RU35849U1 - Diaphragm Separation Diaphragm Positioning System - Google Patents

Description

Система позиционирования разделительных диафрагм диафрагменного насосаDiaphragm Separation Diaphragm Positioning System

Полезная модель относится к области гидравлического транспорта преимущественно к системам с эластичными рабочими органами и может быть использована в диафрагменных насосах для перекачки текучих сред, содержащих абразивные и химически агрессивные компоненты.The utility model relates to the field of hydraulic transport mainly to systems with elastic working bodies and can be used in diaphragm pumps for pumping fluids containing abrasive and chemically aggressive components.

Известен насос (1), содержащий эластичную диафрагму грушевидной формы с закреплением ее в разделителе сред в горизонтальной плоскости с возможностью деформирования в вертикальном направлении. Эластичная диафрагма грущевидной формы (в дальнейшем «разделительная диафрагма) отделяет цилиндропоршневую камеру от системы клапанов и снабжена устройством для контроля и управления ее положением на вертикали, а канал между диафрагмой и системой клапанов имеет полостьA known pump (1) containing an elastic pear-shaped diaphragm with its fastening in a medium separator in a horizontal plane with the possibility of deformation in the vertical direction. An elastic diaphragm of a pear-shaped shape (hereinafter “separation diaphragm) separates the cylinder-piston chamber from the valve system and is equipped with a device for monitoring and controlling its vertical position, and the channel between the diaphragm and the valve system has a cavity

для запирающего столба транспортируемой (абразивосодержащей) среды, причем объем указанной полости больше объема цилиндропорщневой камеры.for the locking column of the transported (abrasive-containing) medium, the volume of the cavity being greater than the volume of the cylinder-piston chamber.

В известном насосе порщни перемещают перекачиваемую абразивосодержа1дую среду посредством промежуточного объема жидкости (в дальнейшем «буферная жидкость), не содержащего абразивных включений, поскольку эта жидкость отделена от транспортируемой (перекачиваемой) среды эластичной разделительной диафрагмой, изменяющей свою форму под действием напора жидкости, перемещаемой поршнем.In the known pump, the pistons move the pumped abrasive-containing medium by means of an intermediate fluid volume (hereinafter “buffer fluid”) that does not contain abrasive inclusions, since this fluid is separated from the transported (pumped) medium by an elastic separation diaphragm, which changes shape under the influence of the pressure of the fluid moved by the piston.

Недостатком этого насоса является отсутствие системы управления позиционированием разделительной диафрагмы от сигнала устройства для контроля и управления её положения на вертикали.The disadvantage of this pump is the lack of a control system for positioning the separation diaphragm from the signal of the device for monitoring and controlling its vertical position.

Необходимость позиционирования разде.пигельной диафрагмы обусловлена требованиями её долговечности и надежности. Эластичная диафрагма представляет собой формовое изделие (резина, полиуретан и др. эластичные материалы), способное сохранять работоспособное состояние только в достаточно четко заданных границах положения её центра. Удержать во время работы насоса центр разделительной диафрагмы в требуемом интервале представляет собой сложную техническую задачу, поскольку в процессе работы смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ) при подаче её для смазки и охлаждения в цилиндропорщневые группы проникает в буферную полость, 5 еличивая тем самым объём буферной жидкости и смещая центр диафрагмы с заданного уровня. С другойThe need for positioning a split-diaphragm diaphragm is due to the requirements of its durability and reliability. An elastic diaphragm is a molded product (rubber, polyurethane and other elastic materials) that is able to maintain a healthy state only at sufficiently clearly defined boundaries of the position of its center. To keep the center of the separation diaphragm in the required interval during the operation of the pump is a difficult technical task, since during the operation the lubricating coolant (coolant) penetrates the buffer cavity for lubrication and cooling in cylinder-piston groups, thereby increasing the volume of the buffer fluid and shifting the center of the diaphragm from a given level. With another

2uu;5i;5ut5 su2uu; 5i; 5ut5 su

2003130S30II2003130S30II

,F04B15/00, E21B21/06, F04B15 / 00, E21B21 / 06

стороны, существуют обратные утечкн жидкости из буферной полости через цилиндропоршневую труппу под действием перепада давления .On the other hand, there are reverse leakage of fluid from the buffer cavity through the cylinder-piston troupe under the action of a pressure differential.

Экспериментальные исследования показали, что независимо от состояния изношенности цилиндропоршневой группы объем утечек из буферной полости всегда превышает объем приникаюшей СОЖ в буферную полость через цилиндропоршневую группу. По этой причине в процессе работы насоса центр диафрагмы всегда будет подниматься вверх. Пример выполнения полезной модели ( в данном случае на примере диафрагменного трехпоршневого одностороннего действия насоса с углом развала 1ФИВОШИПОВ 120°) и сущность автоматического позиционирования разделительных диафрагм в разделителях сред поясняются схематичным изображением системы, фиг.1.Experimental studies have shown that regardless of the state of wear of the cylinder-piston group, the volume of leaks from the buffer cavity always exceeds the volume of the coolant adhering to the buffer cavity through the cylinder-piston group. For this reason, during operation of the pump, the center of the diaphragm will always rise. An example of performing a utility model (in this case, using an example of a diaphragm three-piston single-acting pump with a camber angle of 1 FIVOSHIPOV 120 °) and the essence of the automatic positioning of separation diaphragms in medium dividers are illustrated by a schematic representation of the system, Fig. 1.

Насос содержит три цилиндропоршневые группы 1, каждая из которых камерой буферной жидкости 2 соединена с корпусом разделителя сред 3. Внутри корпуса разделителя сред 3 в горизонтальной плоскости закреплена диафрагма 4, а её центр соединён с элементом датчика перемещения 5 для контроля и управления на вертикали. Датчик перемещения 5 установлен на крышке разделителя сред по центру перемещения диафрагмы по вертикали, а его измерительные элементы размещены в буферной полости разделителя сред 3. Между разделительной диафрагмой 4 и системой клапанов 6 имеется полость 7 для запирающего столба транспортируемой среды 8 , причем объём указанной полости больше объёма цилиндропоршневой камеры.The pump contains three cylinder-piston groups 1, each of which is connected by a buffer fluid chamber 2 to the medium separator case 3. Inside the medium separator case 3, a diaphragm 4 is fixed in a horizontal plane, and its center is connected to the element of the displacement sensor 5 for monitoring and vertical control. The displacement sensor 5 is mounted on the cover of the media separator in the center of vertical movement of the diaphragm, and its measuring elements are located in the buffer cavity of the media separator 3. Between the separating diaphragm 4 and the valve system 6 there is a cavity 7 for the locking column of the transported medium 8, and the volume of the specified cavity is larger cylinder piston chamber volume.

Цилиндропоршневая камера и вся полость до диафрагмы заполнена буферной жидкостью 9, например, смазочно-охлаждающей жидкостью (СОЖ).The cylinder piston chamber and the entire cavity to the diaphragm is filled with a buffer fluid 9, for example, cutting fluid (coolant).

На цилиндропоршневых камерах установлены двухклапанные сепараторы 10 для впуска СОЖ в буферную полость по трубопроводам 11 через электромагнитные каналы 12 из бака 13 с помощью центробежного насоса 14, а также удаления воздуха через отвод 15. Давление во входном коллекторе 16 электромагнитных клапанов контролируется датчиком давления ДД1 17. СОЖ, поступающая на вход электромагнитных клапанов 12 очищается фильтрами 18 и 19 грубой и тонкой фильтрации. С выходом центробежного насоса 14 соединен коллектор 21 с манометром 22. От коллектора 21 отходят гибкие трубопроводы 20 к порщневым штокам 23 для подвода СОЖ в зону трения «поршеньцилиндр.Two-valve separators 10 are installed on the cylinder-piston chambers for the coolant inlet into the buffer cavity through pipelines 11 through electromagnetic channels 12 from the tank 13 using a centrifugal pump 14, as well as air removal through the outlet 15. The pressure in the inlet manifold 16 of the electromagnetic valves is controlled by a pressure sensor DD1 17. The coolant entering the solenoid valve 12 is cleaned with filters 18 and 19 of coarse and fine filtration. With the output of the centrifugal pump 14, a manifold 21 is connected to a pressure gauge 22. Flexible pipelines 20 extend from the manifold 21 to the piston rods 23 for supplying coolant to the friction zone “piston-cylinder.

На входной линии 24 диафрагменного насоса установлен пневмокомпенсатор 25 с датчиком давления 26 и центробежный насос 27 с регулируемым электроприводом ЭП2.At the input line 24 of the diaphragm pump, a pneumatic compensator 25 with a pressure sensor 26 and a centrifugal pump 27 with an adjustable electric drive EP2 are installed.

Электрические кабели, отходящие от:Electrical cables extending from:

датчиков давления ДД1 и ДЦ2; электроприводов центробежных насосов ЭП и ЭГЕ. группируются в блоке электроавтоматики 28.pressure sensors DD1 and DC2; electric drives of centrifugal pumps EP and EGE. are grouped in the block of electroautomatics 28.

Бак 13 и буферная полость 2 заполнены СОЖ (или водой), а часть корпусов разделителей сред 3 (на фиг. 1 - нижняя часть), клапанные полости 6, входной коллектор 24, пневмокомпенсатор 25 заполнены перекачиваемой абразивосодержащей средой 8.The tank 13 and the buffer cavity 2 are filled with coolant (or water), and part of the housings of the media separators 3 (the lower part in Fig. 1), the valve cavities 6, the inlet manifold 24, the pneumatic compensator 25 are filled with the pumped abrasive-containing medium 8.

Направления возможных перемещений частей насоса показаны стрелками:The directions of possible movements of the pump parts are shown by arrows:

А перемещения поршняA piston movement

Б перемещение входного клапанаB inlet valve movement

В перемещение выходного клапанаIn the movement of the outlet valve

Г перемещение диафрагм.G moving apertures.

Работает полезная модель следующим образом.The utility model works as follows.

Подготовительный к работе этап.Preparatory stage.

Заполнение буферных полостей СОЖ; удаление воздуха из буферных полостей через сепаратор путём принудительного открытия верхнего клапана; вьшедение центра разделительной диафрагмы на рабочий расчетный уровень путём подачи под напором жидкости через входной коллектор 24 в клапанную полость. Контроль позиционирования разделительной диафрагмы осуществляется по электрическим сигналам датчиков перемещения Д1, Д2 и ДЗ, преобразованным в световые сигналы различной окраски в зависимости от положения уровня центра диафрагмы которые расположены на панели блока электроавтоматики.Filling buffer coolant cavities; air removal from the buffer cavities through the separator by forcing the opening of the upper valve; raising the center of the separation diaphragm to the operating design level by supplying liquid under pressure through the inlet manifold 24 into the valve cavity. The positioning of the separation diaphragm is controlled by the electrical signals of the displacement sensors D1, D2 and DZ, converted into light signals of various colors depending on the position of the level of the center of the diaphragm which are located on the panel of the electric automation unit.

Этап работы насоса по перекачиванию образивосодержащей жидкости (режим работы автоматики)Stage of the pump for pumping the forming fluid (automatic mode)

Порядок включения электроприводов, входящих в состав насоса.The order of inclusion of electric drives that are part of the pump.

Первым включается электропривод ЭШ центробежного насоса 27. По достижению давления в пневмокомпенсаторе 25 заданного значения, вторым включается главный электропривод диафрагменного насоса, приводя во вращение коленчатый вал. В результате чего поршни цилиндропоршневых грзшп 1 начнут совершать возвратнопоступательное движение, перемещая жидкость и вытесняя транспортируемую жидкую среду в нагнетательный коллектор 30 и далее в магистральный трубопровод. Одновременно с включением главного электропривода включается регулируемый электропривод ЭП1 центробежного насоса 14 на скорости, обеспечивающей требуемую подачу СОЖ в зону трения цилиндропоршневых групп. Эта же СОЖ, пройдя фильтр 19 и коллектор 16, попадёт в клапанные камеры закрытых и обесточенных электромагнитных клапанов 12.The first turns on the electric drive of the centrifugal pump ES 27. Upon reaching the pressure in the pneumatic compensator 25 of the set value, the second turns on the main electric drive of the diaphragm pump, causing the crankshaft to rotate. As a result, the pistons of the piston cylinder 1 will begin to reciprocate, moving the liquid and displacing the transported liquid medium to the discharge manifold 30 and further to the main pipeline. Simultaneously with turning on the main electric drive, the adjustable electric drive EP1 of the centrifugal pump 14 is turned on at a speed that provides the required coolant supply to the friction zone of the piston-cylinder groups. The same coolant, having passed the filter 19 and the manifold 16, will fall into the valve chambers of the closed and de-energized electromagnetic valves 12.

fcx . «-,.- -- процессе работы под воздействием перепада давления цилиндропоршневые группы пропускают СОЖ из буферной полости, которая по сливу 29 стекает в бак 13. Одновременно с утечками СОЖ из буферной полости разделительная диафрагма из-за дефицита объема буферной жидкости поднимается вверх, что фиксируется датчиками перемещения Д1, Д2 и ДЗ. На предельном уровне центра разделительной диафрагмы 4 по сигналу датчика перемещения 5 подается напряжение на катушку соответствующего элекгромагнитного клапана 12, который отьфьюает сливное отверстие в трубопровод, соединяющийся с полостью сепаратора. fcx. “-, .- - during operation under the influence of a pressure drop, the cylinder-piston groups pass the coolant from the buffer cavity, which flows through the drain 29 into the tank 13. At the same time as the coolant leaks from the buffer cavity, the separation diaphragm rises up due to a deficiency in the volume of the buffer liquid, which fixed by displacement sensors D1, D2 and DZ. At the limit level of the center of the separation diaphragm 4, the signal of the displacement sensor 5 supplies voltage to the coil of the corresponding solenoid valve 12, which otfyuet drain hole in the pipeline connecting to the separator cavity.

Одновременно с подачей напряжения на катущку электромагнитного клапана 12 подается команда электроприводу ЭП1 центробежного насоса 14 на переход вращения с предельными оборотами. При этом давление СОЖ в трубопроводах и в камере сепаратора возрастет до величины, превьппающей давление в клапанной полости 6 в такте ее заполнения перекачиваемой средой ценгробежным насосом 27 с выполнением условия H2/Hi l, где Нз - напор буферной жидкости в камере сепаратора 10, м; HI- напор транспортируемой среды клапанной полости, м, который должен быть в пределах 20 HI 35. Произойдет открытие нижнего клапана сепаратора и впрыск СОЖ в буферную полость.Simultaneously with the supply of voltage to the coil of the electromagnetic valve 12, a command is given to the electric drive EP1 of the centrifugal pump 14 to transition rotation with maximum speed. In this case, the coolant pressure in the pipelines and in the separator chamber will increase to a value that is equal to the pressure in the valve cavity 6 in the cycle of filling it with the medium pumped by the centrifugal pump 27 with the condition H2 / Hi l, where Нз is the buffer fluid pressure in the separator chamber 10, m; HI is the pressure of the transported medium of the valve cavity, m, which should be within 20 HI 35. The bottom valve of the separator will open and coolant will be injected into the buffer cavity.

В такте вытеснения транспортируемой среды в магистральный трубопровод давление в буферной полости быстро возрастает и в момент его выравнивания с давлением СОЖ в камере сепаратора, развиваемого центробежным насосом 14, произойдет закрытие нижнего клапана сепаратора. СОЖ от центробежного насоса 14 прекратит поступать в буферную полость до окончания такта вытеснения транспортируемой среды из клапанной камеры и начала реверса хода порщня.In the cycle of displacing the transported medium into the main pipeline, the pressure in the buffer cavity increases rapidly and at the moment of its equalization with the coolant pressure in the separator chamber developed by the centrifugal pump 14, the lower separator valve will close. The coolant from the centrifugal pump 14 will cease to flow into the buffer cavity until the cycle of displacing the transported medium from the valve chamber and the beginning of the reverse stroke of the piston begins.

При повторении такта заполнения клапанной полости 6 транспортируемой средой такт впрыска СОЖ в буферную полость со стороны центробежного насоса 14 возобновится. Процесс компенсации дефицита объема СОЖ в буферной полости будет продолжаться до тех пор, пока центр разделительной диафрагмы не опустится на установленный уровень.When repeating the cycle of filling the valve cavity 6 with the transported medium, the cycle of coolant injection into the buffer cavity from the side of the centrifugal pump 14 will resume. The process of compensating for the deficiency of the coolant volume in the buffer cavity will continue until the center of the separation diaphragm drops to the set level.

На установленном уровне по сигналу датчика перемещения произойдет снятие напряжения с катущки электромагнитного клапана и закрьггие его клапана и нижнего клапана сепаратора, а центробежный насос 14 перейдет на пониженную штатную скорость вращения, обеспечивая подачу СОЖ только в зону трения цилиндропорщневых групп. 1 2 3 Патент на полезную модель № 31265 от 03.02.2003г. Авторы: Матвеев Валентин Иванович, Горонович Лев Николаевич Насосы. Термины и определения. ГОСТ 17398 Надежность в технике. Термины и определения. ГОСТ 27.003At the set level, the signal from the displacement sensor will release the voltage from the coil of the electromagnetic valve and tighten its valve and the bottom valve of the separator, and the centrifugal pump 14 will switch to a lower nominal rotation speed, providing coolant only in the friction zone of cylinder-piston groups. 1 2 3 Patent for utility model No. 31265 of 03/03/2003. Authors: Matveev Valentin Ivanovich, Goronovich Lev Nikolaevich Pumps. Terms and Definitions. GOST 17398 Reliability in technology. Terms and Definitions. GOST 27.003

Claims (4)

1. Насос, содержащий цилиндропоршневую и клапанную камеры, отделенные друг от друга диафрагмой грушевидной формы с закреплением ее в корпусе в горизонтальной плоскости с возможностью рабочего деформирования в вертикальном направлении, которая снабжена устройством для контроля и управления ее положения на вертикали, а канал между диафрагмой и системой клапанов имеет полость для запирающего столба транспортируемой среды, причем объем указанной полости больше объема цилиндропоршневой камеры, отличающийся тем, что устройство для контроля и управления положением диафрагмы выполнено датчиком перемещения с возможностью отработки соответствующего электрического сигнала.1. A pump containing a cylinder-piston and valve chamber, separated from each other by a pear-shaped diaphragm with its fastening in the housing in a horizontal plane with the possibility of working deformation in the vertical direction, which is equipped with a device for monitoring and controlling its vertical position, and the channel between the diaphragm and the valve system has a cavity for the locking column of the transported medium, and the volume of the specified cavity is greater than the volume of the cylinder-piston chamber, characterized in that the control device I and control the position of the diaphragm is made by a displacement sensor with the possibility of working out the corresponding electrical signal. 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что датчик перемещения диафрагмы по вертикали электрическими связями соединен с системой слежения, устраняющей дефицит заданного объема жидкости в буферной полости в автоматическом режиме работы.2. The pump according to claim 1, characterized in that the diaphragm vertical displacement sensor is electrically connected to a tracking system that eliminates the deficit of a given volume of liquid in the buffer cavity in automatic mode. 3. Насос по п.1, отличающийся тем, что система слежения включает в себя регулируемый центробежный насос для заполнения жидкостью буферной полости и подачи этой жидкости в зону трения цилиндропоршневых групп, электромагнитные клапаны, двухклапанные сепараторы, соединительные трубопроводы, регулируемый центробежный насос для заполнения под напором клапанных полостей транспортируемой средой, датчики давления.3. The pump according to claim 1, characterized in that the tracking system includes an adjustable centrifugal pump for filling the buffer cavity with fluid and supplying this fluid to the friction zone of the cylinder-piston groups, electromagnetic valves, two-valve separators, connecting pipelines, an adjustable centrifugal pump for filling under the pressure of the valve cavities of the transported medium, pressure sensors. 4. Насос по п.1, отличающийся тем, что устранение дефицита объема жидкости в буферной полости происходит в момент такта заполнения клапанной полости транспортируемой средой, при этом должно выдерживаться условие Н₂/Н₁>1, где Н₂ - напор буферной жидкости в камере сепаратора; Н₁ - напор транспортируемой среды в клапанной полости, который должен быть в пределах 20 ≤ H₁ ≤ 35 м.4. The pump according to claim 1, characterized in that the elimination of a deficit in the volume of fluid in the buffer cavity occurs at the time of filling the valve cavity with the transported medium, and the condition H ₂ / H ₁ > 1, where H ₂ is the pressure head of the buffer fluid separator chamber; H ₁ - the pressure of the transported medium in the valve cavity, which should be within 20 ≤ H ₁ ≤ 35 m