способ перекачивания сред с помощью двухмембранных насосов

Формула изобретения

СПОСОБ ПЕРЕКАЧИВАНИЯ СРЕД С ПОМОЩЬЮ ДВУХМЕМБРАННЫХ НАСОСОВ, заключающийся в использовании внутреннего переключающего устройства, отличающийся тем, что приводную среду подают в насос в виде одного пульсирующего потока с длительностью импульсов, равной половине периода колебаний, а работу внутреннего переключающего устройства осуществляют по принципу счетного триггера.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к насосостроению, в частности к способу перекачивания различных сред с помощью двухмембранных насосов с внешней приводной средой.

Известен способ перекачивания различных сред с помощью двухмембранных насосов с внешней приводной средой, по которому приводная среда подается на насос в виде двух пульсирующих в противофазе токов [1] Последние создаются с помощью внешнего командного переключающего устройства, работающего по схеме четырехходового крана с двумя характерными позициями. В одной из позиций первая камера насоса соединяется с магистралью приводной среды, вторая атмосферой, в другой позиции наоборот. Производительность насоса при таком способе перекачивания среды зависит от внешнего гидродинамического сопротивления (от вязкости перекачиваемой среды), так как меняется длина рабочего хода мембранного блока насоса. Производительность способа перекачивания сред с помощью двухмембранных насосов в общем случае определяется произведением объема среды, перекачиваемого за один цикл, на частоту повторения циклов. Максимальный объем перекачиваемой за один цикл среды равен геометрическому объему насоса.

При данном способе объем среды, перекачиваемой за один цикл, определяется длиной рабочего хода мембранного блока, зависящего от вязкости перекачиваемой среды. Поэтому для обеспечения необходимой рабочей частоты гидродинамическое сопротивление магистрали от привода насоса должно быть малым, т. е. привод должен располагаться вблизи насоса и монтаж должен выполняться трубопроводами большого диаметра. Это вызывает значительные трудности для реализации способа при перекачивании, например, парогазовых сред.

Наиболее близким к изобретению является способ перекачивания сред с помощью двухмембранных насосов [2] заключающийся в том, что приводная среда подается на насос непрерывным потоком. В насосе предполагается наличие между камерами приводной среды внутреннего переключающего устройства (золотника), обеспечивающего автопереключение магистрали приводной среды поочередно к камерам насоса по достижении крайних положений мембранным блоком. В этом случае подачу приводной среды можно осуществлять через трубопроводы сравнительно малого диаметра. При этом в ходе работы мембранный блок каждый раз достигает крайних положений, геометрический объем камер используется полностью.

Так как рабочая частота перекачивания среды определяется скоростью перемещения мембранного блока насоса, сильно зависящей от внешнего гидродинамического сопротивления, то она непостоянна для различных рабочих сред. Так, например, при замене в качестве рабочей среды водорода на воздух частота перекачивания среды уменьшается более чем в два раза. Следовательно, меняется и производительность данного способа перекачивания среды.

Технической задачей изобретения являются обеспечение стабильности производительности при изменении внешнего сопротивления и удобства эксплуатации двухмембранных насосов.

Это достигается тем, что по способу перекачивания сред с помощью двухмембранных насосов, заключающемуся в использовании внутреннего переключающего устройства (золотника), приводную среду подают на насос в виде одного пульсирующего потока с длительностью импульсов, равной половине периода колебаний, а работу внутреннего переключающего устройства осуществляют по принципу счетного триггера. Данный принцип заключается в следующем. На вход двухмембранного насоса подают любым известным способом импульс приводной среды. Под действием этого импульса мембранный блок перемещается в одном из направлений, золотник при этом находится в первом рабочем положении. Исходным моментом для этого переключения является достижение мембранным блоком крайнего положения. При подаче второго импульса приводной среды на насос мембранный блок перемещается в другом направлении, оставаясь в нем при повторной паузе. Золотник по достижении крайнего положения мембранным блоком возвращается в первое рабочее положение. Далее процесс повторяется.

Таким образом, рабочая частота переключений мембранного блока насоса определяется частотой пульсаций приводной среды, численно равна ее половине и не зависит от внешнего гидродинамического сопротивления. Геометрический объем камер насоса используется полностью (иначе насос просто не работает, так как переключение позиций золотника обеспечивается только при достижении крайних позиций мембранным блоком). Таким образом, производительность способа перекачивания различных сред, равная произведению объема среды, перекачиваемой за один цикл, на частоту повторения циклов, не зависит от внешнего гидродинамического сопротивления.

На чертеже представлена функциональная схема осуществления способа перекачивания различных сред с помощью двухмембранных насосов.

Собирают схему реализации способа, представленную на чертеже. На вход 1 насоса подают рабочую среду. Приводную среду подают под давлением через импульсный пневмопитатель 2 на вход 3 насоса. Выбирают двухмембранный насос, в корпусе которого размещены мембраны 4 и 5, соединенные осью 6 в мембранный блок и образующие две рабочие камеры 7, 8 и две камеры 9, 10 приводной среды, разделенные золотником 11, который служит внутренним переключающим элементом.

В качестве пневмопитателя могут использовать двухпозиционный трехходовой кран-переключатель, способный соединять с необходимой периодичностью вход 3 насоса либо с магистралью приводной среды, находящейся под высоким давлением, либо с атмосферой.

Подают первый импульс приводной среды. Под действием этого импульса мембранный блок перемещается в одном из направлений, золотник при этом находится в первом рабочем положении. По окончании действия импульса приводной среды пневмокамера 10 соединяется с атмосферой. При этом давление в камере падает, золотник перебрасывается, во второе рабочее положение. Исходным моментом для этого переключения является достижение мембранным блоком крайнего положения.

При подаче второго импульса приводной среды на насос мембранный блок перемещается в другом направлении, оставаясь в нем при повторной паузе. Золотник при достижении крайнего положения мембранным блоком возвращается в первое рабочее положение. Далее процесс повторяется.

Если двухмембранный насос используют совместно с клапанной коробкой, преобразующей пульсирующий поток на выходе рабочей камеры в однонаправленный, то частота пульсаций рабочей среды равна частоте колебаний приводной среды.

Использование предлагаемого способа перекачивания различных сред с помощью двухмембранных насосов обеспечивает по сравнению с известными следующие преимущества. Независимость объема среды, перекачиваемой за один цикл (используется полностью геометрический объем камер), и частоты повторения циклов от внешнего гидродинамического сопротивления позволяет обеспечить стабильность производительности способа для различных сред. Использование внешнего пневмопитателя позволяет нагнетать приводную среду через один трубопровод сравнительно малого диаметра. Это дает возможность располагать привод на любом расстоянии от насоса, что особенно важно при перекачивании парогазовых сред и обеспечивает удобство монтажа.