ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ НАСОС Российский патент 1997 года по МПК F04B17/04 

Изобретение относится к гидравлическим насосам, в частности к электромагнитным насосам возвратно-поступательного действия, и может быть использовано для перекачивания жидкости.

Известна конструкция электромагнитного объемного насоса, содержащего ферромагнитный рабочий орган, взаимодействующий с соленоидами, подключенными к источнику питания, снабженному блоком управления по сигналу на входе, пропорциональному положению рабочего органа, соленоиды которого дополнительно подключены ко входу блока управления через измерительную электрическую цепь.

Известна конструкция объемного насоса, содержащего по меньшей мере одну рабочую камеру, снабженную всасывающим и нагнетательным патрубками, в последнем из которых установлен подпружиненный запорный элемент нагнетательного клапана, связанный с сильфоном, закрепленным одним торцом в корпусе, у которого внутренняя полость сильфона выполнена герметичной и сообщена каналом со всасывающим патрубком, причем площадь поперечного сечения внутренней полости сильфона не меньше площади поперечного сечения рабочей камеры [1]
Недостатки аналогов сложность конструкции, низкие массогабаритные и удельные показатели, наличие схемы управления.

В качестве прототипа выбрана конструкция электромагнитного насоса, содержащего намагничивающую катушку, установленную в специальный корпус, магнитопровод статора и полый ферромагнитный якорь, один конец которого соединен с пружиной, а в торец другого вмонтирована клапанная система [2]
Недостатки прототипа сложность конструкции, наличие большого количества комплектующих элементов, двойная клапанная система, использование одной намагничивающей катушки (низкая частота колебания якоря), применение системы управления; невысокие удельные характеристики электромагнита (потребляемая мощность на единицу развиваемого усилия, повышенный расход меди в намагничивающей катушке и т.д.).

Целью изобретения является упрощение конструкции, снижение количества комплектующих элементов, повышение удельных характеристик и надежности насосной установки.

Указанной цель достигается за счет применения второй намагничивающей катушки, разделения полюсов магнитопровода статора немагнитными прокладками, наборного якоря (из магнитных и немагнитных колец), а также упрощенной системы.

На чертежах представлен общий вид электромагнитного насоса.

Статор насоса содержит цилиндрический корпус 1, внутри корпуса установлены две намагничивающие катушки 2, разделенные между собой немагнитной прокладкой 3. По торцам катушек установлены полюса 4, разделенные между собой немагнитными втулками 5. Якорь-поршень выполнен в виде немагнитной трубы 6, на одном из концов которой имеется насадка 7 с отверстием, причем соотношение внутреннего диаметра насадки 7 и внутреннего диаметра немагнитной трубы 6 равно 1:3 (данное соотношение взято из конструкции и медицинского шприца), на внешней поверхности трубы 6, насажены магнитные 8 и немагнитные 9 кольца. Один из торцов якоря-поршня упирается в пружину 10, которая давит на металлический шарик 11, установленный в клапанном отсеке 12, на внутренней поверхности отсека 12 закреплены ограничители 13 хода якоря-поршня. К торцам электромагнитного насоса крепится рабочий трубопровод 14.

Электромагнитный насос работает следующим образом.

При отсутствии тока в намагничивающих катушках 2 якорь-поршень находится в исходном состоянии. Жидкость из рабочего трубопровода 14 под действием давления поступает в клапанный отсек 12 и заполняет его полностью. Насадка 7 обладает гидравлическим сопротивлением, рассчитанным таким образом, что при существующем давлении жидкости, она не проходит через нее. Паразитный зазор между якорем и статором электродвигателя составляет десятые доли мм и также не пропускает жидкость.

При подаче напряжения на нижнюю намагничивающую катушку 2, через нее протекает ток, который создает переменное магнитное поле.

Силовые линии магнитного поля, встречая на своем пути магнитные сопротивления в виде немагнитных прокладок 3 и втулок 6, замыкаются чеpез магнитные полюса 4 статора и магнитные кольца 8 якоря создают магнитодвижущую силу (МДС). Под действием МДС якорь-поршень, пружина 10 и шарик 11 перемещаются вниз. Шарик 11 перекрывает входное отверстие рабочего трубопровода 14 (диаметр шарика больше диаметра трубопровода) и жидкость перестает поступать в клапанный отсек 12. Образуется замкнутый объем, с единственным выходом для жидкости через внутреннее отверстие насадки 7, но для того, чтобы жидкость преодолела сопротивление насадки 7 с отверстием, необходимо существенно повысить ее давление, поэтому якорь-поршень продолжает смещаться вниз до ограничителей 13 хода якоря-поршня. При достижении ограничителей 13 хода якорем-поршнем в клапанном отсеке 12 создается высокое давление, поскольку жидкость сжимается в практически замкнутом объеме, которое выдавливает жидкость через узкое отверстие насадки 7 в полость якоря-поршня и дальше в рабочий трубопровод 14.

При подаче напряжения на верхнюю намагничивающую катушку 2, в ее обмотке протекают аналогичные электромагнитные процессы и якорь-поршень передвигается вверх до ограничителей 13 хода. Пружина 10 разжимается и шарик 11 открывает входное отверстие рабочего трубопровода 14. Так как внутренний диаметр насадки 7 небольшой, а величина паразитного зазора составляет 0,2 мм, то отработанная жидкость не в состоянии пройти обратно в клапанный отсек 12, в результате этого при движении якоря-поршня вверх в этом отсеке создается разряжение и жидкость из трубопровода 14 снова заполняет этот отсек.

При циклической подаче импульсов тока на катушки 2 весь цикл повторяется, что дает возможность перекачивать жидкость из одного трубопровода в другой.

В практике широко используются различного рода гидравлические насосы для перекачивания жидкости. Однако все они имеют сложную конструкцию, большие массогабаритные показатели, низкие удельные характеристики.

Заявляемая конструкция электромагнитного насоса существенно отличается в выгодную сторону от широко известных насосов, применяемых в промышленности, и от прототипа.

Выполнение поставленной цели достигается тем, что в предлагаемом насосе существенно уменьшено количество комплектующих элементов, упрощена конструкция и повышена производительность (наличие двух намагничивающих катушек, работающих от сети с частотой 50 Гц), а именно магнитопровод статора выполнен из двух намагничивающих катушек, что позволяет перемещать якорь-поршень и влево и вправо под действием электромагнитных сил (повышается скорость движения якоря-поршня, его производительность, усилие сжатия, рабочий ход и т. д. ). Якорь набран из магнитных и немагнитных колец, насаженных на немагнитную трубу. Подобное чередование заставляет магнитные силовые линии постоянно пересекать паразитный зазор, что приводит к резкому увеличению усилия на рабочем конце якоря-поршня, а это ведет к ускоренному росту давления в рабочем отсеке. Наличие на торце якоря насадки с отверстием определенного диаметра отказаться от клапанной системы на нагнетательном трубопроводе.

Применение немагнитного материала (латунь, нержавеющая сталь и т.д.) для изготовления трубы и насадки с отверстием якоря-поршня исключает образование ржавчины и, как следствие, устраняет засорение внутренних отверстий этих элементов электромагнитного насоса.

Заявляемому насосу не нужна сложная схема управления, он работает от сети переменного тока, с разделением полуволн тока по катушкам.

Таким образом, предлагаемая конструкция электромагнитного насоса позволяет достигнуть поставленной цели упрощение конструкции, снижение количества комплектующих элементов, повышение удельных характеристик и надежности насосной установки.

Использование заявляемого электромагнитного насоса для перекачивания жидкости дает возможность получить высокий экономический эффект там, где необходимо создать высокое давление рабочей жидкости, обусловленный снижением материалоемкости, упрощением конструкции, повышением силы тяги электродвигателя, увеличением КПД.

Использование: в гидравлических насосах, в частности в электромагнитных насосах возвратно-поступательного действия. Сущность изобретения: электромагнитный насос содержит статор с цилиндрическим магнитным корпусом 1, внутри которого установлены две намагничивающие катушки 2, разделенные между собой прокладкой 3 из немагнитного материала. По торцам катушек установлены полюса 4, разделенные между собой втулками 5 из немагнитного материала. Якорь-поршень выполнен в виде трубы 6 из немагнитного материала, на одном из концов которой имеется насадка 7 с отверстием. На внешней поверхности трубы 6 насажены магнитные 8 и немагнитные 9 кольца. Один из торцов якоря-поршня упирается в пружину 10, которая давит на металлический шарик 11, установленный в клапанном отсеке 12, на внутренней поверхности отсека 12 закреплены ограничители 13 хода якоря-поршня. К торцам электромагнитного насоса крепится рабочий трубопровод 14. 1 ил.

Электромагнитный насос, содержащий статор, якорь-поршень и пружину, установленную на одном торце якоря-поршня, при этом статор содержит цилиндрический корпус и размещенную в корпусе намагничивающую катушку, отличающийся тем, что насос дополнительно содержит клапанный отсек, соединенный с корпусом статора со стороны пружины, а в корпусе статора установлена вторая намагничивающая катушка, отделенная от первой намагничивающей катушки прокладкой из немагнитного материала, при этом катушки снабжены магнитными полюсами, разделенными втулками из немагнитного материала, причем якорь-поршень выполнен в виде трубы из немагнитного материала, на которую насажены кольца из магнитного и немагнитного материала, а кольца якоря-поршня и магнитные полюса намагничивающих катушек установлены с возможностью создания продольной магнитодвижущей силы, действующей на якорь-поршень в прямом и обратном направлениях, при этом на торце трубы якоря-поршня со стороны пружины установлена насадка из немагнитного материала с внутренним отверстием, служащая гидростатическим сопротивлением, а в клапанном отсеке размещен шарик, выполненный с возможностью перекрытия рабочего канала, при этом на внутренней поверхности клапанного отсека установлены ограничители хода якоря-поршня.