ЖИДКОСТНЫЙ НАСОС

Полезная модель относится к области малорасходных насосных машин, используемых преимущественно для проталкивания жидкости в замкнутых системах охлаждения, к которым предъявляются высокие требования по отсутствию вибрации, компактности, надежности и высокому ресурсу безостановочной работы.
Широко известны жидкостные насосы, содержащие цилиндр с размещенным в нем, по крайней мере, одним поршнем (см. книгу Т.М.Башта. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем. - М.: Машиностроение, 1974 г., стр.60, рис.15 а).
Известен также жидкостный насос, содержащий цилиндр с размещенным в нем с радиальным зазором, по крайней мере, один поршень, подпружиненный в осевом направлении, по крайней мере, часть которого выполнена в виде сердечника электромагнита, а вокруг цилиндра установлена, по крайне мере, одна электрическая катушка, соединенная с источником тока (см. книгу Болштянский А.П., Белый В.Д., Дорошевич С.Э. Компрессоры с газостатическим центрированием поршня. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2002, стр.89, рис.5.3).
К недостатку известных насосов следует отнести обязательное наличие гидрораспределительных органов (клапанов), которые имеют ограниченный ресурс работы и невысокую надежность, а также сравнительно сложную конструкцию и неуравновешенные массы. Все это снижает надежность конструкции насоса и его ресурс безостановочной работы.
Задачей полезной модели является повышение надежности жидкостного насоса и ресурса его безостановочной работы.
Данный технический результат достигается тем, что в известной конструкции жидкостного насоса в теле поршня вдоль его оси выполнено сквозное отверстие, поверхность которого имеет, по крайней мере, один конусообразный выступ, направленный вовнутрь этого отверстия вершиной в направлении расхода жидкости. Кроме того, электрическая катушка может быть выполнена с возможностью перемещения вдоль оси цилиндра и подпружинена в направлении, противоположном действию пружины поршня, в цилиндре могут быть размещены два поршня, между которыми установлена пружина сжатия, а сам поршень может быть выполнен составным из набора втулок.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 изображена схема предложенного жидкостного насоса в замкнутой системе охлаждения некоторого объекта.
На фиг.2 показано продольное сечение предложенного насоса с одной неподвижной катушкой.
На фиг.3 и 4 изображены схемы течения жидкости через поршень при разном направлении его движения.
На фиг.5 схематично показана конструкция насоса с подвижной подпружиненной катушкой.
На фиг.6 схематично изображено сечение насоса с двумя поршнями.
На фиг.7 показан поршень, состоящий из набора втулок.
Схема охлаждения состоит (фиг.1) из источника тепловыделения 1, трубопроводов 2, теплообменников 3 и 4, насоса 5 и источника его электропитания 6.
Жидкостный насос (фиг.2) состоит из цилиндра 7, выполненного из немагнитного материала, на котором неподвижно закреплена индукционная катушка 8. Внутри цилиндра 7 с возможностью свободного скольжения вдоль него установлен поршень 9, опирающийся на заневоленную пружину 10 и выполненный из магнитомягкой стали или из высококоэрцетивного магнитного материала. Поршень 9 содержит сквозное отверстие 11, на поверхности которого имеются конусообразные выступы 12, направленные вовнутрь этого отверстия с вершиной, направленной в сторону расхода жидкости (показан заштрихованной стрелкой).
В том случае, если катушка 8 имеет возможность перемещаться вдоль цилиндра 7 (фиг.5), она подпружинена заневоленной пружиной 13.
При использовании двух поршней 9 (фиг.6) заневоленная пружина 10 устанавливается между ними, а катушка 8 неподвижно закреплена на цилиндре 7.
Система охлаждения (фиг.1) работает следующим образом. Трубопровод 2 заполнен охлаждающей жидкостью, является герметичным, а цилиндр 7 насоса 5 является частью этого трубопровода. От источника переменного или пульсирующего напряжения 6 ток подается к насосу 5, и насос перекачивает охлаждающую жидкость по контуру, образованному трубопроводом 2. При этом теплота отбирается от источника 1 и отводится в окружающую среду через поверхности теплообменников 3 и 4. Направление движения жидкости показано заштрихованными стрелками.
Жидкостный насос работает следующим образом (фиг.2, 3 и 4).
При подаче переменного или пульсирующего напряжения на обмотку катушки 10 в ней создается переменное магнитное поле, с заданной частотой втягивающее поршень 9, который, таким образом, с учетом действия пружины 10 совершает колебательное движение вдоль оси цилиндра 7.
В процессе движения вовнутрь катушки 8 (фиг.3) жидкость практически свободно перетекает через отверстие 11, так как образующиеся в затопленных полостях конусообразных выступов 12 вихри вращаются в направлении движения жидкости и практически не препятствуют ее движению в направлении подачи насоса (вправо по рисунку). То есть, поршень 7 по существу просто перемещается справа-налево (показано жирной стрелкой) в жидкостной среде.
При возврате поршня 7 (фиг.4) под действием пружины 10, когда величина переменного (например, синусоидального) тока уменьшается, или когда снимается импульс тока (ток равен нулю) и втягивающая сила катушки 8 становится мала или совсем исчезает, поршень 9 движется вправо (показано жирной стрелкой), перемещаясь в жидкостной среде. При этом возникающие вихри в затопленных полостях препятствуют возврату жидкости, так как они закручены в противоположную возможному движению жидкости сторону, и жидкость увлекается поршнем 7 в сторону подачи насоса.
Таким образом, при возвратно-поступательном (колебательном) движении поршня 9 в насосе возникает пульсирующий поток жидкости в направлении подачи насоса.
В том случае, когда катушка 8 поджата пружиной 13 (фиг.5) и свободно скользит по цилиндру 7, она во время втягивания поршня 9 движется ему навстречу, а так как моменты количества движения катушки и поршня равны, то силы инерции их движения уравновешиваются, в результате чего насос остается неподвижным и не создает вибраций.
Аналогичный эффект создается при использовании двух поршней одинаковой массы (фиг.6), опирающихся на одну пружину. Здесь уравновешены силы инерции противоположно направленного движения двух поршней.
Технологически наиболее удобно изготавливать сборные из нескольких втулок поршни, особенно если материалом для их изготовления служат высококоэрцетивные магнитные материалы.
Таким образом, предложенная конструкция жидкостного насоса не имеет изнашивающихся гидрораспределительных органов и элементов, испытывающих существенное трение, т.к. в поле земного тяготения насос может располагаться вертикально, и поэтому обладает существенно большей надежностью и ресурсом безостановочной работы, чем известные конструкции. Кроме того, использование подпружиненной катушки или двух поршней, позволяет практически полностью избавится от вибрации.