RU2251024C1

RU2251024C1 - Vacuum pump

Info

Publication number: RU2251024C1
Application number: RU2003131008/06A
Authority: RU
Inventors: А.Т. Александрова (RU); А.Т. Александрова; В.А. Васин (RU); В.А. Васин; А.А. Горюнов (RU); А.А. Горюнов; И.В. Ануфриева (RU); И.В. Ануфриева; В.А. Ветров (RU); В.А. Ветров; В.Н. Кеменов (RU); В.Н. Кеменов
Original assignee: Александрова Ариадна Тимофеевна; Васин Владимир Анатольевич; Горюнов Анатолий Андреевич; Ануфриева Ирина Викторовна; Ветров Владимир Алексеевич; Кеменов Владимир Николаевич
Priority date: 2003-10-21
Filing date: 2003-10-21
Publication date: 2005-04-27
Also published as: RU2003131008A

Abstract

FIELD: vacuum systems.

SUBSTANCE: invention relates to devices designed for providing first stage-vacuum in vacuum systems. Proposed pump has hollow housing, two coaxial parts of which are arranged, each, inside corresponding coil of electromagnet. In one of said parts intake valve is installed for axial displacement, and in other part of housing outlet valve is secured and hollow rod is arranged for axial displacement, being armature of electromagnet, with two open ends and with diaphragm hermetically secured with its central part on rod from side on intake valve, and by peripheral part, on housing. In part of housing accommodating outlet valve, two check valves can be additionally installed, one of which separates variable volume limited by said part of housing and diaphragm, and constant volume of outlet valve housing, and the other separates variable volume and atmosphere.

EFFECT: high reliability, easy to manufacture.

6 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для создания вакуума и может быть использовано для обеспечения предварительного разрежения в вакуумных системах.The invention relates to devices for creating a vacuum and can be used to provide preliminary vacuum in vacuum systems.

Известен поршневой вакуумный насос, состоящий из цилиндра, боковые стенки которого образованы сильфонами, закрепленными на крышке. Насос имеет плавающий поршень, под которым расположен эластичный полый торовый элемент, снабженный сверху и снизу пластинами. Полости сильфонов подключены к источнику давления. Полость между крышкой и эластичным элементом, а также полость в торовом элементе между пластинами подключены к источнику давления [SU 1698480 А2, МПК 7 F 04 B 31/10, публикация 15.12.1991]. Насос имеет сложную конструкцию, снижающую надежность его работы. Использование сжатого воздуха в качестве привода неэкономично. В процессе циклической работы насоса торовый элемент имеет сложный вид деформации, усложняющий предварительный подбор параметров сильфонов, эластичного элемента, приводной среды. Наличие трех полостей, связанных с источником давления, может вызвать вибрации в работе насоса, что снижает его устойчивость.Known piston vacuum pump, consisting of a cylinder, the side walls of which are formed by bellows mounted on the cover. The pump has a floating piston, under which there is an elastic hollow torus element provided with plates on top and bottom. The bellows cavities are connected to a pressure source. The cavity between the cover and the elastic element, as well as the cavity in the torus element between the plates are connected to a pressure source [SU 1698480 A2, IPC 7 F 04 B 31/10, publication 12/15/1991]. The pump has a complex structure that reduces the reliability of its operation. Using compressed air as a drive is uneconomical. During the cyclic operation of the pump, the torus element has a complex form of deformation, which complicates the preliminary selection of the parameters of the bellows, the elastic element, and the drive medium. The presence of three cavities associated with a pressure source can cause vibrations in the pump, which reduces its stability.

Задачей изобретения является упрощение конструкции насоса и повышение его надежности.The objective of the invention is to simplify the design of the pump and increase its reliability.

Поставленная задача решается тем, что вакуумный насос содержит полый корпус с входным и выходным отверстиями, две соосные части которого размещены каждая внутри соответствующей катушки электромагнита, в одной из указанных частей с входным отверстием с возможностью осевого перемещения размещен впускной клапан, а в другой части корпуса с выходным отверстием закреплен выпускной клапан и размещен с возможностью осевого перемещения полый шток, являющийся якорем электромагнита, с двумя открытыми торцами и с мембраной, центральной частью герметично закрепленной на штоке со стороны впускного клапана, а периферийной частью на корпусе.The problem is solved in that the vacuum pump contains a hollow body with inlet and outlet openings, two coaxial parts of which are each located inside the corresponding coil of the electromagnet, in one of these parts with an inlet with the possibility of axial movement an inlet valve is placed, and in the other part of the housing with an outlet valve is fixed to the outlet and axially displaced, the hollow rod, which is the anchor of the electromagnet, with two open ends and with a membrane, the central part tightly fixed to the stem from the intake valve side, and a peripheral part to the housing.

В частном варианте изобретения часть полости корпуса, расположенная между выпускным клапаном и выходным отверстием, соединена через обратный клапан с переменным объемом, ограниченным частью корпуса с выходным отверстием и мембраной, а указанный переменный объем соединен с атмосферой через другой обратный клапан.In a particular embodiment of the invention, a part of the body cavity located between the outlet valve and the outlet is connected via a check valve with a variable volume, a limited part of the body with an outlet and a membrane, and the variable volume is connected to the atmosphere through another check valve.

Шток предпочтительно подпружинен относительно корпуса в направлении к впускному клапану.The stem is preferably spring loaded relative to the housing toward the intake valve.

Выпускной клапан может быть выполнен в виде полого цилиндрического корпуса, имеющего дно, в котором выполнено отверстие, перекрываемое шариком с возможностью пропускания газа в направлении от впускного клапана и непропускания в противоположном направлении.The exhaust valve may be made in the form of a hollow cylindrical body having a bottom in which a hole is made, blocked by a ball with the possibility of passing gas in the direction from the inlet valve and not passing in the opposite direction.

Впускной клапан может быть выполнен в виде полого цилиндрического корпуса, имеющего дно, со стороны которого в боковой стенке этого корпуса выполнено, по меньшей мере, одно отверстие, а на этой стенке выполнен кольцевой выступ, в который упирается торец штока при перемещении последнего в крайнее положение в направлении к впускному клапану.The inlet valve may be made in the form of a hollow cylindrical body having a bottom, on the side of which at least one hole is made in the side wall of this body, and an annular protrusion is made on this wall, into which the end face of the rod abuts when the latter moves to the extreme position towards the intake valve.

Впускной клапан подпружинен относительно корпуса в направлении к полому штоку.The inlet valve is spring loaded relative to the housing toward the hollow stem.

Изобретение поясняется чертежами, на которых последовательно приведены стадии работы насоса.The invention is illustrated by drawings, which successively shows the stages of the pump.

На фиг.1 показан насос в исходном положении.Figure 1 shows the pump in its original position.

На фиг.2 показан насос с закрытым впускным клапаном и штоком в крайнем поднятом положении.Figure 2 shows a pump with a closed intake valve and a rod in the extreme raised position.

На фиг.3 показан насос с закрытым впускным клапаном и штоком в крайнем опущенном положении.Figure 3 shows a pump with a closed intake valve and a rod in the extreme lowered position.

На фиг.4 показан насос с двумя обратными клапанами.Figure 4 shows a pump with two check valves.

Насос (см. фиг.1) содержит полый корпус, состоящий из двух частей - верхней 2 и нижней 7. В верхней части 2 корпуса, имеющей выходное отверстие, закреплен выпускной клапан, состоящий из полого цилиндрического корпуса 1 с дном, в котором выполнено отверстие, перекрываемое шариком 5.The pump (see figure 1) contains a hollow body, consisting of two parts - the upper 2 and lower 7. In the upper part 2 of the housing having an outlet, an exhaust valve is fixed, consisting of a hollow cylindrical body 1 with a bottom in which the hole is made covered by a ball 5.

На выпускной клапан надет с возможностью продольного перемещения полый шток 3, на конце которого со стороны впускного клапана герметично закреплена центральная часть мембраны 6. Периферийная часть мембраны 6 герметично закреплена между верхней 2 и нижней 7 частями корпуса.The hollow stem 3 is mounted on the exhaust valve with the possibility of longitudinal movement, at the end of which the central part of the membrane 6 is hermetically fixed on the inlet valve side. The peripheral part of the membrane 6 is hermetically fixed between the upper 2 and lower 7 parts of the housing.

Шток 3 перемещается под действием силы, создаваемой электромагнитом 12, надетым на верхнюю часть 2 корпуса, и цилиндрической пружиной 4, которая одним из своих концов упирается в выступ, выполненный в верхней части 2 корпуса, а другим в выступ, выполненный на поверхности штока 3 со стороны мембраны 6.The rod 3 moves under the action of the force created by the electromagnet 12, put on the upper part 2 of the body, and a cylindrical spring 4, which one of its ends abuts against the protrusion made in the upper part 2 of the body, and the other into the protrusion made on the surface of the rod 3 with sides of the membrane 6.

В нижней части 7 корпуса, имеющей входное отверстие, расположен впускной клапан 9, который состоит из полого цилиндрического корпуса с дном. Со стороны дна в боковой стенке выполнено, по меньшей мере, одно сквозное отверстие, служащее для прохода газа из вакуумного объема. С той же стороны впускного клапана 9 на его внешней поверхности выполнен кольцевой выступ, который в процессе работы насоса контактирует с торцом штока 3, образуя замкнутый объем, ограниченный внешними торцевыми поверхностями клапанов 15, 9 и внутренней боковой цилиндрической поверхностью штока 3.In the lower part 7 of the casing having an inlet, an inlet valve 9 is located, which consists of a hollow cylindrical casing with a bottom. At the bottom side, at least one through hole is made in the side wall, which serves for the passage of gas from the vacuum volume. On the same side of the intake valve 9, an annular protrusion is made on its outer surface, which during operation of the pump is in contact with the end face of the rod 3, forming a closed volume limited by the external end surfaces of the valves 15, 9 and the inner lateral cylindrical surface of the rod 3.

При перемещении впускного клапана 9 в крайнее нижнее, т.е. закрытое положение кольцевой выступ заходит в соответствующую кольцевую проточку, выполненную в нижней части 7 корпуса, в которой размещен уплотнитель 8 для герметизации вакуумного объема (камеры).When moving the intake valve 9 to the lowest, i.e. the closed position of the annular protrusion enters the corresponding annular groove made in the lower part 7 of the housing, in which a seal 8 is placed for sealing the vacuum volume (chamber).

Впускной клапан 9 имеет возможность продольного перемещения под действием силы, создаваемой электромагнитом 11, надетым на нижнюю часть 7 корпуса, и цилиндрической пружиной 10, которая одним из своих концов упирается в выступ, выполненный в нижней части 7 корпуса, а другим - в дно впускного клапана 9.The inlet valve 9 has the possibility of longitudinal movement under the action of the force created by the electromagnet 11, put on the lower part of the housing 7, and a coil spring 10, which one of its ends abuts against the protrusion made in the lower part of the housing 7, and the other into the bottom of the intake valve 9.

На фиг.4 изображен насос, в верхней части корпуса 2 которого расположены два обратных клапана 13 и 14. Клапан 13 пропускает газ, проходящий через трубку, из постоянного объема корпуса выпускного клапана в переменный объем, ограниченный верхней частью корпуса 2 и мембраной 6, и не пропускает газ в обратном направлении. Клапан 14 пропускает газ из переменного объема, ограниченного верхней частью корпуса 2 и мембраной 6, в атмосферу и не пропускает в обратном направлении.Figure 4 shows a pump in the upper part of the housing 2 of which there are two check valves 13 and 14. The valve 13 passes gas passing through the tube from a constant volume of the body of the exhaust valve into a variable volume limited by the upper part of the body 2 and the membrane 6, and does not pass gas in the opposite direction. The valve 14 passes gas from a variable volume, limited by the upper part of the housing 2 and the membrane 6, into the atmosphere and does not pass in the opposite direction.

Работа насоса осуществляется следующим образом.The pump is as follows.

В исходном положении (см. фиг.1) впускной клапан 9 находится в крайнем верхнем положении, при этом электромагнит 11 отключен, пружина 10 разжата. Электромагнит 12 включен. Шток 3 удерживается в крайнем верхнем своем положении под действием силы, создаваемой электромагнитом 12, при этом пружина 4 штока сжата. Объем А сообщается с объемом вакуумной камеры и изолирован от объема В (атмосферы).In the initial position (see Fig. 1), the intake valve 9 is in its highest position, while the electromagnet 11 is disconnected, the spring 10 is unclenched. Solenoid 12 is on. The rod 3 is held in its highest position under the action of the force created by the electromagnet 12, while the spring 4 of the rod is compressed. Volume A communicates with the volume of the vacuum chamber and is isolated from volume B (atmosphere).

На выводы электромагнита 11 подается напряжение. Под действием создаваемой электромагнитом 11 силы впускной клапан 9, преодолевая усилие пружины 10, перемещается в крайнее нижнее свое положение, перекрывая и герметизируя посредством уплотнителя 8 вакуумную камеру (см. фиг.2). Газ в полости А с разрежением, соответствующим разрежению вакуумной камеры, оказывается запертым между клапанами 15 и 9.The terminals of the electromagnet 11 are supplied with voltage. Under the action of the force created by the electromagnet 11, the inlet valve 9, overcoming the force of the spring 10, moves to its lowest position, blocking and sealing the vacuum chamber by means of the seal 8 (see figure 2). The gas in cavity A with a vacuum corresponding to the vacuum chamber vacuum is trapped between valves 15 and 9.

Производят отключение электромагнита 12, в результате чего под действием пружины 4 шток 3 начинает опускаться, увлекая за собой мембрану 6, которая вытесняет газ из полости А в полость Б. Таким образом, газ оказывается запертым между внешними торцевыми поверхностями клапанов 15, 9 и внутренней боковой цилиндрической поверхностью штока 3 (см. фиг.3).The electromagnet 12 is turned off, as a result of which, under the action of the spring 4, the rod 3 begins to lower, entraining the membrane 6, which displaces the gas from cavity A to cavity B. Thus, the gas is trapped between the external end surfaces of the valves 15, 9 and the inner side the cylindrical surface of the rod 3 (see figure 3).

Производят отключение электромагнита 11, в результате чего под действием пружины 10 впускной клапан 9 вместе со штоком 3 и мембраной 6, преодолевая усилие пружины 4, поднимаются вверх, вытесняя газ из полости Б в полость В, преодолевая сопротивление шарика 5. При перемещении клапана 9 вверх также происходит открывание вакуумной камеры, в результате чего газ из вакуумной камеры переходит в полость А, создавая повышенное по сравнению с исходным разрежение вакуумного объема. Далее производят включение электромагнита 12 для удержания штока 3 в крайнем верхнем положении и насос оказывается в исходном положении (см. фиг.1).The electromagnet 11 is turned off, as a result of which, under the action of the spring 10, the inlet valve 9 together with the stem 3 and the membrane 6, overcoming the force of the spring 4, rise up, displacing the gas from the cavity B into the cavity B, overcoming the resistance of the ball 5. When the valve 9 moves up the vacuum chamber also opens, as a result of which the gas from the vacuum chamber passes into the cavity A, creating a vacuum volume that is higher than the initial vacuum. Next, turn on the electromagnet 12 to hold the rod 3 in its highest position and the pump is in its original position (see figure 1).

Далее описанный цикл повторяется.Further, the described cycle is repeated.

Работа насоса с обратными клапанами 13 и 14 (см. фиг.4) осуществляется следующим образом.The pump with check valves 13 and 14 (see figure 4) is as follows.

В исходном положении впускной клапан 9 находится в крайнем верхнем положении, при этом электромагнит 11 отключен, пружина 10 разжата. Электромагнит 12 включен. Шток 3 удерживается в крайнем верхнем своем положении под действием силы, создаваемой электромагнитом 12, при этом пружина 4 штока сжата. Объем А сообщается с объемом вакуумной камеры и изолирован от объема В.In the initial position, the intake valve 9 is in its highest position, while the electromagnet 11 is disconnected, the spring 10 is released. Solenoid 12 is on. The rod 3 is held in its highest position under the action of the force created by the electromagnet 12, while the spring 4 of the rod is compressed. Volume A communicates with the volume of the vacuum chamber and is isolated from volume B.

На выводы электромагнита 11 подается напряжение. Под действием создаваемой электромагнитом 11 силы впускной клапан 9, преодолевая усилие пружины 10, перемещается в крайнее нижнее свое положение, перекрывая и герметизируя посредством уплотнителя 8 вакуумную камеру. Газ в полости А с разрежением, соответствующим разрежению вакуумной камеры, оказывается запертым между клапанами 15 и 9.The terminals of the electromagnet 11 are supplied with voltage. Under the action of the force created by the electromagnet 11, the intake valve 9, overcoming the force of the spring 10, moves to its lowest position, blocking and sealing the vacuum chamber by means of the seal 8. The gas in cavity A with a vacuum corresponding to the vacuum chamber vacuum is trapped between valves 15 and 9.

Производят отключение электромагнита 12, в результате чего под действием пружины 4 шток 3 начинает опускаться, увлекая за собой мембрану 6, которая вытесняет газ из полости А в полость Б. Таким образом, газ оказывается запертым между внешними торцевыми поверхностями клапанов 15, 9 и внутренней боковой цилиндрической поверхностью штока 3, при этом создается разрежение в постоянном объеме В, из которого газ через трубку и клапан 13 переходит в объем, увеличенный до максимума между верхней частью корпуса 2 и мембраной 6.The electromagnet 12 is turned off, as a result of which, under the action of the spring 4, the rod 3 begins to lower, entraining the membrane 6, which displaces the gas from cavity A to cavity B. Thus, the gas is trapped between the external end surfaces of the valves 15, 9 and the inner side the cylindrical surface of the rod 3, while creating a vacuum in a constant volume B, from which the gas through the tube and valve 13 passes into the volume increased to a maximum between the upper part of the housing 2 and the membrane 6.

Производят отключение электромагнита 11, в результате чего под действием пружины 10 впускной клапан 9 вместе со штоком 3 и мембраной 6, преодолевая усилие пружины 4, поднимаются вверх, вытесняя газ из полости Б в полость В, преодолевая сопротивление шарика 5. Вместе с этим объем между верхней частью корпуса 2 и мембраной 6 уменьшается до минимума, газ выходит в атмосферу через клапан 14.The electromagnet 11 is switched off, as a result of which, under the action of the spring 10, the inlet valve 9 together with the stem 3 and the membrane 6, overcoming the force of the spring 4, rise up, displacing the gas from the cavity B into the cavity B, overcoming the resistance of the ball 5. At the same time, the volume between the upper part of the housing 2 and the membrane 6 is reduced to a minimum, the gas enters the atmosphere through the valve 14.

При перемещении клапана 9 вверх также происходит открывание вакуумной камеры, в результате чего газ из вакуумной камеры переходит в полость А, создавая повышенное по сравнению с исходным разрежение вакуумного объема. Далее производят включение электромагнита 12 для удержания штока 3 в крайнем верхнем положении и насос оказывается в исходном положении.When the valve 9 is moved up, the vacuum chamber also opens, as a result of which the gas from the vacuum chamber passes into cavity A, creating a vacuum volume that is higher than the initial one. Next, turn on the electromagnet 12 to hold the rod 3 in its highest position and the pump is in its original position.

Claims

1. A vacuum pump containing a hollow body with inlet and outlet openings, two coaxial parts of the housing are each located inside the corresponding coil of an electromagnet, an inlet valve is placed in one of these parts with an inlet with the possibility of axial movement, and is fixed in the other part of the housing with an outlet exhaust valve and placed with axial movement, the hollow rod, which is the anchor of the electromagnet, with two open ends and with a membrane, the central part of which is sealed to the rod with Torons intake valve and the periphery of the housing.

2. The pump according to claim 1, characterized in that the part of the body cavity located between the outlet valve and the outlet is connected through a check valve with a variable volume, a limited part of the body with an outlet and a membrane, and the specified variable volume is connected to the atmosphere through another check valve.

3. The pump according to claim 1, characterized in that the rod is spring-loaded relative to the housing towards the intake valve.

4. The pump according to claim 1, characterized in that the exhaust valve is made in the form of a hollow cylindrical body having a bottom in which a hole is made, blocked by a ball with the possibility of passing gas in the direction from the inlet valve and not passing in the opposite direction.

5. The pump according to claim 1, characterized in that the inlet valve is made in the form of a hollow cylindrical body having a bottom, on the side of which at least one hole is made in the side wall of this body, and an annular protrusion is made on this wall, in which abuts the end face of the rod when moving the latter to the extreme position in the direction of the intake valve.

6. The pump according to claim 5, characterized in that the intake valve is spring-loaded relative to the housing towards the hollow stem.