CN114165420B - 一种可抛式无阀电磁泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可抛式无阀电磁泵，属于电磁泵领域，包括泵体、多极环形磁铁和驱动结构，所述泵体安装在多极环形磁铁的顶部。本发明所述的一种可抛式无阀电磁泵，采用泵体与驱动部分分离的方案，泵体可丢弃更换而驱动装置可以重复利用，适用于一些流体存在污染需要更替泵体的场合，驱动方式的改进可以提高泵体的工作频率，本发明由电机带动多级环形磁铁旋转，驱动与泵体薄膜粘结在一起的另一块多级环形磁铁上下运动，实现腔体体积的变化，从而完成流体的泵入和泵出。解决了传统电磁泵受电磁线圈限制频率不高的问题，进流孔与出流孔为锥形，由于进出流体两侧的阻力不同而实现液体单方向泵入泵出，不需要额外的阀控制，使得制造工艺更为简单。

Description

一种可抛式无阀电磁泵

技术领域

本发明涉及电磁泵领域，特别涉及一种可抛式无阀电磁泵。

背景技术

微泵在微流控系统中有广泛的运用，负责分配、传输液流，它是一种包括多种驱动方式的微执行器，如压电、静电、气动、电磁驱动等，目前有两种形式的电磁驱动微泵：一种是电磁驱动微泵，另一种是磁流体驱动微泵，均受到磁场驱动作用，以实现微泵运输液体的功能，电磁驱动微泵属于机械式微泵，由电磁铁产生驱动力，具有控制方便、电压低、工作原理简单、输出力大等优势，但也存在结构复杂、制作成本高、体积大的缺点，近年来电磁驱动微泵的主要发展方向是优化结构和降低工艺难度；

现有电磁驱动泵主要有两种，第一种是将永磁铁贴到泵腔的薄膜上，电磁线圈通交流电，永磁铁受外界磁力驱动上下运动，通过扩散口、喷嘴结构两方向的阻力作用，液体从进液口泵入，从出液口泵出；第二种是衔铁式电磁泵，在线圈励磁时压缩弹簧， 断磁时靠弹簧复位，衔铁式电磁泵的弹簧寿命有限，随使用次数的增加会失效，此外，还存在能耗大，无法实现高频的问题；微阀按照有无阀门分为有阀微泵和无阀微泵，有阀微泵的制造工艺和结构更为复杂，且效率低于无阀微泵，目前大部分无阀微泵采用压电薄膜驱动，存在驱动电压过高的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种可抛式无阀电磁泵，可以有效解决背景技术中：现有电磁驱动泵主要有两种，第一种是将永磁铁贴到泵腔的薄膜上，电磁线圈通交流电，永磁铁受外界磁力驱动上下运动，通过扩散口、喷嘴结构两方向的阻力作用，液体从进液口泵入，从出液口泵出；第二种是衔铁式电磁泵，在线圈励磁时压缩弹簧，断磁时靠弹簧复位，衔铁式电磁泵的弹簧寿命有限，随使用次数的增加会失效，此外，还存在能耗大，无法实现高频的问题；微泵按照有无阀门分为有阀微泵和无阀微泵，有阀微泵的制造工艺和结构更为复杂，且效率低于无阀微泵，目前大部分无阀微泵采用压电薄膜驱动，存在驱动电压过高的问题的技术问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种可抛式无阀电磁泵，包括泵体、多极环形磁铁和驱动结构，所述泵体安装在多极环形磁铁的顶部，所述驱动结构设置在多极环形磁铁的底部。

作为本发明的进一步方案，所述泵体包括螺栓组件、泵体零件、弹性薄膜和盖板，所述弹性薄膜安装在盖板和泵体零件之间，所述螺栓组件由螺栓和螺帽组成，螺栓贯穿泵体零件、弹性薄膜和盖板后与螺帽螺纹连接。

作为本发明的进一步方案，所述泵体零件的上部对角线位置对称安装有进流管和出流管，所述泵体零件的上表面边缘位置开设有螺栓孔，所述泵体零件的下表面一侧位置开设有进流锥孔，所述泵体零件的下表面另一侧位置开设有出流锥孔。

作为本发明的进一步方案，所述进流管与进流锥孔相连，所述出流管与出流锥孔相连。

作为本发明的进一步方案，所述盖板的上表面边缘位置开设有连接孔，所述盖板的上表面中心位置开设有中央通孔。

作为本发明的进一步方案，所述驱动结构由电机连接件和驱动电机组成，所述电机连接件安装在驱动电机的输出轴顶端。

作为本发明的进一步方案，所述多极环形磁铁由第一多极环形磁体和第二多极环形磁体组成，所述第一多极环形磁体和第二多极环形磁体上下设置，且第二多极环形磁体设置在电机连接件的内部。

作为本发明的进一步方案，所述第一多极环形磁体贯穿中央通孔与弹性薄膜胶合连接。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明中，采用泵体与驱动部分分离的方案，泵体可丢弃更换而驱动装置可以重复利用，适用于一些流体存在污染需要更替泵体的场合；本发明中，驱动方式的改进可以提高泵体的工作频率，本发明由电机带动多级环形磁铁旋转，驱动与泵体薄膜粘结在一起的另一块多级环形磁铁上下运动，实现腔体体积的变化，从而完成流体的泵入和泵出，解决了传统电磁泵受电磁线圈限制频率不高的问题；本发明中，进流孔与出流孔为锥形，由于进出流体两侧的阻力不同而实现液体单方向泵入泵出，不需要额外的阀控制，使得制造工艺更为简单；本发明相较于衔铁式电磁泵，提高了工作频率，由电机带动多级环形磁铁产生旋转的磁场，驱动与薄膜粘结在一起的另一块多级环形磁铁上下运动，从而实现泵的高频工作，此外，泵的主体与电机驱动部分是相互分离的，适用于需要更换泵体的场合，如生物医药领域，实现泵体可抛式需求，同时，本发明是无阀泵，制造较为简单。

附图说明

图1为本发明一种可抛式无阀电磁泵的整体结构示意图；

图2为本发明一种可抛式无阀电磁泵的爆炸图；

图3为本发明一种可抛式无阀电磁泵的泵体零件结构图；

图4为本发明一种可抛式无阀电磁泵的进流管剖面图；

图5为本发明一种可抛式无阀电磁泵的盖板俯视图；

图6为本发明一种可抛式无阀电磁泵的盖板轴测图；

图7为本发明一种可抛式无阀电磁泵的多极环形磁铁设置方式一的结构图；

图8为本发明一种可抛式无阀电磁泵的多极环形磁铁设置方式二的结构图；

图9为本发明一种可抛式无阀电磁泵的多极环形磁铁设置方式三的结构图；

图10为本发明一种可抛式无阀电磁泵的剖视图；

图11为本发明一种可抛式无阀电磁泵的第二多极环形磁体转动0°或360°时工作状态演示图；

图12为本发明一种可抛式无阀电磁泵的第二多极环形磁体转动60°时工作状态演示图；

图13为本发明一种可抛式无阀电磁泵的第二多极环形磁体转动120°时工作状态演示图；

图14为本发明一种可抛式无阀电磁泵的第二多极环形磁体转动180°时工作状态演示图；

图15为本发明一种可抛式无阀电磁泵的第二多极环形磁体转动240°时工作状态演示图；

图16为本发明一种可抛式无阀电磁泵的第二多极环形磁体转动300°时工作状态演示图。

图中：1、泵体；2、多极环形磁铁；3、驱动结构；11、螺栓组件；12、泵体零件；13、弹性薄膜；14、盖板；21、第一多极环形磁体；22、第二多极环形磁体；31、电机连接件；32、驱动电机；121、进流管；122、出流管；123、螺栓孔；124、进流锥孔；125、出流锥孔；141、连接孔；142、中央通孔。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1-16所示，一种可抛式无阀电磁泵，包括泵体1、多极环形磁铁2和驱动结构3，泵体1安装在多极环形磁铁2的顶部，驱动结构3设置在多极环形磁铁2的底部。

泵体1包括螺栓组件11、泵体零件12、弹性薄膜13和盖板14，弹性薄膜13安装在盖板14和泵体零件12之间，螺栓组件11由螺栓和螺帽组成，螺栓贯穿泵体零件12、弹性薄膜13和盖板14后与螺帽螺纹连接。

泵体零件12的上部对角线位置对称安装有进流管121和出流管122，泵体零件12的上表面边缘位置开设有螺栓孔123，泵体零件12的下表面一侧位置开设有进流锥孔124，泵体零件12的下表面另一侧位置开设有出流锥孔125。

进流管121与进流锥孔124相连，出流管122与出流锥孔125相连。

盖板14的上表面边缘位置开设有连接孔141，盖板14的上表面中心位置开设有中央通孔142。

驱动结构3由电机连接件31和驱动电机32组成，电机连接件31安装在驱动电机32的输出轴顶端。

多极环形磁铁2由第一多极环形磁体21和第二多极环形磁体22组成，第一多极环形磁体21和第二多极环形磁体22上下设置，且第二多极环形磁体22设置在电机连接件31的内部。

第一多极环形磁体21贯穿中央通孔142与弹性薄膜13胶合连接。

需要说明的是，本发明为一种可抛式无阀电磁泵，在使用时，在驱动电机32工作下带动第二多极环形磁体22转动，与第一多极环形磁体21相互吸引、排斥，带动弹性薄膜13沿泵体1轴向振动，第一多极环形磁体21受到磁场力的作用上下振动，当泵体1腔内体积缩小时，出流锥孔125阻力小于入流锥孔124，故液体经出流锥孔125从出流管122中流出；同理，当腔内体积变大时，进流锥孔124阻力小于出流锥孔125，故液体从进流管121经进流锥孔124流入腔室中，随驱动电机32工作，当第一多极环形磁体21和第二多极环形磁体22的异性磁极对齐时产生吸引力，腔体体积变大，吸入液体，当第一多极环形磁体21和第二多极环形磁体22的同性磁极对齐时产生排斥力，腔体体积变小，排出液体，本发明的多极环形磁铁2形式不限于图7展示的一种（三对磁极），还可以有其他结构形式，如图8、图9分别展示的是四对磁极和五对磁极的环形磁铁，环形磁铁磁极对数=磁铁数量÷2，磁极对数量的增加将有利于增强泵的工作频率及输出流量，可抛式无阀电磁泵的工作频率以及流量取决于多级磁铁的磁极对数，随着磁极对数的增加工作频率增加，该电磁泵工作的频率如下公式：

；

式中：

f为电磁泵工作频率；

p为多级环形磁铁极对数；

n为电机转速（r/min）；

该可抛式无阀电磁泵作原理如图11-16所示，省略了驱动电机3部分，展示了具有三对磁极环形磁铁的工作循环过程，如图11所示，此时第一多极环形磁体21与第二多极环形磁体22的异性磁极相对，产生吸力，第一多极环形磁体21带动弹性薄膜13向下运动，腔体体积变大，由于进流锥孔124的阻力小于出流锥孔125的阻力，所以绝大部分液体从进流管121吸入，从出流锥孔125中也能吸入极少量液体，与前者相比较弱；当驱动电机32带动第二多极环形磁体22旋转过60度后，到达图12状态，驱动电机32旋转的过程中同性磁极逐渐靠近对齐，产生排斥力，多级环形磁铁21带动弹性薄膜13向上运动，腔体体积变小，液体排出，由于出流锥孔125的阻力小于进流锥孔124的阻力，所以绝大部分液体从出流管122排出，但也存在极少量液体从进流锥孔124中排出；每转120度完成一次液体吸入排出过程，从图11到图16为三级环形磁铁旋转一周的循环过程。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种可抛式无阀电磁泵，其特征在于：包括泵体（1）、多极环形磁铁（2）和驱动结构（3），所述泵体（1）安装在多极环形磁铁（2）的顶部，所述驱动结构（3）设置在多极环形磁铁（2）的底部。

2.根据权利要求1所述的一种可抛式无阀电磁泵，其特征在于：所述泵体（1）包括螺栓组件（11）、泵体零件（12）、弹性薄膜（13）和盖板（14），所述弹性薄膜（13）安装在盖板（14）和泵体零件（12）之间，所述螺栓组件（11）由螺栓和螺帽组成，螺栓贯穿泵体零件（12）、弹性薄膜（13）和盖板（14）后与螺帽螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的一种可抛式无阀电磁泵，其特征在于：所述泵体零件（12）的上部对角线位置对称安装有进流管（121）和出流管（122），所述泵体零件（12）的上表面边缘位置开设有螺栓孔（123），所述泵体零件（12）的下表面一侧位置开设有进流锥孔（124），所述泵体零件（12）的下表面另一侧位置开设有出流锥孔（125）。

4.根据权利要求3所述的一种可抛式无阀电磁泵，其特征在于：所述进流管（121）与进流锥孔（124）相连，所述出流管（122）与出流锥孔（125）相连。

5.根据权利要求2所述的一种可抛式无阀电磁泵，其特征在于：所述盖板（14）的上表面边缘位置开设有连接孔（141），所述盖板（14）的上表面中心位置开设有中央通孔（142）。

6.根据权利要求1所述的一种可抛式无阀电磁泵，其特征在于：所述驱动结构（3）由电机连接件（31）和驱动电机（32）组成，所述电机连接件（31）安装在驱动电机（32）的输出轴顶端。

7.根据权利要求6所述的一种可抛式无阀电磁泵，其特征在于：所述多极环形磁铁（2）由第一多极环形磁体（21）和第二多极环形磁体（22）组成，所述第一多极环形磁体（21）和第二多极环形磁体（22）上下设置，且第二多极环形磁体（22）设置在电机连接件（31）的内部。

8.根据权利要求7所述的一种可抛式无阀电磁泵，其特征在于：所述第一多极环形磁体（21）贯穿中央通孔（142）与弹性薄膜（13）胶合连接。

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