RU2086807C1

RU2086807C1 - Pneumatically-driven diaphragm pump

Info

Publication number: RU2086807C1
Application number: RU93035200A
Authority: RU
Inventors: Владимир Ильич Левин
Original assignee: Владимир Ильич Левин
Priority date: 1993-07-06
Filing date: 1993-07-06
Publication date: 1997-08-10

Abstract

FIELD: handling of liquids. SUBSTANCE: diaphragms with rod between them are mounted in pump housing forming two working and two actuating chambers. Rod is sealed relative to housing. Suction valves fitted in suction lines are connected with working fluid reservoir. Delivery valves are connected with delivery lines. Actuating medium distributors are connected with actuating chambers. Distributors are two-position three-way members. One distributor is normally-open and other distributor is normally-closed. Inlet of first distributor is connected with outlet of second distributor and one actuating chamber; inlet of other distributor is connected with outlet of first distributor and second chamber through adjustable throttle. Rod is provided with centers which are not connected with diaphragm and are located in working chambers. EFFECT: higher efficiency. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к насосам для перекачивания жидкостей, а именно к пневмоприводным диафрагменным насосам двойного действия. The invention relates to pumps for pumping liquids, namely to pneumatic diaphragm pumps double action.

Известны пневмоприводные диафрагменные насосы двойного действия, содержащие в общем корпусе две пары камер, в каждой из которых они отделены друг от друга гибкой диафрагмой и штоком между ними [1]
В этом насосе шток скреплен с жесткими центрами, размещенными с обеих сторон каждой из двух диафрагм.Known pneumatic double-acting diaphragm pumps containing in the common housing two pairs of chambers, in each of which they are separated from each other by a flexible diaphragm and a rod between them [1]
In this pump, the stem is bonded to rigid centers located on both sides of each of the two diaphragms.

Реверсирование хода подвижной системы двух диафрагм, скрепленных с жесткими центрами и штоком, осуществляется при достижении каждого из двух крайних положений, при которых пневматический распределитель переключается. Команды на реверсирование хода подвижной системы двух диафрагм передаются во всех упомянутых насосах силовому пневматическому распределителю (обычно 4х или 5 ходовому), который попеременно подает сжатый воздух в одну из приводных полостей, а другую при этом сообщает с атмосферой, осуществляя тем самым возвратно-поступательное движение диафрагм, скрепленных со штоком. Reversing the stroke of the movable system of two diaphragms fastened to rigid centers and a rod is carried out when each of the two extreme positions is reached, at which the pneumatic distributor switches. Commands for reversing the stroke of the movable system of two diaphragms are transmitted in all the mentioned pumps to a pneumatic power distributor (usually a 4 or 5 way), which alternately delivers compressed air to one of the drive cavities, while the other communicates with the atmosphere, thereby performing reciprocating motion diaphragms bonded to the stem.

Наиболее близким техническим решением является насос, в котором приводные камеры находятся снаружи от диафрагм, а рабочие внутри [2]
Недостатками таких способов реверсирования движения является сложность конструкции насосов и недостаточная долговечность подвижных цилиндрических уплотнений пневматических распределителей. Кроме того, скрепление диафрагм с жесткими центрами, размещенными с обеих сторон, существенно ограничивает долговечность диафрагм, разрушающихся преимущественно в местах скрепления их по наружному диаметру жестких центров.The closest technical solution is a pump in which the drive chambers are located outside of the diaphragms, and the workers are inside [2]
The disadvantages of such methods of reversing movement are the complexity of the design of the pumps and the insufficient durability of the movable cylindrical seals of pneumatic valves. In addition, the bonding of diaphragms with rigid centers located on both sides, significantly limits the durability of the diaphragms, which are destroyed mainly at the places of their bonding along the outer diameter of the rigid centers.

Технической задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции, а также повышение надежности и долговечности. Эта задача достигается тем, что насос снабжен регулируемым дросселем, а распределители выполнены двухпозиционными, трехходовыми, один их которых выполнен нормально открытым, а второй нормально закрытым, вход первого из них соединен с выходом второго и одной из приводных полостей, а второй через регулируемый дроссель с выходом первого и второй приводной полостью. При этом шток снабжен жесткими центрами, не связанными с диафрагмами и размещенными в рабочих камерах. The technical task of the present invention is to simplify the design, as well as improving reliability and durability. This task is achieved by the fact that the pump is equipped with an adjustable throttle, and the valves are made of two-position, three-way, one of which is made normally open, and the second is normally closed, the input of the first one is connected to the output of the second and one of the drive cavities, and the second through an adjustable throttle with the output of the first and second drive cavity. In this case, the rod is equipped with rigid centers that are not connected with diaphragms and are located in the working chambers.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема насоса; на фиг. 2 показан насос при подаче сжатого воздуха, к первому пневматическому распределителю; на фиг. 3 насос при подаче сжатого воздуха ко второму пневматическому распределителю. In FIG. 1 shows a schematic diagram of a pump; in FIG. 2 shows a pump when supplying compressed air to a first pneumatic distributor; in FIG. 3 pump when supplying compressed air to the second pneumatic distributor.

Насос содержит источник 1 (P_пит.), от которого по линиям 2 подводится сжатый воздух к пневматическим двухпозиционным трехходовым распределителям: нормально открытому 3 и нормально закрытому 4, выходы каждого из которых линиями 5 и 6 соответственно соединены с приводными полостями 7 и 8. Каждая из этих полостей 9 и 10 соответственно гибкими диафрагмами 11 и 12. Обе пары полостей с диафрагмами находятся в общем корпусе 13. В центральном осевом отверстии 14 между рабочими полостями размещены штоки 15 и 16, скрепленные с жесткими центрами 17 и 18, находящимися в рабочих полостях, соответственно, 9 и 10 и не скрепленными со своими диафрагмами 11 и 12. Рабочие полости 9 и 10 отделены друг от друга с помощью цилиндрических уплотнений 19 и 20 штоков 15, 16 относительно корпуса 13 (выполненных из материала с низким коэффициентом трения, например фторопласта). Рабочие полости-вытеснители жидкости 9 и 10 соединены с линиями 21, 22 через всасывающие обратные клапаны 23, 24, соответственно, через линии 25, 26. Линии всасывания 21, 22 опущены в открытый бак 27 с перекачиваемой жидкостью 28. Полости 9 и 10 соединены с линиями нагнетания 29, 30, соответственно, через напорные обратные клапаны 31, 32 через линии 33, 34. Вход пневматического нормально открытого распределителя 3 соединен с выходом 6 нормально закрытого распределителя 4 и с приводной полостью 8 через линию 35. Вход нормально закрытого распределителя 4 соединен с выходом 5 нормально открытого распределителя 3 и с приводной полостью 7 с помощью линии 36 через регулируемый дроссель 37. Отработанный сжатый воздух из пневматических распределителей 3 и 4 удаляется в атмосферу через глушители шума 38, 39 соответственно.The pump contains a source 1 (P _feed ), from which compressed air is supplied through lines 2 to pneumatic two-position three-way distributors: normally open 3 and normally closed 4, the outputs of each of which are connected to drive cavities 7 and 8 by lines 5 and 6, respectively. Each of these cavities 9 and 10, respectively, with flexible diaphragms 11 and 12. Both pairs of cavities with diaphragms are located in a common casing 13. In the central axial hole 14 between the working cavities there are rods 15 and 16 fastened to rigid centers 17 and 18 located I in the working cavities, respectively, 9 and 10 and not fastened to their diaphragms 11 and 12. The working cavities 9 and 10 are separated from each other by means of cylindrical seals 19 and 20 of the rods 15, 16 relative to the housing 13 (made of material with a low coefficient friction, for example fluoroplastic). The working cavity of the liquid displacers 9 and 10 is connected to the lines 21, 22 through the suction check valves 23, 24, respectively, through the lines 25, 26. The suction lines 21, 22 are lowered into the open tank 27 with the pumped liquid 28. The cavities 9 and 10 are connected with discharge lines 29, 30, respectively, through pressure check valves 31, 32 through lines 33, 34. The inlet of the pneumatic normally open distributor 3 is connected to the output 6 of the normally closed distributor 4 and with the drive cavity 8 through line 35. The input of the normally closed distributor 4 connected to out House 5 of a normally open distributor 3 and with a drive cavity 7 via line 36 through an adjustable throttle 37. Exhaust compressed air from pneumatic distributors 3 and 4 is discharged into the atmosphere through noise suppressors 38, 39, respectively.

Описываемый насос работает следующим образом. The described pump operates as follows.

При выключенном источнике питания (P_пит.=0) сжатого воздуха 1 диафрагмы 11, 12 и штоки 15, 16 со своими жесткими центрами 17, 18 находятся в безразличных положениях, а полости 7, 8, 9, 10 наполнены воздухом под атмосферным давлением. При включенном источнике (P_пит.=1) сжатого воздуха 1 (фиг. 2) сжатый воздух проходит на выход 5 нормально открытого пневматического распределителя 3 и начинает наполнять приводную полость 7. В это время сжатый воздух на выход 6 нормально закрытого пневматического распределителя 3 не попадает, а в приводной полости 8 сохраняется атмосферное давление. По мере увеличения давления в полости 7 диафрагма 11 под действием разности давлений в полостях 7 и 8 начинает перемещаться вправо вместе с жестким центром 17, штоками 15 и 16, жестким центром 18 и диафрагмой 12. При этом возрастает давление в линии 36 и на входе в нормально закрытый пневматический распределитель 4, однако с замедлением, зависящим от степени закрытия регулируемого дросселя 37. При движении блока диафрагм с жесткими центрами и штоком соответственно, 11, 12, 15, 16, 17, 18 вправо объем рабочей полости 9 уменьшается, а рабочей полости 10 увеличивается. Порция воздуха под избыточным давлением из рабочей полости 9 выталкивается в линию нагнетания 29 через напорный обратный клапан 31, а всасывающий обратный клапан 23 при этом остается закрытым. При этом в рабочую полость 10 через всасывающий обратный клапан 24 засасывается (за счет разности между образовавшемуся в ней вакуумом и атмосферным давлением в открытом баке 27) порция жидкости через линии 22 и 26. При этом напорный обратный клапан 32 остается закрытым. При достижении диафрагмой 11 крайнего правого положения объем приводной полости 7 перестает увеличиваться, давление в ней возрастает до верхней точки срабатывания нормально закрытого пневматического распределителя 4 и продолжает увеличиваться. При этом выход 6 распределителя 4 соединяется с источником питания сжатым воздухом и разобщается с атмосферой. При этом в линиях 6, 35 начинает возрастать давление, оно достигает верхней точки срабатывания нормально открытого пневматического распределителя 3 и продолжает возрастать. При этом выход 5 распределителя 8 соединяется с атмосферой через глушитель шума 38 и отсоединяется от источника питания сжатым воздухом 1. При этом в линии 5 в приводной полости 7 и в линии 36 давление начинает уменьшаться, а давление в полости 8 увеличивается и за счет разности давлений в полостях 8 и 7 блок диафрагм, жестких центров и штоков 12, 11, 15, 16, 18, 17 начинает перемещаться влево (фиг. 3). При этом уменьшается давление и на входе нормально закрытого пневматического распределителя 4, но с замедлением, зависящим от степени закрытия регулируемого дросселя 37. При движении блока диафрагм, жестких центров и штока влево объем рабочей полости 10 уменьшается, а полости 9 увеличивается. При этом всасывающий обратный клапан 24 закрывается, а напорный обратный клапан 32 открывается, порция жидкости, находившаяся в полости 10, выталкивается в напорную линию 20. При этом за счет образовавшегося вакуума в полости 9 и атмосферного давления в баке 27 в нее засасывается порция жидкости из бака 27 по линиям 21 и 25 через открытый всасывающий обратный клапан 23. Напорный обратный клапан 31 при этом закрывается. При достижении блоком диафрагм жестких центров и штоков крайнего левого положения давление в приводной полости 8 увеличивается, в приводной полости 7 уменьшается, а на входе нормально закрытого пневматического распределителя 4 достигает нижней точки срабатывания и продолжает уменьшаться. При достижении нижней точки срабатывания выход распределителя 4 сообщается с атмосферой через глушитель шума 39 и отсоединяется от источника сжатого воздуха 1. При этом в линии 6, приводной полости 8 и в линии 35 на входе нормально открытого распределителя 3 начинает падать давление. Когда оно достигает нижней точки срабатывания распределителя 3, его выход соединяется с источником сжатого воздуха 1 и отсоединяется от атмосферы. При этом снова начинается движение блока диафрагм, жестких центров и штоков вправо до достижения крайнего положения, т.е. процесс реверса повторяется. В приводных полостях 7 и 8 таким образом поочередно возникают импульсы давления сжатого воздуха, равные P_пит. Период этих колебаний можно плавно настраивать с помощью регулируемого дросселя 37. При последовательной подаче импульсов давления сжатого воздуха и приводные полости 7 и 8 рабочие полости 9 и 10 постепенно наполняются перекачиваемой жидкостью и затем в напорные линии 29 и 30 поочередно поступают порции жидкости, равные переменному объему рабочей полости 9 и 10, т.е. насос двойного действия, самостоятельно наполняющийся жидкостью при подаче сжатого воздуха. Всасывающие и напорные линии можно использовать отдельно либо соединять попарно между собой.When the power source (P feed _. = 0) of compressed air 1 of the diaphragm 11, 12 and the rods 15, 16 with their rigid centers 17, 18 are in indifferent positions, and the cavities 7, 8, 9, 10 are filled with air under atmospheric pressure. When the source (P _feed. = 1) of compressed air 1 is switched on (Fig. 2), the compressed air passes to the output 5 of the normally open pneumatic distributor 3 and begins to fill the drive cavity 7. At this time, the compressed air to the output 6 of the normally closed pneumatic distributor 3 is not enters, and in the drive cavity 8, atmospheric pressure is maintained. As the pressure in the cavity 7 increases, the diaphragm 11 under the action of the pressure difference in the cavities 7 and 8 begins to move to the right together with the rigid center 17, the rods 15 and 16, the rigid center 18 and the diaphragm 12. At the same time, the pressure in line 36 and at the inlet normally closed pneumatic distributor 4, however, with a deceleration depending on the degree of closure of the adjustable throttle 37. When the block of diaphragms with rigid centers and the rod, respectively, 11, 12, 15, 16, 17, 18 to the right, the volume of the working cavity 9 decreases, and the working cavity 10 increase tsya. A portion of air under excess pressure from the working cavity 9 is pushed into the discharge line 29 through the pressure check valve 31, while the suction check valve 23 remains closed. At the same time, a portion of liquid is sucked into the working cavity 10 through the suction check valve 24 (due to the difference between the vacuum formed in it and the atmospheric pressure in the open tank 27) through lines 22 and 26. At the same time, the pressure check valve 32 remains closed. When the diaphragm 11 reaches the extreme right position, the volume of the drive cavity 7 ceases to increase, the pressure in it rises to the upper operating point of the normally closed pneumatic distributor 4 and continues to increase. In this case, the output 6 of the distributor 4 is connected to a power source with compressed air and disconnected from the atmosphere. At the same time, pressure begins to increase in lines 6, 35, it reaches the upper operating point of the normally open pneumatic distributor 3 and continues to increase. In this case, the outlet 5 of the distributor 8 is connected to the atmosphere through a noise muffler 38 and disconnected from the power source by compressed air 1. In this case, the pressure begins to decrease in line 5 in the drive cavity 7 and in line 36, and the pressure in the cavity 8 increases due to the pressure difference in cavities 8 and 7, the block of diaphragms, rigid centers and rods 12, 11, 15, 16, 18, 17 begins to move to the left (Fig. 3). In this case, the pressure decreases at the inlet of the normally closed pneumatic distributor 4, but with a deceleration depending on the degree of closure of the adjustable throttle 37. When the block of diaphragms, rigid centers and the rod move to the left, the volume of the working cavity 10 decreases, and the cavity 9 increases. In this case, the suction check valve 24 closes and the pressure check valve 32 opens, the portion of the liquid located in the cavity 10 is pushed into the pressure line 20. In this case, due to the vacuum formed in the cavity 9 and atmospheric pressure in the tank 27, a portion of the liquid is sucked into it from the tank 27 along lines 21 and 25 through the open suction check valve 23. The pressure check valve 31 closes. When the block diaphragms reach the rigid centers and rods of the extreme left position, the pressure in the drive cavity 8 increases, in the drive cavity 7 decreases, and at the inlet of the normally closed pneumatic distributor 4 reaches the lower operating point and continues to decrease. When the lower trigger point is reached, the outlet of the distributor 4 communicates with the atmosphere through a noise muffler 39 and is disconnected from the compressed air source 1. At the same time, pressure begins to drop in line 6, drive cavity 8 and in line 35 at the inlet of the normally open distributor 3. When it reaches the lower operating point of the distributor 3, its output is connected to a source of compressed air 1 and disconnected from the atmosphere. At the same time, the movement of the block of diaphragms, rigid centers and rods to the right begins until the extreme position is reached, i.e. the reverse process is repeated. In the drive cavities 7 and 8 in this way, alternating pressure pulses of compressed air equal to P _pit occur. The period of these oscillations can be smoothly adjusted using an adjustable throttle 37. When sequentially supplying pressure pulses of compressed air and drive cavities 7 and 8, the working cavities 9 and 10 are gradually filled with the pumped liquid and then, in the pressure lines 29 and 30, portions of liquid equal to the variable volume working cavity 9 and 10, i.e. double-acting pump, self-filling with liquid when compressed air is supplied. Suction and pressure lines can be used separately or connected in pairs with each other.

Производительность описываемого насоса можно плавно регулировать в широких пределах (от нуля до максимума) путем изменения периода колебаний с помощью регулируемого дросселя 37. Насос работает при соотношении давлений сжатого воздуха и перекачиваемой жидкости (напора) 1:1, т.е. его напор равен давлению питания сжатым воздухом. Насос начинает работать при подаче к нему сжатого воздуха и перестает работать при выключении подачи к нему сжатого воздуха, что дает возможность дистанционно управлять его работой и использовать его в качестве дозатора. The performance of the described pump can be smoothly controlled over a wide range (from zero to maximum) by changing the oscillation period using an adjustable throttle 37. The pump operates at a pressure ratio of compressed air and pumped liquid (pressure) of 1: 1, i.e. its pressure is equal to the supply pressure of compressed air. The pump starts to work when compressed air is supplied to it and stops working when the compressed air supply to it is turned off, which makes it possible to remotely control its operation and use it as a dispenser.

Claims

1. A pneumatic actuated diaphragm pump containing a housing with a diaphragm installed in it with the formation of two working and two drive cavities and a stem between them, sealed relative to the housing, suction valves installed in the suction lines and connected to the reservoir of the working fluid and discharge connected to the discharge lines , distributors of the drive medium associated with the drive cavities, characterized in that the pump is equipped with an adjustable throttle, and the valves are made of two-position, three-way, one of which are made normally open and the second normally closed, the input of the first of them is connected to the output of the second and one of the drive cavities, and the input of the second through an adjustable choke with the output of the first and second drive cavity.

2. The pump according to claim 1, characterized in that the rod is equipped with rigid centers, not associated with diaphragms and placed in the working cavities.