Вибронасос

 

Использование: в системах автоматического регулирования и управления, для жидкостной хроматографии. Сущность изобретения: полый цилиндрический корпус выполнен из пьезокерамического материала. Всасывающие и нагнетательные клапаны установлены в торцовых фланцах. Пьезокерамический элемент установлен в корпусе с зазором и с образованием в нем рабочей камеры и подключен к генератору электрических колебаний , выполненному однофазным в противофазе с пьезокерамическим корпусом. Всасывающий и нагнетательный клапаны выполнены в виде регулируемых электроклапаном , соединенных с генератором через переключатель. 2 ил.

(ч)5 F 04 F 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

О

О

О фь

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5007158/29 (22) 15.07.91 (46) 07.09.93. Бюл. N 33-36 (71) Челябинский государственный технический университет (72) Седышев В. В., Ребрин М. А. (73) Челябинский государственный технический университет (56) Авторское свидетельство СССР

N. 966288. кл. F 04 В 17/04, 1982, Авторское свидетельство СССР

N .901859, кл. F 04 F 7/ОО, 1982, (54) ВИБРОНАСОС (57) Использование: в системах автоматичеИзобретение относится к насосостроению. касается вибронасосов и может найти применение в различных областях народного хозяйства, где требуется большое давление при сравнительно небольших расходах, например в медицинской технике, в системах автоматического регулирования и управления, а также для жидкостной хроматографии.

Известен вибронасос, содержащий цилиндрический корпус. внутри которого установлены с натягом диски с отверстиями, Корпус и диски изготовлены из пьезокерамического материала и подключены к разным многофазным генераторам высокочастотных колебаний.

Недостатком такого вибронасоса является низкое развиваемое давление.

Наиболее близким техническим решением. выбранным в качестве прототипа, является вибронасос, содержащий

„„ЯЦ ÄÄ 2000488 C ского регулирования и управления. для жидкостнои хроматографии, Сущность изобретения: полый цилиндрический корпус выполнен из пьезокерамического материала, Всасывающие и нагнетательные клапаны установлены в торцовых фланцах. Пьеэокерамический элемент уста«овлен в корпусе с зазором и с образованием в нем рабочей камеры и подключен к генератору электрических колебаний, выполненному однофаэным в противофазе с пьезокерамическим корпусом.

Всасывающий и нагнетательный клапаны выполнены в виде регулируемых электроклапаном, соединенных с генератором через переключатель. 2 ил, цилиндрический корпус и охватывающие его пьеэокерамические элементы, торцовые крышки со встроенными обратными клапанами, электроды, подключенные к переключателю через регулятор к генератору и расположенный внутри корпуса пьеэокерамический поршень с центральным электродом, подключенным к переключателю.

Недостатками известного вибронасоса являются относительно невысокая надежность иэ-за наличия подвижного поршня, перемещающегося вдоль продольной оси корпуса, и низкий КПД из-эа жесткого управления клапанов (возвратная пружина), а также перетечек нагнетаемой жидкости через уплотнения поршня. Наличие подвижного поршня (наличие силы трения в паре поршень — корпус) и ограниченная электромеханическая прочность пьезокерамического корпуса сужают область применения

2000488

55 такого вибронасоса по развиваемым давлениям.

Целью изобретения является увеличение развиваемого давления. повышение надежности и КПД.

Поставленная цель достигается тем, что вибронасос, содержащий полый цилиндрический корпус, выполненный из пьеэокерамического материала с торцовыми фланцами, имеющими входные и выходные клапаны и генератор электрических колебаний, имеет неподвижно и с зазором установленный в корпусе иьезокерамический элемент, подключенный к генератору однофазного напряжения в противофазе с пьеэокерамическим корпусом, а входные и выходные клапаны выполнены в виде регулируемых электроклапанов, соединенных с генератором однофазного напряжения через пере кл юча тел ь.

Отличительными признаками изобретения являются введение дополнительного пьезокерамического элемента в пьезокерамический корпус, подкл>оченный о противофазе к генератору. и регулируемых с помощью переключателя элек гроклапаноо.

Пьеэокерамический корпус, пьезокерамический элемент, установленный в нем с зазором неподвижно. и фланцы образуют рабочую камеру вибронасоса. Благодаря ,противофазной деформации пьезокерамического корпуса и пьезокерамического элемента объем рабочей камеры увеличивается или уменьшается, что способствует увеличению рабочего давления и расхода жидкости, . Введение входных и выходных электроклапанов, переключаемых, синхронно с уменьшением или увеличением обьема рабочей камеры. позволяет уменьшить обратный расход жидкости, увеличить рабочее давление в камере и, следовательно, повысить

КПД насоса. Уменьшение коли <ества трущихся элементов и кинематических пар до минимума (входной и выходной электроклапаны) способствует повышению надежности всего насоса.

На фиг. 1 представлен описываемый вибронасос,"на фиг. 2 — формы напряжения однофазного генератора.

Вибронасос содержит полый цилиндрический корпус 1, выполненный из иьезокерамического материала и имеющий торцовые электроды 2 и 3 для подключения к однофазному генератору 4 низкочастотного электрического напряжения (f=10. 100

Гц), В корпусе 1 установлены торцовые фланцы 5 и 6, в которых размещены электроклапаны, включающие в себя обмотку 7, входной штуцер с подвижным элементсм 8 и выходной штуцер с подвижным злел<ен <О>л

9, Электрообмотки клапанных устройств 7 через переключатель 10 и пьезокерамический корпу: 1 подключены к однофазному генератору 4. Внутри корпуса 1 между фланцами 5 и 6 установлен неподвижно пьезокерамический элемент 11 с электродами 12 и

13. Зазор между пьезокерамическим корпусом 1 и пьезокерамическим элементом 11 образует рабочую камеру 14, развивающую давление Рь1. На выходе насоса устанавливается выходная камера 15, в которой развивается даоление Pk2, или такой же насосный элемент и т.д.

Вибронасос работает следующим образом.

При подключении генератора 4 к электродам 2 и 3 пьезокерамического корпуса 1 и элек гродам 12 и 13 иьезокерамического элемента 11 возникают продольные и радиальные колебания частотой f. Причем пьезокерамический корпус 1 и пьезокерамический элемент 11 увеличивают и уменьшают свои размеры в протиоофазе согласно знаку и амплитуде подаваемого напряжения.

Допустим, в первый момент времени, co< nac«o графиков напряжения (фиг. 2), корпус 1 увеличивает свои размеры, а пьеэокерамический элемент 11, установленный внутри него, уменьшает свои размеры, что способствует увеличению обьема рабочей камеры 14 и созданию низкого давления

Р< <, удовлетворяющего следую<цей зависимости

Рз>Рkl: Pk2 Рk> (1) В это время на входной злектроклапан

8 напряжение (фиг. 2) не подается и благодаря иоложительному перепаду давления

Л =Р..-Pkl> 0 (2) электроклаиан откроется. Порция жидкости

h0 проникает о рабочую камеру насоса, а на оь<ход><ой электроклаиан 9 подаетСя напряжение U4 и клапан 9 закрывается. При этом, согласно зависимости (1), давление Pk2 буДет удерживать выходной электроклапан 9 оТ шкрь<т«я. При измс.<енин знака иитающего напряжения, подаваемого на пьезокерамический корпус 1 <л иьезокера<лический элемент 11, давление в рабочей ко<лере увеличиоле>ся

Po Pkl: Pk2-Р;, 3)

Выход«ой электроклаиэн 9 Обесточивается и открыоается иод дейстоием перепада даоле«ия

iP2=Р<;; — Рь >О (ч ) а нз оход«о<>< электролаиа«8 иодается напряжение U, и он зэкрь езется. Г1риче>л перепад д;3 I/lf <è<<

2000480

7 У f5

AP =Р -Рк <0 (5) способствует закрытию входного электроклапана 8, Давление в последующей камере растет и достигает номинального. Порция жидкости ЛО формирует непрерывный расход.

Таким образом, при уменьшении давления в первой рабочей камере(Рк ), во второй камере (Рьг) давление увеличивается и порция жидкости М проникает в первую камеру, а при возрастании и уменьшение Р и

Pay соответственно, эта порция жидкости переходит во вторую камеру и т.п. Ввиду высокой эффективности электроклапанных устройств на закрытие уменьшается поток жидкости в обратном направлении, что способствует повышению выходного давления и КПД, а также из-за снижения количества пар трения повышается надежность насоса в l,ÐëÎì.

Формула изобретения

Вибронасос. содержащий поль и цилин5 дрический корпус с торцовыми фланцами, выполненный из пьезокерамического материала. всасывающие и нагнетательные клапаны, установленные в торцовых фланцах, и генератор электрических колебаний, о т л и10 ч а ю шийся тем, что вибронасос снабжен переключателем и пьезокерамическим элементом, установленным в корпусе с зазором и с образованием в нем рабочей камеры и подключенным к генератору электрических

15 колебаний, выполненному однофазным, в противофазе с пьезокерамическим корпусом, а всасывающий и нагнетательный клапаны выполнены в виде регулируемых электроклапанов, соединенных с генерато20 ром через переключатель.

2000488 ос ав«тель О.Несмеяноеа

Техред M.Ìîð! åíòàï Корректор Н. Ревская

Редактор А.Бер

Заказ 3073

Тираж Подо«сное

НПО "Пои к" Роспатента

113035. 1 ос . à, Ж-3 Рау нская наб . 4/ .

1роизволгTA! l<> о-ияда е н.ский,) О и;« "(1а ент . г V Kl н ;:, .! I, -ар« а. 101