RU2079715C1

RU2079715C1 - Diaphragm fluid-operated batching pump

Info

Publication number: RU2079715C1
Application number: RU94019736A
Authority: RU
Inventors: В.И. Середенко; В.И. Грянин
Priority date: 1994-05-06
Filing date: 1994-05-06
Publication date: 1997-05-20

Abstract

FIELD: pump engineering. SUBSTANCE: pump has housing with perforated wall that separates the chamber of the displacer from the actuating chamber. The diaphragm separator is mounted inside the housing to define pump and actuating chambers. Inside the space for positive fluid is a safety valve. The pump is also provided with a differential spring- loaded make-up valve. One of the ends of the rod is provided with a valving member that forms slide, make-up, and shutoff chambers inside the housing. The other end of the rod is made up as a slide valve the cross-section area of which is equal to the area of the cross-section of the flow opening in the valving member. The surface of the perforated wall is conjugated with the shaped surface, which is under the surface of the perforated wall and closer to the chamber of the displacer, and forms a ring chamber together with the surface of the diaphragm at the end of the sucking stroke. The chamber of the displacer is in communication with the shutoff chamber of the make-up valve. The ring-shaped chamber is in communication with the slide chamber of the make-up valve. The make-up chamber of the valve is connected with a tank for storing fluid. EFFECT: enhanced efficiency and reliability. 2 dwg

Description

Изобретение относится к насосостроению, касается мембранных гидроприводных дозировочных насосов и может найти применение в различных отраслях народного хозяйства для дозированной подачи агрессивных, токсичных и других текучих сред. The invention relates to a pump engineering industry, relates to hydraulic diaphragm metering pumps and can be used in various sectors of the national economy for the metered supply of aggressive, toxic and other fluids.

Известен гидроприводной дозировочный насос, содержащий приводной пульсатор, мембранную головку, мембранный разделитель, который разделяет ее на насосную и приводные камеры, и емкость для избыточного объема приводной жидкости с установленными в ней предохранительным и подпиточным клапанами [1]
В нем подпружиненный подпиточный клапан открывается и осуществляет подпитку приводной камеры при упоре мембранного разделителя в заднюю перфорированную стенку за счет увеличения разрежения. Необходимо отметить, что подпиточный клапан в гидроприводных мембранах насосах является одним из важнейших элементов. Во время работы насоса неизбежны потери приводной жидкости за счет утечек в уплотнителях и в автоматическом воздухоотделителе. Назначение подпиточного клапана компенсация указанных потерь приводной жидкости и в результате этого обеспечение нормальной работы насоса.Known hydraulic metering pump containing a drive pulsator, a diaphragm head, a membrane separator that separates it into a pump and drive chambers, and a tank for an excess volume of drive fluid with safety and make-up valves installed in it [1]
In it, a spring-loaded make-up valve opens and feeds the drive chamber with the diaphragm separator resting on the rear perforated wall by increasing the vacuum. It should be noted that the make-up valve in hydraulic diaphragm pumps is one of the most important elements. During pump operation, loss of drive fluid is unavoidable due to leaks in the seals and in the automatic air trap. The purpose of the make-up valve is to compensate for the indicated losses of the drive fluid and, as a result, ensure the normal operation of the pump.

Существенным недостатком указанного насоса является ненадежная работа при некоторых режимах работы. Так, например, при перекрытии линии всасывания /ошибочно или при ее забивании или засорении фильтра и т.д./, происходит срабатывание подпиточного клапана до момента касания мембранного разделителя задней стенки. В дальнейшем происходит переполнение приводной камеры, смещение мембранного разделителя в сторону насосной камеры, упор разделителя в переднюю перфорированную стенку (если она имеется), и, как следствие, выход его из строя. Кроме того, насос обладает пониженной всасывающей способностью, определяемой величиной натяга пружины подпиточного клапана. Увеличение натяга пружины подпиточного клапана увеличивает при нормальной работе перепад давления на мембранном разделителе в конце хода всасывания, когда он ложится на заднюю перфорированную стенку, что отрицательно сказывается на надежности устройства. A significant drawback of this pump is unreliable operation in some operating modes. So, for example, when the suction line is blocked / erroneously or when it is clogged or the filter is clogged, etc. /, the make-up valve is activated until the membrane separator of the rear wall is touched. In the future, the overflow of the drive chamber occurs, the membrane separator is displaced towards the pump chamber, the separator stops in the front perforated wall (if any), and, as a result, it breaks down. In addition, the pump has a reduced suction capacity, determined by the value of the spring tightness of the make-up valve. An increase in the spring tightness of the make-up valve increases during normal operation the pressure drop across the diaphragm separator at the end of the suction stroke when it rests on the rear perforated wall, which negatively affects the reliability of the device.

Известны насосы, в которых указанные выше недостатки устранены, содержащие блок привода, мембранную головку, емкость для избыточного объема приводной жидкости с предохранительным клапаном и воздухоотделителем, в которых подпиточный клапан кинематически связан с подвижным элементом в виде тарельчатого клапана, диска, втулки, перфорированной стенки или упругой пластины, помещенными внутри мембранной головки, на которые воздействуют мембранный разделитель в конце хода всасывания, осуществляя блокировку подпиточного клапана от срабатывания при увеличении разрежения во всасывающем тракте и защиту от переполнения из-за этого приводной камеры [2]
В указанном насосе реализовано одно из важнейших требований подпиточный клапан может открыться в конце хода всасывания только при перемещении мембранного разделителя до упора в перфорированную стенку, находящуюся в мембранной головке со стороны приводного механизма. В них мембранный разделитель выполнен в виде " плавающей" мембраны, где отсутствует перфорированная стенка со стороны перекачиваемой жидкости.Pumps are known in which the aforementioned disadvantages are eliminated, comprising a drive unit, a membrane head, a container for an excess volume of drive fluid with a safety valve and an air separator, in which the make-up valve is kinematically connected to a movable element in the form of a poppet valve, disk, sleeve, perforated wall or an elastic plate placed inside the membrane head, which is affected by a membrane separator at the end of the suction stroke, blocking the make-up valve from anija with increasing vacuum in the intake tract and protected against overflow due to this actuation chamber [2]
In this pump, one of the most important requirements is implemented, the make-up valve can open at the end of the suction stroke only when the membrane separator is moved all the way into the perforated wall located in the membrane head from the side of the drive mechanism. In them, the membrane separator is made in the form of a "floating" membrane, where there is no perforated wall on the side of the pumped liquid.

Общим недостатком указанных насосов является то, что блокировочное устройство подпиточного клапана находится внутри мембранной головки, что затрудняет или делает невозможным ремонт его без разборки насоса. При воздействии мембранного разделителя на блокировочное устройство происходит дополнительный износ разделителя, что понижает надежность насоса. Кроме того, блокировочное устройство представляет из себя механические кинематические связи, подтвержденные износу и усложняющие конструкцию насоса. A common disadvantage of these pumps is that the blocking device of the make-up valve is located inside the diaphragm head, which makes it difficult or impossible to repair it without disassembling the pump. When the membrane separator acts on the blocking device, additional wear of the separator occurs, which reduces the reliability of the pump. In addition, the locking device is a mechanical kinematic connection, confirmed by wear and complicate the design of the pump.

Наиболее близким предлагаемому является мембранный насос содержащий корпус с установленным в нем мембранным разделителем с образованием насосной и приводной камер, последняя из которых сообщена с емкостью приводной жидкости, в которой размещены предохранительный и подпиточный клапан. Насос снабжен двуплечим рычагом, плечо меньшей длины которого связано с гидроприводом, рабочая полость которого сообщена с всасывающим трубопроводом до всасывающего клапана, а плечо большей длины связано гибкой тягой с запорным элементом подпиточного клапана [3]
В указанном насосе нет механической связи мембранного разделителя с подпиточным клапаном, что является преимуществом по сравнению с известными устройствами. Узел блокировки подпиточного клапана выполнен в виде сильфонного привода, во внутреннюю полость которого подводится рабочая среда до всасывающего клапана.The closest to the proposed is a diaphragm pump containing a housing with a membrane separator installed in it with the formation of the pump and drive chambers, the last of which is in communication with the capacity of the drive fluid, which contains a safety and make-up valve. The pump is equipped with a two-arm lever, the shoulder of a shorter length connected to the hydraulic actuator, the working cavity of which is connected with the suction pipe to the suction valve, and the shoulder of a larger length is connected by a flexible rod with a shut-off element of the make-up valve [3]
In the specified pump there is no mechanical connection of the membrane separator with the make-up valve, which is an advantage compared to known devices. The make-up valve blocking unit is made in the form of a bellows actuator, into the internal cavity of which the working medium is supplied to the suction valve.

Существенным недостатком насоса является то, что при некоторых режимах работы блокировочное устройство не выполняет своих функций, что понижает надежность устройства. Например, при уменьшении проходного отверстия всасывающего клапана в результате его засорения, забивания различными взвешенными частицами, закаливания его и т.д. внутри насосной камеры повышается разрежение и подпиточный клапан открывается до момента упора мембранного разделителя в заднюю перфорированную стенку в конце хода всасывания, происходит переполнение приводной камеры приводной жидкостью и выход разделителя из строя. Это объясняется тем, что отбор давления на сильфонный привод выполнен до всасывающего клапана и а данном случае блокировка подпиточного клапана не работает. A significant drawback of the pump is that in some operating modes the locking device does not perform its functions, which reduces the reliability of the device. For example, when reducing the inlet opening of the suction valve as a result of clogging, clogging with various suspended particles, quenching it, etc. inside the pump chamber, the vacuum increases and the make-up valve opens until the diaphragm separator abuts against the rear perforated wall at the end of the suction stroke, the drive chamber is overfilled with the drive fluid and the separator fails. This is because the pressure on the bellows actuator is taken before the suction valve and, in this case, the blocking of the make-up valve does not work.

Также недостатком указанного устройства является то, что рабочая жидкость, являющаяся во многих случаях агрессивной или вредной средой, подается внутрь сильфонного привода. При наличии во всасывающем коллекторе повышенного давления сильфон нагружается односторонним давление и может выйти из строя, что понижает надежность устройства. Another disadvantage of this device is that the working fluid, which in many cases is an aggressive or harmful environment, is fed into the bellows drive. If there is excessive pressure in the intake manifold, the bellows is loaded with unilateral pressure and may fail, which reduces the reliability of the device.

Кроме того, в устройстве кинематическая рычажная связь между сильфонным приводом и подпиточным клапаном усложняет конструкцию насоса. In addition, in the device, the kinematic linkage between the bellows actuator and the make-up valve complicates the design of the pump.

Технической задачей, поставленной в настоящем изобретении повышение надежности насоса. The technical task of the present invention is to increase the reliability of the pump.

Это достигается тем, что мембранный гидроприводной дозировочный насос, содержащий корпус с перфорированной стенкой, отделяющей камеру вытеснителя от приводной камеры, мембранный разделитель, установленный в корпусе с образованием насосной и приводной камер, емкость для избыточного объема приводной жидкости с установленным в ней предохранительным клапаном снабжен дифференциальным подпружиненным подпиточным клапаном, в корпусе которого с образованием золотниковой, подпиточной и отсечной камеры находится на одном конце штока запорный элемент, другой конец штока выполнен в виде золотника таким образом, что площадь сечения золотника равна площади сечения проходного отверстия запорного элемента, а поверхность перфорированной стенки сопряжена с профильной поверхностью, утопленной относительно поверхности перфорированной стенки в сторону камеры вытеснителя и образующей с поверхностью мембраны в конце хода всасывания кольцеобразную камеру, причем камера вытеснителя гидравлически связана с отсечной камерой подпиточного клапана, кольцеобразная камера соединена с золотниковой камерой подпиточного клапана, подпиточная камера клапана связана с емкостью для запаса приводной жидкости. This is achieved by the fact that a hydraulic diaphragm metering pump comprising a housing with a perforated wall separating the displacer chamber from the drive chamber, a membrane separator installed in the housing with the formation of the pump and drive chambers, the capacity for the excess volume of the drive fluid with a safety valve installed in it is equipped with a differential a spring-loaded make-up valve, in the case of which, with the formation of a slide valve, make-up and shut-off chamber, are located on one end of the stem th element, the other end of the rod is made in the form of a spool in such a way that the cross-sectional area of the spool is equal to the cross-sectional area of the bore of the locking element, and the surface of the perforated wall is associated with a profile surface recessed relative to the surface of the perforated wall towards the displacer chamber and forming with the membrane surface at the end the suction stroke, an annular chamber, wherein the displacer chamber is hydraulically connected to the shut-off chamber of the make-up valve, the annular chamber is connected to with a recharge valve chamber, a valve recharge chamber is connected to a reservoir for supplying drive fluid.

На фиг. 1 схематически изображен насос в положении, соответствующем концу хода нагнетания, на фиг.2 концу хода всасывания. In FIG. 1 schematically shows the pump in the position corresponding to the end of the discharge stroke, in Fig.2 the end of the suction stroke.

Насос содержит корпус 1, мембранный разделитель 2, установленный в корпусе 1 с образованием насосной и приводной камер 3, 4. Насосная камера 3 имеет всасывающий и нагнетательный клапаны 5, 6. The pump comprises a housing 1, a membrane separator 2, mounted in the housing 1 with the formation of the pump and drive chambers 3, 4. The pump chamber 3 has a suction and discharge valves 5, 6.

В корпусе 1 установлен вытеснитель 7 с образованием камеры 8, соединенный с приводным механизмом (на фиг. 1, 2 не показан). Приводная камера 4 отделена от камеры 8 вытеснителя 7 перфорированной стенкой 9, которая сопряжена с профильной поверхностью 10, утопленной относительно перфорированной стенки 9 в сторону камеры 8 с образованием в конце хода всасывания с поверхностью мембранного разделителя 2 кольцеобразной камеры 11, связанной с емкостью 12 для запаса приводной жидкости, в которой имеется предохранительный клапан 13. A displacer 7 is installed in the housing 1 to form a chamber 8 connected to a drive mechanism (not shown in FIGS. 1, 2). The drive chamber 4 is separated from the chamber 8 of the displacer 7 by a perforated wall 9, which is associated with a profile surface 10 recessed relative to the perforated wall 9 towards the chamber 8 with the formation of an annular chamber 11 connected to the reservoir 12 at the end of the suction stroke a drive fluid in which there is a safety valve 13.

Насос содержит подпиточный клапан 14, установленный в корпусе 1 или емкости 12. На фиг.1 подпиточный клапан 14 показан схематично для пояснения конструкции и работы его. The pump contains a make-up valve 14 installed in the housing 1 or tank 12. In figure 1, the make-up valve 14 is shown schematically to explain the design and operation thereof.

Подпиточный клапан 14 имеет корпус 15, в котором с образованием золотниковой 26, подпиточной 17 и отсечной 18 камер на одном конце штока 19 закреплен запорный элемент 20, поджатый пружиной 21, а с другой конец штока 19 выполнен в виде золотника 22, причем площадь сечения золотника 22 равна площади сечения проходного отверстия запорного элемента 20. The make-up valve 14 has a housing 15, in which with the formation of the slide valve 26, make-up 17 and shut-off chamber 18 at one end of the rod 19, a locking element 20 is fastened, pressed by a spring 21, and on the other end of the rod 19 is made in the form of a valve 22, and the cross-sectional area of the valve 22 is equal to the cross-sectional area of the passage opening of the locking element 20.

Подпиточная камера 17 гидравлически связана с емкостью 12, золотниковая камера 16 соединена с кольцеобразной камерой 11 приводной камеры 4, а отсечная камера 18 соединена с камерой 8 вытеснителя 8 соединяется с приводной камерой 4 через отверстия 23 в стенке 9. The make-up chamber 17 is hydraulically connected to the tank 12, the spool chamber 16 is connected to the annular chamber 11 of the drive chamber 4, and the shut-off chamber 18 is connected to the chamber 8 of the displacer 8 is connected to the drive chamber 4 through holes 23 in the wall 9.

При возвратно-поступательном движении вытеснителя 7 аналогичное движение совершает разделитель 2, в результате чего происходит периодическое изменение объемов приводной 4 и насосной 3 камер, всасывание в камеру 3 перекачиваемой среды через клапан 5 и нагнетание среды к потребителю через клапан 6. With the reciprocating movement of the displacer 7, the separator 2 makes a similar movement, as a result of which the volumes of the drive 4 and pump 3 chambers are periodically changed, the pumped medium is sucked into the chamber 3 through the valve 5 and the medium is pumped to the consumer through the valve 6.

При работе насоса происходит потеря приводной жидкости, поэтому разделитель 2 при приближении вытеснителя 7 к положению, соответствующему концу хода всасывания, ложится на перфорированную стенку 9, перекрывая в ней отверстия 23. От приводной камеры 4 в этот момент разделитель 2 отделяет кольцеобразную камеру 11 и камеру 8. При дальнейшем движении вытеснителя 7 влево в камере 8 разрежение увеличивается по сравнению с разрежением в камере 11. When the pump is operating, the drive fluid is lost, therefore, the separator 2, when the displacer 7 approaches the position corresponding to the end of the suction stroke, lies on the perforated wall 9, blocking the openings 23. From the drive chamber 4, at this moment, the separator 2 separates the annular chamber 11 and the chamber 8. With further movement of the displacer 7 to the left in the chamber 8, the vacuum increases compared with the vacuum in the chamber 11.

На запорном элементе 20 и золотнике 22, связанных штоком 19, возникает перепад давления. В результате этого запорный элемент 20 открывается, и из емкости 12 приводная жидкость через подпиточную камеру 17 в корпусе 15 и открытый запорный элемент 20 за счет разрежения поступает в камеру 8. Таким образом осуществляется компенсация потерь приводной жидкости. При ходе нагнетания запорный элемент 20 закрывается пружиной 21. Перепад давления на разделителе 2 в конце хода всасывания при упоре его в стенку 9 задается величиной натяга пружины 21. В этот момент разделитель 2 при упоре в стенку 9 выполняет функции запорного клапана, отсекающего определенный объем приводной жидкости в камере 11, что исключает дальнейший прогиб его к профильной поверхности 10 корпуса 1. На ходе всасывания за счет увеличенного сопротивления во всасывающем тракте возможно возникновение повышенного разрежения в приводной камере 4, но запорный элемент 20 подпиточного клапана 14 не открывается самопроизвольно, так как в камерах 16, 18 или давление равны между собой. Подпиточный клапан 14 открывается только в конце хода всасывания при упоре разделителя 2 в стенку 9. On the locking element 20 and the valve 22, connected by a rod 19, a pressure differential occurs. As a result of this, the shut-off element 20 is opened, and the drive fluid from the reservoir 12 through the make-up chamber 17 in the housing 15 and the open shut-off element 20 due to the vacuum enters the chamber 8. Thus, the loss of the drive fluid is compensated. During the pumping process, the shut-off element 20 is closed by a spring 21. The pressure drop across the separator 2 at the end of the suction stroke when it rests against the wall 9 is determined by the tension of the spring 21. At this moment, the separator 2 acts as a shut-off valve, cutting off a certain volume of the actuator liquid in the chamber 11, which eliminates its further deflection to the profile surface 10 of the housing 1. During suction due to the increased resistance in the suction path, an increased vacuum in the drive chambers may occur e 4, but the shut-off element 20 of the make-up valve 14 does not spontaneously open, since in the chambers 16, 18 or the pressure is equal to each other. The make-up valve 14 opens only at the end of the suction stroke when the spacer 2 stops against the wall 9.

В аварийных случаях при превышении давления в напорной магистрали сверх допустимого срабатывает предохранительный клапан 13, перепуская приводную жидкость из камеры 4 в емкость 12. In emergency cases, when the pressure in the pressure line is exceeded beyond the permissible limit, the safety valve 13 activates, bypassing the drive fluid from the chamber 4 into the tank 12.

Таким образом, простыми техническими средствами обеспечивается нормальная работа насоса при неблагоприятных условиях эксплуатации при повышенном разрежении во всасывающем тракте, осуществляется блокировка подпиточного клапана от ложных срабатываний и защита от переполнения приводной камеры приводной жидкостью, а, следовательно, защиты мембранного разделителя от выхода из строя, что повышает надежность насоса. Thus, simple technical means ensure normal operation of the pump under adverse operating conditions with increased vacuum in the suction path, block the make-up valve from false positives and protect against overfilling of the drive chamber with the drive fluid, and, therefore, protect the membrane separator from failure, which improves pump reliability.

Claims

Hydraulic diaphragm metering pump comprising a housing with a perforated wall separating the displacer chamber from the drive chamber, a membrane separator installed in the housing to form the pump and drive chambers, a container for an excess volume of the drive fluid with a safety valve installed in it, characterized in that the pump is equipped with differential spring-loaded make-up valve, in the body of which, with the formation of a slide valve, make-up and shut-off chambers, is located at one end of the the element, the other end of the rod is made in the form of a spool, the cross-sectional area of which is equal to the cross-sectional area of the passage opening of the locking element, and the surface of the perforated wall is associated with a profile surface recessed relative to the surface of the perforated wall towards the displacer chamber and forming an annular ring with the membrane surface at the end of the suction stroke a chamber, wherein the displacer chamber is hydraulically connected to the shut-off chamber of the make-up valve, the annular chamber is connected to the spool chamber second replenishing valve, the makeup of the valve chamber is connected with the storage capacity of the actuating fluid.