RU2171398C1

RU2171398C1 - Hydraulically-operated diaphragm proportioning pump

Info

Publication number: RU2171398C1
Application number: RU99124352/06A
Authority: RU
Inventors: В.И. Агапов; нин В.И. Гр; В.И. Грянин; В.А. Подрезов
Original assignee: Агапов Валерий Ибрагимович; Грянин Валерий Иванович; Подрезов Владимир Александрович
Priority date: 1999-11-17
Filing date: 1999-11-17
Publication date: 2001-07-27

Abstract

FIELD: metered out delivery of aggressive, toxic, explosion and fire-hazard liquids and other flowing media. SUBSTANCE: proposed pump has drive mechanism and housing with perforated wall. Diaphragm separator is installed in housing to form pumping and drive chambers. Safety valve and filter are installed in reservoir for excess amount of drive liquid. Differential make-up valve has space formed between shutoff and spool members. This space is connected with reservoir for excess amount of drive liquid by means of channel. Pump has check valve installed in channel connecting reservoir for excess amount of drive liquid with space between shutoff and spool members of differential make-up valve. EFFECT: increased accuracy of metering out and reliability of pump. 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, касается мембранных гидроприводных дозировочных насосов и может найти применение в различных отраслях промышленности для дозированной подачи агрессивных, токсичных, взрывопожароопасных и других текучих сред. The invention relates to mechanical engineering, relates to hydraulic diaphragm metering pumps and can be used in various industries for the dosed supply of aggressive, toxic, explosive and fire hazardous and other fluids.

В мембранных гидроприводных насосах одним из важнейших элементов является подпиточный клапан. Во время работы насоса неизбежны потери приводной жидкости за счет утечек в уплотнителях и автоматическом воздухоотделителе, которые должен скомпенсировать подпиточный клапан. Кроме того, подпиточный клапан не должен открываться при увеличенном разрежении во всасывающем трубопроводе во избежание переполнения приводной камеры и, как следствие, разрыва мембраны. In diaphragm hydraulic pumps, one of the most important elements is the make-up valve. During pump operation, loss of drive fluid is unavoidable due to leaks in the seals and the automatic air trap, which should be compensated by the make-up valve. In addition, the make-up valve should not open when there is an increased vacuum in the suction pipe to avoid overfilling the drive chamber and, as a consequence, rupture of the membrane.

В известных насосах (заявка ЕПВ N 0085725, кл. F 04 B 43/06) указанное обеспечивается за счет механического воздействия мембраны в конце такта всасывания на подпиточный клапан и кинематически связанные с ним тарельчатый клапан, диск или втулку. In known pumps (application EPO N 0085725, class F 04 B 43/06), this is ensured by the mechanical action of the membrane at the end of the suction stroke on the make-up valve and kinematically associated poppet valve, disk or sleeve.

Аналогом предлагаемого насоса является мембранный насос по а.с. СССР N 1448101, кл. F 04 В 43/06, 1988 г. An analogue of the proposed pump is a membrane pump as. USSR N 1448101, class F 04 B 43/06, 1988

В указанном насосе нет механической связи мембранного разделителя с подпиточным клапаном. Узел блокировки подпиточного клапана выполнен в виде сильфонного привода, во внутреннюю полость которого подводится рабочая среда до всасывающего клапана. The specified pump does not have a mechanical connection between the diaphragm separator and the make-up valve. 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. Кроме того, в устройстве кинематическая рычажная связь между подпиточным клапаном и сильфонным приводом усложняет конструкцию насоса. A significant drawback of the pump is that in some operating modes the locking device does not perform its functions. In addition, in the device, the kinematic linkage between the make-up valve and the bellows actuator complicates the design of the pump.

Прототипом предлагаемого изобретения является насос по патенту N 2079715, кл. F 04 B 43/06, в котором указанные недостатки устранены. The prototype of the invention is a pump according to patent N 2079715, class. F 04 B 43/06, in which these shortcomings are eliminated.

Новым в насосе является наличие дифференциального подпиточного клапана, в корпусе которого с образованием золотниковой, подпиточной и отсечной камер находится на одном конце штока запорный элемент. Другой конец штока выполнен в виде золотника, площадь сечения которого равна площади сечения проходного отверстия запорного элемента. 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. 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. A new feature in the pump is the presence of a differential make-up valve, in the case of which a shut-off element is located at one end of the stem with the formation of a slide valve, make-up and shut-off chambers. The other end of the rod is made in the form of a slide valve, the cross-sectional area of which is equal to the cross-sectional area of the passage opening of the locking element. 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 chamber with the surface of the membrane at the end of the suction stroke. 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 of the make-up valve. The valve make-up chamber is connected to a reservoir for supplying drive fluid.

Однако насос имеет существенный недостаток. However, the pump has a significant drawback.

При работе насоса во время начала хода нагнетания небольшое количество приводной жидкости выбрасывается через дифференциальный подпиточный клапан в емкость для запаса приводной жидкости. Это происходит, по-видимому, из-за того, что дифференциальный клапан не успевает плотно закрыться к этому моменту. Указанное явление понижает точность дозирования. Особенно указанный недостаток проявляется при малых подачах насоса и при увеличении числа ходов вытеснителя, например, до 150...200 ходов в минуту. When the pump is operating during the start of the discharge stroke, a small amount of the drive fluid is discharged through the differential make-up valve into the reservoir for holding the drive fluid. This is apparently due to the fact that the differential valve does not have time to close tightly at this point. This phenomenon reduces the accuracy of dosing. Especially the indicated drawback is manifested at low pump flows and with an increase in the number of displacer strokes, for example, up to 150 ... 200 strokes per minute.

Техническая задача, поставленная в настоящем изобретении - повышение точности дозирования и повышение надежности работы насоса. The technical problem posed in the present invention is to increase the accuracy of dosing and increase the reliability of the pump.

Это достигается тем, что насос снабжен обратным клапаном, установленным перед дифференциальным подпиточным клапаном со стороны емкости для запаса приводной жидкости. This is achieved by the fact that the pump is equipped with a check valve installed in front of the differential make-up valve from the side of the tank for the supply of drive fluid.

На чертеже схематически изображен насос в положении, соответствующем концу хода нагнетания, пунктиром показано положение мембраны и вытеснителя в конце хода всасывания. The drawing schematically shows a pump in a position corresponding to the end of the discharge stroke, the dotted line shows the position of the diaphragm and displacer at the end of the suction stroke.

Насос содержит приводной механизм (не показан), связанный с вытеснителем 1, совершающим возвратно-поступательное движение, мембрану 2, установленную в корпусе 3 с образованием насосной 4 и приводной 5 камер. Насосная камера имеет всасывающий 6 и нагнетательный 7 клапаны. Приводная камера 5 отделена от камеры 8 вытеснителя 1 перфорированной стенкой 9, которая сопряжена с профильной поверхностью 10, утопленой относительно перфорированной стенки 9 в сторону камеры 8 с образованием с поверхностью мембраны 2 в конце хода всасывания кольцеобразной камеры 11. В корпусе 3 размещен дифференциальный подпиточный клапан 12, уплотненный кольцами 13. Внутри клапана 12 находится шток 14, на одном конце которого имеется запорный элемент 15, поджатый пружиной 16, на другом - золотник 17, причем площадь сечения золотника равна площади сечения проходного отверстия запорного элемента 15. Камера 18 между запорным элементом 15 и золотником 17 через обратный клапан 19 трубкой 20 соединена с фильтром 21, находящимся в емкости 22 для избыточного объема приводной жидкости. В емкости 22 находится также предохранительный клапан 23, внутри которого находится автоматический воздухоотделитель. Клапан 23 каналом 24 связан с приводной камерой 5, кольцеобразная камера 11 каналом 25 соединена с камерой 26 дифференциального клапана со стороны золотника 17. The pump contains a drive mechanism (not shown) associated with the displacer 1, making a reciprocating motion, a membrane 2 installed in the housing 3 with the formation of the pump 4 and drive 5 chambers. The pump chamber has a suction 6 and discharge 7 valves. The drive chamber 5 is separated from the chamber 8 of the displacer 1 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 a membrane 2 at the end of the suction stroke of an annular chamber 11. In the housing 3 there is a differential make-up valve 12, sealed with rings 13. Inside the valve 12 there is a rod 14, at one end of which there is a locking element 15, preloaded by a spring 16, on the other - a spool 17, and the cross-sectional area of the spool is equal to the area echeniya passage opening of the locking member 15. The chamber 18 between the locking member 15 and slide valve 17 through a check valve 19, tube 20 is connected to filter 21 located in the container 22 for the excess volume of the actuating fluid. In the container 22 there is also a safety valve 23, inside of which there is an automatic air separator. The valve 23 channel 24 is connected to the drive chamber 5, the annular chamber 11 channel 25 is connected to the chamber 26 of the differential valve from the side of the valve 17.

При возвратно-поступательном движении вытеснителя 1 аналогичное движение совершает мембрана 2, в результате чего происходит периодическое изменение объема насосной 4 и приводной 5 камер, всасывание в камеру 4 перекачиваемой среды через клапан 6 и вытеснение ее через клапан 7 в линию нагнетания. During the reciprocating movement of the displacer 1, the membrane 2 performs a similar movement, as a result of which the volume of the pump 4 and drive 5 chambers is periodically changed, the pumped medium is sucked into the chamber 4 through valve 6 and displaced through the valve 7 into the discharge line.

При работе насоса происходит потеря приводной жидкости в автоматическом воздухоотделителе и в уплотнениях вытеснителя 1, поэтому мембрана 2 при приближении вытеснителя 1 к положению, соответствующему концу хода всасывания, ложится на перфорированную стенку 9, перекрывая в ней отверстия, соединяющие камеры 5 и 8. When the pump is operating, the drive fluid is lost in the automatic air separator and in the displacer seals 1, therefore, the membrane 2, when the displacer 1 approaches the position corresponding to the end of the suction stroke, lies on the perforated wall 9, blocking the openings in it connecting the chambers 5 and 8.

От приводной камеры 5 в этот момент мембрана 2 отделяет кольцеобразную камеру 11. При дальнейшем движении вытеснителя 1 влево в камере 8 разряжение увеличивается по сравнению с разряжением в камере 11. На запорном элементе 15 и золотнике 17, связанных штоком 14, возникает перепад давления. В результате этого элемент 15 открывается и из емкости 22 для избыточного объема приводной жидкости через фильтр 21, обратный клапан 19 и камеру 18 за счет разряжения приводная жидкость поступает в камеру 8. Таким образом осуществляется компенсация потерь жидкости в приводной камере. При ходе нагнетания запорный элемент 15 закрывается пружиной 16. Перепад давления в конце хода всасывания при упоре мембраны 2 в стенку 9 задается величиной натяга пружины 16. В этот момент мембрана 2 при упоре в стенку 9 отсекает определенный объем приводной жидкости в кольцеобразной камере 11, что исключает дальнейший прогиб ее к профильной поверхности 10 корпуса. At this point, the membrane 2 separates the annular chamber 11 from the drive chamber 5. With a further movement of the displacer 1 to the left in the chamber 8, the pressure increases compared to the discharge in the chamber 11. A pressure drop occurs on the shut-off element 15 and the spool 17 connected by the rod 14. As a result of this, the element 15 also opens from the reservoir 22 for the excess volume of the drive fluid through the filter 21, the non-return valve 19 and the chamber 18 due to the discharge, the drive fluid enters the chamber 8. In this way, the loss of fluid in the drive chamber is compensated. During the injection process, the shut-off element 15 is closed by a spring 16. The pressure drop at the end of the suction stroke when the diaphragm 2 rests against the wall 9 is set by the spring tension 16. At this moment, the diaphragm 2 cuts off a certain volume of the drive fluid in the annular chamber 11 when it stops against the wall 9, which eliminates its further deflection to the profile surface 10 of the housing.

На ходе всасывания за счет увеличения сопротивления во всасывающем тракте возможно возникновение повышенного разрежения в приводной камере 5, но запорный элемент 15 клапана 12 не откроется самопроизвольно, так как в камерах 4,5 разрежения (или давления на ходе нагнетания) равны между собой. Запорный элемент 15 откроется только в конце хода всасывания при упоре мембраны 2 в перфорированную стенку 9. During suction due to an increase in resistance in the suction path, an increased rarefaction may occur in the drive chamber 5, but the locking element 15 of the valve 12 will not open spontaneously, since in the chambers 4,5 the rarefaction (or pressure during the discharge) are equal to each other. The locking element 15 will open only at the end of the suction stroke when the membrane 2 rests on the perforated wall 9.

В аварийных случаях при превышении давления срабатывает предохранительный клапан 23, перепуская приводную жидкость из камеры 5 в емкость 22. In emergency cases, when the pressure is exceeded, the safety valve 23 activates, bypassing the drive fluid from the chamber 5 into the tank 22.

Дополнительное введение в конструкцию насоса обратного клапана 19 исключает возможные выбросы приводной жидкости в начале хода нагнетания через дифференциальный подпиточный клапан 12. Таким образом повышается точность дозирования, устраняется указанный выше недостаток прототипа. An additional introduction to the design of the pump check valve 19 eliminates the possibility of emissions of the drive fluid at the beginning of the discharge through the differential make-up valve 12. This increases the accuracy of dosing, eliminates the above disadvantage of the prototype.

Claims

A hydraulic metering diaphragm metering pump containing a drive mechanism, a housing with a perforated wall separating the displacer chamber from the drive chamber, a diaphragm separator installed in the housing to form pump and drive chambers, a tank for an excess volume of drive fluid with a safety valve and filter installed in it, differential make-up valve with a cavity formed between the shut-off and spool elements of the latter, connected via a channel to a container for excess the volume of the drive fluid, characterized in that the pump is equipped with a check valve installed in the channel connecting the tank for excess pressure of the drive fluid with the cavity between the shut-off and spool elements of the differential make-up valve.