Поршневой насос с электромагнитным приводом Советский патент 1993 года по МПК F04B9/00 F04B17/04 

Изобретение относится к насосострое- нию, касается поршневых насосов с электромагнитным приводом и может найти применение в различных отраслях народного хозяйства для перекачивания жидкостей.

Целью изобретения является повышение производительности и стабильности работы насоса.

На фиг. 1 изображена схема поршневого насоса с электромагнитным приводом; на фиг. 2 - диаграмма сигналов на выходе формирователя прямоугольных импульсов; на фиг.З - диаграмма выходного напряжения на выходе усилителя релейного действия.

Насос содержит корпус 1, установленный в цилиндре 2 с образованием рабочей камеры 3 поршень 4 со штоком 5, жестко связанным с якорем 6, выполненным в виде набора ориентированных в одну сторонуди- сков постоянных магнитов 7 и размещенным внутри установленной в корпусе катушки 8 индуктивности, подключенной

одним из своих выводов 9 к источнику питания 10 постоянного тока и имеющей по торцам дополнительные витки 11 и 12. Дополнительные витки 11 одним из своих выводов связаны с выводом 13 катушки 8 индуктивности, а дополнительные витки 12 - с выводом 9 катушки 8 индуктивности. Между выводами 9 и 13 также включены встречно два разделительных диода 14 и 15 с общей точкой подключения 16, которая связана с одним из входов согласующих по напряжению элементов 17 и 18, вторые входы которых соединены соответственно со вторыми выводами 19, 20 дополнительных витков 12.11. Насос снабжен выходным усилителем 21 релейного действия с несиммет- ричным биполярным выходом, выполненным в виде двух тиристорных опт- ронов 22,23 и инверсного элемента НЕ 24 и подключенным к выходу цепи последовательно установленных задатчика 25 продолжительности импульсов и формирователя

Ё

00

to VJ

4

ю -vj

26 прямоугольных импульсов. Насос также снабжен элементом ИЛИ 27 и формировате- лем 28 сигнала очередного импульса, при этом входы элемента ИЛИ 27 соединены с выходами согласующих по напряжению элементов 17,18, а выход элемента ИЛИ 27 связан со входом формирователя 28 сигнала очередного импульса, выход которого соединен с корректирующим входом задатчика 25 продолжительности импульсов.

Насос работает следующим образом.

На выходе формирователя 26 прямоугольных импульсов формируются сигналы напряжения прямоугольной формы (см.фиг.2) с продолжительностью задаваемой задатчи- ксм 25 продолжительности импульсов. Эти сигналы усиливаются выходным усилителем 21 релейного действия. При наличии сигнала на выходе формирователя 26 срабатываетти- ристорный оптрон 22 усилителя 21 и через него нэ вход 13 катушки 8 индуктивности подается от источника питания 10 напряжение Up одной полярности (см.фиг.З). Катушкой 8 индуктивности возбуждается магнитный поток, взаимодействующий с магнитным потоком якоря 6. При этом происходит перемещение якоря 6 в катушке 8 индуктивности, и поршень 4 совершает рабочий ход, вытесняя перекачиваемую жидкость из цилиндра 2 к потребителю.

При отсутствии импульса на выходе формирователя 26 прямоугольных сигналов срабатывает через инверсный элемент НЕ 24 тиристорный оптрон 23, и на вход 13 катушки 8 индуктивности от источника питания 10 подается напряжение ивз другой полярности {см.фиг.З). Катушкой 8 индуктивности возбуждается магнитный поток обратного направления, который, взаимодействуя с магнитным потоком якоря 6, вызывает его движение в обратном направлении. Поршень 4 при этом совершает обратный ход, при котором перекачиваемая жидкость всасывается в цилиндр 2. В связи с тем, что усилие при возвратном ходе поршня 4 меньше, чем усилие его рабочего хода, для экономии электроэнергии на катушку 8 индуктивности от источника питания 10 через оптрон 23 подается пониженное напряжение UBS (см.фиг.З).

Регулирование производительности насоса путем изменения длины хода поршня .4 в цилиндре 2 осуществляется изменением продолжительности импульсов на выходе формирователя 26 прямоугольных импульсов.при помощи задатчика 25 продолжительности импульсов.

Для ограничения возможных перемещений якоря 6 за пределы его допустимого хода в катушке 8 индуктивности и исключения его ударных воздействий на корпус 1, а также возможных пауз в работе при неправильно заданной продолжительности импульсов или из-за изменения состава

перекачиваемой жидкости служат дополнительные витки 11,12. Например, при уменьшении плотности перекачиваемой жидкости усилие сопротивления ходу поршня 4 уменьшается, и жестко связанный с

поршнем 4 якорь 6 входит в зону дополнительных витков 11, создавая в них ЭДС. Из витков 11 ЭДС через разделительный диод 14, согласующий элемент 18, элемент ИЛИ 27 и формирователь 28 сигнала очередного

импульса преобразовывается и поступает на корректирующий вход задатчика 25 продолжительности импульсов. На выходе задатчика 25 сразу появляется очередной импульс, а на выходе формирователя 26

прямоугольный импульс прекращается (штриховая линия на фиг.2). При этом тиристорный оптрон 22 закрывается, а тиристорный оптрон 23 открывается, в катушке 8 индуктивности магнитный поток изменяет

направление на обратное, якорь 6 и поршень 4 сразу начинают перемещаться в обратном направлении (штриховая линия на фиг.З). Совершенно аналогично происходит работа и при достижении якорем 6 дополнительных витков 12, с той лишь разницей, что ЭДС витков 12 преобразовывается и поступает на корректирующий вход задатчика 25 продолжительности импульсов последовательно через разделительный диод 15, согласующий по напряжению элемент 17, элемент ИЛИ 27 и формирователь 28 очередного импульса. При этом происходит соответствующее обратное переключение оптроиов 23, 22.

В предложенном устройстве элемент ИЛ И 27 и формирователь 28 очередного импульса можно выполнить на базе серийных элементов Логика-И(соответственно элементы И-К105и И-201 или других подобных по функциональному назначению элементов).

Экспериментальная проверка насоса производилась в лаборатории электропривода кафедры Автоматизация технологических процессов Воронежского инженерно-строительного института,

Предлагаемое техническое решение по- вышает производительность насоса, повышает стабильность и надежность его работы, т.е. исключаются возможные остановки (паузы) при выходе якоря за пределы рабочей зоны при неточном задании продолжительности импульсов и других нарушениях в работе, например, при изменении состава перекачиваемой жидкости. Формула изобретения

Поршневой насос с электромагнитным приводом, содержащий корпус с цилиндром, установленный в цилиндре корпуса с образованием рабочей камеры поршень со штоком, жестко связанным с якорем, выполненным в виде набора ориентированных в одну сторону дисков постоянных магнитов и размещенным внутри установленной в корпусе катушки индуктивности, подключенной одним из своих входов к источнику питания постоянного тока и имеющей по торцам дополнительные витки, каждый из которых одним из своих выводов связан с одним из выводов катушки индуктивности, два разделительных диода с общей точкой подключения, включенных встречно между Общими выводами катушки индуктивности и дополнительных витков, два согласующих

по напряжению элемента, связанных одним -из своих входов с вторыми выводами дополнительных витков, а вторыми входами - с общей точкой подключения диодов, усилитель релейного действия с несимметричным биполярным выходом, выполненный в виде двух тиристорных оптронов и инверсного элемента НЕ и подключенный к выходу цепи последовательно установленных зэдатчика

продолжительности импульсов и формирователя прямоугольных импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и стабильности в работе, он снабжен элементом ИЛИ и формирователем сигнала очередного импульса, причем каждый из входов элемента ИЛИ соединен с выходом соответствующего согласующего по напряжению элемента, а его выход связан с входом формирователя сигнала очередного импульса, выход последнего - с корректирующим входом задатчика продолжительности импульсов.

Сущность изобретения: каждый из входов элемента ИЛИ соединен с выходом соответствующего согласующего по напряжению элемента, его выход связан с входом формирователя сигнала очередного импульса, выход которого - с корректирующим входом задатчика продолжительности импульсов. 3 ил.

II

12

ФИГ.1

ФИГ.З