ВИБРОНАСОС

ВИБРОНАСОС


RU (11) 2005920 (13) C1

(51) 5 F04F7/00 

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

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

(21) Заявка: 4921698/29 
(22) Дата подачи заявки: 1991.03.27 
(45) Опубликовано: 1994.01.15 
(71) Заявитель(и): Чернышев Владимир Михайлович; Чернышев Дмитрий Владимирович; Чернышев Сергей Владимирович; Чернышев Вячеслав Владимирович; Чернышева Валентина Николаевна 
(72) Автор(ы): Чернышев Владимир Михайлович; Чернышев Дмитрий Владимирович; Чернышев Сергей Владимирович; Чернышев Вячеслав Владимирович; Чернышева Валентина Николаевна 
(73) Патентообладатель(и): Чернышев Владимир Михайлович; Чернышев Дмитрий Владимирович; Чернышев Сергей Владимирович; Чернышев Вячеслав Владимирович; Чернышева Валентина Николаевна 

(54) ВИБРОНАСОС 

Использование: в насосостроении при проектировании импульсных вибронасосов. Сущность изобретения: насос снабжен вентилем 22 полупериодного выпрямления, подсоединенным в цепь катушек 8 последовательно их обмоткам, и ребрами 15, 16, установленными в приводной камере. Входной участок 26 выходного патрубка 25 выполнен плавно сужающимся к выходу с краями, скругленными радиусом переменной величины. Сферические отбортовки 23, 24 установлены выпуклостями к поршню 2. 1 з. п. ф-лы, 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к насосостроению, в частности к погружным вибрационным электронасосам.

Известен вибронасос, содержащий клапан, расположенный в верхней части насоса, амортизатор, поршень, электромагнит с внешним прямоходовым якорем.

Известен также вибронасос, содержащий клапан в нижней части насоса, поршень, диафрагму, амортизатор, электромагнит с внешним прямоходовым якорем.

Данные вибронасосы имеют недостатки.

Во-первых, в обоих приведенных вибронасосах невозможно применение наиболее экономичного для данных насосов элекромагнита с прямоходовым внедряющим П-образным якорем, т. к. в обоих конструкциях насосов невозможно получить при сборке рабочий воздушный зазор между ярмом и якорем названного электромагнита с точностью достаточной для нормальной работы насоса.

В одном вибронасосе эта точность невозможна из-за низкой точности изготовления и больших колебаний длин рамки переменного профиля и каркасов катушек электромагнита, т. к. каркасы катушек изготавливаются из пластмассы, а низкая точность пластмассовых деталей общеизвестна.

А в другом вибронасосе точность рабочего зазора между ярмом и якорем обеспечивается путем фрезерования торцев ярма после его закрепления эпоксидным компаундом в корпусе насоса. Однако при применении в насосе электромагнита с П-образным якорем входящим своими разветвлениями в отверстия катушек операцию фрезерования выполнить невозможно, т. к. доступ к торцам ярма, утопленным в прямоугольных отверстиях катушек, практически невозможен ни для какой фрезы.

Вторым существенным недостатком известных вибронасосов является то, что они, и в частности, их электромагниты (магнитопровод и обмотки катушек) имеют конструкцию пригодную для питания их лишь переменным током. Использование переменного тока для питания электромагнита насоса само по себе определяет недостатки.

Вынужденное использование переменного тока создает в обмотках катушек большое индуктивное сопротивление, что не позволяет в заданных размерах насоса увеличить ампервитки (aw) за счет увеличения витков и уменьшения тока.

Кроме того переменный ток создает высокую нерациональную для насосов частоту колебаний поршня - 100 в сек.

Подача воды при такой частоте перемещений поршня получается довольно низкой.

Плюс ко всему переменный ток не создает значительной соленоидной силы при применении в электромагните насоса прямоходового внедряющего П-образного якоря.

Следующим недостатком известных вибронасосов является то, что плоские ограничительные упоры применяемые в вибронасосах для создания жестких опор поршню во время его работы снижают эффективность работы поршня, особенно при больших амплитудах его колебаний, т. к. избыточно увеличивают его жесткость и уменьшают прогиб.

К недостаткам известных вибронасосов следует отнести и то, что отверстие патрубка имеющее одинаковое сечение на всей его длине при большой производительности создает на входе значительные гидравлические потери.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков и повышение КПД насоса.

Эта цель достигается рядом технических средств.

Во-первых, тем, что в узкой части корпуса насоса (в гнезде установки ярма) на его противоположных сторонах выполнены тонкие вертикальные ребра, смятие которых при установке ярма возможно только под действием определенного усилия, приложенного к ребрам через ярмо. Данные ребра обеспечивают технологическую возможность легко запрессовывать ярмо в корпус и с достаточно высокой степенью точности устанавливать рабочие торцы ярма и якоря относительно их общей базы - торца корпуса насоса, в котором расположен электромагнит, и, следовательно, устанавливать достаточно точно рабочий воздушный зазор электромагнита. Во-вторых, цель достигается тем, что в насосе применен, благодаря введению в корпус тонких ребер, электромагнит с П-образным якорем входящим своими разветвлениями внутрь катушек электромагнита, а в цепь обмоток катушек последовательно подключен вентиль полупериодного выпрямления.

Кроме того, с целью уменьшения гидравлических потерь при работе поршня в условиях относительно больших его перемещений, определяемых применением П-образного якоря и изменением частоты его колебаний, отбортовки упоров, применяемых в вибронасосах для создания жестких опор поршню во время его работы, выполнены сферическими и установлены выпуклостями в сторону поршня.

С целью уменьшения гидравлических потерь на входе в патрубок насоса отверстие на входе в данный патрубок выполнено плавно сужающимся к выходу за счет скругления краев отверстия переменным радиусом с предварительным увеличением площади входа в патрубок до размеров участка огражденного дугой, совпадающей с проекцией края установленного в рабочем положении поршня, краем отверстия патрубка и двумя касательными к окружности отверстия патрубка, расширяющимися к центру насоса.

На фиг. 1 представлен описываемый насос в продольном разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1.

Вибронасос содержит клапан 1 верхнего всасывания, поршень 2, связанный с электромагнитным вибратором 3 включающим в себя амортизатор 4 с патрубком 5 герметизирующим вход кабеля 6 в камеру 7 расположения катушек 8, шток 9 снабженный дистанционным цилиндрическим уступом 10 входящим с натягом в центральное отверстие амортизатора 4, а так же дистанционную переменного профиля рамку 11 служащую дополнительным упором для каркасов 12 катушек 8 и ярма 13 электромагнита предотвращающим их перемещение во время работы насоса.

В узкой части корпуса 14 по его двум противоположным сторонам выполнены тонкие вертикальные ребра 15 и 16, смятие которых при установке ярма 13 в корпус 14 возможно только под действием определенного усилия приложенного к ребрам 15 и 16 через ярмо 13. Данные ребра обеспечивают технологическую возможность легко запрессовывать ярмо 13 и с достаточной степенью точности располагать рабочие торцы 17 и 18 соответственно ярма 13 и якоря 19 относительно их общей базы - торца 20 корпуса 14 и, следовательно устанавливать достаточно точно рабочий воздушный зазор 21 электромагнита.

П-образный якорь 19 своими разветвлениями входит внутрь катушек 8, а в цепь обмоток катушек 8 последовательно подключен вентиль 22 полупериодного выпрямления. Вентиль 22 может устанавливаться и в штепсельной вилке насоса.

Отбортовки упоров 23 и 24 выполнены сферическими и установлены выпуклостями в сторону поршня 2.

Отверстие 25 патрубка на входе 26 выполнено плавно сужающимся в сторону выхода за счет скругления краев отверстия на входе 26 радиусами различной величины с получением максимально большой площади входа (в условиях стесненных габаритов насоса диаметром скважин, в которых насос применяется), определяемой размерами участка огражденного дугой 27, совпадающей с проекцией края поршня 2, находящегося в рабочем положении, краем 28 отверстия 25 патрубка и касательными 29 и 30, проведенными к окружности отверстия 25 патрубка, расширяющимися к центру насоса. Радиус R, показанный на фиг. 3, равен радиусу поршня 2.

Сопоставительный анализ с прототипами позволяет сделать вывод, что предлагаемый вибронасос отличается тем, что в корпус насоса введены ребра, позволяющие с их помощью устанавливать ярмо, обеспечивая воздушный рабочий зазор в магнитопроводе с необходимой точностью, якорь выполнен П-образной формы с разветвлениями входящими в отверстия катушек, в цепь катушек последовательно с их обмоткой подсоединен вентиль полупериодного выпрямления, отверстие на входе в патрубок насоса выполнено плавно сужающимся к выходу за счет скругления краев отверстия переменным радиусом с предварительным увеличением площади входа в патрубок до размеров участка ограниченного дугой, совпадающей с проекцией края поршня установленного в рабочем положении, краем отверстия патрубка и двумя касательными к окружности отверстия патрубка, расширяющимися к центру насоса, отбортовки упоров служащих жесткой опорой поршню во время его работы выполнены сферической формы и установлены выпуклостями в сторону поршня. Таким образом, предложенное техническое решение соответствует критерию "новизна". Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области, т. е. в насосостроении, позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков сходных с существенными отличительными признаками в предложенном вибронасосе и признать предлагаемое решение соответствующим критерию "существенные отличия".

Вибронасос с электромагнитом, содержащим прямоходовой внедряющий П-образный якорь и вентиль полупериодного выпрямления, работает следующим образом. Подключается к сети переменного тока. При этом подключении через катушки протекает выпрямленный пульсирующий ток. Частота колебаний якоря 19 составляет при этом 50 колебаний в секунду.

Тяговая сила электромагнита в данном вибронасосе определяется потоком магнитных силовых линий, проходящим по всему магнитопроводу через рабочий воздушный зазор 21 (этот поток сцеплен со всеми витками катушек 8) и потоком, проходящим в области занимаемой катушками 8, но сцепленного с частью их витков, расположенных на длине внедрения якоря 19.

Тяговая сила примененного в насосе электромагнита по сравнению с тяговой силой электромагнита с внешним прямоходовым якорем, используемым в прототипах, увеличена на величину дополнительной тяговой соленоидной силы, полученной от внедренной в катушки части якоря 19. Эта дополнительная соленоидная сила увеличена еще и тем, что ток по катушкам протекает постоянный, наиболее рациональный для соленоидных систем.

Кроме всего, полупериодное выпрямление тока резко снижает индуктивное сопротивление. За счет уменьшенного индуктивного сопротивления в пределах общего количества ампервитков в примененном электромагните использована возможность увеличения количества витков катушек и соответственно этому возможность снижения рабочего тока. Это снижение рабочего тока при сохраняющемся тяговом усилии электромагнита дает свою существенную долю по повышению КПД насоса.

Введение в цепь обмоток катушек вентиля полупериодного выпрямления 22 кроме всего уменьшает частоту колебаний поршня 2 со 100 (по сравнению с прототипом) до 50. Производительность поршня 2, а соответственно и насоса при таком режиме колебаний увеличивается за счет плавности хода поршня 2 и увеличения амплитуды его колебаний.

Введение на упорах 23 и 24 отбортовок сферической формы дает значительное снижение гидравлических потерь, т. к. такая форма упоров уменьшает жесткость поршня при сохранении его жесткой опоры в крайних рабочих положениях и позволяет увеличить амплитуду его колебаний.

Существенно снижаются гидравлические потери и в патрубке 25, т. к. увеличенное отверстие на входе 26, сужающееся к выходу делает рабочий водяной поток более плавным, постепенно ускоряющимся, а количество входящей в отверстие воды увеличивается соответственно увеличенной площади входа.

Использование в вибронасосе описанных технических решений позволяет уменьшить потребляемую мощность насоса при сохраняющихся напоре и производительности, а также уменьшить гидравлические потери, что в итоге повышает КПД насоса. (56) Авторское свидетельство СССР N 737645, кл. F 04 B 43/04, 1978. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. ВИБРОНАСОС, содержащий корпус с приводной и рабочей камерами, входным клапаном и выходным патрубком, поршень, связанный с ним электромагнитный вибратор с якорем, катушками и ярмом, установленный между камерами амортизатор с центральным отверстием и патрубком, посредством которого герметизирован вход питающего кабеля в приводную камеру, шток с дистанционным цилиндрическим уступом, входящим с натягом в центральное отверстие амортизатора, и дистанционную переменного профиля рамку, служащую дополнительным упором для катушек, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потребляемой мощности и повышения КПД насоса, он снабжен вентилем полупериодного выпрямления и ребрами, установленными в приводной камере с возможностью их смятия при установке ярма и образования рабочего воздушного зазора, причем якорь вибратора выполнен П-образной формы с разветвлениями, входящими внутрь катушек, а в цепь последних последовательно их обмоткам подсоединен вентиль.

2. Вибронасос по п. 1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения гидравлических потерь, поршень снабжен упорами со сферическими отбортовками, установленными выпуклостями в сторону поршня, а входной участок выходного патрубка выполнен плавно сужающимся к выходу с краями, скругленными радиусом переменной величины, и входным отверстием, очерченным отрезком дуги, имеющей радиус, равный радиусу поршня, и центр, расположенный на оси последнего, отрезком дуги, имеющей радиус, равный радиусу суженной части патрубка, и двумя касательными, сопряженными с обоими отрезками и расходящимися к оси вибронасоса.




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