Электромагнитный поршень обратного давления

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПОРШЕНЬ ОБРАТНОГО ДАВЛЕНИЯ(71) Заявитель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(72) Автор Ковалюк Константин Викторович(73) Патентообладатель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(57) Электромагнитный поршень обратного давления, состоящий из цилиндра, рабочей области, подвижного поршня, проводов постоянного тока от внешнего источника, отличающийся тем, что сверху и снизу рабочей области установлены два постоянных магнита противоположно направленными полюсами, подвижный поршень в форме диска имеет систему вертикальных соленоидов со стержнями скольжения и переключателями. Электромагнитный поршень обратного давления относится к электротехнике, в частности к электромагнитным двигателям, и может быть использован в качестве эффективного обратного поршневого механизма, выполняя функции компрессора, насоса, или штамповочного пресса. 101572014.06.30 Известен реверсивный линейный электромагнитный двигатель с осевым каналом,предназначенный для создания машин с дискретным поступательным движением рабочего органа любой необходимой длины 1 (аналог). Недостатком этой конструкции является использование двух соленоидов у оснований цилиндра, на которых требуются значительные затраты электрического тока на поддержание мощного трехфазного магнитного поля. В данном механизме невозможно использовать постоянные (природные) магниты в связи с их размагничиванием под действием ударов. Также плотность магнитного потока не является предельно эффективной в применении разработки в качестве давящего поршня. Наиболее близким к заявляемой конструкции по технической сущности и достигаемому результату является электромагнитный двигатель, который включает в себя связанные с системой управления соленоиды - силовые электромагнитные катушки прямого и обратного ходов, заключенные в магнитопровод, состоящий из ярма и полюсов. Во внутренней полости катушки расположен якорь и его стержни скольжения, выполненные из немагнитного материала. В полюсе расположен выполненный в виде разрезного кольца ферромагнитный элемент, который связан с ним подвижно в радиальном и неподвижно в осевом направлениях и имеет скользящий контакт с якорем. На нижнем торце якоря закреплен датчик скорости 2 (прототип). Недостатком этого электромагнитного двигателя является малая мощность движения поступательного механизма по причине одностороннего действия катушек сверху и снизу(на каждой фазе, при достижении нижней или верхней точки, якорь вступает во взаимодействие только с одной стороной магнитного поля), это проявляется меньшей мощностью. Также одним из недостатков данного электромагнитного двигателя является сложность использования данного принципа работы в качестве давления рабочего объема, в силу ограниченности длины действия магнитных полей катушек при увеличении длины подвижного якоря (увеличивается рабочий объем) и при увеличении площади поверхности якоря(расширение ярма - увеличение рабочего объема) - сила действия магнитных катушек будет ослабевать. Задачей настоящей полезной модели является модернизация конструкции, увеличение мощности давления и рабочего объема цилиндра, повышение эффективности работы и экономии электроэнергии. Поставленная задача решается тем, что электромагнитный поршень обратного давления, состоящий из цилиндра, рабочей области, подвижного поршня, проводов постоянного тока от внешнего источника, отличающийся тем, что сверху и снизу рабочей области установлены два постоянных магнита противоположно направленными полюсами, подвижный поршень в форме диска имеет систему вертикальных соленоидов со стержнями скольжения и переключателями, позволит создать более мощную и экономную систему поршневой работы, благодаря тому, что в данной конструкции установлены два постоянных магнита, что при работе, исключающей повышение температуры магнитов и удары,позволит сократить расходы электроэнергии также электромагнитный поршень, исполненный в форме диска, имеет систему вертикальных соленоидов, что позволяет увеличивать объем рабочей области цилиндра (именно расширять в стороны рабочую область цилиндра, для сохранения расстояния между электромагнитными соленоидами и постоянными магнитами), следовательно, увеличение рабочего объема цилиндра будет осуществляться без существенных потерь мощности. Сущность устройства поясняется фигурой, где изображена конструкция предлагаемого электромагнитного поршня обратного давления. Обозначения 1 - цилиндр 2 - верхний постоянный магнит с полюсами сверху вниз ( северный- южный) 3 - нижний постоянный магнит ( ) 4 - рабочая область цилиндра 5 - подвижный поршень 6 - система вертикальных соленоидов 7 - провода постоянного тока 8 - стержни скольжения 9 - переключатель. 2 101572014.06.30 Электромагнитный поршень обратного давления состоит из цилиндра 1 с двумя постоянными магнитами 2 и 3 (,, ) расположенными в основаниях цилиндра вертикально, а так же рабочей областью (объем) цилиндра 4, в котором содержится подвижный поршень 5 представляющий собой систему вертикальных соленоидов 6, питание которых осуществляется по проводам постоянного тока 7. Передвижение подвижного поршня 5 осуществляется по стержням скольжения 8, а также в предельных точках цилиндра находится переключатели 9, которые изменяют направление тока, а значит, и магнитного поля подвижного поршня 5 на обратное, вызывая обратное движение. Электромагнитный поршень обратного давления действует следующим образом. Выполнение поступательной работы электромагнитным подвижным поршнем 5 в цилиндре 1 осуществляется в рабочей области 4 под постоянным и одновременным действием взаимосвязи электромагнитного поля подвижного поршня 5, создаваемого системой вертикальных соленоидов 6, которые подключены проводами постоянного тока 7, и магнитных полей постоянных верхних и нижних магнитов 2 и 3, расположенных вертикально в цилиндре таким образом, что одновременно возникают силы притягивания подвижного поршня с верхним постоянным магнитом 2 и отталкивания подвижного поршня от нижнего постоянного магнита 3. После совершения полезной работы и перемещения подвижного поршня 5 по стержням скольжения 8 в предельную точку цилиндра верхнего постоянного магнита 2, а следовательно, достижения переключателя 9 направление тока в системе вертикальных соленоидов 6 подвижного поршня 5 изменяется на противоположное, вызывая аналогичное изменения магнитного поля, вследствие чего происходит обратное движение подвижного поршня 5. Электромагнитный поршень обратного давления имеет преимущество в мощности,которое, при сравнении с технологией прототипа, имеет более высокий потенциал работы по причине одновременного использования сил отталкивания (от верхнего магнита) и притяжения (к нижнему постоянному магниту) подвижного поршня. Работа подвижного поршня основана на одновременном электромагнитном взаимодействии постоянных магнитов и системы соленоидов, которая создает более разветвленный магнитный поток,обуславливая тем самым более высокую мощность давления. Технико-экономический эффект заключается в том, что принципы работы электромагнитного поршня обратного давления основаны на действии двух постоянных магнитов, что обуславливает эффект экономии электрического тока как энергоресурса на поддержание двустороннего электромагнитного поля, а также в том, что предлагаемая модель позволяет создать более плотный магнитный поток, а следовательно, и более мощные силы притяжения и отталкивания за счет увеличения площади поршня и, как следствие, увеличение рабочего объема, при которых происходит увеличение мощности давления. Конструкция предлагаемого электромагнитного поршня проще известных и эффективнее в качестве насоса, а также создания давления, в качестве компрессора, это обусловлено установкой системы вертикальных соленоидов в подвижном поршне, тем самым создавая более плотное магнитное поле эффективного взаимодействия, а также площадь качественного воздействия, тем самым увеличивая рабочий объем рабочей области цилиндра. Конструкция предлагаемого устройства может быть использована в качестве насоса,компрессора или же штамповочного пресса для выполнения полезной работы накачки воды, создания давления или штамповочной работы. В использовании данная полезная модель электромагнитного поршня обратного давления способна принести определенный экономический эффект, состоящий в использовании постоянных магнитов, а также увеличения рабочего объема цилиндра вследствие использования системы соленоидов, образующих мощное магнитное поле. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3