CN203742925U - 一种基于磁致伸缩棒驱动的微泵 - Google Patents

一种基于磁致伸缩棒驱动的微泵 Download PDF

Info

Publication number
CN203742925U
CN203742925U CN201320722811.3U CN201320722811U CN203742925U CN 203742925 U CN203742925 U CN 203742925U CN 201320722811 U CN201320722811 U CN 201320722811U CN 203742925 U CN203742925 U CN 203742925U
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnetostrictive rod
rod
magnetostrictive
coil
belleville spring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201320722811.3U
Other languages
English (en)
Inventor
姜银方
郭华杰
姜文帆
严琴
张伟
严有琪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University
Original Assignee
Jiangsu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University filed Critical Jiangsu University
Priority to CN201320722811.3U priority Critical patent/CN203742925U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN203742925U publication Critical patent/CN203742925U/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本实用新型公开了一种基于磁致伸缩棒组驱动的微泵,属于微流体控制领域。本实用新型主要包括磁致伸缩驱动器和泵体两部分,磁致伸缩驱动器中布置带有线圈的线圈架,线圈架上端和下端布置提供静态偏置磁场的永磁铁,线圈架中心通孔内的套筒内布置有磁致伸缩棒组,磁致伸缩棒组由上级棒和下级棒组成;根据磁致伸缩原理,线圈通入控制电流引起的空间磁场变化会导致磁致伸缩棒在长度方向伸缩,由于下级棒与碟形弹簧紧贴并存在预紧力,上级棒和下级棒的变形叠加后将通过碟形弹簧作用于杆活塞上,实现泵体密闭腔体容积的改变,达到微量液体吸入与排出的效果。本实用新型机械结构简单,易于控制,流量较大,稳定性好。

Description

一种基于磁致伸缩棒驱动的微泵
技术领域
[0001] 本实用新型涉及微泵,特别涉及一种磁致伸缩棒驱动的微泵。
背景技术
[0002] 微泵是一种微量流体输送机构,随着生物、医疗、化学分析、环境监测等行业的不断发展,微泵渐渐显示出广阔的应用前景。微泵从结构上可分为机械式和非机械两种类型。非机械式微泵包括电液力、超声波、电渗、磁液力、气泡等驱动方式,由于泵体无任何活动部件,非机械式微泵往往流量小、输出压力小,并且工作性能也受到流体性能的影响。目前常用的机械式主要是膜式泵,膜式泵有压电驱动、静电驱动、热驱动等多种驱动方式,都是通过膜片受力变形改变密闭腔体容积来实现液体的输送,因而普遍存在功率小、输出压力较小的问题。
[0003] 专利CN 1908431A提供的一种超磁致伸缩棒驱动的膜式微泵,该微泵将磁致伸缩棒产生的微量变形经位移放大机构放大后,作用于膜片上,使得膜片有较大的变形,从而实现较大的排量,但是由于引入了位移放大机构,使结构的略显复杂,减弱了微泵在高频振动中的稳定性,同时也使得泵的尺寸较大。
[0004] 现有技术中存在的不足在于:1、非机械式微泵流量小且受到流体性质的限制。2、膜式微泵流量小,引入放大机构增大流量会削弱微泵工作的稳定性。
发明内容
[0005] 本实用新型提供一种微泵,将两极磁致伸缩棒伸缩效果叠加后直接作用于杆活塞,利用杆活塞往复运动带动泵体内密闭腔体容积的变化,结构简单,在增大微泵排量的同时期望得到较好的稳定性。
[0006] 为了达到上述目的,本实用新型采用的技术方案是:一种基于磁致伸缩棒组驱动的微泵,由磁致伸缩驱动器和泵体部分组成;磁致伸缩驱动器包括螺钉、端盖、筒状外壳、上永磁铁、线圈架、线圈、套筒、左磁致伸缩棒、中磁致伸缩棒、右磁致伸缩棒、下永磁铁和插孔;所述筒状壳体为圆筒状,沿筒状壳体的内壁由下到上依次布置下圆筒状的永磁铁、带有线圈的线圈架、上永磁铁;所述圆筒状的线圈架的内壁设有套筒,所述套筒沿筒状外壳的轴向平行设有三个圆柱状非通腔体,三个圆柱状非通腔体由左到右分别是上端开口下端封闭、下端开口上端封闭、上端开口下端封闭;三个圆柱状非通腔体内布置有磁致伸缩棒组,由左到右分别是左磁致伸缩棒、中磁致伸缩棒、右磁致伸缩棒,左磁致伸缩棒和右磁致伸缩棒为上级棒,中磁致伸缩棒为下级棒;端盖和筒状外壳通过螺钉连接,连接后左磁致伸缩棒和右磁致伸缩棒上表面与端盖2贴合压紧产生预紧力;泵体部分包括碟形弹簧、杆活塞、泵壳、进口阀、出口阀和螺栓;所述泵壳为两个圆筒组成台阶状圆筒,直径小的圆筒设于下端,杆活塞设于直径小的圆筒内,杆活塞的活塞上端与碟形弹簧的中心下部固定连接,所述中磁致伸缩棒的下端紧贴碟形弹簧的中心上部,碟形弹簧的外圆下部紧贴台阶状圆筒的台阶内壁,筒状外壳与泵壳之间通过螺栓连接;所述泵壳底部安装有进口阀和出口阀。其中,上永磁铁和下永磁铁提供偏置磁场,用于提高磁致伸缩性能;线圈用于通入控制电流,改变空间磁场,实现磁致伸缩棒长度方向的微量伸缩;磁致伸缩棒组合理布置在套筒中,包括上级棒和下级棒,作用于泵体的伸缩量为上级棒与下级棒伸缩量的总和。所述泵体包括碟形弹簧、杆活塞、泵壳、进口阀、出口阀、插孔、螺栓,其中,碟形弹簧与杆活塞以焊接或其他方式连接形成整体,泵壳底部连接有进口阀和出口阀并涂抹密封胶保证密封性能。
[0007] 所述磁致伸缩驱动器与泵体通过筒状外壳与泵壳连接,形成一个封闭的工作腔,所述工作腔中磁致伸缩棒组的下级棒,即中磁致伸缩棒,下端与碟形弹簧上表面接触,通入控制电流后上级棒和下级棒伸缩量叠加后直接通过碟形弹簧作用在杆活塞上,杆活塞往复运动带动泵体密闭腔体容积的变化,从而实现微量液体的输入与排出。
[0008] 本实用新型特点在于:本实用新型中碟形弹簧与杆活塞之间以焊接或其他方式连接形成整体,为消除碟形弹簧与磁致伸缩棒间隙和提供磁致伸缩棒需要的预压紧力,装配时须保证碟形弹簧适度受压。此外,磁致伸缩棒组采用3个磁致伸缩棒构成,分为上级棒和下级棒两组,均采用Tb-Dy-Fe合金材料;碟形弹簧结构特殊如图3所示,选用弹簧钢材料;泵体采用铝合金材料,杆活塞为金属体,杆活塞头涂一层陶瓷,陶瓷层外涂有一层密封橡胶层。
[0009] 本实用新型与现有技术相比,具有的有益效果是:1、直接驱动,无间接的转换装置,结构简单,响应迅速,稳定性好;2、相比于同规格的膜式微泵,活塞往复作用较薄膜形变产生的体积变化大,流量较大。
附图说明
[0010] 图1为本实用新型的内部结构示意图。
[0011] 图2为本实用新型的外部结构示意图。
[0012] 图3为本实用新型碟形弹簧结构图。
[0013] 图4为本实用新型A-A截面图。
[0014] 图中:1螺钉,2端盖,3筒状外壳,4上永磁铁,5线圈架,6线圈,7套筒,8磁致伸缩棒,9下永磁铁,10碟形弹簧,11杆活塞,12泵壳,13进口阀,14出口阀,15插孔,16螺栓。
具体实施方式
[0015] 参见附图1和附图2,本实用新型的一个实施例,该微泵外形整体尺寸为Φ45Χ65mm,所述微泵包括磁致伸缩驱动器和泵体两部分。
[0016] 磁致伸缩驱动器部分包括螺钉1,端盖2,筒状外壳3,上永磁铁4,线圈架5,线圈6,套筒7,左磁致伸缩棒8a,中磁致伸缩棒8b,右磁致伸缩棒8c,下永磁铁9,插孔15。筒状壳体3内部由下到上依次布置下永磁铁9、带有线圈6的线圈架5、上永磁铁4 ;线圈架5中间通孔内设有套筒7,套筒7三个非通腔体内布置有磁致伸缩棒组8,由左到右分别是左磁致伸缩棒8a,中磁致伸缩棒8b,右磁致伸缩棒8c,3个磁致伸缩棒尺寸均为Φ 5 X 35 mm,均采用Tb-Dy-Fe合金材料。上永磁铁4和下永磁铁9提供偏执磁场,提高磁致伸缩系能。套筒7采用隔热性能好的聚乙烯材料,减小线圈6发热对磁致伸缩棒8性能的影响。端盖2和筒状外壳3通过螺钉I连接,连接后左磁致伸缩棒Sb和右磁致伸缩棒8c上表面与端盖2贴合压紧产生预紧力。
[0017] 泵体部分包括碟形弹簧10,杆活塞11,泵壳12,进口阀13,出口阀14。进口阀13和出口阀14分别与泵壳12腔体连通,并在连接位置涂抹密封胶保证其密封性;杆活塞为金属体,杆活塞头涂一层陶瓷,陶瓷层外涂有一层密封橡胶层,杆活塞活塞部分尺寸为20mm ;碟形弹簧10与杆活塞11通过焊接或其他方式连接成整体。
[0018] 磁致伸缩驱动器和泵体之间的连接通过螺钉10连接的筒状壳体3和泵壳12实现,为保证装配后磁致伸缩棒组8受轴向压力,安装时须保证碟形弹簧10受压有轻微变形。插孔15处引入低频控制电流,调节电流大小与变化频率的方式控制流量。
[0019] 本实用新型的工作原理是:插孔15处引入低频控制电流,通电线圈后产生外加磁场,磁致伸缩棒在外加磁场作用下长度方向发生伸缩变形:当外加磁场减弱时,磁致伸缩棒缩短,磁致伸缩棒组中上级棒与下级棒长度均缩短,随着下级棒作用在碟形弹簧10压力减小,碟形弹簧10向上恢复,带动杆活塞11向上运动,泵体密闭腔体内部液体压力减小,进口阀13打开出口阀14关闭,有微量液体流入,完成吸液过程;当外加磁场增强时,磁致伸缩棒伸长,磁致伸缩棒组中上级棒与下级棒长度均伸长,随着下级棒作用在碟形弹簧10压力增大,碟形弹簧10向下变形,推动杆活塞11向下运动,泵体密闭腔体内部液体压力增加,进口阀13关闭出口阀14打开,有微量液体排出,完成排液过程。控制电流交替变化引起磁场交替变化,完成微泵的吸排液功能。
[0020] 本实用新型不限于以上实施例,微泵的流量大小由输入线圈电流的大小和频率控制,适用于低频、输出压力较大的场合。

Claims (5)

1.一种基于磁致伸缩棒组驱动的微泵,其特征在于:由磁致伸缩驱动器和泵体部分组成;磁致伸缩驱动器包括螺钉(I)、端盖(2)、筒状外壳(3)、上永磁铁(4)、线圈架(5)、线圈(6)、套筒(7)、左磁致伸缩棒(8a)、中磁致伸缩棒(8b)、右磁致伸缩棒(8c)、下永磁铁(9)和插孔(20);所述筒状壳体(3)为圆筒状,沿筒状壳体(3)的内壁由下到上依次布置圆筒状的下永磁铁(9)、带有线圈(6)的线圈架(5)、上永磁铁(4);所述圆筒状的线圈架(5)的内壁设有套筒(7),所述套筒(7)沿筒状外壳(3)的轴向平行设有三个圆柱状非通腔体,三个圆柱状非通腔体由左到右分别是上端开口下端封闭、下端开口上端封闭、上端开口下端封闭;三个圆柱状非通腔体内布置有磁致伸缩棒组(8),由左到右分别是左磁致伸缩棒(8a)、中磁致伸缩棒(8b)、右磁致伸缩棒(8c),左磁致伸缩棒(8a )和右磁致伸缩棒(8c)为上级棒,中中磁致伸缩棒(8b)为下级棒;端盖(2)和筒状外壳(3)通过螺钉(I)连接,连接后左磁致伸缩棒(Sb)和右磁致伸缩棒(Sc)上表面与端盖(2)贴合压紧产生预紧力; 泵体部分包括碟形弹簧(10)、杆活塞(11)、泵壳(12)、进口阀(13)、出口阀(14)和螺栓(16);所述泵壳(12)为两个圆筒组成台阶状圆筒,直径小的圆筒设于下端,杆活塞(11)设于直径小的圆筒内,杆活塞(11)的活塞上端与碟形弹簧(10)的中心下部固定连接,所述中磁致伸缩棒(8b)的下端紧贴碟形弹簧(10)的中心上部,碟形弹簧(10)的外圆下部紧贴台阶状圆筒的台阶内壁,筒状外壳(3)与泵壳(12)之间通过螺栓(16)连接;所述泵壳(15)底部安装有进口阀(16)和出口阀(17)。
2.根据权利要求书I所述的一种基于磁致伸缩棒组驱动的微泵,其特征在于:所述左磁致伸缩棒(8a)、中磁致伸缩棒(8b)和右磁致伸缩棒(8c)尺寸为Φ5Χ20 mm,采用Tb-Dy-Fe合金材料。
3.根据权利要求1所述的一种基于磁致伸缩棒组驱动的微泵,其特征在于:套筒(7)采用聚乙烯材料,减小线圈(6)发热对磁致伸缩棒(8)性能的影响。
4.根据权利要求书I或2所述的一种基于磁致伸缩棒组驱动的微泵,其特征在于:所述杆活塞(14)为金属体,头部杆活塞头涂一层陶瓷,陶瓷层外涂有一层密封橡胶层。
5.根据权利要求书I或2所述的一种基于磁致伸缩棒组驱动的微泵,其特征在于:碟形弹簧为弹簧钢材料。
CN201320722811.3U 2013-11-18 2013-11-18 一种基于磁致伸缩棒驱动的微泵 Expired - Fee Related CN203742925U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201320722811.3U CN203742925U (zh) 2013-11-18 2013-11-18 一种基于磁致伸缩棒驱动的微泵

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201320722811.3U CN203742925U (zh) 2013-11-18 2013-11-18 一种基于磁致伸缩棒驱动的微泵

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN203742925U true CN203742925U (zh) 2014-07-30

Family

ID=51342734

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201320722811.3U Expired - Fee Related CN203742925U (zh) 2013-11-18 2013-11-18 一种基于磁致伸缩棒驱动的微泵

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN203742925U (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105964874A (zh) * 2016-06-08 2016-09-28 董超超 一种高精度齿轮锻造加工用冷却装置
CN107091256A (zh) * 2017-06-12 2017-08-25 南京航空航天大学 一种主动阀配流多智能材料驱动的电液作动器
CN108869267A (zh) * 2018-07-10 2018-11-23 燕山大学 磁致变刚度弹簧往复泵自动锥阀
CN110142163A (zh) * 2019-05-24 2019-08-20 哈尔滨工业大学 一种应用于压电微喷机构的恒压背压系统

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105964874A (zh) * 2016-06-08 2016-09-28 董超超 一种高精度齿轮锻造加工用冷却装置
CN107091256A (zh) * 2017-06-12 2017-08-25 南京航空航天大学 一种主动阀配流多智能材料驱动的电液作动器
CN108869267A (zh) * 2018-07-10 2018-11-23 燕山大学 磁致变刚度弹簧往复泵自动锥阀
CN110142163A (zh) * 2019-05-24 2019-08-20 哈尔滨工业大学 一种应用于压电微喷机构的恒压背压系统
CN110142163B (zh) * 2019-05-24 2020-04-24 哈尔滨工业大学 一种应用于压电微喷机构的恒压背压系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN203742925U (zh) 一种基于磁致伸缩棒驱动的微泵
CN103899518A (zh) 基于压电陶瓷驱动的数字液压泵
CN204663827U (zh) 一种基于圆形压电双晶片驱动的共振隔膜泵
CN102155570B (zh) 一种超磁致伸缩驱动的气动高速开关阀
CN1908431A (zh) 超磁致伸缩棒驱动的膜式微泵
CN103029440A (zh) 一种压电超声驱动液体喷射装置
CN203670126U (zh) 一种磁致伸缩型微泵
CN104088778A (zh) 基于Terfenol-D驱动的数字液压泵
CN205243798U (zh) 一种液压放大式压电叠堆泵
CN111322217A (zh) 一种双作用电磁直驱直线伺服泵
CN104564622A (zh) 一种带有新型半主动阀的压电泵
CN103629090B (zh) 一种磁致伸缩型双腔膜式微泵
CN102748277B (zh) 一种永磁直线活塞泵
CN112081729B (zh) 一种带滑阀的谐振式压电叠堆泵
CN201377412Y (zh) 单膜片连续输送流体压电泵
CN105317665A (zh) 一种压电泵
CN102758772A (zh) 双作用往复增压泵
CN103016291A (zh) 一种置于管内的活塞泵
CN202732315U (zh) 双作用往复增压泵
CN108843639B (zh) 一种压电陶瓷式射流管阀阀组
US20150144821A1 (en) Rear electromagnet for vibrating pump and valves
CN111980889A (zh) 一种半柔性一体式阀主动压电泵
CN203362444U (zh) 便携式充气机
CN102723838A (zh) 一种电磁驱动机构及应用该机构的电磁水泵
CN101839268A (zh) 基于磁控形状记忆合金的数控液压动力单元

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140730

Termination date: 20141118

EXPY Termination of patent right or utility model