ПЕРИСТАЛЬТИЧЕСКИЙ СИНУСОИДАЛЬНЫЙ НАСОС

Полезная модель относится к насосостроению и может быть использована для перекачивания любых жидких и вязких сред (электропроводящих и неэлектропроводящих).
Наиболее близким аналогом является перистальтический насос, содержащий корпус, в котором размещена эластичная мембрана, разделяющая полость корпуса на рабочую и корпусную полости. Корпусная полость заполнена магнитной жидкостью, которая под воздействием импульсов бегущего магнитного поля приводится в волнообразное движение, которое через эластичную мембрану передается перекачиваемой среде, расположенной в рабочей полости, (см. RU 2037653 С1, опубликован 1995 г.).
Недостатками известного насоса являются невозможность перекачивания электропроводящей жидкости, невысокая производительность из-за инерционности магнитной жидкости, неуспевающей перемещаться за быстрыми колебаниями электромагнитного поля, а также из-за образования кавитационных пузырьков,, невысокий напор из-за невысокой герметизации, большие габаритные размеры при прочих равных условиях, т.к. одна из камер занята магнитной жидкостью.
Задачей полезной модели является создание универсального насоса, перекачивающего любые жидкие и вязкие среды и работающего от различных приводов, имеющего высокую производительность, большое создаваемое давление и высокую экономичность.
Поставленная задача решается тем, что перистальтический синусоидальный насос содержит по меньшей мере одну рабочую камеру, в которой расположена мембрана, которая может быть выполнена из резины или материала стойкого к перекачиваемой жидкости, состоящая из двух трубок, каждая из которых своей стенкой с одной из своих сторон
прикреплена к стенке соответствующей рабочей камеры, а с другой - трубки мембраны соединены между собой своими стенками с образованием рабочей стенки мембраны, которая соединена с рамками, установленными по ее длине с возможностью их возвратно-поступательного перемещения и сообщения стенке мембраны волнообразного движения.
Данная совокупность технических признаков обеспечивает повышение производительности насоса при тех же его размерах, повышает напор и экономичность.
Предложенная конструкция синусоидального насоса может работать от различных приводов и перекачивать любые среды, т.е. насос является универсальным.
В частных вариантах рамка насоса может состоять из стоек, соединенных перемычками, которые закреплены в стенке мембраны, например, вклеены между участками трубок, образующих стенку мембраны.
Насос может быть снабжен механическим приводом, содержащим двигатель, соединенный с коленвалом, установленным вдоль рабочей камеры и соединенным с рамками с возможностью сообщения им поступательного, а стенке мембраны волнообразного синусоидального движения. Коленвал может быть выполнен наборным из подшипников, запрессованных на валики, каждый из которых вставлен с каждого своего конца в одно из двух отверстий, выполненных в щеке с образованием волнообразного профиля коленвала, при этом каждая рамка снабжена двумя перекладинами, между которыми расположены подшипники коленвала.
Насос может быть снабжен пневматическим или гидравлическим или электромагнитным приводом, содержащим соответственно пневмоцилиндры или гидроцилиндры или электромагниты, соединенные со стойками рамок.
Целесообразно если насос содержит две, расположенные одна под другой, рабочие камеры, в которых стенки мембран каждой камеры соединены с общими для двух камер рамками, в результате чего за один полный ход перемычек произойдет четыре такта «нагнетание-выпуск». Это
происходит из-за того, что в рабочей камере одновременно происходит нагнетание и выпуск. Конструкция насоса с двумя камерами более эффективно использует привод насоса, в результате чего повышается его КПД.
Сущность полезной модели поясняется с помощью чертежей.
На фиг.1 показана принципиальная схема работы насоса в статике: а - вид сбоку, б - вид спереди. Цифрами I, II, III, IV, V обозначены плоскости, составляющие рабочую камеру, прямые от 1-1' до 15-15' принадлежат плоскости I.
На фиг.2 показана принципиальная схема работы насоса в динамике. Вертикальные стрелки показывают направление движения отдельных участков плоскости I, горизонтальные - направление движения перекачиваемой среды. Буквами А, Б, Г и Е показаны объемы перекачиваемой жидкости. Буквами Н и В показаны зоны давлений, возникающих во время движений плоскости I, Н - зона низкого давления, В-зона высокого давления.
На фиг.3 показан вид сбоку насоса с механическим приводом
На фиг.4 - вид сверху
На фиг.5 вид спереди
На фиг.6 сечение по линии В-В на фиг.4
На фиг.7 сечение по линии С-С на фиг.5
На фиг.8 сечение по линии А-А на фиг.3
На фиг.9 показан коленвал насоса, а - вид сбоку, 6 - вид сверху
На фиг.10 показан узел крепления коленвала. R равняется половине хода перемычки мембраны.
На фиг.11 показана щека коленвала. Угол К рассчитывается по формуле К=360°/(n-1), где n - количество подшипников коленвала
На фиг.12 показана обойма крепления подшипника коленвала.
На фиг.13 показана рамка насоса. Расстояние А равняется диаметру подшипника коленвала плюс зазор 0,5 мм.
На фиг.14 показана перекладина рамки, выполненная в виде металлического бруса с резьбовыми отверстиями в торцах
На фиг.15 показана стойка рамки, выполненная в виде металлической пластины, отшлифованной по бокам и спереди
На фиг.16 показана стойка рамы насоса, выполненная в виде металлического бруса, отшлифованного со стороны скольжения стойки рамки.
На фиг.17 показана стенка (крышка) рабочей камеры, выполненная из листа металла.
На фиг.18 показана выкройка половины мембраны насоса, изготовленная из резины или материалов стойких к перекачиваемым средам.
На фиг.19 показана входная камера, изготовленная из листового материала
На фиг.20 показана выходная камера, изготовленная из листового материала
На фиг.21 показан, ограждающий лист, выполненный из листа металла, отшлифованного в месте скольжения стоек рамок.
На фиг.22 показан узел герметизации между стенкой мембраны и крышкой рабочей камеры.
На фиг.23 показан вид сбоку насоса с гидравлическим, пневматическим или электромагнитным приводом.
На фиг.24 вид сверху насоса с гидравлическим, пневматическим или электромагнитным приводом.
На фиг.25 вид спереди насоса с гидравлическим, пневматическим или электромагнитным приводом.
На фиг.26 сечение по линии Е-Е на фиг.24
Насос содержит входную 1, выходную 5 и две рабочие камеры. Каждая рабочая камера образована верхней и нижней стенками 11, к которым с внутренней стороны приклеено по герметизирующему слою 14, например, из мягкой резины. Внутри каждой рабочей камеры 1 и 5 расположена мембрана
18, состоящая из двух трубок, каждая из которых своей стенкой с одной из своих сторон прикреплена к соответствующей стенке рабочей камеры 1 и 5, а с другой - трубки мембраны соединены между собой своими стенками с образованием рабочей стенки мембраны, в которую вклеены через равные промежутки перемычки 13, выполненные в виде прутков. Перемычки 13 вставляются в стойки рамок 10, установленных вдоль рабочей камеры. Насос содержит также стойки 3 рамы, к которым с помощью болтов 8 прикреплены ограждающие листы.
Для предотвращения засасывания участка мембраны на всасывание между верхней и нижней частями мембраны из ее материала выполнены перемычки 19, прикрепленные к середине верхней и нижней частям мембраны 18 и расположенные по всей ее длине между каждой перемычкой 13 рамки. На входе и выходе мембрана 18 с торцов крепится к входной 1 и выходной 5 камерам с помощью болтов 9.
Насос с механическим приводом фиг.3 - фиг.21 содержит электродвигатель 6, вал 7 которого соединен с коленвалом 15, установленным вдоль рабочей камеры. Коленвал 15 выполнен наборным из подшипников 21, запрессованных на валики, каждый из которых вставлен с каждого своего конца в одно из двух отверстий 24, выполненных в щеке 23 с образованием волнообразного профиля коленвала. По бокам подшипника на вал надеты ограждающие шайбы 22. На концах коленвала образованы узлы 20 его крепления, (фиг.10). Обоймы 16 между собой крепятся стойками 3 рамы (фиг.12), в которых выполнены отверстия 25 под болты крепления стоек рамы и пространство 27 под подшипник креплении коленвала. Обойма закрыта крышкой с помощь болтов 26. Каждая рамка снабжена двумя перекладинами 17, между которыми расположены подшипники 21 коленвала, которые попеременно давят то на одну, то на другую перекладину, поднимая или опуская рамки.
Насос с пневматическим или гидравлическим или электромагнитным приводом содержит соответственно пневмоцилиндры 40 или гидроцилиндры
40 или электромагниты 40 соединенные со стойками 10 рамок. Стойки рамы насоса соединены перекладинами 41.
Полость всасывания ограничена от полости нагнетания с боков боковыми стенками мембраны 18, а сверху и снизу узлами герметизации (фиг.22). В узле герметизации герметизация осуществляется тем, что перемычка 42 идет уже вверх, но еще не оторвалась от подстилающего мембрану 18 слоя резины 14, перемычка 43 находится в крайнем нижнем положении и вдавлена в подстилающий слой (в это время ее скорость равна 0), а перемычка 44 идет вниз и уже коснулась подстилающего слоя 14. Далее пройдя нижнюю точку, перемычка 43 начинает идти вверх, в это время перемычка 44 максимально вдавливается в подстилающий слой, а перемычка 45 касается подстилающего слоя и т.д. Поэтому герметичность всегда будет обеспечиваться на отрезке между тремя соседними перемычками. Чем сильнее перемычка 44 будет вдавливаться в подстилающий слой 14, тем большее давление сможет развивать насос. Узлы герметизации также обеспечивают способность такого насоса перекачивать жидкости, содержащие большое количество твердых частиц, которые вдавливаются в подстилающий слой, не повреждая детали насоса. Чем толще подстилающий слой 14, тем крупнее частицы могут содержаться в жидкости.
На фиг.3-26 также обозначены: 2 - гайки крепления входной и выходной камер, 4 - масленки системы смазки, 12 - шпильки крепления входной и выходной камер, 28 - винты крепления перемычек рамки, 29 -глухое отверстие под перемычки рамки, 30 - отверстие под винты крепления перекладины рамки, 31 - отверстия крепления стоек рамы к обойме 16, 32 - проточки, в которые вставляются стенки рабочих камер 11, 33 - отверстия с резьбой под винты крепления ограждающих листов, 34 - проточки под стойки рамки в стенке рабочей камеры, 35 - труба в которой проходит вал крепления электродвигателя к коленвалу насоса, 36 - шпильки крепления электродвигателя, 37 - отверстия под масленки системы смазки, 38 канавки системы смазки, 39 - отверстия под болты крепления листов к стойкам рамы.
Принцип работы насоса поясняется на схемах (фиг.1 и фиг.2). Работа основана на изменении во времени волнообразно (синусоидально) изогнутой плоскости I (рабочей стенки мембраны 18), ограниченной с четырех сторон другими плоскостями - II, III, IV, V, образующими рабочую камеру насоса. На плоскости I через одинаковое расстояние L по оси Х находятся прямые от 1-1' до 15-15'. Полости всасывания и нагнетания разделены сверху и снизу минимум двумя прямыми касаниями плоскости I к плоскостям II и IV и плоскостями III и V по бокам, а в крайних положениях тремя прямыми касаниями (двумя минимумами и одним максимумом или двумя максимумами и одним минимумом). В момент касания прямой принадлежащей плоскости I к плоскостям II или IV скорость прямой равна 0. Такое волнообразное движение плоскости I создает на участках своей поверхности, обращенных в сторону полости всасывания зону низкого давления (Н), а на противоположной стороне этих же участков зоны высокого давления (В), что заставляет перемещаться жидкость от полости всасывания к полости нагнетания.