ВИБРАЦИОННЫЙ НАСОС
VIBRATION 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 (Патент России №2154198, Кл. 7 F04F 7/00), содержащий корпус, который имеет нижнюю и верхнюю крышки, где в нижней крышке установлена диафрагма, в верхней - выпускной клапан и выпускной патрубок, причем амортизатор размещен между верхней крышкой и корпусом, а магнитопровод вибратора выполнен по броневому типу и состоит из трех частей, а именно из двух цилиндрических сердечников из ленточной электротехнической стали, размещенных один в другом, где в образованном ими кольцевом зазоре и размещена катушка электрической обмотки, а третья часть магнитопровода - ярмо - выполнена в виде шайбы из пластин электротехнической стали и замыкает верхние торцы цилиндрических сердечников, причем центральный сердечник имеет осевое отверстие для прохода штока, а якорь выполнен аналогично ярму и закреплен на штоке между нижними торцами сердечников магнитопровода и диафрагмой.
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 служит 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. В верхней крышке насоса по его центральной оси установлен впускной клапан и кольцо для его подвески. Такое размещение впускного клапана не позволяет перегреться электромагнитной системе вибратора, но не дает возможности устанавливать на входе фильтрующий элемент. Клапан насоса закреплен специальным винтом и имеет плоскую рабочую поверхность, что часто приводит к его залипанию, и для устранения этого между поверхностью клапана и терцем крышки устанавливают гарантированный зазор, что приводит к уменьшению производительности из-за утечки. В данной конструкции насоса поршень установлен непосредственно над амортизатором и закреплен на штоке гайкой. Поршень и амортизатор изменяют объем камеры, в которой они установлены, при циклическом изменении положения якоря. Из этого следует, что при наличии выпускного клапана и достаточной жесткости амортизатора при закрытом его торце необходимость в поршне отпадает. Нижний конец штока вибратора закреплен в диафрагме, что позволяет увеличить расстояние между точками крепления в них штока, но диафрагма не обладает достаточной жесткостью и легко подвержена изгибу в месте соединения ее со штоком, что при достаточно большом диаметре якоря может привести к перекосу.
Задачей изобретения является создание целостной конструкции магнитопровода электромагнита броневого типа, упрощение конструкции насоса при увеличении его надежности и производительности.
Техническим результатом изобретения является целостная конструкции магнитопровода электромагнита броневого типа, простота конструкции, увеличение надежности в сочетании с высокой производительностью.
Указанные выше технические результаты обеспечиваются тем, что в предлагаемом вибрационном насосе, содержащем корпус, размещенный в нем электромагнит с магнитопроводом броневого типа, состоящим из цилиндрических сердечников с наружными и внутренними диаметрами, между которыми образован кольцевой зазор для катушки электрической обмотки, ярмо и якорь, который посредством штока связан с амортизатором, нижнею и верхнею крышки, рабочую камеру, всасывающий клапан и выпускной патрубок, магнитопровод броневого типа и ярмо выполнены из ленты электротехнической стали единой деталью, а якорь электромагнита выполнен в виде бабины из ленты электротехнической стали, внутренний и наружный диаметр которой соответствует внутреннему и наружному диаметру сердечников электромагнита и которая жестко закреплена в металлической шайбе, при этом он жестко соединен через шток с двумя резинометаллическими амортизаторами, металлическая вставка одного из них выполнена в виде плоской шайбы с наружным и центральным дисками и упругой частью между ними, а на центральный диск установлена и жестко с ним соединена втулка с глухой резьбой и поперечными проточками, металлическая вставка другого резинометаллического амортизатора выполнена с центральной втулкой с закрытой резьбой и с поперечными и продольными проточками, при этом один из них установлен на верхнем торце корпуса и закреплен на нем через верхнею крышку, с образованием рабочей камеры, в патрубках которой размещены на одном уровне рабочие плоскости клапанов нагнетания и всасывания, а второй установлен на его нижнем торце и закреплен через нижнюю крышку. Клапаны со стороны рабочей плоскости выполнены с полутороидальной выемкой, внутренний и наружный диаметр которой перекрывает пропускные отверстия и образует с наружным диаметром клапана уплотняющий пояс.
Выполнение магнитопровода из ленты электротехнической стали единой деталью позволяет уменьшить магнитные потери. Магнитные потоки между якорем и сердечниками электромагнита идут в продольном направлении, что тоже ведет к уменьшению потерь. Цельное изготовление магнитопровода обеспечивает его надежную установку и крепление в корпусе электромагнита. Рабочая камера насоса образована верхней крышкой и резинометаллическим амортизатором. Такое техническое решение позволяет отказаться от поршня в насосе, так как его роль выполняет резинометаллический амортизатор. Металлическая вставка резинометаллического амортизатора выполнена в виде плоской шайбы с наружным и центральным дисками и упругой частью между ними, а на центральный диск этой вставки установлена и жестко с ним соединена втулка с глухой резьбой и поперечными проточками, что позволяет упростить технологию изготовления этой вставки. Резинометаллический амортизатор с центральной упругой металлической частью позволяет уменьшить его габариты при увеличении жесткости и стабильности упругих свойств, что при тех же габаритах насоса позволяет увеличить глубину подъема воды. Металлическая часть другого амортизатора выполнена с центральной втулкой с закрытой резьбой и с поперечными и продольными проточками, что позволяет избежать поворота ее при креплении со штоком. На верхней крышке насоса выполнены два патрубка, в которых установлены всасывающий и нагнетающий клапаны, рабочие плоскости которых установлены на одном уровне. Это позволяет уменьшить рабочий объем камеры и избежать воздушной подушки. Клапаны со стороны рабочей плоскости выполнены с полутороидальной выемкой, внутренний и наружный диаметр которой перекрывает пропускные отверстия и образует с наружным диаметром клапана уплотняющий пояс. Такое устройство клапана, который изготовлен из упругой резины, устраняет его залипание к плоскости крышки и позволяет уменьшить утечки через клапан. Клапан закреплен на крышке неметаллическим фиксатором, что дало возможность избавить рабочую полость насоса от коррозионных деталей. Якорь электромагнита жестко соединен через шток с двумя резинометаллическими амортизаторами, один из которых установлен на верхнем торце корпуса и закреплен на нем через верхнюю крышку с образованием рабочей камеры, а второй установлен на нижнем его торце и закреплен через нижнюю крышку. Резинометаллический амортизатор на обоих торцах корпуса установлен одного вида (с центральной втулкой с закрытой резьбой и с поперечными и продольными проточками или с центральной упругой металлической частью).
Такое устройство позволяет передать усилие, создаваемое электромагнитом, непосредственно на создание рабочего давления через верхний резинометаллический амортизатор и обеспечить жесткое крепление якоря через нижний резинометаллический амортизатор, а их суммарная жесткость дает возможность увеличить давление в рабочей камере насоса или его производительность.
На Фиг.1 представлен описываемый насос, на Фиг.2 - разрез А-А на Фиг.1.
В корпусе 1 установлен и закреплен электромагнит, содержащий магнитопровод, который выполнен из ленты электротехнической стали единой деталью и состоит из внутреннего 2, наружного 3 цилиндрических сердечников и ярма 4, выполненного в виде бабины. В кольцевом зазоре между сердечниками установлена катушка электрической обмотки 5. Якорь электромагнита выполнен в виде бабины 6 из ленты электротехнической стали, внутренний и наружный диаметр которой соответствует внутреннему и наружному диаметру сердечников электромагнита и которая жестко закреплена в металлической шайбе 7. Якорь электромагнита штоком 8 через регулировочную шайбу 9 жестко закреплен одним концом в центральной втулке с глухой резьбой и поперечными проточками 10 резинометаллического амортизатора 11, а другой конец этого штока жестко закреплен в центральной втулке 12 резинометаллического амортизатора 13, которая имеет поперечные и продольные проточки 14. Крышка 15 и резинометаллический амортизатор 11 образуют рабочую камеру 16 и закреплены на корпусе 1. На этом же корпусе через крышку 17 на другом его торце закреплен резинометаллический амортизатор 13. Резинометаллические амортизаторы 11 и 13 конструктивно имеют различную жесткость и в зависимости от ориентации насоса на повышенный напор или увеличенный расход могут быть установлены на обоих торцах корпуса одного вида или только 11, или только 13. На крышке 15 выполнены два патрубка 18 и 19, в которых установлены и закреплены неметаллическими фиксаторами 20 клапаны всасывания 21 и нагнетания 22. Клапаны своими рабочими поверхностями установлены на одном уровне и выполнены с полутороидальной выемкой 23, образующей с наружным диаметром клапана уплотняющий пояс 24. Насос может быть укомплектован штуцером 25 и фильтром 26 и подвешивается к опоре через отверстие 27 в крышке, а электропитание к катушкам подается по кабелю 28.
При подаче напряжения от сети переменного тока на электромагнит по кабелю 28 его якорь, жестко соединенный с резинометаллическими амортизаторами, совершает гармоничные колебания. Резинометаллический амортизатор, установленный в верхней части корпуса и образующий вместе с крышкой рабочую камеру, работает как поршень с частотой, равной двойной частоте питающего тока. За период колебаний происходят периодические изменения объема рабочей камеры 16. При увеличении объема рабочей камеры открыт всасывающий клапан 21, и жидкость, в которую погружен насос, заполняет ее, при этом нагнетающий клапан закрыт, а при уменьшении объема камеры всасывающий клапан закрыт, и жидкость, вытесняемая резинометаллическим амортизатором под действием непосредственно электромагнитной силы, через нагнетающий клапан 22 и штуцер 25 заполняет напорный трубопровод. Рабочая камера насоса не содержит деталей, подверженных коррозии, что позволяет использовать его для перекачивания питьевой воды и других чистых продуктов.