ИМПУЛЬСНЫЙ НАГНЕТАТЕЛЬ

Полезная модель относится к области водоснабжения, где может найти применение в водоподъемных устройствах различного назначения, к области газоснабжения, где возможно применение в качестве устройств сжатия и перекачки газа, а также к области теплоснабжения при использовании в перекачивающих воду и теплоноситель устройствах.
Известна конструкция импульсного нагнетателя в составе системы теплоснабжения, содержащая полый корпус с установленной внутри эластичной диафрагмой, разделяющей его на две изолированы друг от друга части, одна из которых сообщается с обратными клапанами входа и выхода, а вторая выполнена с возможностью присоединения к трубопроводу (RU 98060, МПК F24D 3/00, опубл. 27.09.2010).
Среди недостатков известной конструкции следует отметить относительную сложность настройки положения эластичной диафрагмы внутри полого корпуса в начале каждого цикла нагнетания, что необходимо для обеспечения наибольшей производительности устройства.
Известна конструкция импульсного нагнетателя в составе двухжидкостного гидравлического тарана, содержащая полый воздушный колпак с обратными клапанами входа и выхода нагнетаемой среды, по периметру сечения внутренней полости которого закреплена эластичная диафрагма (Овсепян В.М., Гидравлический таран и таранные установки, М., 1968, с. 64-65, рис. 30).
Недостатком известной конструкции является наличие относительно низкой надежности из-за растворения воздуха в воздушном колпаке при его сжатии нагнетаемой водой, характеризуется частой склонностью эластичной диафрагмы на разрыв и имеет относительно нестабильные показатели давления и расхода нагнетаемой среды по времени работы.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому техническому решению является конструкция импульсного нагнетателя в составе водоподъемного устройства, которая содержит полый корпус с установленными внутри возвратной пружиной и эластичной диафрагмой, разделяющей его на две изолированные друг от друга части, одна из которых сообщается с обратными клапанами входа и выхода, а вторая соединена с патрубком подключения к внешнему трубопроводу, возвратная пружина установлена между эластичной диафрагмой и корпусом импульсного нагнетателя (RU 99553, МПК F04F 7/00, опубл. 20.11.2010).
Среди недостатков известной конструкции следует отметить сравнительно низкую эффективность работы, а также относительную сложность и неудобство регулирования производительности устройства путем подбора оптимальной жесткости пружины каждый раз, как только меняются параметры нагнетаемой и рабочей среды.
Технический результат заключается в повышении эффективности работы устройства при эргономичной реализации возможности настройки хода диафрагмы под конкретные значения высот всасывания и нагнетания без разбора устройства и исключении необходимости постоянной подкачки воздуха внутрь полого корпуса гидравлического аккумулятора.
Технический результат достигается тем, что импульсный нагнетатель включает пустотелый корпус, в сечении которого установлена эластичная диафрагма, разделяющая его на две изолированные друг от друга полости, и обратные клапаны входа и выхода нагнетаемой среды, которые последовательно включены с нижней полостью, верхняя полость выполнена с отверстием для подключения к внешнему трубопроводу. Возвратная пружина установлена между эластичной диафрагмой и верхней частью пустотелого корпуса. В верхней части пустотелого корпуса выполнено добавочное отверстие, конструкция дополнительно содержит гидравлический аккумулятор в виде полого корпуса с эластичной мембраной, прижатой по краям полым корпусом гидравлического аккумулятора к добавочному отверстию. Регулятор давления включен последовательно с обратным клапаном выхода нагнетаемой среды, а капиллярная трубка соединена с нижней полостью пустотелого корпуса и полым корпусом гидравлического аккумулятора.
На чертеже показан вид импульсного нагнетателя, включающего пустотелый корпус 1, в сечении которого установлена эластичная диафрагма 2, разделяющая его на две изолированные друг от друга полости 3, 4, и обратные клапаны входа 5 и выхода 6 нагнетаемой среды, которые последовательно включены с верхней полостью 3. Нижняя полость 4 выполнена с отверстием 7 для подключения к внешнему трубопроводу. Возвратная пружина 8 установлена между эластичной диафрагмой 2 и верхней частью пустотелого корпуса 1. В верхней части пустотелого корпуса 1 выполнено добавочное отверстие 9, конструкция дополнительно содержит гидравлический аккумулятор 10 в виде полого корпуса 11 с эластичной мембраной 12, прижатой по краям полым корпусом 11 гидравлического аккумулятора 10 к добавочному отверстию 9. Регулятор давления 13 включен последовательно с обратным клапаном выхода 6 нагнетаемой среды, а капиллярная трубка 14 соединена с нижней полостью 4 пустотелого корпуса 1 и полым корпусом 11 гидравлического аккумулятора 10.
Импульсный нагнетатель работает следующим образом. Изначально обратный клапан входа 5 нагнетаемой среды и обратный клапан выхода 6 нагнетаемой среды связываются, соответственно с источником и приемником нагнетаемой среды (на рис.не указаны), в качестве которой может выступать жидкость или газ. Через отверстие для подключения к внешнему трубопроводу 7 нижняя полость 4 пустотелого корпуса 1 импульсного нагнетателя сообщается с трубопроводом импульсно-попеременного давления рабочей среды (на рис.не указан). При этом за счет капиллярной трубки 14 рабочая среда поступает в полый корпус 11 гидравлического аккумулятора 10, сжимая растянувшуюся нагнетаемой средой эластичную мембрану 12 и вытесняя попавший в систему воздух через автоматический воздухоотводчик (на рис. не указан), закрепленный в полом корпусе 11 гидравлического аккумулятора 10. При этом, нагнетаемая жидкость (газ), находящаяся внутри эластичной мембраны 12, через добавочное отверстие 9 будет истекать в верхнюю полость 3 пустотелого корпуса 1, обеспечивая, тем самым, совместно с возвратной пружиной 8, перемещение эластичной диафрагмы 2 в сторону нижней полости 4 пустотелого корпуса 1. Регулятор давления 13 настраивают на поддержание давления нагнетания в верхней полости 3 пустотелого корпуса 1 импульсного нагнетателя не менее статического давления рабочей среды, присутствующего в нижней полости 4.
После того, как предварительная настройка устройства закончена, осуществляют подачу импульсно-попеременного давления через отверстие для подключения к внешнему трубопроводу 7. В результате этого эластичная диафрагма 2, гидравлически изолирующая верхнюю 3 и нижнюю 4 полости пустотелого корпуса 1 импульсного нагнетателя начнет совершать возвратно-поступательные движения, обеспечивая перекачку нагнетаемой среды через обратные клапаны входа 5 и выхода 6. Это будет происходить благодаря тому, что под избыточным импульсным давлением рабочей среды в нижней полости 4 пустотелого корпуса 1 импульсного нагнетателя будет происходить ее смещение в верхнюю полость 3 при одновременном вытеснении нагнетаемой жидкости (или газа) через обратный клапан выхода 5 нагнетаемой среды и регулятор давления 13 и, частично, через добавочное отверстие 9 в полость гидравлического аккумулятора 10. В момент времени, когда избыточное давление в нижней полости 4 пустотелого корпуса 1 импульсного нагнетателя иссякнет, (благодаря характеристикам трубопровода импульсно-попеременного давления рабочей среды, который на рис.не указан) эластичная диафрагма 2, под действием возвратной пружины 8 и избыточного давления, поддерживаемого регулятором давления 13, вернется в исходное нижнее положение, обеспечивая, при этом, всасывание новой порции нагнетаемой жидкости через обратный клапан входа нагнетаемой среды 5. Регулятор давления 13, сохраняя постоянство давления жидкости в верхней полости 3 пустотелого корпуса 1 импульсного нагнетателя, обеспечивает полную цикличность процесса нагнетания путем создания благоприятных условий для возврата эластичной диафрагмы 2 в исходное нижнее положение возвратной пружиной 8 при относительно большем давлении в первой полости 3, чем давление в нижней полости 4. Эта разница давлений возникает при отрицательной волне гидравлического удара в трубопроводе импульсно-попеременного давления (на рис. не указан). Таким образом, регулируя величину поддерживаемого давления нагнетаемой жидкости в верхней полости 3 пустотелого корпуса 1 импульсного нагнетателя регулятором давления 13, обеспечивается автоматическая настройка работы устройства под различные параметры рабочей и нагнетаемой среды (величина расхода и давления). При этом, максимальная производительность устройства будет обеспечиваться каждый раз при возвращении эластичной диафрагмы 2 в крайнее нижнее положение пустотелого корпуса 1.
В результате использования предлагаемой конструкции импульсного нагнетателя потенциал его назначения в различных областях применения реализуется наиболее полно:
- обеспечивается эргономичная возможность настройки работы устройства под различные параметры нагнетаемой и рабочей среды без его разбора;
- исключается необходимость использования воздуха внутри полого корпуса гидравлического аккумулятора;
- энергетическая эффективность устройства, определяемая производительностью по нагнетаемой среде, повышается за счет реализации возможности автоматического возврата эластичной диафрагмы в исходное положение, что позволяет наиболее полно каждый раз использовать энергию импульса количества движения рабочей среды.