CS210504B1

CS210504B1 - Diaphragm compressor with two active faces

Info

Publication number: CS210504B1
Application number: CS80180A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Janda; Karel Krcek
Original assignee: Frantisek Janda; Karel Krcek
Priority date: 1980-02-06
Filing date: 1980-02-06
Publication date: 1982-01-29

Abstract

Vynález se týká kompresoru pro malé tlaky a pro malá množství vzduchu. Je vytvořen ze dvou talířovitýoh pružných membrán, které jsou obráceny vydutou částí proti sobě a po obvodu jsou pevně spojeny. Ve středovém otvoru jedné membrány je připevněna sací trubka. Ve středovém otvoru druhé membrány je připevněna výtlakové trubka. Prostor uvnitř membrán tvoří diskovitou komoru, v níž jsou samočinné ventily. Jeden je umístěn na konci sací a druhý na konci výtlakové trubky. Osa samočinných ventilků je shodná s podélnou osou trubek. Sací trubka je spojena s kmitajícím pohonem a výtlakové trubka je pevně spojena se stěnou skříně kompresoru. V rytmu kmitání se objem komory zvětšuje a zmenšuje a samočinné ventily ovládají sání a výtlak. Výška zdvihu se při tom rozděluje na obě membrány. Vynálezu se využije v laboratořích a v akvarlstice. Podstatu vystihuje první bod předmětu vynálezu.The invention relates to a compressor for low pressures and small amounts of air. It is made of two plate-shaped flexible membranes, which are turned with the concave part facing each other and are firmly connected around the circumference. A suction pipe is attached to the central opening of one membrane. A discharge pipe is attached to the central opening of the other membrane. The space inside the membranes forms a disc-shaped chamber in which there are self-acting valves. One is located at the end of the suction pipe and the other at the end of the discharge pipe. The axis of the self-acting valves is identical to the longitudinal axis of the pipes. The suction pipe is connected to an oscillating drive and the discharge pipe is firmly connected to the wall of the compressor housing. In the rhythm of the oscillations, the volume of the chamber increases and decreases, and the self-acting valves control the suction and discharge. The stroke height is divided between both membranes. The invention is used in laboratories and in watercolor painting. The essence is described by the first point of the subject matter of the invention.

Description

(54) Membránový kompresor se dvěma činnými ploškami(54) Diaphragm compressor with two active faces

Vynález se týká kompresoru pro malé tlaky a pro malá množství vzduchu. Je vytvořen ze dvou talířovitýoh pružných membrán, které jsou obráceny vydutou částí proti sobě a po obvodu jsou pevně spojeny. Ve středovém otvoru jedné membrány je připevněna sací trubka. Ve středovém otvoru druhé membrány je připevněna výtlakové trubka. Prostor uvnitř membrán tvoří diskovitou komoru, v níž jsou samočinné ventily. Jeden je umístěn na konci sací a druhý na konci výtlakové trubky. Osa samočinných ventilků je shodná s podélnou osou trubek. Sací trubka je spojena s kmitajícím pohonem a výtlakové trubka je pevně spojena se stěnou skříně kompresoru. V rytmu kmitání se objem komory zvětšuje a zmenšuje a samočinné ventily ovládají sání a výtlak. Výška zdvihu se při tom rozděluje na obě membrány. Vynálezu se využije v laboratořích a v akvarlstice. Podstatu vystihuje první bod předmětu vynálezu.The invention relates to a compressor for low pressures and for small amounts of air. It is formed of two plate-like elastic membranes, which are facing the concave part and are fixedly connected on the circumference. A suction tube is mounted in the central opening of one diaphragm. A discharge tube is mounted in the central opening of the second membrane. The space inside the membranes forms a disk-shaped chamber in which the automatic valves are located. One is located at the end of the suction and the other at the end of the discharge pipe. The axis of the automatic valves coincides with the longitudinal axis of the tubes. The suction pipe is connected to the oscillating drive and the discharge pipe is firmly connected to the compressor housing wall. In the oscillation rhythm, the volume of the chamber increases and decreases and the automatic valves control the intake and discharge. The lift height is divided into two membranes. The invention is used in laboratories and aquariums. The first aspect of the present invention is essential.

Vynález se týká membránového kompresoru se dvěma činnými ploškami a s přímočarým prouděním vzduchu pro výrobu menších množství vzduchu o malém tlaku k průmyslovým účelům i pro spotřební výrobky.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a diaphragm compressor with two active faces and a direct flow of air for the production of smaller amounts of low pressure air for industrial purposes as well as for consumer products.

V pneumatických a hydraulických obvodech je mnohdy zapotřebí zdroje malých tlaků. Je to buá pomocný tlakový zdroj, nebo zdroj spolupracující s pneumatickým, nebo s hydraulickým přepínačem, nebo převodníkem. Existují i takové provozy, ve kterých je potřeba menšího množství vzduchu o malém tlaku, ale s trvalým pracovním režimem. Typickým příkladem jsou laboratorní provozy a různé analýzy. Podobné je tomu při provzdušňování vody; pohonu vodních filtrů atp.In pneumatic and hydraulic circuits, low pressure sources are often required. It is either an auxiliary pressure source, or a source cooperating with a pneumatic or hydraulic switch, or a converter. There are also operations where less air is required at low pressure but with a continuous operating mode. Typical examples are laboratory operations and various analyzes. The same is true of aerating water; drive of water filters etc.

V průmyslu, v laboratořích, zkušebnách, ve vodním hospodářství i v akvaristice se používá k získání menšího množství vzduchu většinou malých pístových kompresorů. Jejich účinnost je však velmi malá a pořizovací cena relativně vysoká. Pístové kompresory jsou poruchové, vyžadují častou údržbu a v neposlední řadě jsou mnohdy i nepříjemně hlučné. Jsou známé také malé vibrační kompresory, ve kterých je pohonná jednotka vytvořena jako magnetický obvod, sestávající z elektromagnetu a z pohyblivé kotvy, která kmitá v rytmu napájecího střídavého napětí na ocelové listové pružině. V jiných případech se používá k pohonu i elektromotoru a excentru. Pohybu kotvy, to je jejího zdvihu, případně pohybu excentru, se potom využívá k mechanickému pohybu membrány, které již spolu se systémem ventilků vytváří ve vhodných prostorách tlaková podmínky.In industry, laboratories, testing rooms, water management and aquariums, mostly small piston compressors are used to obtain less air. However, their efficiency is very low and the purchase price is relatively high. Piston compressors are malfunctioning, require frequent maintenance and, last but not least, are often unpleasantly noisy. Small vibrating compressors are also known, in which the drive unit is formed as a magnetic circuit consisting of an electromagnet and a movable armature that oscillates in the rhythm of the AC supply voltage on a steel leaf spring. In other cases, it is also used to drive the electric motor and eccentric. The movement of the anchor, i.e. its stroke or eccentric movement, is then used to mechanically move the diaphragm, which together with the valve system creates pressure conditions in suitable spaces.

Jedná se o rozšířený systém, který má však tu nevýhodu, že membrána je namáhána relativně vysokým zdvihem, který snižuje její životnost a soustava jako celek klade zdroji pohybu vysoký odpor. Vzhledem k tomu, že kanálky, jimiž proudí vzduch, nejsou z konstrukčních důvodů přímočaré a proudící vzduch musí měnit i vícekrát svůj směr, vznikají zde ztráty v proudění, které snižují účinnost celého kompresoru.This is a widespread system, but has the disadvantage that the diaphragm is subjected to a relatively high stroke that reduces its lifetime and the assembly as a whole imparts high resistance to the motion sources. Since the ducts through which the air flows are not straightforward due to constructional reasons and the air flow has to change its direction several times, there are flow losses which reduce the efficiency of the entire compressor.

Tyto nedostatky odstraňuje membránový kompresor se dvěma činnými ploškami podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že dvojice pružných membrán talířovitého tvaru je spojena na své obvodové části, takže jejich vnitřek tvoří komoru diskovítého tvaru. Každá membrána je opatřena průchozím středovým otvorem. Ve středovém otvoru první membrány je vložena sací trubka, která je s první membránou pevně spojena. V prostoru komory uvnitř membrán je ústí sací trubky opatřeno prvním samočinným ventilem. Ve druhé membráně je zahloubení a je od komory odděleno přepážkou opatřenou přepouštěcím otvorem. V přepouštěcím otvoru je ze strany zahloubení uložen druhý samočinný ventil. Ve středovém otvoru druhé membrány je vložena výtlaková trubka, která je se druhou membránou pevně spojena a dále je pevně spojena se stěnou skříně. Sací trubka je pevně spojena s volnou částí listové pružiny, která je na svém volném konci opatřena hlavou kotvy, na níž jsou upevněny permanentní magnety, které jsou součástí magnetického obvodu. Pevný-konec listové pružiny je pevně spojen se stěnou skříně. Výhodou uspořádání podle vynálezu je, že je celkový zdvih rozdělen na pohyb dvou membrán, v jejichž středech jsou současně upevněny sání a výtlak, takže vzduch proudí v jediné ose.These drawbacks are overcome by a two-acting diaphragm compressor according to the invention. It is based on the fact that a pair of plate-like flexible membranes is connected to its peripheral portion so that their interior forms a disc-shaped chamber. Each membrane is provided with a central through hole. A suction tube is inserted in the central opening of the first diaphragm and is rigidly connected to the first diaphragm. In the chamber space inside the diaphragms, the suction tube mouth is provided with a first automatic valve. In the second membrane there is a recess and is separated from the chamber by a baffle provided with a through hole. A second automatic valve is located in the overflow opening on the recess side. In the central opening of the second diaphragm is a discharge tube which is rigidly connected to the second diaphragm and further rigidly connected to the housing wall. The suction tube is rigidly connected to the free part of the leaf spring, which is provided at its free end with an anchor head on which the permanent magnets which are part of the magnetic circuit are fixed. The fixed end of the leaf spring is rigidly connected to the housing wall. An advantage of the arrangement according to the invention is that the total stroke is divided into the movement of two membranes, in the center of which the intake and the discharge are simultaneously fixed so that the air flows in a single axis.

Individuální zdvih každé z membrán je poloviční, než je zdvih pohonu a tím je zajištěna vyšší životnost membrán. Systém jako celek má nižší tuhost a přímočará návaznost proudění vzduchu zamezí ztrátám. Veškeré dříve používané kanálky jsou nahraženy jednoduchou sací a výtlakovou trubkou a přepouštěcím otvorem.The individual stroke of each diaphragm is half that of the actuator, which ensures a longer service life of the diaphragms. The system as a whole has a lower stiffness and a straight line of air flow avoids losses. All previously used ducts are replaced by a simple suction and discharge pipe and a through hole.

Příklad uspořádání membránového kompresoru se dvěma činnými ploškami podle vynálezu je znázorněn schematicky v osovém řezu na výkresu.An example arrangement of a diaphragm compressor with two active faces according to the invention is shown schematically in axial section in the drawing.

Vlastní kompresor je vytvořen ze dvou stejných membrán 11. IZt Které mají talířovitý tvar. Membrány 11 . 12 jsou vyrobeny z pryže nebo inertní umělé hmoty na bázi PVC jako je slabostěnný silon, teflon apod. Membrány 11 . 12 mají talířovitý tvar a ve střední části druhé membrány 12 je válcovitá zahloubení, na které navazuje průchozí kruhový otvor. Obě *The compressor itself is formed from two identical diaphragms 11. IZt, which have a plate shape. Membranes 11. 12 are made of rubber or PVC-based inert plastic such as thin-walled nylon, teflon and the like. Membranes 11. 12 have a plate-like shape and in the central part of the second membrane 12 there are cylindrical recesses adjoined by a through hole. Both *

membrány JJ, JJ jsou obráceny vydutou částí proti sobě a po obvodě jsou spolu vzájemně pevně spojeny. Spojené membrány JJ, J2 mají tvar disku a také vnitřní prostor uvnitř spojených membrán JJ., 12 vytváří diskovitou komoru 21. V průchozím kruhovém otvoru první membrány JJ je sací trubka 2, která je s první membránou 11 pevně spojena. Ostí sací trubky 2 je v komoře 21. ve válcovitém zahloubení první membrány JJ.. Ostí sací trubky 2 je v komoře 21 opatřeno prvním samočinným ventilem JJ. Válcovité zahloubení ve druhé membráně 12 je od komory 2J. odděleno přepážkou, která má tvar kruhové desky se středovým přepouštěcím otvorem. Přepouštěcí otvor je ze strany zahloubení opatřen druhým samočinným ventilem 18. V průchozím otvoru druhé membrány 12 je vložena výtlaková trubka 10. která ústi do prostoru zahloubení ve druhé membráně 12. a která je s ní pevně spojena.the membranes 11, 11 are facing the concave part and are rigidly connected to each other. The joined membranes 11, 12 have the shape of a disc and also the internal space inside the joined membranes 11, 12 forms a disc chamber 21. In the through circular opening of the first membrane 11 there is a suction tube 2 which is firmly connected to the first membrane 11. The suction tube 2 is in the chamber 21 in the cylindrical recess of the first diaphragm 11. The suction tube 2 is provided in the chamber 21 with a first automatic valve 11. The cylindrical recess in the second membrane 12 is away from the chamber 21. separated by a partition having the shape of a circular plate with a central through hole. The discharge opening is provided with a second automatic valve 18 on the recess side. In the through opening of the second membrane 12, a discharge tube 10 is inserted which opens into the recess space in the second membrane 12 and is firmly connected thereto.

Druhý konec výtlaková trubky 10 prochází otvorem ve stěně skříně J., v níž je celý kompresor i se svým pohéněcím zařízením uložen. Výtlaková trubka JO je s touto stěnou skříně J. pevně spojena. Poháněči zařízení kompresoru v tomto konkrétním příkladě je elektromagnetické. V elektromagnetickém poli elektromagnetického obvodu 2 jsou dva permanentní magnety J. Permanentní magnety J jsou uloženy ve vybráních na horní části hlavy J kotvy. Hlava J kotvy je vyrobena z nemagnetického materiálu a svoji spodní částí je upevněna na volném konci listové pružiny 2· Druhý, pevný konec listové pružiny 2 je připevněn spojem 6 ke stěně skříně J_. K volnému konci listové pružiny 2 pod hlavou J kotvy je připevněna sací trubka 2,. Válcové zahloubení je nutné jen u druhé membrány 12. U první membrány 11 není nutné.The other end of the discharge tube 10 passes through an opening in the wall of the housing 1, in which the entire compressor and its drive device are mounted. The discharge pipe 10 is firmly connected to this wall of the housing. The compressor drive device in this particular example is electromagnetic. In the electromagnetic field of the electromagnetic circuit 2 there are two permanent magnets J. The permanent magnets J are mounted in recesses on the upper part of the armature head J. The armature head J is made of a non-magnetic material and is fastened by its lower part to the free end of the leaf spring 2. The second, fixed end of the leaf spring 2 is fixed by a connection 6 to the wall of the housing 1. A suction tube 2 is attached to the free end of the leaf spring 2 under the anchor head J. A counterbore is only required for the second membrane 12. Not required for the first membrane 11.

Kompresor pracuje taktoi V počátečním stavu je volný konec listové pružiny 2 v neutrální, tj. ve svislé poloze a oba samočinné ventily JJ, 18 jsou uzavřeny. Když se přivede na svorky magnetického obvodu 2 napětí, vytvoří se magnetické pole, které přitáhne jeden z elektromagnetů J a tím celá hlava J kotvy vykývne. Ve směru výkyvu se pohybuje také volný konec listové pružiny 2» který přenáší kmitavý pohyb 22 na sací trubku 2i a na obě membrány 11. 12. Jestliže výkyv probíhá ve směru hodinových ručiček, potom se zvětšuje objem komory 21 uvnitř membrán 11. 12 a v komoře 21 vzniká podtlak. Vlivem atmosférického tlaku se otevře první samočinný ventil 17 na sací trubce 2» ěímž se spojí prostor komory 21 s atmosférou a atmosférický vzduch proudí přes vstup 2 sací trubkou 2 do zvětšující se komory 21. Druhý samočinný ventil 18 je stále uzavřen a doléhá na přepouštěcí otvor 19 a uzavírá prostor mezi komorou 21 a výtlakovou trubkou 10. Proudění vzduchu z okolní atmosféry sací trubkou 2 éo zvětšující se komory 21 probíhá po celou dobu, kdy se hlava J kotvy a spolu s ní volný konec listové pružiny 2 sací trubka 2 ^a obě membrány JJ., 12 pohybují proti směru hodinových ručiček. Když dosáhne celý tento systém své levé krajní polohy, je objem komory 21 největší a tlak v komoře 21 se vyrovnává s atmosférickým tlakem. Jakmile se vlivem změny magnetického pole začně pohybovat hlava J kotvy na opačnou stranu, tj. ve směru hodinových ručiček, začne se objem komory 21 zmenšovat a tlak v ní roste. Když je tlak v komoře 21 větší, než je atmosférický tlak v sací trubce 2, uzavře se první samočinný ventil JJ.The compressor operates as follows: In the initial state, the free end of the leaf spring 2 is in the neutral position, i.e. in the vertical position, and the two automatic valves 18, 18 are closed. When a voltage is applied to the terminals of the magnetic circuit 2, a magnetic field is created which attracts one of the electromagnets J and thereby swivels the entire armature head J. The free end of the leaf spring 2, which transmits the oscillating movement 22 to the suction tube 21 and to both diaphragms 11, also moves in the pivot direction. 12. If the pivot is clockwise, the volume of the chamber 21 inside the diaphragms 11, 12 chamber 21 generates a vacuum. Due to atmospheric pressure, the first automatic valve 17 opens on the suction pipe 2, thereby connecting the chamber chamber 21 with the atmosphere and the atmospheric air flows through the inlet 2 through the suction pipe 2 to the enlarging chamber 21. The second automatic valve 18 is still closed and 19 and closes the space between the chamber 21 and the discharge pipe 10. The air flow from the ambient atmosphere through the suction pipe 2 e of the enlarging chamber 21 runs as long as the anchor head J and the free end of the leaf spring 2 the suction pipe 2 ^and both membranes. 12, 12 move counterclockwise. When this entire system reaches its leftmost position, the volume of chamber 21 is greatest and the pressure in chamber 21 equals atmospheric pressure. As the armature head J moves to the opposite side, i.e. clockwise due to the change in the magnetic field, the volume of the chamber 21 begins to decrease and the pressure therein increases. When the pressure in the chamber 21 is greater than the atmospheric pressure in the suction tube 2, the first automatic valve 11 closes.

Se zmenšujícím se objemem komory 21 zvětšuje se v jejím prostoru neustále tlak. Když je tlak v komoře 21 větší než tlak ve výtlakové trubce JJ, otevře se druhý samočinný ventil 18 a vzduch z komory 21 proudí přepouštěcím otvorem 19 do výtlakové trubky 10 a k výstupu 8.As the volume of the chamber 21 decreases, the pressure in the chamber 21 increases steadily. When the pressure in the chamber 21 is greater than the pressure in the discharge tube 11, the second automatic valve 18 opens, and air from the chamber 21 flows through the orifice 19 into the discharge tube 10 and to the outlet 8.

Toto proudění trvá tak dlouho, pokud je v komoře 21 větší tlak než ve výtlakové trubce 10. Při zpětném pohybu hlavy J kotvy se objem komory 21 opět začne zvětšovat a tlak v ní klesá. Přetlakem ve výtlakové trubce 10 se uzavře druhý samočinný ventil 18 a přetlakem atmosférického vzduchu se otevře první samočinný ventil JJ. Atmosférický vzduch opět proudí sací trubkou 2 ® vyplňuje zvětšující se objem komory 21. Tento postup se neustále opakuje v souladu s kmitáním hlavy J kotvy, která kmitá v rytmu napájecího napětí magnetického obvodu 2. Osa 20 proudění vzduchu od vstupu 2 přes sací trubku 2> přes komoru 21 a přepouštěcí otvor 19 do výtlakové trubky 10 a k výstupu 8 je přímočaré. V příkladě konkrétního provedení pohání kompresor magnetický obvod 2 s hlavou J kotvy a permanentními magnety 4, na listové pružině 2· Pohon kompresoru je možno provést také vačkou, výstředníkem, ojnicí nebo jiným známým obdobným zařízením.This flow lasts as long as there is greater pressure in the chamber 21 than in the discharge tube 10. As the armature head J moves back, the volume of the chamber 21 begins to increase again and the pressure in it decreases. The overpressure in the discharge tube 10 closes the second automatic valve 18 and opens the first automatic valve 11 by atmospheric air pressure. Atmospheric air flows back through the suction tube 2 to fill the increasing volume of chamber 21. This procedure is repeated continuously in accordance with the oscillation of the armature head J, which oscillates to the rhythm of the supply voltage of the magnetic circuit 2. through the chamber 21 and the through hole 19 into the discharge tube 10 and to the outlet 8 is rectilinear. In the example of a particular embodiment, the compressor drives the magnetic circuit 2 with the armature head J and the permanent magnets 4 on the leaf spring 2. The compressor can also be driven by a cam, eccentric, connecting rod or other known similar device.

Vynálezu se využije u kompresorů pro malé tlaky s trvalým pracovním režimem v laboratořích, v průmyslu i v akvaristice.The invention is applicable to low pressure compressors with a continuous operating mode in laboratories, industry and aquariums.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A diaphragm compressor with two active faces, characterized in that it consists of a pair of disk-shaped flexible membranes (11, 12) forming active faces which are connected on their peripheral part so that their interior forms a disc-shaped chamber (21) where each diaphragm (11, 12) is provided with a through hole in which a suction tube (9) is inserted in the first diaphragm (11), which is rigidly connected to the first diaphragm (11) and in the chamber (21) inside the diaphragms (11). 12) the mouth of the suction pipe (9) is provided with a first automatic valve (17), while in the second membrane (12) the recess is separated from the chamber (21) by a partition provided with a through hole (19) in which the second automatic valve ( 18) and in the central opening of the second diaphragm (12), a discharge tube (10) is inserted, which is rigidly connected to the second diaphragm (12) and further rigidly connected to the wall of the housing (1), bka (9) is firmly connected to the free part of the leaf spring (5), which is provided at its free end with an anchor head (3) on which permanent magnets (4), which are part of the magnetic circuit (2), are fixed the end of the leaf spring (5) is fixedly connected to the wall of the housing (1). .