НАСОС ДЛЯ ПЕРЕКАЧИВАНИЯ ЖИДКИХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

Полезная модель относится к подаче агрессивных жидкостей, в частности для перекачивания кислотных или щелочных электролитов, и может быть использована в производстве аккумуляторов.
Из предшествующего уровня техники (патент WO 98/09083, публ. 25.03.1998) известен насос для подачи жидкости, содержащий компрессионную камеру, погруженную во внешнюю емкость с перекачиваемой жидкостью и соединенную с ней в донной части камеры посредством обратного клапана, патрубок напорного трубопровода с обратным клапаном, установленный во внутренней полости камеры, трубопровод подачи и отвода из камеры сжатой газообразной среды, соединяющий верхнюю часть компрессионной камеры с трехходовым клапаном, подключающим периодически к трубопроводу источник сжатой газообразной среды в период разгрузки жидкости из камеры в напорный трубопровод или атмосферу для выпуска из насоса газообразной среды в период наполнения камеры перекачиваемой жидкостью.
Недостатком известного насоса при перекачке кислотных или щелочных электролитов является сброс токсичных паров в атмосферу при выпуске из насоса газообразной среды в период наполнения компрессионной камеры перекачиваемой жидкостью, особенно в случаях подачи электролитов с температурой 40-80°С,
Другим недостатком известного решения является периодичность подачи электролита, ограничивающая производительность насоса и создающая существенные колебания давления электролита в напорном трубопроводе, что затрудняет регулирование расхода электролита, перекачиваемого в технологическое оборудование и аппараты.
Из предшествующего уровня техники (патент RU 1788923, публ. 15.01.1993 - ближайший аналог) известна также установка для заливки и дозирования свинца, включающая тигель с расплавом, расположенный в тигле блок, содержащий приемную и компрессионную камеры с установленными в них клапанами, разделяющими их на над клапанные и подклапанные части, трубопровод, соединяющий подклапанную часть приемной камеры с надклапанной частью компрессионной камеры, заполненной инертным газом, при этом надклапанная часть приемной камеры соединена с расплавом свинца, заполняющим тигель, а подалапанная часть компрессионной камеры соединена с металлопроводом.
Недостатком известного решения при его использовании для перекачивания жидкого кислотного или щелочного электролита является периодичность подачи электролита, ограничивающая производительность насоса и создающая существенные колебания давления электролита в напорном трубопроводе, что затрудняет регулирование расхода электролита, подаваемого в технологическое оборудование и аппараты.
Задача настоящей полезной модели состоит в создании такого насоса для перекачивания кислотного или щелочного электролита, который предусматривает повышение производительности и уменьшение величины колебания давления электролита в напорной сети путем формирования непрерывающегося потока электролита.
Указанный технический результат достигается тем, что заявляемый насос, как и вышеописанный известный, включает пневмораспределитель, емкость с электролитом, расположенный в емкости блок, содержащий приемную и компрессионную камеры с установленными в них клапанами, разделяющими их на надклапанные и подклапанные части, трубопровод, соединяющий подклапанную часть приемной камеры с надклапанной частью компрессионной камеры, заполненной инертным газом или воздухом, при этом надклапанная часть приемной камеры соединена с емкостью, заполненной электролитом, а подклапанная часть компрессионной камеры соединена с напорным трубопроводом подачи электролита, согласно предлагаемому изобретению насос дополнительно содержит двухкамерный пневматический отсекатель, еще один блок, расположенный в емкости с электролитом, в напорных трубопроводах обоих блоков установлены обратные клапаны, а трубопроводы соединены в общую сеть, верхние части компрессионных камер блоков соединены с выходами двухкамерного отсекателя, входы которого соединены с выходами пневмораспределителя.
Предлагаемый насос для перекачивания агрессивных жидкостей позволяет повысить подачу и уменьшить величину колебания давления электролита в общей напорной сети за счет работы независимых блоков насоса в противофазе как в режиме загрузки электролита в компрессионные камеры, так и в режиме разгрузки камер в напорную сеть.
Режим работы независимых блоков определяется пневмораспределителем, который через одну камеру отсекателя нагнетает избыточное давление газовой среды в компрессионную камеру одного из независимых блоков насоса, работающего в разгрузочном цикле, формируя начальный полуцикл подачи электролита в общую напорную сеть, в то время как второй независимый блок работает в загрузочном цикле, в котором подклапанная часть компрессионной камеры заполняется электролитом из внешней емкости.
Конечный полуцикл подачи электролита в общую напорную сеть выполняется при смене фазы нагнетания пневмораспределителем избыточного давления газовой среды через отсекатель в компрессионные камеры независимых блоков. В этом случае один из независимых блоков, отработавший в разгрузочном цикле, находится в загрузочном цикле, а второй независимый блок работает в разгрузочном цикле, формируя конечный полуцикл подачи электролита в общую сеть.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет реализовать подачу электролита в общую напорную сеть непрерывающимся потоком, что обеспечивает повышение производительности насоса и уменьшение величины колебания давления электролита.
Технические решения, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения, не выявлены, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию «новизна».
Заявляемые существенные признаки полезной модели, предопределяющие получение вышеописанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию «изобретательский уровень».
Поскольку заявляемая полезная модель обеспечивает технический результат, выражающийся в повышении производительности насоса и уменьшении величины колебания давления электролита в общей напорной сети за счет формирования неразрывного потока перекачиваемого электролита и может быть использована для перекачки жидких кислотных и щелочных электролитов, то можно сделать вывод, что полезная модель соответствует критерию «промышленная применимость».
Подтверждение возможности применения заявленного устройства изложены в нижеследующем подробном описании примеров его осуществления со ссылками на схематические чертежи, на которых представлены:
Фиг.1 - схема насоса согласно изобретению;
Фиг.2 - циклограмма работы насоса.
Насос (фиг.1) для перекачивания жидких агрессивных сред, преимущественно кислотных и щелочных электролитов, включает пневмораспределитель 26, емкость 4 с электролитом, расположенный в емкости 4 блок 1а, содержащий приемную 1а и компрессионную 2а камеры с установленными в них клапанами 5а и 6а, разделяющими их на надклапанные 7а, 8а и подклапанные 9а, 10а части; трубопровод 20а, соединяющий подклапанную часть 9а приемной камеры с надклапанной частью 8а компрессионной камеры, заполненной инертным газом или воздухом, при этом надклапанная часть 7а приемной камеры соединена с емкостью 4, заполненной электролитом, а подклапанная часть компрессионной камеры соединена с напорным трубопроводом За подачи электролита; клапаны 5а, 6а снабжены запорными механизмами Па и 12а, выполненными в виде поплавков, жестко соединенных со штоками 13а и 14а, вертикально перемещающихся в направляющих 15а и 16а (направляющая 15а одновременно является крышкой приемной камеры), при этом шток 13а снаружи приемной камеры 1а снабжен регулятором 17а хода; надклапанная часть 7а приемной камеры имеет окна 18а, закрытые кожухом 19а, открытым снизу; направляющая 16а выполнена в виде перфорированной втулки, закрепленной внутри компрессионной камеры 2а; надклапанная часть 8а компрессионной камеры имеет съемную крышку 21а, к которой присоединен предохранительный клапан 22а.
Согласно предлагаемой полезной модели насос дополнительно содержит двухкамерный пневматический отсекатель 24; независимый блок lb, расположенный в емкости 4 с электролитом, содержащий приемную lb и компрессионную 2b камеры с установленными в них клапанами 5b и 6b, разделяющими их на надклапанные 7b, 8b и подклапанные 9b, 10b части; трубопровод 20b, соединяющий подклапанную часть 9b приемной камеры с надклапанной частью 8b компрессионной камеры, заполненной инертным газом или воздухом, при этом надклапанная часть 7b приемной камеры соединена с емкостью 4, заполненной электролитом, а подклапанная часть компрессионной камеры соединена с напорным трубопроводом 3b подачи электролита; клапаны 5b, 6b снабжены запорными механизмами l1b и 12b, выполненными в виде поплавков, жестко соединенных со штоками 13b и 14b вертикально перемещающихся в направляющих 15b и 16b (направляющая 15b одновременно является крышкой приемной камеры lb), при этом шток 13b снаружи приемной камеры lb снабжен регулятором 17b хода, надклапанная часть 7b приемной камеры имеет окна 18b, закрытые кожухом 19b, открытым снизу; направляющая 16b выполнена в виде перфорированной втулки, закрепленной внутри компрессионной камеры 2b; надклапанная часть 8b компрессионной камеры имеет съемную крышку 2lb, к которой присоединен предохранительный клапан 22b; в напорных трубопроводах За, 3b обоих блоков установлены обратные клапаны 23а, 23b, а трубопроводы соединены в общую сеть; предохранительные клапаны 22а и 22b соединены пневмопроводами 25а и 25b с выходами 24а и 24b двухкамерного отсекателя 24, входы которого пневмопроводами 27а и 27b соединены с выходами 26 г пневмораспределителя 26, содержащего блок 26b воздухоподготовки и пульт 26а управления.
Вышеописанный насос работает следующим образом.
В исходном положении насоса, установленного в емкость 4 без электролита и закрепленного к корпусу емкости скобой или съемным грузом, поплавковые клапаны 5а, 6а и 5b, 6b открыты, а обратные клапаны 23а и 23b - закрыты. При заполнении емкости 4 электролитом происходит переток последнего по принципу сообщающихся сосудов через окна 18а и 18b, снизу кожухов 19а и 19b, исключающих попадание плавающих в электролите частиц, в приемные камеры 1а и lb, трубопроводы 20а, 20b, 3а, 3b и в компрессионные камеры 2а и 2b до уровня электролита в емкости 4.
Запорные механизмы Па, lib, 12а и 12b всплывают и клапаны 5а, 6а и 5b, 6b закрываются. Затем гибкими пневмопроводами 25а и 25b соединяют штуцеры предохранительных клапанов 22а, 22b и штуцеры выходных камер 24а, 24b пневматического отсекателя. В этом случае внутренние полости насоса будут заполнены воздухом. При необходимости использования в качестве газовой среды насоса инертного газа, например, аргона или углекислого газа, снимают крышки 21а и 21b компрессионных камер и заполняют надклапанные части 8а и 8b камер инертным газом, устанавливают крышки 21а и 21b на место, подключая их к двухкамерному пневматическому отсекателю 24.
Перед подключением отсекателя 24 к пневмораспределителю 26 устанавливают блоком 26b воздухоподготовки давление воздуха в системе, например, 2,5 бар (0,25 МПа), с помощью регулятора 26а 1 частоты импульсов задают число циклов, например 10-12 циклов/мин, а значит и напор электролита, создаваемый насосом. Затем гибкими пневмопроводами 27а, 27b соединяют штуцеры входных камер пневматического отсекателя 24 со штуцерами выходов 26 г пневмораспределителя 26 и тумблером 26а2 блока управления 26а включают насос в работу.
При включении насоса воздух с выходов 26 г пневмораспределителя 26 циклически (в противофазе) нагнетается по гибким пневмопроводам 27а или 27b на входы двухкамерного отсекателя 24. Если импульсы избыточного давления поступают по пневмопроводу 27а, то на выходе камеры 24а отсекателя, подключенного к пневмопроводу 25а, и в компрессионной камере 2а создается избыточное давление газовой среды. Под действием давления клапан 6а открывается (клапан 5а остается закрытым) и порция электролита поступает из подклапанной части 10а камеры 2а в напорный трубопровод За и через обратный клапан 23а в общую сеть. В этом случае независимый блок 1а насоса работает в разгрузочном цикле, формируя начальный полуцикл подачи насосом электролита общую напорную сеть, в то время как другой независимый блок lb насоса работает в загрузочном цикле, в котором подклапанная часть 10b компрессионной камеры 2b заполняется электролитом.
При смене фазы нагнетания на выходах 26 г пневмораспределителя, импульсы избыточного давления поступают по пневмопроводу 27b и тогда на выходе камеры 24b отсекателя, подключенного к пневмопроводу 25b, и в компрессионной камере 2b создается избыточное давление газовой среды. Под действием давления клапан 6b открывается (клапан 5b остается закрытым) и порция электролита поступает из подклапанной части 10b камеры 2b в напорный трубопровод 3b и через обратный клапан 23b в общую сеть. В этом случае независимый блок lb насоса работает в разгрузочном цикле, формируя конечный полуцикл подачи насосом электролита общую напорную сеть. В это же время другой независимый блок 1а насоса работает в загрузочном цикле, в котором подклапанная часть 10а компрессионной камеры 2а заполняется электролитом.
Далее работа блоков 1а и lb насоса продолжается в циклическом процессе, а в общую напорную сеть насоса осуществляется непрерывающаяся подача потока электролита.
На циклограмме (фиг.2) изображены циклы работы блока 1а и блока lb насоса, а также их результирующая работа.
Из анализа циклограмм видно, что предлагаемый насос для перекачивания агрессивных жидкостей позволяет повысить подачу и уменьшить величину колебания давления электролита в общей напорной сети путем формирования непрерывающегося потока электролита, что достигается работой независимых блоков насоса в противофазе как в режиме загрузки электролита в компрессионные камеры, так и в режиме разгрузки камер в общую напорную сеть.