Пристрій перистальтичного типу для утворення струменя

1. Пристрій перистальтичного типу для утворення струменя, наприклад насос з хвильовим рухом робочого органа, судновий рушій, який відрізняється тим, що складається з робочого органа, еластичної насосної трубки, в стінках якої розташовані електричні провідники, розділені на групи, регулятора, до якого приєднана окремо кожна згадана група, та джерела електричного живлення, і який працює таким чином, що від джерела живлення регулятор подає електричне живлення з заданими параметрами частоти, фази та амплітуди до кожної з груп електричних провідників в такий спосіб, що по кожній парі або парі груп електропровідників, розташованих один від одного на протилежні боки від подовжньої осі насосної трубки, почергово, протікає однонаправлений або протилежно направлений електричний струм, викликаючи, відповідно, притягання або відштовхування цих пар або груп пар провідників індукованим магнітним полем, спільно з стінками насосної трубки і, C2 2 (11) 1 3 Відомий аналог - насос перистальтичного типу [1]. Схему пристрою показано на фіг. 1, на якому зазначено: корпус 1, кільцевий ротор 2 з хвилеподібними виступами та западинами, а також еластичну насосну трубку 3 між корпусом 1 та ротором 2, який відрізняється тим, що ротор 2 встановлено з зовнішнього боку від насосної трубки 3, а хвилеподібні виступи та западини розміщено на внутрішній поверхні ротора 2, причому вершини виступів зміщені в напрямку обертання ротора відносно середини відстані між вершинами сусідніх западин. Принцип дії пристрою полягає в тому, що коливальні хвилеподібні рухи насосної трубки 3 здійснюються шляхом деформації її поверхні, ковзаючими по ній хвилеподібними виступами та западинами ротора 2, який обертається. Недоліками даного пристрою є прискорене зношування матеріалу трубки внаслідок тертя жорсткого ротора, шкідливі витрати енергії на тертя, збільшені габаритні розміри пристрою через зовнішнє розташування ротора, потреба у зовнішньому джерелі механічної енергії, тобто двигуні, високий рівень механічних напружень в деталях пристрою. За найближчий аналог вибрано пристрій для утворення струменя, переважно судновий рушій [2], оскільки він найближчий за своєю суттю до пропонованого насоса. Схему пристроюнайближчого аналога показано на фіг. 2, на якому зазначено: гнучку кільцеву мембрану 1, яка обмежує герметичний об'єм 2, заповнений феромагнітною рідиною, в якому розташована обмотка, яка включає в себе ряд встановлених з кроком поздовж осі рушія кільцевих котушок 3, який відрізняється тим, що кожну з кільцевих котушок 3 утворено з пружних провідників, скручених до спіралі із зазором між її витками, а гнучка кільцева мембрана 1 виконана з двох концентричних, з'єднаних по краях частин, які утворюють вищезгаданий герметичний об'єм 2. Принцип роботи пристрою, узятого за найближчий аналог, полягає в тому, що при поданні на котушки 5 електричного струму сили електромагнітної взаємодії між електричними обмотками 4 викликають притягання або відштовхування між собою витків спіралі, що в свою чергу викликає розтягання або стискання периметра поперечного перерізу каналу мембрани 1, призводячи до хвилеподібного руху стінок мембрани, і поперечна хвиля, рухаючись вздовж подовжньої осі мембрани 1, утворює струмінь з транспортованої речовини. Недоліками прийнятого за найближчий аналог пристрою є наявність циклічних розтягаючих напружень в стінках мембрани, що суттєво скорочує його ресурс і технічну надійність. Необхідність долати пружний опір матеріалу мембрани на кожному циклі розтягання викликає паразитні витрати енергії. Додаткові витрати енергії пов'язані з наявністю в пристрої маси феромагнітної рідини, яка також приводиться у коливальний рух, по суті виявляючись паразитною масою. Згадані конструктивні особливості знижують економічність пристрою - найближчого аналога. Окрім того, коливальні рухи феромагнітної рідини підвищують 97247 4 рівень шуму під час роботи, що є шкідливим в ряді галузей застосування пристрою. Розміщення феромагнітної речовини вимагає додаткового об'єму, що є суттєвим у випадку обмеження об'єму - наприклад, у підводному судноплавстві. В основу запропонованого пристрою для утворення струменя перистальтичного типу поставлено задачу спрощення конструкції, підвищення продуктивності та надійності роботи, а також зменшення габаритних (поперечних) розмірів пристрою, підвищення агрегатної потужності, підвищення ресурсу та технічної надійності, зменшення рівня шуму, усунення шкідливих втрат енергії, усунення з конструкції паразитних мас, надання можливості транспортування абразивних матеріалів. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що запропонований пристрій складається з еластичної насосної трубки, в стінках якої під час виготовлення розташовано електричні провідники, до яких від джерела живлення подається електричне живлення необхідної амплітуди, фази та частоти, яке регулюється регулятором живлення. На фіг. 3 зображено функціональну схему одного з варіантів конструктивного виконання запропонованого пристрою, що пояснює принцип його роботи. На схемі наведені: еластична насосна трубка 1, в стінках якої під час виготовлення розташовано електричні провідники 2, до яких від джерела живлення 3 подається електричне живлення необхідної амплітуди, фази та частоти, яке регулюється регулятором живлення 4. На стінках насосної трубки розташовано вузли кріплення 5 для передачі механічних реактивних зусиль, що виникають від переміщення транспортованої маси, на зовнішні опори. Електричні провідники 2 в стінках еластичної трубки 1 розділено на ділянки, по одному або більше провідників в кожній, так що регулятор живлення 4 подає на кожну ділянку окремо електричне живлення певної амплітуди, фази та частоти. Запропонований пристрій для створення струменя перистальтичного типу працює таким чином. На кожній окремій ділянці регулятор 4 подає електричне живлення до електропровідників 2 таким чином, що по групах електропровідників, розташованих попарно на протилежні боки від подовжньої осі насосної трубки 1, почергово, протікає однонаправлений або протилежно направлений електричний струм, викликаючи, відповідно, притягання або відштовхування цих груп провідників. При цьому утворюване кожним з електропровідників магнітне поле пронизує канал насосної трубки, спільно з транспортованою речовиною. Силова взаємодія провідників, вмонтованих до стінок насосної трубки 1, викликає деформацію поперечного її перерізу відповідно до бажаної фази, електричний струм може, на ділянках по довжині трубки, змінюватися не лише за напрямком, а й за амплітудою, наприклад за гармонічним законом, або ж в інший спосіб. Регулятор 4 подає живлення таким чином, що в кожний наступний момент часу живлення даної амплітуди та фази зміщується на одну позицію (тобто на один провідник чи групу провідників) в напрямку транспортування. При цьому стінки насосної трубки мають 5 утворити поперечну хвилю, яка переміщує транспортовану речовину в потрібному напрямку. Для підвищення ефективності роботи пристрою, кожна пара взаємодіючих електропровідників (по різні боки від подовжньої осі трубки) повинна бути розташована якомога ближче одна до одної - для максимізації сил електромагнітної взаємодії. Тому поперечному перерізу насосної трубки може бути надана видовжена форма. Як варіант виконання, наприклад, у вигляді сильно сплощеного прямокутника з округленими бічними гранями та розміщенням електропровідників тільки на пласких ділянках стінок насосної трубки, з укладкою електропровідників в поперечних перерізах насосної трубки. При цьому параметри електричного живлення можуть регулюватися окремо для кожної пари провідників, що дозволяє досягти найбільш ефективної роботи пристрою. Наприклад, параметри живлення поздовж осі насосної трубки можуть змінюватися за гармонічним законом. Для описаного варіанта конструктивного виконання схема хвилеподібного деформування стінок насосної трубки та відповідні епюри електричної напруги наведені на фіг. 4, де А - схема руху поперечної хвилі поздовж стінок насосної трубки в моменти часу t і t+t, Б і В - епюри електричної напруги в електричних провідниках на протилежних боках насосної трубки. На фіг. 4 наведено схему сил на насосній трубці та епюру електричної напруги електропровідниках на верхньому (А) та нижньому (Б) боках насосної трубки (варіант з поперечним розташуванням провідників). Для запобігання скручування пласких ділянок внаслідок сил електромагнітної взаємодії між суміжними електропровідниками, ці ділянки можуть бути підсилені поперечними елементами жорстокості, які, водночас, не перешкоджають ані деформації бічних граней, ані деформації трубки в подовжньому напрямі. Насосна трубка повинна бути закріплена таким чином, щоб сприйняти реактивну силу, породжену переміщенням по трубці транспортованої речовини - за допомогою жорсткої нерухомої ділянки трубки, гнучких зв'язків - або в будь-який інший спосіб. Для захисту від дії зовнішнього середовища насосна трубка може бути поміщена до захисного кожуха. У випадку необхідності транспортування речовини з абразивними властивостями внутрішня (робоча) поверхня насосної трубки може бути захищена легкозамінним еластичним чохлом. Також можливий варіант конструктивного виконання пристрою для створення струменя перистальтичного типу з поздовжньою укладкою електропровідників. В цьому варіанті стінки насосної трубки розділені на ділянки, і на кожній такій ділянці електричні провідники укладаються паралельними відрізками, поздовж подовжньої осі насосної трубки. Електричне живлення з визначеними параметрами подається регулятором до кожної ділянки окремо. На фіг. 5 зображено функціональну схему варіанта конструктивного виконання пристрою для створення струменя перистальтичного типу з поз 97247 6 довжньою укладкою електропровідників. На схемі приведені: еластична насосна трубка 1, в стінках якої під час виготовлення розташовано електричні провідники 2, до яких від джерела живлення 3 подається електричне живлення необхідної амплітуди, фази та частоти, яке регулюється регулятором живлення 4. На стінках насосної трубки розташовано вузли кріплення 5 для передачі механічних реактивних зусиль, що виникають від переміщення транспортованої маси, на зовнішні опори. Регулятор живлення подає електричне живлення з певними параметрами фази та амплітуди до кожної групи провідників окремо таким чином, що на одному боці поздовж трубки напруга на провідниках є постійною, а на протилежному боці чергуються ділянки з напругою протилежного знака. Схема електричного живлення описаного варіанта конструктивного виконання пристрою наведена на фіг. 4. На схемі зображено епюри електричної напруги поздовж осі насосної трубки на одному А та протилежному Б боках насосної трубки. На фіг. 6 подано схему сил на насосній трубці та епюру електричної напруги електропровідниках на верхньому (А) та нижньому (Б) боках насосної трубки (варіант з поздовжнім розташуванням провідників). В запропонованому пристрої для утворення струменя перистальтичного типу можна досягти більшої агрегатної потужності, менших витрат енергії та меншого зношування пристрою внаслідок того, що матеріал гнучкої насосної трубки зазнає деформації згину, а не розтягання – а отже, в порівнянні з найближчим аналогом, зміна площі перерізу на таку ж саму величину викликатиме значно менші механічні напруження. Також можна знизити вартість пристрою та підвищити його технічну надійність внаслідок того, що запропонований пристрій потребує для роботи тільки джерела електроживлення, не вимагаючи додаткового джерела механічної енергії, тобто електродвигуна. Зменшення втрати енергії та зношування пристрою досягається також завдяки тому, що при роботі запропонованого пристрою відсутні пари тертя – окрім тертя транспортованої речовини по стінках насосної трубки. Підвищення економічності та зниження рівня шуму, в порівнянні з найближчим аналогом досягається завдяки відсутності в запропонованому пристрої паразитних мас – феромагнітної рідини, як у найближчому аналогу, або ж будь-якої іншої речовини. Новизну автор і заявник вбачає в тому, що зміна площі поперечного перерізу насосної трубки поздовж її осі відбувається при постійному периметрі поперечного перерізу, а робочий рух - поперечна хвиля вздовж осі насосної трубки утворюється безпосередньо внаслідок електромагнітної взаємодії пар електричних провідників, укладених один до одного на протилежні боки від поздовжньої осі насосної трубки, до яких підведено електричне живлення з відповідними параметрами, і в кожний наступний момент часу живлення з такими параметрами зміщується на одну позицію в напрямку струменя. Заявлене рішення не випливає явним чином з рівня техніки, що дозволяє зробити висновок про 7 відповідність даного рішення критерію "винахідницький рівень". 1. Надіров Н.К, Сатов М.С. Авторське свідоцтво CPСP SU1224459A, (клас F04D35/00), опис винаходу. 97247 8 2. Нечаев Ю.І., Короткій С.П. Авторське свідоцтво СРСР SU1393713A1 (клас В63Н1/36), опис винаходу. 9 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 97247 Підписне 10 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601