RU2154198C1 - Submersible electromagnetic vibrating pump - Google Patents

Abstract

FIELD: water lifting from wells. SUBSTANCE: pump magnetic circuit consists of three parts: two cylindrical cores placed one into the other with circular clearance and with coil placed in between, and third core which is yoke. Armature and yoke are made of electrical steel laminations in form of plates. Central core of magnetic circuit has axial hole to pass rod coupling diaphragm installed in lower cover of housing, armature, shock absorber and piston. Inlet valve and outlet branch pipe are installed in housing upper cover. EFFECT: enhanced performance characteristics of pump owing to effective use of magnetic field energy. 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, электромашиностроению, электротехнике, в частности производству погружных насосов с электромагнитным вибрационным приводом, и может быть использовано для подъема неагрессивных жидкостей, преимущественно воды, из скважин, колодцев и других емкостей. The invention relates to mechanical engineering, electrical engineering, electrical engineering, in particular the production of submersible pumps with electromagnetic vibration drive, and can be used to lift non-aggressive fluids, mainly water, from wells, wells and other containers.

Широко известен электромагнитный вибрационный насос типа "Малыш" [1], содержащий корпус, размещенный в нем электромагнитный вибратор с магнитопроводом и обмоткой, якорь которого посредством штока связан с поршнем, амортизатором и диафрагмой, впускной клапан и выпускной патрубок. Widely known electromagnetic vibration pump type "Kid" [1], comprising a housing, an electromagnetic vibrator placed therein with a magnetic circuit and a winding, the armature of which is connected via a rod to a piston, shock absorber and diaphragm, an inlet valve and an outlet pipe.

В этом насосе "выталкивание" воды происходит за счет упругих сил амортизатора, что не позволяет создавать относительно высокого давления на выходе насоса и, как следствие, не позволяет поднимать воду со значительных глубин. In this pump, the “pushing out” of water occurs due to the elastic forces of the shock absorber, which does not allow creating a relatively high pressure at the pump outlet and, as a result, does not allow lifting water from considerable depths.

Наличие больших потоков рассеяния электромагнитной системы, используемой в вибраторе, не позволяет развить в ограниченном объеме больших электромагнитных усилий, что приводит к потере полезной мощности. The presence of large scattering fluxes of the electromagnetic system used in the vibrator does not allow a large volume of electromagnetic forces to be developed in a limited volume, which leads to the loss of useful power.

Все вышесказанное, в конечном счете, определяет низкий КПД насоса. All of the above, ultimately, determines the low efficiency of the pump.

Низкая технологичность электромагнитной системы стержневого типа приводит к высокой трудоемкости его изготовления и сборки и, следовательно, повышению стоимости производства. The low adaptability of the rod-type electromagnetic system leads to the high complexity of its manufacture and assembly and, consequently, an increase in the cost of production.

Известна конструкция электромагнитного вибрационного насоса [2], содержащая также корпус, электромагнитный вибратор с магнитопроводом, электрической обмоткой и якорем, связанным штоком с поршнем тела вибрирующего плавника, амортизатор, диафрагму, клапан, перекрывающий впускные отверстия, выполненные в корпусе, выпускной патрубок. A known design of an electromagnetic vibration pump [2], which also contains a housing, an electromagnetic vibrator with a magnetic circuit, an electric winding and an armature connected by a rod to the piston of the body of the vibrating fin, a shock absorber, a diaphragm, a valve blocking the inlet openings made in the housing, an exhaust pipe.

Отличием конструкции данного насоса является особое изготовление обмотки вибратора, что позволило повысить надежность и снизить его массогабаритные параметры, но не устранило недостатки, присущие аналогу. The design difference of this pump is the special manufacturing of the vibrator winding, which increased reliability and reduced its overall dimensions, but did not eliminate the disadvantages inherent in the analogue.

В задачу, решаемую настоящим изобретением, входит устранение вышеуказанных недостатков за счет конструктивной особенности выполнения электромагнитной системы вибратора, использования энергии магнитного поля для выталкивания воды из рабочей камеры и размещения впускного клапана и выпускного патрубка в верхней части насоса. The problem solved by the present invention includes the elimination of the above disadvantages due to the design features of the electromagnetic system of the vibrator, the use of magnetic field energy to push water out of the working chamber and place the inlet valve and exhaust pipe in the upper part of the pump.

Технический результат изобретения заключается в повышении КПД, производительности, напора, надежности в эксплуатации, повышении технологичности изготовления, уменьшении диаметра, длины и массы насоса. The technical result of the invention is to increase efficiency, productivity, pressure, reliability in operation, increase manufacturability, reduce the diameter, length and weight of the pump.

Указанные выше достоинства изобретения обеспечиваются тем, что в предлагаемом погружном электромагнитном вибрационном насосе, содержащем корпус, размещенные в нем электромагнитный вибратор с магнитопроводом и обмоткой, якорь которого посредством штока связан с поршнем, амортизатором и диафрагмой, рабочую камеру, впускной клапан и выпускной патрубок. Корпус насоса имеет верхнюю и нижнюю крышки. В нижней крышке установлена диафрагма, а в верхней крышке - впускной клапан и выпускной патрубок. Амортизатор установлен между верхней крышкой и корпусом. The above advantages of the invention are ensured by the fact that in the proposed submersible electromagnetic vibration pump, comprising a housing, an electromagnetic vibrator with a magnetic circuit and a winding, the armature of which is connected to a piston, a shock absorber and a diaphragm, a working chamber, an intake valve and an exhaust pipe. The pump housing has a top and bottom cover. A diaphragm is installed in the bottom cover, and an inlet valve and an outlet pipe are installed in the upper cover. A shock absorber is installed between the top cover and the housing.

Магнитопровод вибратора выполнен по броневому типу и состоит из трех частей, а именно из двух цилиндрических сердечников из ленточной электротехнической стали, размещенных один в другом с зазором, в котором установлена катушка с обмоткой и третьего шихтованного сердечника - ярма, выполненного в виде шайб из пластин электротехнической стали и служащего для замыкания магнитопроводов упомянутых выше цилиндрических сердечников. Центральный сердечник магнитопровода вибратора имеет отверстие для прохода штока, а закрепленный на штоке якорь размещен между нижними торцами сердечников магнитопровода и диафрагмой и выполнен аналогично ярму. The vibrator magnetic circuit is made in an armored type and consists of three parts, namely, two cylindrical cores made of tape electrical steel, placed one inside the other with a gap, in which a coil with a winding and a third lined core, a yoke made in the form of washers from electrical plates, are installed steel and used to close the magnetic circuits of the aforementioned cylindrical cores. The central core of the vibrator’s magnetic circuit has an opening for the passage of the rod, and an anchor mounted on the rod is placed between the lower ends of the magnetic circuit core and the diaphragm and is made similar to the yoke.

Выполнение магнитопровода по броневому типу позволяет существенно уменьшить потоки рассеяния, благодаря чему удается в ограниченном объеме развивать значительные электромагнитные усилия, что снижает энергозатраты и увеличивает глубину скважины, с которой можно качать воду. The implementation of the armored-type magnetic circuit can significantly reduce the scattering fluxes, which makes it possible to develop significant electromagnetic forces in a limited volume, which reduces energy consumption and increases the depth of the well from which water can be pumped.

Размещение впускного клапана и выпускного патрубка в верхней крышке (части корпуса насоса) позволяет:
во-первых, обезопасить насос от засорения частицами грунта;
во-вторых, не позволяет перегреться электромагнитной системе вибратора, так как при понижении уровня воды ниже впускного клапана электромагнитная система все равно останется в воде и будет хорошо охлаждаться.Placing the inlet valve and outlet in the top cover (part of the pump housing) allows you to:
firstly, to protect the pump from clogging with soil particles;
secondly, it does not allow the vibrator's electromagnetic system to overheat, since when the water level drops below the intake valve, the electromagnetic system will still remain in the water and will cool well.

Установка диафрагмы в нижней крышке, а амортизатора в верхней части насоса, увеличивает расстояние между точками крепления в них штока, что позволяет снизить требования к точности сборки и повысить технологичность изготовления насоса. Installing a diaphragm in the bottom cover, and a shock absorber in the upper part of the pump, increases the distance between the mounting points of the rod in them, which reduces the requirements for assembly accuracy and improves the manufacturability of the pump.

Размещение якоря в нижней части насоса, под нижними торцами сердечников магнитопровода, позволяет направить усилие электромагнитной системы на развитие рабочего давления насоса, которое больше, чем давление, развиваемое за счет упругих свойств амортизатора. Это обстоятельство и броневая конструкция магнитопровода позволяют уменьшить диаметр, длину и массу насоса. The placement of the anchor in the lower part of the pump, under the lower ends of the cores of the magnetic circuit, allows you to direct the force of the electromagnetic system to the development of the working pressure of the pump, which is greater than the pressure developed due to the elastic properties of the shock absorber. This circumstance and the armored design of the magnetic circuit can reduce the diameter, length and weight of the pump.

В конечном счете, указанные выше отличия позволяют создать насос с высокими технико-эксплуатационными характеристиками. Ultimately, the above differences allow you to create a pump with high technical and operational characteristics.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показано продольное сечение насоса предлагаемой конструкции. The invention is illustrated in the drawing, which shows a longitudinal section of a pump of the proposed design.

Насос содержит корпус 1, верхнюю и нижнюю крышки 2 и 3 соответственно. В верхней крышке 2 имеется рабочая камера 4 и установлены впускной клапан 5 и выпускной патрубок 6. В нижней крышке установлена диафрагма 7. В корпусе 1 размещен электромагнитный вибратор с якорем 8, выполненным в виде шайбы из электротехнической стали, закрепленный на штоке 9, на верхнем конце которого укреплен поршень 10, а под ним, между верхней крышкой и корпусом, установлен амортизатор 11. Нижний конец штока 9 закреплен в диафрагме 7. Электромагнитный вибратор имеет магнитопровод броневого типа и состоит из трех частей: двух цилиндрических сердечников, выполненных из ленточной электротехнической стали - внешнего сердечника 12, и центрального сердечника 13, имеющего осевое отверстие для прохода штока 9. Третья часть сердечника - ярмо 14 - выполнено аналогично якорю и замыкает верхние торцы сердечников 12 и 13, где в кольцевом зазоре, образованном ими, размещена катушка электрической обмотки 15. Якорь, закрепленный на штоке, размещен между нижними торцами сердечников 12 и 13 и диафрагмой 7. The pump comprises a housing 1, upper and lower covers 2 and 3, respectively. In the upper cover 2 there is a working chamber 4 and an inlet valve 5 and an outlet pipe 6 are installed. A diaphragm 7 is installed in the lower cover. An electromagnetic vibrator with an armature 8, made in the form of a washer made of electrical steel, mounted on the stem 9, is installed on the top 1 the end of which the piston 10 is fixed, and under it, between the upper cover and the body, a shock absorber is installed 11. The lower end of the rod 9 is fixed in the diaphragm 7. The electromagnetic vibrator has an armored magnetic circuit and consists of three parts: two cylindrical rod holders made of electrical steel tape - an external core 12, and a central core 13 having an axial hole for the passage of the rod 9. The third part of the core - yoke 14 - is made similar to the anchor and closes the upper ends of the cores 12 and 13, where in the annular gap formed by they placed the coil of the electrical winding 15. An anchor mounted on the rod is placed between the lower ends of the cores 12 and 13 and the diaphragm 7.

Насос работает следующим образом. The pump operates as follows.

Перед включением насос погружают в жидкостную среду, например воду, на определенную глубину. Before switching on, the pump is immersed in a liquid medium, such as water, to a certain depth.

Под действием гидростатического давления впускной клапан открывается, и рабочая камера насоса заполняется водой. Затем подают напряжение на обмотку электромагнитного вибратора, вследствие чего под действием электромагнитных сил происходит притягивание якоря к сердечникам магнитопровода вибратора. Электромагнитное усилие, воздействующее на якорь, передается при помощи штока поршню, который перекрывает рабочую камеру насоса и закрывает впускной клапан. При этом вода из рабочей камеры вытесняется поршнем и через выпускной патрубок подается на поверхность. При обратном ходе якоря, а следовательно, штока и поршня, в рабочей камере создается разрежение, за счет которого и под действием гидростатического давления вода вновь поступает в рабочую камеру. Далее процесс повторяется с частотой, определяемой частотой питающего напряжения. Under the influence of hydrostatic pressure, the inlet valve opens and the working chamber of the pump is filled with water. Then voltage is applied to the winding of the electromagnetic vibrator, as a result of which, under the influence of electromagnetic forces, the armature is attracted to the cores of the vibrator magnetic circuit. The electromagnetic force acting on the armature is transmitted using the rod to the piston, which closes the pump chamber and closes the inlet valve. In this case, water from the working chamber is displaced by the piston and is fed to the surface through the outlet pipe. During the reverse stroke of the armature, and consequently, the rod and piston, a vacuum is created in the working chamber, due to which, under the influence of hydrostatic pressure, water again enters the working chamber. Further, the process is repeated with a frequency determined by the frequency of the supply voltage.

Источники информации принятые во внимание:
1. Электронасос БВ-0,12-40-У5 "Малыш".Sources of information taken into account:
1. Electric pump BV-0.12-40-U5 "Kid".

2. Патент RU 2046221, 6 F 04 F 7/00, Б.И.N 29, 1995 г. 2. Patent RU 2046221, 6 F 04 F 7/00, B. I. N 29, 1995

Claims (1)

Погружной электромагнитный вибрационный насос, содержащий корпус, размещенные в нем электромагнитный вибратор с магнитопроводом и катушкой электрической обмотки, ярмом и якорем, который посредством штока связан с поршнем, амортизатором и диафрагмой, рабочую камеру, впускной клапан и выпускной патрубок, отличающийся тем, что корпус имеет нижнюю и верхнюю крышки, где в нижней крышке установлена диафрагма, в верхней - впускной клапан и выпускной патрубок, причем амортизатор размещен между верхней крышкой и корпусом, а магнитопровод вибратора выполнен по броневому типу и состоит из трех частей, а именно, из двух цилиндрических сердечников из ленточной электротехнической стали, размещенных один в другом, где в образованном ими кольцевом зазоре и размещена катушка электрической обмотки, а третья часть магнитопровода - ярмо - выполнена в виде шайбы из пластин электротехнической стали и замыкает верхние торцы цилиндрических сердечников, причем центральный сердечник имеет осевое отверстие для прохода штока, а якорь выполнен аналогично ярму и закреплен на штоке между нижними торцами сердечников магнитопровода и диафрагмой. A submersible electromagnetic vibration pump comprising a housing, an electromagnetic vibrator placed therein with a magnetic circuit and an electric coil, a yoke and an armature, which is connected via a rod to a piston, a shock absorber and a diaphragm, a working chamber, an intake valve and an outlet pipe, characterized in that the housing has the lower and upper covers, where the diaphragm is installed in the lower cover, the inlet valve and the outlet pipe in the upper one, the shock absorber located between the upper cover and the body, and the magnetic circuit vibrat The armor type is made of armored type and consists of three parts, namely, two cylindrical cores made of electrical steel tape, placed one inside the other, where the coil of the electric winding is placed in the ring gap formed by them, and the third part of the magnetic circuit - the yoke - is made in the form washers made of electrical steel plates and closes the upper ends of the cylindrical cores, with the central core having an axial hole for the passage of the rod, and the anchor is made similar to the yoke and mounted on the rod between the lower rtsami cores of the magnetic circuit and the diaphragm.