CN101825092A - 一种机械式微型泵 - Google Patents
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Abstract
一种机械式微型泵,属于微流量液体的输送装置,解决现有容积式微型泵存在的结构复杂、可靠性较差、流量偏小的问题。本发明泵体具有中心孔,泵体上开有进液孔和出液孔;进液孔与中心孔底部联通,进液孔的中轴线与中心孔的中轴线正交;出液孔与中心孔侧表面联通,出液孔的中轴线与中心孔的圆周相切,出液孔的中轴线与进液孔的中轴线成0°~90°夹角;微型电机固定在密封端盖上,叶轮套装在穿过密封端盖的微型电机轴上;电机盖与密封端盖连接,密封端盖与泵体连接,将微型电机密封,叶轮位于所述泵体的中心孔内。本发明结构简单,成本低,功耗小,易于标准化生产,适用于多种流体,实现流体连续输送,流量、压力不存在脉动现象。
Description
技术领域
本发明属于微流量液体的输送装置,具体涉及一种机械式微型泵。
背景技术
微流体系统是微电子机械系统(Micro-electro-mechanical System,MEMS)的主要组成部分,它能够精确测量和控制微流体的流动,在微量药物输送和注射、微量液体采样、集成电子元件冷却以及微量化学分析、微型卫星等领域有着重要的研究前景。微型泵外形尺寸一般在10cm以内,作为微流体系统中的动力源,是微流体系统的核心驱动部件,是微流体系统发展水平的标志。近年来已成为国内外学者的研究热点。
目前国内外所研制的微型泵绝大部分是基于MEMS技术的容积式微型泵,如静电驱动微型泵,热气致动微型泵,压电薄膜微型泵等等。容积式微型泵虽然可以达到很小的尺寸(毫米级),但一般都存在结构复杂、加工和装配难度大、可靠性较差,流量、压头(扬程)很小,难以保证工作频率,流量和压力存在脉动现象等问题,使其在实际应用中受到很大限制。
发明内容
本发明提供一种机械式微型泵,解决现有容积式微型泵存在的结构复杂、可靠性较差、流量偏小的问题,以实现流体连续稳定输送、流量可控。
本发明的一种机械式微型泵,包括泵体、微型电机、密封端盖、叶轮和电机盖,其特征在于:
所述泵体具有中心孔,泵体上开有进液孔和出液孔;进液孔与中心孔底部联通,进液孔的中轴线与中心孔的中轴线正交;出液孔与中心孔侧表面联通,出液孔的中轴线与中心孔的圆周相切,出液孔的中轴线与进液孔的中轴线成0°~90°夹角;
所述微型电机固定在密封端盖上,叶轮套装在穿过密封端盖的微型电机轴上;
所述电机盖与密封端盖连接,密封端盖与泵体连接,将微型电机密封,叶轮位于所述泵体的中心孔内。
所述的机械式微型泵,其特征在于:
所述叶轮上具有沿圆周方向均匀分布的2~6个叶片;所述叶轮与微型电机轴过盈配合,微型电机轴端部采用金属胶密封;或者所述叶轮与微型电机轴间隙配合,用卡环卡在微型电机轴的卡槽上,将叶轮固定,微型电机轴端部采用金属胶密封。
本发明泵体上的进液孔和出液孔分别通过进口管道、出口管道和吸液池连通;微型电机带动叶轮的叶片驱使液体旋转从而产生离心力,使液体沿叶片流道甩向泵体出液孔。液体从叶轮中获得机械能使压力能和动能增加,依靠此能量使液体达到工作地点。在液体不断被甩出的同时,叶轮入口处就形成了低压。在吸液池和叶轮入口中心线的液体之间就产生了压差,吸液池中液体在这个压差作用下,便不断的经进水管路进入叶轮之中,从而使微型泵连续工作;通过改变微型电机的驱动电压可以改变微型电机的转速,从而也可以改变微型泵的输出流量。
本发明还可以采用O性密封圈的简单密封结构;改进电机盖与端盖的结构设计,采用密封胶实现完全密封
本发明结构简单,加工制造方便,成本低,易于标准化、批量化生产;只需要一个普通的微型电机带动,功耗小,并能方便地通过改变微型电机转速实现流量调节;对工质的物理化学性质不敏感,可适用于多种流体,包括含有细胞的生物流体;能有效解决现有微型泵工作可靠性较差,流量偏小等问题,实现流体连续输送,流量、压力不存在脉动现象。
附图说明
图1为本发明的装配示意图;
图2(a)为泵体部分的正视图;
图2(b)为图2(a)对应位置的A-A剖面图;
图3(a)为泵体部分的俯视图;
图3(b)为图3(a)对应位置的B-B剖面图;
图4为具有2个叶片的叶轮去掉端盖与电机部分后的俯视图;
图5为具有6个叶片的叶轮去掉端盖与电机部分后的俯视图;
图6为本发明外观为方形时去掉端盖与电机部分后的俯视图;
图7为电机盖与端盖配合的实施例。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1、图2(a)、图2(b)、图3(a)、图3(b)所示,本发明包括泵体3、微型电机、密封端盖2、叶轮4和电机盖1,泵体3具有中心孔,泵体3上开有进液孔6和出液孔5;进液孔6与中心孔底部联通,进液孔6的中轴线与中心孔的中轴线正交;出液孔5与中心孔侧表面联通,出液孔5的中轴线与中心孔的圆周相切,出液孔5的中轴线与进液孔6的中轴线成0°~90°夹角;
微型电机固定在密封端盖2上,叶轮套装在穿过密封端盖的微型电机轴上;
电机盖1与密封端盖2连接,密封端盖2与泵体3连接,将微型电机密封,叶轮位于所述泵体3的中心孔内。
作为一个实施例,微型泵外形的整体尺寸为36.5mm×22mm×22mm(长×宽×高),出液孔的中轴线与进液孔的中轴线成10°夹角;进口管道和出口管道采用外径6mm,内径4mm的不锈钢管,泵体为铝合金材料,如图4所示,叶轮上的叶片数为2个,在3V的直流驱动电压下,微型电机功率为0.22W,输出流量为720ml/min,且为无脉动式连续输出。
本实施例中的电机盖与端盖、泵体通过螺钉连接固定,端盖与泵体间用O形密封圈密封。
如图5所示,叶轮上的叶片数也可以为6个。
图2(a)、图2(b)、图3(a)、图3(b)、图4和图5中,泵体横截面外观均为圆形;泵体横截面外观也可以设计成方形,如图6所示。
如图7所示,还可以对电机盖和端盖的结构进行改进,以满足完全密封的要求,通过在端盖上设计环壁并加工出螺纹,电机盖下部与端盖的环壁内壁面之间通过螺纹连接,再以金属密封胶密封连接缝隙及导线出线口,从而实现对电机部分的完全密封。
Claims (2)
1.一种机械式微型泵,包括泵体(3)、微型电机、密封端盖(2)、叶轮(4)和电机盖(1),其特征在于:
所述泵体(3)具有中心孔,泵体(3)上开有进液孔(6)和出液孔(5);进液孔(6)与中心孔底部联通,进液孔(6)的中轴线与中心孔的中轴线正交;出液孔(5)与中心孔侧表面联通,出液孔(5)的中轴线与中心孔的圆周相切,出液孔(5)的中轴线与进液孔(6)的中轴线成0°~90°夹角;
所述微型电机固定在密封端盖(2)上,叶轮套装在穿过密封端盖的微型电机轴上;
所述电机盖(1)与密封端盖(2)连接,密封端盖(2)与泵体(3)连接,将微型电机密封,叶轮位于所述泵体(3)的中心孔内。
2.如权利要求1所述的机械式微型泵,其特征在于:
所述叶轮上具有沿圆周方向均匀分布的2~6个叶片;所述叶轮与微型电机轴过盈配合,微型电机轴端部采用金属胶密封;或者所述叶轮与微型电机轴间隙配合,用卡环卡在微型电机轴的卡槽上,将叶轮固定,微型电机轴端部采用金属胶密封。
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