Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
DIAPHRAGM PUMP WITH A MAGNETOHYDRODYNAMIC DRIVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/104935
Kind Code:
A1
Abstract:
The utility model relates to the construction of pumps, in particular to diaphragm pumps, and can be used in various branches of engineering for pumping liquid or gaseous media. The diaphragm pump with the MHD drive comprises a minimum of one pumping section, comprising an inlet valve and an outlet valve and a working chamber with a driven diaphragm. Furthermore, the claimed pump additionally comprises a drive chamber which is separated from the working chamber by a driven diaphragm and is filled with current-conducting liquid, two opposite walls of which drive chamber are electrodes connected to a power source, and a controlling magnet system. Low-melting metals and/or alloys can be used as the current-conducting liquid. The use of this technical solution makes it possible remotely (without disassembly) to monitor the state of delivery elements of the device, and ensures a high degree of accuracy of metering the medium being pumped and minimization of energy losses in the drive mechanism.

Inventors:
VASILJEV, Sergei Alexandrovich (ul. Sirenevaya, 23 kv. 13, Novosibirsk 8, 630058, RU)
Application Number:
RU2013/001116
Publication Date:
July 03, 2014
Filing Date:
December 12, 2013
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
VASILJEV, Sergei Alexandrovich (ul. Sirenevaya, 23 kv. 13, Novosibirsk 8, 630058, RU)
International Classes:
F04B43/04; H02K44/02
Foreign References:
DE3338626A1
SU283831A1
SU685433A1
SU208087A1
Attorney, Agent or Firm:
SHEKHTMAN, Ekaterina L'vovna (а/уа 123, Novosibirsk, 9, 630009, RU)
Download PDF:
Claims:
Формула

1. Мембранный насос с МГД-приводом, содержащий не менее, чем один перекачивающий тракт, включающий впускной и выпускной клапаны и рабочую камеру с приводной мембраной, отличающийся тем, что допол- нительно содержит отделенную от рабочей камеры приводной мембраной заполненную токопроводящей жидкостью приводную камеру, две противо- положные стенки которой являются электродами, подключенными к источ- нику тока, и управляющую магнитную систему.

2. Мембранный насос с МГД-приводом по п. 1, отличающийся тем, что в качестве токопроводящей жидкости используют легкоплавкие метал- лы и/или сплавы.

3. Мембранный насос с МГД-приводом по п. 1 , отличающийся тем, что в качестве управляющей магнитной системы используют цепь, вклю- чающую источник тока, стенки-электроды приводной камеры и токопрово- дящую жидкость.

Description:
Мембранный насос с магнитогидродинамическим приводом

Полезная модель относится к насосостроению, в частности к мем- бранным (диафрагменным) насосам и может быть применена в различных областях техники для перекачивания жидких или газообразных сред. Известен мембранный насос, содержащий заполненную рабочей жид- костью промежуточную камеру с приводной мембраной, соединенной с ме- ханическим приводом, и перекачивающий тракт, включающий впускной и выпускной клапаны и рабочую камеру с гидроприводной мембраной, рас- положенной между промежуточной и рабочей камерами и разделяющей ра- бочую и перекачиваемую жидкость (см. патент RU Ν°4344, МПК 6 F04B43/00, опубликован 16.06.1997г.).

Известный насос работает следующим образом.

Привод насоса, соединенный с приводной мембраной, совершает воз- вратно-поступательное движение. Перемещаясь в направлении от рабочей камеры, привод увлекает за собой приводную мембрану, рабочую жид- кость, расположенную в промежуточной камере и гидроприводную мем- брану. В рабочей камере насоса при этом создается разрежение. Одновре- менно с началом поступательного движения привода открывается впускной клапан перекачивающего тракта и перекачиваемая жидкость засасывается в рабочую камеру насоса. Пройдя мертвую точку, привод насоса начинает возвратное движение в сторону рабочей камеры. Одновременно закрывает- ся впускной и открывается выпускной клапан. Приводная мембрана, пере- мещаемая приводом в сторону рабочей камеры, толкает рабочую жидкость, а та, в свою очередь - гидроприводную мембрану, уменьшая объем рабочей камеры и вытесняя перекачиваемую жидкость через выпускной клапан да- лее.

Недостатками данного устройства являются невысокий КПД, связан- ный использованием механического привода, и необходимость периодиче- ских регламентных работ, в ходе которых требуется разборка насоса и де- фектовка его деталей. Кроме того, данное устройство не способно обеспе- чить высокую точность дозирования, так как единичный объем прокачки является постоянным.

Задачей предлагаемой полезной модели является разработка насоса, лишенного вышеуказанных недостатков.

Техническими результатами разработки являются дистанционная (не требующая разборки) возможность контроля состояния расходных элемен- тов устройства, высокая точность дозирования перекачиваемой среды, ми- нимизация энергетических потерь в приводном механизме. Технические результаты достигаются за счет того, что мембранный насос с МГД-приводом, содержащий не менее, чем один перекачивающий тракт, включающий впускной и выпускной клапаны и рабочую камеру с приводной мембраной, дополнительно содержит отделенную от рабочей камеры приводной мембраной заполненную токопроводящей жидкостью приводную камеру, две противоположные стенки которой являются элек- тродами, подключенными к источнику тока, и управляющую магнитную систему.

В качестве токопроводящей жидкости возможно использование лег- коплавких металлов и/или сплавов. В качестве управляющей магнитной системы может быть использова- на цепь, включающая источник тока, стенки-электроды приводной камеры и токопроводящую идкость.

На нижеследующих фигурах представлены: на фиг.1 - принципиаль- ная схема устройства, на фиг.2 - варианты исполнения управляющей маг- нитной системы.

Мембранный насос с МГД-приводом содержит впускной 1 и выпуск- ной 2 клапаны, рабочую камеру 3 с приводной мембраной 4, заполненную токопроводящей жидкостью приводную камеру 5 со стенками-электродами 6.

Заявляемый насос работает следующим образом.

МГД-привод обеспечивает возвратно-поступательное движение при- водной мембраны 4.

Перемещаясь в направлении от рабочей камеры 3, приводная мембра- на создает в ней разрежение. Одновременно с началом движения приводной мембраны открывается впускной клапан 1 перекачивающего тракта и пере- качиваемая жидкость (газ) засасывается в рабочую камеру насоса. Выпуск- ной клапан 2 в это время остается закрытым. В момент начала возвратного движения приводной мембраны в сторону рабочей камеры закрывается впускной и открывается выпускной клапаны. Приводная мембрана, пере- мещаемая МГД-приводом в сторону рабочей камеры, уменьшает объем ра- бочей камеры и вытесняет перекачиваемую жидкость (газ) через выпускной клапан далее.

МГД-привод насоса работает следующим образом.

При включении источника тока между стенками-электродами 6 при- водной камеры 5 через токопроводящую жидкость течет ток. Управляющая магнитная система обеспечивает магнитное поле в токопроводящей жидко- сти с составляющей, перпендикулярной направлению тока. Взаимодействие тока с магнитным полем приводит к появлению в жидкости электромагнит- ной силы согласно закону Ампера F = ///[/ * в] · dv, где под интегралом стоит векторное произведение плотности тока между металлическими стен- ками (электродами) /, и индукции магнитного поля В, при этом интегриро- вание ведется по всему объему протекания тока. Электромагнитная сила действует на токопроводящую жидкость, перемещая ее в определенном направлении, а та, в свою очередь, воздействует на приводную мембрану 4. Направление силы зависит от взаимного направления тока и магнитного поля в токопроводящей жидкости. Изменение величины и направления электромагнитной силы обеспечивает в итоге поступательное или возврат- но-поступательное движение приводной мембраны.

В зависимости от типа управляющей магнитной системы возможны следующие варианты управления МГД-приводом. Пример 1. Управляющая магнитная система создает постоянное маг- нитное поле. В этом случае она может состоять из постоянных магнитов или из соленоида и магнитопровода с полюсами, перпендикулярными стен- кам-электродам 6 приводной камеры 5. Соленоид запитывается от автоном- ного источника постоянного тока. При использовании постоянного магнит- ного поля возвратно-поступательное движение токопроводящей жидкости и, соответственно, приводной мембраны 4 обеспечивается знакоперемен- ным током.

Пример 2. Источник тока обеспечивает постоянный ток к стенкам - электродам 6 приводной камеры 5. При использовании постоянного тока возвратно-поступательное движение приводной мембраны 4 обеспечивает- ся знакопеременным магнитным полем. Магнитная система состоит из со- леноида и магнитопровода с полюсами, перпендикулярными стенкам- электродам приводной камеры. Соленоид запитывается от автономного ис- точника знакопеременного тока. Знакопеременный ток в соленоиде обеспе- чивает знакопеременное магнитное поле в приводной камере, обеспечивая возвратно-поступательное движение токопроводящей жидкости и привод- ной мембраны.

Пример 3. Источник тока обеспечивает переменный ток к стенкам- электродам 6 приводной камеры 5. Магнитная система состоит из соленои- да и магнитопровода с полюсами, перпендикулярными стенкам-электродам приводной камеры. Соленоид запитывается от автономного источника пе- ременного тока. Сочетание переменного тока и переменного магнитного поля позволяет получить различные законы движения токопроводящей жидкости и приводной мембраны, что может быть использовано в специ- альных приложениях.

Пример 4. Источник тока обеспечивает переменный ток к стенкам- электродам 6 приводной камеры 5. Магнитное поле в приводной камере со- здается исключительно протекающим в ней током. В этом случае стенки- электроды представляют собой параллельные диски, а ток течет в токопро- водящей жидкости в направлении, совпадающем с осью дисковых стенок- электродов. Осевой ток создает азимутальное магнитное поле, с которым же и взаимодействует. Электромагнитная сила, возникающая от взаимодей- ствия с собственным магнитным полем, всегда направлена радиально к оси.

В процессе движения токопроводящей жидкости в приводной камере поперечно магнитному полю в жидкости возникает электродвижущая сила (ЭДС) Е = V · В · I, где V - составляющая скорости жидкости, перпендику- лярная направлению магнитного поля, В - модуль вектора магнитной ин- дукции, I - расстояние между стенками-электродами. Произведение ЭДС на силу тока определяет полезную мощность насоса. Поскольку ЭДС прямо пропорциональна скорости токопроводящей жидкости в приводной камере, а последняя прямо пропорциональна расходу насоса, следовательно, ЭДС прямо пропорциональна расходу насоса. Значение ЭДС, а значит и расход насоса, могут быть измерены с высокой точностью.

Управление электрическими параметрами - током и магнитным полем позволяет манипулировать расходом насоса в широких пределах, обеспечи- вая удобную, быструю и точную регулируемость расхода.

Помимо этого измерение ЭДС позволяет осуществить непрерывный контроль над работоспособностью и целостностью приводной мембраны, как единственного изнашиваемого элемента в насосе. Меняя определенным образом силу тока и напряженность магнитного поля можно задавать необ- ходимый закон движения исправной приводной мембраны. Повреждение мембраны приводит к изменению закона ее движения, и, как следствие, от- ражается на фактических значениях ЭДС в каждый момент времени. Срав- нение фактического значения ЭДС с нормативным в каждый момент вре- мени позволяет точно отслеживать степень износа приводной мембраны. Это дает возможность проводить профилактические работы только при критическом износе или повреждении приводной мембраны при отсут- ствии негативных последствий возможного аварийного останова насоса.