Заглибний електромагнітний вібраційний насос

Реферат: Заглибний електромагнітний вібраційний насос містить корпус з верхньою кришкою із випускним патрубком та нижньою кришкою, яка складається із всмоктувальної камери з отворами для забору води, що закриті впускними клапанами. В корпусі розміщені нагнітаюча камера, електромагнітний вібратор з магнітопроводом і котушкою електричної обмотки, якорем та поршнем, що розділяє всмоктувальну і нагнітаючу камери. Між всмоктувальною та нагнітаючою камерами додатково встановлений упорний елемент, який виконаний у вигляді упорного кільця, що запресоване у нижню кришку, зовнішня форма якого відповідає формі перерізу на межі всмоктувальної та нагнітаючої камер, а його внутрішній розмір відповідає діаметру поршня. Насос виконаний з можливістю нижнього або верхнього забору води. UA 99371 U (54) ЗАГЛИБНИЙ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИЙ ВІБРАЦІЙНИЙ НАСОС UA 99371 U UA 99371 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до машинобудування, електромашинобудування, електротехніки, зокрема до виробництва заглибних насосів з електромагнітним вібраційним приводом, і може бути використана в системах перекачування рідин з свердловин, колодязів та інших джерел. Відомо, що в сучасних конструкціях насосів використовують електромагнітний резонансний віброзбуджувач, зокрема насоси "Малыш", "Удалец", "Риони" та інші, які при масі в 3 кілограми забезпечують напір до 60 метрів і подають за годину до кубометра води, використовуючи всього 200 Вт. Сконструйовані такі насоси наступним чином. Шток, на одному кінці якого закріплений робочий орган, а на іншому якір електромагніта, здійснює 6000 коливань в хвилину. Коли якір притягується магнітом, робочий орган звільняє гідрокамери і вода заповнює її через клапан. У зону електромагнітного приводу воду не пропускає розділювальна діафрагма. Зворотний рух штока здійснюється за рахунок пружності стисненого при першому такті гумометалевого елемента. Клапан закривається і робочий орган витісняє воду в напірний патрубок. Як правило, вібраційний насос містить електромагнітний привід, всмоктувальний клапан і амортизатор. Робоча камера насоса утворена амортизатором і кришкою, на якій розміщено всмоктувальний клапан. Відомі конструкції насосів вібраційного типу, які працюють за рахунок коливань діафрагми, що реагує на зміну тиску усередині приладу. Різниця в тисках утворюється через те, що електричний струм, який проходить через котушку, створює магнітне поле, а воно, у свою чергу, приводить в почерговий рух всі деталі, піднімаючи, таким чином водяний потік вгору. Такі пристрої працюють від 220 В, споживаючи за годину близько 270 Вт, залежно від потужності моделі. Широковідомий електромагнітний вібраційний насос типу "Малыш", що містить корпус, розміщений у ньому електромагнітний вібратор з магнітопроводом і обмоткою, якір якого за допомогою штока пов'язаний з поршнем, амортизатором і діафрагмою, впускний клапан і випускний патрубок. Насос випускається у виконанні: з нижнім або верхнім забором води і має термозахист. Верхній або нижній забір залежить від рівня води. У насоса "Малыш" (див. http://www.vodogrev.com/vybor-malysh.html) всмоктувальний отвір розташовано внизу корпусу. Це дозволяє відкачати максимальний об'єм води. Технічні дані: споживана напруга 245 Вт; оптимальна продуктивність 432 л/год.; максимальна висота підйому 40 м; довжина шнура живлення 6 м; вага 3,5 кг. У цьому насосі виштовхування води відбувається за рахунок пружних сил амортизатора, що не дозволяє створювати відносно високого тиску на виході насоса і, як наслідок, не дозволяє піднімати воду зі значних глибин. Наявність великих потоків розсіювання електромагнітної системи, використовуваної в вібраторі, не дозволяє розвинути в обмеженому обсязі великих електромагнітних зусиль, що призводить до втрати корисної потужності. Все вищесказане, в кінцевому рахунку, визначає низький ККД насоса. Низька технологічність електромагнітної системи стрижневого типу призводить до високої трудомісткості його виготовлення і збирання і, отже, підвищення вартості виробництва. Такий насос використовують для підйому води з свердловин, водопостачання й зрошення полів, міст і фермерських господарств, забезпечення питною водою житлових ділянок, відкачки води з затоплених приміщень. Відомий вібраційний насос SU 737645, що містить поршень, зв'язаний з електромагнітним вібратором забезпеченим пружним амортизатором, що має профільну робочу частину, у якому, для підвищення надійності та ККД, профільна частина амортизатора виконана у вигляді тіла обертання, причому площини кожного співвісного концентричного перерізу якого є рівними між собою. Відомий електромагнітний вібраційний насос RU 2046221 С1, що містить корпус, електромагнітний вібратор з магнітопроводом, електричну обмотку і якір, пов'язаний штоком із поршнем тіла вібруючого плавця, амортизатор, діафрагму, клапан, який перекриває впускні отвори, виконані в корпусі, випускний патрубок. Відмінністю конструкції даного насоса є особливе виготовлення обмотки вібратора, що дозволило підвищити надійність і знизити його масогабаритні параметри, але не усунуло недоліки, властиві аналогу. Відомий вібраційний насос RU 54640 U1, який містить електромагнітний привід, всмоктувальний клапан і гумово-металевий амортизатор. Робоча камера насоса утворена гумово-металевим амортизатором і кришкою, на якій крім всмоктувального клапана встановлений нагнітаючий клапан. Найбільш близьким, до технічного рішення, яке заявляється, за технічною суттю, є заглибний електромагнітний вібраційний насос RU 2154198 С1, який містить корпус, розміщені в ньому електромагнітний вібратор з магнітопроводом і котушкою електричної обмотки, ярмом і якорем, який за допомогою штока пов'язаний з поршнем, амортизатором і діафрагмою, робочу 1 UA 99371 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 камеру, впускний клапан і випускний патрубок, при цьому корпус має нижню і верхню кришки, де в нижній кришці встановлена діафрагма, а у верхній - впускний клапан і випускний патрубок, причому амортизатор розміщений між верхньою кришкою і корпусом, а магнітопровід вібратора виконаний за броньованим типом і складається з трьох частин, а саме з двох циліндричних сердечників із стрічкової електротехнічної сталі, розміщених один в іншому, де в утвореному ними кільцевому зазорі розміщена котушка електричної обмотки, а третя частина магнітопроводу - ярмо, виконана у вигляді шайби з пластин електротехнічної сталі і замикає верхні торці циліндричних сердечників, причому центральний сердечник має осьовий отвір для проходу штока, а якір виконаний аналогічно ярму і закріплений на штоку між нижніми торцями сердечників магнітопроводу і діафрагмою. Однак пропоноване рішення має ряд істотних недоліків. Пропонований за вищезазначеним патентом насос, згідно з описом і кресленням, загалом включає корпус, який має нижню і верхню кришки, де в нижній кришці встановлена діафрагма, у верхній - впускний клапан і випускний патрубок; литий корпус верхньої і нижньої кришки, згідно з кресленням до патенту має литий виступ між всмоктувальною і нагнітаючою камерами, до цього виступу прилягає робоча частина поршня. Від роботи в активному середовищі, в умовах постійних і змінних навантажень, місце ущільнення на кришці піддається корозії і дуже швидко втрачає необхідний рівень щільності, в решті призводить до того, що насос виходить з ладу або починається пониження його продуктивності. Як правило, зниження продуктивності відбувається постійно, як тільки режим роботи насоса був не стабільним, тобто насос експлуатувався періодично. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення заглибного електромагнітного вібраційного насоса, який здійснює верхній або нижній забір води. Технічний результат заявленої корисної моделі полягає у підвищенні надійності та ККД насоса шляхом зміни площі і/або форми всмоктувальної камери, геометрії кришки всмоктувальної камери і збільшенні обсягу всмоктувальної камери за рахунок збільшення кількість впускних клапанів, чим збільшується пропускна здатність насоса. Поставлена задача вирішується тим, що насос містить корпус з верхньою кришкою із випускним патрубком та нижньою кришкою, яка складається із всмоктувальної камери з отворами для забору води, що закриті впускними клапанами, при цьому в корпусі розміщені нагнітаюча камера, електромагнітний вібратор з магнітопроводом і котушкою електричної обмотки, якорем та поршнем, який розділяє всмоктувальну і нагнітаючу камери, згідно з корисною моделлю між всмоктувальною та нагнітаючою камерами додатково встановлений упорний елемент, який виконаний у вигляді упорного кільця, що запресоване у нижню кришку, зовнішня форма якого відповідає формі перерізу на межі всмоктувальної та нагнітаючої камери, а його внутрішній розмір відповідає діаметру поршня, при цьому насос виконаний з можливістю нижнього або верхнього забору води. Горизонтальний переріз всмоктувальної камери має квадратну або прямокутну, або тригранну форму, або форму будь-якої геометричної фігури, яка не співпадає з формою перерізу поршня, що дозволяє використовувати, щонайменше два впускних клапани. Упорне кільце виконано з металу або з полімерного матеріалу та має зовнішню форму у вигляді конуса з кутом нахилу 2-4°. Наявність упорного елемента, виконаного у вигляді упорного кільця, дозволяє, не змінюючи конструкції основних частин насоса, збільшити площу і/або форму всмоктувальної камери, що, в свою чергу, дозволяє використовувати щонайменше два впускних клапана. Застосування упорного кільця, на відміну від використання литого уступу (у найближчому аналога), який виконують в кришці насоса, де розташована всмоктувальна камера, дає можливість, за рахунок більш точного розміру (внутрішнього і зовнішнього діаметра) упорного кільця, збільшити щільність прилягання поверхні поршня і поверхні упорного кільця. Також, використання упорного кільця дозволяє змінити геометрію площі всмоктувальної камери і збільшити кількість впускних клапанів, що призводить до збільшення пропускної здатності насоса. Використання упорного кільця так само дозволяє періодично виконувати його заміну в сервісному центі. Запропонований заглибний електромагнітний вібраційний насос має підвищену продуктивність, що суттєво відрізняє його від найближчого аналога. Продуктивність насоса без використання упорного кільця становить: 3 1-клапанного насоса - 0,1 м /с. 3 2-клапанного насоса - 0,12 м /с. 2 UA 99371 U 3 5 10 15 20 25 30 35 3-клапанного насоса - 0,15 м /с. Експериментальним шляхом встановлено, що продуктивність насоса з використанням упорного кільця (згідно з технічним рішенням, яке заявляється) становить: 3 1-клапанного насоса - 0,2 м /с. 3 2-клапанного насоса - 0,2-0,34 м /с. 3 3-клапанного насоса - 0,2-0,5 м /с. Заявлену корисну модель пояснюють наступні креслення. На Фіг. 1 показаний "Насос" з нижньою подачею. На Фіг. 2 показаний "Насос" з верхньою подачею. На Фіг. 3 зображений упорний елемент (упорне кільце). Насос (Фіг. 1-2) містить: верхню кришку 1 з випускним патрубком 2, нижню кришку 3, яка складається з всмоктувальної камери 4 з отворами для забору води 5; впускні клапани 6; нагнітаючу камеру 7; електромагнітний вібратор з магнітопроводом та електричною котушкою 8; якір 9; поршень 10; упорне кільце (упорний елемент) 11. На Фіг. 3 зображене упорне кільце, його форма та габаритні розміри. Промислова придатність запропонованого пристрою полягає в наступному. Насос приводиться в дію за допомогою електрики (220 В), частота 50 (Гц). До руху насос приводить його електромагнітний вузол: електромагнітний вібратор з магнітопроводом та електричною котушкою 8 і якір 9, які приводять в рух поршень 10. У кришку 3, залежно від виду забору або подачі води, який може бути верхнім або нижнім, через отвори для забору води 5, вода через впускні клапани 6 надходить у всмоктувальну камеру 4. Продуктивність насоса залежить від кількості отворів для забору води 5 і відповідно кількості впускних клапанів 6. У пропонованому насосі, за рахунок використання упорного кільця (упорного елемента) 11, збільшена щільність прилягання поршня 10 на межі нагнітаючої камери 7 і всмоктувальної камери 4. Використання упорного кільця (упорного елемента) 11 (Фіг. 3) дає можливість збільшити продуктивність насоса не тільки при первинному виготовленні насоса, але при його капітальному ремонті, шляхом видалення ущільнювального литого виступу в кришці насоса і пресування в це місце упорного кільця або упорного елемента 11. Як видно з опису конструкції насоса, він має промислову придатність і може бути виготовлений промисловим способом. Таким чином, поєднання наступних технічних складових заявленої корисної моделі: збільшення обсягу впускної камери, збільшення кількості впускних клапанів від 2-х і більше, збільшення щільності прилягання на межі упорне кільце - поршень збільшує пропускну здатність насоса в цілому на 15-20 %, чим збільшується його ККД. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 55 1. Заглибний електромагнітний вібраційний насос, який містить корпус з верхньою кришкою із випускним патрубком та нижньою кришкою, яка складається із всмоктувальної камери з отворами для забору води, що закриті впускними клапанами, причому в корпусі розміщені нагнітаюча камера, електромагнітний вібратор з магнітопроводом і котушкою електричної обмотки, якорем та поршнем, що розділяє всмоктувальну і нагнітаючу камери, який відрізняється тим, що між всмоктувальною та нагнітаючою камерами додатково встановлений упорний елемент, який виконаний у вигляді упорного кільця, що запресоване у нижню кришку, зовнішня форма якого відповідає формі перерізу на межі всмоктувальної та нагнітаючої камер, а його внутрішній розмір відповідає діаметру поршня, причому насос виконаний з можливістю нижнього або верхнього забору води. 2. Насос за п. 1, який відрізняється тим, що горизонтальний переріз всмоктувальної камери має квадратну або прямокутну, або тригранну форму, або форму будь-якої геометричної фігури, яка не співпадає з формою перерізу поршня, що дозволяє використовувати щонайменше два впускних клапани. 3. Насос за п. 1, який відрізняється тим, що упорне кільце виконано з металу. 4. Насос за п. 1, який відрізняється тим, що упорне кільце виконано з полімерного матеріалу. 5. Насос за п. 1 або п. 3, або п. 4, який відрізняється тим, що упорне кільце має зовнішню форму у вигляді конуса з кутом нахилу 2-4°. 3 UA 99371 U 4 UA 99371 U 5 UA 99371 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6