Патент на изобретение №2258159

(54) ПУЛЬСАЦИОННЫЙ КЛАПАННЫЙ ПОГРУЖНОЙ НАСОС

(57) Реферат:

Насос предназначен для использования в химическом машиностроении, в частности в погружных насосах при перекачке не только жидкостей, но суспензий и пульпы различной плотности. Насос содержит корпус, впускной шаровой клапан с ограничителем подъема шара, пульсопровод и нагнетательный трубопровод с выпускным клапаном, установленным в зоне обслуживания; корпус разделен перегородкой, по меньшей мере, на две пульсокамеры, каждая снабжена впускным шаровым клапаном, пульсопроводом, нагнетательным трубопроводом с выпускным клапаном и индивидуальным воздухораспределительным устройством с индивидуальным приводом. Воздухораспределительные устройства содержат плунжеры, соединенные с приводом и между собой при помощи равноплечего шарнирного рычага, установленного на опоре, а для управления приводами воздухораспределительных устройств насос снабжен программируемым микроконтроллером. Изобретение обеспечивает повышение надежности работы насоса. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области химического машиностроения, в частности к погружным насосным установкам, и может найти применение в химической, нефтехимической и других областях промышленности при перекачке не только жидкостей, но суспензий и пульпы различной плотности.

Преимущественно изобретение может быть использовано в атомной промышленности для перекачки и удаления жидких радиоактивных пульп из емкостей.

Известен пульсационный клапанный погружной насос, содержащий пульсопровод, пульсокамеру, впускной и выпускной шаровые клапаны, нагнетательный трубопровод и гибкий трубопровод, установленный на впускном шаровом клапане, шар которого выполнен плавающим в жидкости, при этом напорный клапан смонтирован в верхней части нагнетательного трубопровода, размещенного в зоне обслуживания, и установлен в пульсопровод, который с выполненными в нем отверстиями и днищем помещен в корпус, (см. патент РФ №2137947, кл. F 04 F 1/02, G 21 F 9/34, 1995).

К недостаткам описанного выше известного пульсационного клапанного погружного насоса относится то, что вытесняемая из корпуса суспензия постоянно разделяется на два нерегулируемых потока: в нагнетательный и гибкий трубопроводы, что создает опасность закупорки линии нагнетания насоса, особенно учитывая пульсационный режим движения жидкости в трубопроводе.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является пульсационный клапанный погружной насос, содержащий корпус, впускной шаровой клапан с ограничителем подъема шара, пульсопровод, воздухораспределительное устройство и выпускной шаровой клапан, смонтированный в верхней части нагнетательного трубопровода и размещенный в зоне обслуживания (см. патент РФ 2097605, кл. F 04 F 1/02, 1995).

К причинам, препятствующим получению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что при подаче разрежения воздухораспределительным устройством происходит заполнение пульсокамеры рабочей жидкостью, а движение перекачиваемой по трубопроводу рабочей жидкости в этот момент прекращается, что может привести к закупорке трубопровода при удалении из емкости быстроотстаивающихся суспензий и при значительной его протяженности.

Целью изобретения является обеспечение бесперебойной работы насоса при передаче по трубопроводам быстроотстаивающихся суспензий.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении надежности работы предлагаемого насоса.

Указанный технический результат достигается тем, что в пульсационном клапанном погружном насосе, включающем корпус, впускной шаровой клапан с ограничителем подъема шара, пульсопровод и нагнетательный трубопровод с выпускным клапаном, установленным в зоне обслуживания, отличительной особенностью является то, что корпус разделен перегородкой, по меньшей мере, на две пульсокамеры, причем каждая снабжена впускным шаровым клапаном, пульсопроводом, нагнетательным трубопроводом с выпускным клапаном и каждая пульсокамера содержит собственное воздухораспределительное устройство, сообщающееся с индивидуальным приводом.

Учитывая особые условия эксплуатации, насос, во-первых, отличается тем, что воздухораспределительные устройства содержат плунжеры, соединенные между собой и с приводом. Плунжеры соединены между собой при помощи равноплечего шарнирного рычага, установленного на опоре, а привод снабжен штоком, сообщающим рычагу возвратно-поступательное движение.

Кроме этого, для управления приводами воздухораспределительных устройств насос снабжен программируемым микроконтроллером.

При исследовании отличительных признаков описываемых насосов не выявлено каких-либо известных аналогичных решений, касающихся их использования или реализации эффективного удаления рабочей жидкости из емкостей, в условиях недоступности устройств для обслуживания и ремонта.

Проведенный заявителем анализ уровня техники по имеющимся патентным и научно-техническим источникам информации позволил установить, что аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам изобретения, заявителем не обнаружен.

Определение из выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения, что, по мнению заявителя, позволяет сделать вывод о соответствии данного изобретения условию “новизна”.

Разделение корпуса насоса на две и более пульсокамеры и снабжение каждой впускным шаровым клапаном, пульсопроводом, нагнетательным трубопроводом с обратным клапаном и воздухораспределительным устройством позволяют применить последовательное включение камер в работу, при котором рабочая жидкость из пульсокамер непрерывно поступает в трубопровод, что повышает эффективность работы насоса и увеличивает надежность его работы при передаче по трубопроводам быстроотстаивающихся суспензий.

Установка на предлагаемом насосе плунжерных воздухораспределительных устройств, плунжеры которых соединены равноплечим шарнирным рычагом, установленным шарнирно на опоре, расположенной между плунжерами, и присоединенным к приводу с возвратно-поступательным движением штока позволили осуществлять одним приводом движение плунжеров в противоположных направлениях. При этом в одну из пульсокамер подается разрежение и происходит ее заполнение рабочей жидкостью, а в другую подается сжатый воздух и происходит вытеснение рабочей жидкости из нее. Это позволит исключить закупорку трубопровода при удалении быстроотстаивающихся суспензий.

Снабжение воздухораспределительных устройств индивидуальными приводами с возвратно-поступательным движением штока и системой управления, состоящей из программируемого микроконтроллера и модемов связи позволяют осуществить не только последовательное включение камер в работу при их количестве более двух, но и обеспечить необходимые продолжительности включения камер в работу.

Плунжеры воздухораспределительных устройств также могут быть снабжены и индивидуальными приводами с возвратно-поступательным движением штоков, последовательное включение которых в работу с заданной частотой обеспечивается дистанционно системой управления, содержащей программируемый микроконтроллер и модемы связи.

Результаты дополнительного поиска известных решений для выявления признаков, совпадающих с отличительными признаками заявленного устройства, показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из определенного заявителем уровня техники не выявлено влияние преобразований, предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения, на достижение технического результата.

Поэтому заявитель предполагает соответствие данного изобретения критерию “изобретательский уровень”.

На чертеже изображен пульсационный клапанный погружной насос в разрезе, содержащий две камеры.

Предлагаемый насос содержит корпус 1, разделенный перегородкой 2 на пульсокамеры 3 и 4, каждая из которой содержит впускные шаровые клапаны 5 и 6, пульсопроводы 7 и 8, нагнетательные трубопроводы 9 и 10 с обратными клапанами 11 и 12, плунжерные воздухораспределительные устройства 13 и 14. Плунжеры 15 и 16 соединены шарнирным равноплечим рычагом 17, установленным шарнирно на опоре 18. Опора 18 размещена посредине между плунжерами 15 и 16. Рычаг 17 присоединен к приводу 19 с возвратно-поступательным движением штока. Нагнетательные трубопроводы 9 и 10 объединяются после обратных клапанов 11 и 12 в общий трубопровод выдачи 20. К воздухораспределительным устройствам 13 и 14 подключены трубопроводы, подающие сжатый воздух и разрежение соответственно.

На плунжерные воздухораспределители 13 и 14 могут быть установлены и индивидуальные приводы 19 с возвратно-поступательным движением штоков, например пневмоцилиндры или механизмы электрические прямоходные, управляемые программируемым микроконтроллером, задающим продолжительность и последовательность выключения приводов.

Воздухораспределительные устройства 13 и 14, привод 19, обратные клапаны 11 и 12, пульсопроводы 7 и 8 и нагнетательные трубопроводы 9 и 10 монтируются на общем монтажном фланце 21, устанавливаемом на фланце 22 проходки в емкость-хранилище 23.

Предлагаемый насос работает следующим образом.

При подаче разрежения в пульсокамеры 3 и 4 происходит их заполнение жидкостью через впускные шаровые клапаны 5 и 6, вследствие того что их шары всплывают под действием разности гидростатического давления в емкости 23 и пульсокамерах 3, 4.

При подаче давления в пульсокамеры 3 и 4 впускные шаровые клапаны 5 и 6 закрываются и происходит вытеснение жидкости из пульсокамер 3 и 4 в нагнетательные трубопроводы 9 и 10 и далее через обратные клапаны 11 и 12 в общий трубопровод выдачи 20.

Последовательность включения в работу пульсокамер 3 и 4 обеспечивается равноплечим шарнирным рычагом 17. Когда шток привода 19 перемещается вниз, то он передвигает вниз и плунжер 15 воздухораспределительного устройства 13, которое в крайнем нижнем положении плунжера 15 соединяет пульсокамеру 3 с источником разрежения. При этом происходит заполнение пульсопровода 3 рабочей жидкостью. Одновременно равноплечий шарнирный рычаг 17 поворачивается на опоре 18, переводя плунжер 16 воздухораспределительного устройства 14 в крайнее верхнее положение, при котором оно соединяет пульсокамеру 4 с источником сжатого воздуха. При этом происходит вытеснение жидкости из пульсокамеры 4 в нагнетательный пульсопровод 10 и далее через обратный клапан 12 в общий трубопровод выдачи 20.

По прошествии заданной на программируемом микроконтроллере продолжительности нахождения штока привода 19 в крайнем нижнем положении его шток перемещается вверх, переводя плунжер 15 в крайнее верхнее положение, а через рычаг 17 плунжер 16 в крайнее нижнее положение. В этом положении в пульсокамеру 3 подается сжатый воздух и происходит вытеснение жидкости из пульсокамеры 3 через нагнетательный трубопровод 9 и далее через обратный клапан 11 в общий трубопровод 20, а в пульсокамеру 4 подается разрежение и происходит ее заполнение жидкостью. Таким образом, осуществляется попеременное вытеснение жидкости из пульсокамер 3 и 4 в общий трубопровод выдачи 20, в который жидкость поступает уже непрерывно.

Для осуществления работы предлагаемого пульсационного клапанного погружного насоса в таком режиме, необходимо обеспечить практически одинаковые продолжительности заполнения и продолжительности вытеснения жидкости из пульсокамер 3 и 4. Это может достигаться за счет величин разрежения и давления сжатого воздуха, пропускных способностей впускных клапанов 5 и 6 и нагнетательных трубопроводов 9 и 10, а также диаметра общего трубопровода выдачи 20.

При установке индивидуальных приводов 19 на плунжерные распределители 13 и 14 работа пульсокамер 3 и 4 осуществляется аналогичным образом. В этом случае каждый привод 19 включается программируемым микроконтроллером в заданной последовательности через заданные промежутки времени, что дает возможность исполнения предлагаемого насоса не только с двумя, но и с большим количеством пульсокамер.

При этом часть рабочей жидкости можно отводить из общего трубопровода выдачи 20 и возвращать в емкости для мобилизации осадка, подавая рабочую жидкость через выносные управляемые сопла, размещаемые в этой же емкости-хранилище.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о том, что при использовании заявленного изобретения выполнена следующая совокупность условий:

– средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в атомной энергетике, в части технологии переработки и удаления из емкостей радиоактивных отходов;

– для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов;

– устройство, воплощающее изобретение, при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Это позволяет заявителю претендовать на то, что заявленное изобретение соответствует критерию “промышленная применимость”.

Формула изобретения

1. Пульсационный клапанный погружной насос, содержащий корпус, впускной шаровой клапан с ограничителем подъема шара, пульсопровод, нагнетательный трубопровод с выпускным клапаном, находящимся в зоне обслуживания, и воздухораспределительное устройство, отличающийся тем, что корпус насоса включает, по меньшей мере, две пульсокамеры, каждая из которых снабжена впускным шаровым клапаном, пульсопроводом, нагнетательным трубопроводом с выпускным клапаном и содержит собственное воздухораспределительное устройство, сообщающееся с общим или индивидуальным приводом.

2. Насос по п.1, отличающийся тем, что воздухораспределительные устройства содержат плунжеры, соединенные между собой при помощи установленного на опоре равноплечего шарнирного рычага, сообщающегося с приводом.

3. Насос по п.1, отличающийся тем, что приводы снабжены штоками, установленными с возможностью сообщения равноплечему шарнирному рычагу возвратно-поступательного движения.

4. Насос по п.1, отличающийся тем, что приводы воздухораспределительных устройств подключены к программируемому микроконтроллеру.

РИСУНКИ