RU2451832C1 - Hydraulic diaphragm pump - Google Patents
Hydraulic diaphragm pump Download PDFInfo
- Publication number
- RU2451832C1 RU2451832C1 RU2010141487/06A RU2010141487A RU2451832C1 RU 2451832 C1 RU2451832 C1 RU 2451832C1 RU 2010141487/06 A RU2010141487/06 A RU 2010141487/06A RU 2010141487 A RU2010141487 A RU 2010141487A RU 2451832 C1 RU2451832 C1 RU 2451832C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylinder
- bellows
- machine
- hydraulic
- cam
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Reciprocating Pumps (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к машинам с гидравлическим приводом, в частности к машинам для перекачивания трудных для перекачивания текучих материалов, таких как минералы, руды, шламы, суспензии, растворы и гели. В данном контексте эти насосные машины будут называться просто насосами или машинами.The invention relates to machines with a hydraulic drive, in particular to machines for pumping difficult to pump fluid materials such as minerals, ores, sludges, suspensions, solutions and gels. In this context, these pumping machines will simply be called pumps or machines.
Уровень техникиState of the art
Обычные насосные машины, которые могут использоваться для перекачивания трудных для перекачивания материалов, имеют движущие органы, такие как поршни, плунжеры, перистальтические рукава и т.д. Однако такие движущие органы подвержены фрикционному износу, а привод машины не изолирован должным образом от перекачиваемого материала.Conventional pumping machines that can be used to pump difficult to pump materials have moving parts such as pistons, plungers, peristaltic sleeves, etc. However, such moving bodies are subject to frictional wear, and the drive of the machine is not properly isolated from the material being pumped.
В публикации WO 2005/119063 описана снабженная гидравлическим приводом многоцилиндровая диафрагменная насосная машина, в частности, для перекачивания трудных для перекачивания материалов. Эта насосная машина содержит множество насосных цилиндров, каждый из которых имеет один конец с входом и выходом для перекачиваемой текучей среды и другой конец со входом и выходом для гидравлической текучей среды. Эти входы и выходы могут быть раздельными входом и выходом (для гидравлической текучей среды) или комбинированным входом/выходом (для перекачиваемого текучего материала). Входы и выходы связаны с соответствующими впускными и выпускными клапанами.WO 2005/119063 describes a hydraulically driven multi-cylinder diaphragm pumping machine, in particular for pumping difficult to pump materials. This pumping machine comprises a plurality of pumping cylinders, each of which has one end with an inlet and an outlet for a pumped fluid and another end with an inlet and an outlet for a hydraulic fluid. These inputs and outputs can be separate inlet and outlet (for hydraulic fluid) or a combined inlet / outlet (for pumped fluid). Inputs and outputs are associated with the corresponding inlet and outlet valves.
В такой машине сепаратор расположен внутри и может перемещаться возвратно-поступательно вдоль каждого насосного цилиндра. Одна сторона подвижного сепаратора обращена к концу цилиндра для перекачиваемого материала, а другая - к концу цилиндра для текучей среды. Этот подвижный сепаратор соединен с внутренней стороной конца цилиндра для перекачиваемого материала первой гибкой диафрагмой в виде сильфона, которая может распрямляться и сжиматься внутри цилиндра в его продольном направлении при возвратно-поступательном движении сепаратора вдоль цилиндра. Подвижный сепаратор ограничивает первую полость внутри гибкой диафрагмы по типу сильфона для заключения в ней переменного объема перекачиваемой текучей среды, причем эта полость сообщается через вход и выход с коллектором и системой для перекачиваемой текучей среды. Подвижный сепаратор соединен также с внутренней стороной второго конца цилиндра второй гибкой диафрагмой в виде сильфона, которая может распрямляться и сжиматься в продольном направлении цилиндра в соответствии с распрямлением и сжатием первой гибкой диафрагмы. Вторая сторона подвижного сепаратора ограничивает вторую полость внутри распрямляющейся и сжимающейся диафрагмы для заключения в ней переменного объема гидравлической текучей среды, причем эта вторая полость сообщается со вторым входом и выходом. Между наружной поверхностью первой и второй диафрагм и внутренней стенкой насосного цилиндра образовано кольцевое пространство, которое при использовании устройства содержит такую же текучую среду, что и гидравлическая текучая среда, или имеющую сходные гидравлические характеристики.In such a machine, the separator is located inside and can move back and forth along each pump cylinder. One side of the movable separator is facing the end of the cylinder for the pumped material, and the other is the end of the cylinder for the fluid. This movable separator is connected to the inner side of the end of the cylinder for the pumped material by a first flexible diaphragm in the form of a bellows, which can be straightened and compressed inside the cylinder in its longitudinal direction with the reciprocating motion of the separator along the cylinder. A movable separator limits the first cavity inside the flexible diaphragm by the type of bellows to enclose a variable volume of pumped fluid therein, and this cavity communicates through an inlet and outlet with a manifold and a system for the pumped fluid. The movable separator is also connected to the inner side of the second end of the cylinder by a second flexible diaphragm in the form of a bellows, which can be straightened and compressed in the longitudinal direction of the cylinder in accordance with the straightening and compression of the first flexible diaphragm. The second side of the movable separator delimits the second cavity inside the expandable and contracting diaphragm for enclosing a variable volume of hydraulic fluid therein, this second cavity communicating with the second input and output. An annular space is formed between the outer surface of the first and second diaphragms and the inner wall of the pump cylinder, which, when using the device, contains the same fluid as the hydraulic fluid, or having similar hydraulic characteristics.
Эта насосная машина приводится непосредственно гидравлическим насосным приводом, что значительно упрощает машину и обеспечивает простые средства изменения и контроля подаваемого потока перекачиваемой текучей среды. Кроме того, конструкция с двойной диафрагмой обеспечивает двойную защиту перекачиваемой текучей среды от движущей текучей среды.This pumping machine is driven directly by a hydraulic pumping drive, which greatly simplifies the machine and provides simple means of changing and controlling the flow rate of the pumped fluid. In addition, the dual-diaphragm design provides dual protection for the fluid being pumped against the motive fluid.
Другие конструктивные подробности машины описаны в публикации WO 2005/119063, содержание которой включено в данное описание в качестве ссылки.Other structural details of the machine are described in WO 2005/119063, the contents of which are incorporated herein by reference.
Дополнительные исследования таких машин показали, что они могут быть усовершенствованы в таких аспектах, как надежность работы диафрагмы по типу сильфона.Additional studies of such machines have shown that they can be improved in aspects such as the reliability of the diaphragm by the type of bellows.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей изобретения является усовершенствование машины указанного типа или, в более широком плане, других машин с гидравлическим приводом.The objective of the invention is to improve the machine of this type or, more broadly, other machines with hydraulic drive.
В одном аспекте изобретение относится к усовершенствованию описанной выше гидравлической машины, в которой подвижный сепаратор выполнен в виде плунжера, установленного с возможностью скольжения в средней части внутри цилиндра между первой и второй диафрагмами в виде сильфона, причем один конец плунжера соединен с первой диафрагмой в виде сильфона, а другой конец плунжера соединен со второй диафрагмой в виде сильфона для образования соответственно первого и второго кольцевых пространств, а именно первого кольцевого пространства между наружной стороной первой диафрагмы в виде сильфона и внутренней стенкой насосного цилиндра, и второго кольцевого пространства между наружной стороной второй диафрагмы в виде сильфона и внутренней стенкой насосного цилиндра, при этом первое и второе кольцевые пространства независимы друг от друга, а давление текучей среды в первом кольцевом пространстве независимо от давления текучей среды во втором кольцевом пространстве.In one aspect, the invention relates to an improvement of the hydraulic machine described above, in which the movable separator is made in the form of a plunger mounted to slide in the middle part inside the cylinder between the first and second diaphragms in the form of a bellows, with one end of the plunger connected to the first diaphragm in the form of a bellows and the other end of the plunger is connected to the second diaphragm in the form of a bellows to form respectively the first and second annular spaces, namely the first annular space between the outer side of the first diaphragm in the form of a bellows and the inner wall of the pump cylinder, and the second annular space between the outer side of the second diaphragm in the form of a bellows and the inner wall of the pump cylinder, while the first and second annular spaces are independent of each other, and the fluid pressure in the first annular space independent of fluid pressure in the second annular space.
Предпочтительно плунжер установлен с возможностью скольжения в уплотнительном элементе, укрепленном внутри средней части в цилиндре. При этом первое и второе кольцевые пространства не соединены друг с другом, и величины давления текучей среды в этих двух полостях могут быть различными и независимыми друг от друга. Наружный диаметр плунжера соответствует среднему рабочему диаметру первой и второй диафрагм в виде сильфона, а объем первого и второго пространств во время работы остается по существу постоянным.Preferably, the plunger is slidably mounted in a sealing element fixed inside the middle part in the cylinder. Moreover, the first and second annular spaces are not connected to each other, and the pressure of the fluid in these two cavities can be different and independent of each other. The outer diameter of the plunger corresponds to the average working diameter of the first and second diaphragms in the form of a bellows, and the volume of the first and second spaces during operation remains essentially constant.
Благодаря описанному изобретательскому решению устраняется или существенно снижается радиальная деформация диафрагм в виде сильфона, что обеспечивает повышенную надежность и долговечность диафрагм.Thanks to the described inventive solution, the radial deformation of the diaphragms in the form of a bellows is eliminated or significantly reduced, which provides increased reliability and durability of the diaphragms.
Другой аспект описанной выше гидравлической машины или, в общем плане, любой другой гидравлической машины состоит в том, что она содержит гидроцилиндр, в котором имеется компонент, установленный с возможностью циклического линейного возвратно-поступательного движения вдоль гидроцилиндра, и средства переключения клапана для управления подачей гидравлический текучей среды в гидроцилиндр в заданные моменты рабочего цикла машины, при этом средства переключения клапана содержат гидромеханический переключатель, содержащий соединительный механизм для преобразования линейного движения компонента машины во вращательное движение; кулачок, приводимый во вращение соединительным механизмом; и пружину, выполненную с возможностью сжатия для накопления энергии посредством вращения кулачка во время хода этого компонента машины и высвобождения накопленной энергии для переключения клапана с целью управления подачей гидравлической текучей среды в гидроцилиндр машины, когда указанный компонент достигает заданных положений по длине гидроцилиндра.Another aspect of the hydraulic machine described above or, in general terms, of any other hydraulic machine is that it comprises a hydraulic cylinder in which there is a component mounted for cyclic linear reciprocating movement along the hydraulic cylinder, and a valve switching means for controlling the hydraulic feed fluid into the hydraulic cylinder at predetermined moments of the operating cycle of the machine, while the means of switching the valve contain a hydromechanical switch containing connecting th mechanism for converting the linear motion of a machine component into rotational motion; cam driven by a connecting mechanism; and a spring configured to compress to accumulate energy by rotating the cam during the stroke of this component of the machine and releasing the stored energy to switch the valve to control the flow of hydraulic fluid into the hydraulic cylinder of the machine when said component reaches predetermined positions along the length of the hydraulic cylinder.
Пружина может быть пружиной сжатия, установленной на тяге, проходящей от кулачка таким образом, что при вращательном приводе кулачка соединительным механизмом конец пружины возле кулачка сжимается до тех пор, пока пружина не достигнет точки неустойчивого равновесия, за которой пружина высвобождает накопленную энергию для переключения клапана. Так например, когда пружина высвобождает накопленную энергию, вначале она резко приводит кулачок, а после поворота на определенный угол кулачок поворачивает компонент для переключения клапана. Соединительный механизм выполнен с возможностью поворота кулачка на угол меньше 180° при каждом ходе компонента машины.The spring can be a compression spring mounted on a rod extending from the cam in such a way that when the cam rotates the drive, the end of the spring near the cam is compressed until the spring reaches the point of unstable equilibrium, beyond which the spring releases stored energy for switching the valve. So, for example, when a spring releases stored energy, it first sharply drives the cam, and after turning a certain angle, the cam rotates the component to switch the valve. The connecting mechanism is configured to rotate the cam at an angle of less than 180 ° at each stroke of the machine component.
За счет использования гидромеханического переключателя управление гидравлической машиной может осуществляться без необходимости в клапанах с электромагнитным приводом и электронным управлением, в результате чего машина менее сложна и более надежна.Through the use of a hydromechanical switch, the control of the hydraulic machine can be carried out without the need for valves with an electromagnetic actuator and electronic control, as a result of which the machine is less complex and more reliable.
Переключающее устройство также относится к гидравлической рабочей машине циклического действия, которая содержит рабочий компонент линейного движения и требует автоматического переключения соединений отверстий для достижения желаемых параметров рабочего цикла, таких как величины давления, продолжительность фаз цикла и другие.The switching device also relates to a cyclic hydraulic working machine, which contains a linear motion working component and requires automatic switching of the hole connections to achieve the desired working cycle parameters, such as pressure values, cycle phase duration and others.
Другие аспекты и преимущества изобретения изложены в подробном описании, а конкретные признаки изобретения отражены в формуле.Other aspects and advantages of the invention are set forth in the detailed description, and specific features of the invention are reflected in the claims.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Далее со ссылками на прилагаемые схематичные чертежи будут подробно описаны примеры выполнения насосной машины с гидравлическим приводом согласно изобретению. На чертежах:Next, with reference to the accompanying schematic drawings, exemplary embodiments of a hydraulic driven pumping machine according to the invention will be described in detail. In the drawings:
фиг.1 изображает насосную машину по изобретению в примере выполнения с четырьмя цилиндрами,figure 1 depicts a pumping machine according to the invention in an exemplary embodiment with four cylinders,
фиг.2 изображает в разрезе цилиндр насосной машины по изобретению,figure 2 depicts in section a cylinder of a pumping machine according to the invention,
фиг.3 изображает в перспективе внутреннюю конструкцию гидромеханического переключателя,figure 3 depicts in perspective an internal structure of a hydromechanical switch,
фиг.4 схематично изображает часть цилиндра, в которую встроен гидромеханический переключатель,4 schematically depicts a portion of a cylinder into which a hydromechanical switch is integrated,
фиг.5 изображает в перспективе с вырывом соединение пружины с кулачком в гидромеханическом переключателе по изобретению.figure 5 depicts in perspective with a breakaway connection of the spring with the cam in the hydromechanical switch according to the invention.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Основное усовершенствование по изобретению относится к плунжерному устройству для обеспечения разделения текучих сред и, в качестве второстепенного аспекта, к гидромеханическому переключателю. Следует понимать, что эти два аспекта могут быть осуществлены в насосной машине с гидравлическим приводом по отдельности или совместно.The main improvement according to the invention relates to a plunger device for ensuring the separation of fluids and, as a secondary aspect, to a hydromechanical switch. It should be understood that these two aspects can be implemented in a pumping machine with a hydraulic drive individually or in combination.
Сепаратор текучих средFluid separator
Показанная на фиг.1 насосная машина с гидравлическим приводом содержит один или несколько цилиндров 5, переключающую систему 1 управления и блок 3 гидравлического привода. Обычно машина является многоцилиндровой машиной. Базовая многоцилиндровая гидравлическая машина подробно описана в публикации WO 2005/119063 международной заявки.Shown in figure 1, the pumping machine with a hydraulic drive contains one or
Для увеличения долговечности диафрагм по типу гофрированной гармошки или сильфона, а именно для устранения их радиальной деформации под действием разности давлений, создаваемой между внутренней и наружной полостями сильфонов, описанная в WO 2005/119063 машина в базовом исполнении была усовершенствована следующим образом.In order to increase the durability of the diaphragms according to the type of corrugated accordion or bellows, namely, to eliminate their radial deformation under the influence of the pressure difference created between the inner and outer cavities of the bellows, the basic machine described in WO 2005/119063 was improved as follows.
Насосный цилиндр 5 содержит два сильфона 4 и 10 (см. фиг.2), механически соединенных друг с другом посредством плунжера 6, который в ходе рабочего цикла движется внутри кольцевого уплотнительного элемента 7, установленного в средней по высоте части цилиндра 5. Комбинация плунжера 6 с уплотнительным элементом 7 заменяет сепаратор, использованный в решении по прототипу.The
Две заполненные маслом полости "а" расположены снаружи сильфонов 4 и 10 внутри цилиндра 5. Плунжер 6 гидравлически герметизирован в уплотнительном элементе 7. Это позволяет сделать полости "а" независимыми друг от друга. Наружный диаметр плунжера равен среднему рабочему диаметру сильфонов. Это позволяет выдерживать постоянным объем каждой из полостей «а» в ходе рабочего движения плунжера. Вследствие этого величины давления в каждой из наружных полостей "а" сильфонов точно управляются величиной давления в соответствующей внутренней полости "b" или "с" сильфонов.Two oil-filled cavities “a” are located outside the bellows 4 and 10 inside the
Давление во внутренних полостях "b" и "с" сильфонов изменяется между циклами всасывания и нагнетания и зависит от режима работы машины. Полость "b" расположена внутри мембраны 10 в виде сильфона, а полость "с" - внутри мембраны 4 в виде сильфона.The pressure in the internal cavities "b" and "c" of the bellows varies between the suction and discharge cycles and depends on the operating mode of the machine. The cavity "b" is located inside the membrane 10 in the form of a bellows, and the cavity "c" inside the membrane 4 in the form of a bellows.
Во время каждой фазы рабочего цикла машины величины давления в полостях "b" и "с" примерно равны, поскольку давление движущей полости передается приводной полости через крышку плунжера 6. Так например, во время хода всасывания полость "с" является ведущей, а полость "с" приводной; во время хода подачи они меняются ролями. Для обеспечения этой возможности подаваемое в машину гидравлическое давление должно быть достаточным для преодоления механических и гидравлических сопротивлений, поскольку машина не имеет механических средств для выполнения хода всасывания. Однако небольшая часть энергии ведущей полости всегда потребляется упомянутым переключающим устройством и другими гидравлическими и механическими сопротивлениями, поэтому небольшой перепад давлений возникает между этими полостями "b" и "с".During each phase of the operating cycle of the machine, the pressure values in the cavities "b" and "c" are approximately equal, since the pressure of the moving cavity is transmitted to the drive cavity through the cap of the plunger 6. For example, during the suction stroke, the cavity "c" is the leading one and the cavity " with "drive; during the feed stroke, they change roles. To ensure this, the hydraulic pressure supplied to the machine must be sufficient to overcome mechanical and hydraulic resistances, since the machine does not have mechanical means to complete the suction stroke. However, a small part of the energy of the driving cavity is always consumed by the aforementioned switching device and other hydraulic and mechanical resistances, therefore, a small pressure drop occurs between these cavities “b” and “c”.
В конструкции прототипа, имеющей единую общую полость "а", этот перепад давлений вызывает действие полости "а" в качестве уравнительного средства, то есть величина давления в полости "а" становится средней между величинами давлений в полостях "b" и "с". Соответственно, величины давлений, действующих на наружную и внутреннюю поверхность каждого сильфона, не равны, и сильфоны должны подвергаться некоторой радиальной деформации, на которую они не рассчитаны.In the design of the prototype, having a single common cavity "a", this pressure differential causes the action of the cavity "a" as equalizing means, that is, the pressure in the cavity "a" becomes the average between the pressure values in the cavities "b" and "c". Accordingly, the pressure values acting on the outer and inner surfaces of each bellows are not equal, and the bellows must undergo some radial deformation for which they are not designed.
В решении по изобретению перепад давлений между полостями "b" и "с" не выравнивается полостями "а", так как они не сообщаются гидравлически между собой. Давление в полостях "b" и "с" всегда воздействует на текучую среду в двух независимых полостях "а" через стенки сильфонов. Соответствующее давление в полостях "а" точно компенсирует это воздействие и независимо выравнивает величины давлений, воздействующих на внутреннюю и наружную поверхности сильфонов. Достигнутое равновесие устраняет радиальную деформацию и значительно увеличивает долговечность сильфонов.In the solution according to the invention, the pressure difference between the cavities "b" and "c" is not equalized by the cavities "a", since they are not hydraulically connected to each other. The pressure in the cavities "b" and "c" always acts on the fluid in two independent cavities "a" through the walls of the bellows. The corresponding pressure in the cavities "a" precisely compensates for this effect and independently equalizes the pressure values acting on the inner and outer surfaces of the bellows. The achieved equilibrium eliminates radial deformation and significantly increases the durability of the bellows.
Во время работы давление в полостях "а" повышается до минимальной необходимой величины, которая достаточна для предотвращения радиальной деформации стенки сильфона за счет низкой сжимаемости текучей среды. Это давление не зависит от разности давлений между полостями "b" и "с", которая воздействует только на верхнюю и нижнюю поверхности плунжера 6.During operation, the pressure in the cavities "a" rises to the minimum necessary value, which is sufficient to prevent radial deformation of the bellows wall due to the low compressibility of the fluid. This pressure does not depend on the pressure difference between the cavities "b" and "c", which affects only the upper and lower surfaces of the plunger 6.
Решение по изобретению устраняет дополнительную радиальную деформацию сильфонов, которая неизбежно создавалась бы в решении по прототипу с объединенной полостью "а".The solution according to the invention eliminates the additional radial deformation of the bellows, which would inevitably be created in the solution of the prototype with the integrated cavity "a".
Другое преимущество решения по изобретению заключается в улучшенной защите движущей текучей среды от перекачиваемой текучей среды и наоборот. Конструкция по прототипу могла приводить к смешиванию текучих сред и соответствующим неполадкам в работе машины в том случае, если две полости в последовательности полостей становятся не герметичными, а именно полость "b" и объединенная полость "а". В настоящем решении имеются две независимые полости "а", так что к последовательности добавлена еще одна полость. За счет этого обеспечивается тройная гидравлическая зашита вместо двойной.Another advantage of the solution according to the invention is the improved protection of the driving fluid from the pumped fluid and vice versa. The design of the prototype could lead to the mixing of fluids and the corresponding malfunctions in the operation of the machine in the event that two cavities in the sequence of cavities become leaky, namely the cavity "b" and the combined cavity "a". In this solution, there are two independent cavities "a", so that another cavity is added to the sequence. Due to this, triple hydraulic protection is provided instead of double.
Описанный насос работает следующим образом (см. фиг.2).The described pump operates as follows (see figure 2).
Во время всасывающего хода внутренняя полость "с" сильфона 4 заполняется перекачиваемым материалом из подводящего коллектора 8 через нижний модуль 9 клапанов. Материал закачивается под низким давлением (например, от 3 до 8 бар), что вызывает перемещение плунжера 6 вверх. Соответственно, сильфон 4 растягивается, а сильфон 10 сжимается, что приводит к вытеснению движущей гидравлической текучей среды из полости "b" во всасывающий коллектор системы гидравлического привода. Давление перекачиваемого материала в полости "с" на внутреннюю поверхность сильфона 4 уравновешивается соответствующим повышением давления текучей среды в полости "а", которое воздействует на наружную поверхность сильфона 4. Подобным же образом повышение давления в полости "b" уравновешивается повышением давления текучей среды в наружной полости "а" сильфона 10.During the suction stroke, the internal cavity "c" of the bellows 4 is filled with pumped material from the inlet manifold 8 through the lower valve module 9. The material is pumped under low pressure (for example, from 3 to 8 bar), which causes the plunger 6 to move up. Accordingly, the bellows 4 is stretched, and the bellows 10 is compressed, which leads to the displacement of the driving hydraulic fluid from the cavity "b" in the intake manifold of the hydraulic drive system. The pressure of the pumped material in the cavity "c" on the inner surface of the bellows 4 is balanced by a corresponding increase in the pressure of the fluid in the cavity "a", which acts on the outer surface of the bellows 4. Similarly, the increase in pressure in the cavity "b" is balanced by an increase in the pressure of the fluid in the outer the cavity "a" of the bellows 10.
Как только ход всасывания заканчивается, система 1 управления переключается, и движущая гидравлическая текучая среда подается гидравлическим приводом под высоким давление (например, 200 бар) в полость "b" сильфона 10. Это вызывает перемещение плунжера 6 вниз и создает ход подачи. Во время хода подачи сильфон 10 растягивается, а сильфон 4 сжимается. Соответствующим образом, как и раньше, давление в полостях "b" и "с" (которое теперь возрастает) уравновешивается с помощью давления (которое возрастает) в двух независимых полостях "а", что предотвращает радиальную деформацию сильфонов 4, 10 в течение всего хода подачи. Сжатый перекачиваемый материал вытесняется из полости "с" через модуль 8 клапанов в разгрузочный коллектор 11. В конце хода подачи система 1 управления вновь переключается, и рабочий цикл машины начинается сначала.As soon as the suction stroke is completed, the
Благодаря описанному изобретательскому решению устраняется или значительно снижается радиальная деформация диафрагм в виде сильфона, которая имела место в известном решении из-за разности давлений, что повышает надежность диафрагм и их стойкость к нагрузкам.Thanks to the inventive solution described, the radial deformation of the diaphragms in the form of a bellows, which took place in the known solution due to the pressure difference, is eliminated or significantly reduced, which increases the reliability of the diaphragms and their resistance to loads.
Гидромеханический переключательHydromechanical switch
Обычно для управления циклической работой гидравлических машин и механизмов используются клапаны с электромагнитным приводом и электронным управлением. Эти многоуровневые, сложные системы управления усложняют гидравлические машины и снижают их надежность.Typically, valves with electromagnetic control and electronic control are used to control the cyclic operation of hydraulic machines and mechanisms. These multi-level, sophisticated control systems complicate hydraulic machines and reduce their reliability.
Гидравлическая машина может содержать «гидромеханический переключатель» для упрощения системы управления и повышения надежности машин этого класса. В гидромеханическом переключателе сообщение гидравлических отверстий осуществляется с помощью только механических средств, без электронных или магнитных приборов. Использование гидромеханического переключателя позволяет расширить область применения управляемых машин в тяжелых условиях окружающей среды, снижает и упрощает техническое обслуживание, обучение персонала и т.д.The hydraulic machine may include a “hydromechanical switch” to simplify the control system and increase the reliability of this class of machines. In a hydromechanical switch, the communication of hydraulic holes is carried out using only mechanical means, without electronic or magnetic devices. The use of a hydromechanical switch allows you to expand the scope of controlled machines in harsh environmental conditions, reduces and simplifies maintenance, training, etc.
Гидромеханический переключатель по фиг.3-5 в принципе может использоваться в любой гидравлической машине, содержащей гидроцилиндр 107, в котором имеется компонент, а именно поршень 106, установленный с возможностью циклического линейного возвратно-поступательного движения вдоль цилиндра 107, и средства переключения клапана 102 для управления подачей гидравлический текучей среды в гидроцилиндр в заданные моменты рабочего цикла машины. Гидромеханический переключатель содержит соединительный механизм (винтовую гайку 108, винт 109) для преобразования линейного движения поршня 106 во вращение; кулачок 103, приводимый во вращение этим соединительным механизмом; и пружину 115, которая выполнена с возможностью сжатия и накопления энергии за счет вращения кулачка 103 во время хода поршня 106. Один конец пружины 115 находится возле кулачка 103, а ее другой свободный конец опирается на фланец 114. Кроме того, пружина 115 может высвобождать накопленную энергию для переключения клапана 102 с целью управления подачей гидравлической текучей среды в гидроцилиндр 107 машины, когда поршень 106 находится в заданных положениях по длине гидроцилиндра 107.The hydromechanical switch of FIGS. 3-5 may in principle be used in any hydraulic machine comprising a
Пружина 115 является пружиной сжатия, установленной на тяге 150 (фиг.2), проходящей от кулачка 103 таким образом, что при вращательном приводе кулачка 103 соединительным механизмом (108, 109) конец пружины около кулачка сжимается до тех пор, пока пружина не достигнет точки "А" неустойчивого равновесия, после прохода которой пружина высвобождает накопленную энергию для переключения клапана 102. Когда пружина 115 высвобождает накопленную энергию, вначале она резко приводит кулачок 103 на заданный угол поворота (например, на 45°), а затем, когда кулачок продолжает поворачиваться, он приводит во вращение часть для переключения клапана 102, поворачивая его, например, на угол, равный 45°.The
Соединительный механизм (108, 109) выполнен с возможностью поворота кулачка на угол меньше 180° при каждом ходе поршня 106. Он содержит, например, винтовую гайку 108 и винт 109, образующие соединительный механизм с винтовой передачей.The connecting mechanism (108, 109) is configured to rotate the cam by an angle less than 180 ° at each stroke of the
Принцип работы гидромеханического переключателя основан на потреблении части энергии линейного движения машины. Небольшая часть этой энергии отбирается через винтовую передачу и запасается в энергии упругой деформации пружины 115. Затем эта накопленная энергия высвобождается для обеспечения необходимых открытий и переключений в заданные моменты рабочего цикла машины.The principle of operation of the hydromechanical switch is based on the consumption of part of the energy of the linear motion of the machine. A small part of this energy is taken out through a helical gear and stored in the energy of elastic deformation of the
Гидромеханический переключатель может быть выполнен в виде поворотного цилиндрического клапана (см. фиг.3), который содержит неподвижный корпус 101, поворотное тело 102 клапана, кулачок 103, движущую пружину 115 и винтовую передачу (108, 109) для преобразования линейного движения поршня 106 во вращательное движение кулачка 103.The hydromechanical switch can be made in the form of a rotary cylindrical valve (see FIG. 3), which contains a
Когда гидромеханический переключатель встроен в насосной машине по фиг.1 и 2, эта часть, предназначенная для циклического возвратно-поступательного движения вдоль цилиндра, является поршнем 106 или плунжером или другой прикрепленной к ним частью.When the hydromechanical switch is integrated in the pumping machine of FIGS. 1 and 2, this part, intended for cyclic reciprocating movement along the cylinder, is a
Показанный гидромеханический переключатель работает следующим образом.The hydromechanical switch shown operates as follows.
Вместе с линейным движением поршня 106 движется также гайка 108. Это движение вызывает вращение винта 109. Осевое движение винта 109 заблокировано опорным и уплотнительным блоком 111. Другой задачей блока 111 является герметичное удержание винта 109 в крышке 110. Винтовой вал 112 вращает кулачок 103 с помощью штыря 113 и пальца 104. Сжатие пружины 115 происходит одновременно с поворотом кулачка 103. Пружина также шарнирно поворачивается вокруг своего свободного конца и достигает точки "А" неустойчивого равновесия в конце хода поршня. Эта точка неустойчивого равновесия соответствует максимальному сжатию пружины 115, а затем поперечная ось пружины 115 пересекает ось вращения кулачка 103. В этот момент упругое усилие пружины максимально, но не создает крутящего момента на кулачке из-за отсутствия плеча рычага. Дальнейший поворот кулачка 103 на небольшой угол создает небольшое плечо рычага, и начинается высвобождение энергии, накопленной пружиной 115. На фиг.5 показана пружина, поперечно смещенная из положения равновесия, при этом она находится в менее сжатом состоянии в начале своего хода сжатия и готова к началу поворота.Together with the linear motion of the
При повороте за точку "А" неустойчивого равновесия пружина 115 начинает высвобождать накопленную энергию, и процесс переключения начинается без какой-либо связи с движением поршня, то есть автоматически. Вначале распрямление пружины после прохода точки "А" резко поворачивает только кулачок 103, поскольку энергия распрямления преодолевает только силы трения соединения 113 кулачка и гидравлическое сопротивление демпфера 116. Последний предусмотрен для стабилизации скорости движения пружины. После свободного поворота кулачка примерно на 45° его зубец 117 начинает воздействовать на штифт 118 клапана 102 и приводит клапан 102 в угловое перемещение. Дальнейший поворот кулачка 103 вызывает одновременный поворот клапана 102 на угол, примерно равный 45°, и соответствующее необходимое переключение гидравлических каналов в теле клапана 102 или в его корпусе 101. Таким образом, за счет поворота клапана 102 достигается желаемое переключение отверстий для управления машиной.When you turn beyond the point "A" of unstable equilibrium, the
Шариковый фиксатор 119 предусмотрен для ограничения поворота клапана в крайних положениях. Клапан доходит до упора 120 и фиксируется шариковым фиксатором 119 в конце поворота.
Следующие особенности повышают надежность гидромеханического переключателя.The following features increase the reliability of the hydromechanical switch.
Зубец 117 снабжен резиновым демпфером 121 для снижения до минимума удар при контакте штифта 118 и упора 120.The
Поворотный клапан 102 статически и динамически сбалансирован в гидравлическом отношении для компенсации составляющих радиального давления, которые иначе вызывали бы трение при повороте клапана.The
Сжатие пружины 115 происходит в течение всего хода поршня для равномерного накопления энергии. Для этого пружина выполнена мягкой и имеет соответствующее низкое изменение сопротивления в течение хода.Compression of the
Круглая поверхность "В" штыря 113 поддерживается уравновешиванием давления, направленного из внутренней полости цилиндра через специальный канал, при этом площадь поверхности "В" равна площади сечения вала 112 для уравновешивания тягового усилия, которое действует на винт 109 вследствие внутреннего давления в цилиндре.The round surface "B" of the
Гидромеханический переключатель снабжен индикатором 122 для наблюдения за положениями клапана и поршня, направлением движения, скоростью и работой. При необходимости вместо механического индикатора может использоваться любой датчик углового положения для электронного мониторинга работы машины.The hydromechanical switch is equipped with an
Спиральные шлицы 124 и 125 на валу кулачка предназначены для регулировки хода поршня и положения стрелки 123 указателя во время процесса сборки.
Болты 126 предназначены для тонкой регулировки угла поворота кулачка 103 и всей работы гидромеханического переключателя.
Поворотное соединительное устройство 127 предназначено для регулировки действия пружины 115.The
После первоначальной точной настройки гидромеханический переключатель работает автоматически, то есть рабочая машина управляет сама собой. Так например, если скорость поршня изменяется, клапан продолжает срабатывать в нужные моменты времени, так как процесс переключения зависит только от положения поршня, а не от скорости или ускорения.After the initial fine-tuning, the hydromechanical switch works automatically, that is, the working machine controls itself. For example, if the piston speed changes, the valve continues to operate at the right time, since the switching process depends only on the position of the piston, and not on speed or acceleration.
Данное решение повышает надежность машины и устраняет необходимость технического обслуживания какой-либо системы управления.This solution increases the reliability of the machine and eliminates the need for maintenance of any control system.
Claims (9)
- подвижный сепаратор (6) соединен с внутренней стороной первого конца цилиндра первой гибкой диафрагмой (4) в виде сильфона, которая может распрямляться и сжиматься внутри цилиндра (5) в его продольном направлении при возвратно-поступательном движении сепаратора (6) вдоль цилиндра, причем первая сторона подвижного сепаратора ограничивает первую полость (с) внутри распрямляемой и сжимаемой гибкой диафрагмы (4) для заключения в ней переменного объема перекачиваемой текучей среды в сообщении с первым входом и выходом;
- подвижный сепаратор (6) соединен с внутренней стороной второго конца цилиндра (5) второй гибкой диафрагмой (10) в виде сильфона, которая может распрямляться и сжиматься в продольном направлении цилиндра (5) в соответствии с распрямлением и сжатием первой гибкой диафрагмы (4), причем вторая сторона подвижного сепаратора ограничивает вторую полость (b) внутри второй распрямляемой и сжимаемой гибкой диафрагмы (10) для заключения в ней переменного объема гидравлической текучей среды в сообщении со вторым входом и выходом; и
- между наружной стороной первой и второй диафрагм (4, 10) и внутренней стенкой насосного цилиндра (5) образовано кольцевое пространство (а), причем это кольцевое пространство (а) во время работы заключает в себе текучую среду, которая является такой же текучей средой, как гидравлическая текучая среда, или имеет сходные гидравлические характеристики, отличающаяся тем, что подвижный сепаратор (6) выполнен в виде плунжера, который установлен с возможностью скольжения в средней части внутри цилиндра (5) между первой и второй диафрагмами (4, 10) в виде сильфона, причем один конец плунжера (6) соединен с первой диафрагмой (4) в виде сильфона, а другой конец плунжера (6) соединен со второй диафрагмой (10) в виде сильфона для образования соответственно первого и второго кольцевых пространств (а), именно первого кольцевого пространства (а) между наружной стороной первой диафрагмы (4) в виде сильфона и внутренней стенкой насосного цилиндра (5) и второго кольцевого пространства (а) между наружной стороной второй диафрагмы (10) в виде сильфона и внутренней стенкой насосного цилиндра (5), при этом первое и второе кольцевые пространства (а) независимы друг от друга, а давление текучей среды в первом кольцевом пространстве (а) независимо от давления текучей среды во втором кольцевом пространстве (а).1. A diaphragm pumping machine with a hydraulic drive, in particular for pumping difficult to pump materials, containing at least one pump cylinder (5), which has a first end with a first inlet and outlet (11) for the fluid to be pumped and a second end with a second inlet and outlet (1) for the hydraulic fluid, the inputs and outputs being connected to the corresponding valves, a separator (6) located inside, arranged for reciprocating movement along the pump cylinder RA, and the movable separator (6) has a first side facing the first end of the cylinder and a second side facing the second end of the cylinder,
- a movable separator (6) is connected to the inner side of the first end of the cylinder by a first flexible diaphragm (4) in the form of a bellows, which can be straightened and compressed inside the cylinder (5) in its longitudinal direction with the reciprocating movement of the separator (6) along the cylinder, the first side of the movable separator delimits the first cavity (c) inside the expandable and compressible flexible diaphragm (4) to enclose a variable volume of pumped fluid in it in communication with the first input and output;
- a movable separator (6) is connected to the inner side of the second end of the cylinder (5) by a second flexible diaphragm (10) in the form of a bellows, which can be straightened and compressed in the longitudinal direction of the cylinder (5) in accordance with the straightening and compression of the first flexible diaphragm (4) moreover, the second side of the movable separator limits the second cavity (b) inside the second rectifiable and compressible flexible diaphragm (10) for enclosing in it a variable volume of hydraulic fluid in communication with the second input and output; and
- between the outer side of the first and second diaphragms (4, 10) and the inner wall of the pump cylinder (5), an annular space (a) is formed, and this annular space (a) during operation encloses a fluid medium that is the same fluid medium as a hydraulic fluid, or has similar hydraulic characteristics, characterized in that the movable separator (6) is made in the form of a plunger, which is mounted with the possibility of sliding in the middle part inside the cylinder (5) between the first and second diaphragms (4, 10) in form a bellows, and one end of the plunger (6) is connected to the first diaphragm (4) in the form of a bellows, and the other end of the plunger (6) is connected to the second diaphragm (10) in the form of a bellows to form respectively the first and second annular spaces (a), namely the first annular space (a) between the outer side of the first diaphragm (4) in the form of a bellows and the inner wall of the pump cylinder (5) and the second annular space (a) between the outer side of the second diaphragm (4) in the form of a bellows and the inner wall of the pump cylinder (5) ), while the first and ond annular space (a) are independent from each other, and the fluid pressure in the first annular space (a), irrespective of the fluid pressure in the second annular space (a).
- соединительный механизм (108, 109) для преобразования линейного движения компонента (106) машины во вращательное движение;
- кулачок (103), приводимый во вращение соединительным механизмом (108, 109);
- пружину (115), выполненную с возможностью сжатия для накопления энергии посредством вращения кулачка (103) во время хода указанного компонента (106) машины и высвобождения накопленной энергии для переключения клапана (102), с целью управления подачей гидравлической текучей среды в гидроцилиндр (107) машины, когда указанный компонент (106) находится в заданных положениях по длине гидроцилиндра (107), тем самым управления рабочим циклом машины.5. Machine according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that it contains means for automatically switching the valve (102) to control the flow of hydraulic fluid into the hydraulic cylinder at predetermined moments of the machine’s working cycle, said valve switching means comprising a hydromechanical switch, comprising:
- a connecting mechanism (108, 109) for converting the linear motion of the component (106) of the machine into rotational motion;
- a cam (103) driven into rotation by a connecting mechanism (108, 109);
- a spring (115) made with the possibility of compression to accumulate energy by rotating the cam (103) during the course of the specified component (106) of the machine and releasing the stored energy to switch the valve (102), in order to control the flow of hydraulic fluid into the hydraulic cylinder (107 ) machine, when the specified component (106) is in predetermined positions along the length of the hydraulic cylinder (107), thereby controlling the working cycle of the machine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010141487/06A RU2451832C1 (en) | 2008-03-20 | 2008-03-20 | Hydraulic diaphragm pump |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010141487/06A RU2451832C1 (en) | 2008-03-20 | 2008-03-20 | Hydraulic diaphragm pump |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010141487A RU2010141487A (en) | 2012-04-27 |
RU2451832C1 true RU2451832C1 (en) | 2012-05-27 |
Family
ID=46231705
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010141487/06A RU2451832C1 (en) | 2008-03-20 | 2008-03-20 | Hydraulic diaphragm pump |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2451832C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2764143C2 (en) * | 2017-07-04 | 2022-01-13 | Рсм Имэджиниринг Ас | Double-acting liquid separation device with increased pressure, system, complex and application of device |
RU2767251C2 (en) * | 2017-07-04 | 2022-03-17 | Рсм Имэджиниринг Ас | Method of controlling the operating range of the pump bellows, the corresponding system and their application |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2268898A (en) * | 1938-05-06 | 1942-01-06 | Us Air Compressor Company | Fluid motor |
US3597120A (en) * | 1969-05-14 | 1971-08-03 | John H Reed | Injector-recirculation pump |
SU1767220A1 (en) * | 1989-06-16 | 1992-10-07 | Ухтинский индустриальный институт | Air drive pump |
RU2260712C1 (en) * | 2004-03-18 | 2005-09-20 | Васин Владимир Анатольевич | Bellows two-stage oilless pump |
WO2005119063A1 (en) * | 2004-06-02 | 2005-12-15 | Garniman Sa | Hydraulically driven multicylinder pumping machine |
-
2008
- 2008-03-20 RU RU2010141487/06A patent/RU2451832C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2268898A (en) * | 1938-05-06 | 1942-01-06 | Us Air Compressor Company | Fluid motor |
US3597120A (en) * | 1969-05-14 | 1971-08-03 | John H Reed | Injector-recirculation pump |
SU1767220A1 (en) * | 1989-06-16 | 1992-10-07 | Ухтинский индустриальный институт | Air drive pump |
RU2260712C1 (en) * | 2004-03-18 | 2005-09-20 | Васин Владимир Анатольевич | Bellows two-stage oilless pump |
WO2005119063A1 (en) * | 2004-06-02 | 2005-12-15 | Garniman Sa | Hydraulically driven multicylinder pumping machine |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2764143C2 (en) * | 2017-07-04 | 2022-01-13 | Рсм Имэджиниринг Ас | Double-acting liquid separation device with increased pressure, system, complex and application of device |
RU2767251C2 (en) * | 2017-07-04 | 2022-03-17 | Рсм Имэджиниринг Ас | Method of controlling the operating range of the pump bellows, the corresponding system and their application |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010141487A (en) | 2012-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4245963A (en) | Pump | |
KR102262381B1 (en) | pulsation-free pump | |
US8152476B2 (en) | Positive displacement pump with a working fluid and linear motor control | |
US9752566B2 (en) | Air mass control for diaphragm pumps | |
WO2005119063B1 (en) | Hydraulically driven multicylinder pumping machine | |
CA2718631C (en) | Hydraulically driven machine improvement | |
US8776666B2 (en) | Hydraulic motor driving device | |
EP2009283B1 (en) | Hydraulically driven machine improvement | |
RU2451832C1 (en) | Hydraulic diaphragm pump | |
AU2006239003A1 (en) | Fluid pump and motor unit | |
US4281687A (en) | Fluid storage device | |
KR101016934B1 (en) | Electric thrust piston pump device | |
WO2004016947A1 (en) | Energy recycling pump | |
EP3268607B1 (en) | Hydraulic pump system for handling a slurry medium | |
CN1703582A (en) | Functionalities of axially movable spool valve | |
RU2215186C1 (en) | Compressor with hydraulic drive | |
AU2019352546B2 (en) | Pump assembly | |
EP3679281B1 (en) | Valve assembly | |
KR100368057B1 (en) | pressure oil apparatus | |
KR101691061B1 (en) | Valve assembly and system for variable displacement oil pump having the same | |
KR200186298Y1 (en) | Pressure oil apparatus | |
CN117537158A (en) | Reversing control valve assembly, fluid working system and compressor assembly | |
JP4640358B2 (en) | Electric thrust piston pump device | |
FI112693B (en) | Equipment on the suction side of the hydraulic volume flow to compensate for | |
CN112460013A (en) | Hydraulic plunger pump and hydraulic end thereof |