ВИБРАЦИОННЫЙ НАСОС
VIBRATORY PUMP

Изобретение относится к электромашиностроению, к производству погружных насосов с электромагнитным вибрационным приводом, и может быть использовано в быту для подъема воды из скважин, колодцев и других источников.
Известен погружной электромагнитный вибрационный насос (см. RU 2154198 С1, 09.07.1999, F04F 7/00). Его магнитопровод состоит из двух цилиндрических сердечников, размещенных один в другом с кольцевым зазором, между которыми размещена катушка электрической обмотки, и третьего сердечника - ярма, которое выполнено в виде шайбы из пластин электротехнической стали и которое замыкает верхние торцы цилиндрических сердечников. Якорь электромагнита выполнен аналогично ярму. Центральный сердечник магнитопровода имеет осевое отверстие для прохода штока, который связывает диафрагму, установленную в нижней крышке корпуса, якорь, амортизатор и поршень. В верхней крышке корпуса установлены впускной клапан и выпускной патрубок.
Главным преимуществом указанного насоса является то, что усилие, создаваемое электромагнитом, непосредственно направлено на создание рабочего давления. Имея определенные преимущества перед другими аналогами, данный насос все же не лишен некоторых недостатков. В нем цилиндрические сердечники размещены один в другом и свободно установлены на ярмо, которое выполнено в виде шайбы из пластин электротехнической стали и служащего для замыкания магнитопровода. Якорь электромагнита выполнен аналогично ярму. Магнитные потоки от сердечников проходят через ярмо и якорь по поперечным сечениям, а это ведет к магнитным потерям. Кажущаяся простота изготовления отдельных деталей цилиндрических сердечников и ярма нарушает целостность конструкции магнитопровода, что осложняет их жесткое крепление с корпусом.
Известен вибрационный насос (см. SU 241225 А, 01.04.1964, F04B 43/04). В этом насосе на штоке привода закреплен эластичный рабочий орган типа вибрирующего плавника, образующего с конической поверхностью корпуса первую ступень насоса. Вторая ступень образована эластичным кольцом с конической внутренней поверхностью, которое установлено на корпусе и взаимодействующем с ним конусообразным жестким кольцом, закрепленным на штоке выше эластичного плавника. В указанном насосе второй эластичный рабочий орган выполнен тоже по типу вибрирующего плавника, к тому же большего диаметра и образующего с установленным на штоке жестким конусообразным кольцом вторую ступень насоса, давление в которой должно быть больше, чем в первой ступени, а это потребует дополнительной мощности привода.
Известен вибрационный насос (см. RU 2139453 С1, 10.10.1999, F04F 7/00). В этом насосе рабочий клапан установлен в полом штоке со стороны задней крышки с образованием между ним и передней крышкой гидравлической камеры с изменяемым объемом. Основным преимуществом этого насоса является то, что отвод тепла при работе насоса осуществляется как с внешней поверхности, так и изнутри. В указанном насосе задняя крышка и эластичная подвеска с закрепленном в ней полым штоком, в котором установлен рабочий клапан, образует камеру с изменяемым объемом. Эластичная подвеска в этой камере работает как поршень, а это является дополнительным сопротивлением для усилия электромагнита. Установка рабочего клапана в полом штоке уменьшает проходное сечение штока, что создает дополнительное сопротивление потоку. В полом штоке установить шариковый клапан возможно, а установка плоского или цилиндрического клапана создаст конструктивные проблемы.
Задачей изобретения является упрощение конструкции насоса при увеличении его надежности и повышение напора.
Поставленная задача решается посредством того, что в вибрационном насосе, содержащем корпус, размещенный в нем электромагнитный вибратор с магнитопроводом, катушкой электрической обмотки и якорем, который посредством полого штока связан с амортизатором, нижнюю и верхнюю крышки, в которых установлены всасывающий и нагнетающий клапаны, согласно изобретению, магнитопровод электромагнита броневого типа, состоящий из цилиндрических сердечников с наружными и внутренними диаметрами, между которыми образован кольцевой зазор, и ярма, выполнен из набора лент электротехнической стали единой деталью, а якорь электромагнита, выполненный в виде бобины из ленты электротехнической стали, жестко соединен через полый шток с двумя резинометаллическими амортизаторами, в которых установлены центральные резьбовые втулки, один из которых установлен на нижнем торце корпуса и закреплен на нем через нижнюю крышку с установленным в ней всасывающим клапаном с образованием рабочей камеры первой ступени, а второй установлен на его верхнем торце и закреплен через верхнюю крышку с установленным в ней нагнетающим клапаном и образует рабочую камеру второй ступени, при этом нагнетающий клапан первой ступени установлен в центральной резьбовой втулке второго резинометаллического амортизатора и одновременно является всасывающим клапаном второй ступени насоса.
Кроме того, всасывающие и нагнетающие клапана насоса могут быть выполнены плоскими или шарообразными.
Указанные выше технические результаты обеспечиваются тем, что магнитопровод выполнен из набора лент электротехнической стали единой деталью, и это упрощает изготовление электромагнита. Магнитные потоки между якорем и сердечниками электромагнита идут в продольном направлении, что ведет к уменьшению магнитных потерь. Изготовление магнитопровода единой деталью обеспечивает его надежную установку и крепление в корпусе электромагнита. Якорь электромагнита, выполненный в виде бобины из ленты электротехнической стали, жестко соединен через полый шток с двумя резинометаллическими амортизаторами, в которых установлены центральные резьбовые втулки, один из которых установлен на нижнем торце корпуса и закреплен на нем через нижнюю крышку с установленным в ней всасывающим клапаном с образованием рабочей камеры первой ступени, а второй установлен на его верхнем торце и закреплен через верхнюю крышку с установленным в ней нагнетающим клапаном и образует рабочую камеру второй ступени, при этом нагнетающий клапан первой ступени установлен в центральной резьбовой втулке второго резинометаллического амортизатора и одновременно является всасывающим клапаном второй ступени насоса.
Такое устройство насоса позволяет передать усилие, создаваемое электромагнитом, непосредственно на создание рабочего давления через верхний резинометаллический амортизатор во второй ступени насоса и обеспечить всасывание и напор в первой ступени насоса. Суммарная жесткость резинометаллических амортизаторов дает возможность увеличить давление в первой ступени насоса и довести до расчетного во второй.
На фиг.1 изображен вибрационный насос с плоскими клапанами.
На фиг.2 - с шарообразными клапанами.
На фиг.1 представлен описываемый насос, в корпусе 1 которого установлен и закреплен электромагнит 2, содержащий магнитопровод, который выполнен из набора лент электротехнической стали единой деталью. В кольцевом зазоре между сердечниками установлена катушка электрической обмотки 3. Якорь электромагнита 4, выполненный в виде бобины из ленты электротехнической стали, полым штоком 5 жестко закреплен одним концом в центральной резьбой втулке 6 резинометаллического амортизатора 7, а другой конец этого штока жестко закреплен в центральной резьбовой втулке 8 резинометаллического амортизатора 9. Крышка 10, с установленным в ней плоским всасывающим клапаном 11, и резинометаллический амортизатор 7 закреплены на корпусе 1 и образуют рабочую камеру 12 первой ступени насоса. На этом же корпусе через крышку 13, в которой установлен плоский нагнетающий клапан 14, на другом его торце закреплен резинометаллический амортизатор 9, который образует рабочую камеру 15 второй ступени насоса.
На центральной резьбовой втулке 8 установлен плоский клапан 16, который для первой ступени насоса является нагнетающим клапаном, а для второй - всасывающим. На фиг.2 представлен насос, на крышке 10 которого установлен всасывающий шарообразный клапан 17. На резинометаллическом амортизаторе 9 установлена резьбовая втулка 18 с шарообразным клапаном 19, который является нагнетающим клапаном для первой ступени насоса и всасывающим для второй. Нагнетающий шариковый клапан 20 установлен на крышке 13.
При подаче напряжения от сети переменного тока на электромагнит его якорь, жестко соединенный с резинометаллическими амортизаторами через полый шток, совершает гармоничные колебания. При этом резинометаллические амортизаторы работают как поршни с частотой, равной двойной частоте питающего тока. За период колебаний происходит периодические изменения объемов рабочих камер первой и второй ступеней насоса. При увеличении объема рабочей камеры первой ступени открыт всасывающий клапан, и жидкость, в которую погружен насос, заполняет ее, при этом нагнетающий клапан закрыт. В это же время во второй ступени насоса происходит уменьшение объема камеры. Ее всасывающий клапан закрыт, и жидкость, вытесняемая резинометаллическим амортизатором под действием непосредственно электромагнитной силы, через нагнетающий клапан заполняет напорный трубопровод, с которым соединен насос. В следующем цикле все происходит наоборот.