Дозирующий жидкостной насос и устройство для определения изменения давления для такого насоса

ДОЗИРУЮЩИЙ ЖИДКОСТНОЙ НАСОС И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ ТАКОГО НАСОСА Дозирующий жидкостной насос, содержащий всасывающий патрубок (2), снабженный всасывающим клапаном (3), сообщающимся с рабочей камерой (4), в которой возвратнопоступательно может перемещаться поршень с открыванием всасывающего клапана, когда поршень (5) удаляется от патрубка, и нагнетанием с закрыванием всасывающего клапана и выходом жидкости через выходной клапан, что происходит при приближении поршня к патрубку; насос содержит между всасывающим клапаном (3) и рабочей камерой (4) устройство (D) для определения изменения давления, содержащее с одной стороны трубопровод (10), соединенный одним концом с рабочей камерой (4) и снабженный на другом конце всасывающим клапаном (3), и с другой стороны средство (11), чувствительное к давлению в трубопроводе, установленное в стенке трубопровода. Изобретение относится к дозирующему жидкостному насосу типа насосов, содержащих всасывающий патрубок, взаимодействующий с рабочей камерой, в которой поршень может осуществлять возвратно-поступательное перемещение, при этом всасывание происходит при открывании всасывающего клапана, когда поршень отдаляется от патрубка, нагнетание - при закрывании всасывающего патрубка и выход жидкости через выходной клапан, когда поршень приближается к патрубку. Дозирующие насосы такого типа известны, в частности, из патента FR 2847950, принадлежащего заявителю. Такие насосы эффективны, но желательно получить больше информации об их работе, в частности,для обеспечения диагностики проблем, таких как повреждение элемента насоса, и сбор данных, уточняющих режим работы насоса, таких как дозированный расчет в реальном времени, время использования дозатора, потребление химических продуктов, количество отказов. Для решения этой задачи предлагается жидкостной дозирующий насос описанного выше типа, отличающийся тем, что он содержит между всасывающим клапаном и рабочей камерой устройство для определения изменений давления, содержащее с одной стороны трубопровод, связанный одним концом с рабочей камерой и снабженный на другом конце всасывающим клапаном, и с другой стороны средство,чувствительное к давлению в трубопроводе, установленное в стенке трубопровода. Средство, чувствительное к давлению в трубопроводе, может содержать мембрану, установленную на части стенки трубопровода, на которое воздействует давление рабочей камеры, и средство определения перемещения мембраны вследствие изменений давления. Предпочтительно мембрана расположена в полости, отступающей вглубь внутренней поверхности трубопровода, при этом полость сообщается поперечным отверстием с трубопроводом. Средство определения перемещений мембраны может быть механическим средством, в частности,выполненным в виде щупа оптического датчика, на который воздействует палец, связанный с мембраной. В качестве варианта средство перемещения мембраны может содержать индуктивный датчик перемещения, в частности датчик Холла. Средство, чувствительное к давлению в трубопроводе, может содержать преобразователь, в частности тензометрический датчик, установленный на стенке трубопровода, для выдачи электрических сигналов, соответствующих изменению давления в рабочей камере. Средство, чувствительное к давлению в трубопроводе, сопряжено, в частности, со средствами использования определенных изменений давления для анализа работы насоса. Средства использования изменений давления могут содержать средства электронного расчета, запрограммированные для определения различных параметров работы, таких как расчет дозирования в реальном времени, время использования дозатора, потребление всасываемого химического продукта,количество отказов. Средства использования, кроме того, предпочтительно предусмотрены для визуализации циклов дозирующего насоса, выдачи тревожного сигнала в случае остановки всасывания, определения неисправности системы всасывания и, как опция, определения конца резервуара для жидкости, в котором осуществляется всасывание. Предпочтительно устройство определения изменений давления разъемно соединено с рабочей камерой. Изобретение относится также к устройству для определения изменения давления для насоса, такого как описан выше, отличающемуся тем, что оно содержит с одной стороны трубопровод, предназначенный для разъемного соединения с концом рабочей камеры насоса и снабженный на другом конце всасывающим клапаном, и с другой стороны - средство, чувствительное к давлению в трубопроводе, установленное в стенке трубопровода. Изобретение поясняется нижеследующим описанием, не являющимся ограничительным, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых: на фиг. 1 представлен частичный вертикальный осевой разрез дозирующего насоса по изобретению,нижняя часть которого снабжена устройством определения давления; на фиг. 2 изображен в изометрии в осевом разрезе по геометрической, по существу, горизонтальной оси в большем масштабе вариант устройства определения давления; на фиг. 3 - вид в сборе спереди в меньшем масштабе дозирующего насоса, снабженного детектирующим устройством по фиг. 2 со средствами обработки данных, образованными ЭВМ. На фиг. 1 изображен насос 1 для дозирования жидкости, содержащий всасывающий патрубок 2 с всасывающим клапаном 3, сообщающимся с рабочей камерой 4, нижняя часть которого представлена на фиг. 1. Поршень 5, изображенный частично, может совершать возвратно-поступательное перемещение в рабочей камере; всасывание осуществляется с открыванием клапана 3, когда поршень 5 отдаляется от патрубка 2, тогда как нагнетание с закрыванием всасывающего клапана 3 и выход жидкости через выходной клапан 6 осуществляется, когда поршень 5 приближается к патрубку 2. Возвратно-поступательное перемещение поршня 5 обеспечивается предпочтительно гидравлическим двигателем (не изображенным на чертеже), размещенным в насосе 1 и приводимым жидкостью, под давлением поступающей в насос 1 через отверстие 7, предусмотренное в корпусе 1 а насоса. Корпус 1 а обычно выполнен из пластического материала с крышкой 1b (фиг. 3), закрепленной съемно, например,навинчиванием на этот корпус. Дополнительная жидкость, содержащаяся в не изображенном на чертеже сосуде, может всасываться через не изображенную трубку, конец которой погружен в сосуд с дополнительной жидкостью, а другой конец связан с всасывающим патрубком 2. Дополнительная жидкость смешивается в корпусе насоса 1 а с основной жидкостью, входящей в отверстие 7, и дозированная смесь выходит через выходное отверстие 8, диаметрально противоположное отверстию 7. В соответствии с известным уровнем техники всасывающий патрубок 2 предусмотрен на нижнем конце рабочей камеры 4, которая снабжена средствами соединения 9, в частности, путем свинчивания позволяющими съемно установить патрубок на конце камеры 4. В соответствии с изобретением дозирующий насос 1 снабжен устройством D для определения изменения давления в рабочей камере 4. Это устройство D установлено между всасывающим клапаном 3 и камерой 4. Устройство D содержит трубопровод 10, соединенный с концом камеры 4 втулкой М и средствами соединения 9. Трубопровод 10 на своем другом конце снабжен всасывающим клапаном 3 и патрубком 2. Устройство D содержит, кроме того, средство 11, чувствительное к давлению в трубопроводе 10 и,таким образом, к давлению в камере 4, соединенной с этим трубопроводом. Предусмотрены средства 12(фиг. 3) использования изменений определяемого давления, соединенные со средством 11, чувствительным к давлению, для анализа работы насоса. В соответствии с вариантом выполнения, изображенным на фиг. 1, средство 11, чувствительное к давлению, содержит гибкую мембрану 13, герметично установленную против стенки днища 14 полости,выполненной во внешней цилиндрической стенке трубопровода 10. Мембрана 13 образует деформируемую перегородку камеры 15, установленную в стенке трубопровода 10. Камера 15 сообщается поперечным отверстием 16 с внутренним пространством 10 а трубопровода 10 в зоне, заключенной между всасывающим клапаном 3 и средствами 9 соединения с камерой 4. Давление, существующее на уровне отверстия 16, по существу, является давлением в камере 4. Мембрана 13 выполнена из гибкого материала, в частности из эластомера, и закреплена в днище 14 крышкой 17, внутренний профиль которой повторяет внешний профиль мембраны, который имеет периферийное утолщение. В соответствии с представленным воплощением мембрана 13 содержит, кроме того, со стороны, противоположной внутреннему пространству 10 а, кольцевую нервюру, расположенную радиально внутри периферийного утолщения. Крышка 17 содержит центральное отверстие для прохода и направления пальца 18 по геометрической оси, перпендикулярной геометрической оси трубопровода 10. Конец пальца 18, обращенный к отверстию 16, выполнен в виде иглы 18 а, прикрытой мембраной и проходящей в отверстие 16 под действием разрежения. На фиг. 1 мембрана 13 изображена прижатой к крышке 17, что соответствует максимальному объему камеры 15 и в фазе давления в камере 4, и в трубопроводе 10. Палец 18 на конце, противоположном игле 18 а, предназначен для взаимодействия со щупом 19, в частности, образованным поворотным рычагом 19 а оптического датчика 20. Связь между пальцем 18 и щупом 19 обеспечивается шарнирным соединением. Установка с возможностью поворота рычага 19 а обеспечивается с помощью оси 19b, перпендикулярной плоскости по фиг. 1, расположенной, по существу, на половине длины рычага 19 а и поддерживаемой опорой, предусмотренной в оптическом датчике. Конец 19 с рычага, удаленный от пальца 18, может перекрыть оптический пучок датчика 20 в соответствии с положением, управляемым пальцем 18, и таким образом выдать электрический сигнал, соответствующий положению мембраны 13. Узел крышки 17, пальца 18 и оптического датчика 20 удерживается в корпусе 21, закрепленном на трубопроводе 10. Корпус 21 содержит наконечник 22 для вывода одного или нескольких проводов (не изображенных на фиг. 1), соединенных с контактом 20. На фиг. 2 изображен, по существу, горизонтально в осевом разрезе вариант выполнения детектирующего устройства D для дозирующего насоса по изобретению. Элементы на фиг. 2, идентичные элементам, уже описанным со ссылкой на фиг. 1, обозначены одинаковыми цифровыми позициями, при необходимости сопровождаемые апострофом, когда в этот элемент внесены изменения. Описание идентичных элементов не повторяется. Мембрана 13' со стороны, противоположной камере 15, содержит цилиндрическую часть 13'а, выступающую в радиальном направлении, которая плотно охватывает часть пальца 18'. Игла 18'а образует конец этого пальца, обращенный к трубопроводу 10 а и выступающий в камеру 15. Игла 18'а остается частично вставленной в отверстие 16, когда мембрана 13', как изображено на фиг. 2, прижимается к крышке 17'. В фазе всасывания мембрана 13' отходит от крышки 17' и прижимается к другой стенке камеры 15. Палец 18' своим концом, противоположным игле 18'а, может воздействовать на щуп электрического контакта 20', размещенный в корпусе 21'. От контакта 20' отходят два провода 23 а, 23b для передачи информации в виде электрических сигналов используемым средствам, образованным, в частности, ЭВМ 12,как изображено на фиг. 3. Стенка 24, по существу, эллипсоидной формы с продольной геометрической осью, совпадающей с осью трубопровода 10', окружает этот трубопровод и жестко соединена с ним поперечными стенками 25. Крышка 17' вставлена в посадочное место стенки 24, тогда как корпус 21' закрывает крышку 17' и съемно прикреплен к стенке 24. Эта стенка содержит на удаленном от патрубка 2 крае муфту с внутренней винтовой резьбой, которая навинчивается на наружную резьбу наконечника соединительных средств 9. При таком положении работа дозирующего насоса по изобретению осуществляется следующим образом. Эта работа описана со ссылкой на фиг. 1, но описание применимо также к варианту на фиг. 2. В процессе фазы всасывания в рабочую камеру 4 в трубопроводе 10 создается разрежение, что вызывает открывание клапана 3 и всасывание жидкости в трубопровод 10 и камеру 4. В процессе этой фазы всасывания мембрана 13 подвергается разрежению и перемещается направо на фиг. 1, приближаясь к дну полости 15 или прижимаясь к дну, в зависимости от величины разрежения. Палец 18 перемещается направо с мембраной 13 и приводит в движение щуп 19 оптического датчика 20,который выдает информацию в форме электрического сигнала для фазы всасывания. Когда поршень 5 опускается и нагнетает жидкость, клапан 3 закрывается, тогда как выходной клапан 6 открывается. Давление в рабочей камере 4 повышается точно так же, как и в трубопроводе 10, и мембрана 13 прижимается к крышке 17, отклоняя палец 18 налево, как изображено на фиг. 1. Щуп 19 датчика 20 следовательно перемещается, и соответствующий электрический сигнал передается средствам анализа работы. Оптический датчик 20 может работать с амплитудной модуляцией. Как вариант, оптический датчик 20, или эквивалентное детектирующее средство, могли бы выдавать сигнал, в частности аналоговый, амплитуда которого зависела бы от перемещения иглы 18. Система определения изменения давления насоса по изобретению, включенная под рабочей камерой 4 и над всасывающим клапаном 2 дозатора, позволяет использовать следующие явления: фазу разрежения в процессе всасывания; фазу давления в процессе накачивания. Изобретение позволяет использовать две последовательных фазы в цикле работы дозирующего насоса для осуществления механического движения перемещения толкающего пальца 18, 18'. Такой результат получают благодаря введению достаточно чувствительной мембраны 13, 13', которая перемещается под действием разрежения и давления и которая вызывает возвратно-поступательное перемещение пальца 18, 18'. Это движение, имеющее механическую природу, получают в рассматриваемом примере для создания электрического контакта с электрическими соединителями 20, 20', или которое, как вариант, может иметь индуктивную природу (эффект Холла). Как вариант, детектор изменения давления мог бы быть образован тензометрическим датчиком,расположенным против внешней стенки трубопровода 10. Работа детектирующей системы обеспечивается даже при малых дебитах дозирующего насоса для частот примерно 0,003 Гц. Работа детектирующей системы малочувствительна к физической природе дозируемых продуктов благодаря мембранной системе (вязкость/загруженные продукты). Выбор используемых материалов предназначен для химического применения и к природе дополнительной жидкости, накачиваемой насосом. Диапазон давления основной жидкости, поступающей на вход 7 и выходящей через отверстие 8,может быть порядка 0,05-6 бар. Частота работы насоса может составлять от 0,003 до 1,5 Гц. Срок службы может достигать пяти миллионов циклов. Изобретение может обеспечивать диагностической информацией о работе насосов при выполнении следующих функций: визуализация циклов дозирующего насоса; тревога при остановке приводного двигателя насоса; определение неисправности системы всасывания; опционно определение конца резервуара, содержащего дополнительную жидкость, поступившую через всасывающий клапан. Благодаря соединению с ЭВМ 12 сигналы, выдаваемые детектором, могут быть интерпретированы в различных формах и могут предоставить доступ к определенному количеству информации, касающейся расчета дозирования в реальном времени; времени использования дозатора; потребления химического продукта, всасываемого через всасывающий клапан; количества возможных отказов, или иной информации о работе. Устройством D для детектирования изменения давления может быть оборудован новый насос, либо оно легко устанавливается на насос, находящийся в эксплуатации. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Дозирующий жидкостной насос, содержащий всасывающий патрубок, снабженный всасываю-3 022129 щим клапаном, сообщающимся с рабочей камерой, в которой может возвратно-поступательно перемещаться поршень, при этом всасывание происходит при открывании всасывающего клапана, когда поршень отдаляется от патрубка, а нагнетание - при закрывании всасывающего клапана и выходе жидкости через выходной клапан, когда поршень приближается к патрубку, отличающийся тем, что содержит между всасывающим клапаном (3) и рабочей камерой (4) устройство (D) для определения изменения давления, содержащее трубопровод (10, 10'), соединенный одним концом с рабочей камерой (4) и содержащий на другом конце всасывающий клапан (3), и чувствительное к давлению в трубопроводе средство(11), установленное в стенке трубопровода. 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что чувствительное к давлению в трубопроводе средство (11) содержит мембрану (13, 13'), установленную на части стенки трубопровода (10, 10'), на которую воздействует давление из рабочей камеры (4), а также средство (18, 19, 20; 18', 20') определения перемещений мембраны вследствие изменений давления. 3. Насос по п.2, отличающийся тем, что мембрана (13, 13') расположена в полости с отступлением от внутренней поверхности трубопровода (10, 10'), при этом полость сообщается с трубопроводом через поперечное отверстие (16). 4. Насос по п.2 или 3, отличающийся тем, что средство определения перемещений мембраны является механическим средством, в частности, образованным щупом (19) оптического датчика (20), приводимым пальцем (18), связанным с мембраной. 5. Насос по п.2 или 3, отличающийся тем, что средство определения перемещений мембраны содержит датчик перемещения индуктивного типа, в частности датчик Холла. 6. Насос по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что детектирующее устройство(D) содержит преобразователь (20, 20') для выдачи электрических сигналов, соответствующих изменениям давления в рабочей камере. 7. Насос по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что средство (11), чувствительное к давлению в трубопроводе, соединено со средствами обработки информации об изменениях давления,определенных для анализа работы насоса. 8. Насос по п.7, отличающийся тем, что средства обработки информации об изменениях давления содержат электронно-вычислительные средства, запрограммированные для определения различных параметров работы, таких как: расчет дозирования в реальном времени, время использования дозатора,потребление химического продукта, количество отказов. 9. Насос по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что устройство (D) определения изменения давления разъемно соединено с рабочей камерой (4). 10. Устройство для определения изменения давления для насоса по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что оно содержит трубопровод (10, 10'), предназначенный для разъемного соединения с концом рабочей камеры (4) насоса и для размещения на другом конце всасывающего клапана