ПЕРЕКАЧНАЯ СЕКЦИЯ ВОЗДУХОПРИВОДНОЙ ДИАФРАГМЕННОЙ НАСОСНОЙ СИСТЕМЫ
TRANSFER SECTION OF AIR-DRIVEN DIAPHRAGM PUMP SYSTEM

Изобретение относится к устройствам для транспортирования жидких материалов на большое расстояние или высоту без использования высоконапорного насосного оборудования и может найти применение в нефтяной, химической, пищевой и других отраслях промышленности.
Известна насосная система (Патент РФ №2519681, 2014, F04B 43/00), содержащая трубный корпус с торцевыми фланцами и сквозными радиальными каналами, обратные клапаны, размещенную внутри корпуса трубчатую диафрагму из эластичного материала. Основными недостатками данной насосной системы является сложность ее конструктивного исполнения, обусловленная тем, что перекачные секции работают под высоким давлением.
Известен гидроприводной диафрагменный насос для подъема жидкости из скважины (Патент РФ №2369774, 2009, F04B 43/06, F04B 47/04), содержащий трубный корпус с торцевыми фланцами и сквозными радиальными каналами, обратные клапаны, размещенную внутри корпуса трубчатую диафрагму из эластичного материала. К основным недостаткам данного гидроприводного диафрагменного насоса следует также отнести сложность его конструкции и использование в качестве приводной рабочей среды жидкости высокого давления.
Наиболее близким по конструктивному исполнению к предполагаемому изобретению является гидроприводной диафрагменный насос (Патент РФ №2285151, 2006, F04B 43/10), прототип, содержащий трубный корпус с торцевыми фланцами и сквозными радиальными каналами, обратные клапаны, размещенную внутри корпуса трубчатую диафрагму из эластичного материала. К основным недостаткам данного гидроприводного диафрагменного насоса следует отнести не только сложность конструкции перекачной секции, но и то, что все секции установлены в одном месте и работают как параллельные секции одного насоса.
Задачей изобретения является повышение эффективности транспортирования жидких материалов на большое расстояние или высоту без использования высоконапорного насосного оборудования и толстостенных трубопроводов, повышение срока службы диафрагмы и снижение потенциальной угрозы нанесения вреда окружающей среды в случае повреждения диафрагмы.
Указанная задача решается тем, что трубчатая диафрагма выполнена в виде замкнутой камеры, с одной торцевой стороны которой в нее жестко вмонтирован патрубок, патрубок соединен с радиальным каналом корпуса, с внешней стороны корпуса канал присоединен к трубопроводу воздуха высокого давления, к впускным и выпускным клапанам воздуха, цилиндрическая стенка трубчатой диафрагмы выполнена по длине ее образующей разной толщины, наибольшая толщина стенки диафрагмы у патрубка, наименьшая у другого ее конца, разница толщин стенки составляет 15-20 процентов, перекачная секция соединена с другими перекачными секциями, с подпорной магистралью и с магистралью высокого давления торцевыми фланцами через обратные клапаны.
На фиг. 1 изображен продольный разрез трех соединенных между собой перекачных секций воздухоприводной диафрагменной насосной системы с обратными клапанами, установленными внутри трубных корпусов; на фиг. 2 - продольный разрез трех соединенных между собой перекачных секций воздухоприводной диафрагменной насосной системы с обратными клапанами, установленными вне трубных корпусов; на фиг. 3 - продольный разрез трубчатой эластичной диафрагмы.
Перекачная секция воздухоприводной диафрагменной насосной системы содержит трубный корпус 1 с торцевыми фланцами 2, 3 и сквозными радиальными каналами 4, 5, обратные клапаны 6, 7, размещенную внутри корпуса трубчатую диафрагму 8 из эластичного материала. Трубчатая диафрагма 8 выполнена в виде замкнутой камеры, с одной торцевой стороны которой в нее жестко вмонтирован патрубок 9 и с обеих торцевых сторон имеются проушены 10 для крепления ее к трубному корпусу 1 с помощью гибких связей 11. Патрубок 9 соединен внутри корпуса 1 с радиальным каналом 4. С внешней стороны корпуса канал 4 присоединен к трубопроводу воздуха высокого давления и к впускным и выпускным клапанам воздуха (на фиг. 1, 2 не показаны). Цилиндрическая стенка трубчатой диафрагмы 8 выполнена по длине ее образующей разной толщины. Наибольшая толщина стенки диафрагмы 8 у патрубка 9, наименьшая у другого ее конца. Разница толщин цилиндрической стенки диафрагмы составляет 15-20 процентов. Насосная система представляет последовательно соединенные между собой фланцами 2, 3 перекачные секции. Между перекачными секциями могут быть смонтированы трубопроводы без диафрагм. Крайние перекачные секции подключены к подпорной магистрали 12 низкого давления и к магистрали высокого давления 13. Обратные клапаны 6, 7 могу быть установлены внутри (фиг. 1) или вне (фиг. 2) трубных корпусов на байпасных трубопроводах.
Перекачная секция воздухоприводной диафрагменной насосной системы работает следующим образом.
Подлежащая перекачиванию жидкость поступает из подпорной магистрали 12 внутрь трубного корпуса 1 первой перекачной секции и заполняет полость между корпусом и диафрагмой 8. Управляющая насосной системой станция подает сжатый воздух из трубопровода высокого давления через впускной клапан, канал 4 и патрубок 9 внутрь трубчатой диафрагмы 8, которая, раздуваясь, вытесняет жидкость из корпуса 1 первой перекачной секции через обратный клапан 6 или 7 в следующую секцию. После вытеснения перекачиваемой жидкости из перекачной полости корпуса 1 впускной клапан закрывается, и излишек воздуха выводится из трубчатой диафрагмы через выпускной клапан, и она принимает первоначальную конфигурацию. Затем жидкость вновь заполняет полость между корпусом и диафрагмой. Цикл повторяется. Циклы работы остальных перекачных секций точно такие же, только начало цикла работы каждой следующей секции смещено по времени на половину периода работы предыдущей перекачной секции.
Использование трубчатой диафрагмы из эластичного материала разной толщины стенки по длине ее образующей позволяет при надувании ее сжатым воздухом увеличивать ее диаметр постепенно из зоны наименьшей ее толщины стенки к зоне большей толщины стенки. Этим достигается постепенное вытеснение жидкости от подпорной магистрали низкого давления к магистрали высокого давления с первоначальным перекрытием свободного сечения перекачной секции со стороны подпорной магистрали, что позволяет вытеснять перекачиваемую жидкость только вперед.
Указанные преимущества предлагаемой перекачной секции воздухоприводной диафрагменной насосной системы по сравнению с известными техническими решениями обеспечиваются новой совокупностью его конструктивных элементов.