МЕМБРАННЫЙ НАСОС (ВАРИАНТЫ)

МЕМБРАННЫЙ НАСОС (ВАРИАНТЫ)


RU (11) 2278993 (13) C1

(51) МПК
F04B 43/04 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - может прекратить свое действие 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2004130931/06 
(22) Дата подачи заявки: 2004.10.22 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.10.22 
(45) Опубликовано: 2006.06.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2160383 C2, 10.12.2000.

SU 1753035 A1, 07.08.1992.

SU 1291769 A1, 23.02.1987.

US 5011379 A, 30.04.1991.

US 2829601 A, 09.12.1953. 
(72) Автор(ы): Поляков Анатолий Сергеевич (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Поляков Анатолий Сергеевич (RU) 
Адрес для переписки: 113534, Москва, ул. Кировоградская, 42, корп.1, кв.363, А.С.Полякову 

(54) МЕМБРАННЫЙ НАСОС (ВАРИАНТЫ)

Устройство предназначено для использования в машиностроении, в системах перекачивания и дозирования токсичных, агрессивных, стерильных, пищевых и других жидкостей. Насос содержит две эластичные мембраны, два электромагнитных привода, всасывающий и нагнетательный клапаны. На мембранах из плоского эластичного материала с двух сторон выполнены концентрические полусферические проточки в виде волнового профиля, и ими же образована общая рабочая камера, в которой установлены всасывающий и нагнетательный клапаны. С двух сторон этой камеры установлены электромагнитные приводы, якоря которых жестко соединены с мембранами, а их усилия направлены в разные стороны. Клапаны насоса выполнены из неметаллического материала в виде единой детали со сферической головкой и прорезной пружиной. Во втором варианте описан насос одностороннего действия. Повышается производительность при упрощении ее регулирования в сочетании с простотой конструкции и увеличением надежности. 2 н.п. ф-лы, 3 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для перекачивания и дозирования токсичных, агрессивных, стерильных, пищевых и других жидкостей.

Мембранные насосы с электромагнитным приводом находят все большее применение ввиду простоты конструкции, отсутствия сальников, применения современных материалов для мембран, простоты регулирования производительности и незначительных энергозатрат.

Известны мембранные насосы для перекачки растворов агрессивных веществ и других жидкостей (1), (2). В качестве прототипа выбран мембранный насос (3), содержащий две дозирующие головки, две эластичные мембраны, электромагнитный привод с двумя соленоидами и подвижный якорь, связанный с помощью толкателя с мембранами. Ярмо каждого из соленоидов имеет резьбовые вкладыши, которые являются упорами для диска якоря и могут при своем повороте одновременно перемещаться вдоль оси якоря в противоположных направлениях. Мембраны выполнены из листового эластичного материала и закреплены между двумя конусными поверхностями с углом конуса 45° по отношению к плоскости мембран.

Указанный насос, имея определенные преимущества перед другими аналогами, все же не лишен некоторых недостатков.

Максимальная производительность указанного мембранного насоса определяется ходом якоря, частотой его колебаний и площадью мембраны. Якорь жестко связан с мембраной и его ход обычно незначителен, а частота генерации, создаваемая мультивибратором, в указанном случае может меняться от 0,05 до 3 Гц, что не позволяет получить высокую производительность. Мембраны насоса выполнены из листового эластичного материала и закреплены между конусными поверхностями. Такое крепление действительно создает надежный захват, но листовой материал на конусной поверхности образует складки, по которым возможны утечки из полости нагнетания. В указанном насосе две дозирующие головки с шариковыми клапанами и эластичными мембранами установлены с обеих сторон разъемного корпуса. Шариковые клапаны при работе насоса создают ударные нагрузки, а при перекачке агрессивных жидкостей это приводит к их быстрому износу. При работе насоса на общую магистраль требуется дополнительное соединение головок. Напряжение питания на обмотки соленоидов подается поочередно от блока питания прямоугольных импульсов, при этом давление нагнетания создается то в правой, то в левой дозирующей головке, что создает переменные нагрузки на крепеж головок и опору насоса. В качестве генератора прямоугольных импульсов напряжения использован симметричный мультивибратор, в плечи которого включены обмотки соленоидов. Это достаточно сложный прибор, что усложняет эксплуатацию насоса.

Техническим результатом изобретения является получение высокой производительности при упрощении ее регулирования в сочетании с простотой конструкции и увеличением надежности.

Согласно первому варианту технический результат достигается тем, что в предлагаемом мембранном насосе на мембранах из плоского эластичного материала с двух сторон выполнены концентрические проточки таким образом, что в разрезе образован волновой профиль, и ими же образована общая рабочая камера. С двух сторон этой камеры установлены электромагнитные приводы, якоря которых жестко соединены с мембранами, а их усилия направлены в разные стороны. В рабочую камеру установлены всасывающий и нагнетательный клапаны, которые выполнены из неметаллического материала в виде единой детали со сферической головкой и прорезной пружиной. Такое конструктивное решение позволяет удвоить производительность насоса за каждый цикл его работы, но так как эти циклы повторяются с частотой 3000 колебаний в минуту, то общая производительность насоса достаточно высокая. Так как одновременные движения якорей электромагнитов направлены в разные стороны, то волнообразная поверхность мембран, которые жестко закреплены на якорях, при движении последних вызывает в них только изгибающие усилия, что увеличивает срок их службы. Клапаны насоса, выполненные из неметаллического материала в виде единой детали со сферической головкой и прорезной пружиной, позволяют применять насос для перекачивания любых агрессивных, стерильных и пищевых жидкостей при резком уменьшении шума и увеличении надежности. Регулировка производительности насоса осуществляется изменением напряжения питания на обмотки катушек электромагнитов путем поворота ручки регулятора напряжения, при этом уменьшается или увеличивается усилие притяжения якорей, а следовательно, амплитуда колебаний жестко связанных с ними мембран, что приведет к изменению объема вытесняемой жидкости. Простота такой регулировки очевидна. Кроме того, в насосе нет ни вращающихся, ни трущихся частей, что обеспечивает безопасность и дополнительную надежность его работы.

На Фиг.1 представлен эскиз заявляемого устройства.

Два электромагнитных привода 1, содержащих статор 2, катушки 3, якоря 4 и пружину 5, установлены с двух сторон общей рабочей камеры 6, которая образована опорой 12 и двумя плоскими эластичными мембранами 7, жестко соединенными с якорями 4 посредством прижимных винтов 8. Мембраны выполнены из листового эластичного материала, устойчивого к перекачиваемым средам (фторопласт), и имеют с двух сторон концентрические выемки, которые в разрезе образуют волновой профиль (Фиг.2). Толщина волновой части мембраны составляет от 1 до 6 мм, в зависимости от ее диаметра и величины давления нагнетания насоса. Общая рабочая камера снабжена всасывающим 9 и нагнетающим 10 клапанами. Устройство клапанов выполнено в виде единой детали со сферической головкой и прорезной пружиной из неметаллического материала (фторопласт).

Корпуса электромагнитов 1 и рабочая камера 6 уплотнены через мембрану 7 стяжкой шпилек 11 на опору 12, через которую устройство закрепляется на объекте.

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения одновременно на катушки 3 обоих электромагнитов 1 через однополупериодный выпрямитель и регулятор напряжения происходит намагничивание статоров 2, втягивание якорей 4 и сжатие пружин 5, при этом мембраны 1, жестко связанные прижимными винтами 8 с якорями 4, увеличивают объем общей рабочей камеры 6, и жидкость через всасывающий клапан 9 заполняет ее. В следующий полупериод напряжение на катушках электромагнитов отсутствует, и якоря 4 под действием усилия сжатия пружин перемещаются в обратном направлении, при этом мембраны 7 уменьшают объем камеры 6, вытесняя жидкость через нагнетательный клапан 10. Указанный цикл повторяется с частотой 3000 колебаний в минуту при амплитуде колебаний якорей 2 мм. Для примера, при параметрах насоса с мембраной диаметром 200 мм, жесткостью пружины 500кг/см и амплитудой колебания якоря 2 мм производительность его составляет 20м/ч.

Известен диафрагменный насос (4). Насос содержит установленную между корпусом и крышкой диафрагму, соединенную с приводом, всасывающий и нагнетательные клапаны. Диафрагма насоса выполнена в виде пакета пленок из полиэтилентерефталата толщиной 5-20 мкм, а уплотнительные элементы клапанов выполнены из того же материала толщиной 25-150 мкм. Насос может быть использован для перекачки агрессивных и стерильных жидкостей. Диафрагма в насосе работает на растяжение, и это при работе на большом давлении и больших расходах может вызвать сомнение в его надежности. Имеются насосы, мембраны которых выполнены с волновым профилем. Однако эти мембраны прессуются из резины и не пригодны для работы в стерильных или агрессивных средах.

Техническим результатом изобретения является получение высокой производительности при упрощении ее регулирования в сочетании с простотой конструкции и увеличением надежности.

Согласно второму варианту технический результат достигается тем, что в предлагаемом мембранном насосе на мембране из плоского эластичного материала с двух сторон выполнены концентрические проточки таким образом, что в разрезе образован волновой профиль, а всасывающий и нагнетательный клапаны выполнены из неметаллического материала в виде единой детали со сферической головкой и прорезной пружиной. В предлагаемом устройстве мембрана выполнена из плоского листового фторопласта, который не подлежит прессованию.

На Фиг.3 представлен эскиз заявленного устройства.

Насос состоит из электромагнитного привода 1, содержащего статор 2, катушку 3, пружину 4 и якорь 5. Рабочая камера образована плоской эластичной мембраной 6, жестко соединенной с якорем 5 посредством прижимного винта 8 и крышкой 7. Мембрана выполнена из листового эластичного материала, устойчивого к перекачиваемым средам (фторопласт), и имеет с двух сторон концентрические выемки, которые в разрезе образуют волновой профиль (Фиг.2). Толщина волновой части мембраны составляет от 1 до 6 мм, в зависимости от ее диаметра и величины давления нагнетания насоса. Рабочая камера снабжена нагнетающим 9 и всасывающим 10 клапанами. Устройство клапанов выполнено в виде единой детали со сферической головкой и прорезной пружиной из неметаллического материала (фторопласт). Корпус электромагнита 1 и крышка 7 уплотнены через мембрану 6 и стянуты болтами 11. Крышка имеет отверстие 12, через которое устройство подвешивается к опоре. Насос имеет штуцеры подвода13 и отвода14 перекачиваемой жидкости.

Подвешенное к опоре устройство работает как погружной насос. При подаче напряжения на катушки 3 электромагнита 1 через однополупериодный выпрямитель и регулятор напряжения происходит намагничивание статора 2, втягивание якоря 5 и сжатие пружин 4, при этом мембрана 6, жестко связанная прижимным винтом 8 с якорем 5, увеличивает объем рабочей камеры, и жидкость через всасывающий клапан 10 заполняет ее. В следующий полупериод напряжение на катушках электромагнита отсутствует, и якорь 5 под действием усилия сжатия пружины 4 перемещается в обратном направлении, при этом мембрана 6 уменьшает объем камеры, вытесняя жидкость через нагнетательный клапан 9. Указанный цикл повторяется с частотой 3000 колебаний в минуту. Для примера, насос с мембраной диаметром 90 мм, жесткостью пружины 100 кг/см и амплитудой колебания якоря 2 мм имеет производительность 0,5 м/ч с глубины 20 метров.

Источники информации

1. Патент России №1753035, М. Кл. 6 F 04 B 43/00.

2. Патент США №5011379, М. Кл. F 04 B 45/04.

3. Патент России №2160383, М. Кл. 7 А 04 В 43/04.

4. Патент России №1753035, Кл. 6 F 04 B 43/00.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Мембранный насос, содержащий мембраны из плоского эластичного материала, электромагнитный привод, всасывающий и нагнетательный клапаны, отличающийся тем, что на мембранах с двух сторон выполнены концентрические проточки таким образом, что в разрезе образован волновой профиль и ими же образована общая рабочая камера, с двух сторон которой установлены электромагнитные приводы, усилия якорей которых направлены в разные стороны, при этом клапаны насоса выполнены из неметаллического материала в виде единой детали со сферической головкой и прорезной пружиной.

2. Мембранный насос, содержащий мембрану из плоского эластичного материала, электромагнитный привод, всасывающий и нагнетательный клапаны, отличающийся тем, что на мембране с двух сторон выполнены концентрические проточки таким образом, что в разрезе образован волновой профиль, а клапаны насоса выполнены из неметаллического материала в виде единой детали со сферической головкой и прорезной пружиной.








ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Насосы и компрессорное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+центробежный -насос".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "насос" будут найдены слова "насосы", "насосом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("насос!").



Рейтинг@Mail.ru