Вибронасос

1115 Р 04 Г 1/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ О О О 4 ь Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(71) Челябинский государственный технический университет(13) Челябинский государственный технический университет(56) Авторское свидетельство СССРМ 966288. кл. Е 04 В 17/04, 1982,Авторское свидетельство СССРМ 901859, кл. Г 04 Г 1/00, 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 2000488 С 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 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,цилиндрический корпус и охватывающие его пьезокерамические элементы, торцовые крышки со встроенными обратными клапанами, электроды. подключенные к переключателю через регулятор к генератору и расположенный внутри корпуса пьезокерамический поршень с центральным электродом, подключенным к переключателю.Недостатками известного вибронасоса являются относительно невысокая надежность из-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 применения10 15 20 25 30 35 40 45 50 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 пьезокерамический 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 переключатель.Отличительными признаками изобретения являются введение дополнительного пьезокерамического элемента в пьезокерамический корпус, подклоченный в противофазе к генератору. и регулируемых с помощью переключателя элек гроклапанов.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 КОД насоса. Уменьшение количества трущихся элементов и кинемэтических 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 пьезокерамического материала и имеющий торцовые электроды 2 и 3 для подключения к однофазному генератору 4 низкочастотного электрического напряжения (г=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 злемен гогл 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 Рь 1. На выходе насоса устанавливается выходная камера 15, в которой развивается давление Рь 2, 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 цьезокерамического элемента 11 возникают продольные и радиальные колебания частотой 1. Причем пьезокерамический корпус 1 и пьезокерамический элемент 11 увеличивают и уменьшают свои размеры в противофазе согласно знаку и амплитуде подаваемого напряжения.Допустим, в первый момент времени, согласно 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 1, удовлетворяющего следующей зависи- мости РРкг; Рг,2 Рк 1 (1) В это время на входной злектроклапан 8 напряжение (фиг. 2) не подается и благодаря цоложительному перепаду давлениял 1=а-Р 1 0 (2) электроклацэн откроется. Порция жидкости ЛО проникает в рабочую камеру насоса, а на выходной электроклацан 9 подаетСя напряжение Ол и клапан 9 закрывается. При этом, согласно ээвисил 1 ости (1), давление Рк 2 буДет удерживать выходной электроклапан 9 ог О 1 крытця, При изглснении знака цитающего напряжения, подаваемого на пьезокерамический корпус 1 и цьезокераглический элемент 11, давление в рабочей каглере увеличивлегсяР Р 1: Р гРк ,3)Выходной элелтроклацэн 9 Обесточива. ется и открывается под действием перепада давления ЛР".= Рь; - Р 2 О (1) а нз входной электролацан 8 цодается на. пряжение О;, и он зэкрьвается. Причегл перее и ад ц д и л г 16 и яЛР 1=Ра-Р 10 (5)способствует закрытию входного электро- клапана 8, Давление в последующей камере растет и достигает номинального. Порция жидкости ЬО формирует непрерывный расход.Таким образом, при уменьшении давления в первой рабочей камере(Рк 1), во второй камере (Р 2) давление увеличивается и порция жидкости М проникает в первую камеру, а при возрастании и уменьшение Р 1 и Рь 2 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 целом.Формула изобретения Вибронасос. содержащий польй цилин дрический корпус с торцовыми фланцами,выполненный из пьезокерамического материала. всасывающие и нагнетательные клапаны, установленные в торцовых фланцах, и генератор электрических колебаний, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что вибронасос снабженпереключателем и пьезокерамическим элементом, установленным в корпусе с зазором и с образованием в нем рабочей камеры и подключенным к генератору электрических 15 колебаний, выполненному однофазным, впротивофазе с пьезокерамическим корпусом, а всасывающий и нагнетательный клапаны выполнены в виде регулируемых электроклапанов, соединенных с генерато ром через переключатель.