ОБЪЕМНЫЙ НАСОС
VOLUMETRIC PUMP

Настоящее изобретение относится к объемному насосу, в частности, к объемному насосу, в котором изменение объема в насосной камере вызывает впуск и сжимающее усилие на текучую среду.
Изменение объема насосной камеры достигается за счет возвратно-поступательного движения мембраны, изготовленной из гибкого или жесткого материала, которая составляет насосную камеру.
Термин «мембрана» предназначен для обозначения тела, которое физически и функционально разделяет герметичным образом две, предпочтительно, смежные области объемного насоса. Одной из таких двух областей является насосная камера.
Термин «гибкий», когда он относится к мембране, означает, что упругая деформация мембраны является функциональной для правильной работы объемного насоса.
Термин «жесткий», когда он относится к мембране, означает, что возможная упругая деформация мембраны не является функциональной для правильной работы объемного насоса.
В публикации патента США № 3099260 А раскрыт пример устройства сердечной помпы.
Возвратно-поступательное движение мембраны может быть получено механически, например, кривошипно-шатунной системой, к которой мембрана жестко соединена (в этом случае мембрана является жесткой), пневматически, например, сжимая и освобождая мембрану сжатым воздухом, или гидравлически, например, сжимая и освобождая мембрану рабочей жидкостью (в этом случае мембрана является гибкой).
Освобождение мембраны (интерпретируемое как расслабление мембраны или перемещение в ее первом направлении) увеличивает объем насосной камеры, создавая разрежение, которое втягивает жидкость в насосную камеру через впускной клапан. Сжатие мембраны (интерпретируемое как натяжение мембраны или перемещение во втором направлении) уменьшает объем насосной камеры, создавая избыточное давление, которое вытесняет, через нагнетательный клапан, предварительно захваченную жидкость.
Объемные насосы такого типа часто используются для перемещения плотных и мутных жидкостей, а также жидкостей, содержащих твердые тела, поскольку они позволяют быстрое само всасывание в сухом состоянии, могут работать в сухом состоянии в течение длительных периодов времени, позволяют проходить твердым телам и легко регулируют расход, простым увеличением циклов сжатия и освобождения мембраны.
Когда насосы используются для извлечения из резервуара, расположенного на более низкой высоте, например, колодца для сбора сточных вод и тому подобного, максимальная высота всасывания насоса, другими словами, разница в высоте между насосом и свободной поверхностью резервуара или скважины может быть получена из простой математической формулы, которая, в основном, требует, чтобы максимальная высота всасывания была прямой функцией давления, которое действует на свободную поверхность скважины или резервуара.
Только снижая давление в насосной камере (создавая разрежение) до тех пор, пока оно не достигнет теоретического абсолютного вакуума, возможно, достичь максимальной высоты всасывания (за вычетом потерь нагрузки во впускной трубе и через впускной клапан).
В случае использования объемных насосов в качестве насосов для забора плотных и мутных жидкостей и жидкостей, содержащих твердые тела, из скважины или резервуара, расположенного на более низкой высоте (например, заглубленного), необходимо, чтобы мембрана увеличивала объем насосной камеры с тем, чтобы снизить давление внутри нее и создать разрежение, способное вытягивать жидкость из скважины или резервуара.
Чем больше полезный объем расширения насосной камеры, тем ниже значение давления, достигаемое в насосной камере, и тем больше глубина, с которой может быть забрана жидкость.
Очевидно, что, когда мембрана объемных насосов находится в конфигурации минимального объема насосной камеры, остаточный объем (или мертвый объем) насосной камеры не равен нулю и действительно имеет значение, которое ничтожно мало.
Следует отметить, что такой остаточный объем оказывает существенное влияние на минимальный уровень давления, другими словами, на разрежение, которое может быть достигнуто внутри насосной камеры.
В частности, для того же максимального объема насосной камеры, чем больше остаточный объем (мертвый объем), тем больше минимальное давление (другими словами, более низкое разрежение), которое может быть получено внутри насосной камеры.
Действительно, конечное давление внутри насосной камеры в первом приближении определяется начальным давлением в насосной камере (по существу, всегда постоянным), умноженным на отношение между начальным объемом (остаточным или мертвым объемом) и конечным максимальным объемом насосной камеры.
Очевидно, что было бы выгодно иметь объемные насосы для плотных и мутных жидкостей, а также жидкостей, содержащих твердые тела, которые способны вытягивать с высоты, максимально приближенной к максимальной высоте всасывания.
Однако, невозможно увеличить максимальный объем насосной камеры выше определенного предела как по причинам, связанным с пространством, занимаемым насосом, так и по причинам, связанным с упругостью мембраны (когда последняя изготовлена из гибкого материала).
Настоящее изобретение, поэтому, относится к объемному насосу, содержащему:
- корпус насоса, имеющий впускной конец и выпускной конец;
- насосную камеру, расположенную между упомянутым впускным концом и упомянутым выпускным концом;
- по меньшей мере, одну мембрану, действующую в насосной камере, и подвижную между растянутой конфигурацией, в которой объем насосной камеры является максимальным, и втянутой конфигурацией, в которой объем насосной камеры является минимальным;
- нагнетательный клапан, расположенный вблизи выпускного конца корпуса насоса;
- впускной клапан, содержащий впускное отверстие, выпускное отверстие и стенку клапана, которая соединяет впускное отверстие с выпускным отверстием, причем впускное отверстие соединено с впускным концом корпуса насоса, а выпускное отверстие открывается в насосную камеру, при этом упомянутая, по меньшей мере, одна мембрана во втянутой конфигурации прилипает к стенке клапана впускного клапана, и выпускное отверстие впускного клапана закрыто.
Переход от втянутой конфигурации к растянутой конфигурации, по меньшей мере, одной мембраны определяет увеличение объема насосной камеры, которое происходит при закрытом впускном клапане и нагнетательном клапане.
Это вызывает снижение давления внутри насосной камеры, которая открывает впускной клапан и позволяет впуск из впускного канала.
Очевидно, что, соединяя впускное отверстие впускного клапана с впускным концом корпуса насоса, обеспечивая открытие выпускного отверстия внутрь насосной камеры и устанавливая мембрану, когда она находится во втянутой конфигурации, так, чтобы она прилипала к стенке клапана, объем насосной камеры на впуске корпуса насоса (когда мембрана находится во втянутой конфигурации) практически равен нулю или в любом случае является очень низким.
Таким образом, мертвый объем насосной камеры на впуске корпуса насоса является незначительным, обеспечивая очень низкие минимальные давления внутри насосной камеры, когда мембрана находится в растянутой конфигурации.
Это позволяет получить высоты впуска, которые могут приблизиться к теоретической максимальной высоте впуска.
Термин «прилипать» используется в настоящем описании и в следующей формуле изобретения для обозначения прямого контакта между мембраной и стенкой клапана впускного клапана. Такой контакт, предпочтительно, является таким, чтобы профиль мембраны соответствовал профилю стенки клапана впускного клапана (когда выпускное отверстие закрыто), по существу, копируя его форму.
Объемный насос согласно настоящему изобретению может иметь одну или несколько из следующих характеристик, рассматриваемых отдельно или в комбинации друг с другом.
Предпочтительно, когда упомянутая мембрана находится в растянутой конфигурации, выходное отверстие впускного клапана является открытым, и мембрана не контактирует с впускным клапаном.
Таким образом, мембрана не мешает впускному клапану на этапе впуска насоса, позволяя ему полностью открыться и выполнить свою функцию.
Предпочтительно, первое зажимное устройство является активным на выпускном отверстии впускного клапана и вставлено в упомянутую насосную камеру для герметичного закрытия упомянутого выпускного отверстия, когда мембрана находится во втянутой конфигурации.
Первое зажимное устройство имеет функцию содействия закрытию впускного клапана и, в частности, внезапного запуска закрытия впускного клапана, когда мембрана начинает сжиматься в конце этапа растяжения.
Предпочтительно, чтобы первое зажимное устройство содержало пару противоположных прижимных элементов, активных на выпускном отверстии впускного клапана, причем упомянутые прижимные элементы соединены с возможностью поворота и упругого соединения с впускным концом корпуса насоса для перемещения между близким друг к другу положением, в котором они закрывают выпускное отверстие впускного клапана и разделенным состоянием, при котором они оставляют выпускное отверстие впускного клапана открытым.
Таким образом, прижимные элементы оказывают сжимающее действие на выпускное отверстие впускного клапана, что обеспечивает его идеальное закрытие.
Действие сжатия, оказываемое прижимными элементами, рассчитывается заранее, чтобы они не препятствовали открытию выпускного отверстия впускного клапана, когда мембрана переходит из втянутой конфигурации в растянутую конфигурацию, обеспечивая правильную работу самого клапана.
Сжимающее действие прижимных элементов, предпочтительно, выполняется упругими элементами, которые поворотным образом соединяют прижимные элементы к впускному концу корпуса насоса.
В первом предпочтительном варианте осуществления изобретения, упомянутая, по меньшей мере, одна мембрана представляет собой, по существу, трубчатую мембрану, внутренний объем которой образует насосную камеру, соединенную с впускным концом и выпускным концом корпуса насоса, и деформируемую между растянутой конфигурацией и втянутой конфигурацией.
В этом варианте осуществления, имеется только одна мембрана, и она выполнена из гибкого материала, с тем, чтобы ее можно было переключать между растянутой и втянутой конфигурацией.
Предпочтительно, упомянутая мембрана содержит соединительную выступающую часть, имеющую первый край, который проходит от внешней поверхности мембраны, и второй свободный край, герметичным образом соединенный с выпускным концом корпуса насоса.
Предпочтительно, упомянутый нагнетательный клапан образован свободным концевым участком мембраны, который проходит за пределы первого края соединительной выступающей части по направлению к выпускному концу корпуса насоса.
Соединительная выступающая часть, выполняющая функцию герметичного соединения с выпускным концом корпуса насоса, позволяет расположить концевой участок мембраны так, чтобы он была свободным, иными словами, не связан с корпусом насоса.
Таким образом, нагнетательный клапан изготавливается непосредственно концевым участком мембраны, который, будучи свободным, может свободно растягиваться, нагнетая то, что вводится в насосную камеру через впускной клапан, и может сокращаться с тем, чтобы сжаться на себя, закрывая подачу.
Мертвый объем в нагнетательном клапане также уменьшается почти до нуля, поскольку участок насосной камеры, выполненный концевым участком мембраны, практически равен нулю, когда мембрана находится во втянутой конфигурации.
Предпочтительно, упомянутый корпус насоса содержит рабочее отверстие в сообщении по текучей среде с источником рабочей текучей среды, и в котором внутренний объем упомянутой мембраны изолирован от упомянутой рабочей текучей среды; при этом между упомянутой мембраной и упомянутым корпусом насоса образован рабочий объем, который выполнен с возможностью наполнения и, по меньшей мере, частичного освобождения упомянутой рабочей текучей среды.
Таким образом, мембрана растягивается и сжимается под действием рабочей текучей среды, которая вводится в рабочий объем и выпускается из него.
Растяжение мембраны вызывает открытие впускного клапана (с закрытым нагнетательным клапаном) из-за разрежения (другими словами, снижения давления), создаваемого в насосной камере.
Разрежение в насосной камере имеет тенденцию к тому, что свободный концевой участок мембраны сжимается еще более подчеркнутым образом, обеспечивая закрытие нагнетательного клапана во время расширения мембраны.
Предпочтительно, чтобы второе зажимное устройство было активным на выпускном свободном концевом участке мембраны, чтобы герметично закрывать свободный концевой участок, когда мембрана находится во втянутой конфигурации.
Второе зажимное устройство имеет функцию содействия закрытию нагнетательного клапана, сжимая свободный концевой участок мембраны.
Второе закрывающее устройство также имеет функцию внезапного запуска закрытия нагнетательного клапана, когда мембрана начинает растягиваться в конце этапа втягивания.
Предпочтительно, упомянутое второе зажимное устройство содержало пару противоположных прижимных элементов, активных на свободном концевом участке мембраны, причем упомянутые прижимные элементы соединены с возможностью поворота и упругого соединения с выпускным концом корпуса насоса для перемещения между близким друг к другу положением, в котором они закрывают свободный концевой участок мембраны и разделенным состоянием, при котором они оставляют свободный концевой участок мембраны открытым.
Таким образом, прижимные элементы оказывают сжимающее действие на свободный концевой участок мембраны, что обеспечивает его идеальное закрытие.
Действие сжатия, оказываемое прижимными элементами, рассчитывается заранее, чтобы они не препятствовали открытию нагнетательного клапана, когда мембрана переходит из растянутой конфигурации во втянутую конфигурацию, обеспечивая правильную работу нагнетательного клапана.
Сжимающее действие прижимных элементов, предпочтительно, выполняется упругими элементами, которые поворотным образом соединяют прижимные элементы к выпускному концу корпуса насоса.
Во втором варианте осуществления изобретения, предпочтительно, имеются две мембраны, которые являются жесткими и противоположными.
Предпочтительно, две мембраны ограничивают упомянутую насосную камеру, и каждая мембрана содержит концевой участок, противоположный форме стенки клапана впускной камеры, когда выпускное отверстие впускного клапана закрыто.
Предпочтительно, каждая мембрана выполнена подвижной между растянутой конфигурацией и втянутой конфигурацией посредством элементов электромеханического или гидравлического привода.
Элементы привода, предпочтительно, воздействуют непосредственно на две мембраны, перемещая их вместе, и друг от друга.
В третьем варианте осуществления, предпочтительно, имеются две мембраны, и они выполнены из гибкого материала.
Две мембраны, предпочтительно, ограничивают упомянутую насосную камеру, и каждая мембрана соединена с впускным концом и выпускным концом корпуса насоса и может деформироваться между растянутой конфигурацией и втянутой конфигурацией.
Предпочтительно, пара рабочих камер содержит рабочую текучую среду, изолированную от насосной камеры упомянутыми мембранами, при этом упомянутые приводные элементы рабочей текучей среды являются активными для передачи давления на упомянутые мембраны и переключения их из втянутой конфигурации в растянутую конфигурацию и наоборот.
Каждая рабочая камера, предпочтительно, расположена между приводом и гибкой мембраной, так что перемещение привода соответствует изменению давления рабочей текучей среды (расположенной между мембраной и приводом), которое определяет деформацию гибкой мембраны.
Предпочтительно, во всех предпочтительных вариантах осуществления изобретения, упомянутый впускной клапан представляет собой клапан утиный нос.
Таким образом, клапан не может быть очень легко забит твердыми телами или грязным илом, а также закрывается и открывается под действием перепадов давления между впуском и выпуском самого клапана, и он является односторонним.
Дополнительные характеристики и преимущества изобретения станут ясны из описания некоторых предпочтительных вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 - схематичный вид в перспективе первого варианта осуществления объемного насоса в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.2 - вид сечения по плоскости II-II объемного насоса, показанного на фиг.1 в первой рабочей конфигурации;
фиг.3 - вид сечения по плоскости II-II объемного насоса, показанного на фиг.1 во второй рабочей конфигурации;
фиг.4 - вид сечения по плоскости II-II объемного насоса, показанного на фиг.1 в третьей рабочей конфигурации;
Фигуры 5 и 6 - схематичные виды в перспективе некоторых деталей объемного насоса с фиг.1;
фиг.7 - схематичный вид в перспективе дополнительного варианта осуществления объемного насоса в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.8 - вид сечения по плоскости VIII-VIII объемного насоса с фиг.7 с некоторыми частями, удаленными для лучшего выделения других, в первой рабочей конфигурации;
фиг.9 - вид сечения по плоскости VIII-VIII объемного насоса с фиг.7 с некоторыми частями, удаленными для лучшего выделения других, во второй рабочей конфигурации; и
фиг.10 - вид сечения по плоскости VIII-VIII варианта осуществления объемного насоса с фиг.7 с некоторыми частями, удаленными для лучшего выделения других, в первой рабочей конфигурации.
На прилагаемых чертежах, ссылочной позицией 10 в целом обозначен объемный насос согласно настоящему изобретению.
В соответствии с первым вариантом осуществления насоса 10, иллюстрированного на фиг. 1-6, объемный насос 10 содержит пару корпусов 11 насоса, расположенных параллельно друг другу. Однако возможно предусмотреть только один корпус 11 насоса, как будет понятно далее.
Привод 12, который выполняет функцию введения и удаления рабочей текучей среды из корпуса 11 насоса, действует на каждый корпус 11 насоса.
Приводом 12 может быть, например, электродвигатель 13, на приводном валу которого установлена шестерня, на которой зацеплена цепь или приводной ремень (не показан), предпочтительно, содержащийся в кожухе 14. Цепь или приводной ремень также установлены на зубчатый венец (не показан), который приводит в действие рычажный механизм, например, кривошипно-шатунного типа, который приводит поршень в возвратно-поступательное прямолинейное движение (не показан). Поршень скользит внутри цилиндра 15, чтобы воздействовать на рабочую текучую среду.
В варианте осуществления, показанном на фиг.1, предусмотрены два противоположных цилиндра, в которых действует один поршень или, предпочтительно, два противоположных поршня, которые перемещаются одним и тем же приводом 12.
Цилиндр 15 находится в сообщении по текучей среде через рабочее отверстие 11а с корпусом 11 насоса с тем, чтобы вводить рабочую текучую среду в корпус 11 насоса во время такта сжатия и отбирать из него рабочую текучую среду во время обратного хода.
В качестве альтернативы, рабочая текучая среда может быть введена и извлечена из корпуса 11 насоса другим устройством, приводимым в действие электрическим, ручным или тепловым двигателем.
Каждый корпус 11 насоса имеет, по существу, цилиндрическую форму и размещен в сообщении по текучей среде на впускном конце 16 с впускным каналом 17 и на выпускном конце 18 с одним или несколькими нагнетательными каналами 19.
Рабочая текучая среда, предпочтительно, представляет собой жидкость, такую как, например, масло или вода.
Как лучше показано на фиг.2, мембрана 20, изготовленная из гибкого материала, такого как, например, натуральный каучук или любой другой материал с аналогичными свойствами, вставлена в каждый корпус 11 насоса.
Мембрана 20 имеет, по существу, трубчатую форму и имеет внутреннюю стенку 21 и внешнюю стенку 22.
Внутренняя стенка 21 мембраны 20 охватывает и образует насосную камеру 30.
Мембрана 20 герметично соединена с впускным концом 16 и выпускным концом 18 корпуса 11 насоса, так что создается рабочий объем 23, который окружает мембрану 20 между внешней стенкой 22 мембраны и корпусом 11 насоса.
Рабочий объем 23 находится в сообщении по текучей среде с рабочим отверстием 11а корпуса 11 насоса с тем, чтобы его можно было заполнять и, по меньшей мере, частично опустошать от рабочей текучей среды.
В частности, когда рабочая текучая среда вводится в рабочий объем 23, на внешнюю стенку 22 мембраны 20 оказывается давление, которое вызывает сжатие мембраны 20 во втянутую конфигурацию, как иллюстрировано на фиг.2.
Давление, оказываемое рабочей текучей средой на мембрану 20, по существу, равномерно распределено по всей внешней стенке 22 мембраны 20.
Когда рабочая текучая среда извлекается из рабочего объема 23, мембрана 20 растягивается, как показано на фиг.3.
Корпус 11 насоса содержит, на впускном конце 16, кольцевой соединительный фланец 24 с впускным каналом 17.
Кольцевой фланец 24 содержит первую половину 24а и вторую половину 24b, обращенные и соединенные друг с другом.
Первая половина 24a жестко соединена с корпусом 11 насоса, а вторая половина 24b жестко соединена с впускным каналом 17.
Между первой 24а и второй половиной 24b фланца 24 образовано, по существу, кольцевое гнездо 25 корпуса, в котором размещен свободный край 22а мембраны 20, как показано на фиг.2.
Соединение между мембраной 20 и фланцем 24 образует максимальную площадь прохода самой мембраны 20.
Фланец 24 имеет центральное сквозное отверстие, внутрь которого вставлен и соединен односторонний впускной клапан 26.
Впускной клапан 26 содержит впускное отверстие 27, выпускное отверстие 28 и стенку 29 клапана, которая соединяет впускное отверстие 27 с выпускным отверстием 28.
Впускной клапан 26 представляет собой клапан типа утиный нос, другими словами, он содержит впускное отверстие 27, имеющую не деформируемую цилиндрическую форму, и выпускное отверстие 28, которое деформируется при переходе из закрытой конфигурации в открытую конфигурацию.
Выпускное отверстие 28 в закрытой конфигурации имеет, по существу, одномерную форму, другими словами, оно ограничено (закрытой) линейной щелью и, когда в открытой конфигурации, принимает круглую форму.
Стенка 29 клапана соединяет впускное отверстие 27 и выпускное отверстие 28, деформирующееся, чтобы позволить выпускному отверстию 28 изменять форму при переходе из закрытой конфигурации в открытую конфигурацию.
Поэтому стенка 29 клапана меняет форму при переходе от закрытой конфигурации к открытой конфигурации (и наоборот) впускного клапана 26.
Когда давление за впускным клапаном 26 больше, чем перед ним, на стенку 29 клапана прикладывается распределенная сила, которая деформирует его, заставляя выпускное отверстие 28 принимать конфигурацию с (закрытой) линейной щелью, закрывая впускной клапан 26.
Когда давление за впускным клапаном 26 меньше, чем давление перед ним, на стенку 29 клапана прикладывается распределенная сила, которая деформирует его, заставляя выпускное отверстие 28 принимать круглую конфигурацию, открывая впускной клапан 26.
Как иллюстрировано на фиг.2, впускной клапан 26, по меньшей мере, частично, предпочтительно, полностью, вставлен в насосную камеру 30. Стенка 29 клапана впускного клапана 26, по меньшей мере, частично вставлена, предпочтительно, полностью вставлена, в насосную камеру 30. В частности, стенка 29 клапана впускного клапана 26, по меньшей мере, частично вставлена, предпочтительно полностью вставлена, внутрь мембраны 20. Как можно понять из фиг.2, впускной клапан 26 вставлен внутрь мембраны 20.
Когда мембрана 20 находится во втянутой конфигурации (фиг.2), внутренняя стенка 21 мембраны находится в тесном контакте со стенкой 29 клапана, другими словами, с участком стенки 29 клапана, вставленным в насосную камеру 30, другими словами, он опирается на стенку 29 клапана, соответствующую его форме.
Объем между мембраной 20 и стенкой 29 клапана имеет тенденцию быть нулевым, когда мембрана 20 находится в втянутой конфигурации.
Когда мембрана 20 находится в растянутой конфигурации (как показано на фиг.3), внутренняя стенка 21 мембраны отстоит от стенки 29 клапана, что позволяет идеально его открывать.
Для этой цели, область соединения между мембраной 20 и корпусом 11 насоса расположена более внешне (больше по направлению к внешней стороне корпуса 11 насоса) относительно области соединения между впускным клапаном 26 и корпусом 11 насоса.
Первое зажимное устройство 31, которое имеет функцию обеспечения идеального закрытия выпускного отверстия 28, когда мембрана 20 находится во втянутой конфигурации, а также запуска закрытия выпускного отверстия 28, когда мембрана 20 начинает выходить из растянутой конфигурации во втянутую конфигурацию (по причинам, которые станут понятны в дальнейшем), является активным на выпускном отверстии 28 впускного клапана 26.
Первое зажимное устройство 31 расположено между внутренней поверхностью 21 мембраны 20 и стенкой 29 клапана впускного клапана 26.
Как более четко показано на фиг.5, первое зажимное устройство 31 содержит пару прижимных элементов 32, которые сконфигурированы для контакта со стенкой 29 клапана вблизи выпускного отверстия 28.
Прижимные элементы 32, предпочтительно, выполнены из пары стержней и имеют, по существу, прямолинейное удлинение и являются параллельными друг другу, с тем, чтобы иметь возможность воздействовать на противоположные стороны стенки 29 клапана вблизи выпускного отверстия 28.
Следует отметить, что стенка 29 клапана, расположенная рядом с выпускным отверстием 28, имеет почти одномерную форму, когда выпускное отверстие находится в закрытой конфигурации, иными словами, она имеет две по существу плоские противоположные стенки, близкие друг к другу.
Прижимные элементы 32 опираются на анкерную структуру 33, которая соединена с впускным концом 16 корпуса 11 насоса.
Анкерная структура 33 поддерживает прижимные элементы 32 с возможностью поворота и упруго с тем, чтобы последние могли перемещаться между близким положением друг к другу, в котором они воздействуют на выпускное отверстие 28 впускного клапана 26 (как показано на фиг.2), и разделенным положением, в котором они не мешают впускному клапану 26 (как показано на фиг.3).
Анкерная структура 33 содержит кольцевое тело 34 (фиг.5), размещенное в гнезде фланца 24. Кольцевое тело 34 имеет поперечный размер, другими словами, внутренний диаметр, превышающий поперечный размер впускного отверстия 27 впускного клапана 26, так что впускное отверстие 27 открывается в кольцевое тело 34.
Как показано на фиг.5, анкерная структура 33 также содержит пару U-образных опорных элементов 35, которые продолжаются от кольцевого тела 34. Опорные элементы 35 являются поворотными относительно кольцевого тела 34 в противовес соответствующей паре пружин 36. Поворот опорных элементов 35 относительно кольцевого тела 34 происходит в противоположных направлениях и вдоль осей поворота, по существу, параллельных друг другу и параллельно линейной щели, образованной выпускным отверстием 27 впускного клапана 26 в закрытой конфигурации.
Опорные элементы 35, пружины 36 и кольцевое тело 32, предпочтительно, изготовлены за одно целое, но в качестве альтернативы они могут быть изготовлены из отдельных частей, соединенных друг с другом.
Прижимные элементы 32 жестко соединены с опорными элементами 35 таким образом, чтобы они располагались параллельно их осям поворота, иными словами, параллельно линейной щели, образованной выпускным отверстием 27 впускного клапана 26 в закрытом положении.
Как указано выше, мембрана 20 герметично соединена с выпускным концом 18 корпуса 11 насоса.
В связи с этим, мембрана содержит соединительную выступающую часть 40, имеющую, по существу, форму усеченного конуса, снабженную первым краем 41 и вторым краем 42, соединенным боковой стенкой 43 (фиг.2).
Первый край 41 соединен, предпочтительно, за одно целое с внешней поверхностью 22 мембраны 20, в положении, предпочтительно, близком к выпускному концу 18 корпуса 11 насоса.
Второй край 42 является свободным краем и вставлен в гнездо 44 фланца 45, который соединяет выпускной конец 18 корпуса 11 насоса с нагнетательным каналом 19 (фиг.3).
Фланец 45 является кольцевым и содержит первую половину 45а и вторую половину 45b, обращенные и соединенные друг с другом.
Первая половина 45a жестко соединена с корпусом 11 насоса, а вторая половина 45b жестко соединена с нагнетательным каналом 19.
Между первой 45а и второй половиной 45b образовано, по существу, кольцевое гнездо 44, в котором размещен свободный край 44 соединительной выступающей части 40, как иллюстрировано на фиг.3.
Фланец 45 имеет центральное сквозное отверстие, внутри которого вставлен свободный концевой участок 46 мембраны 20.
Центральное сквозное отверстие фланца 45 не сообщается по текучей среде с рабочим объемом 23 и является изолированным от последнего посредством соединительной выступающей части 40.
Свободный концевой участок 46 мембраны 20 образует нагнетательный клапан, работа которого будет описана ниже.
Свободный концевой участок 46 мембраны 20 имеет на внутренней поверхности 21 мембраны 20 множество кольцевых или спиральных выступов (не показаны), которые ведут себя как множество уплотнительных прокладок, когда нагнетательный клапан закрыт.
Второе зажимное устройство 47, которое имеет функцию обеспечения идеального закрытия нагнетательного клапана, а также запуска его закрытия, действует на свободном концевом участке 46 мембраны 20.
Второе зажимное устройство 47 расположено снаружи мембраны 20. Как показано на прилагаемых чертежах, второе зажимное устройство 47 расположено за сквозным отверстием фланца 45 и перед нагнетательным каналом 19. В частности, второе зажимное устройство 47 расположено во второй половине 45b фланца 45.
Как более четко иллюстрировано на фиг.6, второе зажимное устройство 47 содержит пару прижимных элементов 48, которые выполнены с возможностью контакта с внешней поверхностью 22 мембраны 20 на свободном концевом участке 46.
Прижимные элементы 48, предпочтительно, выполнены из пары стержней и имеют, по существу, прямолинейное удлинение и являются параллельными друг другу, с тем, чтобы иметь возможность воздействовать на противоположные стороны свободного концевого участка 46 мембраны 20.
Прижимные элементы 48 опираются на опорную структуру 49, которая соединена с выпускным концом 18 корпуса 11 насоса. Более конкретно, опорная структура 49 соединена внутри второй половины 45b фланца 45.
Опорная структура 49 поддерживает прижимные элементы 48 с возможностью поворота и упруго с тем, чтобы позволить последним перемещаться между близким положением друг к другу, в котором они воздействуют на свободный концевой участок 46 мембраны 20 (как иллюстрировано на фиг. 2 и 3), и разделенным положением, в котором они позволяют свободному концевому участку 46 расширяться (как иллюстрировано на фиг.4).
Опорная структура 49 содержит пару U-образных опорных рычагов 50, соединенных со второй половиной 45b фланца 45 пружинистым образом. В частности, опорные рычаги 50 являются поворотными относительно фланца 45 в противовес соответствующей паре пружин 51. Поворот опорных рычагов 50 относительно фланца 45 происходит в противоположных направлениях и вдоль осей поворота, по существу, параллельных друг другу и параллельных прижимным элементам 48.
Прижимные элементы 48, предпочтительно, расположены на большей высоте, другими словами, ближе к впускному концу 16 относительно пары пружин 51. Следует отметить, что на фиг. 2 и 3, прижимные элементы представлены на более низкой высоте относительно пружин 51.
Опорные рычаги 50 и пружины 51, предпочтительно, изготовлены за одно целое, или в качестве альтернативы они могут быть изготовлены из отдельных частей, соединенных вместе.
Прижимные элементы 48 жестко соединены с опорными рычагами 50 с тем, чтобы располагаться параллельно их осям поворота.
Альтернативно, прижимные элементы 48 могут быть уже описанного типа относительно прижимных элементов 32 первого зажимного устройства 31.
Когда объемный насос 10 запускается, мембрана 20 находится во втянутой конфигурации, и рабочий объем 23 заполняется рабочей текучей средой.
В этой конфигурации, впускной клапан 26 закрыт, поскольку на его стенку 29 клапана действует сила, которая создается разностью давлений между впускным каналом 17 и рабочей камерой 23, которая направлена от внешней поверхности 22 мембраны 20 к его внутренней поверхности 21 (поскольку давление в рабочей камере больше, чем давление во впускном канале).
Мембрана 20 контактирует с поверхностью 29 клапана, так что мертвый объем между мембраной 20 и впускным клапаном 26 равен нулю или в любом случае является очень малым.
В этой конфигурации, прижимные элементы 32 первого зажимного устройства 31 помогают поверхности 29 клапана удерживать выпускное отверстие 28 впускного клапана 26 в закрытом положении.
Нагнетательный клапан также закрыт, так как давление внутри насосной камеры 30, по существу, равно давлению в нагнетательном канале 19, а мембрана 20 находится во втянутой конфигурации.
Таким образом, свободный концевой участок 46 мембраны 20 (который образует нагнетательный клапан) остается в сложенном положении, фактически закрывая насосную камеру 30 (другими словами, внутреннюю часть мембраны 20), герметичной.
Кольцевые выступы, присутствующие внутри мембраны 20 на свободном концевом участке 46, действуют как прокладки, увеличивая степень герметичного уплотнения нагнетательного клапана.
Кроме того, прижимные элементы 48 второго зажимного устройства 47 прижимаются к внешней поверхности 22 мембраны 20 на свободном концевом участке 46, дополнительно увеличивая степень герметичного уплотнения нагнетательного клапана.
В этом состоянии, общий объем насосной камеры 30 (который образует мертвый объем) является очень малым, теоретически стремится к нулю, поскольку вся мембрана 20 складывается на себя и против стенки 28 клапана впускного клапана 26.
Эта начальная конфигурация иллюстрирована на фиг.2.
Когда рабочая текучая среда извлекается из рабочего объема 23, мембрана 20 растягивается, уменьшая давление внутри насосной камеры 30.
Падение давления внутри насосной камеры 30 обратно пропорционально мертвому объему насосной камеры (чем меньше мертвый объем, тем больше падение давления) и, следовательно, так как такой мертвый объем очень ограничен (из-за того, что было указано выше), падение давления внутри насосной камеры 30 является значительным.
Это позволяет получить превосходный напор объемного насоса 10, иными словами, способность вытягивать жидкость с более низких высот, близких к максимальной более низкой теоретически достижимой высоте.
Падение давления внутри насосной камеры 30 определяет открытие впускного клапана 26. Действительно, на стенку 29 клапана впускного клапана 26 действует сила, которая создается разностью давлений между впускным каналом 17 и насосной камерой 30, которая направлена от внешней поверхности 22 мембраны 20 к ее внутренней поверхности 21. (поскольку давление в насосной камере 30 меньше, чем давление во впускном канале).
Прижимные элементы 32 первого зажимного устройства 31 раздвигаются под напором стенки 29 клапана впускного клапана 26, что позволяет полностью открыть впускной клапан 26.
Нагнетательный клапан является все еще закрытым, поскольку давление внутри насосной камеры 30 меньше, чем давление в нагнетательном канале 19.
Таким образом, свободный концевой участок 46 мембраны 20 (который образует нагнетательный клапан) остается в сложенном положении, закрывая насосную камеру 30 герметично.
Складывание (снижение давления) внутри насосной камеры 30 втягивает текучую среду из впускного канала 17, а впускной клапан 26 позволяет проходить грязным жидкостям и даже жидкостям, содержащим твердые вещества, к насосной камере 30.
Эта конфигурация иллюстрирована на фиг.3.
Когда насосная камера 30 (мембрана 20) полностью расширена, она заполняется жидкостью, всасываемой впускным каналом 17, и рабочая текучая среда перекачивается в рабочий объем 23.
Мембрана 20 начинает сжиматься под действием большего давления на ее внешнюю поверхность 22, вызванного рабочей текучей средой.
В этот момент впускной клапан 26 начинает закрываться, поскольку сила, передаваемая мембраной 20, действует на его стенку 29 клапана.
Мембрана 20 действительно начинает контактировать с поверхностью 29 клапана под действием рабочей текучей среды.
Прижимные элементы 32 первого зажимного устройства 31 также воздействуют на поверхность 29 клапана, стремясь закрыть выпускное отверстие 28 впускного клапана 26.
Через несколько мгновений, впускной клапан 26 (учитывая его форму утиного носа) полностью закрывается.
В то же время, нагнетательный клапан открывается, поскольку жидкость, содержащаяся в насосной камере 30, под действием усилия мембраны 20 (вызванного рабочей текучей средой) расширяет свободный концевой участок 46 мембраны 20 (который не подвергается действию рабочей текучей среды) преодолевая сопротивление, оказываемое прижимными элементами 48 второго зажимного устройства 47.
Эта конфигурация показано на фиг.4.
Высосанная жидкость затем подается в нагнетательный канал 19 до тех пор, пока мембрана 20 снова не достигнет втянутой конфигурации, в которой нагнетательный клапан также закрывается из-за полного сжатия на самой мембране 20 (и ее свободного концевого участка 46) и прижимных элементов 48 второго зажимного устройства 47.
Описанный выше цикл начинается снова и повторяется до тех пор, пока привод 12 работает.
Фиг. 7, 8 и 9 показывают второй вариант осуществления объемного насоса 10.
Объемный насос 10 содержит корпус 101 насоса, в котором действуют два противоположных привода 102 электромеханического, гидравлического или пневматического типа. Каждый привод 102 содержит поршень 103 (фиг.8), который действует внутри корпуса 101 насоса.
Корпус насоса, предпочтительно, имеет цилиндрическую форму, а приводы расположены на основании цилиндра.
В средней области корпуса 101 насоса и на его боковой поверхности, корпус 101 насоса расположен в сообщении по текучей среде на впускном конце 106 с впускным каналом 107, а на выпускном конце 108 с нагнетательным каналом 109.
Впускной конец 106 является диаметрально противоположным выпускному концу 108.
Как лучше показано на фиг.8, две мембраны 120, выполненные из жесткого материала, вставлены в корпус 101 насоса.
Две мембраны 120 расположены напротив друг друга и соединены с соответствующим приводом 102, в частности, с соответствующим поршнем 103 привода.
Две мембраны 120 движутся, приводимые в действие соответствующим приводом 102, друг к другу и друг от друга.
Две мембраны 120 продолжаются внутри корпуса 101 насоса в направлении, по существу поперечном к направлению, которое отделяет впускной конец 106 от выпускного конца 108, иными словами, по существу, параллельно основаниям цилиндрической формы корпуса 101 насоса.
Форма каждой мембраны 120 является, по существу, круглой и имеет внутреннюю стенку 121, обращенную к внутренней стенке 121 другой мембраны 120, и внешнюю стенку 122, обращенную к соответствующему приводу 102.
Каждая мембрана 120 способна скользить внутри корпуса 101 насоса, обеспечивая герметичное уплотнение против ее внутренней стенки 101a.
Каждая мембрана 120, предпочтительно, изготовлена из жесткого материала, другими словами, из материала, приспособленного для того, чтобы не деформироваться при приведении в действие соответствующими приводами 102.
В частности, две мембраны являются подвижными между втянутой конфигурацией, в которой они расположены близко друг к другу, и расширенной конфигурацией, в которой они отделены друг от друга.
Две мембраны 120 заключают и образуют насосную камеру 130.
В частности, насосная камера 130 образована между двумя внутренними стенками 121 мембран 120.
Корпус 101 насоса содержит, на впускном конце 106, кольцевой соединительный фланец 124 с впускным каналом 107.
Кольцевой фланец 124 содержит первую половину 124а и вторую половину 124b, обращенные и соединенные друг с другом.
Первая половина 124a жестко соединена с корпусом 101 насоса, а вторая половина 124b жестко соединена с впускным каналом 107.
Фланец 124 имеет центральное сквозное отверстие, внутрь которого вставлен и соединен односторонний впускной клапан 126.
Впускной клапан 126 содержит впускное отверстие 127, выпускное отверстие 128 и стенку 129 клапана, которая соединяет впускное отверстие 127 с выпускным отверстием 128 (фиг.9).
Впускной клапан 126 представляет собой клапан типа утиный нос, другими словами, он содержит впускное отверстие 127, имеющую не деформируемую цилиндрическую форму, и выпускное отверстие 128, которое деформируется при переходе из закрытой конфигурации в открытую конфигурацию.
Выпускное отверстие 128 в закрытой конфигурации имеет, по существу, одномерную форму, другими словами, оно ограничено (закрытой) линейной щелью и, когда в открытой конфигурации, принимает круглую форму.
Стенка 129 клапана соединяет впускное отверстие 127 и выпускное отверстие 128, деформирующееся, чтобы позволить выпускному отверстию 128 изменять форму при переходе из закрытой конфигурации в открытую конфигурацию.
Поэтому стенка 129 клапана меняет форму при переходе от закрытой конфигурации к открытой конфигурации (и наоборот) впускного клапана 126.
Когда давление за впускным клапаном 126 больше, чем перед ним, на стенку 129 клапана прикладывается распределенная сила, которая деформирует его, заставляя выпускное отверстие 128 принимать конфигурацию с (закрытой) линейной щелью, закрывая впускной клапан 126.
Когда давление за впускным клапаном 126 меньше, чем давление перед ним, на стенку 129 клапана прикладывается распределенная сила, которая деформирует его, заставляя выпускное отверстие 128 принимать круглую конфигурацию, открывая впускной клапан 126.
Как иллюстрировано на фиг.2, впускной клапан 126, по меньшей мере, частично, предпочтительно, полностью, вставлен внутрь корпуса 101 насоса, более конкретно вставлен в насосную камеру 130. Стенка 129 клапана впускного клапана 126, по меньшей мере, частично вставлена, предпочтительно, полностью вставлена, в насосную камеру 130.
Как схематично показано на фиг.9, когда мембраны 120 находятся в втянутой конфигурации, соответствующие внутренние стенки 121 мембран 120 находятся в контакте со стенкой 129 клапана, другими словами, они опираются на стенку 129 клапана, соответствующую ее форме.
Для этой цели, каждая мембрана 120 содержит концевой участок 120a, противоположный по форме стенке 129 клапана, когда впускной клапан 126 закрыт.
Концевой участок 120a каждой мембраны 120 расположен близко к внутренней стенке 101a корпуса насоса, как иллюстрировано на фиг.9.
Концевой участок 120a каждой мембраны 120 соединен, по существу, с плоским основным участком 120b мембраны 120.
Следует отметить, что концевой участок 120a включает в себя только участок мембраны 120, большая часть которой мешает впускному клапану 126. Другими словами, только участок мембраны 120, перехваченный выступом большей части впускного клапана 126, имеет противоположную форму к стенке 129 клапана.
Объем между мембранами 120 и стенкой 129 клапана имеет тенденцию быть нулевым, когда мембраны 120 находятся во втянутой конфигурации.
Когда мембраны 120 находится в растянутой конфигурации (как иллюстрировано на фиг.8), внутренняя стенка 121 мембраны отстоит от стенки 129 клапана, что позволяет идеально его открывать.
Первое зажимное устройство 131, идентичное первому зажимному устройству 31, описанному со ссылкой на первый вариант осуществления, является активным на выпускном отверстии 128 впускного клапана 126.
Первое зажимное устройство 131 расположено между внутренней поверхностью 121 мембран 120 и стенкой 129 клапана впускного клапана 126.
На выпускном конце 108 корпуса 101 насоса имеется нагнетательный клапан 146.
Нагнетательный клапан 146, предпочтительно, расположен снаружи корпуса 101 насоса и внутри нагнетательного канала 109, как показано на фиг. 8 и 9.
Нагнетательный клапан 146 конструктивно идентичен впускному клапану 126.
Второе зажимное устройство 147, которое имеет функцию обеспечения идеального закрытия нагнетательного клапана, а также запуска его закрытия, действует на нагнетательном клапане 146.
Второе зажимное устройство 147 предпочтительно идентично первому зажимному устройству 131.
Когда объемный насос запускается, мембраны 120 находятся во втянутой конфигурации (фиг.9).
В этой конфигурации впускной клапан 126 закрыт, поскольку на его стенку 129 клапана действует сила, которая создается разностью давлений между впускным каналом 107 и насосной камерой 130. В этом состоянии, во впускном канале 107 давление больше, чем в насосной камере 130.
Мембраны 120 контактируют через концевой участок 120а с поверхностью 129 клапана, так что мертвый объем между мембранами 120 и впускным клапаном 126 равен нулю или в любом случае очень мал.
В этой конфигурации, прижимные элементы 32 первого зажимного устройства 131 помогают поверхности 129 клапана в удержании выпускного отверстия 128 впускного клапана 26 в закрытом положении.
Нагнетательный клапан 146 также является закрытым, так как давление внутри насосной камеры 130, по существу, равно давлению в нагнетательном канале 109, а мембрана 120 находится во втянутой конфигурации.
Кроме того, прижимные элементы второго зажимного устройства 147 помогают поверхности клапана в удержании выпускного отверстия нагнетательного клапана 146 в закрытом положении.
В этом состоянии, общий объем насосной камеры 130 (который образует мертвый объем) является очень малым, поскольку две мембраны 120 находятся, по существу, в контакте и в контакте со стенкой 129 клапана впускного клапана 126. Мертвый объем, по существу, определяется внутренним объемом нагнетательного клапана 146.
Когда две мембраны 120 раздвигаются, объем насосной камеры 130 увеличивается, уменьшая давление внутри насосной камеры 130.
Падение давления внутри насосной камеры 130 является обратно пропорциональным мертвому объему самой насосной камеры (чем меньше мертвый объем, тем больше падение давления) и, следовательно, так как такой мертвый объем является очень малым (обусловленный вышеизложенным), падение давления внутри насосной камеры 130 является существенным.
Это позволяет получить превосходный напор объемного насоса 10, иными словами, способность вытягивать жидкость с более низких высот, близких к максимальной более низкой теоретически достижимой высоте.
Падение давления внутри насосной камеры 130 определяет открытие впускного клапана 126.
Прижимные элементы первого зажимного устройства 131 раздвигаются под напором стенки 129 клапана впускного клапана 126, позволяя полностью открыть впускной клапан 126.
Нагнетательный клапан 146 является все еще закрытым, поскольку давление внутри насосной камеры 130 меньше, чем давление в нагнетательном канале 109.
Понижение (снижение давления) внутри насосной камеры 130 втягивает текучую среду из впускного канала 107, а впускной клапан 126 позволяет проходить грязным жидкостям и даже жидкостям, содержащим твердые вещества, к насосной камере 130.
Когда насосная камера 130 полностью расширена, она заполняется жидкостью, втянутой из впускного канала 107.
Мембраны 120 начинают сближаться под действием соответствующих приводов 102.
В этот момент впускной клапан 126 начинает закрываться, так как давление внутри насосной камеры 130 начинает увеличиваться.
Прижимные элементы первого зажимного устройства 131 воздействуют на поверхность 129 клапана, стремясь закрыть выпускное отверстие 128 впускного клапана 126.
Через несколько мгновений, впускной клапан 126 (учитывая его форму утиного носа) полностью закрывается.
В то же время, нагнетательный клапан 146 открывается, так как жидкость, содержащаяся в насосной камере 130, под действием усилия мембран 120 заливает нагнетательный клапан 146.
Эта конфигурация показана на фиг.8.
Втянутая жидкость затем направляется в нагнетательный канал 109 до тех пор, пока мембраны 120 снова не достигнут втянутой конфигурации, в которой нагнетательный клапан 146 также закрывается.
Описанный выше цикл начинается снова и повторяется до тех пор, пока привод 102 находится в действии.
Фиг.10 иллюстрирует третий вариант осуществления объемного насоса 10.
Объемный насос 10 содержит корпус 201 насоса, в котором действуют два противоположных привода 202 электромеханического, гидравлического или пневматического типа. Каждый привод 202 содержит поршень 203, который действует внутри корпуса 201 насоса.
Корпус насоса, предпочтительно, имеет цилиндрическую форму, а приводы расположены на основании цилиндра.
В средней области корпуса 201 насоса и на его боковой поверхности, корпус 201 насоса расположен в сообщении по текучей среде на впускном конце 206 с впускным каналом 207, а на выпускном конце 208 с напорным каналом 209.
Впускной конец 206 является диаметрально противоположным выпускному концу 208.
Две мембраны 220, изготовленные из гибкого материала, подобного, например, натуральному каучуку, вставлены в корпус 201 насоса.
Две мембраны 220 являются противоположными друг другу и герметично соединены с впускным концом 106 и выпускным концом 208 корпуса 201 насоса, так что насосная камера 230 создана между внутренней стенкой 221 каждой мембраны и корпусом 201 насоса.
Рабочий объем 223 образован между внешними стенками 222 мембран 220 и соответствующим приводом 202.
В связи с этим, каждый привод 202 содержит пластину 204, обращенную к соответствующей мембране 220 и содержащуюся внутри корпуса 201 насоса. Каждая пластина 204 соединена с соответствующим поршнем 203 привода 202 для перемещения от и к мембране 220.
Рабочий объем 223 заполнен рабочей текучей средой, подобной, маслу или воде.
Когда привод 202 приводится в действие по направлению к соответствующей мембране 220, рабочая жидкость оказывает давление на мембрану 220, что вызывает сжатие последней во втянутую конфигурацию.
Давление, оказываемое рабочей текучей средой на каждую мембрану 220, по существу, равномерно распределено по всей внешней стенке 222 каждой мембраны 220.
Когда привод 202 приводится в действие от соответствующей мембраны 220, мембрана 220 расширяется.
Корпус 201 насоса содержит, на впускном конце 206, кольцевой соединительный фланец 224 с впускным каналом 207.
Кольцевой фланец 224 содержит первую половину и вторую половину, обращенные и соединенные друг с другом.
Первая половина жестко соединена с корпусом 201 насоса, а вторая половина жестко соединена с впускным каналом 207.
Между первой и второй половиной фланца 224 возможно образовать, по существу, кольцевое гнездо корпуса, в котором расположен свободный край каждой мембраны 220.
Фланец 224 имеет центральное сквозное отверстие, внутрь которого вставлен и соединен односторонний впускной клапан 226.
Впускной клапан 226 содержит впускное отверстие 227, выпускное отверстие 228 и стенку 229 клапана, которая соединяет впускное отверстие 227 с выпускным отверстием 228.
Впускной клапан 226 представляет собой клапан типа утиный нос, другими словами, он содержит впускное отверстие 227, имеющую не деформируемую цилиндрическую форму, и выпускное отверстие 228, которое деформируется при переходе из закрытой конфигурации в открытую конфигурацию.
Выпускное отверстие 228 в закрытой конфигурации имеет, по существу, одномерную форму, другими словами, оно ограничено (закрытой) линейной щелью и, когда в открытой конфигурации, принимает круглую форму.
Стенка 229 клапана соединяет впускное отверстие 227 и выпускное отверстие 228, деформирующееся, чтобы позволить выпускному отверстию 228 изменять форму при переходе из закрытой конфигурации в открытую конфигурацию.
Поэтому стенка 229 клапана меняет форму при переходе от закрытой конфигурации к открытой конфигурации (и наоборот) впускного клапана 226.
Впускной клапан 226, по меньшей мере, частично, предпочтительно, полностью, вставлен в насосную камеру 230. Стенка 229 клапана впускного клапана 226, по меньшей мере, частично вставлена, предпочтительно, полностью вставлена, в насосную камеру 230. В частности, стенка 229 клапана впускного клапана 226, по меньшей мере, частично вставлена, предпочтительно, полностью вставлена, между двумя мембранами 220.
Как можно понять из фиг.10, впускной клапан 226 вставлен между двумя мембранами 220.
Когда мембрана 220 находится в втянутой конфигурации, внутренняя стенка 221 мембраны находится в тесном контакте со стенкой 229 клапана, другими словами опирается на стенку 229 клапана, соответствующую его форме.
Объем между мембраной 220 и стенкой 229 клапана имеет тенденцию быть нулевым, когда мембрана 220 находится в втянутой конфигурации.
Когда мембрана 220 находится в растянутой конфигурации (как иллюстрировано на фиг.10), внутренняя стенка 221 мембраны отстоит от стенки 229 клапана, позволяя идеально его открывать.
Первое зажимное устройство 231, идентичное первому зажимному устройству 31 и первому зажимному устройству 131, описанному со ссылкой на первый и второй вариант осуществления, является активным на выпускном отверстии 228 впускного клапана 226.
Первое зажимное устройство 231 расположено между внутренней поверхностью 221 мембран 220 и стенкой 229 клапана впускного клапана 226.
На выпускном конце 208 корпуса 201 насоса имеется нагнетательный клапан 246.
Нагнетательный клапан 246, предпочтительно, расположен снаружи корпуса 201 насоса и внутри нагнетательного канала 209, как иллюстрировано на фиг.10.
Нагнетательный клапан 246 конструктивно идентичен впускному клапану 226.
Второе зажимное устройство 247, которое имеет функцию обеспечения идеального закрытия нагнетательного клапана, а также запуска его закрытия, действует на нагнетательном клапане 246.
Второе зажимное устройство 247 предпочтительно идентично первому зажимному устройству 231.
Когда объемный насос запускается, мембраны 220 находятся во втянутой конфигурации.
В этой конфигурации впускной клапан 226 закрыт, поскольку на его стенку 229 клапана действует сила, которая создается разностью давлений между впускным каналом 207 и насосной камерой 230. В этом состоянии, во впускном канале 207 давление больше, чем в насосной камере 230.
Мембраны 220 контактирует с поверхностью 229 клапана, так что мертвый объем между мембранами 220 и впускным клапаном 226 равен нулю или в любом случае является очень малым.
В этой конфигурации, прижимные элементы первого зажимного устройства 231 помогают поверхности 29 клапана удерживать выпускное отверстие 228 впускного клапана 26 в закрытом положении.
Нагнетательный клапан 246 также является закрытым, так как давление внутри насосной камеры 230, по существу, равно давлению в нагнетательном канале 209, а мембрана 220 находится во втянутой конфигурации.
Кроме того, прижимные элементы второго зажимного устройства 247 помогают поверхности клапана удерживать выпускное отверстие нагнетательного клапана 246 в закрытом положении.
В этом состоянии, общий объем насосной камеры 230 (который образует мертвый объем) является очень малым, поскольку две мембраны 220, по существу, находятся в контакте и в контакте со стенкой 229 клапана впускного клапана 226. Мертвый объем, по существу, определяется внутренним объемом нагнетательного клапана 246.
Когда две мембраны 220 раздвигаются (вследствие перемещения пластин 204 от соответствующих мембран 220), объем насосной камеры 230 увеличивается, уменьшая давление внутри насосной камеры 230.
Падение давления внутри насосной камеры 230 обратно пропорционально мертвому объему самой насосной камеры (чем меньше мертвый объем, тем больше падение давления) и, следовательно, так как такой мертвый объем очень ограничен (из-за того, что было указано выше), падение давления внутри насосной камеры 230 является значительным.
Это позволяет получить превосходный напор объемного насоса 10, иными словами, способность вытягивать жидкость с более низких высот, близких к максимальной более низкой теоретически достижимой высоте.
Падение давления внутри насосной камеры 230 определяет открытие впускного клапана 226.
Прижимные элементы первого зажимного устройства 231 раздвигаются под напором стенки 229 клапана впускного клапана 226, позволяя полностью открыть впускной клапан 226.
Нагнетательный клапан 246 является все еще закрытым, поскольку давление внутри насосной камеры 230 меньше, чем давление в нагнетательном канале 209.
Эта конфигурация показана на фиг.10.
Понижение (снижение давления) внутри насосной камеры 230 втягивает текучую среду из впускного канала 207, а впускной клапан 226 позволяет проходить грязным жидкостям и даже жидкостям, содержащим твердые вещества, к насосной камере 230.
Когда насосная камера 230 полностью расширена, она заполняется жидкостью, втянутой из впускного канала 207.
Мембраны 220 начинают сдвигаться под действием перемещения вместе пластин 204.
В этот момент впускной клапан 226 начинает закрываться, так как давление внутри насосной камеры 230 начинает увеличиваться.
Прижимные элементы первого зажимного устройства 231 воздействуют на поверхность 229 клапана, стремясь закрыть выпускное отверстие 228 впускного клапана 226.
Через несколько мгновений, впускной клапан 226 (учитывая его форму утиного носа) полностью закрывается.
В то же время, нагнетательный клапан 246 открывается, так как жидкость, содержащаяся в насосной камере 230, под действием усилия мембран 220 заливает нагнетательный клапан 246.
Втянутая жидкость затем направляется в нагнетательный канал 209 до тех пор, пока мембраны 220 снова не достигнут втянутой конфигурации, в которой нагнетательный клапан 246 также закрывается.
Описанный выше цикл начинается снова и повторяется до тех пор, пока приводы 202 находится в действии.
Конечно, специалисты в данной области техники, чтобы удовлетворить конкретные и возможные требования, могут внести многочисленные модификации и варианты в объемный насос по настоящему изобретению, все из которых в любом случае охватываются объемом защиты, определяемый следующей формулой изобретения.