RU2064090C1

RU2064090C1 - Pneumatically-driven diaphragm pump

Info

Publication number: RU2064090C1
Application number: RU94009481A
Authority: RU
Inventors: Владимир Ильич Левин
Original assignee: Владимир Ильич Левин
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 1996-07-20

Abstract

FIELD: manufacture of pumps. SUBSTANCE: pump has compressed air source, pneumatic distributor, silencer and housing with two chambers separated by flexible diaphragm with rigid center. Working chamber is provided with suction and delivery valves and return spring. Actuating chamber is connected with pneumatic distributor outlet. Distributor has two stepped coaxial cylindrical chambers with flexible disks arranged in them. Disks may be made of rubber, for example. Arranged in coaxial passage connecting the chambers is rod with longitudinal grooves. Inlet passage of distributor is connected with actuating chamber of pump through adjustable throttle. EFFECT: enhanced reliability. 7 cl, 2 dwg

Description

Предполагаемое изобретение относится к насосам для перекачивания жидкостей и смесей, а именно к пневмоприводным диафрагменным насосам одинарного действия. The alleged invention relates to pumps for pumping liquids and mixtures, namely, pneumatic single-acting diaphragm pumps.

Известны пневмоприводные диафрагменные насосы одинарного действия, содержащие в корпусе две камеры,отделенные друг от друга эластичной диафрагмой с жесткими центрами и возвратной пружиной. Known pneumatic single-acting diaphragm pumps containing in the housing two chambers separated from each other by an elastic diaphragm with rigid centers and a return spring.

Наиболее близким прототипом является насос по авт. св. СССР N 1536048, от 02.10.86, класс F 04 B 43/06. The closest prototype is a pump by ed. St. USSR N 1536048, from 02.10.86, class F 04 B 43/06.

Его недостатками являются сложность конструкции пневматического распределителя и отсутствие возможности плавного регулирования производительности насоса. Its disadvantages are the complexity of the design of the pneumatic distributor and the lack of the possibility of smooth regulation of pump performance.

Целью предполагаемого изобретения является устранение этих недостатков. The aim of the proposed invention is to eliminate these disadvantages.

Указанная цель достигается тем, что он снабжен глушителем шума, а пневматический распределитель выполнен в виде двух соосно расположенных в корпусе ступенчатых цилиндрических камер разного диаметра с входными каналами на внешних торцевых поверхностях и соединенных общим соосным каналом на внутренних торцевых поверхностях, сообщающимся с атмосферой через дополнительный боковой канал и глушитель шума, в каждой из двух камер размещен эластичный диск из гибкого и упругого материала, например, резины, а в общем канале свободно размещен стержень с продольными пазами, при этом в ступенчатой камере большего диаметра эластичный диск зажат по высоте на периферии, а в камере меньшего диаметра эластичный диск размещен по высоте на периферии свободно, и она снабжена выходным каналом и двумя соосными кольцевыми выступами на торцевых поверхностях вокруг входного канала и общего канала, причем расстояние по высоте между этими выступами больше толщины эластичного диска в этой камере, входной канал в камере меньшего диаметра соединен с источником сжатого воздуха, а входной канал в камере большего диаметра снабжен регулируемым дросселем и через него соединен с приводной камерой насоса. This goal is achieved by the fact that it is equipped with a noise muffler, and the pneumatic distributor is made in the form of two stepwise cylindrical chambers coaxially arranged in the housing of different diameters with input channels on the external end surfaces and connected by a common coaxial channel on the internal end surfaces, communicating with the atmosphere through an additional side a channel and a silencer, in each of the two chambers there is an elastic disk made of flexible and elastic material, for example rubber, and in the common channel there is freely placed rye with longitudinal grooves, while in the step chamber of a larger diameter the elastic disk is clamped in height at the periphery, and in the chamber of smaller diameter the elastic disk is freely positioned in height at the periphery, and it is equipped with an output channel and two coaxial annular protrusions on the end surfaces around the input channel and a common channel, and the height distance between these protrusions is greater than the thickness of the elastic disk in this chamber, the inlet channel in the chamber of smaller diameter is connected to a source of compressed air, and the inlet channel to the larger diameter is equipped with an adjustable throttle and through it is connected to the pump drive chamber.

Схема, конструкция и работа предлагаемого насоса поясняются на фиг. 1, 2. Насос /фиг. 1/ содержит источник питания /Pпит./ сжатым воздухом 1, пневматический распределитель с двумя ступенчатыми соосными цилиндрическими камерами различного диаметра 2 и 3 с входными каналами соответственно 4 и 5 на внешних торцевых поверхностях и соединенных общим соосным ступенчатым каналом 6 на внутренних торцевых поверхностях, сообщающимся с атмосферой дополнительным боковым каналом 7 через глушитель шума 8. В каждой из двух камер 2 и 3 размещен эластичный диск /соответственно 9 и 10/ из гибкого и упругого материала, например, резины, а в общем канале 6 свободно размещен стержень 11 с продольными пазами 12. В камере 2 эластичный диск 9 зажат по высоте на периферии между корпусом 13 и эластичным кольцом 14. В камере 3 эластичный диск 10 размещен на периферии свободно по высоте, а эта камера снабжена выходным каналом 15 и двумя соосными кольцевыми выступами 16 и 17 на внутренних торцевых поверхностях вокруг входного канала 5 и общего соосного канала 6. Кольцевой выступ 17 размещен на подвижном штуцере 18. Расстояние по высоте между выступами 16 и 17 больше толщины диска 10 и может регулироваться путем перемещения по высоте штуцера 18, уплотненного по отношению к корпусу 13 с помощью уплотнительного кольца 19. Диск 10 составляет с кольцевыми выступами 16 и 17 два плоских пневмоконтакта, отделяющих выходной канал 15 либо от атмосферы, либо от источника сжатого воздуха. Эффективная площадь эластичного диска 9 больше площади кольцевого выступа 16, а она, в свою очередь, больше площади кольцевого выступа 17. Камера 3 снабжена радиальными пазами 20 на внешней торцевой поверхности, длина которых больше диаметра эластичного диска 10 в этой камере. The design, construction, and operation of the proposed pump are illustrated in FIG. 1, 2. Pump / Fig. 1 / contains a power supply /Pit./ with compressed air 1, a pneumatic distributor with two step coaxial cylindrical chambers of various diameters 2 and 3 with input channels 4 and 5, respectively, on the outer end surfaces and connected by a common coaxial step channel 6 on the inner end surfaces, communicating with the atmosphere by an additional side channel 7 through a noise muffler 8. In each of the two chambers 2 and 3 there is an elastic disk /, respectively, 9 and 10 / made of flexible and elastic material, for example rubber, and generally Alley 6 is freely placed rod 11 with longitudinal grooves 12. In the chamber 2, the elastic disk 9 is clamped in height at the periphery between the housing 13 and the elastic ring 14. In the chamber 3, the elastic disk 10 is placed on the periphery freely in height, and this camera is equipped with an output channel 15 and two coaxial annular protrusions 16 and 17 on the inner end surfaces around the input channel 5 and the common coaxial channel 6. The annular protrusion 17 is placed on the movable fitting 18. The height distance between the protrusions 16 and 17 is greater than the thickness of the disk 10 and can be adjusted by remescheniya adjustment fitting 18, the densified relative to the housing 13 by a sealing ring 19. The disc 10 is circular with protrusions 16 and 17 are two flat pnevmokontakta separating the outlet passage 15 or from the atmosphere or from compressed air source. The effective area of the elastic disk 9 is larger than the area of the annular protrusion 16, and it, in turn, is larger than the area of the annular protrusion 17. The chamber 3 is provided with radial grooves 20 on the outer end surface, the length of which is greater than the diameter of the elastic disk 10 in this chamber.

Гибкая диафрагма 21 делит корпус 13 на две камеры рабочую 22 и приводную 23. Приводная камера 23 связана с выходным каналом 15 пневматического распределителя, а с помощью канала 24 через регулируемый дроссель 25 и входной канал 4 с камерой 2 этого пневмораспределителя. A flexible diaphragm 21 divides the housing 13 into two working chambers 22 and a driving 23. The driving chamber 23 is connected to the output channel 15 of the pneumatic distributor, and through the channel 24 through an adjustable throttle 25 and the input channel 4 with the chamber 2 of this pneumatic distributor.

Дроссель 25 уплотнен относительно корпуса 13 с помощью уплотнительного кольца 26. Положение штуцера 18 по высоте, /определяющее величину рабочего хода эластичного диска 10/ фиксируется с помощью контргайки 27, а регулируемого дросселя 26 с помощью контргайки 28. The throttle 25 is sealed relative to the housing 13 using the sealing ring 26. The position of the fitting 18 in height, / which determines the working stroke of the elastic disk 10 / is fixed with the lock nut 27, and the adjustable throttle 26 with the lock nut 28.

В рабочей камере 22 с перекачиваемой жидкостью 29 размещены жесткий центр 30, не скрепленный с диафрагмой 21, и возвратная пружина 31 между корпусом 13 и жестким центром 30. Камера 22 через канал 32 и всасывающий /обратный, например, шариковый/ клапан 33 сообщается с всасывающим патрубком 34, а через канал 32 и напорный /обратный, например, шариковый/ клапан 35 с напорным патрубком 36. Всасывающий патрубок 34 соединяется шлангом с открытым резервуаром перекачиваемой жидкости, смеси или эмульсии. In the working chamber 22 with the pumped liquid 29, a rigid center 30 is placed that is not fastened to the diaphragm 21, and a return spring 31 between the housing 13 and the rigid center 30. The chamber 22 through the channel 32 and a suction / return, for example, ball / valve 33 communicates with the suction pipe 34, and through channel 32 and pressure / return, for example, ball / valve 35 with pressure pipe 36. The suction pipe 34 is connected by a hose to an open reservoir of pumped liquid, mixture or emulsion.

Предлагаемый насос работает следующим образом. При выключенном источнике сжатого воздуха 1 /Pпит.0/ гибкая диафрагма 21 под действием возвратной пружины 31 находится в крайнем правом положении, все камеры насоса наполнены воздухом под атмосферным давлением, а эластичные диски 2,3 и стержень 11 пневматического распределителя находятся в крайнем верхнем положении. При этом его выходной канал 15 сообщается с входным каналом 5 и отделен от каналов 6 и 7. При включении источника сжатого воздуха 1 /Pпит.1/ сжатый воздух по каналу 5, пазам 20 и выходному каналу 15 проходит на выход пневматического распределителя и начинает наполнять приводную камеру 23. Под действием сжатого воздуха гибкая диафрагма 21 с жестким центром 30 начинает перемещаться влево, сжимая возвратную пружину 31, до своего крайнего левого положения. При этом всасывающий клапан 33 закрывается, а воздух из рабочей камеры 22 вытесняется через напорный клапан 35 в штуцер 36 на выход насоса. При этом возрастает давление сжатого воздуха в приводной камере 23, в канале 24, на входе 4 пневматического распределителя. В камере 2 давление также возрастает, однако с замедлением, зависящим от степени закрытия регулируемого дросселя 25 /при его полном закрытии действие действие насоса прекращается/. При достижении в камере 2 давления сжатого воздуха, соответствующего верхней точке срабатывания пневматического распределителя, гибкий диск 9 прогибается вниз, передает стержню 11 усилие, достаточное для перемещения гибкого диска 10 в крайнее нижнее положение /фиг. 2/. При этом диск 10 перекрывает канал 5, отсоединяя выходной канал 15 распределителя и приводную камеру 23 от источника сжатого воздуха 1 и соединяя их с атмосферой через пазы 12 стержня 11, камеры 6, 7 и глушитель 8. В результате давление в приводной камере 23 начинает уменьшаться и под действием возвратной пружины 31 гибкая диафрагма 21 перемещается вправо до своего крайнего правого положения /фиг. 1/. При этом в рабочей камере 22 образуется разрежение, под действием которого напорный клапан 35 закрывается, а всасывающий клапан 33 открывается и под действием атмосфеоного давления из бака с перекачиваемой жидкостью через входной штуцер 34 закачивается порция жидкости в камеру 22, равная переменному объему этой камеры. При этом из камеры 2 пневматического распределителя сжатый воздух через дроссель 25 и канал 24 удаляется в атмосферу. При достижении давления в камере 2 нижней точки срабатывания пневматического распределителя под действием давления питания Pпит. во входном канале 5 эластичный диск 10 передает усилие стержню 11, достаточное для перемещения диска 9 в крайнее верхнее положение. При этом диск 10 ложится на кольцевой выступ 16, соединяя выход 15 распределителя и приводную камеру 23 с источником сжатого воздуха и отсоединяя их от атмосферы. При этом давление в приводной камере 23 снова увеличивается, и диафрагма 21 снова перемещается в крайнее левое положение /фиг. 2/, т.е. процесс реверса диафрагмы 21 повторяется. В приводной камере 23, таким образом, последовательно возникают импульсы давления сжатого воздуха, равные Pпит. Период этих колебаний можно плавно настраивать с помощью регулируемого дросселя 25. При последовательной подаче импульсов давления сжатого воздуха в приводную камеру 23 рабочая камера 22 постепенно наполняется перекачиваемой жидкостью и в напорную линию 36 на выход насоса поочередно поступают порции жидкости, равные переменному объему рабочей камеры 22. При увеличении частоты импульсов сжатого воздуха производительность насоса увеличивается, а при уменьшении частоты производительность его уменьшается. Таким образом, с помощью регулируемого дросселя можно плавно регулировать производительность насоса в широких пределах. The proposed pump operates as follows. When the compressed air source 1 /Pit.0/ is switched off, the flexible diaphragm 21 under the action of the return spring 31 is in the extreme right position, all pump chambers are filled with air under atmospheric pressure, and the elastic disks 2,3 and the rod 11 of the pneumatic distributor are in the extreme upper position . At the same time, its output channel 15 communicates with the input channel 5 and is separated from the channels 6 and 7. When the compressed air source 1 / Pp. 1/ is turned on, compressed air passes through the channel 5, grooves 20, and the output channel 15 to the output of the pneumatic distributor and begins to fill the drive chamber 23. Under the action of compressed air, a flexible diaphragm 21 with a rigid center 30 begins to move to the left, compressing the return spring 31, to its extreme left position. In this case, the suction valve 33 closes, and the air from the working chamber 22 is displaced through the pressure valve 35 into the fitting 36 to the pump outlet. This increases the pressure of the compressed air in the drive chamber 23, in the channel 24, at the inlet 4 of the pneumatic distributor. In the chamber 2, the pressure also increases, however, with a deceleration depending on the degree of closure of the adjustable throttle 25 / when it is completely closed, the action of the pump ceases /. When the compressed air pressure in the chamber 2, which corresponds to the upper point of operation of the pneumatic distributor, the flexible disk 9 bends downward, transfers to the rod 11 a force sufficient to move the flexible disk 10 to its lowest position / Fig. 2 /. While the disk 10 overlaps the channel 5, disconnecting the outlet channel 15 of the distributor and the drive chamber 23 from the source of compressed air 1 and connecting them to the atmosphere through the grooves 12 of the rod 11, the chambers 6, 7 and the muffler 8. As a result, the pressure in the drive chamber 23 begins to decrease and under the action of the return spring 31, the flexible diaphragm 21 moves to the right to its extreme right position / Fig. 1/. In this case, a vacuum is formed in the working chamber 22, under which the pressure valve 35 closes, and the suction valve 33 opens and under the influence of atmospheric pressure, a portion of the liquid is pumped through the inlet 34 to the chamber 22, which is equal to the variable volume of this chamber. In this case, compressed air from the chamber 2 of the pneumatic distributor through the throttle 25 and the channel 24 is removed into the atmosphere. When the pressure in chamber 2 reaches the lower point of operation of the pneumatic distributor under the action of the supply pressure Ppit. in the input channel 5, the elastic disk 10 transfers the force to the rod 11, sufficient to move the disk 9 to its highest position. When this disk 10 lies on the annular protrusion 16, connecting the output 15 of the distributor and the drive chamber 23 with a source of compressed air and disconnecting them from the atmosphere. In this case, the pressure in the drive chamber 23 increases again, and the diaphragm 21 again moves to the leftmost position / Fig. 2 /, i.e. the process of reversing the diaphragm 21 is repeated. Thus, in the drive chamber 23, consequently, pressure pulses of compressed air equal to Ppit occur. The period of these oscillations can be smoothly adjusted using an adjustable throttle 25. When sequentially supplying pressure pulses of compressed air to the drive chamber 23, the working chamber 22 is gradually filled with the pumped liquid and a portion of the liquid, equal to the variable volume of the working chamber 22, is alternately fed to the pump outlet 36. With an increase in the frequency of pulses of compressed air, the productivity of the pump increases, and with a decrease in frequency its productivity decreases. Thus, with the help of an adjustable throttle, it is possible to smoothly control the pump performance over a wide range.

Различие площадей кольцевых выступов 16 и 17 в камере 3 обеспечивает релейную статическую характеристику пневматического распределителя с зоной гистерезиса, ограниченной верхней и нижней точками срабатывания. Эти точки срабатывания определяются соотношением эффективных площадей эластичного диска 9 и кольцевых выступов 16 и 17. The difference in the area of the annular protrusions 16 and 17 in the chamber 3 provides a relay static characteristic of the pneumatic distributor with a hysteresis zone bounded by the upper and lower triggering points. These trigger points are determined by the ratio of the effective areas of the elastic disk 9 and the annular protrusions 16 and 17.

Предлагаемый насос не требует заполнения жидкостью перед началом работы. Он начинает работать при подаче к нему сжатого воздуха и перестает работать при выключении подачи к нему сжатого воздуха, что дает возможность дистанционно управлять его работой и использовать его в качестве дозатора жидкости. Насос работает при соотношении давлений сжатого воздуха и перекачиваемой жидкости около 1: 1, т.е. его напор приблизительно равен давлению сжатого воздуха /за вычетом усилия сжатия возвратной пружины/. The proposed pump does not require filling with liquid before starting work. It starts to work when compressed air is supplied to it and stops working when the compressed air supply to it is turned off, which makes it possible to remotely control its operation and use it as a liquid dispenser. The pump operates at a pressure ratio of compressed air to the pumped liquid of about 1: 1, i.e. its pressure is approximately equal to the compressed air pressure / minus the compression force of the return spring /.

Для того, чтобы при включении насоса сжатый воздух из входного канала 5 не выходил в атмосферу через каналы 6,7 мимо диска 10, расстояние по высоте /вдоль продольной оси распределителя/ между торцевой поверхностью кольцевого выступа 16 и торцевой поверхностью 37 ступенчатой камеры 3 выполнено меньшим или равным толщине размещенного на ней эластичного диска 10. Поэтому даже при отсутствии питающего давления сжатого воздуха и после его подачи этот диск за счет своей упругости прижат к торцевой поверхности кольцевого выступа 16 и отделяет при этом входной канал 5 и камеру 3 от каналов 6,7 и атмосферы. To ensure that when the pump is turned on, compressed air from the inlet channel 5 does not escape into the atmosphere through the channels 6.7 past the disk 10, the distance along the height / along the longitudinal axis of the distributor / between the end surface of the annular protrusion 16 and the end surface 37 of the step chamber 3 is made smaller or equal to the thickness of the elastic disk 10 placed on it. Therefore, even in the absence of supply pressure of compressed air and after its supply, this disk, due to its elasticity, is pressed against the end surface of the annular protrusion 16 and separates input channel 5 and chamber 3 from channels 6.7 and the atmosphere.

Эластичное кольцо 14 под эластичным диском 9 увеличивает его долговечность. Выполнение общего соосного канала 6 ступенчатым и радиальные пазы 20 в камере 3 увеличивают проходные сечения каналов для сжатого воздуха при наполнении и опорожнении приводной камеры 23 насоса. The elastic ring 14 under the elastic disk 9 increases its durability. The implementation of the common coaxial channel 6 stepwise and the radial grooves 20 in the chamber 3 increase the bore sections of the channels for compressed air when filling and emptying the drive chamber 23 of the pump.

Claims

1. A pneumatic actuator diaphragm pump containing a spring-loaded diaphragm installed in the housing with a rigid center, with the formation of the working and drive chambers, the first of which is connected to the suction and discharge valves, and the second to the output of the pneumatic distributor associated with the compressed air source, characterized in that it is equipped with a noise muffler, and the pneumatic distributor is made in the form of two stepped cylindrical step chambers of different diameters coaxially located in the housing with input channels on the external end surfaces and connected by a common coaxial channel on the inner end surfaces, communicating with the atmosphere through an additional side channel and a silencer, in each of the two chambers there is an elastic disk made of flexible and elastic material, for example rubber, and a rod with longitudinal grooves, while in the step chamber of a larger diameter, the elastic disk is clamped in height at the periphery, and in the chamber of a smaller diameter, the elastic disk is freely positioned in height at the periphery and it is equipped with an output a channel and two coaxial annular protrusions on the end surfaces around the inlet channel and the common channel, the height distance between these protrusions being greater than the thickness of the elastic disk in this chamber, the inlet channel in the smaller diameter chamber is connected to the compressed air source, and the inlet channel in the larger diameter chamber equipped with an adjustable throttle and through it is connected to the drive chamber of the pump.

2. The pump according to claim 1, characterized in that the effective area of the elastic disk in the chamber of larger diameter is larger than the area of the annular protrusion on the inner end surface of the chamber of smaller diameter, and the latter is larger than the area of the annular protrusion around the inlet channel on the outer end surface of this chamber.

3. The pump according to claim 1, characterized in that it is equipped with a movable fitting, adjustable in height along the longitudinal axis of the distributor and sealed with respect to its housing, on which an annular protrusion of the inlet channel of the smaller chamber is located.

4. The diaphragm pump according to claim 1, characterized in that the height distance along the longitudinal axis of the distributor between the end surface of the annular protrusion around the connecting chamber of the common channel and the outer end surface of the step chamber of smaller diameter is less than or equal to the thickness of the elastic disk placed on this surface.

5. The diaphragm pump according to claim 1, characterized in that in the smaller diameter chamber, radial grooves are made on the outer end surface, the length of which is longer than the elastic disk located in this chamber.

6. The diaphragm pump according to claim 1, characterized in that the larger diameter chamber is provided with an elastic ring between the elastic disk located therein and its inner end surface.

7. The diaphragm pump according to claim 1, characterized in that the common channel between the chambers of the distributor is made stepwise.