Мембранна машина

Мембранна машина, яка містить немагнітний корпус, установлену в ньому з утворенням робочої камери мембрану із закріпленим на ній магнітним диском, що має діаметрально розташовані магнітні полюси і взаємодіє з магнітним приводом у вигляді пластинчастого постійного магніту, установленого з можливістю обертання навколо осі, співвісної' з диском, усмоктувальний І нагнітальний клапани, що включають запорові органи, встановлені на сідлах, зміщених одне відносно одного у напрямку обертання привода на 180 градусів, яка відрізняється тим, що клапани розташовані у клапанних коробках, стінки яких повернені до осі обертання привода, виконані з немагнітного матеріалу, а решта - із магнітного, при цьому запорові органи клапанів виконані у вигляді консольно закріплених пластин із пружного матеріалу, обладнаних постійними магнітами, магнітні осі яких розташовані на одній прямій, паралельній магнітній осі диска, у площині обертання магнітної осі привода. Винахід відноситься до насосо- та компресоробудування, а саме до мембранних машин з магнітним приводом. Відомий мембранний компресор з електромагнітним приводом, який містить корпус, поділений на дві робочі камери гнучкою мембраною, до центральної частини якої прикріплений шток із двома постійними магнітами, що взаємодіють з електромагнітами, розміщеними по обидва боки від мембрани (А.с. СРСР № 832117, F04B 45/04,1979). Спільні ознаки технічного рішення, що заявляється, і відомого: корпус, установлена в ньому з утворенням робочої камери мембрана, постійний магніт, закріплений на мембрані (на штоці мембрани) і магнітний (електромагнітний) привод. Однак, використання як привода мембрани двох електромагнітів потребує застосування складної комутаційної апаратури для включення і відключення електромагнітів по черзі, що суттєво здорожує виробництво компресорів такої конструкції, а часті пускові токи приводять до значного споживання енергії. Відома також мембранна машина (компресор), яка містить немагнітний корпус, установлену в ньому з утворенням робочої камери мембрану і магнітний привод, що взаємодіє з магнітним диском, закріпленим на мембрані. Магнітні полюси диска розташовані на його плоских торцях. Привод виконаний у вигляді пластинчастих постійних магнітів, розміщених по колу з чергуванням полярнос тей і установлених з можливістю обертання навколо осі, перпендикулярної або паралельної осі диска. В корпусі між пластинами та диском установлений немагнітний екран (А.с. СРСР № 1178940, F04B 45/04, 1984). Спільні ознаки пропонованої та відомої машин: немагнітний корпус, установлена в ньому з утворенням робочої камери мембрана і магнітний привод у вигляді пластинчастого постійного магніту, що взаємодіє з магнітним диском, закріпленим на мембрані. Недоліком відомої машини є низька ефективність роботи, що обумовлено невдалим розташуванням полюсів магнітного диска, а також приводних магнітів відносно диска: по-перше, кожна з приводних магнітних пластин взаємодіє тільки з одним магнітним полюсом диска, що не дозволяє одержати досить велику амплітуду коливань мембрани; по-друге, торцеве розташування полюсів магнітного диска не дозволяє одержати постійний магніт з достатньою магнітною силою через близьке розміщення полюсів один до одного, а стовщення диска приводить до підвищення інерційності мембрани та зменшення амплітуди її коливань за взаємодії з приводом; по-третє, неспіввісне розташування магнітного диска та осі обертання магнітних пластин не забезпечує непрервної взаємодії привода з диском, оскільки приводні магнітні пластини лише короткочасно циклічно наближаються до зони взаємодії з магнітним полем диска. t О) со о> 39490 Неспіввісне розташування осі обертання магнітних пластин і магнітного диска викликає асиметрію навантаження на приводний вал, його згин і биття. З відомих пристроїв найбільш близьким за технічною сутністю до запропонованого є мембранна машина, яка містить немагнітний корпус, установлену в ньому з утворенням робочої камери мембрану із закріпленим на ній магнітним диском, що має діаметрально розташовані магнітні полюси і взаємодіє з магнітним приводом у вигляді пластинчастого постійного магніту, установленого з можливістю обертання навколо осі. співвісної з диском» усмоктувальний і нагнітальний клапани, що включають запорові органи, установлені над сідлами, зміщеними одне відносно одного у напрямку обертання привода на 180 градусів (пат. України N9 26663 A, F043 45/04, 1996). Машина, що-заявляється, має всі ознаки відомої'. Недоліком цієї та інших описаних вище відомих мембранних машин є невисокий об'ємний ККД, що обумовлено більшою інерційністю клапанів, які за більшої частоти обертання привода не встигають своєчасно закриватися, у результаті чого частина середовища, яке подається із зони нагнітання повертається до зони усмоктування машини. В основу винаходу поставлено задачу вдосконалити механізм керування клапанами шляхом їх примусового відкриття і закриття у моменти закінчення процесів усмоктування І нагнітання, що дозволить підвищити об'ємний ККД машини. Для цього у мембранній машині, яка містить немагнітний корпус, установлену в ньому з утворенням робочої камери мембрану із закріпленим на ній магнітним диском, що має діаметрально розташовані магнітні полюси і взаємодіє з магнітним приводом у вигляді пластинчастого постійного магніту, установленого з можливістю обертання навколо осі, співвісної з диском, усмоктувальний І нагнітальний клапани, що включають запорові органи, установлені на сідлах, зміщених одне відносно одного у напрямку обертання привода на 180 градусів, згідно з винаходом, клапани розташовані у клапанних коробках, стінки яких, повернені до осі обертання привода, виконані з немагнітного матеріалу, а решта - S магнітного, при цьому за3 порові органи клапанів виконай; у вигляді консольно закріплених пластин із пружного матеріалу, обладнаних постійними магнітами, магнітні осі яких розташовані на одній прямій, паралельній магнітній осі іриска, у площині обертаний магнітної осі привода. Така конструкція машини дозволяє підвищити її об'ємний ККД за рахунок підвищення швидкодії клапанів шляхом їх примусової комутації через взаємодію обертного магнітного поля привода з постійними магнітами, установленими на загюрових органах клапанів. Завдяки тому, що магнітні осі постійних магнітів клапанів і привода розташовані в одній площині, досягається максимальна сила взаємодії їх магнітних полів на найкоротшій відстані крізь немагнітні стінки клапанних коробок, що дозволяє використовуаати мініатюрні постійні магніти без помітного підвищення інврційності клапанів. Розташування магнітних осей постійних магнітів паралельно магнітній осі диска забезпечує синхронність комутації клапанів з моментами закінчення тактів усмоктування і нагнітання машини, завдяки чому виключається перетікання робочого середовища із зони нагнітання машини до зони усмоктування і тим самим підвищується об'ємний ККД машини. Виконання бокових стінок клапанних коробок із магнітного матеріалу виключає вплив сторонніх магнітних полів на роботу клапанів і попереджає невчасну комутацію клапанів магнітним полем привода: комутація здійснюється тільки у моменти проходження полюсів приводного магніту поблизу немагнітних стінок клапанних коробок, а у всіх інших положеннях цих полюсів бокові стінки коробок є магнітним шунтом, який перешкоджає взаємодії магнітних полів привода і постійних магнітів клапанів. На кресленні схематично зображена пропонована мембранна машина. Машина складається з немагнітного корпуса 1, установленої в ньому з утворенням робочої камери 2 пружної мембрани 3 із закріпленим на ній магнітним диском 4, що має діаметрально розташовані магнітні полюси і взаємодіє з магнітним приводом у вигляді з'єднаного з приводним механізмом 5 пластинчастого постійного магніту 6, установленого з можливістю обертання навколо осі, співвісної з диском 4, усмоктувального 7 і нагнітального 8 клапанів, що включають запорові органи у вигляді пластин 9 із пружного матеріалу, консольно закріплених на сздлах 10, зміщених одне відносно одного у напрямку обертання приводного магніту 6 на 180 градусів. Клапани 7, 8 розташовані у клапанних коробках 11, стінки 12 яких, повернені до осі обертання привода, виконані з немагнітного матеріалу, а решта - із магнітного. На пластинах 9 закріплені мініатюрні стержневі постійні магніти 13. їхні магнітні осі розташовані на одній прямій, паралельній магнітній осі диска 4, у площині обертання магнітної осі приводного магніту 6. Мембранна машина працює таким чином. За обертання приводного механізму 5 полюси постійного магніту 6 по черзі опиняються напроти однойменних або різнойменних полюсів магнітного диска 4. При цьому диск 4 намагається обертатися услід за магнітом 6 і водночас переміщатися в осьовому напрямку -Однак пружна мембрана 3, яка має велику жорсткість на скручування і незначну - на осьову деформацію, переміщається разом з диском 4 тільки в осьовому напрямку. За збігу полярностей диска 4 і пластини 6 диск разом з мембраною 3 відштовхується від пластини на максимальну відстань, завершуючи процес усмоктування. У цей момент полярність пластини б протилежна полярності магнітів 13, які притягуються до пластини, примусово закриваючи усмоктувальний клапан 7 і відкриваючи клапан 8. При подальшому повертанні пластини б сила взаємодії магнітних полів пластини і диска поступово слабішає, і мембрана 3 під дією своєї пружної сипи починає переміщатися до свого нейтрального положення, а в робочій камер» 2 відбуваються процеси стискання й нагнітання. Коли полюси магніту 6 опиняться напроти серед 39490 ньої, нейтральної, частини магнітного диска 4, останній починає притягуватися до пластини 6, як усяке феромагнітне тіло притягується до магніту. При подальшому повертанні магніту 6 його полюси починають взаємодіяти з однойменними полюсами диска* 4, ще сильніше притягуючи його до торцевої стінки корпуса 1. Максимальне переміщення мембрани 3 досягається при взаємному розташуванні магніту 6 і диска 4, зображеному на кресленні. В цьому положенні закінчується такт нагнітання машини, і магнітні полюси пластини 6, взаємодіючи крізь немагнітні стінки 12 клапанних коробок 11 з однойменними полюсами магнітів 13, примусово закривають клапан 8 і відкривають клапан 7, запобігаючи перетоку робочого середовища із зони нагнітання машини в робочу камеру 2 на початку наступного такту усмоктування, який виникає внаслідок слабішання сили взаємодії магнітних полів диска 4 і пластини 6 при подальшому її повертанні, що викликає переміщення мембрани З під дією пружної сили до її нейтрального положення. Коли полюси пластини 6 опиняться напроти середньої, нейтральної, частини магнітного диска 4 (тобто коли їхні магнітні осі стануть перпендикулярно одна одній), подальше повертання пластини викликає взаємодію її магнітних полю* сів з однойменними полюсами диска 4, що приводить до ще більшого переміщення мембрани З уліво (на кресленні), Піспя суміщення однойменних полюсів един з одним процес усмоктування завершується, і процес повторюється за описаною схемою. Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 - 7 2 - 8 9 (03122) 2 - 5 7 - 0 3