CS244464B1 - Zařfzení k ovládání sacího a výtlačného cyklu objemových čerpadel - Google Patents

Abstract

Zařízení řečí izobarický pohyb čerpaného média v objemovém prostoru čerpadel, zejména plunžrovýeh é membránových. V základním provedení má pracovní válec /1/ se zarážkami /2, 2a/, kluzně uložený, např. na podložce /3/ s dorazem /4/, osově vyvrtán objemový prostor /5/ s vyvedeným přepouštěcím otvorem /6/ a s kluzně vsazeným plunžrem /8/. Současně je k tomuto pracovnímu válci /1/ přitlačováno, např. pružinou /13/, na těsnění /9/ rozvodové těleso /,0/, nehybné kolmo na směr přítlaku a opatřené sacím otvorem /11/ a výtokovým otvorem /12/. S otvory /11, 12/ střídavě jednotlivě lícuje v krajní úvrati pracovního válce /1/ přepouštěcí otvor /6/. Plunžr /8/ je spojen s pohybovým ústrojím /15/, který současně přes třecí spojeni /16/ ovládá pracovní válec /1/.

Description

(54) Zařfzení k ovládání sacího a výtlačného cyklu objemových čerpadel

Zařízení řečí izobarický pohyb čerpaného média v objemovém prostoru čerpadel, zejména plunžrovýeh é membránových. V základním provedení má pracovní válec /1/ se zarážkami /2, 2a/, kluzně uložený, např. na podložce /3/ s dorazem /4/, osově vyvrtán objemový prostor /5/ s vyvedeným přepouštěcím otvorem /6/ a s kluzně vsazeným plunžrem /8/. Současně je k tomuto pracovnímu válci /1/ přitlačováno, např. pružinou /13/, na těsnění /9/ rozvodové těleso /,0/, nehybné kolmo na směr přítlaku a opatřené sacím otvorem /11/ a výtokovým otvorem /12/. S otvory /11, 12/ střídavě jednotlivě lícuje v krajní úvrati pracovního válce /1/ přepouštěcí otvor /6/.

Plunžr /8/ je spojen s pohybovým ústrojím /15/, který současně přes třecí spojeni /16/ ovládá pracovní válec /1/.

Vynález se týká zařízení k ovládání sacího a výtlačného cyklu objemových čerpadel, zejména plunžrových a membránových.

K čerpání nebo dávkování přesných objemů tekutin slouží, jak známo, objemová čerpadla. Charakteristickým znakem těchto čerpadel je periodické střídání cyklu sání s výtlakem.

Při cyklu sání pohybem plunžru nebo membrány z jedná úvratě je čerpané tekutina nasávána přes sací ventil do objemového prostoru čerpadla a při výtlaku zpětným pohybem plunžru nebo membrány z druhá úvratě je přes výtlakový ventil tohoto objemového prostoru čerpané tekutina vytlačována. Při obvyklém uspořádání toří uzavírací ventily objemového prostoru čerpadla v podstatě plochá sedla, na něž dosedají různě tvarované kuželky, prosté koule nebo ploché klapky, nadzvedávané přímo od pohybu plunžru, nebo membrány vznikajícím hydrodynamickým tlakem čerpaná tekutiny.

Toto uspořádání má několik nevýhod. Z fyzikálního hlediska je to skutečnost střídajícího se podtlaku s přetlakem v objemovém prostoru čerpadla, která vymezuje podle Teologických vlastností tekutiny, které lze čerpat.

Z konstrukčního hlediska pak je to korozní, případně i abraznl namáhání sedel i kůželek ventilů, umístěných v proudu čerpané tekutiny. Některé tyto nevýhody odstrenujl různá řeěení šoupátkových rozvodů.

Odvození pohybu těchto šoupátek, který musí být synchronizován s pohybem pístu, plunžru nebo membrány, je věak spojeně s různě komplikovaným kinematickým mechanizmem'. Tyto okolnosti proměnlivým zdvihem pístu, plunžru nebo membrány, komplikují známá řeěení kině- matických mechanizmů natolik, že aplikace ěoupátkových rozvodů je u plunžrových a membránových typů objemových čerpadel zcela neobvyklá.

y

Vý&e uvedené nevýhody odstraňuje zařízení k ovládáni secího a výtlačného cyklu objemových čerpadel. Jeho podstete spočívá podle vynálezu v tom, že sestávé z pracovního válce se zarážkami, kluzně uloženého, např. na nehybné podložce s dorazem vymezujícím úvrati tohoto pracovního válce.

Pracovní válec má osově uspořádán objemový prostor s nejméně jednostranně vyvedeným přepouětěcím otvorem a s kluzně vsazeným plunžrem. Současně je na pracovní válec přitlečováno, např. pružinou, přes vložená těsnění nejméně jedno rozvodové těleso, nehybné kolmo na směr přítlaku a opatřené nejméně jedním otvorem, s nimiž střídavě jednotlivě lícuje v krajní úvrati pracovního vélce přepouětěcí otvor.

Plunžr je spojen s pohybovým ústrojím, které současně přes třecí spojku ovládá pracovní válec. V jiném provedení je do pracovního válce shora v podélné rovině vyústění přepouětěcího otvoru, zaústěn pomocný výtlakový kanálek, zakončený výtokovým otvorem a do těsnění rozvodového tělesa, opatřeného pouze sacím otvorem je proveden výtlačný kanálek, jehož ploěný rozměr překrývá plochu roviny vyústění přepouětěcího otvoru a výtlakového kanálku.

V dalším provedení je pracovní válec pevně uchycen na podložce a plunžr je na svém volném konci opatřen v rozsahu krajních úvrati čerpacího cylciu osazeným vybráním, do něnoŽ zapadá třmen, ovládaný pohybovým ustrojím.

Třmen je současně připojen přes třecí spojku na kluzně uložené rozvodové těleso se sacím a s výtokovým otvorem, jehož pohyb je vymezen zarážkami a které je přitlačováno přes kluznou podložku.

V ještě dalším piwedení je na vstup do objemového prostoru pracovního válce připevněn dutý plunžr, suvně zavedený do pomocného pracovního válce s uzavřeným objemovým prostorem.

Tento pomocný pracovní válec je ovládán pohybovým ústrojím a současná spojen přes třecí spojku s pracovním válcem. Rovněž v provedení podle vynálezu je pracovní válec v podélné ose složen ze dvou dílů do membránové hlavice, v jejímž objemovém prostoru je přes celou plochu uspořádána membrána, okrajově uchycená a osově přidržovaná pohybovým ústrojím, vedeným vrtáním jednoho z dílů, rovněž takto přidržovaným přes třecí spojku. Zmíněný druhý díl má dva protilehlé přepouětěcí otvory.

Zařízení podle vynálezu přináší do čerpáni objemovými čerpadly řadu nových výhod.

Je to především skutečnost, že při vhodném výškovém uspořádání hrdla sacího a výtlakového potrubí probíhá celý děj čerpání prakticky izobaricky.

Objemovými čerpadly lze tedy nyní čerpat nejen různé plyny a kapaliny, ale i velmi viskozní, až kašovité, ale i značně zpěněné látky. Zařízení má v důsledku nuceného otevírání i uzavírání objemového prostoru vysokou objemovou přesnost a s ohledem na řešení těsnicí plochy rozvodového tělesa a skutečnost, že k přestavování přepouětěcího otvoru dochází při nulová rychlosti čerpaného media, má i sníženou citlivost na přítomnost mechanických nečistot.

Neposlední výhodou je i to, že funkci čerpadla nepodmiňuje kladná tlaková diference mezi výtL akem a sáním, že při čerpáni media nedochází k obtékání žádných těles a že řeěení lze s výhodou alternativně provést z nejrůznějěích materiálů, které odolávají různým' požadavkům, hlavně z hlediska koroze.

Na připojených výkresech je na obr. 1 schematicky znázorněno zařízení k ovládání sacího a výtlačného cyklu objemových čerpadel podle vynálezu a to v podélném osovém řezu.

Na dalších obr. 2 až 6 jsou pak příklady dalších provedení, přičemž pro stejné součásti jsou používány stejná vztahová číslice.

Zařízení na obr. 1 sestává z pracovního válce X, se dvěma zarážkami £, £a. kluzně ulo ženého, s výhodou vodorovně, na podložce £ s dorazem £. V pracovním válci X je vyvrtán objemový prostor £ opatřený kolmo vyvedeným přepouětěclm otvorem £.

So objemového prostoru £ je přes těsnění 2 posuvně zaveden plunžr £. Pracovní válec X je prostřednictvím těsnění £, např. teflonového, v kluzném dotyku s rozvodovým tělesem 10. opatřeným sacím otvorem 11 a výtokovým otvorem 12. shodného průměru jako má přepouětěcl otvor £ procházejícími v podobě otvorů 1 la. X£g táž těsněním £.

Rozvodové těleso 10 je k pracovnímu válci X přitlačováno spirálovou pružinou X3 upevněnou na rám 14. přidržující též rozvodové těleso X£. Plunžru £ je udělován vratný přímočarý pohyb od pohybového ústrojí 15. které současně ovládá přes nastavitelnou třecí spojku 16 pracovní válec χ.

Zařízení na obr. 1 pracuje takto: po uvedení pohybového ústrojí v činnost se v prvé fázi pohybuje plunžr £ současně s pracovním válcem X, přičemž dochází postupně k přesunu přepouštěclho otvoru £ ze sacího otvoru 11 v nehybném rozvodovém tělese X£ na výtokový otvor Xá tohoto tělesa 12.·

V tom okamžiku dosedne zarážka £ pracovního válce χ ne doraz £ podložky £. Potřebná tření mezi plunžrem £ a pracovním válcem χ pro přenos síly k vykonání popsaného pohybu umožňuje třecí spojka X£.

V druhé pohybové fázi je pracovní válec X svou zarážkou £ stále opřen o doraz £ a další pohyb vykonává pouze plunžr £, který podle nastaveného zdvihu pohybového ústrojí 15 provádí výtlak kapaliny z objemového prostoru £.

Po dosažení výtlačné úvratě plunžru £ dochází ve třetí pohybové fázi nejprve ke zpětnému přesouvání pracovního válce 1 a tím současně i jeho přepouětěcího otvoru £ z výtokového otvoru 12 na sací otvor XX nehybného rozvodového tělesa χ£.

Následuje čtvrtá fáze, kdy pracovní válec X, který svou druhou zarážkou £a je nyní již opřen o doraz £, stojí a pohybuje se pouze plunžr £ a nasává do objemového prostoru £ sacím a přepouětěcim otvorem χχ, £ kapalinu.

Jiné provedeni zařízení podle vynálezu je znázorněno na obr. 2, kde pracovní válec X je opatřen dvěma s výhodou protilehlými přepouětěcími otvory £, £& a pracovní válec χ je v kluzném dotyku se dvěma rozvodovými tělesy X£, 10a. rovněž protilehlými, z nichž jedno rozvodové těleso, např. X£, je opatřeno výtokovým otvorem 12 a druhé rozvodové těleso 10a sacím otvorem AI·

Osová vzdálenost obou otvorů XX, 12 od sebe se rovná velikostí vodorovného posuvu pracovního válce X vymezeného zarážkami £, £g. Jedno rozvodové těleso 10 je k pracovnímu válci přitlačováno pružinou X£, uchycenou na rámu X£ a klouže po těsnění £ a druhé rozvodové těleso AAa upevněno v podložce i a po jeho těsnění £a klouže pracovní válec χ.

Pracovní válec χ i plunžr £ jsou ovládány pohybovým ústrojím 15 s vloženou třecí spojkou X£. Pracovní činnost tohoto uspořádání je shodná s činností uspořádání na obr. 1. Na obr. 3 je opět jiný příklad provedení zařízení podle vynálezu s objemovým prostorem £ a ae zarážkami £, 2a kluzně uloženými na podložce £ s dorazem £.

K pracovnímu válci X je přes vložená těsnění £ přitlačováno ventilové těleso 10 pružinou 13 uchycenou na rám X£. Rozvodová těleso 1& je opatřeno sacím otvorem 11 a výtokovým otvorem 12. které komunikují v již zmíněných úvratlch s přepouětěcim otvorem £ v pracovním válci χ, vyúsťujícím ve vodorovném směru do dutého plunžru £g, který je přes vložené těsnění X kluzně vsazen do uzavřeného objemového prostoru 5b pomocného pracovního válce Ifi.

Mezi tento pomocný pracovní válec Xa, ovládaný pohybovým ústrojím X£ a pracovní válec χ je vložena nastavitelná třecí spojka X£.

Zařízení na obr. 3 pracuje takto: působením pohybového ústrojí 15 se v prvá fázi pohybuje pomocný válec la současné s pracovním válcem χ, přičemž dochází postupně k přesunu přepouětěcího otvoru £ ze sacího otvrou χχ v nehybném rozvodovém tělese 10 na výtokový otvor 12 tohoto tělesa.

V tom okamžiku dosedne zarážka £ pracovního válce χ na doraz £ podložky £. Působením pohybového ústroji X£ dojde k překonání třecí síly v nastavitelné třecí spojce χ£ a dalěí pohyb vykonává již jen pomocný válec Xa, který se pohybuje po dutém plunžru £g, čímž dochází k vytlačování kapaliny z objemového proetoru ££ přes přepouětěeí otvor £ do výtokověho otvoru A2 tělesa X£.

Po dosažení výtlačného zdvihu se obrací aaěr pohybu hnacího ústrojí X£ a e ním spojeného pomocného válce X£. Působením třecí síly ve spojce χ£ ee současně přesouvá pracovní válec χ i jeho přepouětěeí otvor £ směrem k sacímu otvoru χχ pevného rozvodového tělesa X£.

Po dosednuti zarážky £g na doraz £ dojde k propojení otvorů £ a χχ a dalěí pohyb vykonává pouze pomocný válce Xa, který ee pohybuje po dutém plunžru £a a nasává kapalinu do proatoru ££.

Příklad dalšího možného uspořádání zařízeni podle vynálezu je na obr. 4, kde je pracovní válec X pevně uchycen na podložce £ a opatřen jako při uspořádání na obr. 1 objeme5 vým prostorem g, s nahoru vyvedeným přepouětěcím otvorem g. So objemového prostoru g je za vložená těsnění χ kluzně zaveden plunžr g, který má na svém volném konci upraveno osazená vybrání H· Tíato vybráním XI je plunžr g veden ve třmenu Jg, ovládaném pohybovým ústrojím Xg.

Na pracovním válci X je svým těsněním £ kluzně uloženo rozvodová těleso Xg se sacím otvorem 11 e s výtokovým otvorem 12. které je přitlaSováno k pracovnímu válci χ pružinou lj přes kluznou podložku gg.

Rozvodové těleso je spojeno se třmenem 18 prostřednictvím třecí spojky X£ a má svůj pohyb vymezen dorazy χ, 4a. Při vratném přímočarém pohybu třmenu Xg dochází nejprve k přestavění rozvodového tělesa Xg a tlm za spolupráce se zarážkami g, 2a k zaústění jeho sacího otvoru 11 nebo výtlačného otvoru Xg na přepouětěcí otvor £ pracovního válce X a teprve potom k posunu plunžru g a takto, jak zřejmo z obr. 4, k vlastnímu sáni nebo výtlalcu čerpaného média.

Příklad dalšího provedení zařízení podle vynálezu je znázorněn na obr. 5, kde pracovní válec χ je obdobně jako u provedení dle obr. 1 kluzně uložen ne podložce X s dorazem X a opatřen zarážkami g, gft.

V pracovním válci je objemový prostor g, z něhož jsou kolmo vyústěny přepouětěcí otvor £ a pomocný výtlakový kanálek X£, přecházející ve výtokový otvor Xg. So objemového prostoru g je přes těsnění £ suvně zaveden plunžr g, napojený na pohybové ústroji Xg, které vykonává vratný přímočarý pohyb.

Pohybová ústrojí 15 je pomocí nastavitelná třecí spojky Xg současně s pracovním válcem χ. Shora je pracovní válec χ prostřednictvím pružiny XX uchycená na rámu 14 přitlačováno rozvodová těleso Xg, opatřené pouze sacím otvorem χχ.

Na rozvodová těleso Xg je upevněno a k pracovnímu válci X přitlačováno těsnění £, opatřené sacím otvorem 1la a výtlačným kanálkem gg, kterýžto poslední svým plošným rozměrem překrývá ve výtlačná úvrati vyústění přepouštěcího otvoru £ a výtlakového kanálku Xg na pracovním válci χ.

Zařízení na obr. 5 pracuje takto: Působením pohybového ústrojí Xg se přímočarým pohybem přesunou současně plunžr g a třecí spojkou X£ spojený pracovní válec X, až zarážka g pracovního válce dosedne na doraz X a přepouětěcí otvor g je pomocí výtlačného kanálku gg plně propojen přes výtlakový kanálek χ£ s výtokovým otvorem Xg.

V tom okamŽLku přemůže sila hnacího ústrojí Xg třecí sílu Spojky 16 a plunžr g koná výtlačný Zdvih, přičemž kapalina je vytlačována z objemového prostoru g přes přepouětěcí otvor g e kanálky gg, i9 do výtokového otvoru Xg.

Po ukončení výtlačného zdvihu se pohybová ústrojí Xg pohybuje opačným směrem a táhne za sebou plunžr g a přes třecí spojku X£ současně i pracovní válec X, jehož přepouětěcí otvor g se přesouvá k sacímu otvoru XX pevného rozvodového tělesa Xg a výtlakový kanálek 19 se uzavírá.

Po dosednutí zarážky 2a na doraz X nachází se otvor g přesně pod sacím otvorem 11. přičemž přímočarý pohyb koná již jen plunžr g, který nasává kapalinu do objemového prostoru g.

Konečně na obr. 6 je příklad provedeni zařízení podle vynálezu za použití membrány 23 místo plunžru. V objemovém prostoru g pracovního válce χ čerpadla je mezi dve díly gX a 21a tvořícími tzv. membránovou hlavici, na svém obvodu sevřena membrána 23.

Oba díly ií, 21a jsou opatřeny na dvou protilehlých stranách souběžnými kluznými plochami 22 s 228* Na jednu z ploch, např. 22· ja prostřednictvím pružiny 13 uchycené v rámu 1£ přitlaíováno přes kluzná tésnění 2 nehybná rozvodová teleso 10 s výtokovým otvorem 12·

Druhá rozvodová těleso 12&, opatřená sacím otvorem Hi je pevně uchyceno na podložce 3 a jsou na ném prostřednictvím tSsnénl 2a kluzně usazeny oba díly 21, 21a membránové hlavice. Tésnění £ ®á výtokový otvor 12a a těsnění 2a sací otvor HaKluzná plocha 22 3^{6 na} dílech 21, 21a membránová hlavice vymezena dorazy 4 a 4a a její dálka odpovídá vzdálenosti os sacího a výtokového otvoru H a 12, v rozvodových tělesech 12 a 10a od sebe, jak bude zřejmé z dalšího popisu.

Pohybové ústrojí 12 je pevně spojeno s membránou 21 ⁸ přes nastavitelnou třecí spojku 12 i s oběma díly 21 & 21a membránová hlavice, přiSemž všechny tyto části konají přlmoSarý vratqý pohyb.

Mezi membránou 21 * dílem 21a membránová hlavice na obr. 6 se nacházejí objemový prostor 2 je v sací úvrati spojen se sacím otvorem U přepouětěcím otvorem 2a a ve výtlačná úvrati s výtokovým otvorem 12 přes přepouštšcí otvor 2*

Oba přepouštšcí otvory 2, 2& jzou provedeny protilehle v dílu 21a membránová hlavice. Prostor mezi mambránou 23 a dílem 21 membránová hlavice je spojen s atmosférickým tlakem vrtáním 21, Jlnž je přesunuta tyč pohybového ústrojí 12*

Popis činnosti tohoto uspořádání: Působením pohybového ústrojí 12 se přímočarým pohybem přesouvají současné membrána 21 · P^⁸⁸ třecí spojku 12 i díly 21 ^a 21a připojená membránová hlavice až doraz £ dosedne na nehybná, rozvodová těleso 1£ a jeho výtokový otvor J2, je plně propojen ne výtokový otvor 12a v těsnění 2 a přepouětěcl otvor 2 objemového prostoru 2?

V tomto okamžiku přemůže síla pohybového ústrojí 12 «ílu třecí spojky 12 ⁸ membrána 21 koná výtlačný zdvih, přičemž kapalině je vytlačována z objemového prostoru 2« ^řo ukončení výtlačného zdvihu ae hnací ústroji 12 pohybuje opačným směrem a táhne za sebou membránu 21 a současně přes třecí spojku 16 oba připojená díly 21 a 21a membránová hlavice.

Přepouštšcí otvor 2 o výtokové otvory 12, 12a se uzavírají e přepouštšcí otvor 2& ae sacím otvorem 11a v těsnění 2a ·· přesouvají k sacímu otvoru jl pevného rozvodového tělesa 10a. Po dosednutí dorazu £& dílu 21a z opačná strany na rozvodová těleso 12 se nachází přepouětěcí otvor 2 se sacím otvorem lift ne těsnění 2a přímo pod sacím otvorem H, přičemž přímočarý pohyb koná již Jen membrána 21· která nasává kapalinu do objemového prostoru 2·

Claims (5)

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1. Zařízení k. ovládání sacího a výtlačného cyklu objemových čerpadel, vyznačující se tím, že sestává a pracovního válce /1/ se zarážkami /2, 2a/, kluzně uloženého, nepř. ne podložce /3/ a dorazem /4/ vymezujícím úvrati tohoto pracovního válce /1/, v jehož ose je uspořádán objemový prostor /5/ z nejméně jednostranně vyvedeným přepouětěcím otvorem /6,

6e/ a a kluzně vsazeným plunžrem /8/ a současně je na pracovní válec /1/ přitlačováno nepř. pružinou /13/, přee vložená těsnání /9, 9a/ nejméně jedno rozvodová těleso /10, 10a/ nehybná kolmo ne eaěr přitluku a opatřená nejméně jedním otvorem /11, 12/, s nimiž střídavě jednotlivě lícuje v krajní úvrati pracovního válce /1/ přepouětěcí otvor /6, 6a/ a přitom Je plunžr /8/ spojen s pohybovým ústrojím /15/, které současně přes třecí spojku /16/ ovládá pracovní válec /1/.

2. Zařízeni podle bodu 1, vyznačující se tím, že do pracovního válce /1/ je shora v podélná roviné vyústění přepouštěcího otvoru /6/, zaústěn pomocný výtlakový kanálek /19/ propojený s výtokovým otvorem /12/ a do těsnění /9/ rozvodového tělesa /10/ je proveden výtlačný kanálek /20/, jehož ploěný rozmér překrývá plochu roviny vyústěni přepouštěcího otvoru /6/ a výtlakováho kanálku /19/.

3. Zařízení podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že pracovní válec /1/ je pevně uchy cen na podložce /3/ a plunžr /8/ je na svém volném konci v rozsahu krajních úvrati čerpacího cyklu opatřen osazeným vybráním /17/, do něhož zapadá třmen /18/, ovládaný pohybovým ústrojím /15/, kterýžto třmen /18/ je současně připojen přes třecí spojku /16/ na rozvodové těleso /10/ kluzně uložené, jehož pohyb je vymezen zarážkami /2, 2a/ a která je přitlečováno přes kluznou podložku /25/ pružinou /13/.

4. Zařízení podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že na vstup do objemového prostoru /5/ pracovního válce /1/ je připevněn dutý plunžr /8a/, suvně zavedený do pomocného pracovního válce /1a/ s uzavřeným objemovým prostorem /5b/, kterýžto pomocný pracovní válec /Ie/ je ovládán pohybovým ústrojím /15/ a současně spojen přes třecí spojku /16/ s pracovním válcem /1/.

5. Zařízení podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že pracovní válec /1/ je v podélná ose složen ze dvou dílu /21, 21a/ do membránová hlavice, v jejímž objemovém prostoru /5/ je přes celou plochu uspořádána membrána /23/ okrajově uchycená a osově přidržovaná pohybovým ústrojím /15/, vedeným vrtáním /24/ jednoho z dílů /21/, rovněž takto přidržovaným přes třecí spojku /16/ a současně je druhý díl /21a/ opatřen dvěma protilehlými přepouětěcími otvory /6, 6a/.