пневматический погружной насос замещения

Формула изобретения

1. Пневматический погружной насос замещения, содержащий рабочую камеру с крышкой, всасывающий клапан, помещенный в клапанную коробку, установленную с уплотнением в отверстии днища рабочей камеры, напорный клапан, размещенный в напорном патрубке вне рабочей камеры, импульсный патрубок, введенный в рабочую камеру и снабженный в верхней части фланцем, причем клапанная коробка всасывающего клапана соединена при помощи штока с фланцем, и пневматический пульсатор, подключенный к импульсному патрубку и патрубкам подачи и сдувки сжатого воздуха, отличающийся тем, что на фланце рабочей камеры установлено устройство для открытия отверстия в днище, соединенное со штоком, проходящим через фланец, имеющий эластичный элемент, обеспечивающий герметичность рабочей камеры, при этом в напорный патрубок, находящийся в рабочей камере, подведен трубопровод подачи сжатого воздуха и снизу к днищу рабочей камеры прикреплен стакан, перфорированный отверстиями и щелями, кроме того, на трубопроводе подачи сжатого воздуха, на напорном патрубке за напорным клапаном и на патрубке сдувки из пульсатора установлены краны.

2. Пневматический погружной насос замещения по п. 1, отличающийся тем, что устройство, установленное на фланце рабочей камеры, выполнено, например, в виде электромагнита с пружинами.

3. Пневматический погружной насос замещения по п. 1, отличающийся тем, что отверстие в днище открывается на высоту, равную не менее диаметра этого отверстия.

4. Пневматический погружной насос замещения по п. 1, отличающийся тем, что эластичный элемент выполнен, например, в виде плоской гофрированной металлической мембраны.

5. Пневматический погружной насос замещения по п. 1, отличающийся тем, что трубопровод подачи сжатого воздуха подведен к напорному патрубку на расстоянии не менее 0,3 м от днища рабочей камеры.

6. Пневматический погружной насос замещения по п. 1, отличающийся тем, что в стакане отверстия и щели выполнены в виде сопл, сужающихся к выходу, диаметр каждого отверстия и ширина каждой щели не превышает 25% диаметра напорного патрубка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области насосостроения, в частности к конструкции пневматического погружного насоса замещения, предназначенного для перекачивания жидкофазных пульп, преимущественно биологически вредных, например токсичных, радиоактивных и агрессивных, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства.

Известный погружной насос замещения [1] содержит рабочую камеру с крышкой, всасывающий клапан, помещенный в клапанную коробку, закрепленную неподвижно в отверстии днища рабочей камеры, напорный клапан, размещенный в напорном патрубке вне рабочей камеры, импульсный патрубок, введенный через крышку в рабочую камеру.

Недостатком известного насоса является весьма малая надежность работы при перекачке радиоактивных пульп, невозможность проведения непрерывного процесса перекачки пульп и высокие эксплуатационные затраты. Эти недостатки обусловлены тем, что при перекачке пульп рабочая камера и напорный патрубок забиваются отстоявшейся пульпой, например, при вынужденной остановке работы насоса, связанной с отключением сжатого воздуха. Вновь запустить в работу насос невозможно без его очистки от пульпы, а чтобы очистить, насос приходиться демонтировать, отмывать и разбирать, что в условиях дистанционной эксплуатации весьма опасно и трудоемко.

Известен также погружной насос замещения [2], выбранный в качестве прототипа. Насос содержит рабочую камеру с крышкой, всасывающий и напорный клапаны, помещенные в объединенную клапанную коробку, установленную с уплотнением в отверстии днища и в напорном патрубке и соединенную при помощи штока с фланцем, импульсный патрубок, введенный через крышку в рабочую камеру.

Принцип действия насоса, погруженного в жидкость, сводится к следующему. Импульсный патрубок попеременно соединяет через золотник пневматического пульсатора рабочую камеру с источником повышенного и пониженного (атмосферного) давления воздуха. При пониженном давлении жидкость через всасывающий клапан под действием положительного напора заполняет рабочую камеру (такт заполнения). При достижении определенного уровня через импульсный патрубок, при соответствующем положении золотника пневматического пульсатора, подается сжатый воздух (такт вытеснения), который вытесняет жидкость из рабочей камеры до определенного уровня в напорный патрубок, действуя на жидкость подобно поршню. К этому времени поворотом золотника пневматического пульсатора рабочая камера сообщается с атмосферой, жидкость снова заполняет рабочую камеру и цикл повторяется.

Недостатком прототипа является малая надежность работы при перекачке радиоактивных пульп, невозможность проведения непрерывного процесса перекачки пульп и увеличенные эксплуатационные затраты. Недостатки обусловлены тем, что для освобождения корпуса насоса и напорного патрубка от отстоявшейся пульпы, например, при вынужденной остановке работы насоса, связанной с отключением воздуха, необходимо освободить фланец и демонтировать сборку (фланец, шток, объединенную клапанную коробку) в пенал, отправить на отмывку и перед установкой в насос продуть его рабочую камеру. Вышеперечисленные операции опасны и трудоемки в условиях дистанционной эксплуатации.

Предлагаемым изобретением решается техническая задача - повышение надежности работы пневматического погружного насоса замещения при перекачке радиоактивных пульп, обеспечение непрерывности проведения процесса перекачки пульп и снижение эксплуатационных затрат.

Для достижения этого технического решения в пневматическом погружном насосе замещения, содержащем рабочую камеру с крышкой, всасывающий клапан, помещенный в клапанную коробку, установленную с уплотнением в отверстии днища рабочей камеры, напорный клапан, размещенный в напорном патрубке вне рабочей камеры, импульсный патрубок, введенный в рабочую камеру и снабженный в верхней части фланцем, причем клапанная коробка всасывающего клапана соединена при помощи штока с фланцем, и пневматический пульсатор, подключенный к импульсному патрубку и патрубкам подачи и сдувки сжатого воздуха, при этом на фланце рабочей камеры установлено устройство для открытия отверстия в днище, соединенное со штоком, проходящим через фланец, имеющий эластичный элемент, обеспечивающий герметичность рабочей камеры, а в напорный патрубок, находящийся в рабочей камере подведен трубопровод подачи сжатого воздуха, и снизу к днищу рабочей камеры прикреплен стакан, перфорированный отверстиями и щелями, кроме того, на трубопроводе подачи сжатого воздуха, на напорном патрубке, за напорным клапаном и на патрубке сдувки из пульсатора установлены краны, отверстие в днище открывается на высоту, равную не менее диаметра этого отверстия, трубопровод подачи сжатого воздуха подведен к напорному патрубку на расстоянии не менее 0,3 м от днища рабочей камеры, а в стакане отверстия и щели выполнены в виде сопел, сужающихся к выходу, причем диаметр каждого отверстия и ширина каждой щели не превышают 25% диаметра напорного патрубка, а устройство, установленное на фланце рабочей камеры, выполнено в виде электромагнита с пружинами и эластичный элемент выполнен в виде плоской гофрированной металлической мембраны.

Отличие от прототипа состоит в том, что на фланце рабочей камеры установлено устройство для открытия отверстия в днище, соединенное со штоком, проходящим через фланец, имеющий эластичный элемент, обеспечивающий герметичность рабочей камеры, при этом в напорный патрубок, находящийся в рабочей камере, подведен трубопровод подачи сжатого воздуха, и снизу к днищу рабочей камеры прикреплен стакан, перфорированный отверстиями и щелями, кроме того, на трубопроводе подачи сжатого воздуха, на напорном патрубке, за напорным клапаном и на патрубке сдувки из пульсатора установлены краны, отверстие в днище открывается на высоту, равную не менее диаметра этого отверстия, трубопровод подачи сжатого воздуха подведен к напорному патрубку на расстоянии не менее 0,3 м от днища рабочей камеры, а в стакане отверстия и щели выполнены в виде сопел, сужающихся к выходу, причем диаметр каждого отверстия и ширина каждой щели не превышают 25% диаметра напорного патрубка, а устройство, установленное на фланце рабочей камеры, выполнено в виде электромагнита с пружинами и эластичный элемент выполнен в виде плоской гофрированной металлической мембраны, что обуславливает соответствие технического решения критерию "новизна".

Предлагаемый пневматический погружной насос замещения иллюстрируется чертежом, представленным на фиг.1 и фиг.2.

Пневматический погружной насос замещения содержит рабочую камеру 1 с крышкой 2, всасывающий клапан 3, помещенный в клапанную коробку 4, установленную с уплотнением в отверстие 5 днища 6 рабочей камеры 1, напорный клапан 7, размещенный в напорном патрубке 8 вне рабочей камеры 1, импульсный патрубок 9, введенный в рабочую камеру 1 и снабженный в верхней части фланцем 10, клапанная коробка 4 всасывающего клапана 3 соединена при помощи штока 11 с фланцем 10, пневматический пульсатор 12, подключенный к импульсному патрубку 9 и патрубкам подачи 13 и сдувки 14 сжатого воздуха, на фланце 10 рабочей камеры 1 установлено устройство 15 для открытия отверстия 5 в днище 6, соединенное со штоком 11, проходящим через фланец 10, имеющий эластичный элемент 16, обеспечивающий герметичность рабочей камеры 1, в напорный патрубок 8, находящийся в рабочей камере 1, подведен трубопровод 17 подачи сжатого воздуха, снизу к днищу 5 прикреплен стакан 18, перфорированный отверстиями 19 и щелями 20, на трубопроводе 17 подачи сжатого воздуха, на напорном патрубке 8, за напорным клапаном 7 и на патрубке сдувки 14 из пульсатора 12 установлены быстродействующие запорные краны 21, 22, 23 соответственно.

Предлагаемый пневматический погружной насос замещения, погруженный в пульпу, работает следующим образом. Импульсный патрубок 9 попеременно соединяет через золотник пневматического пульсатора 12 рабочую камеру 1 с источником повышенного 13 и пониженного 14 (атмосферного) давления воздуха. При пониженном давлении пульпа через всасывающий клапан 3, под действием положительного напора, заполняет рабочую камеру 1 (такт заполнения). При достижении определенного уровня, через импульсный патрубок, при соответствующем положении золотника пневматического пульсатора подается сжатый воздух (такт вытеснения), который вытесняет пульпу из рабочей камеры 1 до определенного уровня в напорный патрубок 8, действуя на пульпу подобно поршню. К этому времени, поворотом золотника пневматического пульсатора, рабочая камера сообщается с атмосферой, пульпа снова заполняет рабочую камеру 1, и цикл повторяется. Испытания опытного образца насоса показали, что запуск насоса после его остановки и заиливания слежавшейся пульпой не вызывает затруднений. Для распульповки насоса достаточно закрыть кран 22 на напорном патрубке 8, включить специальное устройство 15, которое поднимает клапанную коробку 4 в положение "II", открывающее отверстие 5 в днище 6, при этом герметичность рабочей камеры сохраняется за счет эластичной мембраны 16, подать сжатый воздух в трубопровод 17, открыв кран 21, включить пульсатор 12 и начать операцию "распульповка". В это время при такте "вытеснение" пульпа вытесняется из рабочей камеры 1 через отверстие 5 в днище 6 в перфорированный стакан 18 и из него через отверстия 19 и щели 20 сформированными струями в пульпу, куда погружен насос. Через некоторое время (10-30 мин) пульпа в рабочей камере насоса, под насосом и вокруг него приходит во взвешенное состояние, тем самым распульповывается рабочая камера 1. При такте "заполнение" рабочая камера 1 заполняется пульпой, прошедшей через отверстия 19 и щели 20 перфорированного стакана 18, который классифицирует пульпу и исключает забивание рабочей камеры 1 крупными включениями.

Сжатый воздух, поданный в трубопровод 17, выходит в рабочую камеру 1, т. к. кран 22 закрыт, тем самым освобождая от слежавшейся пульпы вход в напорный патрубок 8. Через 10-30 мин выключается специальное устройство 15, которое возвращает клапанную коробку 4 в исходное рабочее положение "I", при котором клапанная коробка 4 устанавливается с уплотнением в отверстии 5 днища 6 рабочей камеры 1, открывается запорный кран 22 на напорном патрубке 8 и закрывается кран 21 подачи сжатого воздуха в трубопровод 17, после этого насос начинает работать в штатном режиме, описанном выше. При испытаниях были случаи, когда пульпа не выдавалась из напорного патрубка 8. Это свидетельствовало о том, что напорный патрубок вышеподведенного трубопровода 17 забит пульпой. Для освобождения напорного патрубка 8 от пульпы закрывается кран 23 на сдувке 14 пульсатора 12 на 10-30 мин, тогда сжатый воздух вместе с пульпой выходит из напорного патрубка, распульповывая его. После распульповки напорного патрубка 8 открывается кран 23 на сдувке 14 пульсатора 12, и далее насос начинает работать в штатном режиме, описанном выше.

Таким образом, заявленный насос позволяет существенно увеличить надежность работы насоса, обеспечить непрерывность процесса перекачки пульпы и снизить эксплуатационные затраты.

Источники информации

1. А. c. СССР 620679, МПК 7 F 04 F 1/02, 1976.

2. Патент РФ 2140579, МПК 7 F 04 F 1/02, 1999 /прототип/.