Способ виброинерционного перемещения среды

Изобретение относится к области энергетики, в частности к насосостроению, и может быть использовано при конструировании устройств для перекачивания различных жидкостей и газов. В способе виброинерционного перемещения среды путем ввода среды во всасывающую камеру и последующего перемещения в нагнетательную камеру через диафрагму путем возбуждения ее колебаний колебания диафрагмы осуществляют по линейному размеру ее толщины в направлении движения среды негармоническими колебаниями, например колебаниями пилообразной формы. Повышается надежность, производительность и КПД. 4 ил.

 

Изобретение относится к области энергетики, в частности к насосостроению, и может быть использовано при конструировании устройств для перекачивания различных жидкостей и газов.

Известны способы и устройства, в которых перемещение среды осуществляется путем возбуждения колебаний в перемещаемой среде.

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является способ, реализованный в пьезогидравлическом насосе (а.с. СССР 1430592, МПК 4 F04В 43/04, 17/04, заявл. 19. 01.1987 г., опубл. 15.10.1988 г.), в котором перекачка жидкости осуществляется путем ввода жидкости во всасывающую камеру и последующего ее перемещения в нагнетательную камеру путем возбуждения диафрагмы гармоническими колебаниями и воздействием динамическим напором жидкости на клапан запорного элемента.

Недостатками известного способа перемещения жидкости является низкая эффективность, обусловленная тем, что, во-первых, возбуждение диафрагмы гармоническими колебаниями влечет за собой необходимость использования запорных элементов, что приводит к усложнению конструкции, снижению надежности, во-вторых, величина частоты колебаний диафрагмы ограничена из-за влияния собственных колебаний диафрагмы, обусловленных ее линейным размером в направлении, перпендикулярном движению среды, что снижает производительность и КПД.

Задачей, на решение которой направлена техническая реализация предложенного изобретения, является повышение надежности, производительности и КПД.

Поставленная задача решается тем, что в способе виброинерционного перемещения среды путем ввода среды во всасывающую камеру и последующего перемещения в нагнетательную камеру через диафрагму путем возбуждения ее колебаний, колебания диафрагмы осуществляют по линейному размеру ее толщины в направлении движения среды негармоническими колебаниями, например колебаниями пилообразной формы.

На фиг.1 представлен пример схемы реализации предлагаемого способа перемещения среды; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - эпюра изменения положения диафрагмы в нагнетательной камере.

Предлагаемый способ виброинерционного перемещения среды осуществляется следующим образом.

Перемещаемая среда подводится к корпусу 1, в котором расположены всасывающая камера 2 с патрубком 3, и перемещается в нагнетательную камеру 4 с патрубком 5. При этом перемещаемая среда проходит через диафрагму 6, выполненную, например, из сегнетожесткой пьезокерамики цирконата-титоната-свинца марки ЦТС-24М и закрепленную со стороны камеры 4 на жесткой, например, металлической подложке 7, которая зажата в корпусе 1.

В диафрагме 6 и подложке 7 выполнены сквозные каналы 10, которые могут иметь различную конфигурацию, например щелей, отверстий и т.д.

К пьезокерамической диафрагме 6 посредством электродов 8, 9, выполненных, например, из серебра, подводится электрическое напряжение от генератора электрических импульсов (не показан) в виде негармонических электрических колебаний, например, пилообразной формы.

В соответствии с законом электрических колебаний в диафрагме 6 происходит вибрационное изменение линейного размера толщины диафрагмы h в одном направлении (в сторону нагнетательной камеры 4) на величину Δh (фиг.3).

Во время увеличения толщины диафрагмы 6 (интервал I) происходит всасывание перемещаемой среды в камеру 2 и в каналы 10, выполненные в диафрагме 6.

Увеличение линейного размера диафрагмы 6 по толщине (увеличение высоты канала 10) способствует продвижению жидкости по каналу 10 согласно капиллярному эффекту за счет сил смачивания и инерционности массы жидкости.

Перемещение газа происходит за счет явления диффузионного проникновения молекул газа в структуру материала диафрагмы 6 и удержания соседнего слоя газа силами их межмолекулярного взаимодействия.

Длительность интервала I значительно превышает длительность интервала II (фиг.4), что способствует накоплению инерционных свойств в массе перемещаемой среды.

В интервале II толщина диафрагмы 6 резко уменьшается до номинальной величины h.

За счет силы инерции, накопленной в массе перемещаемой среды, находящейся в объеме канала с высотой h+Δh (фиг.3), происходит выброс перемещаемой среды в камеру 4.

Процесс перемещения среды повторяется с приходом следующего импульса.

Увеличение частоты колебаний диафрагмы 6 приводит к повышению производительности процесса перемещения.

Достоинством предложенного технического решения способа виброинерционного перемещения среды является высокая эффективность за счет повышения производительности и КПД путем возможности колебаний диафрагмы импульсами высокой частоты, а также повышения надежности за счет упрощения конструкции путем исключения движущихся элементов запорных клапанов.

Способ виброинерционного перемещения среды путем ввода среды во всасывающую камеру и последующего перемещения в нагнетательную камеру через диафрагму путем возбуждения ее колебаний, отличающийся тем, что колебания диафрагмы осуществляют по линейному размеру ее толщины в направлении движения среды негармоническими колебаниями, например колебаниями пилообразной формы.