MD691Z

MD691Z - Electrostatic membrane pump

Info

Publication number: MD691Z
Application number: MDS20130087A
Authority: MD
Inventors: Владимир ШКИЛЁВ; Игорь КОЖЕВНИКОВ; Мирча БОЛОГА; Павел ОРЛОВ
Original assignee: Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы
Priority date: 2013-05-17
Filing date: 2013-05-17
Publication date: 2014-05-31
Also published as: MD691Y

Abstract

The invention relates to electric pumps for pumping gases, dielectric and conductive fluids and can be used in the chemical and electronic industries to create pressure in the electroconvective heat exchangers and electrohydrodynamic heat pipes.The electrostatic membrane pump includes a closed chamber (1) with inlet and outlet fittings (12), equipped with bypasses (2), and a dielectric chamber (3), embedded in the closed chamber (1), along its longitudinal axis. In the dielectric chamber (3) are alternately placed movable (6) and fixed (4) electrodes. The movable electrodes (6) are made in the form of electroconducting film, on both sides thereof being located an electroconducting ring (8), at the same time the movable electrodes (6) are connected by means of elastic elements (10), fixed on the periphery with dielectric rings (9) on the walls of the dielectric chamber (3), and in the center - with a dielectric rod (7). The fixed electrodes (4) are connected over one to the opposite poles of a constant-current source (5). At the same time, in the center of the fixed electrodes (4) are made holes for the free passage of the rod (7), which is made hollow and to the ends of which is connected a membrane (11), each fixed on a bellows (13).

Description

Invenţia se referă la pompele electrice pentru pomparea gazelor, lichidelor dielectrice şi conductoare şi poate fi utilizată în industria chimică şi electronică pentru crearea presiunii în schimbătoare de căldură electroconvective şi conducte de căldură electrohidrodinamice. The invention relates to electric pumps for pumping gases, dielectric and conductive liquids and can be used in the chemical and electronics industries for creating pressure in electroconvective heat exchangers and electrohydrodynamic heat pipes.

Este cunoscută pompa electrostatică cu membrană, care include un canal închis, părţile laterale de intrare şi de ieşire ale căruia sunt dotate cu supape de branşare, o cameră dielectrică, fixată pe canal perpendicular axei longitudinale a lui, o membrană, fixată pe un burduf, electrozi mobili şi imobili [1]. The electrostatic membrane pump is known, which includes a closed channel, the inlet and outlet sides of which are equipped with branch valves, a dielectric chamber, fixed on the channel perpendicular to its longitudinal axis, a membrane, fixed on a bellows, mobile and fixed electrodes [1].

Dezavantajele acestei pompe constau în suprafaţa mică de interacţiune a unei perechi de electrozi şi necesitatea de a mări dimensiunile camerei dielectrice pentru o eficienţă mai înaltă a pompei. The disadvantages of this pump consist in the small interaction surface of a pair of electrodes and the need to increase the dimensions of the dielectric chamber for higher pump efficiency.

Este cunoscută pompa electrostatică cu membrană, care include un canal închis cu părţile laterale de intrare şi de ieşire dotate cu supape de branşare, o cameră dielectrică, amplasată perpendicular axei longitudinale a canalului, iar între părţile laterale un electrod imobil în formă de ac de coronare şi un electrod mobil în formă de membrană pe burduf [2]. The electrostatic membrane pump is known, which includes a closed channel with inlet and outlet sides equipped with branch valves, a dielectric chamber, located perpendicular to the longitudinal axis of the channel, and between the sides a stationary electrode in the form of a corona needle and a movable electrode in the form of a membrane on a bellows [2].

Dezavantajul acestei pompe constă în forţa mică de interacţiune dintre electrodul mobil şi cel imobil, fapt care nu permite crearea unei pompe de eficienţă înaltă. The disadvantage of this pump is the low interaction force between the mobile and stationary electrodes, which does not allow the creation of a highly efficient pump.

Este cunoscută, de asemenea, pompa electrostatică cu membrană, care include un canal dielectric cu părţile laterale de intrare şi de ieşire conductoare, între care este amplasată o membrană din material conductor, totodată părţile laterale şi membrana sunt dotate cu supape de branşare. Pompa mai conţine o sursă de curent continuu, la polii căreia sunt conectate părţile laterale şi membrana [3]. The electrostatic diaphragm pump is also known, which includes a dielectric channel with conductive inlet and outlet sides, between which a membrane of conductive material is placed, while the sides and the membrane are equipped with branch valves. The pump also contains a direct current source, to the poles of which the sides and the membrane are connected [3].

Dezavantajul acestei pompe constă în posibilitatea de a pompa doar lichide dielectrice. The disadvantage of this pump is that it can only pump dielectric liquids.

Cea mai apropiată soluţie este pompa electrostatică cu membrană, care include un canal, părţile laterale de intrare şi de ieşire ale căruia sunt dotate cu supape de branşare, totodată în interiorul canalului este amplasată o membrană, fixată pe un burduf, de asemenea include o cameră dielectrică, fixată pe canal, perpendicular axei longitudinale a lui, între părţile laterale. În cameră sunt amplasaţi cu alternanţă electrozi mobili şi imobili. Electrozii mobili sunt executaţi în formă de peliculă dielectrică cu acoperire metalică, aplicată pe fiecare electrod pe feţe diferite, şi uniţi într-un pachet prin intermediul unei tije dielectrice, iar electrozii imobili sunt conectaţi peste unul la polii opuşi ai sursei de curent continuu, în centrul cărora sunt executate orificii, prin care trece liber tija, care este unită cu membrana [4]. The closest solution is the electrostatic membrane pump, which includes a channel, the inlet and outlet sides of which are equipped with branch valves, at the same time inside the channel there is a membrane, fixed on a bellows, it also includes a dielectric chamber, fixed on the channel, perpendicular to its longitudinal axis, between the side parts. In the chamber, mobile and stationary electrodes are alternately placed. The mobile electrodes are made in the form of a dielectric film with a metal coating, applied to each electrode on different sides, and joined in a package by means of a dielectric rod, and the stationary electrodes are connected one above the other to the opposite poles of the direct current source, in the center of which holes are made, through which the rod, which is joined to the membrane, freely passes [4].

Dezavantajul acestei pompe constă în faptul că pentru funcţionarea ei este necesar de a utiliza o sursă specială de tensiune înaltă cu un bloc de dirijare, care în mod alternativ schimbă tensiunea la electrozii imobili. De la un transformator de tensiune înaltă tradiţional cu două borne ea nu va funcţiona din motivul că o parte a electrodului mobil este acoperită cu dielectric. De asemenea amplasarea canalului şi camerei perpendicular unul faţă de celălalt esenţial măreşte dimensiunile dispozitivului. The disadvantage of this pump is that for its operation it is necessary to use a special high-voltage source with a control unit, which alternately switches the voltage on the stationary electrodes. From a traditional two-terminal high-voltage transformer it will not work due to the fact that part of the moving electrode is covered with dielectric. Also, the location of the channel and the chamber perpendicular to each other significantly increases the dimensions of the device.

Problema pe care o rezolvă prezenta invenţie constă în micşorarea dimensiunilor pompei şi creşterea posibilităţilor funcţionale şi a productivităţii pompei. The problem solved by the present invention consists in reducing the dimensions of the pump and increasing the functional possibilities and productivity of the pump.

Pompa, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că include o cameră închisă cu racorduri de intrare şi de ieşire, dotate cu supape de branşare, şi o cameră dielectrică, încorporată în camera închisă, de-a lungul axei longitudinale a ei. În camera dielectrică sunt amplasaţi cu alternanţă electrozi mobili şi imobili. Electrozii mobili sunt executaţi în formă de peliculă conductoare de curent, pe ambele părţi ale lor fiind amplasat câte un inel conductor de curent, totodată electrozii mobili sunt uniţi prin intermediul unor elemente elastice, fixate la periferie cu nişte inele dielectrice pe pereţii camerei dielectrice, iar în centru - cu o tijă dielectrică. Electrozii imobili sunt conectaţi peste unul la polii opuşi ai unei surse de curent continuu. Totodată, în centrul electrozilor imobili sunt executate orificii pentru trecerea liberă a tijei, care este executată cavă şi la capetele căreia este unită câte o membrană, fiecare fixată pe un burduf. The pump, according to the invention, eliminates the above-mentioned disadvantages by including a closed chamber with inlet and outlet connections, equipped with branch valves, and a dielectric chamber, incorporated in the closed chamber, along its longitudinal axis. In the dielectric chamber, mobile and stationary electrodes are alternately placed. The mobile electrodes are made in the form of a current-conducting film, on both sides of which a current-conducting ring is placed, at the same time the mobile electrodes are joined by means of elastic elements, fixed at the periphery with dielectric rings on the walls of the dielectric chamber, and in the center - with a dielectric rod. The stationary electrodes are connected one above the other to the opposite poles of a direct current source. At the same time, holes are made in the center of the immobile electrodes for the free passage of the rod, which is made hollow and at the ends of which a membrane is attached, each fixed to a bellows.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1-3, care reprezintă: The invention is explained by the drawings in Fig. 1-3, which represent:

- fig. 1, schema pompei electrostatice cu membrană; - Fig. 1, diagram of the electrostatic membrane pump;

- fig. 2, schema pompei electrostatice cu membrană cu supapele de branşare instalate în interiorul tijei dielectrice; - Fig. 2, diagram of the electrostatic diaphragm pump with the branch valves installed inside the dielectric rod;

- fig. 3, schema electrodului mobil executat în formă de peliculă conductoare de curent. - Fig. 3, diagram of the mobile electrode made in the form of a current-conducting film.

Pompa electrostatică cu membrană include o cameră închisă 1 cu racorduri 12 de intrare şi de ieşire, dotate cu supape de branşare 2, şi o cameră dielectrică 3, încorporată în camera închisă 1, de-a lungul axei longitudinale a ei. În camera dielectrică 3 sunt amplasaţi cu alternanţă electrozi mobili 6 şi imobili 4. Electrozii mobili 6 sunt executaţi în formă de peliculă conductoare de curent, pe ambele părţi ale lor fiind amplasat câte un inel 8 conductor de curent, totodată electrozii mobili 6 sunt uniţi prin intermediul unor elemente elastice 10, fixate la periferie cu nişte inele dielectrice 9 pe pereţii camerei dielectrice 3, iar în centru - cu o tijă dielectrică 7. Electrozii imobili 4 sunt conectaţi peste unul la polii opuşi ai unei surse de curent continuu 5. Totodată, în centrul electrozilor imobili 4 sunt executate orificii pentru trecerea liberă a tijei 7, care este executată cavă şi la capetele căreia este unită câte o membrană 11, fiecare fixată pe un burduf 13. The electrostatic diaphragm pump includes a closed chamber 1 with inlet and outlet connections 12, equipped with branch valves 2, and a dielectric chamber 3, incorporated in the closed chamber 1, along its longitudinal axis. In the dielectric chamber 3, mobile electrodes 6 and fixed electrodes 4 are placed alternately. The mobile electrodes 6 are made in the form of a current-conducting film, on both sides of which a current-conducting ring 8 is placed, at the same time, the mobile electrodes 6 are joined by means of elastic elements 10, fixed at the periphery with dielectric rings 9 on the walls of the dielectric chamber 3, and in the center - with a dielectric rod 7. The fixed electrodes 4 are connected one above the other to the opposite poles of a direct current source 5. At the same time, holes are made in the center of the fixed electrodes 4 for the free passage of the rod 7, which is made hollow and at the ends of which a membrane 11 is joined, each fixed to a bellows 13.

De asemenea este posibilă instalarea supapelor 2 în interiorul tijei dielectrice 7 (fig. 2). It is also possible to install the valves 2 inside the dielectric rod 7 (fig. 2).

Pompa electrostatică cu membrană funcţionează în felul următor. The electrostatic diaphragm pump works as follows.

La aplicarea tensiunii cu polaritate diferită, peste unul, la electrozii imobili 4, electrozii mobili 6, executaţi în formă de peliculă conductoare de curent, se deplasează spre unul dintre electrozii imobili 4. Ajungând la el, electrodul mobil 6 se descarcă şi obţine polaritatea electrodului imobil 4, deplasându-se totodată spre alt electrod imobil 4, cu altă polaritate. Datorită procesului de reîncărcare a electrozilor mobili 6, ei permanent oscilează între electrozii imobili 4, conectaţi peste unul la polii opuşi ai sursei de curent continuu 5. Deoarece toţi electrozii mobili 6, în centru, sunt uniţi cu tija dielectrică 7 şi distanţa dintre electrozii imobili 4 este strict fixată, tija 7 pune în mişcare membranele 11, fiecare fiind fixată pe un burduf 13, care datorită supapelor de branşare 2 asigură o circulaţie bine direcţionată a gazelor sau lichidelor. Prezenţa inelelor 8 conductoare de curent sporeşte considerabil durata de exploatare a electrozilor mobili 6. Iar în lipsa lor este posibilă arderea peliculei în timpul descărcărilor electrice la reîncărcarea electrozilor mobili 6. When applying voltage with different polarity, one above the other, to the stationary electrodes 4, the mobile electrodes 6, made in the form of a current-conducting film, move towards one of the stationary electrodes 4. Reaching it, the mobile electrode 6 is discharged and acquires the polarity of the stationary electrode 4, moving at the same time towards another stationary electrode 4, with a different polarity. Due to the process of recharging the mobile electrodes 6, they permanently oscillate between the stationary electrodes 4, connected one above the other to the opposite poles of the direct current source 5. Since all the mobile electrodes 6, in the center, are joined with the dielectric rod 7 and the distance between the stationary electrodes 4 is strictly fixed, the rod 7 sets in motion the membranes 11, each of which is fixed on a bellows 13, which due to the branch valves 2 ensures a well-directed circulation of gases or liquids. The presence of current-conducting rings 8 considerably increases the service life of the mobile electrodes 6. And in their absence, it is possible for the film to burn during electrical discharges when recharging the mobile electrodes 6.

Datorită plasării compacte în interiorul camerei 3 a pachetului de electrozi cu suprafaţă mare de interacţiune, cresc considerabil caracteristicile de consum şi presiune ale pompei electrostatice cu membrană. Due to the compact placement inside chamber 3 of the electrode package with a large interaction surface, the consumption and pressure characteristics of the electrostatic membrane pump are considerably increased.

1. SU 873364 1981.01.15 1. SU 873364 1981.01.15

2. SU 894830 1981.12.30 2. SU 894830 1981.12.30

3. SU 743145 1980.06.25 3. SU 743145 1980.06.25

4. MD 631 Y 2013.04.30 4. MD 631 Y 2013.04.30

Claims

Electrostatic membrane pump, which includes a closed chamber (1) with inlet and outlet connections (12), equipped with branch valves (2); a dielectric chamber (3), incorporated in the closed chamber (1), along its longitudinal axis; in the dielectric chamber (3) are placed alternately mobile (6) and stationary (4) electrodes; the mobile electrodes (6) are made in the form of a current-conducting film, on both sides of which a current-conducting ring (8) is placed, at the same time the mobile electrodes (6) are joined by means of elastic elements (10), fixed at the periphery with dielectric rings (9) on the walls of the dielectric chamber (3), and in the center - with a dielectric rod (7); the stationary electrodes (4) are connected one above the other to the opposite poles of a direct current source (5), at the same time, in the center of the stationary electrodes (4) holes are made for the free passage of the rod (7), which is made hollow and to the ends of which a membrane (11) is joined, each fixed to a bellows (13).