UA50355A - Насос вібраційний - Google Patents

Abstract

Вібраційний насос містить корпус з кришками, електромагнітний привід, поршень, стакани, усмоктувальні і нагнітальні клапани і датчики положення поршня. Привід містить котушки соленоїдів. Поршень встановлений у корпусі з можливістю зворотно-поступального переміщення між котушками соленоїдів і з утворенням двох робочих камер. Стакани з'єднані з поршнем і взаємодіють з котушками соленоїдів. Усмоктувальні і нагнітальні клапани встановлені в робочих камерах. Насос оснащений центруючою вставкою, бронзовими півсферами, гідрофобними накладками, постійними магнітами, підсилювачем збудження коливань, джерелом живлення, пружними сильфонами, пружинами. Вставка виконана з немагнітного матеріалу у вигляді двох зрізаних конусів, установлених з обох сторін поршня і жорстко закріплених один до одного з боку меншого діаметра. Бронзові півсфери розміщені на зовнішній поверхні зрізаних конусів з боку їхнього більшого діаметра. Гідрофобні накладки установлені на внутрішній поверхні корпуса і контактують з бронзовими півсферами. Постійні магніти жорстко закріплені на центруючій вставці. Пружні сильфони виконані у вигляді зрізаних конусів, установлених симетрично в корпусі щодо поршня. Датчики положення поршня виконані у вигляді індукційних датчиків ланцюга зворотного зв'язку і закріплені на внутрішній поверхні стінки корпуса поза робочими камерами.

Description

Опис винаходу

Винахід відноситься до галузі машинобудування, зокрема, до вібраційних насосів, і дозволяє підвищити 2 ефективність роботи пристрою, з яким зв'язаний насос, за рахунок використання енергетичне найвигідніших режимів роботи згаданого насоса.

Відомий насос вібраційний, що містить корпус, електромагнітний привод, розміщені в корпусі основну і малу додаткові камери з усмоктувальним і зворотним клапанами, з'єднаними з напірним каналом і розміщеними у кожній з камер, еластичний робочий орган зі штоком, що з'єднані з електромагнітним приводом /17/. 70 Недоліком відомого насоса вібраційного є його малий ККД через те, що згаданий насос вібраційний не працює на енергетичне найвигідніших режимах, оскільки у ньому збуджуються коливання робочого органа з заданими параметрами коливань, що не залежать від в'язкості рідини, яка перекачується в робочі порожнини машини, з якою з'єднаний насос.

Найбільш близьким технічним рішенням, обраним за прототип, є насос вібраційний, який містить корпус з 12 кришками, електромагнітний привод, що містить у собі котушки соленоїдів, установлені на торцевих стінках корпуса, поршень, встановлений у корпусі з можливістю зворотно-поступального переміщення між котушками соленоїдів і з утворенням двох робочих камер, стакани, зв'язані з поршнем і розміщені з обох його сторін з можливістю взаємодії з котушками соленоїдів, усмоктувальні і нагнітальні клапани, встановлені в робочих камерах, і датчики положення поршня /2/.

Недоліками насоса вібраційного, що обраний за прототип, є те, що він має малий ККД через-те, що згаданий насос "вібраційний не працює на енергетично найвигідніших режимах, оскільки у ньому збуджуються коливання робочого органа із заданими параметрами коливань, що не залежать від характеристик в'язкості рідини, яка перекачується насосом в робочі порожнини машини, з якою з'єднаний насос.

В основу винаходу поставлена задача шляхом використання енергетично найвигідніших режимів роботи насоса забезпечити збільшення його ККД. «

Суть винаходу у насоса вібраційного, який містить корпус з кришками, електромагнітний привод, що містить у собі котушки соленоїдів, установлені на торцевих стінках корпуса, поршень, установлений у корпусі з можливістю зворотно-поступального переміщення між котушками соленоїдів і з утворенням двох робочих камер, стакани, зв'язані з поршнем і розміщені з обох його сторін з можливістю взаємодії з котушками соленоїдів, о усмоктувальні і нагнітальні клапани, встановлені в робочих камерах, і датчики положення поршня, досягається ою тим, що він оснащений центруючою вставкою з немагнітного матеріалу у вигляді двох зрізаних конусів, установлених з обох сторін поршня, бронзовими півсферами, розміщеними на зовнішній поверхні згаданих о зрізаних конусів з боку їхнього більшого діаметра, гідрофобними накладками, установленими на внутрішній «3 поверхні корпуса і контактуючими з бронзовими півсферами, постійними магнітами, розташованими з можливістю взаємодії зі згаданими датчиками, підсилювачем збудження коливань, з'єднаним з виходами о датчиків, вихід якого з'єднаний з котушками соленоїдів електромагнітного привода, джерелом живлення, вихід якого з'єднаний з входом підсилювача збудження коливань, пружними сильфонами, виконаними у вигляді зрізаних конусів, установлених симетрично в корпусі щодо поршня, сторони яких по великому діаметру « закріплені на торцевих стінках корпуса, а по меншому діаметру -на поршні, і пружинами, розташованими по осі З поршня, при цьому зрізані конуси центруючої вставки жорстко закріплені один до одного з боку меншого с діаметра конусів, постійні магніти жорстко закріплені на центруючій вставці, датчики положення поршня

Із» виконані у вигляді індукційних датчиків ланцюга зворотного зв'язку і закріплені на внутрішній поверхні стінки корпуса поза робочими камерами, постійні магніти виконані розташованими симетрично між датчиками ланцюга зворотного зв'язку, а пружини виконані такими, що впираються своїми торцевими частинами, відповідно, у поршень і корпус котушки соленоїда електромагнітного привода. і-й Порівняльний аналіз технічного рішення з прототипом доводить, що насос вібраційний, що заявляється, ав | відрізняється тим, що він оснащений центруючою вставкою з немагнітного матеріалу у вигляді двох зрізаних конусів, установлених з обох сторін поршня, бронзовими півсферами, розміщеними на зовнішній поверхні о згаданих зрізаних конусів з боку їхнього більшого діаметра, гідрофобними накладками, установленими на сл 20 внутрішній поверхні корпуса і контактуючими з бронзовими півсферами, постійними магнітами, розташованими з можливістю взаємодії зі згаданими датчиками, підсилювачем збудження коливань, з'єднаним з виходами сл датчиків, вихід якого з'єднаний з котушками соленоїдів електромагнітного привода, джерелом живлення, вихід якого з'єднаний з входом підсилювача збудження коливань, пружними сильфонами, виконаними у вигляді зрізаних конусів, установлених симетрично в корпусі щодо поршня, сторони яких по великому діаметру 29 закріплені на торцевих стінках корпуса, а по меншому діаметру-на поршні, і пружинами, розташованими по осі в. поршня, при цьому зрізані конуси центруючої вставки жорстко закріплені один до одного з боку меншого діаметра конусів, постійні магніти жорстко закріплені на центруючій вставці, датчики положення поршня виконані у вигляді індукційних датчиків ланцюга зворотного зв'язку і закріплені на внутрішній поверхні стінки корпуса поза робочими камерами, постійні магніти виконані розташованими симетрично між датчиками ланцюга 60 зворотного зв'язку, а пружини виконані такими, що впираються своїми торцевими частинами, відповідно, у поршень і корпус котушки соленоїда електромагнітного привода.

Таким чином насос вібраційний, що заявляється, відповідає критерію винаходу "новизна".

Суть винаходу пояснюється за допомогою креслень, де на фіг.1 представлена конструктивно-компонувальна схема насоса вібраційного, що пояснює його роботу, на фіг.2 представлена блок-схема насоса вібраційного, на бо фіг.З показаний зовнішній вигляд частини поршня, на фіг.4 показаний зовнішній вигляд центруючої вставки із закріпленими на ній півсферами, на фіг.5 показаний зовнішній вигляд пружного сильфона, який конструктивно виконаний у вигляді зрізаного конуса з горрованими стінками.

Насос вібраційний містить корпус 1, виконаний циліндричним із двох симетричних половинок, з'єднаних між бобою по фланцях, і оснащений кришками 2, установленими на торцевих стінках корпуса 1, при цьому на кришках 2 виконані попарно усмоктувальний З і нагнітальний 4 клапани. Клапани З і 4 виконані сполученими з робочими камерами і містять робочі елементи 5 з пружиною 6. Всередині корпуса 1 по його осі симетрії встановлений електромагнітний привод, виконаний у вигляді котушок 7 соленоїдів, кожний з яких містить обмотку збудження 8 і сердечник 9. Поршень 10 виконаний у вигляді диска із феромагнітного матеріалу і /о з'єднаного з вищезазначеним диском стакана, який входить у кільцевий зазор між обмотками збудження 8 котушок 7 соленоїдів і сердечників 9. Котушки 7 соленоїдів (виконуючи функції електровібраторів) забезпечують поршню 10, який є, в свою чергу, рухомим феромагнітним якорем для коливальної системи насоса, зворотно-поступальні переміщення між котушками 7 соленоїдів відносно їх подовжньої осі. Між поршнем 10 і торцевими стінками котушок 7 соленоїдів встановлені пружини 11, які впираються одним кінцем в плоску 7/5 поверхню поршня 10, а другим кінцем в торець котушок 7, забезпечуючи поршню 10 рівноважне положення статичному стані. Поршень 10 закріплений вісесиметрично на центруючій вставці 12, яка виконана з немагнітного матеріалу. Центруюча вставка 12 виконана у вигляді двох зрізаних конусів, при цьому зазначені конуси центруючої вставки 12 встановлені симетрично з обох боків поршня 10 і оснащені опорними елементами 13 у вигляді півсфер (для забезпечення точечного контакту). Опорні елементи 13 виконані з бронзи та з 2о полірованою поверхнею. При цьому кількість п опорних елементів 13 повинна бути не менше трьох (п » 3).

Опорні елементи 13 опираються і контактують з накладками 14, виконаними із гідрофобного матеріалу, наприклад, з фторопласту (як матеріалу, який має мінімальний коефіцієнт тертя) для зменшення коефіцієнта тертя між поверхнею накладки 14 і контактгуючими з нею опорними елементами 13. Гідрофобні накладки 14 закріплені на внутрішній поверхні корпуса 1. В районі меншого діаметра зрізаного конуса центруючої вставки 12, приєднаної до поршня 10, передбачені, як варіант конструктивного виконання, виступи, які знаходяться поза камерами, утвореними зовнішньою поверхнею конусів центруючих вставок 12. На зазначених виступах « закріплені постійні магніти 15, що взаємодіють з датчиками 16, закріпленими на внутрішній стінці корпуса 1.

При цьому датчики 16 виконують функції датчиків ланцюга зворотного зв'язку. Конструктивно зазначені датчики 16 встановлюються в магнітному полі (М/5) постійних магнітів 15 симетрично і на однакових відстанях від них. ою

Всередині корпуса 1 симетрично відносно поршня 10 встановлені пружні сильфони 17, які конструктивно виконані у вигляді зрізаних конусів з гофрованими стінками. Сторони зазначених пружних сильфонів 17 за о великим діаметром закріплені на торцевих стінках корпуса 1 і жорстко зафіксовані до них кришкою 2. За меншим се діаметром пружні сильфони 17 закріплені на поршні 10, утворюючи своїми гофрованими стінками робочі камери перемінного об'єму. Конструктивно корпус 1 може бути виконаний з двох симетричних частин, при цьому о

Зз5 Зазначені частини корпусу 1 з'єднуються між собою, а кришка 2 з корпусом 1 - за допомогою стяжних елементів ю 18. Для забезпечення роботи насоса на резонансних режимах коливань передбачений ланцюг зворотного зв'язку, в якому обмотки збудження 8 котушок 7 соленоїдів електромагнітного привода з'єднані з виходами підсилювача збудження 19. Виходи підсилювача збудження 19 виконано з'єднаними з виходами індукційних датчиків 16 і джерела живлення 20. «

Насос вібраційний працює таким чином. шщ с Попередньо на підсилювач збудження 19 подається живлення з джерела живлення 20. Водночас з подачею й живлення, в одному з індукційних датчиків 16 виробляється сигнал у вигляді електрорушійної сили індукції (е. «» р. с.). Це відбувається тому, що індукційні датчики 16 знаходяться у магнітному полі (М/5) постійного магніту 15. Вироблений індукційним датчиком 16 сигнал у вигляді е. р. с. індукції подається на підсилювач збудження 19 (див. фіг.1 та фіг.2). З підсилювача збудження 19 вже підсилений сигнал подається на обмотки котушок 7 сл соленоїдів, які є електровібраторами, наприклад, на верхній, згідно зі схемою на фіг.1. Замкнуте магнітне поле (М/5), яке виникає при цьому (що утворюється при взаємодії сердечника 9 та обмотки збудження 8 о зазначеного електровібратора), буде діяти на плоский поршень 10, передаючи йому рух вздовж осі котушок 7, г) виштовхуючи складову частину поршня 10, яка конструктивно виконана у вигляді стакана, з кільцевого зазору 5р Котушки 7 соленоїда (електровібратора). Зазначене конструктивне виконання рухомого поршня 10 забезпечує іні зазначеному поршню 10 лінійну характеристику зворотно-поступальних переміщень у зазорі між верхньою і 4 нижньою котушками 7 соленоїда (верхнім та нижнім електровібраторами). Поршень 10, переміщуючись під дією магнітного поля (М/5), створеного верхнім електровібратором, вниз за схемою на фіг.1, стискує нижню пружину 11, накопичуючи в ній енергію. Водночас відкривається клапан З усмоктувального верхнього патрубка і Закривається клапан 4 нагнітання в тій же частині корпуса 1 (які розміщені на верхній, згідно зі схемою на фіг.1, кришці 2). Відбувається усмоктування робочої рідини у верхню робочу гідропорожнину, обмежену » верхньою кришкою 2 і внутрішньою поверхнею стінок верхнього сильфона 17. При цьому нижньої гідропорожнини видавлюється рідина через нижній нагнітальний клапан 4 в порожнину нагнітання виконуючого механізму (виконуючий механізм на схемах на фіг.1 - 5 не показаний). Нижній усмоктувальний клапан З при бо цьому є закритим за допомогою малої пружини б, яка утримує тарілку клапана 5 на сідловині патрубка.

Дійшовши до рівноважного положення, коли сила стискання нижньої пружини 11 буде дорівнювати силі взаємодії електромагнітного поля верхньої котушки 7 соленоїда (верхнього електровібратора - за схемою на фіг.1), центруюча вставка 12, ковзаючи закріпленими на ній опорними елементами 13 (які виконані у вигляді півсфер для забезпечення точечного контакту) по гідрофобним накладкам 14, які встановлені всередині корпуса 1, б5 зупиниться. В момент зупинки центруючої вставки 12 електрорушника сила в задіяному в перший півперіод коливань індукційному датчику 16, який знаходиться в полі постійного магніту 15, стане дорівнювати нулю (тому що немає руху постійного магніту 15). Згідно з зазначеним припиняється подача сигналу з підсилювача збудження 19 на задіяну в перший півперіод коливань котушку 7 соленоїда (на верхній електровібратор - за схемою на фіг.1). Не отримуючи протидії з сторони задіяної в перший півперіод коливань котушки 7 соленоїда (верхнього електровібратора), нижня (за схемою на фіг.1) пружина 11, яка була стиснутою в перший півперіод коливань, почне розтискатися, переміщуючи центруючу вставку 12 із закріпленими на ній постійними магнітами вверх (за схемою на фіг.1). Постійні магніти 15 у цьому випадку почнуть взаємодіяти вже з іншими індукційними датчиками 16, а електрорушійна сила, що вироблена цими датчиками, змінить свій знак на протилежний. Новий сигнал у вигляді електрорушійної сили індукції з датчика 16, який працює в другий 70 півперіод коливань, подається на підсилювач збудження 19, а з нього, вже підсилений, на нижню котушку 7 соленоїда (нижній електровібратор) електромагнітного привода.

Процес коливань другого півперіоду аналогічний вищевикладеному. При цьому відкривається нижній усмоктувальний клапан З і верхній нагнітальний клапан 4. У нижню гідропорожнину рідина усмоктується, а з верхньої гідропорожнини - виштовхується через відповідний нагнітальний клапан 4 (розміщений на нижній 7/5 Кришці 2) в магістраль нагнітання виконавчого механізму. На цьому етапі роботи насоса перекриваються за допомогою пружини 6 верхній усмоктувальний клапан З і нижній нагнітальний клапан 4. Таким чином, виникають незатухаючі механічні коливання динамічної системи "приєднана маса рідини - пружні елементи", з частотою власних коливань, яка визначається параметрами цієї системи. Жорсткість динамічної системи визначається параметрами пружних елементів 11 (див. фіг.1). Вибрана пара тертя "фторопласт - бронза" та контактування

Точки бронзового сферичного опорного елемента 13 з поверхнею фторопластової накладки 14 забезпечують системі мінімальний коефіцієнт тертя. Пружний сильфон 17 (див. фіг.5) обумовлює габарити гідропорожнини перемінного об'єму і виконується з пластичного матеріалу, здатного витримати довготривалі знакозмінні навантаження з великою частотою.

Підвищення ефективності використання насоса вібраційного, в порівнянні з прототипом, досягається шляхом об Використання динамічної системи "приєднана маса рідини - пружні елементи" з частотою власних коливань, яка визначається параметрами цієї системи. Використання динамічної системи та контуру, який самозбуджується з « частотою власних коливань, забезпеченого ланцюгом позитивного зворотного зв'язку для підтримання коливань динамічної системи незатухаючими з резонансною частотою коливань, призводить до того, що зазначений насос вібраційний працює на енергетичне найвигідніших режимах стосовно витрат енергії і збудження коливань ю зр максимальної амплітуди. Цим досягається ефективність використання насоса вібраційного. Конструкція насоса вібраційного забезпечує його використання та ефективну роботу в будь-якому положенні. о

ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ со 1. А.с. СРСР Мо 1310530, кл. Е 04 Е 7/00,1985, - аналог. 2. А.с. СРСР Мо 1610067, кл. Е 04 В 17/04,1989, - прототип. о

ІС в)

Claims (1)

1. Формула винаходу

   Насос вібраційний, який містить корпус з кришками, електромагнітний привід, що містить у собі котушки «

   соленоїдів, установлені на торцевих стінках корпуса, поршень, встановлений у корпусі з можливістю з с зворотно-поступального переміщення між котушками соленоїдів і з утворенням двох робочих камер, стакани, зв'язані з поршнем і розміщені з обох його сторін з можливістю взаємодії з котушками соленоїдів, :з» усмоктувальні і нагнітальні клапани, встановлені в робочих камерах, і датчики положення поршня, який відрізняється тим, що він оснащений центруючою вставкою з немагнітного матеріалу у вигляді двох зрізаних конусів, установлених з обох сторін поршня, бронзовими півсферами, розміщеними на зовнішній сл поверхні згаданих зрізаних конусів з боку їхнього більшого діаметра, гідрофобними накладками, установленими на внутрішній поверхні корпуса і контактуючими з бронзовими півсферами, постійними магнітами, («в розташованими з можливістю взаємодії зі згаданими датчиками, підсилювачем збудження коливань, з'єднаним з с виходами датчиків, вихід якого з'єднаний з котушками соленоїдів електромагнітного приводу, джерелом 5р Живлення, вихід якого з'єднаний з входом підсилювача збудження коливань, пружними сильфонами, виконаними о у вигляді зрізаних конусів, установлених симетрично в корпусі щодо поршня, сторони яких по великому діаметру с закріплені на торцевих стінках корпуса, а по меншому діаметру - на поршні, і пружинами, розташованими по осі поршня, при цьому зрізані конуси центруючої вставки жорстко закріплені один до одного з боку меншого діаметра конусів, постійні магніти жорстко закріплені на центруючій вставці, датчики положення поршня виконані у вигляді індукційних датчиків ланцюга зворотного зв'язку і закріплені на внутрішній поверхні стінки корпуса поза робочими камерами, постійні магніти виконані розташованими симетрично між датчиками ланцюга Р» зворотного зв'язку, а пружини виконані такими, що впираються своїми торцевими частинами, відповідно, у поршень і корпус котушки соленоїда електромагнітного приводу.

   60 б5