RU2612671C1 - Piezoelectric supercharger of fluid media - Google Patents

Piezoelectric supercharger of fluid media Download PDF

Info

Publication number
RU2612671C1
RU2612671C1 RU2015152253A RU2015152253A RU2612671C1 RU 2612671 C1 RU2612671 C1 RU 2612671C1 RU 2015152253 A RU2015152253 A RU 2015152253A RU 2015152253 A RU2015152253 A RU 2015152253A RU 2612671 C1 RU2612671 C1 RU 2612671C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
walls
supercharger
piezoelectric
filled
space
Prior art date
Application number
RU2015152253A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Федор Федорович Пащенко
Леонид Ефимович Круковский
Александр Федорович Пащенко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук
Priority to RU2015152253A priority Critical patent/RU2612671C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2612671C1 publication Critical patent/RU2612671C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: supercharger consists of the housing, inside which the multilayer piezoceramic elements are installed, made in the form of cylinders protected by flexible wear-resistant shells. The electrodes are connected to the control units for the excitation of oscillations. Lids with pipelines attached thereto with intake and exhaust valves are arranged at the butts of the shells. The piezoceramic elements are in the form of a cylinder placed inside the intermediate tube with double walls, the space between the walls thereof is filled with flexible hygroscopic material. Between the housing and the intermediate tube, the tubular housing with double walls is installed, the space between the walls thereof is filled with air.
EFFECT: increased pump head and efficiency.
3 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для нагнетания текучих сред и может быть использовано в промышленности, на транспорте и в быту при перекачивании жидкостей, а также иных несжимаемых и сжимаемых текучих сред.The invention relates to a device for pumping fluids and can be used in industry, transport and at home when pumping liquids, as well as other incompressible and compressible fluids.

Известен пьезоэлектрический нагнетатель текучих сред, описанный в патенте RU 2452872 С1, 10.06.2012.Known piezoelectric fluid blower described in patent RU 2452872 C1, 10.06.2012.

Пьезоэлектрический нагнетатель текучих сред состоит из пьезоэлементов, расположенных в корпусе и соединенных последовательно, электроды соединены к блокам управления для возбуждения колебаний, а нагнетание текучей среды происходит за счет изменения их длины.The piezoelectric fluid blower consists of piezoelectric elements located in the housing and connected in series, the electrodes are connected to the control units to excite vibrations, and the injection of fluid occurs by changing their length.

Недостаток известного технического решения заключается в низкой эффективности нагнетателя.A disadvantage of the known technical solution is the low efficiency of the supercharger.

Ближайшим аналогом заявленного технического решения является устройство для нагнетания текучих сред, описанное в патенте (RU 2295802 С2, 02.03.2007).The closest analogue of the claimed technical solution is the device for pumping fluids described in the patent (RU 2295802 C2, 02.03.2007).

Известный нагнетатель состоит из корпуса, внутри которого установлены многослойные пьезокерамические цилиндры, защищенные гибкими износостойкими оболочками, электроды, соединенные с блоками управления для возбуждения колебаний, крышек, расположенных на торцах оболочек с присоединенными к ним трубопроводами с впускными и выпускными клапанами, прокладок и привода нагнетателя.The known supercharger consists of a housing, inside of which multilayer piezoceramic cylinders are installed, protected by flexible wear-resistant shells, electrodes connected to control units for exciting vibrations, covers located on the ends of the shells with pipelines with inlet and outlet valves connected to them, gaskets and a blower drive.

Достоинством известного устройства является высокая, по мнению авторов, производительность, надежность и универсальность.The advantage of the known device is high, according to the authors, performance, reliability and versatility.

Недостатком известного нагнетателя является сложность конструкции и относительно высокие габаритные размеры.A disadvantage of the known supercharger is the design complexity and relatively high overall dimensions.

Задача, на решение которой направлено настоящее техническое решение, состоит в создании простого, малогабаритного, эффективного и надежного нагнетателя, способного проталкивать текучую среду через внутренний канал цилиндров.The problem to which this technical solution is directed is to create a simple, small-sized, efficient and reliable supercharger capable of pushing a fluid through the internal channel of the cylinders.

Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, заключается в повышении напора насоса, а также в увеличении его кпд.The technical result achieved by the implementation of the invention is to increase the pressure of the pump, as well as to increase its efficiency.

Для решения поставленной задачи с достижением технического результата в известном пьезоэлектрическом нагнетателе текучих сред, состоящем из корпуса, внутри которого установлены многослойные пьезокерамические элементы, выполненные в виде цилиндров, защищенных гибкими износостойкими оболочками, электроды, соединенные с блоками управления для возбуждения колебаний, крышек, расположенных на торцах оболочек, с присоединенными к ним трубопроводами с впускными и выпускными клапанами, прокладок и приводов, согласно изобретению, пьезокерамические элементы выполнены в виде одного цилиндра, помещенного внутри промежуточной трубки с двойными стенками, межстенное пространство которой заполнено эластичным гигроскопическим материалом, а между корпусом и промежуточной трубкой установлен трубчатый корпус с двойными стенками, межстенное пространство которой заполнено воздухом.To solve the problem with achieving a technical result in the well-known piezoelectric fluid blower, consisting of a housing, inside of which multilayer piezoceramic elements are installed made in the form of cylinders protected by flexible wear-resistant shells, electrodes connected to control units for exciting vibrations, covers located on the ends of the shells, with pipelines attached to them with inlet and outlet valves, gaskets and actuators, according to the invention, piezoelectric of sul elements are in the form of a single cylinder, placed inside the intermediate tube with double walls, the space between the walls is filled flexible hygroscopic material, and between the shell and the intermediate tube is mounted a tubular housing with double walls, the space between the walls is filled with air.

Эластичный гигроскопический материал может быть выполнен в виде пенорезины.Flexible hygroscopic material can be made in the form of foam rubber.

Эластичный гигроскопический материал может быть выполнен в виде гофрированной трубки с тупым углом ребер, при этом ребра снабжены отверстиями, позволяющим свободно проходить текучей среде сквозь упомянутые отверстия.The elastic hygroscopic material can be made in the form of a corrugated tube with an obtuse angle of the ribs, while the ribs are provided with openings allowing the fluid to pass freely through the openings.

Выполнение пьезокерамических элементов в виде одного цилиндра, помещенного внутри промежуточной трубки с двойными стенками, межстенное пространство которой заполнено эластичным гигроскопическим материалом, а между корпусом и промежуточной трубкой установлен трубчатый корпус с двойными стенками, межстенное пространство которого заполнено воздухом, упрощает изготовление нагнетателя и повышает его кпд и габаритные размеры.The implementation of piezoceramic elements in the form of a single cylinder placed inside an intermediate tube with double walls, the interstitial space of which is filled with flexible hygroscopic material, and a tubular body with double walls, the interstitial space of which is filled with air, is installed between the body and the intermediate tube, simplifies the manufacture of the supercharger and increases its efficiency and overall dimensions.

Выполнение эластичного гигроскопического материала в виде пенорезины также способствует упрощению технологических процессов по изготовлению нагнетателя.The implementation of the flexible hygroscopic material in the form of foam rubber also contributes to the simplification of technological processes for the manufacture of a supercharger.

Выполнение эластичного гигроскопического материала в виде гофрированной трубки с тупым углом ребер, снабженных отверстиями, позволяющими свободно проходить текучей среде сквозь них, дает большую возможность технологам для формирования конструкции нагнетателя.The implementation of the flexible hygroscopic material in the form of a corrugated tube with an obtuse angle of the ribs, provided with openings that allow free passage of fluid through them, gives a great opportunity for technologists to form the design of the supercharger.

Фиг. 1 - силовой блок нагнетателя, выполненный из пьезоэлементов в виде шайб.FIG. 1 - power block supercharger made of piezoelectric elements in the form of washers.

Фиг. 2 - силовой блок нагнетателя в сборе (провода не изображены).FIG. 2 - power block of the supercharger assembly (wires not shown).

Фиг. 3 - промежуточная трубка, заполненная пенорезиной.FIG. 3 - an intermediate tube filled with foam rubber.

Фиг. 4 - общий вид нагнетателя с промежуточной пенорезиновой трубкой.FIG. 4 is a general view of a supercharger with an intermediate foam rubber tube.

Фиг. 5 - блок электропитания пьезоэлектрического нагнетателя.FIG. 5 - power supply unit of a piezoelectric supercharger.

Фиг. 6 - промежуточная гофрированная трубка.FIG. 6 - intermediate corrugated tube.

Фиг. 7 - общий вид нагнетателя с гофрированной трубкой.FIG. 7 is a general view of a corrugated tube supercharger.

Пьезоэлектрический нагнетатель 1 (фиг. 1) содержит блок шайб 2, изготовленных из пьезоэлементов, плотно прилегающих друг к другу и расположенных в виде столба с внутренней полостью 3.The piezoelectric supercharger 1 (Fig. 1) contains a block of washers 2 made of piezoelectric elements tightly adjacent to each other and arranged in the form of a column with an internal cavity 3.

Поверхность каждой шайбы снабжена электродами (на фиг. 1 не показаны), получающими питание от цепи переменного тока через трансформатор. Внутренняя и внешняя поверхности столба из шайб залиты внешним слоем из термостойкой резины (не показан).The surface of each washer is equipped with electrodes (not shown in FIG. 1), powered by an alternating current circuit through a transformer. The inner and outer surfaces of the column of washers are filled with an outer layer of heat-resistant rubber (not shown).

С одной стороны от блока шайб расположена наружная шайба 4 (фиг. 2) с отверстием посередине с выходным штуцером 5. С другой стороны имеется такая же шайба 6 с отверстием посередине и штуцером 7. Шайба 4 и шайба 6 вместе с блоком из пьезоэлементов залиты внешним слоем терморезины. Блок шайб помещают внутри промежуточной трубки 8 (фиг. 3) с двойными стенками. Межстенное пространство промежуточной трубки 8 заполнено пенорезиной. Трубку 8, выполненную из плотной резины или гибкой пластмассы, устанавливают внутри трубчатого корпуса 9 (фиг. 4) с двойными стенками. Межстенное пространство трубчатого корпуса 9 заполнено воздухом. Вся конструкция вместе с трубчатым корпусом 9 помещена во внутренний канал, выполненный в виде общего корпуса 10, имеющего вид трубы, выполненной из жесткого материала, например металла или пластмассы. Для предотвращения смещения трубчатого корпуса 9 его закрепляют с двух сторон внутри общего корпуса 10 с помощью неподвижных заглушек 11 и 12. Трубчатый корпус 9 снабжен выводными шлангами 13 и 14. Шланг 14 содержит обратный клапан 15. Аналогичный обратный клапан устанавливают и в шланге 13. Обратные клапаны обеспечивают движению текучей среды только в одну сторону. В свою очередь, штуцер 5 блока шайб снабжен шлангом 16, а штуцер 7 соединен со шлангом 17. В шланге 16 имеется обратный клапан 18. Аналогичный обратный клапан устанавливают и в шланге 17. Обратные клапаны обеспечивают движение текучей среды только в одну сторону.An outer washer 4 is located on one side of the washer block (Fig. 2) with an opening in the middle with an outlet fitting 5. On the other hand, there is the same washer 6 with an opening in the middle and a fitting 7. The washer 4 and washer 6 are filled with an external piezoelectric block a layer of thermal rubber. A block of washers is placed inside the intermediate tube 8 (Fig. 3) with double walls. The interwall space of the intermediate tube 8 is filled with foam rubber. The tube 8, made of dense rubber or flexible plastic, is installed inside the tubular body 9 (Fig. 4) with double walls. The interwall space of the tubular body 9 is filled with air. The whole structure together with the tubular body 9 is placed in the inner channel, made in the form of a common body 10, having the form of a pipe made of rigid material, such as metal or plastic. To prevent the displacement of the tubular casing 9, it is fixed on two sides inside the common casing 10 using fixed plugs 11 and 12. The tubular casing 9 is equipped with outlet hoses 13 and 14. The hose 14 contains a check valve 15. A similar check valve is installed in the hose 13. valves provide fluid movement in only one direction. In turn, the fitting 5 of the washer block is equipped with a hose 16, and the fitting 7 is connected to the hose 17. In the hose 16 there is a non-return valve 18. A similar non-return valve is also installed in the hose 17. The non-return valves allow the fluid to move in one direction only.

Электрическая схема питания пьезоэлектрического блока содержит понижающий трансформатор 19 (фиг. 5), в котором имеется обмотка высокого напряжения с проводами 20 и 21 и набор обмоток низкого напряжения с проводами, 22, 23, подающих питание к первой пьезоэлектрической шайбе, провода 24, 25 для питания второй пьезоэлектрической шайбы, провода 26 27 для питания третьей пьезоэлектрической шайбы и т.д. Частота питания трансформатора определяет производительность нагнетателя.The power circuit of the piezoelectric block contains a step-down transformer 19 (Fig. 5), in which there is a high voltage winding with wires 20 and 21 and a set of low voltage windings with wires, 22, 23 supplying power to the first piezoelectric washer, wires 24, 25 for power supply of the second piezoelectric washer, wires 26 27 for powering the third piezoelectric washer, etc. The power frequency of the transformer determines the performance of the supercharger.

В варианте исполнения эластичный гигроскопический материал выполнен в виде гофрированной трубки 28 (фиг. 6) с тупым углом ребер, при этом ребра снабжены отверстиями (не показаны), позволяющими свободно проходить текучей среде сквозь них.In an embodiment, the flexible hygroscopic material is made in the form of a corrugated tube 28 (Fig. 6) with an obtuse angle of the ribs, while the ribs are provided with openings (not shown) that allow free passage of fluid through them.

Общий вид нагнетателя с гофрированной трубкой 28 имеется на фиг. 7.A general view of the corrugated tube blower 28 is shown in FIG. 7.

Пьезоэлектрический нагнетатель текучих сред действует следующим образом. При подаче питания на провода 22-27 и т.д. (фиг. 5) на шайбы 2 из пьезоэлементов (фиг. 1, 2, 4, 7) последние начнут изменять свои габаритные размеры. При определенной полярности сигнала внутренний и внешний размеры пьезоэлементов увеличиваются, при противоположной полярности эти размеры уменьшаются. В процессе увеличения внутреннего размера текучая среда будет стремиться заполнить образующийся вакуум, а при сжатии текучая среда будет вытолкнута во внешнее пространство. При этом обратные клапаны (фиг. 4, 7) обеспечивают протекание текучей среды только в одну сторону от шланга 17 к шлангу 18.A piezoelectric fluid blower operates as follows. When applying power to the wires 22-27, etc. (Fig. 5) on the washers 2 of the piezoelectric elements (Fig. 1, 2, 4, 7), the latter will begin to change their overall dimensions. With a certain polarity of the signal, the internal and external sizes of the piezoelectric elements increase; with the opposite polarity, these sizes decrease. In the process of increasing the internal size, the fluid will tend to fill the resulting vacuum, and when compressed, the fluid will be pushed into the outer space. In this case, the check valves (Fig. 4, 7) ensure that the fluid flows only in one direction from the hose 17 to the hose 18.

При наличии промежуточной трубки 8 (фиг. 3, 4) в процессе расширения модуля 1 его внешние стенки будут воздействовать на трубку 8, сжимая ее стенки. Находящаяся в трубке текучая среда будет вытесняться наружу по шлангу 13. Обратные клапаны в шлангах 13 и 14 обеспечат движение среды только в одну сторону от шланга 13 к шлангу 14. Сжатие модуля 1 приведет к тому, что находящаяся в межстенном пространстве промежуточной трубки 8 пенорезина будет восстанавливать свой объем, затягивая в пустоты текучую среду. Далее процесс повторяется.If there is an intermediate tube 8 (Fig. 3, 4) during the expansion of module 1, its external walls will act on the tube 8, compressing its walls. The fluid in the tube will be forced out through the hose 13. The non-return valves in the hoses 13 and 14 will allow the fluid to move only one way from the hose 13 to the hose 14. Compression of the module 1 will result in foam rubber being in the inter-space of the intermediate tube 8 restore its volume by drawing fluid into voids. The process is then repeated.

Аналогичный описанному выше процесс будет происходить и при наличии гофрированной трубки 28 (фиг. 6, 7).A similar process described above will occur in the presence of corrugated tube 28 (Fig. 6, 7).

Таким образом, в данном предложении для нагнетания текучей среды используется весь объем пьезоэлементов. Это обстоятельство и способствует повышению кпд и производительности данного нагнетателя и снижению его габаритных размеров.Thus, in this proposal, the entire volume of the piezoelectric elements is used to pump the fluid. This circumstance contributes to an increase in the efficiency and productivity of this supercharger and a decrease in its overall dimensions.

Пьезоэлектрический нагнетатель текучих сред может быть использован и на транспорте, и в промышленности, и в сельском хозяйстве, и в быту при перекачивании жидкостей с высоким напором и относительно небольшой подачей, где по массогабаритным показателям и показателям эффективности использование насосов других типов затруднено.A piezoelectric fluid blower can be used in transport, and in industry, and in agriculture, and in everyday life when pumping liquids with a high pressure and a relatively small flow rate, where it is difficult to use other types of pumps in terms of weight and size and efficiency.

Claims (3)

1. Пьезоэлектрический нагнетатель текучих сред, содержащий корпус, внутри которого установлены многослойные пьезокерамические элементы, выполненные в виде цилиндров, защищенных гибкими износостойкими оболочками, электроды, соединенные с блоками управления для возбуждения колебаний, крышки, расположенные на торцах оболочек, с присоединенными к ним трубопроводами с впускными и выпускными клапанами, прокладки и приводы, отличающийся тем, что пьезокерамические элементы выполнены в виде одного цилиндра, помещенного внутри промежуточной трубки с двойными стенками, межстенное пространство которой заполнено эластичным гигроскопическим материалом, а между корпусом и промежуточной трубкой установлен трубчатый корпус с двойными стенками, межстенное пространство которого заполнено воздухом.1. A piezoelectric fluid blower containing a housing, inside of which are installed multilayer piezoceramic elements made in the form of cylinders protected by flexible wear-resistant shells, electrodes connected to control units for exciting vibrations, covers located on the ends of the shells, with pipelines connected to them intake and exhaust valves, gaskets and actuators, characterized in that the piezoceramic elements are made in the form of a single cylinder placed inside the intermediate cutting the double-walled, the space between the walls is filled flexible hygroscopic material, and between the shell and the intermediate tube is mounted a tubular housing with double walls, the space between the walls is filled with air. 2. Нагнетатель по п. 1, отличающийся тем, что эластичный гигроскопический материал выполнен в виде пенорезины.2. A supercharger according to claim 1, characterized in that the elastic hygroscopic material is made in the form of foam rubber. 3. Нагнетатель по п. 1, отличающийся тем, что эластичный гигроскопический материал выполнен в виде гофрированной трубки с тупым углом ребер, при этом ребра снабжены отверстиями, позволяющими свободно проходить текучей среде сквозь них.3. The supercharger according to claim 1, characterized in that the elastic hygroscopic material is made in the form of a corrugated tube with an obtuse angle of the ribs, while the ribs are provided with openings that allow fluid to pass freely through them.
RU2015152253A 2015-12-07 2015-12-07 Piezoelectric supercharger of fluid media RU2612671C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015152253A RU2612671C1 (en) 2015-12-07 2015-12-07 Piezoelectric supercharger of fluid media

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015152253A RU2612671C1 (en) 2015-12-07 2015-12-07 Piezoelectric supercharger of fluid media

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2612671C1 true RU2612671C1 (en) 2017-03-13

Family

ID=58458004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015152253A RU2612671C1 (en) 2015-12-07 2015-12-07 Piezoelectric supercharger of fluid media

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2612671C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4115036A (en) * 1976-03-01 1978-09-19 U.S. Philips Corporation Pump for pumping liquid in a pulse-free flow
US7118356B2 (en) * 2002-10-02 2006-10-10 Nanyang Technological University Fluid pump with a tubular driver body capable of selective axial expansion and contraction
RU2295802C2 (en) * 2005-05-23 2007-03-20 Иван Иванович Зюзин Piezoelectric drive of high economic efficiency
RU2452872C2 (en) * 2010-07-15 2012-06-10 Андрей Леонидович Кузнецов Piezoelectric pump
RU127519U1 (en) * 2012-07-02 2013-04-27 Павел Анатольевич Прилепко Piezoelectric Drive

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4115036A (en) * 1976-03-01 1978-09-19 U.S. Philips Corporation Pump for pumping liquid in a pulse-free flow
US7118356B2 (en) * 2002-10-02 2006-10-10 Nanyang Technological University Fluid pump with a tubular driver body capable of selective axial expansion and contraction
RU2295802C2 (en) * 2005-05-23 2007-03-20 Иван Иванович Зюзин Piezoelectric drive of high economic efficiency
RU2452872C2 (en) * 2010-07-15 2012-06-10 Андрей Леонидович Кузнецов Piezoelectric pump
RU127519U1 (en) * 2012-07-02 2013-04-27 Павел Анатольевич Прилепко Piezoelectric Drive

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7399168B1 (en) Air driven diaphragm pump
US9726160B2 (en) Double acting fluid pump with spring biased piston
RU2669099C2 (en) Bellows pump with hydraulic drive
JP2006207410A (en) Bellows pump
JP2008032017A (en) Peristaltic pump
ATE350579T1 (en) OSCILLATING DISPLACEMENT PUMP
WO2007130850A2 (en) Single stage to two stage compressor
RU2612671C1 (en) Piezoelectric supercharger of fluid media
RU2565134C1 (en) Piston-type pump-compressor
RU2295802C2 (en) Piezoelectric drive of high economic efficiency
RU2221934C2 (en) Peristaltic pump
JP5458081B2 (en) Diaphragm and diaphragm pump
JP5301435B2 (en) Hydraulic pump
RU2776224C1 (en) Diaphragm pump
RU2768628C1 (en) Diaphragm pump
RU2684694C1 (en) Pump
US11499552B2 (en) Fluid working systems
RU186943U1 (en) ELECTRIC DRIVE DIAGRAM PUMP
KR101449300B1 (en) Diaphragm pump
RU2616432C1 (en) Flexible hose pump-mixer for highly condensed substances
CN104295473A (en) Hydraulic positive displacement pump
RU2633975C1 (en) Method for peristaltic pumping of fluids based on piezoelectric elements
RU2610165C1 (en) Piston vacuum pump-compressor
RU146149U1 (en) PUMP PUMP
IT202000009091A1 (en) Compressor for an aerosol therapy device and relative aerosol therapy device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171208