Основное оборудование в ВД

[Андрей751]

36 минут назад, Юнга сказал:

Думаю, что пробовать нет смысла, а может и есть смысл, но нужно учесть следующие факторы:

1. Электродвигатель греется, а как обеспечить его охлаждение в вакууме? Его нужно размещать в атмосфере или городить систему охлаждения сообщающуюся с атмосферой
2. Неизвестна степень сжатия трубки роликами этого насоса. На атмосферном давлении зачастую делают насосы с роликами, которые не полностью сжимают трубку - для повышения производительности насоса и снижении мощности приводного электродвигателя.

Можно сделать металлический колпачек на двигатель для теплоотдачи, с тремя отверстиями: 2 отв под выводы, 1 под трубку отоса воздуха, все швы снаружи промазать герметиком...

Изменено 19 ноября, 2020 пользователем Андрей751

[Юнга]

10 минут назад, Андрей751 сказал:

Можно сделать металлический колпачек на двигатель для теплоотдачи, с тремя отверстиями: 2 отв под выводы, 1 под трубку отоса воздуха, все швы снаружи промазать герметиком...

В качестве эксперимента можно, но для длительной эксплуатации нужно будет предусмотреть лёгкий доступ для замены трубки при её выходе из строя(трубка - это расходный материал) и возможность быстрой герметизации ввода и вывода трубки, так как выходит она обычно в процессе дистилляции при работающем насосе

[EVlzh69]

@Юнга пользуюсь через ноутбук. рядом с колокольчиком уведомлений появляются цифры если есть новый ответ или реакция на мой пост.

Ничего не менялось.

.

Изменено 19 ноября, 2020 пользователем EVlzh69

[Юнга]

52 минуты назад, EVlzh69 сказал:

рядом с колокольчиком уведомлений появляются цифры если есть новый ответ или реакция на мой пост.

Ничего не менялось.

С колокольчиком  и у меня всё в порядке, а вот на почтовый ящик(email) последний раз сообщение 30 сентября было и больше нет

[Юнга]

17.11.2020 в 19:13, POLE сказал:

а на какую производительность по дистилляту ты рассчитываешь свою конструкцию лин.пер.насоса?

Решил немного позаниматься расчётами режимов работы линейного перистальтического насоса и выбором геометрическх параметров его составных частей с целью достижения заданной подачи.

Как уже было сказано в ранее приведенной мной статье, подачу перистальтического линейного насоса можно определить по формуле:

Q=W*f,

где W, мл — объём жидкости, перекачиваемый за цикл;

f, 1/с — частота следования циклов(количество циклов в единицу времени).

В приведенной статье говорится о том, что f- это частота, с которой срабатывают выжимные элементы, но это не корректное определение этой величины, потому что вытеснители срабатывают с разной частотой(позже я об этом доложу подробней), поэтому, с моей точки зрения, более правильно называть эту величину частотой следования циклов. Тогда частоту следования циклов можно определить с помощью следующей формулы:

f=1/tц

где tц , с - длительность цикла.

 

Для определения объёма жидкости, перекачиваемого насосом за цикл(W) можно воспользоваться формулой, приведенной в статье для случая, когда трубка будет деформирована и примет в форму эллипса(в поперечном сечении):

W=Sэ*а,

где Sэ , см2 - площадь поперечного сечения внутреннего эллиптического отверстия трубки;

а, см - длина перекрывающего элемента(якоря).

 

Для определения Sэ можно воспользоваться приведенной в статье формулой, при этом площадью сечения мёртвых зон между вытеснителями можно пренебречь:

 

Sэ = (πdв /12)*(2√(7d² -3hв²)- 3hв/2),

где dв, см- внутренний диаметр трубки, который был до деформации;

hв, см - высота эллиптического отверстия трубки(меньший диаметр эллипса).

Почему я решил воспользоваться формулой для определения площади эллиптического сечения трубки, а не формулой для определения площади круга, потому что в результате продолжительной эксплуатации трубки она деформируется и её поперечное сечение становится эллиптическим и как я считал площадь поперечного сечения трубки в этом случае уменьшается, а нам важно определить производительность насоса для худших условий эксплуатации.

Таким образом, можно подставить в формулу для определения подачи насоса( Q) все величины и решить её относительно времени цикла(tц ):

 

Q=W*f

Q= Sэ*а*f

Q= Sэ*а/tц

tц = Sэ*а/ Q

Теперь, задаваясь желаемой подачей насоса, несложно определить длительность цикла для будущего линейного перистальтического насоса при различных длинах вытесняющего элемента(якоря).

Для наглядности я применил вышеизложенный математический аппарат для анализа результатов от применения в насосе тех трубок, которые мне были доступны. Трубки уже не пригодны к дальнейшей эксплуатации, но я их не выбрасывал, чтобы иметь возможность собрать статистику. Я рассортировал трубки по видам(фото прилагаю) и произвёл необходимые измерения, а затем произвёл расчёты. Результаты свёл в таблицу.(прилагаю) На всякий случай произвёл расчёты площади сечения и для круглых отверстий трубки(не эллиптических), получилось, что круглые отверстия имеют меньшее сечение, чем эллиптические, т. е . насос с новой трубкой имеет меньшую производительность, чем с деформированной при эксплуатации, если верить формуле приведенной в статье. У меня есть возможность проверить на практике достоверность этой формулы — обязательно замеряю подачу в начале эксплуатации трубки и в конце, и сравню результаты. В таблице(до выяснения достоверности формулы площади эллипса)) использовал для определения времени цикла формулу площади круга. Время цикла определял для подачи насоса 10л/час и длине вытесняющего элемента 10мм - длительность цикла получилась очень маленькая, но  изменяя эти параметры можно определить время цикла и для другой подачи насоса, кроме того можно менять и диаметр самой трубки

 

 

Перистальтические трубки кор.pdf

Изменено 20 ноября, 2020 пользователем Юнга
обнаружена ошибка в вычислениях, файл "Перистальтические трубки" откорректорован

[POLE]

7 часов назад, Юнга сказал:

Как уже было сказано в ранее приведенной мной статье, подачу перистальтического линейного насоса можно определить по формуле:

Q=W*f,

где W, мл — объём жидкости, перекачиваемый за цикл;

f, 1/с — частота следования циклов(количество циклов в единицу времени).

На практике производительность насоса будет определяться временем сжатия , "распрямления" трубки и заполнения трубки СЖ Время сжатия зависит от мощности соленоида, площади поверхности сжимателя и упругости трубки. Время распрямления только от упругости трубки. Время заполнения трубки зависит от свойств СЖ.

Со временем трубка все меньше станет распрямляться. Производительность упадет.  Конечно можно упрощать расчеты и чем-то пренебрегать.

Второе - сжиматель (такой формы как на рисунке в статье) будет выталкивать СЖ из трубки в двух направлениях (вдоль трубки). Учитывая, что один конец трубки зажат следует, что львиная доля СЖ пойдет в сторону открытого конца трубки. Как считать производительность?

Допустим, что крайние сжиматели играют роль клапанов, тогда работа среднего сжимателя + трубки в этом сегменте и будет определять производительность насоса.

Частота срабатывания среднего сжимателя не может быть выше частоты "распрямления" трубки и заполнения трубки СЖ.

 

[Юнга]

27 минут назад, POLE сказал:

Частота срабатывания среднего сжимателя не может быть выше частоты "распрямления" трубки и заполнения трубки СЖ

Безусловно, это же  условие должно соблюдаться и для роторного насоса - за промежуток между "наездами" ролика на трубку, она должна успеть вернуться к своей форме и заполнится жидкостью.

[serv]

18.11.2020 в 11:06, POLE сказал:

@serv и@Юнга , коллеги - вы наверное не читали обсуждения разных конструкций поршневых отборников дистиллята на ХД. У них есть одна существенная конструкционная особенность - наличие мертвого пространства, в которое может попасть пузырек пара и произойдет запирание потока дистиллята паровой пробкой. Особенно это актуально на вакууме ниже -92кПа. Поэтому там это обсуждалось в контексте решения проблемы "нулевого объема". Был даже парень из Беларуси (кажется). что сделал микро клапаны с минимизированным паразитным объемом.

У перистальт. насосов роторного типа такой проблемы нет. а в конструкции линейного перист насоса такая проблема может быть за счет паразитного объема в трубке между плунжерами.

Да, для меня это может быть проблемой, если откачивать сразу после конденсатора , поскольку дистиллят идет относительно горячий и будет вскипать при всасывании. Либо удлиннять путь, чтобы охладился, либо охлаждать рабочую зону насоса, либо делать выдержку после всасывания для конденсации. Либо забить, и откачивать, как и раньше, шприцем из приемной емкости, рычаг к шприцу приделать только)

@Юнга , 10л в час это 2,8мл/с, внутренний объем 4мм шланга длиной 10мм  ~0,13мл, 5мм-0,2мл, 6мм-0,28мл.

Если принять приемлемую скорость срабатывания соленоида 1цикл/с (хз, хватит ли для заполнения объема?),  то надо пережимать 100мм  6мм шланга, или два параллельных 4мм примерно такой же длины.  Или считать, что 10л/час много, а достаточно 2 (у меня столько)

[Юнга]

28 минут назад, serv сказал:

для меня это может быть проблемой, если откачивать сразу после конденсатора , поскольку дистиллят идет относительно горячий и будет вскипать при всасывании.

У меня тоже на всасывающий трубопровод насоса дистиллят попадает сейчас сразу после конденсатора на действующем роторном перистальтическом насосе и всё нормально.

 

32 минуты назад, serv сказал:

Или считать, что 10л/час много,

Думаю, что много, 10л/час - это я просто от балды взял - для примера.

35 минут назад, serv сказал:

достаточно 2 (у меня столько)

Если  тебе нужен насос с подачей 2-3 литра, то такой и надо проектировать.

[Юнга]

7 часов назад, POLE сказал:

Допустим, что крайние сжиматели играют роль клапанов, тогда работа среднего сжимателя + трубки в этом сегменте и будет определять производительность насоса.

Для ясности нарисовал схему положения якорей электромагнитов(сжимателей) линейного перистальтического насоса в различных тактах цикла его работы для своей схемы линейного насоса  с  электромагнитами. Моя схема отличается от той, которая изображена в статье тем, что у меня на начало цикла нормально - закрытое состояние сжимателей(якорей), а в статье нарисовано нормально-открытое состояние сжимателей на начало цикла. Наверное, можно, как предлагал @serv , заменить сжиматель "С" механическим обратным клапаном, поскольку насос сможет преодолеть его гидравлическое сопротивление и пропихнуть жидкость в атмосферу, а вот сжиматель "А" думаю не стоит менять на обратный клапан из-за его гидравлического сопротивления, которое жидкости из вакуума будет сложно преодолеть и заполнение внутренних полостей трубки затянется во времени. Сжиматель "В", как ты правильно заметил, вернее его размеры, будет влиять на производительность насоса, поэтому в конструкции размеры сжимателей будут разными.

Для разработки схемы управления электромагнитами нарисовал схему подачи напряжения на их обмотки. Конкретные величины напряжений,  длительность подачи напряжения и паузы его отсутствия ещё предстоит определить под конкретные задачи. Думаю, что стоит применять постоянное напряжение, так как в этом случае сила развиваемая электромагнитом выше, чем при применении переменного напряжения.

Изменено 20 ноября, 2020 пользователем Юнга

[serv]

6 часов назад, Юнга сказал:

У меня тоже на всасывающий трубопровод насоса дистиллят попадает сейчас сразу после конденсатора на действующем роторном перистальтическом насосе и всё нормально.

На роторном другие условия, а тут будет конкретное понижение давления в месте восстановления сечения трубки. И температура дистиллята на выходе у меня до 45С доходит, у тебя получше с охлаждением.

 

4 часа назад, Юнга сказал:

а вот сжиматель "А" думаю не стоит менять на обратный клапан из-за его гидравлического сопротивления, которое жидкости из вакуума будет сложно преодолеть

Вчера такая же мысль возникла, решил проверить. В общем, столбик жидкости высотой 500мм свободно протекает через 2 аквариумных клапана (входной без пружины). Капли начинаются на последних 100мм, когда уровень жидкости между клапанами.

Еще можно сделать такой клапан: к торцу металлической или пластиковой трубки приклеить с одной стороны силиконовый лепесток.

Ко всему прочему,  этот опыт привел к очевидной, но почему-то неприменённой мысли: при достаточной высоте столба жидкости она будет и без всякого насоса вытекать в атмосферу. А если слегка помогать ей любым насосом, то достаточность высоты может быть уменьшена до приемлемой..

[POLE]

6 часов назад, Юнга сказал:

сжиматель "А" думаю не стоит менять на обратный клапан из-за его гидравлического сопротивления, которое жидкости из вакуума будет сложно преодолеть и заполнение внутренних полостей трубки затянется во времени.

Гидравлическое сопротивление клапана с пружинкой обычно 1,5 кПа. Небольшой столб дистиллята в трубке с внутренним диаметром не менее 6 мм продавит. Но нужно выбирать такой клапан, чтобы обратный "атмосферный" (из-за зон "мертвого объема" в трубке) удар его не сломал. 

 

7 минут назад, serv сказал:

при достаточной высоте столба жидкости она будет и без всякого насоса вытекать в атмосферу.

Каких-то 12-15 метров по высоте. Те кто гонит в многоэтажках вполне к соседу на нижнем этаже могут поставить приемную емкость. Только стоит ли доверять соседу?)))

[serv]

1 минуту назад, POLE сказал:

Каких-то 12-15 метров по высоте.

Да ладно) Не из абсолютного же вакуума вытекает, и не чистый спирт.

В огороде можно аппарат на чердак поставить,а  в погреб банку ))

[Юнга]

17 минут назад, POLE сказал:

Но нужно выбирать такой клапан, чтобы обратный "атмосферный" (из-за зон "мертвого объема" в трубке) удар его не сломал. 

В том то и проблема для меня - выбирать не из чего Один выход -сделать.

[Юнга]

Разобрался с тонкостями работы электронных весов (кантора или безмена) в качестве динамометра и закончил сегодня испытания вытеснителей для линейного перистальтического насоса. Цель испытаний - определить сжимающие усилия,  которые надо приложить к трубке при которых воздух не проходит через область сжатия. При испытаниях использовал силиконовую трубку 8,6х4мм. Вытеснители использовал прямоугольного и круглого сечения.  Высота вытеснителей 11мм, длину вытеснителей("а"- на чертеже) и их диаметры изменял:

Длина(диаметр), мм            Сила сжатия, Н

125                                           318

100                                           290

90                                             260

80                                             240

70                                             200

60                                             166

50                                             127

40                                             102

30                                              85

20                                              80

9                                                60

d 26                                           40

d 10                                           40

d 9                                             40

d 8                                             40

Проанализировал результаты испытаний и пришёл к выводу, что применение длинных вытеснителей, наверное, не имеет смысла в связи с большими усилиями требующимися для сжатия трубки такими вытеснителями. Конечно, трубка которая имеется у меня в распоряжении не обладает лучшим свойствами в плане применения её для перистальтических насосов, на специальных трубках результат будет лучше, может быть усилия на сжатия будут на 50% меньше, но у меня нет возможности проверить это на практике.  Думаю, что в качестве центрального вытеснителя  для линейного перистальтического насоса нужно использовать камеру с  гибким мембранным вытеснителем. Мембрана может быть выполнена из  EPDM, который используется для изготовления гибких мембран(груш) в гидроаккумуляторах для систем автономного водоснабжения.

[serv]

13 часов назад, Юнга сказал:

применение длинных вытеснителей, наверное, не имеет смысла в связи с большими усилиями требующимися для сжатия трубки такими вытеснителями.

Можно же рычаг использовать, все зависит от длины хода штока соленоида..Сжимать трубку между досками подходящей ширины.

[serv]

13 часов назад, Юнга сказал:

нужно использовать камеру с  гибким мембранным вытеснителем

Вот так бы просто сказал, и сразу б новые мысли появились, а ты вон чо, все в том же направлении)

13 часов назад, Юнга сказал:

Думаю, что в качестве центрального вытеснителя  для линейного перистальтического насоса нужно использовать камеру с  гибким мембранным вытеснителем

 

[Юнга]

1 час назад, serv сказал:

Можно же рычаг использовать, все зависит от длины хода штока соленоида..Сжимать трубку между досками подходящей ширины.

Рычаг, конечно использовать можно, но изначально я предполагал обойтись без механических передач из вакуума в атмосферу, чтобы не заморачиваться с уплотнением движущихся частей привода, т.е. передачу усилия из атмосферы в вакуум организовать при помощи магнитного поля, линии которого  замыкались бы через неподвижный(относительно вакуумируемой камеры насоса) магнитопровод и якорь, который бы двигался в вакууме. Если я правильно понял суть твоего предложения, то система рычагов должна быть завязана на якорь, т.е. она должна размещаться в вакууме. Для  трубки, которую я испытывал, ход якоря составил 4,8мм. Нужно так же учесть довольно таки малую длительность цикла или другими словами большую тактовую частоту для электромагнита вытеснителя - это значит, что масса рычагов должна быть минимальной, чтобы не возникло проблем с моментами инерции. Есть и другой путь увеличения сжимающих усилий при одной и той же мощности подводимой к катушке электромагнита - это правильная конфигурация магнитопровода, применение П(увеличение в 2раза) и Ш -образного магнитопровода.  В этом случае по сравнению с магнитопроводом в виде стержня усилие возрастёт кратно: П-образный -увеличение в 2раза.

По поводу сжатия трубок досками подходящей ширины - я применял для описания прямоугольного сечения сжимателей два наименования размеров: высота и длина. Высота =11мм была при испытаниях постоянной, т.к превышает наружный диаметр трубки(8,6мм), при сжатии трубка не выходит за пределы этого размера. Длину сечения я менял с целью определения усилий на сжатие. Что ты подразумеваешь под шириной доски не пойму.

44 минуты назад, serv сказал:

Вот так бы просто сказал, и сразу б новые мысли появились, а ты вон чо, все в том же направлении)

Так я же так сразу и сказал о камере с гибким мембранным вытеснителем, думаю, что удельные усилия по растяжению мембраны будут меньше чем на сжатие трубки, при одном и том же объёме вытесняемой жидкости(проверю опытным путём - всё для этого есть), но не отбросил контекст линейного насоса, чтобы оставить возможность использовать диаграммы работы вытеснителей(клапанов) на будущее, кроме того использование пережимаемых трубок в качестве полнопроходных клапанов(во всяком случае вакуумных) я пока не отбрасываю.

Изменено 22 ноября, 2020 пользователем Юнга

[makh]

@Юнга, я конечно понимаю, что у каждого свой контекст, от производственных возможностей до наличия материалов, но все-таки -- почему привод для линеарного насоса соленоидный, почему не коленвал, например? 

[serv]

5 часов назад, Юнга сказал:

Что ты подразумеваешь под шириной доски не пойму.

Примерно как если трубку положить в виде закладки в книжку и сжимать между обложками.

5 часов назад, Юнга сказал:

Так я же так сразу и сказал о камере с гибким мембранным вытеснителем

 

Герметичный мешок (гибкий мембранный вытеснитель) помещаем в  банку с трубкой, накачиваем компрессором в мешок воздух под давлением.

Мешок раздувается, сплющивает трубку, выжимает жидкость.

Стравливаем  воздух из мешка, трубка восстанавливается, всасывает жидкость.

Так примерно?

В принципе,если банку сделать герметичной, то и мешок не нужен)

Изменено 22 ноября, 2020 пользователем serv

[EVlzh69]

18 минут назад, serv сказал:

Так примерно?

а как добиться что бы хотябы равномерно сдавливало ? а скорее будет так, - первым сдавится участок где нибудь посередине или вообще с краю (не у того края).

[Юнга]

1 час назад, makh сказал:

почему привод для линеарного насоса соленоидный, почему не коленвал, например? 

Тогда я вижу два пути практической реализации:

1. Коленвал и трубка находятся в вакууме, привод коленвала снаружи - нужно использовать одно торцевое уплотнение(минимум) по валу, ну и самое интересное - нужно изготовить коленвал шатуны и направляющие для толкателей вытеснителей, решить вопрос со смазкой трущихся поверхностей.
2. Коленвал и привод находятся в атмосфере, усилие на вытеснители передаётся через толкатели(плунжеры) движущиеся линейно через стенку корпуса - нужно решать вопрос по герметизации плунжеров, скорее всего - это те же гибкие мембраны на каждое отверстие для  плунжера.

Случай, когда привод коленвала и все другие части насоса находятся в вакууме я не рассматриваю из-за необходимости охлаждения приводного электродвигателя.

Может быть у коллег есть другое видение применения коленвала, но то что видится мне не самый простой способ для достижения цели, роторный насос -проще в изготовлении, я уже не говорю о соленоидном приводе.

Изменено 22 ноября, 2020 пользователем Юнга

[serv]

2 минуты назад, EVlzh69 сказал:

а как добиться что бы хотябы равномерно сдавливало ?

Равномерно давить со всех сторон)  Газы в принципе так и давят.

Но вопрос интересный.. Последовательно деформируемая трубка. На входе стенка тоньше, чем на выходе.

Или не трубка, а груша, с бОльшим диаметром у входа

Или же, наоборот, на разрежении всасывать, а атмосферным давлением +давлением столба жидкости вытеснять (тогда не нужна трубка, только мешок)

[Юнга]

1 час назад, serv сказал:

Герметичный мешок (гибкий мембранный вытеснитель) помещаем в  банку с трубкой, накачиваем компрессором в мешок воздух под давлением.

Мешок раздувается, сплющивает трубку, выжимает жидкость.

Стравливаем  воздух из мешка, трубка восстанавливается, всасывает жидкость.

Так примерно?

 

51 минуту назад, EVlzh69 сказал:

а как добиться что бы хотябы равномерно сдавливало ? а скорее будет так, - первым сдавится участок где нибудь посередине или вообще с краю (не у того края).

Примерно так http://starorushimmash.ru/membrannye-nasosy.html

Только вместо кривошипно-шатунного механизма - соленоид, потому что проще и клапана на трубках с соленоидными пережималками(зажим Гофмана с электроприводом может сделать каждый). Если кто нибудь эксплуатировал ВАЗ(классику), тот прекрасно знает как устроен бензонасос, есть и видео на эту тему вот одно из множества:

Хотя нужно разобраться с устройством клапанов(по моему шарики, точно не помню) - может они вакуум держат, но впускной точно нужно с соленоидными пережималками делать, чтобы исключить гидравлическое соединение клапана.

Изменено 22 ноября, 2020 пользователем Юнга

[Олег6]

такой перист насос интересен регулируемым прижимом трубки.

Можно помечтать Поместить насос в вакуум корпус 10х10х10см из поликарбоната. На корпус движка на каждую грань посадить на густую термопасту "улитку" из приплюснутой медной трубочки. Охлаждать водой. Между улитками и корпусом можно добавить пельте.