RU127830U1

RU127830U1 - LIQUID PUMP

Info

Publication number: RU127830U1
Application number: RU2012147413/06U
Authority: RU
Inventors: Александр Павлович Болштянский; Виктор Евгеньевич Щерба; Андрей Леонидович Прохоренко; Евгений Юрьевич Носов
Priority date: 2012-11-07
Filing date: 2012-11-07
Publication date: 2013-05-10

Abstract

1. Жидкостный насос, содержащий цилиндр с размещенным в нем с радиальным зазором, по крайней мере, один поршень, подпружиненный в осевом направлении, по крайней мере, часть которого выполнена в виде сердечника электромагнита, а вокруг цилиндра установлена, по крайне мере, одна электрическая катушка, соединенная с источником тока, отличающийся тем, что в теле поршня вдоль его оси выполнено сквозное отверстие, поверхность которого имеет, по крайней мере, один конусообразный выступ, направленный вовнутрь этого отверстия вершиной в направлении расхода жидкости.2. Жидкостный насос по п.1, отличающийся тем, что электрическая катушка выполнена с возможностью перемещения вдоль оси цилиндра и подпружинена в направлении, противоположном действию пружины поршня.3. Жидкостный насос по п.1, отличающийся тем, что в цилиндре размещены два поршня, между которыми установлена пружина сжатия.4. Жидкостный насос по п.1, отличающийся тем, что поршень выполнен составным из набора втулок.1. A liquid pump comprising a cylinder with at least one piston axially spring loaded in it with a radial clearance, at least part of which is made in the form of an electromagnet core, and at least one electric cylinder is installed around the cylinder a coil connected to a current source, characterized in that a through hole is made in the piston body along its axis, the surface of which has at least one conical protrusion directed toward the inside of this hole by an apex in the direction fluid flow 2. The liquid pump according to claim 1, characterized in that the electric coil is arranged to move along the axis of the cylinder and is spring loaded in the direction opposite to the action of the piston spring. The liquid pump according to claim 1, characterized in that two pistons are placed in the cylinder, between which a compression spring is installed. The liquid pump according to claim 1, characterized in that the piston is made integral from a set of bushings.

Description

Полезная модель относится к области малорасходных насосных машин, используемых преимущественно для проталкивания жидкости в замкнутых системах охлаждения, к которым предъявляются высокие требования по отсутствию вибрации, компактности, надежности и высокому ресурсу безостановочной работы.The utility model relates to the field of low-consumption pumping machines used primarily for pushing liquids in closed cooling systems, which are subject to high requirements for the absence of vibration, compactness, reliability and a high resource of non-stop operation.

Широко известны жидкостные насосы, содержащие цилиндр с размещенным в нем, по крайней мере, одним поршнем (см. книгу Т.М.Башта. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем. - М.: Машиностроение, 1974 г., стр.60, рис.15 а).Widely known are liquid pumps containing a cylinder with at least one piston placed in it (see the book by T. M. Basht. Volumetric pumps and hydraulic motors of hydraulic systems. - M.: Mechanical Engineering, 1974, p. 60, fig. .15 a).

Известен также жидкостный насос, содержащий цилиндр с размещенным в нем с радиальным зазором, по крайней мере, один поршень, подпружиненный в осевом направлении, по крайней мере, часть которого выполнена в виде сердечника электромагнита, а вокруг цилиндра установлена, по крайне мере, одна электрическая катушка, соединенная с источником тока (см. книгу Болштянский А.П., Белый В.Д., Дорошевич С.Э. Компрессоры с газостатическим центрированием поршня. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2002, стр.89, рис.5.3).A liquid pump is also known, comprising a cylinder with at least one piston axially spring loaded in it with a radial clearance, at least part of which is made in the form of an electromagnet core, and at least one electric cylinder is installed around the cylinder a coil connected to a current source (see the book Bolshtyansky A.P., Bely V.D., Doroshevich S.E. Compressors with gas-static centering of the piston. - Omsk: Publishing House OmSTU, 2002, p. 89, Fig. 5.3 )

К недостатку известных насосов следует отнести обязательное наличие гидрораспределительных органов (клапанов), которые имеют ограниченный ресурс работы и невысокую надежность, а также сравнительно сложную конструкцию и неуравновешенные массы. Все это снижает надежность конструкции насоса и его ресурс безостановочной работы.The disadvantage of the known pumps should include the mandatory presence of hydraulic distribution bodies (valves), which have a limited service life and low reliability, as well as a relatively complex design and unbalanced masses. All this reduces the reliability of the pump design and its non-stop operation resource.

Задачей полезной модели является повышение надежности жидкостного насоса и ресурса его безостановочной работы.The objective of the utility model is to increase the reliability of the liquid pump and the resource of its non-stop operation.

Данный технический результат достигается тем, что в известной конструкции жидкостного насоса в теле поршня вдоль его оси выполнено сквозное отверстие, поверхность которого имеет, по крайней мере, один конусообразный выступ, направленный вовнутрь этого отверстия вершиной в направлении расхода жидкости. Кроме того, электрическая катушка может быть выполнена с возможностью перемещения вдоль оси цилиндра и подпружинена в направлении, противоположном действию пружины поршня, в цилиндре могут быть размещены два поршня, между которыми установлена пружина сжатия, а сам поршень может быть выполнен составным из набора втулок.This technical result is achieved by the fact that in the known construction of a liquid pump, a through hole is made in the piston body along its axis, the surface of which has at least one cone-shaped protrusion directed inside of this hole by an apex in the direction of fluid flow. In addition, the electric coil can be made to move along the axis of the cylinder and spring-loaded in the opposite direction to the action of the piston spring, two pistons can be placed in the cylinder, between which a compression spring is installed, and the piston itself can be made up of a set of bushings.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображена схема предложенного жидкостного насоса в замкнутой системе охлаждения некоторого объекта.Figure 1 shows a diagram of the proposed liquid pump in a closed cooling system of a certain object.

На фиг.2 показано продольное сечение предложенного насоса с одной неподвижной катушкой.Figure 2 shows a longitudinal section of the proposed pump with one stationary coil.

На фиг.3 и 4 изображены схемы течения жидкости через поршень при разном направлении его движения.Figures 3 and 4 show diagrams of fluid flow through a piston with different directions of its movement.

На фиг.5 схематично показана конструкция насоса с подвижной подпружиненной катушкой.Figure 5 schematically shows the design of a pump with a movable spring-loaded coil.

На фиг.6 схематично изображено сечение насоса с двумя поршнями.Figure 6 schematically shows a cross section of a pump with two pistons.

На фиг.7 показан поршень, состоящий из набора втулок.7 shows a piston consisting of a set of bushings.

Схема охлаждения состоит (фиг.1) из источника тепловыделения 1, трубопроводов 2, теплообменников 3 и 4, насоса 5 и источника его электропитания 6.The cooling circuit (Fig. 1) consists of a heat source 1, pipelines 2, heat exchangers 3 and 4, a pump 5 and its power supply 6.

Жидкостный насос (фиг.2) состоит из цилиндра 7, выполненного из немагнитного материала, на котором неподвижно закреплена индукционная катушка 8. Внутри цилиндра 7 с возможностью свободного скольжения вдоль него установлен поршень 9, опирающийся на заневоленную пружину 10 и выполненный из магнитомягкой стали или из высококоэрцетивного магнитного материала. Поршень 9 содержит сквозное отверстие 11, на поверхности которого имеются конусообразные выступы 12, направленные вовнутрь этого отверстия с вершиной, направленной в сторону расхода жидкости (показан заштрихованной стрелкой).The liquid pump (Fig. 2) consists of a cylinder 7 made of non-magnetic material on which the induction coil 8 is fixedly fixed. Inside the cylinder 7, a piston 9 is mounted freely sliding along it, resting on a worn spring 10 and made of soft magnetic steel or highly cermet magnetic material. The piston 9 contains a through hole 11, on the surface of which there are cone-shaped protrusions 12 directed inside this hole with an apex directed towards the liquid flow rate (shown by a hatched arrow).

В том случае, если катушка 8 имеет возможность перемещаться вдоль цилиндра 7 (фиг.5), она подпружинена заневоленной пружиной 13.In the event that the coil 8 has the ability to move along the cylinder 7 (figure 5), it is spring-loaded with a forceful spring 13.

При использовании двух поршней 9 (фиг.6) заневоленная пружина 10 устанавливается между ними, а катушка 8 неподвижно закреплена на цилиндре 7.When using two pistons 9 (FIG. 6), an involuntary spring 10 is installed between them, and the coil 8 is fixedly mounted on the cylinder 7.

Система охлаждения (фиг.1) работает следующим образом. Трубопровод 2 заполнен охлаждающей жидкостью, является герметичным, а цилиндр 7 насоса 5 является частью этого трубопровода. От источника переменного или пульсирующего напряжения 6 ток подается к насосу 5, и насос перекачивает охлаждающую жидкость по контуру, образованному трубопроводом 2. При этом теплота отбирается от источника 1 и отводится в окружающую среду через поверхности теплообменников 3 и 4. Направление движения жидкости показано заштрихованными стрелками.The cooling system (figure 1) works as follows. The pipe 2 is filled with coolant, is tight, and the cylinder 7 of the pump 5 is part of this pipe. From an alternating or pulsating voltage source 6, current is supplied to the pump 5, and the pump pumps the coolant along the circuit formed by the pipe 2. In this case, heat is taken from the source 1 and removed to the environment through the surfaces of the heat exchangers 3 and 4. The direction of fluid flow is indicated by shaded arrows .

Жидкостный насос работает следующим образом (фиг.2, 3 и 4).The liquid pump operates as follows (Fig.2, 3 and 4).

При подаче переменного или пульсирующего напряжения на обмотку катушки 10 в ней создается переменное магнитное поле, с заданной частотой втягивающее поршень 9, который, таким образом, с учетом действия пружины 10 совершает колебательное движение вдоль оси цилиндра 7.When an alternating or pulsating voltage is applied to the winding of the coil 10, an alternating magnetic field is created in it, and with a given frequency, the piston 9 retracts, which, taking into account the action of the spring 10, oscillates along the axis of the cylinder 7.

В процессе движения вовнутрь катушки 8 (фиг.3) жидкость практически свободно перетекает через отверстие 11, так как образующиеся в затопленных полостях конусообразных выступов 12 вихри вращаются в направлении движения жидкости и практически не препятствуют ее движению в направлении подачи насоса (вправо по рисунку). То есть, поршень 7 по существу просто перемещается справа-налево (показано жирной стрелкой) в жидкостной среде.In the process of moving inside the coil 8 (Fig. 3), the fluid flows almost freely through the hole 11, since the vortices formed in the flooded cavities of the vortices 12 rotate in the direction of fluid movement and practically do not impede its movement in the direction of pump flow (to the right in the figure). That is, the piston 7 essentially simply moves from right to left (shown by a bold arrow) in a liquid medium.

При возврате поршня 7 (фиг.4) под действием пружины 10, когда величина переменного (например, синусоидального) тока уменьшается, или когда снимается импульс тока (ток равен нулю) и втягивающая сила катушки 8 становится мала или совсем исчезает, поршень 9 движется вправо (показано жирной стрелкой), перемещаясь в жидкостной среде. При этом возникающие вихри в затопленных полостях препятствуют возврату жидкости, так как они закручены в противоположную возможному движению жидкости сторону, и жидкость увлекается поршнем 7 в сторону подачи насоса.When the piston 7 (Fig. 4) returns under the action of the spring 10, when the magnitude of the alternating (for example, sinusoidal) current decreases, or when the current pulse is removed (the current is zero) and the pulling force of the coil 8 becomes small or completely disappears, the piston 9 moves to the right (shown by a bold arrow) when moving in a fluid environment. In this case, the vortices in the flooded cavities prevent the return of the liquid, since they are twisted in the opposite direction to the possible movement of the liquid, and the liquid is carried away by the piston 7 towards the pump supply.

Таким образом, при возвратно-поступательном (колебательном) движении поршня 9 в насосе возникает пульсирующий поток жидкости в направлении подачи насоса.Thus, during the reciprocating (oscillatory) movement of the piston 9, a pulsating fluid flow occurs in the pump in the direction of pump supply.

В том случае, когда катушка 8 поджата пружиной 13 (фиг.5) и свободно скользит по цилиндру 7, она во время втягивания поршня 9 движется ему навстречу, а так как моменты количества движения катушки и поршня равны, то силы инерции их движения уравновешиваются, в результате чего насос остается неподвижным и не создает вибраций.In the case when the coil 8 is pressed by the spring 13 (Fig. 5) and freely slides along the cylinder 7, it moves towards it while the piston 9 is being pulled in, and since the angular momentum of the coil and the piston are equal, the inertia forces of their movement are balanced, as a result, the pump remains stationary and does not create vibrations.

Аналогичный эффект создается при использовании двух поршней одинаковой массы (фиг.6), опирающихся на одну пружину. Здесь уравновешены силы инерции противоположно направленного движения двух поршней.A similar effect is created when using two pistons of the same mass (Fig.6), based on one spring. Here, the inertia forces of the oppositely directed movement of the two pistons are balanced.

Технологически наиболее удобно изготавливать сборные из нескольких втулок поршни, особенно если материалом для их изготовления служат высококоэрцетивные магнитные материалы.It is technologically most convenient to produce pistons prefabricated from several bushings, especially if highly coercive magnetic materials serve as the material for their manufacture.

Таким образом, предложенная конструкция жидкостного насоса не имеет изнашивающихся гидрораспределительных органов и элементов, испытывающих существенное трение, т.к. в поле земного тяготения насос может располагаться вертикально, и поэтому обладает существенно большей надежностью и ресурсом безостановочной работы, чем известные конструкции. Кроме того, использование подпружиненной катушки или двух поршней, позволяет практически полностью избавится от вибрации.Thus, the proposed design of the liquid pump has no wearing out hydraulic distribution elements and elements experiencing significant friction, because in the field of gravity, the pump can be located vertically, and therefore has significantly greater reliability and a non-stop operation resource than the known structures. In addition, the use of a spring-loaded coil or two pistons allows you to almost completely get rid of vibration.

Claims

1. A liquid pump comprising a cylinder with at least one piston axially spring loaded in it with a radial clearance, at least part of which is made in the form of an electromagnet core, and at least one electric cylinder is installed around the cylinder a coil connected to a current source, characterized in that a through hole is made in the piston body along its axis, the surface of which has at least one conical protrusion directed toward the inside of this hole by an apex in the direction fluid flow rate.

2. The liquid pump according to claim 1, characterized in that the electric coil is arranged to move along the axis of the cylinder and is spring loaded in the opposite direction to the action of the piston spring.

3. The liquid pump according to claim 1, characterized in that two pistons are placed in the cylinder, between which a compression spring is installed.

4. The liquid pump according to claim 1, characterized in that the piston is made integral from a set of bushings.