ПОРШНЕВОЙ НАСОС

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для механизации взрывных работ при заряжании скважин эмульсионными взрывчатыми веществами.
Известна поршневая машина (заявка на изобретение РФ №94028155, опубл. 20.05.1997). Поршневая машина содержит оппозитно расположенные цилиндры с поршнями, кривошипный вал отбора-подвода мощности, кинематически связанный с поршнями через установленный эксцентрично в кривошипе промежуточный коленвал, и механизм синхронизации вращения промежуточного коленвала и кривошипа при помощи направляющих и ползунов. Новым в поршневой машине является выполнение промежуточного коленвала другой конфигурации с дополнительными шейками для ползунов и другое расположение направляющих ползунов, что ликвидировало консольность промежуточного коленвала, а также его изгиб от нагрузок.
Недостатком данного изобретения является невозможность использования для перекачки, а также точного дозирования двух и более химически взаимодействующих между собой продуктов.
Известен цилиндропоршневой узел с осевым приводом (патент РФ №2371609, опубл. 27.10.2009, бюл. №30). Цилиндро-поршневой узел с осевым приводом содержит цилиндр и поршень, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения в осевом направлении цилиндра между первым поршневым положением, в котором ограниченный поршнем и цилиндром объем цилиндровой полости максимален, и вторым поршневым положением, в котором этот объем цилиндровой полости минимален. Приводной элемент установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения в осевом направлении цилиндра и механически связан с поршнем посредством поршневого штока. Поршневой шток на своем первом конце и/или на своем втором конце посредством упругого устройства связан с поршнем или с приводным элементом с возможностью осевого перемещения относительно поршня или приводного элемента против усилия предварительного напряжения упругого устройства. При перемещении поршня во второе поршневое положение к головной торцевой стенке тело поршня приходит в контакт с головной торцевой стенкой цилиндровой проточки. Дальнейшее перемещение приводного элемента происходит против действия упругого устройства, так что приводной элемент тормозится.
Недостатком данного изобретения является невозможность использования для перекачки, а также точного дозирования двух и более химически взаимодействующих между собой продуктов.
Известен цилиндропоршневой узел (патент США №5525845). В этом узле поршневой шток жестко связан как с подвижным в осевом направлении приводным элементом линейного привода, так и с поршнем. При работе приводимого от линейного двигателя поршня может создаваться режим, в котором создаваемое линейным двигателем осевое возвратно-поступательное движение узла, состоящего из подвижного приводного элемента, поршневого штока и поршня, развивает повышенную амплитуду возвратно-поступательного движения, так что поршень может ударяться телом поршня в основание цилиндровой проточки. Это может приводить к повреждению тела поршня или головной торцевой стенки цилиндровой проточки.
Недостатком данного изобретения является невозможность использования для перекачки, а также точного дозирования двух и более химически взаимодействующих между собой продуктов.
Известна поршневая машина двойного действия (патент РФ №2037623, опубл. 19.06.1995). Сущность изобретения: машина содержит цилиндр, разделенный поршнем на предпоршневую и подпоршневую полости, через которые и крышку цилиндра пропущен шток,шарнирно соединенный с поршнем и сопряженный посредством уплотнения с шайбой, подвижно установленной в гнезде крышки. Машина обеспечивает двойное действие без применения крейцкопфа с направляющими, что упрощает конструкцию, уменьшает габариты и массу.
Недостатком данного изобретения является невозможность использования для перекачки, а также точного дозирования двух и более химически взаимодействующих между собой продуктов.
Известен двухцилиндровый поршневой насос (патент СССР №1780556, опубл. 07.12.1992), содержащий корпус с цилиндрами, в которых установлены подвижные поршни, связанные штоками с приводом и образующие две поршневые камеры с всасывающим и нагнетательным клапаном в каждой из них.
Недостатком данного изобретения является невозможность использования для перекачки, а также точного дозирования двух и более химически взаимодействующих между собой продуктов.
Известен двухцилиндровый поршневой насос с цилиндрами двойного действия (патент РФ №41811, опубл. 10.11.2004, бюл. №31), принятый за прототип. Устройство содержит корпус с цилиндрами, в которых установлены поршни, связанные штоками с приводом и образующие две поршневые и две штоковые камеры с всасывающим и нагнетательным клапаном в каждой из них, при этом нагнетательные клапаны штоковых камер снабжены приводом для их подъема и фиксации в поднятом положении, причем приводной шток каждого привода выведен за пределы штоковой камеры.
Недостатком данного изобретения является невозможность использования для перекачки и точного дозирования двух или более компонентов, химически активных между собой.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в расширении области применения за счет возможности перекачки двух или более компонентов, химически активных между собой с точным порционным дозированием.
Технический результат достигается тем, что в поршневом насосе, содержащем корпус, цилиндры, в которых установлены поршни, связанные с приводом, образующие поршневые и штоковые камеры с всасывающим и нагнетательным клапаном в каждой из них, согласно изобретению основной цилиндр жестко закреплен на корпусе и выполнен разъемным с соединением частей шпильками через отверстия в равносторонних треугольных и равносторонней четырехугольной пластин, зависимый цилиндр выполнен меньшего объема и шарнирно закреплен на П-образном коромысле и вилочном шарнирном рычаге, соединяющий основной цилиндр с приводом, причем внутри каждого цилиндра выполнены гидравлические контуры, переключающиеся в зависимости от направления движения с помощью пластиковых шаров, перекрывающих всасывающий и нагнетательный клапаны.
Технический результат достигается также тем, что поршни снабжены герметизирующими кольцами, выполненными из неметаллического материала.
Технический результат достигается также тем, что он снабжен вращающимся счетчиком числа циклов работы насоса, контактирующей с перемещающейся возвратно-поступательной частью насоса.
Поршневой насос поясняется рисунками, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства сбоку, на фиг. 2 показано устройство, вид на основной цилиндр сверху, на фиг. 3 показано устройство, разрез по вилочному рычагу, на фиг. 4 показана принципиальная схема работы перекачивающей части устройства при перемещении штока, на фиг. 5 показана принципиальная схема работы перекачивающей части устройства при возвратном движении, где:
1 - корпус;
2 - основной цилиндр, жестко закрепленный на корпусе 1;
3 - вспомогательный цилиндр, шарнирно закрепленный на корпусе 1;
4 - шарнирные соединения;
5 - поршень основного или вспомогательного цилиндра;
6 - шток основного или вспомогательного цилиндра;
7 - всасывающий и нагнетающий клапаны (в зависимости от направления хода штока);
8 - пластиковые шары, переключающие всасывающий и нагнетательный клапаны 7 при возвратно-поступательных движения штоков 6;
9 - вилочный шарнирный рычаг;
10 - привод, соединенный через вилочный шарнирный рычаг 9 со штоками 6 основного 2 или вспомогательного 3 цилиндров;
11 - крепления корпуса 1;
12 - шпильки для крепления основного цилиндра 2 к корпусу 1;
13 - шпильки для крепления части основного цилиндра 2 к корпусу 1;
14 - П-образное коромысло, закрепленное с возможностью вращения на корпусе 1;
15 - счетчик числа циклов;
16 - крепления счетчика числа циклов;
17 - равносторонние треугольные пластины с отверстиями под шпильки 13;
18 - равносторонняя четырехугольная пластина с отверстиями под шпильки 12;
19 - направление выхода перекачиваемой жидкости.
Перекачивание высоковязких эмульсий для заряжания восходящих скважин требует создания поршневого насоса, способного перекачивать химически реагирующие между собой компоненты, например эмульсию аммиачной селитры и раствор нитрита натрия, в результате смешивания которых после газификации образуется эмульсионное взрывчатое вещество. При этом необходимо соблюдать четкие пропорции перекачиваемых компонентов, нарушение приводит к критическим отклонениям в составе конечного продукта. При необходимости данный поршневой насос может оснащаться дополнительными цилиндрами для перекачки компонентов.
Поршневой насос с цилиндрами двойного действия содержит корпус 1, к которому жестко закреплен основной цилиндр 2 с помощью равносторонних треугольных пластин 17 с отверстиями под шпильки 13 и равносторонней четырехугольной пластиной 18 с отверстиями под шпильки 12. Данное решение позволяет повысить удобство ремонта устройства и облегчить операции технического обслуживания узлов насоса. Вспомогательный цилиндр 3, шарнирно закреплен на корпусе 1 с помощью шарнирных соединений 4. Основной цилиндр 1 и вспомогательный цилиндр 3 содержат поршни 5 разных размеров соединенные со штоками 5, а также всасывающий и нагнетающий клапаны 7 (в зависимости от направления хода штока). Для переключения клапанов 7 внутри основного 2 и вспомогательного 3 цилиндров размещены с возможностью линейного перемещения пластиковые шары 8, переключающие всасывающий и нагнетательный клапаны 7 при возвратно-поступательных движениях штоков 6. Вилочный шарнирный рычаг 9 шарнирно закреплен в П-образном коромысле 14 закрепленном в свою очередь с возможностью вращения на корпусе 1. Вилочный шарнирный рычаг 9 соединяет привод 10 со штоками 6 основного 2 или вспомогательного 3 цилиндров. В нижней части корпуса 1 предусмотрены крепления 11 для установки поршневого насоса на раме (условно не показана). Для возможности подсчета количества материала поршневой насос может быть снабжен вращающимся счетчиком числа циклов 11 работы насоса, контактирующей с перемещающейся возвратно-поступательной частью насоса. Счетчик числа циклов 15 крепят на креплениях 16 счетчика числа циклов.
Поршневой насос работает следующим образом. Корпус 1 закрепляют на устройстве, предназначенном для транспортировки предназначенных для перекачки компонентов или отдельном шасси, гидравлически подключают к емкостям с перекачиваемыми продуктами. Привод 10 подключают вилочный шарнирный рычаг 9 со штоками 6 основного 2 или вспомогательного 3 цилиндров. Привод 10 приводит рычаг 9 в возвратно-поступательные движения. Перед первым использованием гидравлический контур поршневого насоса заполняют водой для исключения создания воздушных пробок в системе. Возвратно-поступательные приводят в движения штоки 6 основного 2 и вспомогательного 3 цилиндров и поршни 5 с созданием направленного потока по направлению 19 перекачиваемой жидкости. ри создании разрежения в поршневой или штоковой камерах происходит всасывание перекачиваемой среды через всасывающие клапаны 7, а через нагнетательные клапаны происходит нагнетание перекачиваемой среды из, соответственно, поршневых камер и штоковых камер. Шарнирные соединения 4 позволяют минимизировать динамические нагрузки на узлы поршневого насоса, а также облегчить осмотр и техническое обслуживание насоса. За счет использования пластиковых шаров 8, переключающие всасывающий и нагнетательный клапаны 7 при возвратно-поступательных движения штоков 6 достигается большая безопасность работы устройства, при избыточном давлении шары могут разрушиться и снизить давление в системе. При необходимости каждый контур насоса может быть снабжен манометром (не показан условно).
Применение поршневого насоса обеспечивает следующие преимущества:
- расширение области применения устройства за счет возможности перекачивания химически активных друг с другом веществ;
- возможность создания большого давления для перекачки с соблюдением условий безопасности;
- упрощение конструкции устройства.