гидропоршневой насос

Формула изобретения

1. Гидропоршневой насос для гидротранспорта твердых сыпучих материалов, содержащий цилиндрические рабочие камеры с поршневыми и штоковыми полостями, разделяемыми связанными между собой гидроприводными рабочими поршнями, соединенные с напорно-сливными трубопроводами для подачи приводной жидкости приводным насосом и слива ее через золотниковый или клапанный распределитель, управляемый концевыми датчиками положения поршней, например, контактного типа, и со всасывающими и нагнетательно-транспортными трубопроводами с помощью затворов, отличающийся тем, что цилиндрические рабочие камеры с гидроприводными рабочими поршнями снабжены на торцах камерами управления, которые заполнены постоянным объемом жидкости управления и содержат гидроприводные поршни управления, штоки которых пропущены через торцы рабочих камер с сальниковыми уплотнениями и соединены с гидроприводными рабочими поршнями, а концевые датчики положения поршней установлены в торцах камер управления с возможностью взаимодействия с гидроприводными поршнями управления, при этом поршневая и штоковая полости камер управления соединены соответственно между собой патрубками управления с возможностью поочередного перетекания в них жидкости управления при всасывающем и нагнетательном перемещениях гидроприводных рабочих поршней и обеспечения между ними жесткой гидравлической связи.

2. Гидропоршневой насос по п.1, отличающийся тем, что он снабжен установленными в цилиндрических рабочих камерах вне зон перемещения гидроприводных рабочих поршней вертикальными камерами осаждения твердых частиц с обводными трубопроводами, соединяющими цилиндрические рабочие камеры и нижние части камер осаждения, имеющих узлы их разгрузки восходящим потоком рабочей жидкости и регуляторы концентрации гидросмеси в виде подвижных патрубков для изменения зазоров между торцами обводных и нагнетательно-транспортных трубопроводов.

3. Гидропоршневой насос по п.1, отличающийся тем, что он снабжен питающим бункером-смесителем, выполненным с обводным трубопроводом, узлом его разгрузки восходящим потоком рабочей жидкости и регулятором концентрации гидросмеси аналогично упомянутой камере осаждения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области гидротранспорта твердых сыпучих материалов, в частности к объемным насосам для перекачивания абразивных полидисперсных гидросмесей, и может быть использовано во многих отраслях промышленности при гидротранспортировании материалов с различной крупностью, плотностью и концентрацией в рабочих жидкостях любой плотности и вязкости.

Известен двухпоршневой насос с маслогидравлическим приводом от гидроцилиндров для перекачивания высокопластичных бетонных, строительных и шламовых смесей, растворов и паст.

Насос включает в себя два параллельно расположенных рабочих цилиндра с поршнями, перемещаемыми штоками, соединенными с поршнями приводных масляных гидроцилиндров, и систему переключения всасонагнетательных трубопроводов с самосрабатывающимися шаровыми клапанами или приводными поворотными самоуплотняющимися патрубками (проспекты немецкой фирмы Путцмайстер "Насосы для "Наихудшего" IP502-2 "Бетононасосы" BP1202-1).

Недостатки насоса при перекачивании обычных, непластичных гидросмесей - ограниченная производительность, недостаточная герметизация поворотных патрубков, не исключающая переброс давления в процессе переключения цилиндров и повышенный износ цилиндропоршневых групп, свойственный поршневым насосам со штоковым механическим приводом.

Известен гидропоршневой насос для гидротранспорта твердых сыпучих материалов, содержащий спаренные параллельные, горизонтально или вертикально расположенные цилиндрические рабочие камеры с плавающими гидроприводными рабочими поршнями, связанными между собой гибким штоком, огибающим опорные шкивы на торцах рабочих камер, размещенные в рабочих камерах вне зоны перемещения рабочих поршней и соединенные со всасывающими и нагнетательными трубопроводами вертикальные камеры осаждения твердых частиц с обводными трубопроводами, узлами разгрузки восходящим потоком рабочей жидкости и регуляторами концентрации гидросмеси (RU N 2055797, кл. B 65 G 53/30, 10.03.96). Этот насос принят за прототип.

Недостатками насоса являются значительные нагрузки на опорные шкивы, ограниченный технический ресурс гибкого штока в условиях растягивающих и изгибающих воздействий при многократном огибании им шкивов и сложность его герметизации в сальниковых уплотнениях.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы насоса.

Это достигается тем, что в гидропоршневом насосе для гидротранспорта твердых сыпучих материалов, содержащем цилиндрические камеры с поршневыми и штоковыми полостями, разделяемыми связанными между собой гидроприводными рабочими поршнями, соединенные с напорно-сливными трубопроводами для подачи приводной жидкости приводным насосом и слива ее через золотниковый или клапанный распределитель, управляемый концевыми датчиками положения поршней, например контактного типа, и со всасывающими и нагнетательно-транспортными трубопроводами с помощью затворов цилиндрические рабочие камеры насоса с гидроприводными рабочими поршнями снабжены на торцах камерами управления, которые заполнены постоянным объемом жидкости управления и содержат гидроприводные поршни управления, штоки которых пропущены через торцы рабочих камер с сальниковыми уплотнениями и соединены с гидроприводными рабочими поршнями; концевые датчики положения поршней установлены в торцах камер управления с возможностью взаимодействия с гидроприводными поршнями управления; поршневая и штоковая полости одной камеры управления соединены соответственно с поршневой и штоковой полостями другой камеры управления патрубками с возможностью перетекания в них жидкости управления при всасывающем и нагнетательном перемещении гидроприводных рабочих поршней и обеспечения между ними жесткой гидравлической связи.

Такое техническое решение позволяет применять тонкие межпоршневые штоки, работающие только на растяжении и выполняющие не приводные, а лишь соединительные функции управления, исключить износ цилиндропоршневых групп благодаря возможности промывки рабочих поршней под напором приводной жидкости, обеспечить максимально возможную всасывающую способность и значительно повысить подачу и надежность работы насоса.

При этом насос может быть снабжен установленными в цилиндрических рабочих камерах вне зон перемещения гидроприводных рабочих поршней вертикальными камерами осаждения твердых частиц с обводными трубопроводами, соединяющими цилиндрические рабочие камеры и нижние части камер осаждения, имеющих узлы их разгрузки восходящим потоком рабочей жидкости и регуляторы концентрации гидросмеси в виде подвижных патрубков для изменения зазоров между торцами обводных и нагнетательно-транспортных трубопроводов.

Насос может быть снабжен питающим бункером-смесителем, выполненным с обводным трубопроводом, узлом его разгрузки восходящим потоком рабочей жидкости и регулятором концентрации гидросмеси аналогично упомянутой камере осаждения.

На чертеже показана схема предлагаемого гидропоршневого насоса дуплекса.

Он содержит спаренные параллельные, горизонтальные или вертикально расположенные цилиндрические рабочие камеры 1 с гидроприводными рабочими поршнями 2, установленные на торцах рабочих камер 1 камеры управления 3 с гидроприводными поршнями управления 4, соединенными с рабочими поршнями 2 штоками 5, пропущенными через торцы рабочих камер с сальниковыми уплотнениями и концевыми датчиками 6 положения поршней.

Поршневые и штоковые полости одной камеры управления 3 соединены соответственно с поршневой и штоковой полостями другой камеры управления 3 патрубками управления 7 с возможностью поочередного перетекания в них постоянного объема жидкости управления для обеспечения между рабочими поршнями 4 жесткой гидравлической связи.

В цилиндрических рабочих камерах 1 между всасывающими 8 и нагнетательно- транспортными 9 трубопроводами с соответствующими затворами 10 и 11, например, типа клапанов или поворотных самоуплотняющихся патрубков вне зоны перемещения рабочих поршней 2 размещены вертикальные камеры осаждения 12 для оседающих твердых частиц с обводными трубопроводами 14 и узлами разгрузки 13 твердого восходящим потоком рабочей жидкости, снабженными регуляторами концентрации гидросмеси с подвижными патрубками для изменения зазоров между торцами обводных трубопроводов 14 для подачи рабочей жидкости к узлам разгрузки 13 и нагнетательно-транспортных трубопроводов 9.

Для подачи приводной жидкости поочередно в штоковые полости цилиндрических рабочих камер 1 предназначены приводной насос 15, напорный 16 и напорно-сливные 17 трубопроводы, а также золотниковый или клапанный распределители 18, управляемые механизмами переключения от концевых датчиков 6 положения поршней.

Для периодического слива вытесняемой из штоковых полостей цилиндрических рабочих камер 1 приводной жидкости в зумпф приводного насоса 15 предусмотрен сливной трубопровод 19.

Для заполнения цилиндрических рабочих камер насоса гидросмесью необходимой концентрации предназначен питающий бункер-смеситель 20, по конструкции принципиально аналогичный камерам осаждения 12. При работе на перекачной станции возможно поступление гидросмеси в рабочие камеры насоса непосредственно из транспортного трубопровода.

Гидропоршневой насос работает следующим образом.

При установившемся режиме работы насоса золотник распределителя 18 занимает одно из крайних своих положений (например, левое) и приводная жидкость от насоса 15 по напорному трубопроводу 16 и напорно-сливному трубопроводу 17 поступает в штоковую полость цилиндрической рабочей камеры (нижней), воздействует на рабочий поршень 2, который, перемещаясь, вытесняет жидкую часть перекачиваемой гидросмеси - рабочую жидкость в камеру осаждения 12 и по обводному трубопроводу 14 к узлу разгрузки 13. Здесь рабочая жидкость захватывает осевшие твердые фракции, смешивается с ними в соотношении Т:Ж, заданном регулятором концентрации, и восходящим потоком через нагнетательный затвор 11 поступает в нагнетательно-транспортный трубопровод 9.

Перемещающийся рабочий поршень 2 с помощью штока 5 тянет за собой поршень управления 4 в камере управления 3, который вытесняет находящуюся перед ним жидкость управления через патрубок управления 7 в штоковую полость другой (верхней) камеры управления 3, заставляя ее поршень управления 4 вместе со штоком 5 и рабочим поршнем 2 перемещаться в сторону концевого датчика 6. Тем самым осуществляется всасывание перекачиваемой гидросмеси из питающего бункера-смесителя 20 по всасывающему трубопроводу 8 через затвор 10 в верхнюю цилиндрическую рабочую камеру 1 с одновременным вытеснением из штоковой ее полости приводной жидкости через напорно-сливной трубопровод 17, золотниковый распределитель 18 и сливной трубопровод 19 в зумпф приводного насоса 15 и перетеканием жидкости управления в поршневую полость нижней камеры управления 3.

По окончании одновременных процессов нагнетания и всасывания в рабочих камерах насоса при воздействии верхнего поршня управления 4 на концевой датчик 6 срабатывает механизм переключения золотникового переключателя 18, который сдвигается в противоположное правое крайнее положение.

При этом происходит соединение напорно-сливного трубопровода 17 штоковой полости верхней цилиндрической рабочей камеры 1 с напорным трубопроводом 16 приводного насоса 15, а напорно-сливного трубопровода 17 штоковой полости нижней цилиндрической рабочей камеры 1 со сливным трубопроводом 19, и начинаются аналогично предыдущему процессы нагнетания в верхней и всасывания в нижней рабочих камерах 1 с последующей периодичностью циклов работы гидропоршневого насоса.

Регулирование концентрации перекачиваемой гидросмеси производится при наладке насоса либо при необходимости автоматически с помощью системы обратной связи в зависимости от величины гидравлического сопротивления движению гидросмеси в транспортном трубопроводе и осуществляется изменением расстояния между торцами обводного 14 и нагнетательно-транспортного 9 трубопроводов подвижным патрубком регулятора концентрации в узле разгрузки 13 твердого восходящим потоком рабочей жидкости в нижней части камер осаждения 12 и питающего бункера-смесителя 20.

В условиях перекачивания нерасслаивающихся суспензий и вязкопластичных смесей необходимость в камерах осаждения отпадает и может быть использована упрощенная конструкция насоса с установкой всасонагнетательных затворов непосредственно на торцах цилиндрических рабочих камер.