ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ОБЪЕМНЫЙ НАСОС ДВОЙНОГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 1994 года по МПК F04B17/04 

Изобретение относится к устройствам для перекачки жидкостей и газов и может быть использовано в различных областях народного хозяйства, в том числе для полива садово-огородных участков.

Известны диафрагменные вибрационные насосы, у которых эластичная диафрагма скреплена с ферромагнитным якорем однофазного электромагнита переменного тока. При увеличении тока от нуля до ± максимума происходит дважды за период притяжения ферромагнитного якоря, растяжение эластичной диафрагмы и с помощью клапанов происходит подсос и нагнетание перекачиваемой жидкости.

Недостатком этой системы является незначительная амплитуда колебаний механической системы, что при значительных циклах движения (при частоте переменного тока в сети 50 Гц происходит 100 притяжений якоря в 1 с) происходит выход из строя эластичной диафрагмы. Кроме того, подача жидкости происходит только при одном движении, например, снизу-вверх или наоборот сверху-вниз.

Эластичные диафрагмы отсутствуют в поршневых устройствах.

Известно устройство, состоящее из спиральной и пластинчатых пружин, штока, якоря, поршня, шаровых опор (пар) для превращения возвратно-поступательного движения якоря электромагнита в возвратно-поступательное движение поршня. Такое большое количество деталей усложняет конструкцию и снижает надежность.

В одном из известных устройств используется две обмотки, управление которыми осуществляется через два конденсатора от сложного блока управления. Без блока управления устройство не работает.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, в котором подача жидкости может осуществляться по двум трубопроводам, но одного напора.

В ряде случаев необходимо получение двух различных напоров одновременно, для этого применяют дросселирование, что невыгодно.

Цель изобретения - повышение объемной подачи, получение двух напоpов одновременно, исключение эластичной диафрагмы, повышение надежности и долговечности насоса.

Это достигается тем, что якорь электромагнита в виде армированного ферромагнитным материалом пластмассового поршня, у которого нет клапанов, совершает свободные колебания вдоль продольной оси трех катушек на одной оси, внутри горизонтальной трубы из немагнитного материала (пластмасса, силикат или керамика). Причем каждая из катушек включена последовательно с диодами и питается разными однополупериодными токами (со сдвигом на 120^о по отношению друг к другу). А клапанные системы расположены по краям трубы.

На фиг. 1 показан трехфазный электромагнитный объемный насос двойного действия, разрез по продольной оси.

Насос содержит трубу из немагнитного материала (пластмасса, силикат или керамика) 1, расположенную горизонтально, на которой находятся три одинаковые катушки 2, расположенные на одной оси. Внутри трубы находится металлопластмассовый поршень 3. В качестве металла использован магнитомягкий материал, например лента из электротехнической стали, свернутая в цилиндрическую спираль и запрессованная в пластмассу. Снаружи катушки покрыты магнитопроводом - экраном 4 из магнитомягкого материала (пластина, свернутая в трубу). По концам трубы 1 установлены всасывающие 5 и нагнетательные 6 клапаны. Перемещение поршня 3 внутри трубы 1 ограничено пружинными ограничителями 7. Последовательно с каждой катушкой включены диоды 8 (фиг. 2, 4). Электpические схемы включения обмоток насоса для линейного напряжения 380 В показана на фиг. 2, для линейного напряжения 220 В - на фиг. 4.

Насос работает следующим образом.

При включении насоса в сеть трехфазного тока (фиг. 3) одна из катушек, например а(левая), обтекается током. Поршень-якорь 3 под воздействием электромагнитных сил устанавливается в середине катушки а. Величина тока в катушке а изменяется от 0 до максимального значения и уменьшается до 0. Спустя 120^о от начала процесса начинает проходить ток по катушке б (средняя), когда угол (от начала процесса) изменяется от 120 до 180^о ток проходит по обеим катушкам (а и б), причем в катушке а уменьшается, а в катушке б увеличивается, это приводит к тому, что поршень 3 начинает перемещаться из своего левого крайнего положения в сторону средней катушки б. Далее, при увеличении угла с 180 до 240^о ток в этой катушке достигает максимального значения и поршень 3 достигает положения в середине катушки б. При изменении угла от 240 до 300^о происходит уменьшение тока в средней катушке б и увеличение тока в первой крайней катушке с и поршень 3 начинает движение в сторону катушки с. При изменении угла с 300 до 360^о ток в катушке с достигает максимального значения и поршень достигает положения в середине катушки с (с крайнего правого положения). При движении поршня слева на право (угол изменяется от 0 до 360^о) поршень 3 создает разрежение за собой и давление перед собой, что приводит к открытию левого всасывающего клапана 5 и правого нагнетательного клапана 6 и перемещению жидкости или газа. Далее процесс повторяется - начинает обтекать током левая крайняя катушка и поршень 3 переходит из правого крайнего положения в среднее катушки с, в левое крайнее положение в середине катушки с, в левое крайнее положение в середине катушки а. При этом движении поршня 3 открываются правый всасывающий клапан 5 и левый нагнетательный клапан 6, в результате чего при движении поршня 3 происходит перемещение жидкости или газа. Нагнетание поршнем осуществляется в два трубопровода с напорами Н₁ и Н₂.

При напряжении в трехфазной сети 380 В (линейное напряжение) катушки с диодами включаются, как показано на фиг. 2 (в звезду). Если же напряжение в трехфазной сети 220 В (линейное напряжение), то катушки с диодами включаются, как показано на фиг. 4 (в треугольник).

В результате предложения повышается амплитуда колебаний поршня за счет использования соленоидной конструкции привода с поршнем без диафрагм и противодействующих пружин.

Анализ известных технических решений в области водоподъемных устройств, компрессоров в смежных областях позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом электромагнитном объемном насосе двойного действия, и признать предлагаемое решение соответствующим критерию "существенные отличия". Конструктивными признаками являются: конструкция поршня-якоря. Поршень-якорь совершает свободные колебания по продольной оси, соединяющей середины трех катушек. При любом ходе поршня происходит подсос и нагнетание. Конструктивных форм исполнения поршня-якоря несколько. В одной он представляет собою свернутую в цилиндрическую спираль пластину (или пластины) из магнитомягкого материала, запрессованную в пластмассу. В другой - несколько пластин разных размеров или проволок, запрессованных в пластмассу. В третьих, металлонаполненную пластмассу в виде ферромагнитного порошка или гранул, заполняющих пластмассу. В четвертых, поршень выполнен из магнитотвердого предварительно намагниченного материала, запрессованного в пластмассу.

Использование трех катушек на одной оси позволяет увеличить ход поршня, а следовательно, и объем перекачиваемой жидкости или газа за один ход поршня, а следовательно, увеличивать его производительность и позволяет получить два напора Н₁ и Н₂ одновременно. (56) Патент. США N 3740171, МКИ F 04 B 17/04, 1973.

Сущность изобретения: корпус охвачен катушками соленоидов и выполнен из немагнитного материала. В корпусе установлен с образованием двух рабочих камер ферромагнитный поршень. Три катушки установлены на корпусе, имеют с ним общую ось, соединены между собой по схеме "звезда" или "треугольник" и подключены к трехфазной сети переменного тока. Последовательно с каждой катушкой включен неуправляемый диод. Поршень выполнен из плоских пластин магнитомягкого материала, запрессованных в пластмассу. 4 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ОБЪЕМНЫЙ НАСОС ДВОЙНОГО ДЕЙСТВИЯ, содержащий два трубопровода, корпус, охваченный катушками соленоидов и выполненный из немагнитного материала, установленный в нем с образованием двух рабочих камер ферромагнитный поршень и систему клапанов, отличающийся тем, что, с целью повышения объемной подачи и получения двух разных напоров, насос содержит по меньшей мере три катушки, установленные на корпусе и имеющие с ним общую ось, соединенные между собой по схеме "звезда" или "треугольник", подключенные к трехфазной сети переменного тока, при этом последовательно с каждой катушкой включен неуправляемый диод. 2. Насос по п. 1, отличающийся тем, что поршень выполнен из плоских пластин магнитомягкого материала, запрессованных в пластмассу. 3. Насос по п. 1, отличающийся тем, что поршень выполнен из пластмассы с ферромагнитным наполнением в виде порошка. 4. Насос по п. 1, отличающийся тем, что поршень выполнен из магнитотвердого материала, покрытого износостойкой пластмассой с малым коэффициентом трения. 5. Насос по п. 1, отличающийся тем, что поршень выполнен из пластины магнитомягкого материала, свернутой в цилиндрическую спираль, запрессванную в пластмассу.