RU2340791C1

RU2340791C1 - Metering pump

Info

Publication number: RU2340791C1
Application number: RU2007119346/06A
Authority: RU
Inventors: Федор Станиславович Шимчук (RU); Федор Станиславович Шимчук; Александр Сергеевич Артамошкин (RU); Александр Сергеевич Артамошкин; Сергей Александрович Артамошкин (RU); Сергей Александрович Артамошкин
Original assignee: Саратовское акционерное производственно-коммерческое открытое общество "НЕФТЕМАШ"-САПКОН
Priority date: 2007-05-24
Filing date: 2007-05-24
Publication date: 2008-12-10

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: proposed device is designed to be used for metering toxic, aggressive, explosive and inflammable fluids in minor amounts. The proposed pump comprises the main housing with the valves and a flexible casing, a thrust ring and helical spring with a retainer. The flexible casing is arranged outside the main housing and fastened thereon to make a common working chamber. The cylindrical flexible casing side surface features an annular groove accommodating the aforesaid thrust ring. The said flexible casing base is fastened to the retainer of the spring enveloping this casing.

EFFECT: simpler design, higher reliability and accuracy of metering fluids in minor amounts.

1 dwg

Description

Изобретение относится к технике дозирования жидких сред. Насос предназначен для объемного дозирования токсичных, агрессивных, взрывоопасных, горючих и легковоспламеняемых жидкостей в малых дозах.The invention relates to techniques for dispensing liquid media. The pump is designed for volumetric dosing of toxic, aggressive, explosive, flammable and flammable liquids in small doses.

Известен топливный насос, содержащий размещенный в корпусе поршень, соединенный с подпружиненным якорем электромагнита, и всасывающий и нагнетательный клапаны [патент США №3486456, кл. 103-53, 1956 г.].Known fuel pump containing a piston located in the housing, connected to a spring-loaded anchor of an electromagnet, and suction and discharge valves [US patent No. 3486456, class. 103-53, 1956].

Недостаток этого насоса заключается в том, что всасывающий клапан не обеспечивает всасывание при малых ходах поршня. Наличие трущихся деталей, например поршня, сокращает срок службы насоса и снижает надежность его работы.The disadvantage of this pump is that the suction valve does not provide suction at short strokes. The presence of rubbing parts, such as a piston, reduces the life of the pump and reduces its reliability.

Известен насос-дозатор для жидкостей, включающий систему смазки, состоящую из насоса и трубопроводов, и механизм привода штока с толкателем. В корпусе насоса расположены всасывающий и нагнетательный клапаны, а толкатель установлен таким образом, что его нижний конец размещен в полости насоса [а.с. СССР №591608, МПК F04B 13/00, опубл. 05.02.78, бюл. №5].A known metering pump for liquids, comprising a lubrication system consisting of a pump and pipelines, and a rod drive mechanism with a pusher. Suction and discharge valves are located in the pump casing, and the pusher is installed in such a way that its lower end is placed in the pump cavity [a.s. USSR No. 591608, IPC F04B 13/00, publ. 02/05/78, bull. No. 5].

Недостатком является сложность конструкции и трудоемкость ее изготовления, поскольку нижний конец толкателя должен иметь форму и размер, обеспечивающие его прилегание к стенкам полости насоса.The disadvantage is the complexity of the design and the complexity of its manufacture, since the lower end of the pusher must have a shape and size, ensuring its fit to the walls of the cavity of the pump.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является объемный дозирующий насос, содержащий гидроблок с рабочей камерой и привод, взаимодействующий со штоком, жестко соединенным с двумя образующими замкнутую полость упругими герметизирующими элементами (упругими корпусами), преимущественно сильфонами, один из которых размещен в основном корпусе внутри рабочей камеры, а другой расположен в приводной камере, при этом замкнутая полость упругих корпусов заполнена сжимаемым рабочим телом под избыточным давлением. Гидроблок включает в себя подающий трубопровод, основной корпус с всасывающим и нагнетательным клапанами и технологический трубопровод [а.с. СССР №687254, МПК F04B 13/00, опубл. 25.02.78, бюл. №5].Closest to the claimed invention is a volumetric metering pump containing a valve body with a working chamber and a drive interacting with a rod rigidly connected to two elastic sealing elements (elastic bodies) forming a closed cavity, mainly bellows, one of which is located in the main body inside the working chamber and the other is located in the drive chamber, while the closed cavity of the elastic bodies is filled with a compressible working fluid under excess pressure. The valve body includes a supply pipe, a main body with suction and discharge valves and a process pipe [a.s. USSR No. 687254, IPC F04B 13/00, publ. 02/25/78, bull. No. 5].

Объемный насос работает следующим образом: под действием привода шток и связанные с ним упругие корпусы получают возвратно-поступательное движение, в результате чего в рабочей камере основного корпуса за счет изменения ее внутреннего объема создается насосный эффект.A volumetric pump operates as follows: under the action of the actuator, the rod and associated elastic bodies receive reciprocating motion, as a result of which a pumping effect is created in the working chamber of the main body due to a change in its internal volume.

Недостаток этого насоса заключается в сложности конструкции, в возможности повреждения упругого корпуса во время работы и в результате в снижении надежности конструкции, кроме того, в сложности регулирования дозы перекачиваемой жидкости, особенно в малых количествах.The disadvantage of this pump lies in the complexity of the design, in the possibility of damage to the elastic body during operation and, as a result, in a decrease in the reliability of the structure, in addition, in the complexity of regulating the dose of the pumped liquid, especially in small quantities.

Задачей изобретения является упрощение конструкции, повышение ее надежности и возможность точного дозирования жидкости в малых дозах.The objective of the invention is to simplify the design, increase its reliability and the ability to accurately dispense liquids in small doses.

Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в возможности регулирования подачи жидкости в малых дозах.The technical result that can be obtained by using the invention is the ability to control the flow of liquid in small doses.

Поставленная задача решается тем, что в дозировочный насос, включающий основной корпус с размещенными в его полости всасывающим и нагнетательным клапанами, сообщающими этот насос через щтуцеры соответственно с подающим и технологическим трубопроводами, и упругий цилиндрический корпус из нержавеющей стали, введены упорное кольцо и спиральная пружина с упором. Упругий корпус выполнен полым и жестко закреплен с внешней стороны на основном корпусе, причем расположен таким образом, что полости обоих корпусов образуют единую рабочую камеру. Подвижное основание упругого корпуса размещено на упоре спиральной пружины, охватывающей этот корпус. Средняя часть боковой поверхности упругого корпуса с внешней стороны изогнута с образованием кольцевой канавки, в которую помещено упорное кольцо, имеющее в поперечном сечении вид равнобокой трапеции, причем большее основание находится у стенки упругого корпуса, а меньшее основание обращено в сторону пружины.The problem is solved in that a metering pump and a spiral spring with focusing. The elastic body is hollow and rigidly fixed from the outside to the main body, and is located in such a way that the cavities of both bodies form a single working chamber. The movable base of the elastic body is placed on the stop of the coil spring, covering this body. The middle part of the lateral surface of the elastic body is bent from the outside to form an annular groove in which the thrust ring is placed, having a cross-section in the form of an isosceles trapezoid, with the larger base located near the wall of the elastic body and the smaller base facing the spring.

Размер упорного кольца и его форма влияют на величину сжатия упругого корпуса. За счет их изменений можно регулировать внутренний объем упругого корпуса и, как следствие, подачу жидкости в технологический трубопровод. Кроме того, упорное кольцо не допускает сжатия упругого корпуса сверх максимально допустимого значения и обеспечивает одинаковую степень сжатия этого корпуса при приложении к упору различных осевых усилий, превышающих определенное значение.The size of the thrust ring and its shape affect the amount of compression of the elastic body. Due to their changes, it is possible to adjust the internal volume of the elastic body and, as a result, the flow of fluid into the process pipeline. In addition, the thrust ring does not allow compression of the elastic casing in excess of the maximum permissible value and provides the same compression ratio of this casing when various axial forces exceeding a certain value are applied to the stop.

На чертеже представлен разрез дозировочного насоса.The drawing shows a section of a metering pump.

Дозировочный насос содержит основной корпус 1, в котором расположены всасывающий 2 и нагнетательный 3 клапаны, соединяющие через штуцеры 4, 5 рабочую камеру 6 насоса соответственно с подающим и технологическим трубопроводами (не показаны).The metering pump comprises a main body 1, in which are located a suction 2 and a discharge 3 valves, connecting through the fittings 4, 5 the working chamber 6 of the pump, respectively, with the supply and process pipelines (not shown).

Основной корпус 1 жестко соединен с цилиндрическим упругим корпусом 7, выполненным из эластичного материала. Корпус 7 охватывает спиральная пружина 8, размещенная между основным корпусом 1 и упором 9 этой пружины 8. Подвижное основание 10 упругого корпуса 7 жестко закреплено на упоре 9.The main body 1 is rigidly connected to a cylindrical elastic body 7 made of an elastic material. The housing 7 covers a spiral spring 8, located between the main body 1 and the abutment 9 of this spring 8. The movable base 10 of the elastic body 7 is rigidly fixed to the abutment 9.

Пружина 8 служит для возврата упора 9 в исходное положение после снятия усилия F.The spring 8 serves to return the stop 9 to its original position after removing the force F.

С внешней стороны в середине на боковой поверхности упругого корпуса 7 имеется изгиб в виде кольцевой канавки 11, в которую вложено упорное кольцо 12 в поперечном сечении, представляющее собой равнобокую трапецию, причем ее большее основание находится в глубине канавки 11, а меньшее основание трапеции обращено в сторону пружины 8.On the outside, in the middle, on the lateral surface of the elastic body 7, there is a bend in the form of an annular groove 11, in which a thrust ring 12 is inserted in the cross section, which is an isosceles trapezoid, with its larger base located in the depth of the groove 11, and the smaller base of the trapezoid facing spring side 8.

Упругий корпус 7 и основной корпус 1 гидравлически связаны между собой, и их внутренние полости образуют единую рабочую камеру 6 дозировочного насоса, причем полость внутри упругого корпуса 7 является участком рабочей камеры переменного объема.The elastic body 7 and the main body 1 are hydraulically interconnected, and their internal cavities form a single working chamber 6 of the metering pump, and the cavity inside the elastic body 7 is a section of the working chamber of variable volume.

Дозировочный насос работает следующим образом. Если изначально объем рабочей камеры 6 дозировочного насоса заполнен перекачиваемой жидкостью, то при приложении осевого усилия F (например, толкателем приводного механизма) к упору 9 произойдет сжатие спиральной пружины 8 и цилиндрического упругого корпуса 7, вследствие чего определенная порция жидкости будет закачана в технологический трубопровод. То есть, при сжатии упругого корпуса 7 происходит уменьшение его внутреннего объема и в результате повышается давление жидкости в рабочей камере 6, при этом запорный элемент всасывающего клапана 2 закрывается, а запорный элемент нагнетательного клапана 3 открывается и определенная доза жидкости из рабочей камеры 6 под давлением через открытый нагнетательный клапан 3 поступает через штуцер 5 в технологический трубопровод.The dosing pump operates as follows. If initially the volume of the working chamber 6 of the dosing pump is filled with the pumped liquid, then when an axial force F (for example, a drive follower) is applied to the stop 9, the spiral spring 8 and the cylindrical elastic body 7 will compress, as a result of which a certain portion of the liquid will be pumped into the process pipeline. That is, when the elastic body 7 is compressed, its internal volume decreases and, as a result, the liquid pressure in the working chamber 6 increases, the shut-off element of the suction valve 2 closes, and the shut-off element of the discharge valve 3 opens and a certain dose of fluid from the working chamber 6 under pressure through the open discharge valve 3 enters through the nozzle 5 into the process pipe.

Степень сжатия упругого корпуса 7 определяется размером упорного кольца 11 - чем оно больше, тем меньше деформация упругого корпуса при одинаковом усилии F, прикладываемом к упору 9, и наоборот. Экспериментально установлено, что при дозировании жидкости в малых объемах величина сжатия упругого корпуса 7 измеряется десятыми долями миллиметра.The compression ratio of the elastic body 7 is determined by the size of the thrust ring 11 - the larger it is, the less the deformation of the elastic body with the same force F applied to the stop 9, and vice versa. It was experimentally established that when dosing a liquid in small volumes, the compression value of the elastic body 7 is measured in tenths of a millimeter.

Далее при снятии осевого усилия F, прикладываемого извне к упору 9, возвратная спиральная пружина 8 возвращает упругий корпус 7 в исходное положение.Further, when removing the axial force F exerted externally to the stop 9, the return coil spring 8 returns the elastic body 7 to its original position.

Внутренний объем упругого корпуса 7 увеличивается, в рабочей камере 6 происходит разрежение, нагнетательный клапан 3 закрывается, а всасывающий клапан 2 открывается и через штуцер 4 из подающего трубопровода в рабочую камеру 6 поступает жидкость, заполняя восстановившийся объем внутри упругого корпуса 7. В дальнейшем цикл работы дозировочного насоса повторяется.The internal volume of the elastic body 7 increases, rarefaction occurs in the working chamber 6, the discharge valve 3 closes, and the suction valve 2 opens and fluid flows through the nozzle 4 from the supply pipe to the working chamber 6, filling the recovered volume inside the elastic housing 7. In the future, the operation cycle dosing pump is repeated.

В результате прилагаемого усилия на упор 9 жестко связанный с ним цилиндрический упругий корпус 7 сжимается за счет эластичности его поверхности и наличия кольцевой канавки 11 до тех пор, пока стенки канавки 11 не соприкоснутся с упорным кольцом 12.As a result of the applied force against the stop 9, the cylindrical elastic body 7 rigidly connected with it is compressed due to the elasticity of its surface and the presence of an annular groove 11 until the walls of the groove 11 are in contact with the stop ring 12.

Если приложить большее усилие к упору 9, то внутренний объем рабочей камеры 6 не изменится, а останется прежним из-за наличия упорного кольца 12, ограничивающего сжатие упругого корпуса 7.If you put more effort on the stop 9, then the internal volume of the working chamber 6 will not change, but will remain the same due to the presence of a thrust ring 12, limiting the compression of the elastic body 7.

При возвратно-поступательном движении упора 9 внутренний объем упругого корпуса 7 периодически изменяется и в рабочей камере 6 создается насосный эффект.When the back-and-forth movement of the stop 9, the internal volume of the elastic body 7 periodically changes and a pumping effect is created in the working chamber 6.

Изменяя периодичность сжатия упругого корпуса 7 и величину хода упора 9, устанавливают необходимую производительность дозировочного насоса. Величина дозы перекачиваемой жидкости определяется эластичностью упругого корпуса, размером упорного кольца и величиной хода упора.Changing the frequency of compression of the elastic body 7 and the magnitude of the stroke stop 9, establish the necessary performance of the metering pump. The dose rate of the pumped liquid is determined by the elasticity of the elastic body, the size of the thrust ring and the size of the stop stroke.

Предлагаемая конструкция дозировочного насоса проста в изготовлении, а отсутствие трущихся деталей, например плунжера и уплотнительных манжет как в механоприводных насосах, позволяет продлить срок службы насоса и повысить надежность его работы. За счет наличия упорного кольца, обеспечивающего малую деформацию упругого корпуса, увеличивается долговечность насоса. Отсутствие утечек перекачиваемой жидкости обеспечивает экологическую и техническую безопасность.The proposed design of the metering pump is easy to manufacture, and the absence of friction parts, such as a plunger and sealing collars as in mechanical drive pumps, allows to extend the life of the pump and increase its reliability. Due to the presence of a thrust ring providing a small deformation of the elastic body, the pump durability is increased. The absence of leaks of the pumped liquid ensures environmental and technical safety.

Claims

A dosing pump comprising a main body with suction and discharge valves located in its cavity and an elastic body, characterized in that a thrust ring and a spiral spring with a stop are introduced, and the elastic body is hollow, is mounted on the main body from the outside and is located so that the cavity both cases form a working chamber, while the base of the elastic body is placed on the stop of the coil spring, covering this body, and its side surface is made with the formation of an annular groove into which omescheno thrust ring.