RU2027070C1 - Pump unit for delivering fixing mortar - Google Patents

Abstract

FIELD: positive- displacement hydraulic machines. SUBSTANCE: piston with double-sided rod and having mean for sealing is received in a driving air-operated cylinder with face covers. Working cylinders are mounted coaxially to the air- operated cylinder at its faces and coupled with the covers. The pump piston is movably mounted in each cylinder. The piston is connected with corresponding end of the rod of the air-operated cylinder and can move along the axis with respect to the rod. Each suction and delivery valve has a gate-seat pair. The covers of the air-operated cylinder are provided with axial bores. The working cylinders are coupled with the covers through intermediate sleeves which are received in the bores and have openings in the bottom for receiving the rod and the mean for its sealing. EFFECT: enhanced efficiency. 5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для упрочнения горных пород. The invention relates to the mining industry and can be used for hardening rocks.

Известен пневмоприводной двухступенчатый насос, содержащий корпус, разделенный поперечной перегородкой на две полости, в одной из которых расположен пневмоприводной поршень, а в другой - гидравлический рабочий плунжер с ограничительным буртом, и концентрично плунжеру установленный плавающий гидропоршень с образованием гидрополости, подключенной к потребителю, и дополнительной пневмополости, расположенной между поперечной перегородкой корпуса и плавающим гидропоршнем, выполненным в виде стакана и установленным на рабочем плунжере с образованием дополнительной гидрополости между ним и ограничительным буртом плунжера, сообщенной с основной гидрополостью через дроссельный канал, выполненный в виде кольцевого зазора между буртом плунжера и внутренней поверхностью плавающего гидропоршня [1]. Known pneumatic two-stage pump containing a housing divided by a transverse partition into two cavities, in one of which is a pneumatic drive piston, and in the other a hydraulic working plunger with a restrictive collar, and a floating hydraulic piston with a hydrocavity connected to the consumer and an additional hydraulic cavity installed to the plunger, and an additional a pneumatic cavity located between the transverse partition of the housing and a floating hydraulic piston made in the form of a glass and mounted on a working plunger more gidropolosti form between them limiting shoulder of the plunger, communicating with the main gidropolostyu via a throttle channel arranged in an annular gap between the plunger collar and the inner surface of the floating gidroporshnya [1].

Недостатком известного насоса является применение в нем дополнительных пневмо- и гидрополостей, что усложняет его конструкцию. A disadvantage of the known pump is the use of additional pneumatic and hydraulic cavities in it, which complicates its design.

Цель изобретения - упрощение конструкции и обеспечение постоянства соотношения исходных компонентов перека- чиваемого раствора. The purpose of the invention is to simplify the design and ensure a constant ratio of the starting components of the pumped solution.

Цель достигается тем, что в насосном агрегате для нагнетания закрепляющего раствора, содержащем приводной пневмоцилиндр с торцовыми крышками, установленный в нем с образованием двух приводных камер поршень с двусторонним штоком со средствами его уплотнения, расположенные по торцам пневмоцилиндра, связанные с его крышками и установленные соосно пневмоцилиндру рабочие цилиндры, в каждом из которых подвижно установлен поршень насоса, связанный с соответствующим концом штока пневмоцилиндра и установленный с возможностью осевого перемещения относительно этого штока, всасывающий и нагнетательный клапаны, каждый из которых включает пару затвор-седло, крышки пневмоцилиндра снабжены осевыми расточками, а рабочие цилиндры связаны с крышками при помощи промежуточных стаканов, установленных в указанных расточках крышек и имеющих отверстия в дне для прохода штока и установки средств его уплотнения, причем диаметр штока определяется выражением
d =

где d - диаметр штока;
D - диаметр поршня рабочего цилиндра;
L - ход штока;
l - ход поршня рабочего цилиндра.The goal is achieved by the fact that in the pump unit for pumping a fixing solution containing a pneumatic cylinder with end caps installed in it with the formation of two drive chambers, a piston with a two-sided rod with its sealing means, located at the ends of the pneumatic cylinder, connected with its caps and mounted coaxially to the pneumatic cylinder working cylinders, in each of which the pump piston is movably mounted, connected to the corresponding end of the rod of the pneumatic cylinder and mounted with the possibility of axial movement relations with respect to this rod, suction and discharge valves, each of which includes a valve-seat pair, the caps of the pneumatic cylinder are provided with axial bores, and the working cylinders are connected to the caps by means of intermediate cups installed in the said bores of the caps and having openings in the bottom for passage of the rod and installation of means for its sealing, and the diameter of the stem is determined by the expression
d =

where d is the diameter of the rod;
D is the diameter of the piston of the working cylinder;
L is the stroke of the rod;
l is the piston stroke of the working cylinder.

Один из штоков может быть снабжен дополнительным средством уплотнения, установленным в соответствующей крышке пневмоцилиндра, при этом расстояние между основным средством уплотнения в промежуточном стакане и дополнительным в крышке больше хода поршня пневмоцилиндра. Седло нагнетательного клапана может быть выполнено в поршне насоса концентрично штоку, а затвор этого клапана выполнен в виде тарелки, сопряженной со штоком и зафиксированной на последнем при помощи средств фиксации. Шток может быть на конце снабжен участком резьбовой поверхности, а средство фиксации тарелки может быть выполнено в виде гайки, установленной на указанной резьбовой поверхности штока. One of the rods can be equipped with additional sealing means installed in the corresponding cover of the pneumatic cylinder, while the distance between the main sealing means in the intermediate cup and the additional in the cover is greater than the piston stroke of the pneumatic cylinder. The seat of the discharge valve can be made concentrically in the piston of the rod to the piston rod, and the shutter of this valve is made in the form of a plate paired with the rod and fixed to the latter by means of fixation. The rod may be provided at the end with a portion of the threaded surface, and the means for fixing the plate may be made in the form of a nut mounted on the specified threaded surface of the rod.

В процессе патентного поиска выявленные отличительные признаки не обнаружены в предлагаемом техническом решении, следовательно, предлагаемое техническое решение отвечает критерию "существенные отличия". In the process of patent search, the identified distinctive features were not found in the proposed technical solution, therefore, the proposed technical solution meets the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 изображен насосный агрегат, общий вид; на фиг. 2 - нагнетательный клапан рабочего цилиндра; на фиг; 3 - разрез А-А на фиг. 2. In FIG. 1 shows a pumping unit, general view; in FIG. 2 - discharge valve of the working cylinder; on fig; 3 is a section AA in FIG. 2.

Насосный агрегат для нагнетания закрепляющего раствора состоит из приводного пневмоцилиндра 1 с торцовыми крышками 2 и 3, установленного в нем с образованием двух приводных камер 4 и 5 поршня 6 с двусторонним штоком 7 со средствами 8 его уплотнения, расположенных по торцам пневмоцилиндра 1, связанных с его крышками 2 и 3 и установленных соосно пневмоцилиндру 1 рабочих цилиндров 9 и 10. В рабочих цилиндрах 9 и 10 подвижно установлены поршни 11 и 12, связанные с соответствующими концами штока 7 пневмоцилиндра 1 и установленные с возможностью осевого перемещения относительно этого штока. Рабочие цилиндры 9 и 10 снабжены всасывающими 13 и 14 и нагнетательными 15 и 16 клапанами, каждый из которых включает пару затвор-седло. The pump unit for injecting the fixing solution consists of a drive pneumatic cylinder 1 with end caps 2 and 3 installed in it with the formation of two drive chambers 4 and 5 of the piston 6 with two-sided rod 7 with means 8 of its seal located at the ends of the pneumatic cylinder 1, connected with it the caps 2 and 3 and the working cylinders 9 and 10 installed coaxially to the pneumatic cylinder 1. The pistons 11 and 12 are movably mounted in the working cylinders 9 and 10, connected to the corresponding ends of the rod 7 of the pneumatic cylinder 1 and mounted axially displacements relative to this rod. The working cylinders 9 and 10 are equipped with suction 13 and 14 and pressure valves 15 and 16, each of which includes a valve-seat pair.

Крышки 2 и 3 пневмоцилиндра 1 снабжены осевыми расточками 17 и 18. Рабочие цилиндры 9 и 10 связаны с крышками 2 и 3 при помощи промежуточных стаканов 19 и 20, установленных в расточках 17 и 18 крышек 2 и 3. В доньях промежуточных стаканов 19 и 20 выполнены отверстия 21 для прохода в них штока 7 и установки средств его уплотнения 8. Диаметр штока 7 определяется выражением
d =

где d - диаметр штока;
D - диаметр поршня рабочего цилиндра;
L - ход штока;
l - ход поршня рабочего цилиндра.The caps 2 and 3 of the pneumatic cylinder 1 are provided with axial bores 17 and 18. The working cylinders 9 and 10 are connected to the caps 2 and 3 by means of intermediate cups 19 and 20 installed in the bores 17 and 18 of the caps 2 and 3. In the bottoms of the intermediate cups 19 and 20 holes 21 are made for the passage of the rod 7 in them and the installation of means for sealing it 8. The diameter of the rod 7 is determined by the expression
d =

where d is the diameter of the rod;
D is the diameter of the piston of the working cylinder;
L is the stroke of the rod;
l is the piston stroke of the working cylinder.

Один из штоков 22 снабжен дополнительным средством 23 уплотнения, установленным в крышке 3 пневмоцилиндра 1, при этом расстояние а между основным средством 8 уплотнения и дополнительным 23 больше хода поршня 6 пневмоцилиндра 1, что в процессе работы агрегата полностью исключает возможность смешивания исходных компонентов закрепляющего раствора в приводных камерах 4 и 5 пневмоцилиндра 1. Седло 24 нагнетательных клапанов 15 и 16 выполнено в поршнях 11 и 12 концентрично штоку 7, а затвор этих клапанов выполнен в виде тарелки 25, сопряженной с концом 26 штока 7. Тарелка 25 зафиксирована на штоке 7 при помощи средства 27 фиксации, выполненного в виде гайки 28, установленной на конце 26 штока 7, снабженного участком резьбовой поверхности 29. Поршни 11 и 12 снабжены продольными каналами 30, соединяющими поршневые полости 31 и 32 со штоковыми полостями 33 и 34 рабочих цилиндров 9 и 10. Для подачи исходных компонентов закрепляющего раствора потребителю промежуточные стаканы 19 и 20 снабжены фонарями 35 и штуцерами 36 и 37. Приводной пневмоцилиндр 1 снабжен распределительным устройством 38, подключенным к источнику сжатого воздуха и к атмосфере и соединенным посредством каналов 39 и 40 в крышках 2 и 3 с его приводными камерами 4 и 5. One of the rods 22 is equipped with additional sealing means 23 installed in the cover 3 of the pneumatic cylinder 1, and the distance between the main sealing means 8 and the additional 23 is greater than the piston stroke 6 of the pneumatic cylinder 1, which completely eliminates the possibility of mixing the initial components of the fixing solution in drive chambers 4 and 5 of the pneumatic cylinder 1. The seat 24 of the discharge valves 15 and 16 is made concentrically in the pistons 11 and 12 of the stem 7, and the shutter of these valves is made in the form of a plate 25, conjugated with the end of 26 pieces ka 7. Plate 25 is fixed on the rod 7 using fixing means 27 made in the form of a nut 28 mounted on the end 26 of the rod 7, provided with a portion of the threaded surface 29. The pistons 11 and 12 are provided with longitudinal channels 30 connecting the piston cavities 31 and 32 with the rod cavities 33 and 34 of the working cylinders 9 and 10. To supply the initial components of the fixing solution to the consumer, the intermediate glasses 19 and 20 are equipped with flashlights 35 and fittings 36 and 37. The pneumatic actuator cylinder 1 is equipped with a switchgear 38 connected to the source is compressed air and to the atmosphere and connected through channels 39 and 40 in the covers 2 and 3 with its drive chambers 4 and 5.

Насосный агрегат работает следующим образом. The pump unit operates as follows.

Перед началом нагнетания закрепляющего раствора рабочие цилиндры 9 и 10 рукавами (не показаны) через всасывающие клапаны 13 и 14 подсоединяют к емкостям (не показаны) с исходными компонентами закрепляющего раствора, а через штуцеры 36 и 37 - к напорным магистралям потребителя. Распределительное устройство 38 подключают к атмосфере и через вентиль (не показан) - к источнику сжатого воздуха. Для подачи исходных компонентов закрепляющего раствора потребителю открывают вентиль и посредством распределительного устройства 38 поочередно сжатый воздух через каналы 39 и 40 подается в приводные камеры 4 и 5 пневмоцилиндра 1, при этом поршень 6 совместно с двусторонним штоком 7 совершает возвратно-поступательные движения. Положение поршней 11 и 12 на фиг. 1 соответствует ходу поршня 6 вверх, при котором нагнетательный клапан 15 открыт, а 16 - закрыт. При изменении направления движения поршень 6 совместно со штоком 7 движется вниз, при этом поршни 11 и 12 вначале остаются на месте за счет сил трения между ними и стенками рабочих цилиндров 9 и 10, а затем после контакта тарелки 25 с седлом 24 клапана 15 в поршне 11 и торца штока 22 с торцом поршня 12 начинают двигаться совместно со штоком 7. При таком движении поршней 11 и 12 нагнетательный клапан 16 открыт, а 15 - закрыт. При дальнейшем движении штока 7 вниз в поршневой полости 31 рабочего цилиндра 9 создается разрежение и через всасывающий клапан 13 ее заполняет один из исходных компонентов закрепляющего раствора, а в штоковой полости 33 создается избыточное давление и исходный компонент через фонарь 35 и штуцер 36 подается в напорную магистраль. Одновременно поршень 12 выдавливает другой исходный компонент закрепляющего раствора из поршневой полости 32 рабочего цилиндра 10 через каналы 30 поршня 12 в штоковую полость 34, при этом часть выдавливаемого объема исходного компонента через фонарь 35 и штуцер 37 подается в напорную магистраль, а другая остается в рабочем цилиндре 10 в его штоковой полости 34. При изменении направления движения поршня 6 шток 7 совместно с поршнями 11 и 12 движется вверх, при этом нагнетательный клапан 16 закроется и оставшаяся часть объема исходного компонента из штоковой полости 34 также будет подана в напорную магистраль. Одновременно поршневая полость 32 через всасывающий клапан 14 будет заполняться исходным компонентом закрепляющего раствора, а в рабочем цилиндре 9 будут происходить процессы, аналогичные процессам, происходившим в рабочем цилиндре 10 при движении штока 7 вниз. Далее при возвратно-поступательных движениях поршня 6 циклы нагнетания повторяются. Подача агрегата регулируется вентилем путем изменения подачи сжатого воздуха в приводной пневмоцилиндр 1. Before the injection of the fixing solution, the working cylinders 9 and 10 are connected by sleeves (not shown) through the suction valves 13 and 14 to the containers (not shown) with the initial components of the fixing solution, and through the fittings 36 and 37 to the consumer pressure lines. Switchgear 38 is connected to the atmosphere and through a valve (not shown) to a source of compressed air. To supply the initial components of the fixing solution to the consumer, a valve is opened and, through a distributor 38, alternately compressed air is supplied through the channels 39 and 40 to the drive chambers 4 and 5 of the pneumatic cylinder 1, while the piston 6 together with the two-sided rod 7 performs reciprocating movements. The position of the pistons 11 and 12 in FIG. 1 corresponds to the upward stroke of the piston 6, in which the discharge valve 15 is open and 16 is closed. When the direction of movement changes, the piston 6 together with the rod 7 moves down, while the pistons 11 and 12 initially remain in place due to the friction forces between them and the walls of the working cylinders 9 and 10, and then after the contact of the plate 25 with the seat 24 of the valve 15 in the piston 11 and the end face of the rod 22 with the end face of the piston 12 begin to move together with the rod 7. With this movement of the pistons 11 and 12, the discharge valve 16 is open, and 15 is closed. With the further movement of the rod 7 downward in the piston cavity 31 of the working cylinder 9, a vacuum is created and through the suction valve 13 it is filled with one of the initial components of the fixing solution, and in the rod cavity 33 an excess pressure is created and the initial component through the lamp 35 and the nozzle 36 is fed into the pressure line . At the same time, the piston 12 squeezes the other initial component of the fixing solution from the piston cavity 32 of the working cylinder 10 through the channels 30 of the piston 12 into the rod cavity 34, while a part of the extruded volume of the initial component through the lamp 35 and the fitting 37 is fed into the pressure line, and the other remains in the working cylinder 10 in its rod cavity 34. When changing the direction of movement of the piston 6, the rod 7 together with the pistons 11 and 12 moves upward, while the discharge valve 16 closes and the remaining part of the volume of the initial component from the rod oic cavity 34 will also be fed into the pressure line. At the same time, the piston cavity 32 through the suction valve 14 will be filled with the initial component of the fixing solution, and processes similar to those in the working cylinder 10 when the rod 7 moves downward will occur in the working cylinder 9. Further, with reciprocating movements of the piston 6, the discharge cycles are repeated. The supply of the unit is controlled by a valve by changing the supply of compressed air to the drive pneumatic cylinder 1.

При движении поршня 11 (12) в сторону пневмоцилиндра 1 количество исходного компонента закрепляющего раствора, подаваемого в напорную магистраль, равно

(D²-d²)·l-

d²(L-l) где d - диаметр штока;
D - диаметр поршня рабочего цилиндра;
L - ход штока;
l - ход поршня рабочего цилиндра.When the piston 11 (12) moves in the direction of the pneumatic cylinder 1, the amount of the initial component of the fixing solution supplied to the pressure line is

(D ² -d ² ) l-

d ² (Ll) where d is the stem diameter;
D is the diameter of the piston of the working cylinder;
L is the stroke of the rod;
l is the piston stroke of the working cylinder.

При движении поршня 11 (12) в противоположную сторону количество исходного компонента, подаваемого в напорную магистраль, будет равно

d²·L
Для обеспечения постоянства соотношения нагнетаемых исходных компонентов закрепляющего раствора диаметр штока 7 подбирается из условия равенства вытесняемых объемов исходных компонентов при его движениях вверх и вниз

(D²-d²)·l-

d²(L-l) =

d²·L откуда
d =

Предлагаемый насосный агрегат для нагнетания закрепляющего раствора по сравнению с прототипом имеет более простую конструкцию, так как в нем не применяются дополнительные пневмо- и гидрополости, а также за счет схемы размещения средств уплотнения двустороннего штока, при которой один шток имеет два средства уплотнения, одно - размещенное в крышке пневмоцилиндра и другое, размещенное от первого на расстоянии, превышающем ход поршня пневмоцилиндра, в промежуточном стакане, а другой - только одно, размещенное в промежуточном стакане, при этом в процессе работы агрегата полностью исключается возможность смешивания исходных компонентов закрепляющего раствора в приводных камерах пневмопривода. Кроме того, конструкция насосного агрегата по сравнению с прототипом дает возможность обеспечить постоянство соотношения исходных компонентов закрепляющего раствора, что достигается определением диаметра штока из выражения
d =

где d - диаметр штока;
D - диаметр поршня рабочего цилиндра;
L - ход штока;
l - ход поршня рабочего цилиндра.When the piston 11 (12) moves in the opposite direction, the amount of the initial component supplied to the pressure line will be equal to

d ² · L
To ensure a constant ratio of the injected source components of the fixing solution, the diameter of the rod 7 is selected from the condition that the displaced volumes of the source components are equal when it moves up and down

(D ² -d ² ) l-

d ² (Ll) =

d ² · L from
d =

The proposed pump unit for injecting the fixing solution in comparison with the prototype has a simpler design, since it does not use additional pneumatic and hydraulic cavities, as well as due to the layout of the means of sealing the bilateral rod, in which one rod has two means of sealing, one - placed in the cover of the pneumatic cylinder and another, located from the first at a distance greater than the stroke of the piston of the pneumatic cylinder, in the intermediate glass, and the other is only one placed in the intermediate glass, when this In the process of unit operation, the possibility of mixing the initial components of the fixing solution in the drive chambers of the pneumatic drive is completely excluded. In addition, the design of the pumping unit in comparison with the prototype makes it possible to ensure a constant ratio of the initial components of the fixing solution, which is achieved by determining the diameter of the stem from the expression
d =

where d is the diameter of the rod;
D is the diameter of the piston of the working cylinder;
L is the stroke of the rod;
l is the piston stroke of the working cylinder.

Claims (5)

1. НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ НАГНЕТАНИЯ ЗАКРЕПЛЯЮЩЕГО РАСТВОРА, содержащий приводной пневмоцилиндр с торцевыми крышками, установленный в нем с образованием двух приводных камер поршень с двусторонним штоком со средствами его уплотнения, расположенные по торцам пневмоцилиндра, связанные с его крышками и установленные соосно с пневмоцилиндром рабочие цилиндры, в каждом из которых подвижно установлен поршень насоса, связанный с соответствующим концом штока пневмоцилиндра и установленный с возможностью осевого перемещения относительно этого штока, всасывающий и нагнетательный клапаны, каждый из которых включает пару затвор - седло, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, крышки пневмоцилиндра снабжены осевыми расточками, а рабочие цилиндры связаны с крышками при помощи промежуточных стаканов, установленных в указанных расточках крышек и имеющих отверстия в дне для прохода штока и установки средств его уплотнения. 1. A PUMP UNIT FOR DISPLACING A FASTING SOLUTION, comprising a drive pneumatic cylinder with end caps, a piston with two-sided piston with its sealing means installed in it to form two drive chambers, sealing cylinders located at the ends of the pneumatic cylinder and working cylinders aligned with the pneumatic cylinder, in each of which the piston of the pump is movably mounted, connected with the corresponding end of the rod of the pneumatic cylinder and mounted with the possibility of axial movement relative to this rod, suction and discharge valves, each of which includes a pair of shutter - seat, characterized in that, in order to simplify the design, the caps of the pneumatic cylinder are provided with axial bores, and the working cylinders are connected to the caps using intermediate cups installed in the specified bores of the covers and having openings in the bottom for the passage of the stem and the installation of means for its sealing. 2. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения постоянства соотношения исходных компонентов перекачиваемого раствора, диаметр штока определяется выражением

где d - диаметр штока;
D - диаметр поршня рабочего цилиндра;
L - ход штока;
l - ход поршня рабочего цилиндра.2. The unit according to claim 1, characterized in that, in order to ensure a constant ratio of the starting components of the pumped solution, the diameter of the rod is determined by the expression

where d is the diameter of the rod;
D is the diameter of the piston of the working cylinder;
L is the stroke of the rod;
l is the piston stroke of the working cylinder. 3. Агрегат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что один из штоков снабжен дополнительным средством уплотнения, установленным в соответствующей крышке пневмоцилиндра, при этом расстояние между основным средством уплотнения в промежуточном стакане и дополнительным - в крышке - больше хода поршня пневмоцилиндра. 3. The unit according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that one of the rods is equipped with additional sealing means installed in the corresponding cover of the pneumatic cylinder, the distance between the main sealing means in the intermediate cup and the additional - in the cover - more than the piston stroke of the pneumatic cylinder. 4. Агрегат по пп.1 - 3, отличающийся тем, что седло нагнетательного клапана выполнено в поршне рабочего цилиндра концентрично штоку, а затвор этого клапана выполнен в виде тарелки, сопряженной со штоком и зафиксированной на последнем при помощи средств фиксации. 4. The unit according to claims 1 to 3, characterized in that the seat of the discharge valve is made concentric in the piston in the piston of the working cylinder, and the shutter of this valve is made in the form of a plate conjugated to the rod and fixed to the latter using fixing means. 5. Агрегат по п.4, отличающийся тем, что шток на конце снабжен участком резьбовой поверхности, а средство фиксации тарелки выполнено в виде гайки, установленной на указанной резьбовой поверхности штока. 5. The assembly according to claim 4, characterized in that the rod at the end is provided with a portion of the threaded surface, and the means for fixing the plate is made in the form of a nut mounted on the specified threaded surface of the rod.

Images