ВАКУУМНЫЙ НАСОС Российский патент 2005 года по МПК F04B37/10 

Изобретение относится к устройствам для создания вакуума и может быть использовано для обеспечения предварительного разрежения в вакуумных системах.

Известен поршневой вакуумный насос, состоящий из цилиндра, боковые стенки которого образованы сильфонами, закрепленными на крышке. Насос имеет плавающий поршень, под которым расположен эластичный полый торовый элемент, снабженный сверху и снизу пластинами. Полости сильфонов подключены к источнику давления. Полость между крышкой и эластичным элементом, а также полость в торовом элементе между пластинами подключены к источнику давления [SU 1698480 А2, МПК 7 F 04 B 31/10, публикация 15.12.1991]. Насос имеет сложную конструкцию, снижающую надежность его работы. Использование сжатого воздуха в качестве привода неэкономично. В процессе циклической работы насоса торовый элемент имеет сложный вид деформации, усложняющий предварительный подбор параметров сильфонов, эластичного элемента, приводной среды. Наличие трех полостей, связанных с источником давления, может вызвать вибрации в работе насоса, что снижает его устойчивость.

Задачей изобретения является упрощение конструкции насоса и повышение его надежности.

Поставленная задача решается тем, что вакуумный насос содержит полый корпус с входным и выходным отверстиями, две соосные части которого размещены каждая внутри соответствующей катушки электромагнита, в одной из указанных частей с входным отверстием с возможностью осевого перемещения размещен впускной клапан, а в другой части корпуса с выходным отверстием закреплен выпускной клапан и размещен с возможностью осевого перемещения полый шток, являющийся якорем электромагнита, с двумя открытыми торцами и с мембраной, центральной частью герметично закрепленной на штоке со стороны впускного клапана, а периферийной частью на корпусе.

В частном варианте изобретения часть полости корпуса, расположенная между выпускным клапаном и выходным отверстием, соединена через обратный клапан с переменным объемом, ограниченным частью корпуса с выходным отверстием и мембраной, а указанный переменный объем соединен с атмосферой через другой обратный клапан.

Шток предпочтительно подпружинен относительно корпуса в направлении к впускному клапану.

Выпускной клапан может быть выполнен в виде полого цилиндрического корпуса, имеющего дно, в котором выполнено отверстие, перекрываемое шариком с возможностью пропускания газа в направлении от впускного клапана и непропускания в противоположном направлении.

Впускной клапан может быть выполнен в виде полого цилиндрического корпуса, имеющего дно, со стороны которого в боковой стенке этого корпуса выполнено, по меньшей мере, одно отверстие, а на этой стенке выполнен кольцевой выступ, в который упирается торец штока при перемещении последнего в крайнее положение в направлении к впускному клапану.

Впускной клапан подпружинен относительно корпуса в направлении к полому штоку.

Изобретение поясняется чертежами, на которых последовательно приведены стадии работы насоса.

На фиг.1 показан насос в исходном положении.

На фиг.2 показан насос с закрытым впускным клапаном и штоком в крайнем поднятом положении.

На фиг.3 показан насос с закрытым впускным клапаном и штоком в крайнем опущенном положении.

На фиг.4 показан насос с двумя обратными клапанами.

Насос (см. фиг.1) содержит полый корпус, состоящий из двух частей - верхней 2 и нижней 7. В верхней части 2 корпуса, имеющей выходное отверстие, закреплен выпускной клапан, состоящий из полого цилиндрического корпуса 1 с дном, в котором выполнено отверстие, перекрываемое шариком 5.

На выпускной клапан надет с возможностью продольного перемещения полый шток 3, на конце которого со стороны впускного клапана герметично закреплена центральная часть мембраны 6. Периферийная часть мембраны 6 герметично закреплена между верхней 2 и нижней 7 частями корпуса.

Шток 3 перемещается под действием силы, создаваемой электромагнитом 12, надетым на верхнюю часть 2 корпуса, и цилиндрической пружиной 4, которая одним из своих концов упирается в выступ, выполненный в верхней части 2 корпуса, а другим в выступ, выполненный на поверхности штока 3 со стороны мембраны 6.

В нижней части 7 корпуса, имеющей входное отверстие, расположен впускной клапан 9, который состоит из полого цилиндрического корпуса с дном. Со стороны дна в боковой стенке выполнено, по меньшей мере, одно сквозное отверстие, служащее для прохода газа из вакуумного объема. С той же стороны впускного клапана 9 на его внешней поверхности выполнен кольцевой выступ, который в процессе работы насоса контактирует с торцом штока 3, образуя замкнутый объем, ограниченный внешними торцевыми поверхностями клапанов 15, 9 и внутренней боковой цилиндрической поверхностью штока 3.

При перемещении впускного клапана 9 в крайнее нижнее, т.е. закрытое положение кольцевой выступ заходит в соответствующую кольцевую проточку, выполненную в нижней части 7 корпуса, в которой размещен уплотнитель 8 для герметизации вакуумного объема (камеры).

Впускной клапан 9 имеет возможность продольного перемещения под действием силы, создаваемой электромагнитом 11, надетым на нижнюю часть 7 корпуса, и цилиндрической пружиной 10, которая одним из своих концов упирается в выступ, выполненный в нижней части 7 корпуса, а другим - в дно впускного клапана 9.

На фиг.4 изображен насос, в верхней части корпуса 2 которого расположены два обратных клапана 13 и 14. Клапан 13 пропускает газ, проходящий через трубку, из постоянного объема корпуса выпускного клапана в переменный объем, ограниченный верхней частью корпуса 2 и мембраной 6, и не пропускает газ в обратном направлении. Клапан 14 пропускает газ из переменного объема, ограниченного верхней частью корпуса 2 и мембраной 6, в атмосферу и не пропускает в обратном направлении.

Работа насоса осуществляется следующим образом.

В исходном положении (см. фиг.1) впускной клапан 9 находится в крайнем верхнем положении, при этом электромагнит 11 отключен, пружина 10 разжата. Электромагнит 12 включен. Шток 3 удерживается в крайнем верхнем своем положении под действием силы, создаваемой электромагнитом 12, при этом пружина 4 штока сжата. Объем А сообщается с объемом вакуумной камеры и изолирован от объема В (атмосферы).

На выводы электромагнита 11 подается напряжение. Под действием создаваемой электромагнитом 11 силы впускной клапан 9, преодолевая усилие пружины 10, перемещается в крайнее нижнее свое положение, перекрывая и герметизируя посредством уплотнителя 8 вакуумную камеру (см. фиг.2). Газ в полости А с разрежением, соответствующим разрежению вакуумной камеры, оказывается запертым между клапанами 15 и 9.

Производят отключение электромагнита 12, в результате чего под действием пружины 4 шток 3 начинает опускаться, увлекая за собой мембрану 6, которая вытесняет газ из полости А в полость Б. Таким образом, газ оказывается запертым между внешними торцевыми поверхностями клапанов 15, 9 и внутренней боковой цилиндрической поверхностью штока 3 (см. фиг.3).

Производят отключение электромагнита 11, в результате чего под действием пружины 10 впускной клапан 9 вместе со штоком 3 и мембраной 6, преодолевая усилие пружины 4, поднимаются вверх, вытесняя газ из полости Б в полость В, преодолевая сопротивление шарика 5. При перемещении клапана 9 вверх также происходит открывание вакуумной камеры, в результате чего газ из вакуумной камеры переходит в полость А, создавая повышенное по сравнению с исходным разрежение вакуумного объема. Далее производят включение электромагнита 12 для удержания штока 3 в крайнем верхнем положении и насос оказывается в исходном положении (см. фиг.1).

Далее описанный цикл повторяется.

Работа насоса с обратными клапанами 13 и 14 (см. фиг.4) осуществляется следующим образом.

В исходном положении впускной клапан 9 находится в крайнем верхнем положении, при этом электромагнит 11 отключен, пружина 10 разжата. Электромагнит 12 включен. Шток 3 удерживается в крайнем верхнем своем положении под действием силы, создаваемой электромагнитом 12, при этом пружина 4 штока сжата. Объем А сообщается с объемом вакуумной камеры и изолирован от объема В.

На выводы электромагнита 11 подается напряжение. Под действием создаваемой электромагнитом 11 силы впускной клапан 9, преодолевая усилие пружины 10, перемещается в крайнее нижнее свое положение, перекрывая и герметизируя посредством уплотнителя 8 вакуумную камеру. Газ в полости А с разрежением, соответствующим разрежению вакуумной камеры, оказывается запертым между клапанами 15 и 9.

Производят отключение электромагнита 12, в результате чего под действием пружины 4 шток 3 начинает опускаться, увлекая за собой мембрану 6, которая вытесняет газ из полости А в полость Б. Таким образом, газ оказывается запертым между внешними торцевыми поверхностями клапанов 15, 9 и внутренней боковой цилиндрической поверхностью штока 3, при этом создается разрежение в постоянном объеме В, из которого газ через трубку и клапан 13 переходит в объем, увеличенный до максимума между верхней частью корпуса 2 и мембраной 6.

Производят отключение электромагнита 11, в результате чего под действием пружины 10 впускной клапан 9 вместе со штоком 3 и мембраной 6, преодолевая усилие пружины 4, поднимаются вверх, вытесняя газ из полости Б в полость В, преодолевая сопротивление шарика 5. Вместе с этим объем между верхней частью корпуса 2 и мембраной 6 уменьшается до минимума, газ выходит в атмосферу через клапан 14.

При перемещении клапана 9 вверх также происходит открывание вакуумной камеры, в результате чего газ из вакуумной камеры переходит в полость А, создавая повышенное по сравнению с исходным разрежение вакуумного объема. Далее производят включение электромагнита 12 для удержания штока 3 в крайнем верхнем положении и насос оказывается в исходном положении.

Далее описанный цикл повторяется.

Изобретение относится к устройствам для создания вакуума и может быть использовано для обеспечения предварительного разрежения в вакуумных системах. Насос содержит полый корпус, две соосные части которого размещены каждая внутри соответствующей катушки электромагнита. В одной из указанных частей с возможностью осевого перемещения размещен впускной клапан, а в другой части корпуса закреплен выпускной клапан и размещен с возможностью осевого перемещения полый шток, являющийся якорем электромагнита, с двумя открытыми торцами и с мембраной, центральной частью герметично закрепленной на штоке со стороны впускного клапана, а периферийной частью на корпусе. В части корпуса, в которой расположен выпускной клапан, могут быть дополнительно размещены два обратных клапана, один из которых разделяет переменный объем, ограниченный указанной частью корпуса и мембраной, и постоянный объем корпуса выпускного клапана, а другой разделяет указанный переменный объем и атмосферу. Насос обладает высокой надежностью и прост в изготовлении. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Вакуумный насос, содержащий полый корпус с входным и выходным отверстиями, две соосные части корпуса размещены каждая внутри соответствующей катушки электромагнита, в одной из указанных частей с входным отверстием с возможностью осевого перемещения размещен впускной клапан, а в другой части корпуса с выходным отверстием закреплен выпускной клапан и размещен с возможностью осевого перемещения полый шток, являющийся якорем электромагнита, с двумя открытыми торцами и с мембраной, центральной частью герметично закрепленной на штоке со стороны впускного клапана, а периферийной частью на корпусе.2. Насос по п.1, отличающийся тем, что часть полости корпуса, расположенная между выпускным клапаном и выходным отверстием, соединена через обратный клапан с переменным объемом, ограниченным частью корпуса с выходным отверстием и мембраной, а указанный переменный объем соединен с атмосферой через другой обратный клапан.3. Насос по п.1, отличающийся тем, что шток подпружинен относительно корпуса в направлении к впускному клапану.4. Насос по п.1, отличающийся тем, что выпускной клапан выполнен в виде полого цилиндрического корпуса, имеющего дно, в котором выполнено отверстие, перекрываемое шариком с возможностью пропускания газа в направлении от впускного клапана и непропускания в противоположном направлении.5. Насос по п.1, отличающийся тем, что впускной клапан выполнен в виде полого цилиндрического корпуса, имеющего дно, со стороны которого в боковой стенке этого корпуса выполнено, по меньшей мере, одно отверстие, а на этой стенке выполнен кольцевой выступ, в который упирается торец штока при перемещении последнего в крайнее положение в направлении к впускному клапану.6. Насос по п.5, отличающийся тем, что впускной клапан подпружинен относительно корпуса в направлении к полому штоку.