Насосная головка мембранного насоса

Заявленная полезная модель относится к области насосостроения и может быть использована для дозированной подачи текучих сред в различных отраслях промышленности. В частности, предлагаемая полезная модель относится к конструкции насосной головки мембранного насоса с гидравлическим приводом мембраны.
С целью повышения надежности работы мембранных насосов используют двойную мембрану (две  мембраны) с системой сигнализации о разрыве одной  из мембран или обеих мембран (мембранный насос АРМ2-18-01-000-01, производства ООО “ЗДТ “Ареопаг”; RudolfPrager. Verdrangerpumpen/RudolfPrager., Faragallah, Oszillierende 1999., стр. 114.).
Известна, принятая за ближайший аналог, конструкция насосной головки мембранного насоса марки АРМ2-18-01-000-01 производства ООО “ЗДТ “Ареопаг”.  Насосная головка содержит составной корпус, включающий соединяемые между собой первую часть с проточной камерой и вторую часть с приводной камерой и плунжером. Между  указанными частями корпуса закреплены две мембраны с возможностью образования между ними межмембранного пространства, заполняемого приводной жидкостью с целью создания гидравлической связи между мембранами в процессе работы насоса. Первая мембрана является стенкой проточной камеры, образованной в полости первой части корпуса. В первой части корпуса выполнены два канала, соединяющие проточную камеру со всасывающим и нагнетательным клапанами, соответственно.
Вторая мембрана является стенкой приводной камеры, образованной в полости второй части корпуса.
Между мембранами установлена вставка в виде диска с лучевыми пазами.
Насосная головка снабжена средством для заполнения межмембранного пространства приводной жидкостью и средством для отвода воздуха из межмембранного пространства. Средство для заполнения межмембранного пространства приводной жидкостью включает канал, выполненный в первой части корпуса с возможностью соединения с внешним источником приводной жидкости, которой заполняют межмембранное пространство, и отверстие в первой мембране, соединяемое с указанным каналом.
Средство для отвода воздуха из межмембранного пространства включает канал, выполненный в первой части корпуса с возможностью соединения с устройством сигнализации о разрыве мембраны, и отверстие в первой мембране, соединяемое с указанным каналом.
В случае разрыва одной (или обеих) мембран, жидкость (перекачиваемая, из проточной части и/или приводная из приводной камеры, соответственно) под давлением устремляется в пространство между мембранами и по лучевым пазам вставки подается в  отверстие в мембране и канал в первой части корпуса на устройство сигнализации о разрыве мембраны (например, на датчик давления).
Для обеспечения надежной работы описанной насосной головки  мембранного насоса требуется удаление воздуха из межмембранного пространства, который скапливается там в процессе сборки головки. Однако удалить полностью воздух из лучевых пазов в силу их геометрии достаточно сложно. В результате, воздух в межмембранном пространстве может приводить к разделению всего пакета мембран на такте всасывания насоса, что негативно сказывается на рабочих характеристиках насоса и надежности его работы, а именно возможно уменьшение номинальной подачи насоса и  его рабочего давления.
В основу настоящей полезной модели положена задача повышения надежности работы насоса и упрощение его сборки и эксплуатации.
Поставленная задача решается тем, что в насосной  головке мембранного насоса, содержащей составной корпус, включающий первую часть с проточной камерой и вторую часть с приводной камерой и  плунжером, две мембраны, закрепленные между указанными частями корпуса с возможностью образования между ними межмембранного пространства, заполняемого приводной жидкостью, при этом  первая мембрана ограничивает проточную камеру в первой части корпуса, а вторая мембрана  ограничивает приводную камеру во второй части корпуса, первое средство доступа в межмембранное пространство и второе средство доступа в межмембранное пространство,  согласно предлагаемой полезной модели, между мембранами, в месте их крепления к частям корпуса, установлено металлическое кольцо треугольного сечения с вершиной на внутренней окружности кольца, при этом каждая мембрана выполнена с ободком, повторяющим наклонную форму металлического кольца.
Наличие между мембранами, в месте их соединения с корпусом  насоса, металлического кольца треугольного сечения, обеспечивает создание между мембранами пространства для приводной жидкости, обеспечивающей гидравлическую связь между мембранами. При этом промежуточный элемент, кольцо, установленное между мембранами только в месте их крепления к корпусу, не создает препятствий для гидравлической связи мембран между собой и между проточной и  приводной камерами, что повышает надежность работы наоса.
Благодаря тому, что между мембранами  в рабочей области, между проточной камерой  и приводной камерой, отсутствуют промежуточные механические элементы, обеспечивается хорошее вытеснение воздуха из межмембранного пространства при заполнении его жидкостью, что упрощает сборку и эксплуатацию насоса. При этом требуется меньшее давление заправки пространства между мембранами и улучшается качество его заправки из-за отсутствия множества лучевых пазов, заполненных воздухом.
Кроме того, отсутствие промежуточных элементов между мембранами  в рабочей области снижает общую толщину комплекта из двух мембран, благодаря чему требуется меньшее давление для сдвига мембран  от нейтрального положения, что положительно сказывается на всасывающей способности насоса.
В дальнейшем предполагаемая полезная модель будет более подробно раскрыта на конкретных примерах ее выполнения со ссылками на чертежи, на которых изображены:
Фиг. 1 - общий вид насосной головки, продольный разрез;
Фиг. 2 - мембраны со вставкой.
Насосная головка содержит составной корпус 1, включающий соединяемые между собой первую часть 11 с проточной камерой 12 и вторую часть 13 с приводной камерой 14 и плунжером 2. Между  указанными частями 11 и 13 корпуса 1 закреплены две мембраны 3 с возможностью образования между ними межмембранного пространства 31, заполняемого приводной жидкостью (например, маслом) с целью создания гидравлической связи между мембранами 3.
Первая мембрана 3 является стенкой проточной камеры 12, образованной в полости первой части 11 корпуса 1. В первой части 11 корпуса 1  выполнены два канала 15, соединяющие проточную камеру 12 со всасывающим и нагнетательным клапанами 4 и 5, соответственно.
Вторая мембрана 3 является стенкой приводной камеры 14 , образованной в полости второй части 13 корпуса 1. Между мембранами 3, в месте их крепления к частям 11 и 13 корпуса 1, установлено металлическое кольцо 6 треугольного сечения 61 с вершиной 62 (Фиг.2) на внутренней окружности 63 кольца 6. Каждая мембрана 3 выполнена с ободком 32, повторяющим наклонную форму металлического кольца и имеет форму "тарелки". Мембраны 3 выпуклыми сторонами 33 обращены друг к другу.
Возможно выполнение, по крайней мере, одной мембраны с неровностями (гофры или выпуклости и вогнутости иной формы) на внешней поверхности, обращенной к противоположной мембране. Такое выполнение мембран уменьшает вероятность придавливания мембран друг к другу на такте нагнетания при разрыве одной или обеих мембран 3.
Насосная головка снабжена первым средством доступа в межмембранное пространство, а именно  средством  для заполнения межмембранного пространства 31 (Фиг. 1) приводной жидкостью. Также насосная головка снабжена вторым средством доступа в межмембранное пространство, которое в процессе сборки насоса служит средством для отвода воздуха из межмембранного пространства 31. Первое средство доступа в межмембранное пространство 31, служащее, в основном для заполнения межмембранного пространства приводной жидкостью,  включает канал 64, выполненный в кольце 6. При этом указанный канал 64 выполнен с внешней стороны кольца 6 с возможностью соединения с внешним источником жидкости для заправки межмембранного пространства (не показано), например, в виде выступающего за внешний диаметр кольца 6 патрубка.
С противоположной стороны канал 64 имеет выход 65 в межмембранное пространство насосной головки. В канале 64, в преимущественном варианте установлен игольчатый клапан (не показан).
Второе средство доступа в межмембранное пространство 31 содержит канал 66, выполненный в кольце 6.  Указанный канал 66 выполнен с внешней стороны кольца 6 с возможностью соединения с внешним устройством сигнализации о разрыве мембраны (не показано), например, в виде выступающего за внешний диаметр кольца 6 патрубка. С противоположной стороны канал 66 имеет  выход 67 в межмембранное пространство 31 (Фиг.1) насосной головки. В канале 66, в преимущественном варианте, установлен обратный клапан (не показан).
Указанный канал 66 выполнен, преимущественно, диаметрально напротив канала 64.
В процессе сборки насосной головки мембранного насоса, полость приводной камеры 14 между второй (правой) мембраной 3 и плунжером 2 заполняют приводным маслом. Также, через канал 64  мембранное пространство 31 заполняют приводным маслом, выдавливая при этом присутствующий там воздух через канал 66, снабженный обратным клапаном. Канал 64 после сборки наоса перекрывается игольчатым клапаном. При работе насоса излишки масла вместе с воздухом удаляются давлением в насосе через канал 66 (через обратный клапан).
Благодаря тому, что между мембранами 3 в рабочей области, между проточной камерой 12 и приводной камерой 14, отсутствуют промежуточные механические элементы, обеспечивается хорошее вытеснение воздуха из межмембранного пространства при заполнении его приводной жидкостью, что упрощает сборку насоса. При этом требуется меньшее давление заправки пространства между мембранами и улучшается качество его заправки из-за отсутствия множества лучевых пазов, заполненных воздухом.
Кроме того, отсутствие промежуточных элементов между мембранами 3 в рабочей области снижает общую толщину комплекта из двух мембран 3, благодаря чему требуется меньшее давление для сдвига мембран 3 от нейтрального положения, что положительно сказывается на всасывающей способности насоса.
Работа насоса мембранного типа в его насосной головке осуществляется следующим образом.
В собранном виде мембранного насоса полость приводной камеры 14 между второй (правой) мембраной 3 и плунжером 2 заполнена приводным маслом. Первая (левая) и вторая (правая) мембраны 3 скреплены между собой за счет тонкой масляной пленки в межмембранном пространстве 31(заправка межмембранного пространства). Плунжер 2 совершает возвратно-поступательные движения, с помощью специального механизма (не показан). Обе мембраны 3, за счет гидравлической связи с плунжером 2, а также за счет гидравлической связи между собой, также совершают возвратно-поступательные движения, вызывающие перекачивание  жидкости через проточную камеру 12 через клапаны всасывания  и нагнетания.
В случае разрыва одной из мембран 3, жидкость (перекачиваемая, если разрыв произошел со стороны проточной части и/или приводная, если разрыв произошел со стороны приводной камеры) в ходе чередования тактов всасывания и нагнетания, через какое-то время, под давлением попадает в межмембранное пространство 31  между мембранами 3 и через выход 67 канала 66 подается на устройство сигнализации о разрыве мембран.
Благодаря тому, что кольцо 6, обеспечивающее благодаря своей форме, создание межмембранного пространства 31,  установлено между мембранами 3 только в месте их крепления к корпусу 1, не создается препятствий для гидравлической связи мембран между собой и между проточной и  приводной камерами 12 и 14, соответственно.