Дозуючий рідинний насос і пристрій для визначення зміни тиску для такого насоса

Реферат: Дозуючий рідинний насос містить всмоктувальний патрубок, забезпечений всмоктувальним клапаном, що сполучається з робочою камерою, в якій може зворотно-поступально переміщатися поршень, при цьому всмоктування відбувається при відкриванні всмоктувального клапана, коли поршень віддаляється від патрубка, а нагнітання - при закритті всмоктувального клапана і виході рідини через вихідний клапан, коли поршень наближається до патрубка. Насос містить між всмоктувальним клапаном (3) і робочою камерою (4) пристрій (D) для визначення зміни тиску, що містить, з одного боку, трубопровід (10, 10'), сполучений одним кінцем з робочою камерою (4), і містить на іншому кінці всмоктувальний клапан (3), і, з іншого боку, чутливий до тиску в трубопроводі засіб (11), встановлений в стінці трубопроводу. При цьому засіб (11), чутливий до тиску в трубопроводі, сполучений із засобами обробки інформації про зміни тиску, визначені для аналізу роботи насоса. Засоби обробки інформації про зміни тиску містять електронно-обчислювальні засоби, запрограмовані для визначення різних параметрів роботи, таких як: розрахунок дозування в реальному часі, час використання дозатора, споживання хімічного продукту, кількість відмов. UA 111174 C2 (12) UA 111174 C2 UA 111174 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід стосується дозуючого рідинного насоса типу насосів, що містять всмоктувальний патрубок, взаємодіючий з робочою камерою, в якій поршень може здійснювати зворотнопоступальне переміщення, при цьому всмоктування відбувається при відкриванні всмоктувального клапана, коли поршень віддаляється від патрубка, і нагнітання при закритті всмоктувального патрубка і вихід рідини через вихідний клапан, коли поршень наближається до патрубка. Дозуючі насоси такого типу відомі, зокрема, з патенту FR 2847950, що належить заявнику. Такі насоси ефективні, але бажано отримати більше інформації про їх роботу, зокрема, для забезпечення діагностики проблем, таких як пошкодження елемента насоса і збір даних, що уточнюють режим роботи насоса, таких як дозований розрахунок в реальному часі, час використання дозатора, споживання хімічних продуктів, кількість відмов. Для рішення цієї задачі пропонується рідинний дозуючий насос описаного вище типу, який відрізняється тим, що він містить між всмоктувальним клапаном і робочою камерою пристрій для визначення змін тиску, що містить, з одного боку, трубопровід, зв'язаний одним кінцем з робочою камерою і забезпечений на іншому кінці всмоктувальним клапаном і, з іншого боку, засіб, чутливий до тиску в трубопроводі, встановлений в стінці трубопроводу. Засіб, чутливий до тиску в трубопроводі, може містити мембрану, встановлену на частині стінки трубопроводу, на який впливає тиск робочої камери, і засіб визначення переміщення мембрани внаслідок змін тиску. Переважно мембрана розташована в порожнині, відступаючій углиб внутрішньої поверхні трубопроводу, при цьому порожнина сполучається поперечним отвором з трубопроводом. Засіб визначення переміщень мембрани може бути механічним засобом, зокрема, виконаним у вигляді щупа оптичного датчика, на який впливає палець, пов'язаний з мембраною. Як варіант засіб переміщення мембрани може містити індуктивний датчик переміщення, зокрема, датчик Хола. Засіб, чутливий до тиску в трубопроводі, може містити перетворювач, зокрема, тензометричний датчик, встановлений на стінці трубопроводу, для видачі електричних сигналів, відповідних зміні тиску в робочій камері. Засіб, чутливий до тиску в трубопроводі, зв'язаний, зокрема, із засобами використання певних змін тиску для аналізу роботи насоса. Засоби використання змін тиску можуть містити засоби електронного розрахунку, запрограмовані для визначення різних параметрів роботи, таких як: розрахунок дозування в реальному часі, час використання дозатора, споживання хімічного продукту, що всмоктується, кількість відмов. Засоби використання, крім того, переважно передбачені для візуалізації циклів дозуючого насоса, видачі тривожного сигналу у разі зупинки всмоктування, визначення несправності системи всмоктування і, як опція, визначення кінця резервуара для рідини, в якому здійснюється всмоктування. Переважно пристрій визначення змін тиску рознімний сполучений з робочою камерою. Винахід стосується також пристрою для визначення зміни тиску для насоса, такого як описаний вище, який відрізняється тим, що він містить, з одного боку, трубопровід, призначений для рознімного з'єднання з кінцем робочої камери насоса і забезпечений на іншому кінці всмоктувальним клапаном, і, з іншого боку, засіб, чутливий до тиску в трубопроводі, встановлений в стінці трубопроводу. Надалі винахід пояснюється нижченаведеним описом, що не є обмежувальним, з посиланнями на супроводжуючі креслення, на яких: - фіг. 1 представляє частковий вертикальний осьовий розріз дозуючого насоса за винаходом, нижня частина якого забезпечена пристроєм визначення тиску; - фіг. 2 зображає в ізометрії в осьовому розрізі по геометричній, по суті, горизонтальній осі в більшому масштабі варіант пристрою визначення тиску; і - фіг. 3 зображає вигляд в зборі спереду в меншому масштабі дозуючого насоса, забезпеченого детектуючим пристроєм з фіг. 2 із засобами обробки даних, утвореними ЕОМ. На фіг. 1 зображений насос 1 для дозування рідини, який містить всмоктувальний патрубок 2 з всмоктувальним клапаном 3, що сполучається з робочою камерою 4, нижня частина якого подана на фіг. 1. Поршень 5, зображений частково, може здійснювати зворотно-поступальне переміщення в робочій камері; всмоктування здійснюється з відкриванням клапана 3, коли поршень 5 віддаляється від патрубка 2, тоді як нагнітання із закриттям всмоктувального клапана 3 і вихід рідини через вихідний клапан 6 здійснюється, коли поршень 5 наближається до патрубка 2. 1 UA 111174 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Зворотно-поступальне переміщення поршня 5 забезпечується переважно гідравлічним двигуном (не зображеним на кресленні), розміщеним в насосі 1, і що приводиться рідиною під тиском, яка надходить в насос 1 через отвір 7, передбачений в корпусі 1а насоса. Корпус 1а звичайно виконаний з пластичного матеріалу з кришкою 1b (фіг. 3), закріпленою знімно, наприклад, нагвинчуванням на цей корпус. Додаткова рідина, що міститься в не зображеній на кресленні посудині, може всмоктуватися через незображену трубку, кінець якої заглиблений в посудину з додатковою рідиною, а інший кінець пов'язаний з всмоктувальним патрубком 2. Додаткова рідина змішується в корпусі насоса 1а з основною рідиною, що входить в отвір 7, і дозована суміш виходить через вихідний отвір 8, діаметрально протилежний отвору 7. Відповідно до відомого рівня техніки всмоктувальний патрубок 2 передбачений на нижньому кінці робочої камери 4, яка забезпечена засобами з'єднання 9, зокрема, шляхом згвинчування, що дозволяють знімно встановити патрубок на кінці камери 4. Відповідно до винаходу дозуючий насос 1 забезпечений пристроєм D для визначення зміни тиску в робочій камері 4. Цей пристрій D встановлений між всмоктувальним клапаном 3 і камерою 4. Пристрій D містить трубопровід 10, сполучений з кінцем камери 4 втулкою М і засобами з'єднання 9. Трубопровід 10 на своєму іншому кінці забезпечений всмоктувальним клапаном 3 і патрубком 2. Пристрій D містить, крім того, засіб 11, чутливий до тиску в трубопроводі 10 і, таким чином, до тиску в камері 4, сполученій з цим трубопроводом. Передбачені засоби 12 (фіг. 3) використання змін тиску, що визначається, сполучені із засобом 11, чутливим до тиску, для аналізу роботи насоса. Відповідно до варіанту виконання, зображеному на фіг. 1, засіб 11, чутливий до тиску, містить гнучку мембрану 13, герметично встановлену проти стінки днища 14 порожнини, виконаної у зовнішній циліндричній стінці трубопроводу 10. Мембрана 13 утворить перегородку камери 15, що деформується, встановлену в стінці трубопроводу 10. Камера 15 сполучається поперечним отвором 16 з внутрішнім простором 10а трубопроводу 10 в зоні, розташованій між всмоктувальним клапаном 3 і засобами 9 з'єднання з камерою 4. Тиск, існуючій на рівні отвору 16, по суті, є тиском в камері 4. Мембрана 13 виконана з гнучкого матеріалу, зокрема з еластомеру, і закріплена в днищі 14 кришкою 17, внутрішній профіль якої повторює зовнішній профіль мембрани, який має периферійне потовщення. Відповідно до представленого втілення, мембрана 13 містить, крім того, з боку, протилежному внутрішньому простору 10а, кільцеву нервюру, розташовану радіально всередині периферійного потовщення. Кришка 17 містить центральний отвір для проходу і напряму пальця 18 по геометричній осі, перпендикулярній геометричній осі трубопроводу 10. Кінець пальця 18, звернений до отвору 16, виконаний у вигляді голки 18а, прикритої мембраною і що проходить в отвір 16 під дією розрідження. На фіг. 1 мембрана 13 зображена притиснутою до кришки 17, що відповідає максимальному об'єму камери 15 і в фазі тиску в камері 4, і в трубопроводі 10. Палець 18 на кінці, протилежному голці 18а, призначений для взаємодії з щупом 19, зокрема, утвореним поворотним важелем 19а оптичного датчика 20. Зв'язок між пальцем 18 і щупом 19 забезпечується шарнірним з'єднанням. Встановлення з можливістю повороту важеля 19а забезпечується за допомогою осі 19b, перпендикулярної площини з фіг. 1, розташованої, по суті, на половині довжини важеля 19а і опорою, що підтримується, передбаченою в оптичному датчику. Кінець 19c важеля, віддалений від пальця 18, може перекрити оптичний пучок датчика 20 відповідно до положення, керованого пальцем 18, і, таким чином, видати електричний сигнал, відповідний положенню мембрани 13. Вузол кришки 17, пальця 18 і оптичного датчика 20 утримується в корпусі 21, закріпленому на трубопроводі 10. Корпус 21 містить наконечник 22 для виведення одного або декількох проводів (не зображених на фіг. 1), сполучених з контактом 20. На фіг. 2 зображений, по суті, горизонтально в осьовому розрізі варіант виконання детектуючого пристрою D для дозуючого насоса за винаходом. Елементи на фіг. 2, ідентичні елементам, вже описаним з посиланням на фіг. 1, позначені однаковими цифровими позиціями, що за необхідності супроводжуються апострофом ', коли в цей елемент внесені зміни. Опис ідентичних елементів не повторюється. Мембрана 13' зі сторони, протилежній камері 15, містить циліндричну частину 13'а, виступаючу в радіальному напрямі, яка щільно охоплює частину пальця 18'. Голка 18'а утворить кінець цього пальця, звернений до трубопроводу 10а і виступаючий в камеру 15. Голка 18'а залишається частково вставленою в отвір 16, коли мембрана 13', як зображено на фіг. 2, 2 UA 111174 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 притискається до кришки 17'. У фазі всмоктування мембрана 13' відходить від кришки 17' і притискається до іншої стінки камери 15. Палець 18' своїм кінцем, протилежним голці 18'а, може впливати на щуп електричного контакту 20', розміщений в корпусі 21'. Від контакту 20' відходять два проводи 23а, 23b для передачі інформації у вигляді електричних сигналів засобам, що використовуються, утвореним, зокрема, ЕОМ 12, як зображено на фіг. 3. Стінка 24, по суті, еліпсоїдної форми з подовжньою геометричною віссю, співпадаючою з віссю трубопроводу 10', оточує цей трубопровід і жорстко сполучена з ним поперечними стінками 25. Кришка 17' вставлена в посадочне місце стінки 24, тоді як корпус 21' закриває кришку 17' і знімно прикріплений до стінки 24. Ця стінка містить на віддаленому від патрубка 2 краї муфту з внутрішньою гвинтовою різзю, яке нагвинчене на зовнішню різь наконечника з'єднувальних засобів 9. При такому положенні робота дозуючого насоса за винаходом здійснюється таким чином. Ця робота описана з посиланням на фіг. 1, але опис застосовний також до варіанту з фіг. 2. У процесі фази всмоктування в робочу камеру 4 в трубопроводі 10 створюється розрідження, що спричиняє відкривання клапана 3 і всмоктування рідини в трубопровід 10 і камеру 4. У процесі цієї фази всмоктування мембрана 13 піддається розрідженню і переміщається направо на фіг. 1, наближаючись до дна порожнини 15 або притискаючись до дна, в залежності від величини розрідження. Палець 18 переміщається направо з мембраною 13 і приводить в рух щуп 19 оптичного датчика 20, який видає інформацію в формі електричного сигналу для фази всмоктування. Коли поршень 5 опускається і нагнітає рідину, клапан 3 закривається, тоді як вихідний клапан 6 відкривається. Тиск в робочій камері 4 підвищується точно так само, як і в трубопроводі 10, і мембрана 13 притискається до кришки 17, відхиляючи палець 18 наліво, як зображено на фіг. 1. Щуп 19 датчика 20, отже, переміщається, і відповідний електричний сигнал передається засобам аналізу роботи. Оптичний датчик 20 може працювати з амплітудною модуляцією. Як варіант, оптичний датчик 20, або еквівалентний детектуючий засіб, могли б видавати сигнал, зокрема, аналоговий, амплітуда якого залежала б від переміщення голки 18. Система визначення зміни тиску насоса за винаходом, включена під робочою камерою 4 і над всмоктувальним клапаном 2 дозатора, дозволяє використати наступні явища: - фазу розрідження в процесі всмоктування; - фазу тиску в процесі накачування. Винахід дозволяє використати дві послідовних фази в циклі роботи дозуючого насоса для здійснення механічного руху переміщення штовхаючого пальця 18, 18'. Такий результат отримують завдяки введенню досить чутливої мембрани 13, 13', яка переміщається під дією розрідження і тиску, і яка спричиняє зворотно-поступальне переміщення пальця 18, 18'. Цей рух, що має механічну природу, отримують в прикладі, що розглядається, для створення електричного контакту з електричними з'єднувачами 20, 20', або який, як варіант, може мати індуктивну природу (ефект Хола). Як варіант, детектор зміни тиску міг би бути утворений тензометричним датчиком, розташованим проти зовнішньої стінки трубопроводу 10. Робота детектуючої системи забезпечується навіть при малих дебетах дозуючого насоса для частот приблизно 0,003 Гц. Робота детектуючої системи нечутлива до фізичної природи продуктів, що дозуються завдяки мембранній системі (в'язкість/завантажені продукти). Вибір матеріалів, що використовуються, призначений для хімічного застосування і до природи додаткової рідини, що накачується насосом. Діапазон тиску основної рідини, що надходить на вхід 7 і виходить через отвір 8, може бути близько 0,05-6 бар. Частота роботи насоса може складати від 0,003 Гц до 1,5 Гц. Термін служби може досягати п'яти мільйонів циклів. Винахід може забезпечувати діагностичною інформацією про роботу насосів при виконанні наступних функцій: - візуалізація циклів дозуючого насоса; - тривога при зупинці привідного двигуна насоса; - визначення несправності системи всмоктування; - опційно визначення кінця резервуара, що містить додаткову рідину, яка надійщла через всмоктувальний клапан. 3 UA 111174 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Завдяки з'єднанню з ЕОМ 12 сигнали, що видаються детектором, можуть бути інтерпретовані в різних формах і можуть надати доступ до певної кількості інформації: - розрахунок дозування в реальному часі; - час використання дозатора; - споживання хімічного продукту, що всмоктується через всмоктувальний клапан; - кількість можливих відмов або інша інформація про роботу. Пристроєм D для детектування зміни тиску може бути обладнаний новий насос, або легко встановлений на насос, що знаходиться в експлуатації. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Дозуючий рідинний насос, що містить всмоктувальний патрубок, забезпечений всмоктувальним клапаном, що сполучається з робочою камерою, в якій може зворотнопоступально переміщатися поршень, при цьому всмоктування відбувається при відкриванні всмоктувального клапана, коли поршень віддаляється від патрубка, а нагнітання - при закритті всмоктувального клапана і виході рідини через вихідний клапан, коли поршень наближається до патрубка, причому насос містить між всмоктувальним клапаном (3) і робочою камерою (4) пристрій (D) для визначення зміни тиску, що містить, з одного боку, трубопровід (10, 10'), який сполучений одним кінцем з робочою камерою (4) і містить на іншому кінці всмоктувальний клапан (3), і, з іншого боку, чутливий до тиску в трубопроводі засіб (11), встановлений в стінці трубопроводу, причому засіб (11), чутливий до тиску в трубопроводі, сполучений із засобами обробки інформації про зміни тиску, визначені для аналізу роботи насоса, причому засоби обробки інформації про зміни тиску містять електронно-обчислювальні засоби, запрограмовані для визначення різних параметрів роботи, таких як: розрахунок дозування в реальному часі, час використання дозатора, споживання хімічного продукту, кількість відмов. 2. Насос за п. 1, який відрізняється тим, що чутливий до тиску в трубопроводі засіб (11) містить мембрану (13, 13'), встановлену на частині стінки трубопроводу (10, 10'), на яку впливає тиск з робочої камери (4), а також засіб (18, 19, 20; 18', 20') визначення переміщень мембрани внаслідок змін тиску. 3. Насос за п. 2, який відрізняється тим, що мембрана (13, 13') розташована в порожнині з відступом від внутрішньої поверхні трубопроводу (10, 10'), при цьому порожнина сполучається з трубопроводом через поперечний отвір (16). 4. Насос за п. 2 або 3, який відрізняється тим, що засіб визначення переміщень мембрани є механічним засобом, зокрема, утвореним щупом (19) оптичного датчика (20), що приводиться в дію пальцем (18), пов'язаним з мембраною. 5. Насос за п. 2 або 3, який відрізняється тим, що засіб визначення переміщень мембрани містить датчик переміщення індуктивного типу, зокрема датчик Холла. 6. Насос за одним з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що детектуючий пристрій (D) містить перетворювач (20, 20') для видачі електричних сигналів, відповідних змінам тиску в робочій камері. 7. Насос за одним з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що пристрій (D) визначення зміни тиску рознімно сполучений з робочою камерою (4). 8. Пристрій для визначення зміни тиску для насоса за одним з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що він містить, з одного боку, трубопровід (10, 10'), призначений для рознімного з'єднання з кінцем робочої камери (4) насоса і для розміщення на іншому кінці всмоктувального клапана (3), і, з іншого боку, засіб (11), чутливий до зміни тиску в трубопроводі, встановлений в стінці трубопроводу (10, 10'). 4 UA 111174 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5