Насосное устройство с электромеханическим приводом

Насосное устройство с электромеханическим приводом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (»)952262 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 10.07.80 (21) 2986305/28-13 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

А 61 М I/00

Гесудврствеиимв комитет (53) УДК 615.477..8 (088.8) Ао яеивм извбретеиий и открытий

Опубликовано 23.08.82. Бюллетень №31

Дата опубликования описания 28.08.82

А. И. Копылов, В. А. Руссо, В. Ф. Козаченко и ф П. Балковой

I (72) Авторы изобретения

F, Московский. ордена Ленина энергетический институт (71) Заявитель (54) НАСОСНОЕ УСТРОЙСТВО С ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИМ

ПРИВОДОМ

Изобретение относится к медицинской технике, в частности может применяться в аппаратах вспомогательного и искусственного кровообращения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для перекачивания крови, содержащее насос возвратно-поступательного действия, приводной двигатель и преобразователь вида движения типа центробежного механизма

Уатта. Преобразователь вида движения, установленный между валом электродвигателя и штоком вытеснителя, представляет собой шарнирный рычажный механизм с закрепленными на каждом звене грузами, при этом между штоком и шарнирным рычажным механизмом установлена втулка, а между корпусом насоса и вытеснителем — пружина.

Такое выполнение позволяет регулировать производительность насоса путем независимого изменения длительностей и всасывания (систолы и диастолы) (1).

Недостатками известного устройства являются высокие массогабаритные показатели и низкий КПД устройства. Эти недостатки легко обнаружить, рассматривая изменение полной энергии устройства, которая приближенно определяется потенциальной энергией, накопленной в пружине, и кинематической энергией вращающихся масс. При вытеснении (в систолу) необходимо уменьшать скорость вращения, при этом кинематичес5 кая энергия уменьшается и одновременно уменьшается потенциальная энергия пружины (пружина разжимается). При всасывании необходимо увеличить скорость — увеличивается кинематическая энергия и сжимается пружина — увеличивается потенциальная энергия. Полная энергия устройства для двух крайних положений вытеснителя различна, причем разница значительна, так как одновременно с увеличением скорости вращения увеличивается и момент инерции четырехзвенного механизма. Таким образом, для осуществления работы известного устройства через электродвигатель необходимо дополнительно пропускать энергию, равную разности полной энергии в двух крайних положениях вытеснителя, что увеличивает массогабаритные показатели двигателя (источника питания), снижает его КПД и, следовательно, увеличивает массогабаритные показатели и снижает КПД устройства в целом.

952262

3

Целью изобретения является снижение массогабаритных показателей и повышение

КПД.

Поставленная цель достигается тем, что в насосном устройстве с электромеханическим приводом, содержащем электродвигатель, поршневой насос и центробежный преобразователь вращательного движения в поступательное, выполненный в виде четырехзвенного шарнирно-рычажного механизма, два звена которого с грузиками, установленного между валом электродвигателя и поршнем насоса, звенья, имеющие грузики, выполнены Г-образными, причем грузики размещены на свободных концах звеньев.

На чертеже изображено предложенное насосное устройство.с электромеханическим приводом, общий вид.

Предлагаемое устройство содержит электродвигатель 1, поршневой насос, состоящий из поршня 2, корпуса 3 насоса и мембраны

4 между ними. Преобразователь вращательного движения в поступательное представляет собой шарнирно-рычажный механизм, образованный парой звеньев 5 и парой звеньев 6 Г-образной формы, на концах которых закреплены грузики 7, а между собой звенья соединяются пальцами 8, образующими шарниры. Между корпусом насоса и поршнем установлена пружина 9. Центробежный механизм со стороны звеньев 6 соединяется шарнирно с валом электродвигателя 1 через промежуточную втулку 10 и соединительную муфту 11. Промежуточная втулка 10 крепится в корпусе 3 насоса с возможностью вращения радиально упорными подшипниками 12, которые снимают осевые усилия с вала электродвигателя.

Центробежный механизм со стороны звеньев 5 шарнирно соединяется с втулкой

13, которая крепится в поршне 2 радиальноупорными подшипниками 14, позволяющими втулке 13 свободно вращаться и передавать осевое усилие со стороны центробежного механизма на поршень. Между корпусом 3 насоса и поршнем 2 установлен подшипник

15 качения, центрирующий поршень и уменьшающий трение. Выходной штуцер 16 герметично установлен на корпусе 3 насоса.

Устройство функционирует следующим образом.

Электродвигатель 1 через соединительную муфту 11 и промежуточную втулку 10 раскручивает центробежный механизм. На звенья с грузиками 7 действует центробежная сила, которая передается через пальцы

8 на втулку 13 и поршень 2. Перемещению поршня 2 препятствует усилие, развиваемое пружиной 9.

При достижении центробежным механизмом определенной скорости усилие, действующее на поршень со стороны центробежного механизма, превышает усилие, развиваемое пружиной 9, и поршень 2 начинает перемещаться, выталкивая газ через штуцер 16, 5

25 зю

4 обеспечивая фазу вытеснения (систола) .

При вытеснении двигатель 1 развивает момент, совпадающий по направлению с направлением вращения центробежного механизма, работая в двигательном режиме.

Для обеспечения обратного хода поршня двигателем 1 необходимо развивать тормозной момент (направление момента противоположно направлению вращения центробежного механизма). В этом случае усилие со стороны пружины 9 превышает усилие, действующее на поршень 2 со стороны центробежного механизма, и поршень начинает перемещаться, всасывая газ через штуцер 16, обеспечивая фазу всасывания (диастола).

Использование изобретения позволяет снизить массогабаритные показатели и повысить КПД насосного устройства. Эти преимущества достигаются за счет конструкции центробежного механизма с парой звеньев

6 Г-образной формы и парой звеньев 5, соединенных, как показано на чертеже. Такое конструктивное выполнение центробежного механизма при определенных соотношенйях между геометрическими размерами звеньев, массами грузиков 7 и жесткостью пружины

9 позволяет обеспечить примерное постоянство полной энергии системы при работе насосного устройства. В процессе работы устройства потенциальная энергия, накопленная в пружине, перераспределяется в кинематическую энергию вращающихся масс, оставаясь примерно постоянной.

При всасывании работает пружина, ее потенциальная энергия уменьшается, а кинематическая энергия вращающихся масс возрастает, так как возрастает скорость вращения, хотя двигатель и работает в тормозном режиме. При вытеснении сжимается пружина, ее потенциальная энергия возрастает, так как падает скорость вращения.

Постоянство полной энергии устройства при работе позволяет практически всю энергию, подводимую двигателем, тратить на полезную работу по перекачке газа.

В предлагаемом устройстве электродвигатель пропускает только полезную энергию, что позволяет выбрать электродвигатель, имеющий значительно меньшие массогабаритные показатели по сравнению с известным.

КПД маломощных электродвигателей (мощность 25 — 50 Вт) не превышает 50 — 609o, поэтому возможность уменьшить пропускаемую через электродвигатель энергию увеличивает КПД устройства. Снижение потребляемой энергии и увеличение КПД, кроме того, позволяет снизить массогабаритные показатели источника питания, что немаловажно для имплантируемого и ранцевого варианта искусственного сердца. Увеличение КПД и снижение потребления энергии для случая имплантации насосного уст952262

Формула изобретения

Составитель Л. Боев

Редактор Л.,Лукач Техред А. Бойкас Корректор Г. Огар

Заказ 5833/8 Тираж,714 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и от крытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 ройства снижает тепловое воздействие на окружающие ткани, облегчает теплоотвод.

Насосное устройство с электромеханическим приводом, содержащее электродвигатель, поршневой насос и центробежный преобразователь вращательного движения в поступательное, выполненный в виде четырехзвенного шарнирно-рычажного механизма, два звена которого с грузиками, установленного между валом электродвигателя и поршнем насоса, отличающееся тем, что, с целью снижения массогабаритных показателей и повышения КПД насосного устройства, звенья, имеющие грузики, выполнены

Г-образными, причем грузики размещены на свободных концах звеньев.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 27765l7/! 3.