CN104995408A - 具有磁流体动力学驱动器的膜片泵 - Google Patents

具有磁流体动力学驱动器的膜片泵 Download PDF

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CN104995408A CN201380068139.3A CN201380068139A CN104995408A CN 104995408 A CN104995408 A CN 104995408A CN 201380068139 A CN201380068139 A CN 201380068139A CN 104995408 A CN104995408 A CN 104995408A
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Abstract

本发明涉及一种泵，尤其是膜片泵，它能够使用在泵送液体或气态介质的工程技术的各分支中。具有磁流体动力学驱动器的膜片泵包括至少一个的泵送部段，所述泵送部段具有入口阀、出口阀及带有被驱动膜的工作室。而且根据本发明所述的泵还具有驱动室和控制磁系统，所述驱动室用被驱动膜而与所述工作室隔开，并且所述驱动室充满导电液体，所述驱动室的两个相对置的壁是连接到电源的电极。低熔点金属和/或合金可用作导电液体。这个技术方案能够远程(不拆卸)监测所述设备的传递元件的状态并且保证高精度地计量被泵送介质和使驱动机构中的能量损失达到最小。

Description

具有磁流体动力学驱动器的膜片泵
技术领域
本发明涉及一种泵，尤其是一种膜片泵(或称隔膜泵)，并且它可用于泵送气体和液体的技术的不同分支。
背景技术
所述膜片泵是已知的(1997年6月16日公开的RU4344)，它包括充满工作液体的中间室，所述中间室具有被驱动的膜片，被驱动的膜片与机械活塞相联接。所述泵还具有泵送部段、入口阀和出口阀以及工作室。所述工作室具有液压式被驱动的膜片，用作中间室和工作室中间的边界，并因而分开工作室和中间室。
这个已知泵的工作方式如下。与被驱动的膜片相联接的机械活塞往复运动。当运动到工作室时，所述活塞抽拉被驱动的膜片、中间室中的液体、和液压式被驱动的膜片。结果，在工作室中造成降压。此后，泵送部段的入口阀打开，泵送液体被吸入工作室。在到达止点后，所述活塞开始逆向运动。同时，入口阀关闭，出口阀打开。被驱动的膜片受到活塞的牵引，推动工作液体，所述工作液体又推动液压式被驱动的膜片，因而工作室的体积减小，泵送液体被经由出口阀排出工作室。
这种泵的缺陷是因机械驱动和需要定期维护而引起低效率，在定期维护时需要拆开泵及检查泵的零件。除此之外，所述泵也不能提供对瞬间流速高精度的计量功能。
发明内容
本发明的目的是改进所述泵以排除上述缺陷。
改进后的技术效果是现场控制膜片的操作性、高精度计量流速及使能量损失达到最小。
上述技术效果借助于一种膜片泵实现。所述膜片泵包括驱动磁力系统和至少一个泵送部段，所述泵送部段包括入口阀和出口阀及具有被驱动的膜片的工作室。所述膜片泵附加地具有驱动室，所述驱动室利用被驱动的膜片而与工作室隔开，并且所述驱动室是导电液体填充且其两个对置壁是连接到电源的电极。
低温熔点金属和/或合金可用作导电液体。
一回路包括电源和壁式电极及导电液体，所述回路可用作驱动磁力系统。
附图说明
在附图中，
图1表示设备的原理示意图；
图2表示驱动磁力系统的变型。
具体实施方式
具有磁流体动力学驱动器(magnetohydrodynamic drive,缩写为MHD)的膜片泵具有入口阀1、出口阀2和工作室3，工作室3具有被驱动的膜片4；膜片泵还具有被驱动室5，被驱动室5是由导电液体填充且具有壁式电极6。
本发明要求保护的泵的工作方式如下
磁流体动力学驱动器提供被驱动的膜片4的往复运动。
当被驱动的膜片4沿从工作室3离开的方向运动时，被驱动的膜片4引起工作室3中降压。在被驱动的膜片4运动的同时，入口阀1打开，并且泵送液体(气体)被吸入工作室3中。此后，出口阀2关闭。在到达止点后，入口阀1关闭，并且出口阀打开。被驱动的膜片4被磁流体动力学驱动器朝向工作室3的方向牵引，使工作室3的体积减小并且将泵送流体(气体)经由出口阀2喷出工作室。
泵的磁流体动力学驱动器的工作方式如下
当电源接通时，电极6之间通过导电液体维持电流。驱动磁力系统提供一具有与电流分量非零正交的磁场。根据安培定律式中，电流密度和磁场电感的矢量积被积分，电流和磁场之间的交互作用在液体中产生电磁力。在这里，体积的积分是液体中电流的积分。电磁力作用在导电液体上，使导电液体运动以便通过安培定律限定方向，并且液体又对被驱动的膜片4施加作用力以使被驱动的膜片4运动。力的方向取决于电流和磁场的相互方向。电磁力的幅值和方向的改变提供被驱动的膜片4的前行或往复运动。
磁流体动力学驱动器的下面变型可能取决于驱动磁力系统的类型。
实例1。驱动磁力系统产生永久磁场。在这种情形下具有永久磁体或电磁线圈，和磁芯，所述磁芯具有正交于被驱动室5的电极6的磁极。所述电磁线圈从直流电源得到电力。当使用永久磁场时，导电液体的和被驱动膜4的往复运动因而由交变电流提供。
实例2。电源是直流电源，在被驱动室5的电极6之间提供直流电。当使用直流电时，被驱动的膜片4的往复运动由磁场的交变来提供。驱动磁力系统包括电磁线圈和磁芯，所述磁芯具有正交于被驱动室5的电极6的磁极。所述电磁线圈从自身的交流电源得到电力。电磁线圈中的交变电流在被驱动室5中提供交变场，并因而提供导电液体的和被驱动膜4的往复运动。
实例3。电源是交流电源，且在被驱动室5的电极6之间提供交流电流。驱动磁力系统包括电磁线圈和磁芯，所述磁芯具有正交于被驱动室5的电极6的磁极。所述电磁线圈从自身的交流电源得到电力。交变电流和交变磁场的结合使导电液体和被驱动膜4的运动遵循不同的定律，这可用于专门用途。
实例4。电源是交流电源，在被驱动室5的电极6之间提供交流电流。被驱动室中的磁场仅由液体中的电流产生。在这种情形下，电极6是相互平行的盘，且电流的方向恰好与电极的轴线重合。轴向电流产生方位磁场且与它相互作用。电磁力是电流与它自身的磁场相互作用的结果，且所述电磁力总是沿径向指向与电流方向无关的轴线。
当导电液体在被驱动室5中沿横向移动，在液体中感应得到磁场EMF，E＝v·B·l，式中，v是正交于磁场的液体速度分量，B是磁感应强度，l是电极6之间的距离。EMF的产生和电流限定泵的有效功率。因为EMF与速度成正比，而速度又与泵的流速成正比，因而EMF与泵的流速成正比。作为与电有关的值，EMF和流速因而可被高精度地测量。
如电流和磁场的与电有关的值容易管理，这允许在非常宽的范围中便捷、快速和精确地操纵流速。
此外，EMF的控制允许现场控制膜片的操作性，即在泵工作过程中。人们可通过管理电流和磁场来设定维护膜片的运动的必要定律。膜片的损坏导致设定定律的改变，因而导致EMF的测量值的改变。比较EMF的实际值与必须对应维护膜片的值可迅速发现膜片是否被损坏。这允许最佳在膜片的使用寿命内不太早地执行技术服务，但不太迟地阻止膜片破裂的不希望的结果。

Claims (3)

1.一种具有磁流体动力学驱动器的膜片泵，包括至少一个泵送部段，所述泵送部段包括入口阀和出口阀及具有被驱动的膜片的工作室，所述膜片泵附加地包括驱动磁力系统和驱动室，所述驱动室借助于被驱动的膜片而与所述工作室隔开，并且所述驱动室是由导电液体填充且其两个对置壁是连接到电源的电极。
2.根据权利要求1所述的具有磁流体动力学驱动器的膜片泵，其特征在于，低熔点金属和/或合金被用作导电液体。
3.根据权利要求1所述的具有磁流体动力学驱动器的膜片泵，其特征在于，所述膜片泵具有驱动磁力系统，所述驱动磁力系统构成了包括电源、被驱动室的壁式电极、及导电液体在内的回路。
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