ВИБРАЦИОННЫЙ НАСОС (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к вибрационным насосам с электромагнитным приводом, предназначенным для подъема воды из скважин, колодцев и других источников.
Известна конструкция вибрационного насоса с несимметричным расположением выпускного патрубка по отношению к рабочему органу ("Электронасос бытовой вибрационный БВ-0,12-40-У5 "Малятко-М", Руководство по эксплуатации ИБШД 062.823001-12-23 РЭ"). Такое расположение выпускного патрубка при работе насоса приводит к возникновению вибраций с одной стороны насоса, что ухудшает его технические характеристики и влияет на надежность его работы.
Известна конструкция вибрационного насоса с нижним забором воды, в котором выпускной канал расположен в корпусе ярма и выполнен в виде двух симметрично расположенных каналов, конструктивно через штуцер соединенных по центру в один выпускной канал (Электронасос бытовой вибрационный БВ-0,2-40-У5 ТУ-У22856653.001-2000 "Руководство по эксплуатации").
В качестве прототипа выбран вибрационный насос с верхним забором воды, который содержит заборный корпус (верхний корпус), размещенный в верхней части, и корпус ярма (нижний корпус) - в нижней, причем заборный корпус содержит два симметрично расположенных канала, соединенных по центру в один выпускной канал, выполненные за одно целое с ним и впускные клапаны, размещенные в верхней части заборного корпуса (декларационный патент Украины на полезную модель №1392, опубл. в 16.09.2002 г.).
В описанном выше насосе потоки жидкости в выпускном канале проходят длинный путь с резкой сменой направления движения. Такая конфигурация выпускного канала приводит к возникновению в жидкости стоячих и отраженных волн, что снижает скорость и количество жидкости, которая вытекает в единицу времени, вследствие чего понижаются эксплуатационные характеристики насоса - напор и производительность.
Кроме того, за счет того, что симметричные каналы расположены с двух сторон корпуса, насос имеет большой диаметр.
Эти недостатки устранены в предложенных вариантах конструкции вибрационного насоса.
Задачей заявленной полезной модели является создание вибрационного насоса, в котором за счет изменения конструкции и введения нового узла, достигается сокращение пути прохождения жидкости в выпускном канале и уменьшение сопротивления ее движению, в результате чего повышаются основные эксплуатационные характеристики насоса - напор и производительность.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в вибрационном насосе, содержащем верхний корпус с гидравлической камерой, которая имеет впускные отверстия и центральный выпускной патрубок, эластичный клапан и эластичный рабочий орган, связанный с электроприводом, размещенном в нижнем корпусе, согласно первому варианту полезной модели внутри гидравлической камеры установлен сепаратор, имеющий цилиндрическую форму, в нижней части которого выполнено седло для взаимодействия с эластичным рабочим органом, причем в теле сепаратора сформированы впускные каналы и выпускной канал, образованный сквозными встречными каналами, соединенными в центре в общий канал в виде патрубка, который примыкает к выпускному патрубку гидравлической камеры, а впускные каналы размещены по сторонам от выпускного канала, кроме того эластичный клапан, в котором выполнено центральное отверстие, установлен между сепаратором и выпускным патрубком гидравлической камеры, а впускные отверстия размещены по окружности вокруг выпускного патрубка гидравлической камеры.
В вибрационном насосе выпускной канал сепаратора сформирован по крайней мере двумя встречными каналами. Встречные каналы образуют с общим каналом прямой угол либо размещены под углом друг к другу. В месте соединения поверхность встречных каналов образует направляющую потоков, выполненную в виде изогнутых поверхностей.
Сепаратор установлен в корпусе через герметизирующие прокладки.
В предложенном варианте за счет новой конфигурации выпускного канала достигается уменьшение габаритов насоса по диаметру, что является дополнительным техническим результатом.
Сущность первого варианта полезной модели иллюстрируется чертежами 1-8, где на фиг.1 - общий вид вибрационного насоса, продольный разрез; на фиг.2 - вибрационный насос, вид сверху; на фиг.3, фиг.7 - сепаратор с разными формами выпускных каналов; на фиг.4, фиг.8 - сепараторы, вид сверху; на фиг.5 - гидравлическая часть насоса в стадии рабочего хода; на фиг.6 - то же самое в стадии обратного хода.
Вибрационный насос содержит верхний корпус 1, в котором размещена гидравлическая камера 2, и нижний корпус 3, в котором установлен электромагнитный привод с якорем 4, связанный с эластичным рабочим органом 5. В центре верхнего корпуса 1 выполнен выпускной патрубок 6, вокруг которого расположены впускные отверстия 7.
В гидравлической камере 2 размещен сепаратор 8, имеющий цилиндрическую форму, в теле которого сформированы впускные каналы 9 и выпускной канал, образованный, двумя сквозными встречными каналами 10, соединенными в центре в общий выпускной канал в виде патрубка 11, который примыкает к выпускному патрубку 6
гидравлической камеры. В месте соединения поверхность встречных каналов образует направляющую потоков 12, выполненную в виде изогнутых поверхностей.
В нижней части сепаратора выполнено седло 13 для взаимодействия с эластичным рабочим органом 5.
На патрубке 11 выпускного канала сепаратора посажен эластичный клапан 15, который имеет центральное отверстие. Сепаратор установлен в верхнем корпусе через герметизирующие прокладки 16 и 17.
Таким образом, сепаратор 8 через клапан объединяет впускные отверстия, впускные каналы с гидравлической камерой, а через эластичный рабочий орган - выпускной канал с выпускным патрубком гидравлической камеры. Соединение сепаратора с верхним корпусом выполнено без использования крепежных элементов.
Вибрационный насос работает следующим образом.
Эластичный рабочий орган 5 разделяет гидравлическую камеру на две части: камеру низкого давления (КНД) и камеру высокого давления (КВД). В исходном состоянии давление в обеих камерах равное.
Рабочий ход (фиг.5). Рабочий орган 5 при резком движении вниз своим эластичным лепестком плотно прижимается к седлу 13 сепаратора, приобретая форму блюдца, увеличивая объем КНД и уменьшая объем КВД. В результате в КНД происходит разряжение, что приводит к открытию эластичного клапана 15 за счет разности давлений снаружи насоса и в КНД. Вода через впускные отверстия 7 и впускные каналы 9 попадает в КНД.
Давление в КВД увеличивается за счет выпуклости эластичного рабочего органа 5 и избыток воды перемещается в выпускные каналы 10, 11 и патрубок 6.
Обратный ход (фиг.6). При обратном ходе рабочий орган перемещается вверх, при этом объем КНД уменьшается, а КВД увеличивается. Эластичный рабочий орган открывает КНД и давление в КНД и КВД выравниваются. Увеличение давления в КНД приводит к закрытию клапаном 15 впускных отверстий 7.
Давление в гидравлической камере практически равно давлению столба жидкости в выпускном канале.
Таким образом, при работе вибрационного насоса жидкость через впускные отверстия 7 и впускные каналы 9 поступает в КНД, а затем в КВД, откуда по коротким ответвлениям выпускных каналов 10 и 11 - в выпускной патрубок 6.
Наличие двух коротких встречных каналов с направляющей, которая уменьшает сопротивление встречных потоков жидкости в выпускном канале, значительно уменьшает потери, возникающие при волновом движении жидкости, что в результате приводит к увеличению напора воды на выходе и производительности насоса, по сравнению с прототипом, который имеет аналогичную мощность.
Кроме того, сборка гидравлической камеры без крепежных элементов повышает надежность насоса.
Предложенное техническое решение по варианту 1 позволяет значительно уменьшить габариты насоса по диаметру, что позволяет использовать его в узких скважинах, а также повысить надежность при сохранении значений напора и потребительской мощности по сравнению с аналогами с наружным диаметром до 100 мм.
Указанный выше технический результат также достигается тем, что в вибрационном насосе, содержащем верхний корпус с гидравлической камерой, которая имеет центральный выпускной патрубок, расположенные по сторонам от него группы впускных отверстий, эластичные клапаны и эластичный рабочий орган, связанный с электроприводом, размещенном в нижнем корпусе, согласно второму варианту полезной модели внутри гидравлической камеры установлен сепаратор, в нижней части которого выполнено седло для взаимодействия с эластичным рабочим органом, причем в теле сепаратора сформированы впускные каналы и выпускной канал, образованный сквозными встречными каналами, размещенными под углом друг к другу и соединенными в центре в общий канал в виде патрубка, который примыкает к выпускному патрубку гидравлической камеры, впускные каналы размещены по сторонам от выпускного канала, а эластичные клапаны установлены между впускными отверстиями и впускными каналами сепаратора.
Также как и в первом варианте, выпускной канал сепаратора сформирован по крайней мере двумя встречными каналами, причем в месте соединения поверхность встречных каналов образует направляющую потоков, выполненную в виде изогнутых поверхностей. Сепаратор установлен в корпусе через герметизирующие прокладки.
Сущность второго варианта полезной модели иллюстрируется чертежами 9-14, где на фиг.9 - общий вид вибрационного насоса, продольный разрез; на фиг.10 - вибрационный насос, вид сверху; на фиг.11 - сепаратор; на фиг.12 - сепаратор, вид сверху; на фиг.13 - гидравлическая часть насоса в стадии рабочего хода; на фиг.14 - то же самое в стадии обратного хода.
Второй вариант отличается от первого наличием симметрично расположенных по отношению к оси насоса групп впускных отверстий 7, которые перекрываются двумя эластичными клапанами 16, расположенными между впускными отверстиями и впускными каналами сепаратора. В конкретном примере сепаратор 8 имеет трапецеидальную форму, а эластичные клапаны 16 грибовидную форму.
Принцип работы вибрационного насоса по второму варианту аналогичен работе насоса по первому варианту.
По сравнению с прототипом и первым вариантом предложенная конструкция обеспечивает увеличение потребительской мощности.