DE4012268A1

DE4012268A1 - Pump for electro-viscous fluid - has three or more serial field zones producing travelling field variation in fluid

Info

Publication number: DE4012268A1
Application number: DE4012268A
Authority: DE
Inventors: Joerg Fricke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-04-17
Filing date: 1990-04-17
Publication date: 1991-10-24

Abstract

In a channel in at least three sections lying one behind the other in the channel axis, the quantity of electric dc or ac fields are periodically changed. The mark-space ratio of the changes or their phase relations are such that a travelling electric field occurs so as to produce a penstaltic constant motion of the electro-viscous fluid. The valve effect is achieved by the variation in viscosity and the space alteration by the volume variation ofthe fluid in the electric field. The feed direction may be controlled by the field change direction. USE - Braille reader.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrisch betriebene Pumpe zur Förderung elektroviskoser Flüssigkeiten.The invention relates to an electrically operated pump for delivery electroviscous liquids.

Es ist bereits bekannt, daß die Zunahme der Viskosität von Suspensionen unter Einwirkung eines elektrischen Feldes zur Konstruktion von Ventilen genutzt werden kann (z. B. US-PS 26 61 596).It is already known that the increase in the viscosity of suspensions below Use of an electric field to design valves can be (e.g. US-PS 26 61 596).

Ferner wurde vorgeschlagen, die Strömung einer dielektrischen Flüssigkeit durch inhomogene elektrische Felder zu beschleunigen oder zu bremsen (z. B. DE 27 20 523 C2). Nachteilig an dieser Methode ist, daß die in jeder Pumpenstufe auf die Flüssigkeit wirkenden Kräfte verhältnismäßig gering sind und daß die Formgebung der Elektroden die Strömungsrichtung der Flüssigkeit festlegt, so daß die Fördereinrichtung nicht durch eine Änderung der elektrischen Steuersignale umgekehrt werden kann.It has also been proposed to flow a dielectric liquid Accelerate or brake through inhomogeneous electric fields (e.g. DE 27 20 523 C2). The disadvantage of this method is that it is used in every Pump stage forces acting on the liquid are relatively low and that the shape of the electrodes the direction of flow of the liquid sets so that the conveyor is not affected by a change in electrical Control signals can be reversed.

Die Erfindung soll den Aufbau sehr einfach gestalteter Pumpen zur Förderung elektroviskoser Flüssigkeiten ermöglichen. Die Förderleistung und die Förderrichtung sollen durch geeignete elektrische Steuersignale einstellbar sein.The invention is intended to build very simple pumps for delivery enable electroviscous liquids. The output and the The conveying direction should be adjustable by means of suitable electrical control signals be.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem Kanal, der mit elektroviskoser Flüssigkeit gefüllt ist, Elektroden so angeordnet sind, daß an mindestens drei Orten, die in bezug auf die Kanallängsachse hintereinander liegen, elektrische Felder bewirkt werden können, die jeweils den gesamten Kanalquerschnitt erfüllen. Vom Betrag dieser elektrischen Felder hängt sowohl die Viskosität als auch die Dichte der elektroviskosen Flüssigkeit ab. Werden daher die Spannungen an den Elektroden periodisch so geändert, daß stets mindestens an einem Ort innerhalb des Kanals eine hohe Feldstärke vorliegt und daß eine elektrisches Wanderfeld resultiert, so wird die Flüssigkeit durch die eigene Viskositäts- und Volumenänderung durch den Kanal bewegt. Als Steuerspannungen eignen sich Gleich- und Wechselspannungen genügend hoher Frequenz gleichermaßen.This object is achieved in that in a channel that is filled with electroviscous liquid, electrodes are arranged so that at least three locations in a row with respect to the longitudinal axis of the channel lie, electric fields can be caused, each of the entire Meet channel cross-section. The amount of these electric fields depends on both the viscosity as well as the density of the electroviscous liquid. Will therefore the voltages on the electrodes periodically changed so that always There is a high field strength at least at one location within the channel and that an electric traveling field results, so the liquid is through the own viscosity and volume change moved through the channel. As Control voltages are suitable for direct and alternating voltages high frequency alike.

Durch die Umkehr der Bewegungsrichtung des Wanderfeldes wird auch die Förderrichtung der Pumpe ungekehrt. Die Förderleistung läßt sich entweder durch die Geschwindigkeit des elektrischen Wanderfeldes oder durch den Betrag der Feldstärke einstellen. Von einer Verringerung des Feldstärkebetrages zur Steuerung der Förderleistung sollten jedoch mindestens zwei Felder, die niemals beide gleichzeitig abgeschaltet werden, ausgenommen werden, um die Sperrwirkung der Pumpe nicht zu vermindern.By reversing the direction of movement of the hiking field, the Delivery direction of the pump reversed. The delivery rate can either by the speed of the electric traveling field or by the Set the amount of field strength. From a decrease in Field strength amounts to control the delivery rate should, however, at least two fields that are never both turned off at the same time, except in order not to reduce the blocking effect of the pump.

Eine mögliche Ausprägung der beschriebenen Pumpe besteht darin, daß in genau drei Kanalzonen elektrische Felder bewirkt werden können. In diesem Fall bilden die erste und die dritte Zone die Ventile und die mittlere Zone bildet die Pumpenkammer. Das Fördervolumen der Pumpe hängt linear vom Volumen der mittleren Zone ab. Es ist daher in den meisten Anwendungsfällen vorteilhaft, das Kanalvolumen der mittleren Zone um ein mehrfaches größer zu wählen als das Volumen der äußeren Zonen.A possible form of the pump described is that in Exactly three channel zones can be caused by electric fields. In this In this case, the first and third zones form the valves and the middle zone the pump chamber. The delivery volume of the pump depends linearly on the volume the middle zone. It is therefore advantageous in most applications select the channel volume of the middle zone several times larger than the volume of the outer zones.

Im Fall der Pumpe mit drei Kanalabschnitten kann die Förderrichtung durch eine Phasenverschiebung des zeitlichen Verlaufs der Betragsänderung des mittleren Feldes um 180° umgekehrt werden. Die Veränderung des Feldstärkebetrages zur Steuerung der Förderleistung beschränkt sich auf das mittlere Feld.In the case of the pump with three channel sections, the delivery direction can be changed by one Phase shift of the time course of the change in amount of the middle Field can be reversed by 180 °. The change in the field strength amount to control the conveying capacity is limited to the middle field.

Zur Erhöhung des Fördervolumens können mehrere Pumpen hydraulisch und elektrisch parallel geschaltet werden. Zur Erhöhung des Förderdrucks können mehrere Pumpen hydraulisch hintereinander geschaltet, jedoch elektrisch parallel gesteuert werden.To increase the delivery volume, several pumps can be operated hydraulically and electrically connected in parallel. To increase the delivery pressure can several pumps hydraulically connected in series, but electrically can be controlled in parallel.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der mechanische Aufbau der Pumpe sehr einfach gestaltet ist, daß Förderleistung und Förderrichtung ohne besondere mechanische Vorrichtungen elektrisch gesteuert werden können und daß die Pumpe vibrationsarm arbeitet. Dies ermöglicht den Einsatz der Pumpe in Anwendungen, in denen die Pumpen nur geringe Abmessungen haben dürfen und in denen sehr viele Pumpen benötigt werden.The advantages achieved by the invention are in particular that the mechanical structure of the pump is very simple that delivery capacity and conveying direction electrically without special mechanical devices can be controlled and that the pump operates with low vibration. This enables the use of the pump in applications where the pumps only may have small dimensions and in which a large number of pumps are required will.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 zeigt im Schnitt einen Kanal, der von den Isolierstoffschichten 5 und 6 gebildet wird. An den Wandungen dieses Kanals liegen die Elektroden 1 bis 4, die sich in der Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene über die gesamte Kanalbreite erstrecken. Die Elektrode 4 liegt auf Massepotential, auf die Elektroden 1 bis 3 werden von einem Steuergerät 8 Steuerspannungen geschaltet. Der Kanal ist mit einer elektroviskosen Flüssigkeit 7 gefüllt. Die Kanalabschnitte im Bereich der Elektroden 1 und 3 bilden Zonen mit Ventilwirkung, der Abschnitt unter der Elektrode 2 dient als Pumpenkammer und ist zur Erhöhung des Fördervolumens größer als die Ventilzonen ausgebildet.An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to a drawing. Fig. 1 shows in section a channel which is formed by the insulating layers 5 and 6 . On the walls of this channel are electrodes 1 to 4 , which extend in the direction perpendicular to the plane of the drawing over the entire width of the channel. The electrode 4 is at ground potential, 8 control voltages are applied to the electrodes 1 to 3 by a control device. The channel is filled with an electroviscous liquid 7 . The channel sections in the area of the electrodes 1 and 3 form zones with valve action, the section below the electrode 2 serves as a pump chamber and is designed to be larger than the valve zones in order to increase the delivery volume.

Claims

1. Electrically operated pump for conveying electroviscous liquids, characterized in that the amounts of electrical direct or alternating voltage fields are changed periodically in a channel in at least three sections lying one behind the other in relation to the longitudinal axis of the channel and the duty cycles and phase relationships of these changes are such that an electric traveling field arises and there is peristaltic movement of the liquid, the valve effect being caused by the change in viscosity and the change in space by the change in volume of the liquid in the electrical field.

2. Pump according to claim 1, characterized in that the conveying direction is determined by the direction of the Movement of the traveling electric field is controlled.

3. Pump according to claim 1 and 2, characterized in that the delivery rate by the Speed of movement of the traveling electric field controlled becomes.

4. Pump according to claim 1 and 2, characterized in that the delivery rate by the amount of electric fields is controlled.

5. Pump according to claim 1 to 4, characterized in that three channel sections exist, of which the middle one occupies a larger volume than the two outer ones.