Мембранный насос-дозатор

 

Устройство предназначено для использования в машиностроении, в системах дозирования различных (в том числе агрессивных и стерильных) сред или в качестве дискретного питателя, обеспечивающего строгое постоянство среднего значения расхода при непрерывной подаче доз с заданной частотой. Мембранный насос-дозатор содержит две дозирующие головки, две эластичные мембраны и два соленоида, попеременно работающие на один подвижный якорь. Ярмо каждого соленоида содержит резьбовые втулки из магнитно-мягкого материала, являющиеся упорами якоря электромагнита и имеющие одна правую, а другая левую резьбу для одновременного их перемещения в противоположных направлениях с помощью связанного с ними поворотного лимба. Мембраны насоса выполнены из листового эластичного материала и каждая из них закреплена между двумя конусными фланцами с углом конуса 45° по отношению к плоскости мембраны. Устройство обеспечивает возможность регулирования объема дозирования, расширяется диапазон изменения суммарной производительности насоса. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в системах дозирования различных (в том числе агрессивных и стерильных) сред или в качестве дискретного питателя, обеспечивающего строгое постоянство среднего значения расхода при непрерывной подаче доз с заданной частотой.

Ввиду большого диапазона технических возможностей и относительной простоты реализации в последнее время для перекачивания токсичных, агрессивных, стерильных и т. п. жидкостей все большее применение находят мембранные насосы-дозаторы с электромоторным, электромагнитным или пневмогидравлическим приводом.

Известны мембранные насосы моделей МН-1Ж, МН-2Ж, и МН-4Ж для перекачки растворов агрессивных веществ [1]. Насосы состоят из одной, двух или четырех дозирующих головок с эластичной мембраной и общего электромоторного привода. Наличие электромоторного привода существенно усложняет кинематическую схему насоса, снижает его надежность и ограничивает диапазон регулировки величины расхода. Кроме того, указанные насосы обеспечивают лишь незначительное (0,1 кг/см2) избыточное давление на нагнетание, и в их конструкции не предусмотрено никаких мер по снижению зависимости величины расхода от противодавления.

Известен также мембранный насос с электромагнитным приводом, в значительной степени свободный от перечисленных недостатков [2]. Насос содержит две дозирующие головки с всасывающими и нагнетающими клапанами, две эластичные мембраны, оснащенные каждая двумя металлическими дисками для придания им жесткости, и электромагнитный привод с двумя соленоидами, в зазоре которых размещен подвижный якорь, жестко связанный с обеими мембранами. Данное устройство наиболее близко к заявляемому по большинству существенных признаков и является прототипом.

Несмотря на ряд преимуществ, упомянутый насос также имеет серьезные недостатки, ограничивающие область его применения, снижающие долговечность эластичных мембран и усложняющие технологию его изготовления.

В конструкции насоса не предусмотрено изменение величины рабочего перемещения (хода) мембраны, что не позволяет регулировать объем однократного дозирования и сужает диапазон изменения суммарной производительности насоса. Конструкция узла крепления мембран, требующая наличия специальных приливов по периферийной их части, усложняет технологию изготовления мембран и заставляет работать их преимущественно на растяжение. Дополнительному растяжению способствует и переменная радиальная нагрузка мембран, обусловленная действием поперечного электромагнитного поля соленоидов на якорь, фиксация которого в рабочем зазоре осуществляется только с их помощью. Все это приводит к сокращению срока службы мембран, поскольку с точки зрения надежности, предпочтительнее работа материала мембран не на растяжение, а на изгиб (предел прочности при растяжении []в меньше предела прочности при изгибе []и). Задача изобретения - обеспечение возможности регулирования объема однократного дозирования, расширение диапазона изменения суммарной производительности насоса, а также технологии изготовления мембран и увеличение ресурса их работы.

Поставленная задача решается посредством того, что в предлагаемом мембранном насосе, содержащем две дозирующие головки, две эластичные мембраны, электромагнитный привод с двумя соленоидами и подвижный якорь, связанный с помощью толкателя с мембранами, ярмо каждого из соленоидов имеет резьбовые вкладыши (втулки) из магнитно-мягкого материала, которые являются упорами диска якоря и могут при своем повороте одновременно перемещаться вдоль оси якоря в противоположных направлениях. Мембраны выполнены простой вырубкой из листового эластичного материала и закреплены между двумя конусными поверхностями (фланцами) с углом конуса 45o по отношению к плоскости мембран и вершиной конуса, обращенной в сторону толкателя.

Технический результат, достигаемый решением указанной задачи, состоит в следующем.

Наличие у обоих соленоидов резьбовых втулок, могущих одновременно перемещаться при своем повороте в противоположных направлениях и являющихся упорами дискового якоря, позволяет в достаточно широких пределах изменять ход якоря. В свою очередь, это вызывает и изменение рабочего хода связанных с ним обеих мембран и, соответственно, изменение объема однократного дозирования практически от нуля (при полностью заторможенном якоре) до максимального значения, определяемого объемом дозирующей головки. При работе насоса в непрерывном режиме (например, в качестве побудителя расхода), это позволяет существенно расширить диапазон изменения его суммарной производительности.

Крепление мембран между двумя конусными фланцами с вершиной конуса, обращенной в сторону толкателя, придает мембранам при их установке куполообразную форму. В итоге рабочие перемещения связанного с мембранами толкателя вызывает у них лишь деформацию изгиба. Одновременно с этим отсутствие поперечного магнитного поля и фиксация толкателя в направляющих корпуса насоса полностью разгружают мембраны от радиальной нагрузки, что в совокупности и способствует увеличению ресурса их работы. Наконец, предложенный узел крепления мембран обеспечивает надежную и герметичную их установку без применения дополнительных приливов (буртиков) по периферийной части и упрощает технологию изготовления мембран.

Таким образом, отличительными признаками изобретения являются: наличие выдвижных частей (втулок) ярма обоих соленоидов, служащих упорами якоря и имеющих возможность одновременного перемещения в противоположных направлениях вдоль оси якоря при изменении рабочего зазора; конструкция и форма узла крепления мембран к корпусу насоса.

На прилагаемом чертеже представлен эскиз заявляемого устройства.

Две дозирующие головки 1 с шариковыми клапанами 2 и эластичными мембранами 3 установлены с обеих сторон разъемного корпуса насоса 4, являющегося одновременно и ярмом электромагнита. Внутри каждой из половин корпуса размещены обмотки 5 соленоидов прямого и обратного хода. Мембраны, выполненные из листового эластичного материала, устойчивого к перекачиваемым средам (например, фторуретанового эластомера "Сурэл" ТУ38.303.04.1-10-96), закреплены между конусными поверхностями (угол конуса 45o) торцевых частей корпуса 4 и дозирующих головок 1 и жестко связаны с толкателем 6 дискового якоря 7 с помощью прижимных винтов 8. Фиксация толкателя 6 в радиальном направлении осуществляется с помощью приливов в торцевых частях корпуса 4, обеспечивающих посадку толкателя H7/f7. Оба ярма электромагнита имеют резьбовые втулки 9, являющиеся упорами якоря 7 и выполненные из магнитно-мягкого материала (аналогично ярму), причем одна из втулок имеет правую резьбу, а другая - левую. Вращение втулок 9 осуществляется с помощью лимба 10 регулятора расхода (дозы) с выфрезерованным пазом для штифтов 11, запрессованных во втулки. Обе части корпуса насоса крепятся к основанию 12, служащему для монтажа устройства на рабочем объекте.

Устройство работает следующим образом. При поочередной подаче на обмотки соленоидов от блока управления прямоугольных импульсов напряжения (в качестве генератора таких импульсов может быть использован симметричный мультивибратор, в плечи которого включены обмотки), якорь 7 электромагнита совершает возвратно-поступательные движения и с помощью толкателя 6 приводит в действие мембраны 3. Когда якорь перемещается влево (по чертежу), осуществляется всасывание рабочей жидкости правой мембраной; объем отбираемой дозы определяется площадью мембраны и величиной ее хода (ходом якоря). При движении якоря вправо правая мембрана вытесняет из дозирующей головки отобранную дозу жидкости в рабочую магистраль, одновременно левой мембраной всасывается следующая порция и т. д. на протяжении всего времени работы насоса. Ход якоря, (а, следовательно, и мембраны) может регулироваться от нуля до максимального значения изменением зазора между якорем и резьбовыми втулками 9 ярма электромагнита путем их одновременного перемещения в противоположных направлениях (от центра к периферии и наоборот) при повороте лимба 10. Такое решение позволяет в достаточно широких пределах изменять объем однократного дозирования (при работе насоса в качестве дозатора) и расширяет диапазон регулирования суммарного расхода при работе насоса в непрерывном режиме. При этом всегда сохраняется нейтральное (среднее) положение мембран, относительно которого и совершаются колебания, что обеспечивает симметричную деформацию мембран на всех режимах работы насоса, а это, в свою очередь, повышает их долговечность. Частота срабатывания соленоидов и связанное с этим число колебаний мембран в единицу времени, также определяющее суммарное значение расхода, задается частотой генерации мультивибратора и может меняться от 0,05 до 2...3 Гц. Возможность регулировки расхода не только механическим, но и электрическим путем (простым изменением параметров времязадающей RC-цепи мультивибратора) позволяет эффективно использовать предлагаемое устройство в системах автоматического управления технологическими процессами. При необходимости получения максимального расхода обе дозирующие головки могут быть включены параллельно на общую магистраль. Одновременно с этим вдвое снижаются и пульсации расхода, так как мембраны головок работают в противофазе.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ 1. Аналитические приборы экологического назначения. Каталог АНПО "ОПТЭК", Санкт-Петербург, 1994, стр. 49.

2. Патент США N 5011379 М.Кл. F 04 B 45/04; F 04 B 39/14 1991.

Формула изобретения

1. Мембранный насос-дозатор, содержащий две дозирующие головки, две эластичные мембраны, электромагнитный привод с двумя соленоидами и подвижный якорь с толкателем, отличающийся тем, что ярмо каждого соленоида содержит резьбовые втулки из магнитно-мягкого материала, являющиеся упорами якоря электромагнитного привода и имеющие одна правую, а другая левую резьбу для возможности одновременного их осевого перемещения в противоположных направлениях с помощью связанного с ними поворотного лимба.

2. Мембранный насос-дозатор по п.1, отличающийся тем, что каждая мембрана выполнена из листового эластичного материала и закреплена между двумя конусными фланцами с углом конуса 45o по отношению к плоскости мембраны и вершиной конуса, обращенной в сторону толкателя.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в различных отраслях промышленности как для перекачивания различных сред, так и в качестве двигателя

Изобретение относится к области воздуходувных и газодувных машин

Насос // 2065995
Изобретение относится к объемным насосам с электромагнитным приводом, перекачивающих агрессивные жидкости в химической и в медицинской промышленности, и может быть использовано в качестве зондовых и скважинных насосов

Изобретение относится к насосостроению, в частности к мембранным гидроприводным дозировочным насосам погружного исполнения, предназначенным для перекачивания агрессивных, токсичных и других жидкостей, в основном на подводно-технических средствах

Изобретение относится к насосостроению, в частности к насосам и компрессорам объемного действия с упругим магнитопроводным рабочим органом и электромагнитным приводом

Изобретение относится к насосо- и компрессоростроению, в частности к электромагнитным мембранным нагнетателям для жидкости и газа

Изобретение относится к насосо- и компрессоростроению, в частности к электромагнитным мембранным нагнетателям для жидкости и газа

Изобретение относится к средствам дозирования жидкости и может найти применение в микробиологической и химической отраслях промышленности

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для перекачивания и дозирования токсичных, агрессивных, стерильных, пищевых и других жидкостей

Насос // 2459114

Изобретение относится к области насосостроения. Насос действует на основе акустического резонанса. Насос содержит корпус, имеющий цилиндрическую форму и ограничивающий полость для размещения текучей среды, образованную боковой стенкой, закрытой на обоих торцах торцевыми стенками. Насос дополнительно содержит исполнительный механизм, связанный с по меньшей мере одной торцевой стенкой, который вызывает колебательное движение приводимой в движение торцевой стенки, чтобы генерировать колебания смещения приводимой в движение торцевой стенки в полости. Насос дополнительно содержит изолятор, связанный с периферической частью приводимой в движение торцевой стенки, для уменьшения ослабления колебаний смещения. Насос дополнительно содержит клапан для управления потоком текучей среды через клапан. Клапан содержит первую и вторую пластины, имеющие смещенные относительно друг друга отверстия, и боковую стенку, расположенную между пластинами и охватывающую по периметру пластины, образуя полость, сообщающуюся по текучей среде с отверстиями. Клапан дополнительно содержит мембрану, расположенную с возможностью перемещения между первой и второй пластинами и имеющую отверстия, по существу смещенные относительно отверстий одной пластины и по существу выровненные с отверстиями другой пластины. Мембрана перемещается между двумя пластинами в ответ на изменение направления разности давлений текучей среды в клапане. Позволяет генерировать волны давления с высокими амплитудами. 2 н. и 65 з.п. ф-лы, 27 ил.

Изобретение относится к электронной системе управления и высокотехнологичному процессу оптимизации потребления электроэнергии микронасосным устройством и проверки надежности функционирования насосного механизма. Способ приведения в действие насосного устройства происходит при помощи оптимального возбуждающего напряжения. Насосное устройство включает по меньшей мере насосную камеру (4), имеющую насосную мембрану (1), впускную камеру (3) и выпускную камеру (5), управляемый напряжением привод (актуатор) (6), присоединенный к указанной насосной мембране (1). Указанная насосная мембрана достигает по меньшей мере одного положения остановки, определяемого механическим упором (2). Во время хода насоса по меньшей мере один датчик, позволяющий определить, достигла ли насосная мембрана по меньшей мере одного указанного механического упора (2). Способ включает фазу обучения и рабочую фазу, причем фаза обучения включает по меньшей мере следующие шаги. Приводят в действие насосную мембрану (1), подавая заданное возбуждающее напряжение VΑct на привод (6). Указанное напряжение достаточно велико, чтобы указанная насосная мембрана (1) достигла указанного положения на шаге избыточного возбуждения, или достаточно мало, чтобы указанная насосная мембрана (1) не достигла положения указанного механического упора (2) в процессе недостаточного возбуждения. После шага избыточного возбуждения уменьшают приложенное возбуждающее напряжение, пока не будет определено, что насосная мембрана (1) оставила указанное положение механического упора (2). Сохраняют в качестве оптимального напряжения VΑct Οptimal наименьшее значение напряжения, приложенное до того, как насосная мембрана (1) оставила указанное положение механического упора (2). На шаге недостаточного возбуждения увеличивают приложенное напряжение, пока не будет определено, что насосная мембрана (1) достигла указанного положения механического упора (2), и сохраняют в качестве оптимального напряжения VΑct Οptimal наименьшее значение напряжения, приложенное, когда насосная мембрана (1) достигла указанного положения механического упора (2). Далее приводят в действие насосное устройство в рабочей фазе при помощи определенного оптимального значения напряжения VΑct Οptimal. Значительно уменьшается потребление электроэнергии. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к способу эксплуатации питающего насоса (1), который работает в пульсирующем режиме, в подающем устройстве (2) для подачи жидкого рабочего вещества (3) для автомобиля (4) в направлении (5) подачи. Питающий насос (1) имеет питающий поршень (6) и катушку (7) возбуждения для привода питающего поршня (6), а подающее устройство (2) имеет датчик (8) давления ниже по потоку от питающего насоса (1) в направлении (5) подачи. В способе сначала к катушке (7) возбуждения прикладывают профиль (9) напряжения. Затем, в соответствии с профилем (9) напряжения выполняют ход (10) подачи питающего поршня (6). В этой связи контролируют профиль (11) давления в направлении (5) подачи ниже по потоку от питающего насоса (1). Затем, оценивают профиль (11) давления. Затем, адаптируют профиль (9) напряжения в зависимости по меньшей мере от одного характеристического свойства профиля (11) давления таким образом, чтобы при достижении пика давления питающий поршень больше не ускорялся. Экономится энергия и понижается шум. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к конструкции насоса и парогенератора. Жидкостный насос 10, имеющий корпус 20, содержит проход 21 для жидкости с водовпуском 22 и водовыпуском 23. Жидкостный насос также содержит диафрагму 24, расположенную вдоль прохода 21 для жидкости между водовпуском 22 и водовыпуском 23, обратный клапан 23, 27 для управления направлением потока по проходу 21 для жидкости и приводной блок 30 диафрагмы. Приводной блок 30 диафрагмы содержит несбалансированный двигатель 31 и блок ограничения движения, ограничивающий движения несбалансированного двигателя. Также предложен парогенератор для утюга с отпаривателем или аппарата для обработки паром, содержащий такой жидкостный насос. Упрощается конструкция, повышается надежность. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в системах дозирования различных сред или в качестве дискретного питателя, обеспечивающего строгое постоянство среднего значения расхода при непрерывной подаче доз с заданной частотой

Наверх