ВИБРАЦИОННЫЙ НАСОС Российский патент 1999 года по МПК F04F7/00 

Изобретение относится к устройствам для водоподъема, касается вибрационных насосов и может найти применение в различных отраслях народного хозяйства, а также в быту для подъема жидкостей из скважин, колодцев и других водоемов.

Известны вибрационные насосы с электромагнитным вибровозбудителем, содержащим двухполюсный магнитопровод с обмоткой и отстоящий от него на величину рабочего воздушного зазора якорь, связанный через шток с эластичной подвеской. /В.М.Усаковский "Водоснабжение в сельском хозяйстве". -М. Агропромиздат, 1989/.

Известен вибрационный насос, содержащий двухполюсный сердечник с катушками, якорь электромагнита, установленный на штоке и связанный с демпфирующей подвеской и рабочим клапаном, всасывающий клапан. Сердечник и якорь размещены в корпусе. Отверстие выхода воды расположено рядом с отверстиями для всасывания воды. /Электронасос бытовой вибрационный "ИНКАР-1" 1746.00.00.000РЭ Руководство по эксплуатации. - Пермь, 1993, 15 с/. Недостатком данного насоса является сложность увеличения его производительности, поскольку размеры всасывающего и нагнетательного клапана, объем рабочей камеры ограничены диаметром насоса /диаметром скважины/. Другим недостатком известных насосов является низкая нагрузка магнитопровода, обусловленная работой электромагнита с относительно большими воздушными зазорами, которые выбираются с учетом магнитной силы, возникающей в вибровозбудителе. При этом постоянная составляющая сила является паразитной, и для ее компенсации увеличивается воздушный зазор. В результате в известных насосах низкая эффективность использования магнитопровода и низкий КПД. Кроме этого, при работе в насосе возникают значительные механические вибрации, снижающие срок службы насоса или всей системы подачи воды.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является вибрационный насос, содержащий корпус, крышки с всасывающими клапанами, штоки с рабочими клапанами, эластичные подвески, закрепленные между корпусом и крышками, магнитопровод с обмотками и якоря, связанные через штоки с рабочими клапанами /патент РФ N 2011025, кл. F 04 F 7/00, 15.04.97/. Недостатком данного насоса является также сложность увеличения его производительности, низкая нагрузка магнитопровода, низкая эффективность использования магнитопровода, а также значительные механические вибрации, снижающие срок службы насоса.

Задачей изобретения является увеличение производительности, КПД, срока службы насоса.

Вышеуказанные результат достигается тем, что в вибрационном насосе, содержащем корпус, крышки с всасывающими клапанами, штоки с рабочими клапанами, эластичные подвески, закрепленные между корпусом и крышками, магнитопровод с обмотками и якоря, связанные через штоки с рабочими клапанами, магнитопровод выполнен четырехполюсным H-образной форме и снабжен двумя магнитопроводящими перемычками, расположенными между двумя парами полюсов на уровне последних со стороны якорей, причем сечение магнитопроводящей перемычки выбирают из соотношения

где φ_мак - максимальный поток в магнитопроводе;
φ_δ - поток в рабочем воздушном зазоре;
B_n - индукция насыщения материала перемычки.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6.

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого вибронасоса.

На фиг. 2 показан магнитопровод с магнитопроводящей перемычкой /шунтом/.

На фиг. 3, 4 даны графики изменения магнитного потока в ярме /φ_мак/ магнитопровода и в шунте (φ_ш).
На фиг. 5 показано изменение магнитного потока в воздушном зазоре (φ_δ) и ярме магнитопровода (пунктирная линия - изменение магнитного потока до ведения шунта).

На фиг. 6 дан график изменения электромагнитной силы (F) (пунктирная линия - изменение электромагнитной силы до введения шунта).

Насос содержит четырехполюсный магнитопровод 1 с обмотками 2 и магнитопроводящими перемычками (шунтами) 3, установленный в корпусе 4 насоса. С помощью эластичных подвесок 5, закрепленных между корпусом 4 и крышками 6 и штоков 7 на расстоянии воздушного зазора, размещены якоря 8. Якоря 8 через штоки 7 связаны с демпфирующими подвесками 9 и рабочими клапанами 10. В крышках 6 установлены всасывающие клапаны 11, размещены отверстия 12 для всасывания воды и отверстие 13 для выброса воды.

Четырехполюсный магнитопровод 1 выполнен четырехполюсным H-образной формы. Магнитопроводящие перемычки 3 расположены между двумя парами полюсов на уровне последних со стороны якорей 8. Сечение магнитопроводящей перемычки 3 выбирают из соотношения где φ_мак - максимальный поток в магнитопроводе;
φ_δ - поток в рабочем воздушном зазоре;
B_n - индукция насыщения материала перемычки.

Вибрационный насос работает следующим образом.

Под действием синусоидального переменного тока и противодействующего усилия упругой 5 и демпфирующей 9 подвесок якоря 8 совершают возвратно-поступательные движения и изменяют объемы гидравлических камер 14, образованных всасывающими 11 и рабочими 10 клапанами и демпфирующими подвесками 9 совместно с частями корпуса 4. В результате чего вытесненная вода с ускорением проходит в полостях корпусов 4 и далее выбрасывается наружу через отверстие 13. Поскольку вибрация двух частей насоса происходит в разные стороны одновременно, суммарная вибрация насоса снижается и зависит только от технологических отклонений размеров деталей двух частей насоса.

В вибрационном насосе имеется возможность изменять подачу воды или снабжать водой двух потребителей. Для этого обмотки 2 электромагнита соединяются к двум источникам электроэнергии. Если одну обмотку 2 отключить от источника электроэнергии, то работает половина насоса, производительность его равна половине номинального значения.

Введение магнитного шунта изменяет поток в воздушном зазоре электромагнита, создавая паузы без потока при прохождении тока через нулевое значение и снижая постоянную составляющую электромагнитной силы. При этом суммарный зазор в электромагните насоса уменьшается при сохранении неизменной амплитуды колебаний и гидравлических параметров насоса. Указанное приводит к снижению намагничивающей составляющей тока и повышению КПД насоса.

Вибрационный насос предназначен для водоподъема в различных отраслях народного хозяйства. Магнитопровод насоса выполнен четырехполюсным H-образной формы и снабжен двумя магнитопроводящими перемычками. Перемычки расположены между двумя парами полюсов на уровне последних со стороны якорей. Сечение магнитопроводящей перемычки выбирают из соотношения где φ_мак - максимальный поток в магнитопроводе, φ_б - поток в рабочем воздушном зазоре, В_п - индукция насыщения материала перемычки. Увеличивается производительность, КПД, срок службы насоса. 6 ил.

Вибрационный насос, содержащий корпус, крышки с всасывающими клапанами, штоки с рабочими клапанами, эластичные подвески, закрепленные между корпусом и крышками, магнитопровод с обмотками и якоря, связанные через штоки с рабочими клапанами, отличающийся тем, что магнитопровод выполнен четырехполюсным Н-образной формы и снабжен двумя магнитопроводящими перемычками, расположенными между двумя парами полюсов на уровне последних со стороны якорей, причем сечение магнитопроводящей перемычки выбирают из соотношения

где φ_мак - максимальный поток в магнитопроводе;
φ_δ - поток в рабочем воздушном зазоре;
В_п - индукция насыщения материала перемычки.