НАСОС-ДОЗАТОР ДЛЯ ВЯЗКИХ СРЕД

6
Полезная модель относится к области насосостроения, в частности, к конструкции бесклапанного  плунжерного насоса-дозатора, предназначенного для дозирования вязких сред и пульп (вязкостью 10 мПз и выше) при повышенных температурах, преимущественно биологически вредных, например, токсичных, радиоактивных и агрессивных, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства.
Известен бесклапанный плунжерный насос-дозатор для дозирования растворов [1]. Насос-дозатор содержит стакан, с установленным в нем плунжером, на цилиндрической стенке стакана выполнены нижнее всасывающее и верхнее нагнетательное отверстия, расположенные в одной плоскости. На цилиндрической поверхности плунжера вырезаны сектора напротив всасывающего отверстия и с противоположной стороны напротив нагнетательного отверстия, полости секторов сообщаются продольными внутренними каналами с полостью стакана у его днища. Высота секторов выполнена соизмеримой с максимальным осевым ходом плунжера, вращательное движение плунжеру передается через вал редуктора, а возвратно-поступательное движение плунжеру передается через наклонную полукруглую канавку на плунжере и входящий в нее шарик, поджимаемый через проставку кулачком. Угол прижима фиксируется стопорным винтом, установленный на корпусе стакана, разный угол прижима обеспечивает разный осевой ход плунжера, а следовательно и разную производительность при постоянном числе оборотов вала привода.
Недостатками известного насоса-дозатора являеюся его сложная конструкция, требующая непосредственного обслуживания, весьма малая эффективность и надежность при дозировке вязких радиоактивных сред из-за значительных сопротивлений при прохождении средой внутренних каналов плунжера, особенно на всасывающей стороне, где еще прибавляются и сопротивления на всасывающей магистрали, а также увеличенные эксплуатационные затраты, связанные с дозировкой биологически опасных сред.
Известен насос-дозатор для вязких сред, выбранный в качестве прототипа [2]. Он содержит стакан, с установленным в нем плунжером, на цилиндрической стенке стакана выполнены всасывающее и, диаметрально расположенное, нагнетательное
отверстия. На цилиндрической поверхности плунжера выполнено радиальное отверстие, соизмеримое по длине с осевым ходом плунжера, сообщаемое через центральный канал с полостью стакана со стороны его днища. Вращательное движение плунжеру передается через вал редуктора, а возвратно-поступательное движение плунжеру передается через наклонную канавку и входящий в нее ролик, установленный на корпусе стакана.
Принцип действия насоса-дозатора заключается в том, что привод позволяет плунжеру совершать согласованные сложные движения: вращательное движение и одновременно возвратно-поступателное движение, а именно, при повороте плунжера на 180° плунжер одновременно совершает возвратное движение (засасывает среду), при повороте на следующие 180° одновременно совершает поступательное движение (вытесняет среду). При этих поворотах плунжер соответственно своим радиальным отверстием соединяет то всасывающее отверстие с полостью плунжера (закрывает при этом нагнетательное отверстие своим телом), и наоборот, то соединяет нагнетательное отверстие с полостью плунжера (закрывает при этом всасывающее отверстие своим телом). Так плунжер сам открывает и закрывает всасывающее и нагнетательное отверстия. Таким образом, за один оборот плунжера совершается всасывание и вытеснение порции среды. Насос изменяет производительность благодаря изменению частоты вращения плунжера. При постоянных оборотах плунжера - постояная производительность, изменением числа оборотов плунжера изменяется производительность.
Недостатком прототипа является его малая надежность в работе при дистанционной дозировке активных и агрессивных вязких сред при повышенной температуре в условиях недоступного обслуживания, а Так же его высокие эксплуатационные затраты. Это обусловлено тем, что стойкость ролика в выше перечисленных средах и повышенной температуре ограничена и невозможно дистанционно заменить ролик. Для его замены необходимо отмыть проточную часть насоса-дозатора, отсоединить всасывающий и напорный трубопроводы, демонтировать насос-дозатор, отправить на дезактивацию, а после замены ролика смонтировать обратно. Выше перечисленные операции опасны и трудоемки в условиях дистанционной эксплуатации.
Технической задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является повышение надежности дистанционной дозировки высокоактивных и высокоагрессивных вязких сред при повышенной температуре,
обеспечение непрерывности проведения процесса дозирования и снижение эксплуатационных затрат
Для решения поставленной технической задачи насос-дозатор для дозирования вязких сред содержит стакан с плунжером, установленным с возможностью вращательного движения, передаваемого от вала редуктора, и возвратно-поступательного движения, передаваемого через наклонную канавку и входящий в нее ролик, размещенный на корпусе стакана, на цилиндрической стенке стакана выполнены всасывающее и диаметрально расположенное нагнетательное отверстия, на цилиндрической поверхности плунжера выполнено радиальное отверстие, сообщаемое через центральный канал с полостью стакана со стороны его днища, причем стакан, снабженный в верхней части фланцем, установлен в направляющей трубе, на которой выполнены всасывающее и нагнетательное отверстия, сообщающиеся, соответственно, с всасывающим и нагнетательным отверстиями стакана и координируемые фиксатором, установленным в верхней части направляющей трубы и входящим в паз на фланце стакана, на трубе и на стакане, выше хода плунжера, выполнены переливные отверстия, вал редуктора соединен через проставку с плунжером, на проставке выполнена наклонная канавка с размещенным в ней роликом, закрепленным на редукторе, а к нагнетательному отверстию направляющей трубы присоединен напорный патрубок, на котором вне зоны вязких сред установлена рубашка для обогрева.
В частном варианте проставка выполнена составной и в своей средней части имеет перфорацию
Предлагаемый насос-дозатор иллюстрируется чертежом, представленным на фигуре.
Насос-дозатор содержит стакан 1, с установленным в нем плунжером 2. На цилиндрической стенке стакана выполнены всасывающее 3 и диаметрально расположенное нагнетательное 4 отверстия. На цилиндрической поверхности плунжера выполнено радиальное отверстие 5, соизмеримое по длине с осевым ходом плунжера, сообщаемое через центральный канал 6 с полостью 7 стакана со стороны его днища 8. Вращательное движение плунжеру передается через вал редуктора 9, а возвратно-поступательное движение плунжеру передается через наклонную канавку 10 и входящий в нее ролик 11. При этом стакан установлен на днище емкости 12 (показано условно) в направляющей трубе 13, на которой выполнены всасывающее 14 и нагнетательное 15 отверстия, сообщающиеся с аналогичными
отверстиями стакана, координируемые фиксатором 16, закрепленным в верхней части направляющей трубы и входящим в паз на фланце стакана. На трубе и на стакане выше хода плунжера выполнены переливные отверстия 17 и 18. Верхняя часть направляющей трубы и стакана выходит через защитную пробку 19 в ремонтную зону. Привод плунжера осуществляется через проставку 20 от вала редуктора, на которой выполнена наклонная канавка и входящий в нее ролик, закрепленный на корпусе редуктора, а к нагнетательному отверстию направляющей трубы присоединен напорный патрубок 21, на котором вне зоны раствора и емкости установлена рубашка для обогрева 22. Проставка выполнена составной и имеет в средней части 23 перфорацию.
Предлагаемый насос-дозатор, погруженный в горячий раствор, работает следующим образом. Принцип действия насоса-дозатора заключается в том, что привод позволяет плунжеру совершать согласованные сложные движения: вращательное движение и одновременно возвратно-поступательное движение, а именно, при повороте плунжера на 180 плунжер одновременно совершает возвратное движение (засасывает среду), при повороте на следующие 180° одновременно совершает поступательное движение (вытесняет среду). При этих поворотах полость плунжера через радиальное отверстие 5 соединяется то с всасывающим отверстием 3 (закрывает при этом нагнетательное отверстие 4 своим телом), то с нагнетательным отверстием 4 (закрывает при этом всасывающее отверстие 3 своим телом). Так плунжер сам открывает и закрывает всасывающее 3 и нагнетательное 4 отверстия. Таким образом, за один оборот плунжера совещается всасывание и вытеснение порции среды, насос изменяет производительность благодаря изменению частоты вращения плунжера, при постоянных оборотах плунжера осуществляется постояная дозировка среды (производительность насоса), изменением числа оборотов плунжера, изменяется дозировка среды, то есть производительность насоса.
Отличие при эксплуатации предложенного насоса-дозатора от прототипа заключается в следующем. При возникновении необходимости замены плунжерной пары (стакана и плунжера) ее дистанционно вынимают в пенал (предварительно демонтирут привод 9 и часть проставки 20 ниже наклонной канавки 10), отправляют на отмывку, а на ее место устанавливают новую плунжерную пару. Если будут утечки из плунжера 2, то среда выходит через радиальные отверстия 17 и 18 в
емкость 12. Перфорация средней части 23 проставки уменьшает ее вес, что увеличивает ресурс работы ролика.
Пример.
3
3
2
Изготовлен опытный образец насоса-дозатора с диаметром плунжера 12 мм и 25 мм. Угол наклона наклонной канавки к оси проставки составлял 30, что обеспечило осевое перемещение плунжера, равное 15 мм Испытания насоса-дозатора проводились при дозировке плава наногидрата нитрата алюминия (Аl(NО)·9HO) с концентрацией алюминия 100-110 г/л и азотной кислоты 0,5-0,7 моль/л при температуре 85°С, и при числах оборотов вала привода, равных 3,0, 30,0 и 60,0 об/мин, и при давлении на напорном патрубке 0,05 Мпа. Дозируемая производительность для плунжера диаметром 12 мм составила 0,3, 3,0 и 6,0 л/ч, а для плунжера диаметром 25 мм составила 1,3, 13,0 и 26,0 л/ч, соответственно числам оборотов вала.
Таким образом, существенно повышается надежность работы заявленного насоса-дозатора, обеспечивается непрерывность поцесса дозирования и снижаютя эксплуатационные затраты.
Источники информации
1 Патент США №3486455, F 04 В, 7/06, 1969.
2. Патент РФ №2056527, F 04 B, 13/00, 1992, (прототип).