ПЕРИСТАЛЬТИЧЕСКИЙ НАСОС Российский патент 1998 года по МПК F04B43/12 

Изобретение относится к перистальтическим насосам с электромагнитным приводом, может быть также использовано в качестве движителя водометных судов, движителя в сыпучих средах, а также для проходки скважин и подъема жидкостей с больших глубин.

Известны движители водометных судов (Куликов С.В., Хромкин М.Ф. Водометные движетели. Л., 1980, с. 22, рис. 11.3), содержащие приемное отверстие, водовод, в котором на гребном валу в подшипниках размещен насос традиционной конструкции.

Известны глубинные насосы и устройства для бурения (Б.С.Э. М., 1951, т. 6, с. 307-308), требующие для обеспечения работы сложные приспособления и оснастку.

Недостатки аналогов: сложность конструкции, неэффективность и недолговечность из-за большого количества быстроизнашивающихся узлов.

В качестве прототипа выбрано устройство (а.с. N 1130695, 1985), содержащее приемное отверстие, по меньшей мере одну камеру, эластичное ферромагнитное тело и электромагнитную систему, образованную расположенными на магнитопроводе вдоль камеры индукторами, которые запитаны током с возможностью перемещения магнитного поля вдоль оси камеры. Магнитное поле деформирует эластичную ферромагнитную оболочку трубчатой камеры и тем самым проталкивает перекачиваемую среду. Недостатки прототипа: сложность конструкции, ограниченные функциональные возможности из-за неэффективности, большого количества быстро изнашивающихся узлов и ограниченной проницаемости эластополимера феррооболочки рабочего тела.

Задача изобретения - получение технического результата в виде упрощения конструкции и расширения функциональных возможностей.

Технический результат достигнут тем, что эластичное ферромагнитное тело выполнено или охватывающим, или охватываемым индукторами электромагнитной системы, в виде свободно перемещающихся ферромагнитных, например, шариков в смазывающей, например, магнитной жидкости, которые заключены в герметичную оболочку, а магнитопровод индукторов изготовлен с возможностью перемещения ферромагнитных шариков в исходное положение.

Технический результат достигнут также тем, что индукторы электромагнитной системы разделены по меньшей мере на две группы, которые поочередно запитаны током через переключающее устройство в виде, например, герконового реле.

Технический результат достигнут также тем, что эластичная оболочка изготовлена из несмачивающегося смазывающей жидкостью материала.

Технический результат достигнут также тем, что индукторы выполнены спиралевидными, а магнитопровод изготовлен в виде, например, полого ферромагнитного троса.

Технический результат достигнут также тем, что устройство выполнено в виде отдельных модулей, соединенных, например, последовательно.

Технический результат достигнут также тем, что перед приемным отверстием закреплено буровое приспособление, например, в виде электробура, запитанного последовательно с индукторами, а эластичная оболочка выполнена с возможностью фиксации и перемещения вдоль стенок скважины.

Сущность изобретения заключается в повышении магнитной проницаемости эластичного ферромагнитного тела путем использования, например, ферромагнитных шариков с более высокой магнитной проницаемостью, чем ферроэластополимер прототипа, что обеспечивается транспортировкой шариков по аксиальным каналам к исходному положению. Это упрощает конструкцию, позволяет отказаться от применения быстро изнашивающихся узлов, а увеличение эффективности расширяет функциональные возможности перистальтического насоса.

При определении условия новизны технического решения не выявлено соответствия заявляемых признаков известному уровню техники.

Условие изобретательского уровня подтверждается отсутствием известного влияния заявляемых отличительных признаков технического решения на достижение технического результата.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - возможный вариант принципиальной схемы переключающего устройства.

Устройство на фиг. 1 содержит индукторы 10, магнитопровод 11, ферромагнитные шарики 12 в смазывающей жидкости, эластичную оболочку 13, перекачиваемую среду 14, гребни 15, приемное отверстие 16, аксиальные каналы 24, немагнитную прокладку 25, обечайку корпуса 26, крепежную втулку 27.

Схема устройства на фиг. 2 содержит геркон 1 прямого хода, геркон 2 обратного хода 2, стоп-геркон 3, герконы 4 прерывания импульса, пусковые обмотки 5, герконы 6 включения импульса, включающие обмотки 7, управляющие герконы 8, тиристоры 9, обмотки индукторов 10, обмотки 17 блокировки включения, сопротивления 18 и конденсаторы 19 первой RC цепочки, обмотки 20 прерывания импульса, сопротивления 21 и конденсаторы 22 второй RC цепочки, обмотки 23 включения очередных импульсов.

Магнитопровод 11 изготовлен из шихтованного железа из пластин, расположенных вдоль оси магнитопровода, в пазах которого уложены обмотки индукторов 10. Магнитопровод 11 охвачен немагнитной прокладкой 25 для уменьшения тормозного влияния на обратное перемещение шариков 12 перемещающегося магнитного поля индукторов 10. Вместо шариков могут быть применены как гомогенные магнитные жидкости, так и магнитные жидкости со взвесями феррочастиц различной величины. Магнитопровод 11 и эластичная оболочка 13 могут быть выполнены как с внутренним расположением оболочки, изображенным на фиг. 1, так и с внешним расположением. В этом случае перистальтические насосы могут быть применены в качестве движителя в сыпучих средах, для проходки вертикальных и горизонтальных скважин и др. Материал оболочки 13, если он выбран несмачивающимся текучим ферромагнитным рабочим телом 12, снижает потери на трение. Магнитопровод 11 может быть выполнен также в виде полого ферромагнитного троса, на который уложена, например, трехзаходная спиралевидная обмотка индукторов 10, при этом одновременно служащая в качестве подводящего кабеля, например, к электробуру, включаемого последовательно с индукторами 10.

Схема переключающего устройства на фиг. 2 может быть выполнена в любом известном варианте с использованием микропроцессоров, с расширением функциональных возможностей, например, до временного пропускания через индукторы постоянного тока для распирания эластичным рабочим телом 12, 13, например, стенок скважины.

Устройство работает следующим образом.

Включается магнитная кнопка герконов прямого 1 или обратного 2 хода перекачиваемой среды. При этом питающее напряжение подается через стоп-геркон 3, геркон 1 или 2, нормально закрытый геркон 4 прерывания импульса к пусковой обмотке 5 геркона 6, который, включившись, запитывает включающую обмотку 7 геркона 8 управления тиристора 9, подающего ток в одну из групп, например A, индукторов 10. При прохождении тока по обмоткам индуктора 10 в магнитопроводе 11 и вокруг обмотки создается магнитное поле, магнитные силовые линии которого стремятся замкнуться по пути наименьшего магнитного сопротивления, что и заставляет свободно перемещающиеся ферромагнитные шарики 12 эластичного рабочего тела деформировать эластичную оболочку 13 в форму, изображенную на фиг. 1, замыкая порцию перекачиваемой среды 14 гребнями 15 от приемного отверстия 16. Одновременно с включением геркона 8 включается обмотка 17 блокировки включения и с некоторой выдержкой времени, определяемой первой RC цепочкой - сопротивлениями 18 и конденсаторами 19, подается питание в обмотку 20 геркона 4 прерывания импульса, который отключает геркон 8. Одновременно же подается питание к включающей обмотке 23 герконов 6 группы B индукторов 10, но с некоторой выдержкой времени, определяемой второй RC цепочкой - сопротивлениями 21 и конденсаторами 22. При этом гребни 15 эластичной оболочки 13 смещаются, увлекая с собой среду 14 к следующей группе индукторов 10. Описанный процесс повторяется уже с помощью элементов групп B и C, после чего начинается новый цикл. Магнитное поле индукторов 10 перемещает ферромагнитные шарики 12 вместе с гребнями 15, которые, переместившись вдоль всего магнитопровода 11, по каналам 24 возвращаются к началу своего пути.

При размещении оболочки 13 снаружи магнитопровода 11 с индукторами 10 процесс идет аналогичным образом. В этом случае среда 14 оказывается зажатой между гребнями 15 и стенками или скважины, или дополнительного охватывающего оболочку 13 трубчатого элемента.

Именно возможность транспортировки по каналам 24 ферромагнитных шариков 12 в смазывающей среде обеспечивает увеличение магнитной проницаемости по сравнению с прототипом.

Именно разделение индукторов на группы A, B и C, по очереди запитываемые в одном направлении при помощи, например, герконового реле, упрощает схему коммутационного устройства и повышает эффективность.

Именно спиралевидная форма индукторов 10, уложенных трехзаходной спиралью на магнитопровод 11 в виде полого ферромагнитного троса, и закрепление перед приемным отверстием 16, например, электробура, запитанного последовательно с индукторами 10, делает возможным применение заявляемого устройства для разработки земных недр без сложного дополнительного оборудования и оснастки.

Устройство предназначено для работы в качестве перистальтического насоса с электромагнитным приводом. Насос содержит приемное отверстие, эластичное ферромагнитное тело в виде ферромагнитных шариков в смазывающей жидкости и эластичной оболочки, охватывающей магнитопровод с расположенными вдоль оси индукторами. Создаваемое переключающим устройством перемещающееся магнитное поле вокруг индукторов деформирует эластичную оболочку, увлекая с собой перекачиваемую среду. Новым в перистальтическом насосе является использование в качестве эластичного ферромагнитного тела ферромагнитных шариков в смазывающей жидкости, имеющих возможность перемещаться в аксиальных каналах к исходному положению, что повышает магнитную проницаемость электромагнитной системы и обеспечивает достижение технического результата. 5 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Перистальтический насос, содержащий приемное отверстие, по меньшей мере одну камеру, эластичное ферромагнитное тело и электромагнитную систему, образованную расположенными на магнитопроводе вдоль камеры индукторами, которые запитаны током с возможностью перемещения магнитного поля вдоль оси камеры, отличающийся тем, что по меньшей мере одно эластичное ферромагнитное тело выполнено, или охватывающим, или охватываемым индукторами, в виде свободно перемещающихся в смазывающей, например, магнитной жидкости ферромагнитных, например, шариков, которые заключены в герметичную эластичную оболочку, а магнитопровод индукторов изготовлен с возможностью транспортировки ферромагнитных, например, шариков в исходное положение. 2. Насос по п. 1, отличающийся тем, что индукторы электромагнитной системы разделены по меньшей мере на две группы, которые поочередно запитаны током через переключающее устройство, выполненное, например, в виде герконового реле. 3. Насос по п. 2, отличающийся тем, что эластичная оболочка изготовлена из несмачивающегося смазывающей жидкостью материала. 4. Насос по п. 3, отличающийся тем, что индукторы выполнены в виде спирали с числом заходов, равным числу переключаемых групп индукторов, а магнитопровод изготовлен в виде, например, полого ферромагнитного троса. 5. Насос по п. 4, отличающийся тем, что выполнен в виде отдельных модулей, соединенных, например, последовательно. 6. Насос по п. 5, отличающийся тем, что перед приемным отверстием закреплено, например, буровое приспособление, выполненное в виде электробура, запитанного последовательно с индукторами, а эластичная оболочка выполнена с возможностью фиксации и перемещения вдоль стенок скважины.