НАСОС Российский патент 1995 года по МПК F04F7/00 

Изобретение относится к механике насосостроения.

Известны насосы, содержащие виброопору и ряд закрепленных на ней трубок постоянного или переменного диаметра, перекачивающих жидкость. Hедостатками аналогов являются их низкие удельные мощности.

Прототипом данного изобретения является насос, содержащий виброопору и установленные на ней упругие трубчатые рабочие органы с переменным по длине диаметром, который плавно увеличивается от одного конца рабочего органа к другому, а концевые участки этого органа выполнены в виде раструбов, причем толщина стенки органа - переменная. Недостатком прототипа является его невысокая удельная мощность и несогласованность производительности отдельных групп рабочих органов относительно друг друга, что отражается на мощности насоса.

Цель изобретения - создание конструкции большей производительности за счет согласования расхода отдельных групп рабочих органов.

Сущность изобретения состоит в том, что насос содержит дополнительные виброопоры с капиллярными рабочими органами на каждой из них, причем каждая опора заключена в собственном резервуаре, а воздействие на капилляры осуществляют и виброопора и дополнительные излучатели ультразвука. Резервуары герметичны. Смежные резервуары сообщены через просветы капилляров и специальных трубок. Причем просветы капилляров смежных резервуаров изолированы друг от друга воздушным зазором и жидкостью. Соотношения собственных частот колебаний виброопор и капиллярных трубок кратны между собой. Указанные особенности позволяют осуществлять поэтапное перемещение жидкости по преемственно сопряженным капиллярам, причем как за счет поэтапного перемещения, так и за счет ускоряющего влияния ультразвука на капиллярный эффект. Ускоряющийся поток жидкости по капиллярам под влиянием ультразвука - ускорение в 40-50 раз впервые зарегистрировано в 1972 году. Установлено, что ультразвук обеспечивает и выход жидкости из капилляров.

Новизна насоса определяется сообщающими смежные резервуары капиллярами, их пневмоизолированностью, наличием устройства согласования расходов жидкости, дополнительными виброопорами и кратностью их собственной частоты продольных колебаний по отношению к частоте капиллярных рабочих органов. Эти признаки не встречаются у прототипа, аналогов и подобных устройств и тем самым определяют существенность отличий насоса.

На чертеже представлена схема строения насоса, вертикальный разрез его начальной части.

На виброопорах 1, 2, 3, которые приводятся в действие виброприводами (на схеме не показаны), зафиксированы капиллярные трубки 6, 7, 8 и cливные трубки крупного диаметра 9, 10, 11. На каждой из виброопор и на дне резервуара 14 размещена жидкость слоями 15, 16 и т.п. В этих слоях размещены излучатели ультразвука 17, 18, 19, 20. Каждая виброопора с фиксированными на ней рабочими органами (капиллярами) и сливной трубкой размещена в собственном резервуаре - стенками первого резервуара являются стенки 4, 5, 12, 13. Численность капилляров и мощности излучателей и сливных трубок у каждой виброопоры могут быть соответственно увеличены. Причем у каждой опоры число указанных элементов и их характеристики одинаковы. Собственная частота продольных колебаний виброопор кратна таковым у капиллярных трубок. Насос может использоваться по меньшей мере в двух режимах: с вибрацией виброопор и без нее.

Излучатели 17, 18, 19, 20 создают в слоях перемещаемой жидкости ультразвуковые волны, которые многократно усиливают и ускоряют капиллярный эффект (т.е. подъем жидкости в капиллярах), а также обеспечивают выход жидкости из них. Из трубок 6, 7 и т.п. жидкость изливается (показано стрелками) на одну из опор 1, 2, 3 и оттуда вновь захватывается смежной трубкой и вновь подается на следующую опору и т.д. на самую высокую опору насоса. Так преемственно сопряженные капилляры совместной работой обеспечивают преемственное поэтапное перемещение жидкоcти. В случае неравенства мощностей рабочих органов на соседних опорах избыток перемещаемой жидкости возвращается через соответствующую сливную трубку назад (через одну из трубок 9, 10, 11 и т.п. ).

Ультразвуковые колебания усиливают и ускоряют движение жидкости в капиллярах в 40-50 раз (см. упомянутое открытие). Длина надводной части стеклянных капиллярных трубок взята меньше критической, т.е. меньше такой максимальной высоты, на которую способен капилляр поднять жидкость с помощью ультразвука. А в простейшем случае надводная часть капилляров меньше той, на которую может поднять жидкость капилляр самостоятельно (без помощи ультразвука - т. е., только за счет сил поверхностного натяжения). Подъем жидкости ведется до конечного приемного резервуара или трубы, в которую входит и изливается конечный верхний каскад насоса (т.е. капилляры верхней виброопоры).

Насос прост в изготовлении и эксплуатации и не содержит быстро изнашивающихся деталей, обладает повышенным КПД за счет использования капиллярного эффекта, т.е. сил поверхностного натяжения, не требующих энергетических затрат человека или других механизмов, и за счет использования дешевой электрической энергии для ускорения движения жидкости ультразвуком. Hасос может применяться в области водоснабжения, особенно в сельской местности для наполнения водонапорных башен водопроводных и оросительных систем, а также во всех областях техники, где необходимо экономичное, бесшумное перемещение жидкостей. С помощью такого насоса возможно поднятие жидкостей на любую высоту, т.к. число каскадов насоса практически не ограничено.

Данный насос предназначен для перемещения жидкостей, не содержащих взвешенных частиц, в случае их наличия жидкость должна быть предварительно пропущена сквозь фильтры, простейшими из которых являются применяемые в области коммунальной гигиены. В случае загрязнения капилляров применяется несложная промывка насоса растворами химически или поверхностно- активных веществ.

Оси сливных трубок соседних резервуаров не совпадают и отстоят друг от друга на расстояние (по горизонтали) на величину, превышающую диаметр сливных трубок. Между конечным резервуаром и предшествующим ему сливная трубка отсутствует. Стенки 4, 13 и 5, 12 и т.п. теплопроводны.

Эффективность изобретения состоит в обеспечении повышенного КПД за счет использования капиллярного эффекта и эффекта его усиления ультразвуком. Обладая технологической готовностью к реализации на существующем оборудовании и выпускаемых промышленностью деталях, насос готов к его серийному производству.

Использование: относится к насосостроению, а именно к вибрационным насосам. Сущность изобретения: насос содержит несколько виброопор 1, 2, 3 с трубчатыми рабочими органами 6, 7, 8 и вибропривод. Виброопоры 1, 2, 3 снабжены излучателями ультразвука 17, 18, 19, 20 и заключены в термостатирующие теплопроводные оболочки. 1 ил.

НАСОС, содержащий виброопору, установленные на ней с зазорами трубчатые упругие или жесткие рабочие органы и вибропривод, закрепленный на виброопоре с возможностью совершения последней вертикальных колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и обеспечения постоянства расхода перекачиваемой жидкости, насос снабжен по меньшей мере еще одной дополнительной виброопорой с трубчатыми капиллярными рабочими органами, расположенными вдоль направления движения жидкости, сливными трубками и герметичными термостатирующими теплопроводными оболочками, охватывающими виброопоры с рабочими органами с образованием замкнутых резервуаров на ярусах насоса, каждая виброопора снабжена излучателем ультразвука, размещенным в слое перекачиваемой жидкости, причем полости рабочих органов смежных виброопор изолированы одна от другой слоем воздуха и слоем жидкости, соотношение собственной частоты колебаний виброопор и трубчатых рабочих органов принято кратным, трубчатые рабочие органы смежных виброопор имеют одинаковый диаметр и пропущены сквозь толщу собственной виброопоры, а смежные резервуары сообщены посредством сливных трубок.