ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ НАСОС

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к гидравлическим насосам, в частности к электромагнитным насосам возвратно-поступательного действия, и может быть использовано для перекачки и создания высокого давления текучих сред.
Уровень техники
Известен электромагнитный насос, содержащий корпус в виде цилиндра, на наружной поверхности которого установлены катушки индуктивности, а внутри него - ферромагнитный поршень, и систему клапанов. В нем введено коммутирующее устройство, входной и выходной патрубки, объединенные двумя разветвлениями, между которыми установлен корпус таким образом, что он соединен с разветвлениями, образуя единую замкнутую гидравлическую систему, катушки индуктивности подключены к коммутирующему устройству, при этом детали насоса выполнены из немагнитного материала, (см. Патент РФ №45006 Кл. F04B 17/04).
Недостатки данного аналога в следующем, конструкция является недостаточно технологичной, довольно трудоемкой при изготовлении, а также имеется сложное коммутирующее устройство и несовершенная система клапанов.
Известен электромагнитный насос, содержащий цилиндр и магнитный поршень с проходным каналом, в котором встроен обратный клапан, а также две размещенные вдоль оси цилиндра электрические катушки с витками, расположенными по спирали с возможностью электромагнитного взаимодействия с поршнем и охватывающими цилиндр, имеющий впускной и выпускной патрубки, электрические катушки выполнены с распределением витков, плавно изменяющимся вдоль оси цилиндра с формированием выпуклой внешней поверхности каждой катушки в виде тела вращения с
образующей, состоящей из, по меньшей мере, одного участка параболы, при этом обратный клапан выполнен с двумя соосными седлами, одно из которых выполнено с возможностью герметичного разделения полостей цилиндра, а другое с возможностью пропускания рабочей среды, (см. Патент РФ №63465 Кл. F04В 17/04).
Недостатки данного аналога в следующем, магнитная система является не эффективной, а также он снабжен корпусом, снабженном подводом для хладоносителя, это не всегда нужно, так как проходящая через насос жидкость охлаждает его.
В качестве прототипа выбрана конструкция электромагнитного насоса, содержащего статор, якорь-поршень и пружину, установленную на одном торце якоря-поршня, при этом статор содержит цилиндрический корпус и размещенную в корпусе намагничивающую катушку, насос дополнительно содержит клапанный отсек, соединенный с корпусом статора со стороны пружины, а в корпусе статора установлена вторая намагничивающая катушка, отделенная от первой намагничивающей катушки прокладкой из немагнитного материала, при этом катушки снабжены магнитными полюсами, разделенными втулками из немагнитного материала, причем якорь-поршень выполнен в виде трубы из немагнитного материала, на которую насажены кольца из магнитного и немагнитного материала, а кольца якоря-поршня и магнитные полюса намагничивающих катушек установлены с возможностью создания продольной магнитодвижущей силы, действующей на якорь-поршень в прямом и обратном направлениях, при этом на торце трубы якоря-поршня со стороны пружины установлена насадка из немагнитного материала с внутренним отверстием, служащая гидростатическим сопротивлением, а в клапанном отсеке размещен шарик, выполненный с возможностью перекрытия рабочего канала, при этом на внутренней поверхности клапанного отсека установлены ограничители хода якоря-поршня, (см. Патент РФ №2074983 Кл. F04B 17/04).
Прототип имеет следующие недостатки: недостаточно эффективная магнитная система на единицу массы и мощности, а следовательно и низкий коэффициент полезного действия, а также наличие только одного клапанного отсека.
Раскрытие полезной модели
Технический результат, который может быть достигнут сводится к существенному уменьшению количества комплектующих элементов, упрощению конструкция и повышена производительность (наличие двух намагничивающих катушек, работающих от сети 50 Гц). Технический результат достигается засчет статора цилиндрической формы и двух торцевых крышек закрепленных болтами, внутри статора собранны магнитные и немагнитные уплотнительные элементы с намагничивающими катушками, разделенными между собой прокладкой из немагнитного материала, якоря-поршня выполненного в виде трубы из немагнитного материала, на которую насажены чередующиеся магнитные и немагнитные кольца.
Краткое описание чертежей
На Фиг. представлен общий вид электромагнитного насоса.
Осуществление полезной модели
Статор электромагнитного насоса содержит цилиндрический корпус 1, и две торцевые крышки: нижнюю 2, и верхнюю 3, прикрученные к статору болтами 4 и 5. Прокладки 6 и 7, герметизируют магнитную систему от попадания влаги. Внутри корпуса 1 между магнитными полюсами 8 установлены намагничивающие катушки 9 и 10, промежуточные полюса 11, закрепленные немагнитными уплотнительными вставками 12, на резьбе 13, магнитные полюса 8 каждой катушки 9 и 10 разделены между собой немагнитными кольцами 14, закрепленные штифтами 15. Якорь-поршень электромагнитного насоса, состоит из магнитных 16 и немагнитных 17 колец насаженных в чередующейся последовательности на немагнитную трубку 18, на одном из концов со стороны всасывающего трубопровода (на фигуре не
показано) имеется насадка 19 с отверстием, причем соотношение внутреннего диаметра насадки 19 и внутреннего диаметра немагнитной трубки 18 равно 1:3 (данное соотношение взято из конструкции медицинского шприца), к этому же концу якоря-поршня прикреплена пружина 20 упирающиеся в плавающий шарик-клапан 21 который в свою очередь упирается в седло 22, шарик-клапан плавающий для того чтобы вода свободно заходила в клапанный отсек 23 всасывающего трубопровода (на фигуре не показано). В верхней торцевой крышки 3 встроен шарик-клапан 24 подпружиненный 25 с седлом 26 и стопором пружины 27. Верхняя крышка соединяется с напорным трубопроводом (на фигуре не показано) при помощи резьбы 28. Нижняя торцевая крышка соединяется с всасывающим трубопроводом или фильтром (на фигуре не показано) при помощи резьбы 29.
Электромагнитный насос работает следующим образом:
При отсутствии тока в намагничивающих катушках 9 и 10 якоре-поршень находится в исходном состоянии. Жидкость из всасывающего трубопровода (на фигуре не показано) под действием давления поступает в клапанный отсек 23 и заполняет его полностью. Шарик-клапан 21 плавающий для того чтобы вода свободно заходила в клапанный отсек 23 всасывающего трубопровода. Насадка 19 обладает гидравлическим сопротивлением, рассчитанным таким образом, что при существенном давление жидкости, она не проходит через нее. Паразитный зазор между якорем-поршнем и статором электродвигателя составляет десятки доли миллиметров.
При подаче напряжения на нижнюю намагничивающую катушку 10, через нее протекает ток, который создает переменное магнитное поле.
Силовые линии магнитного поля, встречает на своем пути магнитные сопротивления в виде немагнитных уплотнительных вставок 12 и немагнитных колец 17, замыкается через магнитные полюса 8 статора и
магнитные кольца 16 якорь-поршня создает магнитодвижущею силу (МДС). Под действием МДС якорь-поршень, пружина 20 перемещается вниз. Плавающий шарик-клапан 21 перекрывает входное отверстие всасывающего трубопровода прижимаясь к седлу 22 и жидкость перестает поступать в клапанный отсек 23. Образуется замкнутый объем, с единственным выходом для жидкости через внутреннее отверстие насадки 19, но для того чтобы жидкость преодолела сопротивление насадки 19 с отверстием, необходимо существенно повысить ее давление, поэтому якорь-поршень продолжает смещаться вниз насколько это возможно.
При достижении нижней мертвой точки (НМТ) создается наибольшая МДС и в клапанном отсеке 23 создается высокое давление, поскольку жидкость сжимается в практически замкнутом объеме, которое выдавливает жидкость через узкое отверстие насадки 19 в полость якоря-поршня, где засчет шарика-клапана 24 создается разряжение, что облегчает проход жидкости через насадку 19.
При подаче напряжения на верхнюю намагничивающую катушку 9 в ее обмотке протекают аналогичные электромагнитные процессы и якорь-поршень передвигается вверх до достижения верхней мертвой точки (ВМТ) создается наибольшая МДС. Пружина 20 разжимается и шарик 21 открывает входное отверстие - клапанного отсека 23. Так как внутренний диаметр насадки 19 небольшой, а величина паразитного зазора составляет 0,2 мм то отработанная жидкость не в состояние пройти обратно в клапанный отсек 23, в результате этого, при движение якоря-поршня вверх в этом отсеке создается разряжение и жидкость полностью заполняет клапанный отсек 23.
При подаче напряжения на катушку 10 якорь-поршень идет вниз через насадку 19 выдавливается жидкость в полость якоря-поршня, и излишки жидкости выходят в рабочий трубопровод (на фигуре не показано) и удерживаются шариком-клапаном 24 подпружиненным 25.
Всасывающий трубопровод обязательно соединяется с фильтром.
По сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями предлагаемое изобретение имеет ряд преимуществ.
А именно магнитопровод статора выполнен из двух намагничивающих катушек, что позволяет перемещать якорь-поршень вверх вниз под действием электромагнитных сил (повышающих скорость движения якорь-поршня, его производительность, усилие сжатия рабочий ход и т.д.). Якорь-поршня набран из чередующихся магнитных и немагнитных колец, насаженных на немагнитную трубку. Подобное чередование заставляет магнитные силовые линии постоянно пересекать паразитный зазор, что приводит к резкому увеличению усилия на рабочем конце якоря-поршня, а это ведет к ускоренному росту давления в рабочем отсеке.
Наличие клапана в нагнетательном трубопроводе позволяет увеличить проход жидкости через насадки с отверстием определенного диаметра, а также наличие четырех немагнитных уплотнительных вставок позволяет увеличить разряженнось в клапанном отсеке всасывающего трубопровода одновременно улучшая герметичность и защищенность катушек от попадания влаги. Данная конфигурация магнитной системы позволяет перераспределить и увеличить магнитный поток в области рабочего зазора, а следовательно повысить коэффициент полезного действия электромагнитного насоса.
Повышается коэффициент полезного действия электромагнитного насоса на 20%.
Улучшаются массогабаритные показатели.
Снижаются затраты на эксплуатацию.
Увеличивается плавность хода якоря.