МЕМБРАННАЯ МАШИНА ОБЪЕМНОГО ДЕЙСТВИЯ
DIAPHRAGM-TYPE DISPLACEMENT MACHINE

Изобретение относится к области компрессоро- и насосостроения и может быть использовано в мембранных компрессорах и насосах.
Мембранные (диафрагменные) машины широко известны. (например, см. «Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам п/р Б.Б. Некрасова изд. «Вышэйшая школа» Минск 1976 г. стр.253.)
Достоинством мембранных компрессоров и насосов является их абсолютная герметичность. Основной их недостаток заключается в неспособности создавать высокие давления перекачиваемой среды, в следствие того, что давление перекачиваемой среды воспринимается только одной мембраной, которая имеет ограниченную прочность.
Известно техническое решение, в котором давление перекачиваемой среды распределяется на несколько мембран, что позволяет повысить давление перекачиваемой среды, (а.с. №1656157, МКИ F04B 43/04, 45/04, дата публикации 15.06.91.) Мембранная машина включает в себя корпус с полостями всасывания и нагнетания, шток и защемленные в корпусе и на штоке не менее двух мембран. Полости между мембранами соединены через дроссель с источниками давления жидкости или газа и могут, соответственно, иметь как несжимаемую подвижную среду, так и газ. Подбором дросселей и источников давления устанавливают перепады давления в полостях между мембранами величиной достаточно малой, чтобы обеспечить долговечную работу мембран, и достаточно большой, чтобы суммарная величина перепада давлений в полостях была равна давлению перекачиваемой среды. Данное техническое решение принято за прототип, так как является ближайшим аналогом по технической сущности и достигаемому результату.
Недостатками известной машины являются сложность конструкции, обусловленная наличием дополнительных пневмо и гидролиний с дросселями, проблематичность обеспечения равномерного распределения нагрузки между мембранами, обусловленная необходимостью настройки дросселей, а также необходимостью регулирования дросселей при значительных изменениях давления перекачиваемой среды или производительности насоса - в противном случае перепады давления между смежными мембранами могут значительно измениться и превысить пределы прочности мембраны.
В предлагаемой машине общим с прототипом является наличие корпуса с рабочей камерой, соединенной с всасывающим и нагнетательным клапаном, штока и защемленных в корпусе и на штоке не менее двух мембран.
Задача, решаемая изобретением, состоит в упрощении конструкции машины и ее эксплуатации с обеспечением при этом высокого давления перекачиваемой среды.
Поставленная задача достигается за счет следующего технического результата - давление перекачиваемой среды автоматически на всех режимах работы равномерно распределяется на все установленные мембраны без использования дросселей и дополнительных источников давления;
Технический результат достигается за счет того, что в мембранной машине объемного действия, содержащей корпус с рабочей камерой, соединенной с всасывающим и нагнетательным клапанами, шток и защемленные в корпусе и на штоке не менее двух мембран, полости между которыми заполнены несжимаемой подвижной средой, согласно изобретению полости между мембранами выполнены замкнутыми, а мембраны имеют одинаковый прогиб.
Предлагаемая мембранная машина объемного действия отличается от прототипа тем, что полости между мембранами выполнены замкнутыми, а мембраны имеют одинаковый прогиб.
Заявляемая совокупность и взаимосвязь существенных признаков находится в причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом, является новой, так как имеет существенные отличительные от прототипа признаки и позволяет получить новый вышеуказанный технический результат по сравнению с прототипом и другими близкими по технической сущности аналогами.
Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критериям новизна и изобретательский уровень.
На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемой мембранной машины.
В корпусе 1 машины имеются рабочая камера 2, соединенная с всасывающим 3 и нагнетательным 4 клапанами. Мембраны 5 защемлены в корпусе 1 и на штоке 6. В качестве материала для мембраны 5 может быть использован листовой фторопласт. Полости 7 между мембранами 5 выполнены замкнутыми и заполнены несжимаемой подвижной средой, например маслом. Шток 6 машины соединен с механизмом возвратно-поступательного движения (на рис.не показан). Для заполнения маслом полостей 7 предусмотрены технологические штуцера 8 с заглушками 9. Чтобы при заполнении маслом полостей 7 прогибы мембран были у всех одинаковы, последовательность заполнения может быть следующей. Шток 6 смещают в одно из крайних положений до полной выборки прогибов мембран 5. Затем через штуцер 8 заполняют маслом каждую полость 7 и после этого на каждый штуцер 8 навинчивают заглушку 9.
Мембранная машина работает следующим образом. При возвратно-поступательном движении штока 6 машина известным образом через рабочую камеру 2, всасывающий 3 и нагнетательный 4 клапаны будет перекачивать жидкость. При этом давление перекачиваемой жидкости будет автоматически равномерно распределено между каждой мембраной 5. Действительно, поскольку полости 7 между мембранами 5 замкнуты и заполнены несжимаемой подвижной средой (маслом) и каждая мембрана 5 имеет одинаковый прогиб, то под действием давления перекачиваемой жидкости мембраны 5 будут деформироваться на одну и ту же величину, пока суммарное усилие от деформации каждой мембраны 5 не уравновесит давление жидкости. При этом, поскольку величина деформации у всех мембран 5 одинакова, то и величина напряжения в каждой мембране 5, согласно закону Гука, будут равными. Таким образом, давление перекачиваемой среды автоматически воспринимается каждой мембраной 5 поровну, что позволяет увеличивать давление в перекачиваемой среде только за счет установки дополнительного числа мембран 5.
Конструкция машины по сравнению с прототипом упрощается за счет устранения линий с дросселями и различными источниками давления. Упрощается также и эксплуатация машины. Отпадает необходимость в регулировках давления в полостях между мембранами, так как давление перекачиваемой среды автоматически на всех режимах работы равномерно распределяется на все установленные мембраны.
Предлагаемое техническое решение применено и испытано в экспериментальном мембранном дозировочном насосе с шестью мембранами из фторопласта. Максимальное рабочее давление в насосе соответственно увеличилось в шесть раз по отношению к традиционному насосу с одной мембраной.