перистальтический синусоидальный насос

Формула изобретения

1. Перистальтический насос, содержащий, по меньшей мере, одну рабочую камеру, в которой расположена мембрана, состоящая из двух трубок, каждая из которых своей стенкой с одной из своих сторон прикреплена к соответствующей стенке рабочей камеры, а с другой - трубки мембраны соединены своими стенками между собой с образованием рабочей стенки мембраны, которая соединена с рамками, установленными по ее длине с возможностью их возвратно-поступательного перемещения и сообщения стенке мембраны волнообразного движения, причем рамка состоит из стоек, соединенных перемычками, которые закреплены в стенке мембраны между стенками трубок.

2. Насос по п.1, отличающийся тем, что он снабжен механическим приводом, содержащим двигатель, соединенный с коленвалом, установленным вдоль рабочей камеры и соединенным с рамками с возможностью сообщения им поступательного, а стенке мембраны волнообразного движения.

3. Насос по п.2, отличающийся тем, что коленвал выполнен наборным из подшипников, запрессованных на валики, каждый из которых вставлен с каждого своего конца в одно из двух отверстий, выполненных в щеке с образованием волнообразного профиля коленвала, при этом каждая рамка снабжена двумя перекладинами, между которыми расположены подшипники коленвала.

4. Насос по п.1, отличающийся тем, что он снабжен пневматическим, или гидравлическим, или электромагнитным приводом, содержащим соответственно пневмоцилиндры, или гидроцилиндры, или электромагниты, соединенные со стойками рамок.

5. Насос по п.1, отличающийся тем, что он содержит две, расположенные одна под другой, рабочие камеры, в которых стенки мембран каждой камеры соединены с общими для двух камер рамками.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано для перекачивания любых жидких и вязких сред (электропроводящих и неэлектропроводящих).

Известен перистальтический насос, содержащий корпус, в котором размещена эластичная мембрана, разделяющая полость корпуса на рабочую и корпусную полости. Корпусная полость заполнена магнитной жидкостью, которая под воздействием импульсов бегущего магнитного поля приводится в волнообразное движение, которое через эластичную мембрану передается перекачиваемой среде, расположенной в рабочей полости (см. RU 2037653 С1, 1995 г.).

Недостатками известного насоса являются невозможность перекачивания электропроводящей жидкости, невысокая производительность из-за инерционности магнитной жидкости, неуспевающей перемещаться за быстрыми колебаниями электромагнитного поля, а также из-за образования кавитационных пузырьков, невысокий напор из-за невысокой герметизации, большие габаритные размеры при прочих равных условиях, т.к. одна из камер занята магнитной жидкостью.

Наиболее близким аналогом является перистальтический насос, содержащий рабочую камеру, в которой расположена мембрана, состоящая из двух трубок, каждая из которых с одной своей стороны прикреплена к соответствующей стенке рабочей камеры, а с другой соединены своими стенками между собой с образованием рабочей стенки мембраны (см. US 3229643, 18.01.1966 г.).

Недостатками данного насоса являются невозможность перекачивания жидкостей, содержащих крупные твердые частицы, быстрый износ из-за трения коленвала о мембрану, а также слабая герметизация, не позволяющая перекачивать вязкие среды.

Задачей изобретения является создание универсального насоса, перекачивающего любые жидкие и вязкие среды с содержанием большого количества крупных твердых частиц, обладающего повышенной износостойкостью и герметизацией и работающего от различных приводов, имеющего высокую производительность, большое создаваемое давление и высокую экономичность.

Поставленная задача решается тем, что перистальтический насос содержит по меньшей мере одну рабочую камеру, в которой расположена мембрана, состоящая из двух трубок, каждая из которых своей стенкой с одной из своих сторон прикреплена к соответствующей стенке рабочей камеры, а с другой трубки мембраны соединены своими стенками между собой с образованием рабочей стенки мембраны, которая соединена с рамками, установленными по ее длине с возможностью их возвратно-поступательного перемещения и сообщения стенке мембраны волнообразного движения, причем рамка состоит из стоек, соединенных перемычками, которые закреплены в стенке мембраны между стенками трубок.

Данная совокупность технических признаков обеспечивает повышение производительности насоса при тех же его размерах, повышает напор и экономичность.

Предложенная конструкция синусоидального насоса может работать от различных приводов и перекачивать любые среды, т.е насос является универсальным.

Насос может быть снабжен механическим приводом, содержащим двигатель, соединенный с коленвалом, установленным вдоль рабочей камеры и соединенным с рамками с возможностью сообщения им поступательного, а стенке мембраны волнообразного синусоидального движения. Коленвал может быть выполнен наборным из подшипников, запрессованных на валики, каждый из которых вставлен с каждого своего конца в одно из двух отверстий, выполненных в щеке с образованием волнообразного профиля коленвала, при этом каждая рамка снабжена двумя перекладинами, между которыми расположены подшипники коленвала.

Насос может быть снабжен пневматическим или гидравлическим, или электромагнитным приводом, содержащим соответственно пневмоцилиндры или гидроцилиндры,или электромагниты, соединенные со стойками рамок.

Целесообразно, если насос содержит две, расположенные одна под другой рабочие камеры, в которых стенки мембран каждой камеры соединены с общими для двух камер рамками, в результате чего за один полный ход перемычек произойдет четыре такта нагнетание - выпуск. Это происходит из-за того, что в рабочей камере одновременно происходит нагнетание и выпуск. Конструкция насоса с двумя камерами более эффективно использует привод насоса, в результате чего повышается его КПД.

Сущность изобретения поясняется с помощью чертежей. На фиг.1 показан предложенный насос, осевой разрез; на фиг.2 показан насос с механическим приводом, вид сбоку; на фиг.3 - то же, вид сверху; на фиг.4 - сечение по линии В-В на фиг.3; на фиг.5 - сечение по линии А-А на фиг.2; на фиг.6 показана рама насоса, где расстояние А равняется диаметру подшипника коленвала плюс зазор 0,5 мм; на фиг.7 показан узел герметизации между стенкой мембраны и крышкой рабочей камеры; на фиг.8 показан насос с гидравлическим, пневматическим или электромагнитным приводом, вид сбоку; на фиг.9 - то же, вид сверху.

Насос содержит входную 1, выходную 2 и две рабочие камеры 3 и 4. Каждая рабочая камера 3 и 4 образована верхней и нижней стенками 5, к которым с внутренней стороны приклеено по герметизирующему слою 6, например, из мягкой резины. Внутри каждой рабочей камеры 3 и 4 расположена мембрана 7, состоящая из двух трубок, каждая из которых своей стенкой с одной из своих сторон прикреплена к соответствующей стенке рабочей камеры 3 и 4, а с другой трубки мембраны 7 соединены между собой своими стенками с образованием рабочей стенки мембраны 7, в которую вклеены через равные промежутки перемычки 8, выполненные в виде прутков (фиг.1, 4, 7). Перемычки 8 вставляются в стойки рамок 9, установленных вдоль рабочей камеры 3 или 4. Насос содержит также стойки 10 рамы, к которым с помощью болтов прикреплены ограждающие листы 11. В наружных стенках насоса установлены масленки 12 системы смазки.

Для предотвращения засасывания участка мембраны 7 на всасывание между верхней и нижней частями мембраны 7 из ее материала выполнены перемычки 13, прикрепленные к середине верхней и нижней частям мембраны 7 и расположенные по всей ее длине в каждом промежутке между перемычками 8 рамки 9. На входе и выходе мембрана 7 с торцов крепится к входной 1 и выходной 2 камерам с помощью болтов.

Насос с механическим приводом (фиг.2) содержит электродвигатель 14, вал 15 которого соединен с коленвалом 16, установленным вдоль рабочей камеры 3, 4. Коленвал 16 выполнен наборным из подшипников 17 (фиг.4), запрессованных на валики, каждый из которых вставлен с каждого своего конца в одно из двух отверстий, выполненных в щеке (не показаны) с образованием волнообразного профиля коленвала 16. По бокам подшипника 17 на вал надеты ограждающие шайбы (не показаны). На концах коленвала 16 образованы узлы 18 его крепления (фиг.4, 5). Обоймы 19 между собой крепятся стойками 10 рамы, в которых выполнено пространство под подшипник 17 крепления коленвала 16. Обойма 19 закрыта крышкой с помощь болтов. Каждая рамка 9 снабжена двумя перекладинами 20 (фиг.6), между которыми расположены подшипники 17 коленвала 16, которые попеременно давят то на одну, то на другую перекладину, поднимая или опуская рамки 9.

Насос с пневматическим или гидравлическим, или электромагнитным приводом содержит соответственно пневмоцилиндры 21 или гидроцилиндры 21 или электромагниты 21, соединенные со стойками 10 рамок. Стойки 10 рамы насоса соединены перекладинами 22 (фиг.8, 9).

Полость всасывания ограничена от полости нагнетания с боков боковыми стенками мембраны 7, а сверху и снизу - узлами герметизации (фиг.7). В узле герметизации герметизация осуществляется тем, что перемычка 8.2 идет уже вверх, но еще не оторвалась от подстилающего мембрану 7 слоя резины 6, перемычка 8.3 находится в крайнем нижнем положении и вдавлена в герметизирующий слой 6 (в это время ее скорость равна 0), а перемычка 8.4 идет вниз и уже коснулась герметизирующего слоя 6. Далее пройдя нижнюю точку, перемычка 8.3 начинает идти вверх, в это время перемычка 8.4 максимально вдавливается в герметизирующий слой 6, а перемычка 8.5 касается герметизирующего слоя 6 и т.д. Поэтому герметичность всегда будет обеспечиваться на отрезке между тремя соседними перемычками. Чем сильнее перемычка 8.4 будет вдавливаться в герметизирующий слой 6, тем большее давление сможет развивать насос. Узлы герметизации также обеспечивают способность такого насоса перекачивать жидкости, содержащие большое количество твердых частиц, которые вдавливаются в герметизирующий слой 6, не повреждая детали насоса. Чем толще герметизирующий слой 6, тем крупнее частицы могут содержаться в жидкости.

Принцип работы насоса состоит в следующем.

Работа основана на изменении во времени волнообразно (синусоидально) изогнутой плоскости рабочей стенки мембраны 7, ограниченной с четырех сторон другими плоскостями, образующими рабочую камеру 4 или 5 насоса. Полости всасывания и нагнетания разделены сверху и снизу минимум двумя прямыми касания рабочей стенки мембраны 7 к стенкам рабочей камеры 4 или 5, а в крайних положениях - тремя прямыми касания. Такое волнообразное движение рабочей стенки мембраны 7 создает на участках своей поверхности, обращенных в сторону полости всасывания, зону низкого давления, а на противоположной стороне этих же участков - зоны высокого давления, что заставляет перемещаться жидкость от полости всасывания к полости нагнетания.