Устройство для напорного перемещения газа или жидкости
DEVICE FOR PRESSURE TRANSFER OF GAS OR LIQUID

Изобретение относится к области производства осевых вентиляторов и насосов для перемещения особо чистых газообразных и жидких сред.
Известно устройство для напорного перемещения газа или жидкости (см. патент РФ на полезную модель № 102704 МПК F04 D 3/00. Опубл. 10.03.2011, Бюл. №3) содержащее кожух, лопаточное колесо, двигатель, расположенный вне перемещаемой среды, при этом лопаточное колесо снабжено магнитным элементом, установленным на конце лопасти, а с внешней стороны цилиндрического кожуха расположен подвижный бесконечный ремень, кроме того, лопаточное колесо с обеих сторон имеет обтекатели, а кожух имеет нишу для размещения концов лопасти лопаточного колеса, при этом подвижный бесконечный ремень выполнен со встроенными индукционными катушками, которые подключены к источнику импульсного напряжения, причем индукционные катушки попарно расположены с магнитными элементами, установленными на конце лопасти лопаточного колеса
Недостатком данного технического решения является постоянство скорости вращения лопаточного колеса, что не позволяет по мере необходимости изменять количество перемещающихся особо чистых газообразных и жидких сред, тем самым не обеспечивает при длительной эксплуатации качества готового продукта, а это, в конечном счете, увеличивает энергозатраты на производство перемещающего газа или жидкости.
Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение при длительной эксплуатации качества готового продукта при подаче в заданных количествах особо чистых газообразных и жидких сред путем снабжения системой взаимодействия автоматизированного контроля конечного давления и регулирования мощности привода двигателя для напорного перемещения газа или жидкости за счет расположения датчика давления автоматизированного контроля в зоне контакта магнитных элементов, установленных на концах лопастей лопаточного колеса, и индукционных катушек, встроенных в бесконечный ремень двигателя с регулируемой мощностью на приводе.
Технический результат  по поддержанию качества готового продукта с нормированными параметрами достигается тем, что устройство для напорного перемещения газа или жидкости, содержащее кожух, лопаточное колесо, двигатель, расположенный вне перемещаемой среды, при этом лопаточное колесо снабжено магнитным элементом, установленным на конце лопасти, а с внешней стороны цилиндрического кожуха расположен подвижный бесконечный ремень, кроме того, лопаточное колесо с обеих сторон имеет обтекатели, а кожух имеет нишу для размещения концов лопасти лопаточного колеса, при этом подвижный бесконечный ремень выполнен со встроенными индукционными катушками, которые подключены к источнику импульсного напряжения, причем индукционные катушки попарно расположены с магнитными элементами, установленными на конце лопасти лопаточного колеса, согласно изобретению дополнительно снабжено взаимосвязанной системой автоматизированного контроля конечного давления и регулирования мощности привода двигателя для напорного перемещения особо чистых газообразных и жидких сред, причем датчик давления  автоматизированного контроля расположен в зоне контакта встроенных в бесконечный ремень индукционных катушек с магнитными элементами, установленными на концах лопасти лопаточного колеса.
На фиг. 1 изображено устройство для напорного перемещения газа или жидкости с взаимосвязанной системой автоматизированного контроля давления и регулирования мощности привода двигателя, на фиг.2 -  вид на фиг.1 по стрелке А, на фиг.3 и 4 показаны варианты размещения магнитного элемента на конце лопасти; на фиг.5 изображен фрагмент бесконечного ремня с встроенной в него индукционной катушкой.
Устройство для напорного перемещения газа или жидкости содержит тонкостенный цилиндрический кожух 1, лопаточное колесо 2, имеющее с обеих сторон обтекатели 3. Кожух и лопаточное колесо изготовлены из немагнитного материала. Кожух имеет нишу 4 для размещения концов лопастей лопаточного колеса. Лопаточное колесо снабжено магнитным элементом 5, установленным на конце по крайней мере одной лопасти 6.  Причем магнитный элемент может быть встроен в лопасть (фиг.3) или установлен на ее поверхности (фиг.4). С внешней стороны цилиндрического кожуха расположен бесконечный ремень 7 с встроенными в него индукционными катушками 8, причем индукционные катушки расположены против каждого магнитного элемента, установленного на конце лопасти. Бесконечный ремень установлен на цилиндрическом корпусе подвижно с возможностью вращения в прямом и обратном направлениях. Бесконечный ремень имеет зубчатую поверхность 9 и контактирует с шестерней 10, закрепленной на валу 11 двигателя. Для предотвращения осевого смещения бесконечного ремня на цилиндрическом кожухе могут быть выполнены бортики 12. Взаимосвязанная система автоматизированного контроля конечного давления и регулирования мощности привода двигателя для напорного перемещения особо чистых газообразных и жидких сред включает: регулятор давления 13 с датчиком давления 14, расположенным в зоне контакта встроенных в бесконечный ремень 7 индукционных катушек 8 с магнитными элементами 5, установленными на концах лопастей 6 лопаточного колеса 2, т.е. в нише 4. Регулятор мощности 15 привода двигателя состоит из непосредственно двигателя 16 с приводом 17 и регулятором скорости вращения 18 в виде порошковых электромагнитных муфт, соединенного с валом 11 и, соответственно, шестерней 10.
Регулятор давления 15 содержит блок сравнения 19, блок задания 20, причем блок сравнения 19 соединен с входом электронного усилителя 21, оборудованного блоком нелинейной обратной связи 22, а выход электронного усилителя 21 соединен с входом магнитного усилителя 23, который в свою очередь связан с регулятором мощности привода 15 через регулятор скорости вращения 18 в виде порошковых электромагнитных муфт.
Устройство для напорного перемещения газа или жидкости работает следующим образом.
Мощность привода 17 для вращения вала 11 выбирается номинальной для случая перемещения особо чистых газообразных и жидких сред нормированным конечным давлением, что фиксируется датчиком давления 14 регулятора давления 13. При включенном двигателе 16 крутящий момент передается валу 11, шестерне 10 и бесконечному ремню 7, имеющему зубчатую поверхность 9. При этом индукционные катушки 8 на бесконечном ремне 7 включаются под импульсное напряжение (не показано, осуществлено по известному принципу «бегущей волны», например, вращающегося импульсного напряжения асинхронного двигателя переменного тока) и взаимодействует по мере вращения со встроенными в лопасти 6 магнитными элементами 5, заставляя лопаточное колесо 2 поворачиваться в нише 4 с заданной скоростью. Ниша в цилиндрическом кожухе 1 исключает выпадение лопаточного колеса, а бортики 12 на внешней стороне кожуха препятствуют осевому смещению бесконечного ремня. Установленные с обеих сторон лопаточного колеса обтекатели 3 уменьшают сопротивление потока газа или жидкости при движении в прямом или обратном направлениях.
Длительная эксплуатация сопровождается вероятностно-случайными возмущениями окружающей среды, воздействующими на процесс напорного перемещения особо чистых газообразных или жидких сред, например колебания электроэнергии привода 17 двигателя 16, импульсного напряжения на индукционные катушки 8, что приводит к нарушению получения качественного готового продукта с порционным поступлением его к потребителю. Особенно это оказывает негативное действие на пневмо- и гидроаппаратуру и технологические процессы в атомной и космической технике (см., например, Гаврюшин В.М., Ким В.П. О влиянии магнитного поля на параметры ионного потока на выходе ускорителя с замкнутым дрейфом электронов (УЗДП) // ЖТФ, т. 51, № 4, 1981, с. 850-852).
Для поддержания нормированных параметров порционной подачи особо чистых газообразных и жидких сред потребителю при длительной эксплуатации выполняется автоматизированный контроль конечного давления с регулированием мощности на приводе 17 двигателя 16. При уменьшении конечного давления напорно перемещаемых газообразных или жидких сред в результате снижения напряжения, подаваемого на  привод 17 двигателя 16 и/или импульсного напряжения на индукционные катушки 8, датчик давления 14 регистрирует это изменение. Сигнал блока задания 20 регулятора давления 13 превышает сигнал датчика давления14 и на выходе блока сравнения 19 появляется сигнал положительной полярности, который поступает на вход электронного усилителя 21. Сюда же поступает сигнал с блока нелинейной обратной связи 22, который вычитается из сигнала блока сравнения 19. За счет этого в электронном усилителе 21 компенсируется нелинейная характеристика привода 17. Сигнал с выхода электронного усилителя 23, где он усиливается по мощности, выпрямляется и подается на обмотку регулятора скорости 18 в виде блока порошковых электромагнитных муфт. Положительная полярность сигнала электронного усилителя 21 вызывает увеличение тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 23, тем самым увеличивается передаваемый регулятором скорости 18 момент от привода 17 двигателя 16 на вал 11 и далее через шестеренку 10 на бесконечный ремень 7 со встроенными в него индукционными катушками 8. Следовательно, увеличивается подача лопастным колесом 2 напорно перемещающейся газообразной или жидкой среды и, соответственно, возрастает конечное давление, а следовательно, осуществляется качественное поступление готового продукта потребителю.
При достижении величины давления, равного его заданному значению  для конечного состояния напорного перемещения особо чистых газообразный и жидких сред, сигнал с датчика давления 14, поступающий в регулятор давления 13 на блок сравнения 19, будет больше сигнала блока задания 20 и на выходе блока сравнения 19 появится сигнал отрицательной полярности, который поступит на вход электронного усилителя 21 одновременно с сигналом отрицательной нелинейной обратной связи блока 22. Сигнал с выхода электронного усилителя 21 поступает на вход магнитного усилителя 23, где усиливается по мощности, выпрямляется и поступает на регулятор скорости 18  в виде порошковых электромагнитных муфт. Отрицательная полярность электронного усилителя 21 вызывает уменьшение тока возбуждения магнитного усилителя 23. В результате прекращается увеличение момента, передаваемого регулятором скорости 18 от привода 17 двигателя 16 на вал 11 и далее через шестеренку 10 на бесконечный ремень 7 со встроенными в него индукционными катушками 8.
Следовательно, уменьшается подача лопастным колесом 2 напорно перемещающейся газообразной и жидкой среды и, соответственно, уменьшается конечное давление. В результате осуществляется оптимизация конечного давления напорно перемещающихся особо чистых газообразных и жидких сред, т.е. качественного поступления готового продукта потребителю вне зависимости от негативного воздействия окружающей среды на работу устройства.
Оригинальность предложенного изобретения заключается в поддержании при длительной эксплуатации устройства для напорного перемещения особо чистых газообразных и жидких сред,  нормированных параметров получения готового продукта в условиях негативного воздействия окружающей среды в виде отклонения от заданных значений электрической энергии, подводимой на привод двигателя и /или индукционные катушки, встроенные в бесконечный ремень.