ОБЪЕМНЫЙ НАСОС Российский патент 2004 года по МПК F04B17/04 

Изобретение относится к области машиностроительной гидравлики и может найти применение в насосах, используемых в различных отраслях народного хозяйства, а также в быту.

Известен электромагнитный насос с клапанным распределением жидкости, рабочие камеры которого содержат возвратно-поступательно перемещающиеся поршни, выполненные из ферромагнитного материала и отделенные от намагничивающих поршни обмоток, включенных в цепь переменного тока, гильзами из немагнитного материала (Авторское свидетельство СССР №336423, F 04 В 17/04, 21.04.1972).

Недостатком известного насоса является сложность и громоздкость конструкции привода поршней из-за наличия электромагнитных обмоток, требующих сложной электрической цепи.

Известен объемный насос, содержащий выполненные из немагнитного материала корпус и установленный в нем на валу с возможностью вращения блок цилиндров с поршнями, выполненными в виде постоянных магнитов, соосных блоку цилиндров, ориентированных в одну сторону одноименными полюсами и взаимодействующих с торцовыми магнитами распределительных дисков (Авторское свидетельство СССР №540057, F 04 В 1/04, 25.12.1976).

Недостатком известного объемного насоса является неполное использование силы взаимодействия постоянных магнитов поршней и распределительных дисков вследствие того, что поршни намагничены аксиально, а торцовые распределительные диски выполнены в виде кольцевых постоянных магнитов с азимутально-встречной намагниченностью, что приводит к снижению удельных показателей насоса.

Наиболее близким техническим решением к описываемому изобретению по совокупности существенных признаков является объемный насос, содержащий выполненные из немагнитного материала корпус, блок цилиндров, установленный в корпусе на валу с возможностью вращения, и прикрепленные к корпусу торцевые распределительные диски, выполненные в виде колец, имеющих всасывающие и нагнетательные распределительные окна и кольцевые канавки в торцах дисков со стороны блока цилиндров, в канавках установлены постоянные магниты с аксиально-расположенными на их торцах, параллельных торцам блока, разноименными полюсами и диаметрально-реверсивной полярностью на каждом торце, поршни, выполненные в виде постоянных магнитов с аксиальной намагниченностью, одноименные полюса которых ориентированы в одну сторону, установленные в аксиально-расположенных цилиндрах блока и образующие с цилиндрами по обе стороны от поршней рабочие камеры, периодически сообщающиеся с распределительными окнами (Авторское свидетельство СССР №866262, F 04 В 17/04, 23.08.1981).

Известный объемный насос с поршнями, перемещающимися под действием магнитного поля в цилиндрах из немагнитного материала, устраняет указанные выше недостатки - снижение удельных показателей насоса, однако ввиду того, что кольцевой постоянный магнит имеет постоянную коэрцитивную силу и реверсивную в аксиальном направлении при повороте блока на 180°, а также одно всасывающее (впускное) и одно нагнетающее (выпускное) распределительное окно с каждой стороны блока цилиндров при наличии значительного количества поршней, то такой насос имеет большую неравномерность подачи и высокое давление в запертом объеме рабочей камеры, приводящее к потере мощности и объемным потерям из-за значительных перетечек из зон высокого давления - под поршнями, в зону низкого давления - дренаж.

Задачей изобретения является повышение объемного КПД насоса и уменьшение неравномерности подачи.

Поставленная задача решается за счет того, что объемный насос, содержащий выполненные из немагнитного материала корпус, блок цилиндров, установленный в корпусе на валу с возможностью вращения, и прикрепленные к корпусу торцевые распределительные диски, выполненные в виде колец, имеющих всасывающие и нагнетательные распределительные окна и кольцевые канавки в торцах дисков со стороны блока цилиндров, в канавках установлены постоянные магниты с аксиально-расположенными на их торцах, параллельных торцам блока, разноименными полюсами и диаметрально-реверсивной полярностью на каждом торце, поршни, выполненные в виде постоянных магнитов с аксиальной намагниченностью, одноименные полюса которых ориентированы в одну сторону, установленные в аксиально-расположенных цилиндрах блока и образующие с цилиндрами по обе стороны от поршней рабочие камеры, периодически сообщающиеся с распределительными окнами, при этом новым является то, что кольцевая канавка каждого диска снабжена, по меньшей мере, двумя оппозитно расположенными перемычками из немагнитного материала, соединяющими противоположные стороны канавки и выполненными в форме кольцевых секторов, имеющих одинаковый угол сектора, причем расстояние между торцами секторов перемычек, по их средней линии, превышает диаметр поршня, а постоянные магниты также выполнены в виде кольцевых секторов, каждый из которых имеет окно, сообщенное с соответствующим окном в распределительном диске, при этом в каждой канавке, ограниченной торцами оппозитных секторов, расположено, по меньшей мере, два сектора постоянных магнитов с различной величиной коэрцитивной силы, возрастающей по ходу вращения блока цилиндров.

На фиг.1 приведена в разрезе конструктивная схема объемного насоса.

На фиг.2 показан разрез А-А.

Объемный насос содержит выполненные из немагнитного материала корпус 1, блок 2 цилиндров, установленный в корпусе 1 на валу 3 с возможностью вращения, и прикрепленные к корпусу 1 торцевые распределительные диски 4, выполненные в виде колец, имеющих всасывающие и нагнетательные распределительные окна 5 и 6, подключенные соответственно к входам 7 и выходам 8 насоса. В торцах диска 4 со стороны блока 2 цилиндров выполнены кольцевые канавки 9, в которых установлены постоянные магниты 10 с аксиально-расположенными на их торцах, параллельных торцам блока, разноименными полюсами 11 и 12, например, соответственно N, S и диаметрально-реверсивной полярностью на каждом торце. Поршни 13 выполнены в виде постоянных магнитов с аксиальной намагниченностью, одноименные полюса (N или S) которых ориентированы в одну сторону, установлены в аксиально-расположенных цилиндрах 14 блока 2 и образуют с цилиндрами 14 по обе стороны от поршней 13 рабочие камеры 15, периодически сообщающиеся с распределительными окнами 5 и 6. Кольцевая канавка 9 каждого диска 4 снабжена, по меньшей мере, двумя оппозитно расположенными перемычками 16 из немагнитного материала, соединяющими противоположные стороны канавки 9 и выполненными в форме кольцевых секторов, имеющих одинаковый угол сектора, причем расстояние между торцами 17 секторов перемычек 16 по средней линии превышает диаметр поршня 13. Постоянные магниты 10 также выполнены в виде аксиально намагниченных кольцевых секторов, каждый из которых имеет окно 18, сообщенное с соответствующим окном 5 или 6 в распределительном диске 4, при этом в каждой канавке 9, ограниченной торцами 17 оппозитных секторов 16, расположено, по меньшей мере, два сектора постоянных магнитов 10, например, по три, как показано на чертеже фиг 2, с различной величиной коэрцитивной силы, возрастающей по ходу вращения блока 2 цилиндров.

Объемный насос работает следующим образом: при вращении вала 3 вращается связанный с ним блок 2 цилиндров. Поршни 13, установленные в цилиндрах 14, одновременно притягиваются и отталкиваются соответственно от левого и правого торца постоянных магнитов 10, расположенных в нижней части блока 2 по чертежу (фиг.1), или соответственно правого и левого торца постоянных магнитов в верхней части блока 2, совершая возвратно-поступательные движения. При этом жидкость плавно без скачков поступает поочередно в левую и правую от поршня 13 рабочую камеру 15 блока 2 цилиндров через всасывающие распределительные окна 5 и окна 18 магнитов 10 и, пройдя через перемычки 16, отсекается от всасывающего распределительного окна 5 и также плавно вытесняется из этих рабочих камер 15 через окна 18 магнитов 10 и нагнетательные распределительные окна 6, объединяющие, например, по три окна 18 постоянных магнитов 10 с каждой стороны блока 2. После завершения такта нагнетания каждый поршень также проходит над соответствующей перемычкой 16, отсекая окно 6 нагнетания от окна 5 всасывания. Таким образом осуществляется рабочий цикл насоса.

Отсутствие сложных кинематических силовых механизмов для привода поршней 13 упрощает конструкцию насоса и повышает его надежность.

Благодаря ступенчатому изменению величины коэрцитивной силы постоянных магнитов 10, возрастающей по ходу вращения блока 2 цилиндров, удается избежать скачков давления и снизить неравномерность подачи насоса.

Изобретение предназначено для использования в области машиностроительной гидравлики, в насосах, используемых в различных отраслях народного хозяйства, а также в быту. Насос содержит выполненные из немагнитного материала корпус, блок цилиндров, установленный в корпусе на валу с возможностью вращения, и прикрепленные к корпусу торцевые распределительные диски, выполненные в виде колец, имеющих всасывающие и нагнетательные распределительные окна и кольцевые канавки в торцах дисков со стороны блока цилиндров. В канавках установлены постоянные магниты с аксиально расположенными на их торцах, параллельных торцам блока, разноименными полюсами и диаметрально-реверсивной полярностью на каждом торце. Поршни выполнены в виде постоянных магнитов с аксиальной намагниченностью, одноименные полюса которых ориентированы в одну сторону. Поршни установлены в аксиально расположенных цилиндрах блока и образуют с цилиндрами по обе стороны от поршней рабочие камеры, периодически сообщающиеся с распределительными окнами. Кольцевая канавка каждого диска снабжена оппозитно расположенными перемычками, соединяющими противоположные стороны канавки и выполненными в форме кольцевых секторов, имеющих одинаковый угол сектора. Расстояние между торцами секторов перемычек превышает диаметр поршня. Постоянные магниты также выполнены в виде кольцевых секторов, каждый из которых имеет распределительное окно. В каждой канавке расположено, по меньшей мере, два сектора постоянных магнитов с различной величиной коэрцитивной силы, возрастающей по ходу вращения блока цилиндров. Повышается объемный КПД насоса и уменьшается неравномерность подачи. 2 ил.

Объемный насос, содержащий выполненные из немагнитного материала корпус, блок цилиндров, установленный в корпусе на валу с возможностью вращения, и прикрепленные к корпусу торцевые распределительные диски, выполненные в виде колец, имеющих всасывающие и нагнетательные распределительные окна, и кольцевые канавки в торцах дисков со стороны блока цилиндров, в канавках установлены постоянные магниты с аксиально расположенными на их торцах, параллельных торцам блока, разноименными полюсами и диаметрально реверсивной полярностью на каждом торце, поршни, выполненные в виде постоянных магнитов с аксиальной намагниченностью, одноименные полюса которых ориентированы в одну сторону, установленные в аксиально расположенных цилиндрах блока и образующие с цилиндрами по обе стороны от поршней рабочие камеры, периодически сообщающиеся с распределительными окнами, отличающийся тем, что кольцевая канавка каждого диска снабжена, по меньшей мере, двумя оппозитно расположенными перемычками из немагнитного материала, соединяющими противоположные стороны канавки и выполненными в форме кольцевых секторов, имеющих одинаковый угол сектора, причем расстояние между торцами секторов перемычек, по их средней линии, превышает диаметр поршня, а постоянные магниты также выполнены в виде кольцевых секторов, каждый из которых имеет окно, сообщенное с соответствующим окном в распределительном диске, при этом в каждой канавке, ограниченной торцами оппозитных секторов, расположено, по меньшей мере, два сектора постоянных магнитов с различной величиной коэрцитивной силы, возрастающей по ходу вращения блока цилиндров.