressure - the higher the discharge pressure, the greater the amount of leakage. The pressure in the pump depends on the back pressure in the flow line.

Чтобы компенсировать утечки через плунжер при нагнетании, при всасывании, когда опора диафрагмы вместе с диафрагмой садится на посадочный поясок гидроплиты, а курок 9 сдвигает золотник 8, открывая канал клапана недолива, происходит заполнение камеры гидроплиты недостающим объемом гидрожидкости. При этом закачанный при всасывании объем гидрожидкости через клапан недолива всегда больше, чем объем утечек гидрожидкости через плунжер. При этом золотник в известном насосе при каждом ходе нагнетания сдвигается дальше к диафрагме, и клапан недолива открывается только в самом конце всасывания, когда диафрагма полностью сядет на посадочный поясок. Этим объясняется стук, возникающий при работе насоса, выполненного по патенту США №7665974, принятого за прототип. Ударная нагрузка, возникающая при этом, ведет к повышенному износу соударяющихся деталей.To compensate for leaks through the plunger during injection, when suction, when the diaphragm support together with the diaphragm sits on the landing plate of the hydraulic plate, and the trigger 9 moves the slide valve 8, opening the channel of the underfill valve, the hydraulic plate chamber is filled with the missing volume of hydraulic fluid. In this case, the volume of hydraulic fluid pumped during suction through the underfill valve is always greater than the volume of fluid leakage through the plunger. At the same time, the spool in the known pump moves further towards the diaphragm at each injection stroke, and the underfill valve opens only at the very end of the suction, when the diaphragm completely sits on the landing belt. This explains the knock that occurs when the pump is made according to US patent No. 7665974, adopted as a prototype. The shock load resulting from this leads to increased wear of the colliding parts.

Чтобы исключить посадочный стук опоры диафрагмы, канал в золотнике, соединяющий рабочую полость гидроплиты с резервуаром для гидрожидкости через клапан недолива, смещен таким образом, чтобы открытая площадь проходного сечения канала клапана недолива, сообщенного с соответствующим каналом золотника при посадке опоры диафрагмы на опору гидроплиты, лежала в пределах 0,5-0,85 от общей площади проходного сечения канала клапана недолива. Конкретная величина соотношения зависит от конкретных конструктивных параметров насоса и определяется экспериментальным путем.To exclude the landing knock of the diaphragm support, the channel in the spool connecting the working cavity of the hydraulic plate with the reservoir for the hydraulic fluid through the underfill valve is offset so that the open area of the passage section of the channel of the underfill valve in communication with the corresponding channel of the spool when the diaphragm support is mounted on the support of the hydraulic plate within 0.5-0.85 of the total passage area of the underflow valve channel. The specific value of the ratio depends on the specific design parameters of the pump and is determined experimentally.

На рис. 3 показано положение золотника в конце хода всасывания в конструкции насоса, взятого за прототип. На рис. 4 показано положение золотника в насосе по предлагаемой полезной модели.In fig. 3 shows the position of the spool at the end of the suction stroke in the design of the pump, taken as a prototype. In fig. 4 shows the position of the spool in the pump according to the proposed utility model.

При выполнении золотника в соответствии с предлагаемыми конструктивными параметрами рабочая диафрагма в конце хода всасывания контактирует с посадочным местом гидроплиты через «гидроподушку», образующуюся за счет увеличения количества притока гидрожидкости в результате увеличения времени и площади взаимного сообщения рабочей полости гидроплиты с резервуаром для жидкости через клапан недолива.When the spool is made in accordance with the proposed design parameters, the working diaphragm at the end of the suction stroke contacts the seat of the hydraulic plate through a “hydraulic pad”, formed by increasing the amount of fluid flow as a result of increasing the time and area of mutual communication of the working cavity of the hydraulic plate with the reservoir for the liquid through the underfill valve .

Таким образом, достигается поставленная цель - увеличение срока безаварийной работы насоса за счет исключения возникающих при его работе ударных нагрузок.Thus, the goal is achieved - to increase the period of trouble-free operation of the pump by eliminating the shock loads arising during its operation.

Claims

A plunger-diaphragm pump containing a hydraulic plate with a hydraulic chamber, which is filled with a hydraulic fluid, and in which a working diaphragm is located with its support, on which the trigger is fixed, with the possibility of kinematic connection with a slide valve - a regulator for supplying the hydraulic fluid to the hydraulic chamber of the hydraulic plate from the reservoir through underfill channels and overflow with corresponding valves installed in them, characterized in that the open passage area of the underflow valve channel, in communication with the corresponding channel spool during landing of the diaphragm support on a support gidroplity lies within 0,5-0,85 of the total flow area of the valve channel underfilling.