Электромагнитный насос

Устройство относится к области насосостроения, использующее для своей работы электрическую энергию, в частности к электромагнитным насосам, у которых приводом или силовым элементом является электромагнит, использующий энергию накопительного конденсатора. Электромагнитный насос состоит из электромагнита, корпуса водяного насоса в виде цилиндра, стакана с окнами, соединяющего их, якоря с резьбовым отверстием. Шток насоса с резьбовой частью ввинчивается в резьбовое отверстие якоря. Поршень с впускным клапаном укреплен на другом конце штока. Рабочая пружина надета на шток и упирается одним концом в поршень, а другим - в регулировочную гайку, находящуюся на резьбе упорной втулки, надетой на шток со стороны якоря и упирающейся в корпус электромагнита. В корпусе электромагнита расположена обмотка. К корпусу водяного насоса подсоединена подающая труба с вмонтированным в нее выпускным клапаном. Техническим результатом изобретения является снижение энергии, потребляемой электромагнитным насосом, и увеличение его производительности за счет изменения конструкции и снижения сил инерции. 1 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к насосостроению, с использованием для своей работы электрической энергии, в частности к электромагнитным насосам, у которых приводом или силовым элементом является электромагнит, использующий энергию накопительного конденсатора.

Уровень техники

Известен электромагнитный насос, который содержит электромагнит, водяной насос, подводящую электропроводку, блок управления, накопительный конденсатор и источник электроэнергии (ФЭП или ВЭА с аккумулятором или без него). (См. А.с. СССР №1096397 А, F 04 D 15/00, а также патент Российской Федерации №2005918 С1, F 04 D 15/00).

Недостатком указанного электромагнитного насоса является несовершенство конструкции его основных узлов, то есть электромагнита, насоса и их взаимодействия, что выражается в малой производительности и большом расходе электроэнергии.

В приведенных А.с. №1096397 А, F 04 D 15/00 и патенте №2005918 C1, F 04 D 15/00 основное внимание уделено совершенствованию электросхемы управления электромагнитом насоса и крайне мало сказано о конструкции самого насоса электромагнита и их взаимодействия.

Подтверждением этому является статья Абрамова Н.Д. Повышение эффективности пастбищных ветрогелионасосных установок. Техника в сельском хозяйстве, 1988, №1. С.15-18, автор которой является держателем вышеуказанных А.с. №1096397 и патента №2005918.

Известна пастбищная ветрогелионасосная установка, в которой применен проходной поршневой насос известной конструкции. Он содержит цилиндр, в котором перемещается поршень. Впускной клапан располагается в самом поршне, а выпускной клапан находится в подсоединенной к цилиндру трубе, по которой вода подается к потребителю. В статье указаны параметры насоса - площадь днища равна 16 см2, ход поршня равен 5 см, а высота подачи составляет 14 м.

Насосы такой конструкции называются проходными, потому что вода проходит через поршень с вмонтированным в него впускным клапаном.

(См. "Малая механизация в приусадебном и фермерском хозяйствах". Под редакцией члена-корреспондента Украинской академии аграрных наук И.П.Масло. - Киев: Урожай, 1996. С.303)

Наиболее близким к заявленному устройству согласно имеющемуся описанию является электромагнитный насос, состоящий из электромагнита и соединенного с ним поршневого водяного насоса, представляющих собой единый агрегат, содержащий: корпус электромагнита и корпус водяного насоса в виде цилиндра, жестко соединенные между собой; якорь электромагнита и поршень водяного насоса, жестко соединенные между собой; впускной клапан, вмонтированный в поршень водяного насоса; падающую трубу, жестко соединенную с корпусом водяного насоса; выпускной клапан, вмонтированный в падающую трубу, функционирующие так, что при включении электромагнита якорь воздействует на поршень в направлении подачи воды (см. патент №2005918 C1, F 04 D 15/00).

Основным недостатком электромагнитного насоса данной конструкции является то, что при срабатывании электромагнита якорь толкает поршень в направлении подачи воды. При этом электромагниту приходится преодолевать силу инерции столба перемещаемой воды, на что требуются дополнительные затраты электроэнергии, накопленной в конденсаторе. Следовательно, требуется большее время на зарядку конденсатора, что снижает производительность электромагнитного насоса. Помимо этого, требуется более мощный электромагнит, что также ведет к еще большему расходу энергии накопительного конденсатора.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом изобретения является снижение энергии, потребляемой электромагнитным насосом, и увеличение его производительности за счет изменения конструкции и снижения сил инерции.

Указанный технический результат достигается тем, что электромагнитный насос, состоящий из электромагнита и соединенного с ним поршневого водяного насоса, представляющий собой единый агрегат, содержит: корпус электромагнита и корпус водяного насоса в виде цилиндра, жестко соединенные между собой; якорь электромагнита и поршень водяного насоса, жестко соединенные между собой; впускной клапан, вмонтированный в поршень водяного насоса; подающую трубу, жестко соединенную с корпусом водяного насоса; выпускной клапан, вмонтированный в подающую трубу, дополнительно между якорем электромагнита и поршнем водяного насоса установлен шток, на одном конце которого крепится поршень, а на другом конец имеется резьбовая часть, которой он ввинчивается в резьбовое отверстие в якоре с возможностью регулирования за счет этого его рабочей длины; на шток надета рабочая пружина, упирающаяся одним концом в поршень, а другим концом упирающаяся в регулировочную гайку, находящуюся на резьбе упорной втулки, надетой на шток со стороны якоря и упирающейся в корпус электромагнита, а между корпусом электромагнита и корпусом водяного насоса установлен стакан с окнами, жестко соединяющий их между собой, при этом шток, рабочая пружина, регулировочная гайка и втулка располагаются внутри стакана, а функционирование электромагнита предусмотрено так, что при его включении якорь движется в направлении сжатия рабочей пружины.

Краткое описание чертежей

Предлагаемый электромагнитный насос представлен на чертеже.

Осуществление изобретения

Электромагнитный насос состоит из: электромагнита 1, корпуса водяного насоса в виде цилиндра 2, стакана 3 с окнами, соединяющего их, якоря 4 с резьбовым отверстием 5, штока 6 с резьбовой частью 7, которой он ввинчивается в резьбовое отверстие 5 якоря 4; поршня 8, с впускным клапаном 9, укрепленных на другом конце штока 6, рабочей пружины 10, надетой на шток 6 и упирающейся одним концом в поршень 8, а другим - в регулировочную гайку 11, находящуюся на резьбе упорной втулки 12, надетой на шток 6 со стороны якоря 4 и упирающейся в корпус электромагнита 1, в корпусе электромагнита 1 расположена обмотка 13, а к корпусу водяного насоса 2 подсоединена подающая труба 14 с вмонтированным в нее выпускным клапаном 15.

Работает электромагнитный насос следующим образом.

При накоплении в накопительном конденсаторе (не показан) достаточного количества энергии он подключается к обмотке 13 с помощью блока управления (не показан), и электромагнит срабатывает, втягивая якорь 4 во внутрь обмотки 13, размещенной в электромагните 1. При этом якорь 4, воздействуя через шток 6 и поршень 8, сжимает рабочую пружину 10. Одновременно при втягивании якоря 4 и перемещения поршня 8 создается разрежение в цилиндре 2, выпускной клапан 15 закрывается, а впускной клапан 9 в поршне 8 открывается, и вода заполняет полость цилиндра водяного насоса 2.

При отключении накопительного конденсатора обмотка 13 обесточивается, и сила притяжения исчезает.

Сжатая рабочая пружина 10 начинает разжиматься и перемещать поршень 8. При этом под давлением воды впускной клапан 9 закрывается, а выпускной клапан 15 открывается, и порция воды под воздействием рабочей пружины 10 и поршня 8 подается к потребителю по подающей трубе 14 до тех пор, пока шток 6 не упрется в выпускной клапан 15. При этом все детали электромагнитного насоса занимают исходное положение, и он готов к следующему срабатыванию. Упорная втулка 12 и регулировочная гайка 11, размещенные в стакане 3 с окнами, служат для регулировки усилия пружины 10.

Таким образом, цикл электромагнитного насоса состоит из сжатия рабочей пружины 10 с одновременным всасыванием порции воды и разжатия рабочей пружины 10 с одновременной подачей порции воды к потребителю.

Используя данные, приведенные в статье Абрамовым Н.Д., представляется возможным подтвердить преимущества нашего изобретения приведенными ниже расчетами.

При указанных площади днища, равной 16 см2, ходе поршня 5 см и высоте подачи 14 м масса m, кг перемещаемого столба воды будет составлять:

m=S·h·ρ,

где S - площадь днища поршня, равная 0,0016 м2;

h - высота подъема воды, 14 м;

ρ - плотность воды, 1000 кг/м3,

m=0,0016·14·1000=22,4 кг.

Ускорение a, получаемое массой воды в подающей трубе, находится из формулы:

где - длина хода поршня, 0,05 м;

t - время срабатывания электромагнита, 0,2...0,4 с;

Сила F инерции равна

Fин=a·m, Fин=62,5·22,4=1400 Н.

Помимо этого, на якорь электромагнита будет воздействовать и сила давления столба воды.

Fст=h·S ρ·q,

Fст=14·0,0016·1000·9,8=219,5 Н.

Полная сила, которую должен преодолевать якорь электромагнита, будет равна

F=Fин+Fа,

F=1400+219,5 Н=1619,5 Н.

Из расчета следует, что во время работы насоса полная сила больше силы статического давления столба жидкости в 6,4 раза.

Следовательно, если исключить силы инерции, то при одинаковой производительности и высоте подъема воды расход энергии можно сократить в 6,4 раза, или же при одинаковой затрате энергии во столько же раз повысить производительность или высоту подъема воды.

Преимущество заявленного электромагнитного насоса перед прототипом состоит в следующем:

- при срабатывании электромагнита, время которого длится 0,2...0,4 с, якорь сжимает рабочую пружину, усилие на которой составляет 219,5 Н, и не преодолевает силы инерции столба воды, которая составляет 1400 Н. Сила, которую должен преодолеть якорь электромагнита, будет в n раз меньше

- при сжатии пружины ее сопротивление возрастает, но возрастает и сила притяжения, поскольку зазор между якорем и магнитопроводом уменьшается, что позволяет сжать пружину до большего значения выталкивающей силы;

- при разжатии пружина будет преодолевать только силу давления столба жидкости. Ее разжатие будет происходить медленнее, чем срабатывание якоря, поэтому сила инерции столба воды будет сведена к нулю, а расход энергии уменьшится в 6,4 раза;

- имеется возможность регулировать усилие пружины в зависимости от высоты подачи воды;

- наличие штока с резьбой и возможность регулировать его рабочую длину позволяет регулировать ход поршня и производительность электромагнитного насоса;

- наличие стакана позволяет предварительно сжать рабочую пружину и за счет этого уменьшить длину упорной втулки конструкции в целом, а окончательное регулирование усилия выполнить посредством изменения рабочей длины штока и регулировочной гайкой.

Указанные особенности заявленного электромагнитного насоса позволяют за счет сведения силы инерции столба воды к нулю снизить расход электроэнергии, запасаемой в накопительном конденсаторе, в 6,4 раза, а следовательно, сократить время его подзарядки, увеличить частоту срабатывания электромагнита и повысить производительность насоса, или же при одинаковом расходе электроэнергии и производительности увеличить высоту подачи воды.

Сопоставительный анализ позволяет сделать вывод о том, что по сравнению с прототипом и другими рассмотренными аналогичными насосами заявленный электромагнитный насос имеет ряд существенных преимуществ, позволяющих применять его для подачи воды в отдаленных от линий электропередач регионах, используя электроэнергию, получаемую от ФЭП и ВЭА.

Анализ известных технических решений в исследуемой области и в смежных областях позволяет сделать вывод об отсутствии в них сочетания признаков, сходных с сочетанием признаков заявленного устройства, выполняющего те же функции.

Экономическая эффективность от использования заявленного устройства заключается в том, что:

- снижается расход энергии на работу электромагнитного насоса;

- повышается производительность электромагнитного насоса;

- повышается коэффициент использования солнечной и ветровой энергии в электронасосных установках.

Электромагнитный насос, состоящий из электромагнита и соединенного с ним поршневого водяного насоса, представляющий собой единый агрегат и содержащий корпус электромагнита с размещенной внутри обмоткой и корпус водяного насоса в виде цилиндра, жестко соединенные между собой, якорь электромагнита и поршень водяного насоса, соединенные жестко между собой, впускной клапан, вмонтированный в поршень водяного насоса, подающую трубу, жестко соединенную с корпусом водяного насоса, выпускной клапан, вмонтированный в подающую трубу, отличающийся тем, что между якорем электромагнита и поршнем водяного насоса установлен шток, на одном конце которого крепится поршень, а другой конец имеет резьбовую часть, которая вворачивается в якорь с возможностью регулирования за счет этого его рабочей длины, на шток надета рабочая пружина, упирающаяся одним концом в поршень, а другим концом упирающаяся в регулировочную гайку, находящуюся на резьбе упорной втулки, надетой на шток со стороны якоря и упирающейся в корпус электромагнита, а между корпусом электромагнита и корпусом водяного насоса установлен стакан с окнами, жестко соединяющий их между собой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству насосов и может быть использовано, в частности, для перекачивания веществ различной плотности, как жидкостей, так и газов. .

Изобретение относится к магнитному приводу для реле, контакторов и других устройств, применяемых в электротехнике. .

Изобретение относится к насосо- и компрессоростроению, и может найти применение в химической и нефтяной промышленности. .

Насос // 2074984
Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для извлечения жидкостей из глубоких скважин и может быть использовано в нефтедобывающей отрасли, а также для обеспечения водой городов, населенных пунктов и фермерских хозяйств.

Изобретение относится к гидравлическим насосам, в частности к электромагнитным насосам возвратно-поступательного действия, и может быть использовано для перекачивания жидкости.

Изобретение относится к устройствам для перекачивания жидкостей, в том числе агрессивных и абразивных, при точной дозировке жидких и газообразных сред и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и медицинской промышленности.

Изобретение относится к области электротехники и машиностроения и может быть использовано в различных электропроводных устройствах, в частности в отбойных молотках, в устройствах для забивания свай, для развальцовки, в бурильной технике

Изобретение относится к насосам, использующим для своей работы электрическую энергию, в частности к электромагнитным насосам, у которых приводом или силовым элементом является электромагнит, использующий энергию накопительного конденсатора

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, и может быть использовано для обеспечения жидким топливом

Изобретение относится к гидравлическим насосам, в частности к электромагнитным насосам возвратно-поступательного действия, и может быть использовано для перекачки и создания высокого давления текучих сред

Изобретение относится к машиностроению, в частности к поршневым насосам с электромагнитным приводом, предназначенным преимущественно для перекачивания жидкого топлива для отопительных приборов. Поршневой насос предназначен для подачи жидкости поршнем, выполненным с электромагнитным приводом. Поршень опирается на возвратную пружину. Напротив поршня расположен центральный фланец, в котором установлен корпус нагнетательного клапана. Перемещение корпуса позволяет изменять объем рабочей камеры насоса и тем самым регулировать подачу насоса от минимальной величины до максимальной. Входные отверстия гильзы, выполненные щелевыми, продольная ось которых расположена перпендикулярно оси перемещения поршня, позволяют увеличить величину максимальной подачи насоса. Достигаемым техническим результатом является улучшение энергоэффективности насоса за счет увеличения его максимальной цикловой подачи без изменения основных размеров деталей насоса и характеристик магнита. 2 ил.

(57) Изобретение относится к глубинным гидравлическим насосам, а именно к электромагнитным насосам. В нижнем торце корпуса 1 имеется клапанный узел 4 с запорными шарами 5 и установлен амортизатор 7. В корпусе 1 также размещена система поршней нагнетающих ступеней. Поршень 8 первой ступени, размещенный над амортизатором 7, выполнен в виде клапана с шаровым запорным органом (шары 9). В теле поршней 10, 11 второй и третьей ступеней размещены катушки индуктивности 12, 13 соответственно. Поршни имеют осевые отверстия 14 и отделены друг от друга камерами 15, 16 и 17. Насос снабжен дополнительной катушкой индуктивности 18. В выходной камере 19 размещен дополнительный выходной поршень 20. Шток 21 дополнительного выходного поршня 20 выполнен полым и заглублен в осевое отверстие дополнительной катушки 18. В боковых стенках выходной камеры имеются радиальные отверстия 22, расположенные под дополнительным выходным поршнем 20. Поршни 8, 10, 11 нагнетательных ступеней снабжены патрубками 23, торцы которых заглублены в осевые отверстия поршней последующих ступеней. Патрубок поршня третьей ступени заглублен в осевое отверстие дополнительной катушки 18. В осевых отверстиях поршней 10, 11 и в осевом отверстии дополнительной катушки 18 имеются ограничители, предотвращающие выход патрубков из отверстий. Патрубок поршня последней ступени взаимодействует со штоком 21 поршня 20. В основаниях патрубков имеются радиальные отверстия 24. Обеспечивается суммирование хода за счет применения многоступенчатой нагнетательной конструкции с раздельными поршнями. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

Электромагнитный насос

Наверх