Насос-дозатор
DOSING PUMP

Изобретение относится к области проектирования насосов-дозаторов жидких веществ и касается насосов-дозаторов для подачи одоранта (меркаптанов) в природный газ для придания ему запаха.
Известен насос-дозатор для подачи одоранта (этилмеркаптан, смесь меркаптанов - бесцветная с резким неприятным запахом, горючая ядовитая жидкость) в поток газа на газораспределительных станциях, содержащий два корпуса с крышками, при этом одна из крышек первого корпуса снабжена двумя обратными клапанами для приема-подачи одоранта из полости между крышкой, корпусом насоса-дозатора и поршнем с манжетными уплотнениями, причем поршень насоса-дозатора посредством штока соединен со вторым поршнем, размещенным во втором корпусе с крышками, образующими полости для приема управляющего газа (см. прилагаемое руководство по эксплуатации насоса-дозатора АГС 107.00.00.000-8РЭ от 31.05.2013 г.)
Недостатком известного насоса-дозатора является возможность утечек одоранта через уплотнения (в том числе из-за их износа) в окружающую среду.
Известен также насос-дозатор, содержащий корпус со встроенным в него сильфоном с полостями для циклического приема управляющего (импульсного) газа через электромагнитный клапан и соответственно для приема-подачи одоранта в поток газа через обратные клапана. В этом насосе-дозаторе решен вопрос устранения утечек одоранта (см. журнал «Территория нефтегаз» №9, сентябрь 2016, стр. 40).
Недостатком этой конструкции является малые запасы усилия на сильфоне для его перемещения на цикле «всас» в случае применения в качестве управляющего (импульсного) газа природный газ, а не воздух или азот. Действительно, для случая применения воздуха или азота в качестве управляющего при цикле «всас» из наружной полости сильфона воздух (азот) стравливается в атмосферу и для передвижения сильфона достаточно его упругости. А в случае применения в качестве управляющего природного (транспортируемого) газа в цикле «всас» газ из наружной полости сильфона направляется в сеть (поток) на газораспределительную станцию, где давление выше атмосферного и для передвижения сильфона его силы упругости не хватит.
В этой конструкции также не решен вопрос контроля доз одоранта по ходу перемещения сильфона.
Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является обеспечение потребных запасов усилия на перемещение исполнительного органа насоса-дозатора при использовании в качестве управляющего (импульсного) газа природный газ. Кроме того задачей является обеспечение контроля доз одоранта.
Поставленная задача достигается тем, что в известном насосе-дозаторе, содержащем корпус с коаксиально размещенным в нем сильфоном, внутренняя полость которого сообщена с обратными клапанами в линии всаса одоранта из емкости и в линии подачи его в сеть потребления, согласно предложенному техническому решению свободный конец сильфона заделан в поршень с уплотняющим кольцом, размещенный коаксиально в корпусе насоса-дозатора, образуя дополнительно две полости: наружная, образованная поршнем с уплотнительным кольцом, сильфоном и корпусом насоса-дозатора, и торцевая полость, образованная поршнем с уплотнительным кольцом и крышкой насоса-дозатора, причем поршень с уплотнительным кольцом имеет шток, размещенный в крышке насоса-дозатора, а полости наружная и торцевая могут быть попеременно сообщены с управляющим давлением и соответственно со сбросом в трубопровод сети потребления. При этом на крышке насоса-дозатора размещен датчик перемещения штока.
Техническим результатом является возможность работы насоса-дозатора с использованием практически любого газа в качестве управляющего с обеспечением полной герметичности от перетекания одоранта наружу насоса-дозатора за счет заделки сильфона в корпус и поршень сваркой. Также обеспечена возможность контроля и регулировки величины доз одоранта на каждом цикле насоса-дозатора всас-подача для использования в системе автоматического управления САУ и измерения.
На чертеже показана конструктивная схема насоса-дозатора.
Насос-дозатор содержит стальной сильфон 1, размещенный в корпусе 2 и заделанный в проставку 3 корпуса 2 посредством сварки (пайки). Внутренняя полость 4 сильфона 1 сообщена с обратными клапанами 5 и 6 линии 7 всаса одоранта из емкости (условно не показана) и линии 8 подача его в сеть потребления - трубопровод 9 за газораспределительной станцией (ГРС). Свободный конец 10 сильфона 1 заделан посредством сварки в поршень 11 с уплотнительным кольцом 12. Указанный поршень 11 коаксиально размещен в корпусе 2 и образует дополнительно две полости, наружная 13, образованная поршнем 11, сильфоном 1 и корпусом 2 и торцевая 14, образованная поршнем 11 и крышкой 15. Эти полости могут быть попеременно сообщены с управляющим давлением через штуцера 16 в крышке 15 и со сбросом в трубопровод 9 за ГРС через штуцер 17 в корпусе 2. Управление циклами осуществлено в САУ ГРС (на чертеже не показано).
Выполнение сильфона стальным и заделка его сваркой в поршень и проставку 3 корпуса 2 обеспечивает его полную герметичность от перетекания горючего ядовитого одоранта наружу в течение всего ресурса работы насоса-дозатора. При этом обеспечивается его надежное функционирование с применением в качестве управляющего давления практически любого газа за счет обеспечения потребного усилия на поршне, как на цикле «подача», так и на цикле «всас». Шток 18 поршня 11 размещен в крышке 15, на которой установлен датчик 19 перемещения штока 18. Положение штока 18, а через него и сильфона 1 определяют объем дозы одоранта в полости 4 сильфона 1 за один цикл всас-подача. Наличие датчика перемещения 19 позволяет контролировать величину доз подачи одоранта, а также менять частоту подачи этих доз для регулировки расхода одоранта.
Насос-дозатор работает следующим образом. На цикле «всас» по команде САУ торцевая полость 14 через штуцер 16 сообщается с трубопроводом 9 сети потребления, а наружная полость 13 через штуцер 17 сообщается с управляющим давлением, в результате за счет усилия на поршне 11 от перепада давления на нем и усилия упругости сильфона 2 последний перемещается вправо по схеме, всасывая одорант через обратный клапан 5 (Обратный клапан 6 закрыт давлением в линии 8). На следующем цикле «подача» по команде САУ торцевая полость 14 через штуцер 16 сообщается с управляющим давлением, а наружная полость 13 через штуцер 17 сообщается с трубопроводом 9 сети потребления, в результате за счет усилия на поршне 11 от перепада на нем сильфон 2 вместе с поршнем 11 перемещается налево по схеме и подает дозу одоранта из внутренней полости 4 через обратный клапан 6 и линию 8 в трубопровод 9 сети потребления. Затем циклы «всас-подача» повторяются.
Перемещение штока 18 поршня 11 отслеживается датчиком перемещения 29, сигнал которого заведен в САУ для измерения и регулировки расхода одоранта в сеть потребления.