TW201348586A - 擺動翼片式液體幫浦 - Google Patents

Abstract

一種擺動翼片式液體幫浦，包含一殼體，及分別安裝於殼體的一翼片單元與一磁控單元。該翼片單元包括一樞設於該殼體流道中並可受磁力驅動往復樞擺泵送液體的磁性翼片。該磁控單元可受控產生驅動該磁性翼片往復樞擺之磁力。透過該磁控單元可驅使該流道中之磁性翼片往復樞擺而泵送液體的結構設計，使得本發明擺動翼片式液體幫浦因為不需使用軸封而更耐用，易於薄型化與微小化，且因流體通道大而具有泵送效率高及能耗低等優點。

Description

擺動翼片式液體幫浦

本發明是有關於一種液體幫浦，特別是指一種擺動翼片式液體幫浦。

在許多產業中，通常需要使用幫浦進行液體之輸送供應，或者是利用幫浦來驅使液體流動。而為提高液體輸送效率，近年來有各種新式幫浦被開發出來，例如旋轉葉片軸流式幫浦，此種幫浦雖然具有較高能源使用效率，且可適用於低揚程與高流量用途，惟此種旋轉葉片軸流式幫浦需採用軸封結構，構造相當複雜且製造成本高。

另外一種新式幫浦為往復式液體幫浦，例如台灣專利第M378287號，主要是利用電磁力來帶動活塞進行往復運動，並配合閥門之啟閉設計來達到吸入液體、排出液體與泵送液體之效果。這種往復式幫浦之缺點在於其液體泵送具有間歇性，流量較小且能源使用效率較低，所以仍有相當之改善空間。

本發明之目的，即在提供一種流體通道大、可產生大流量而具有較高液體輸送效率，且易於薄型化與微小化的擺動翼片式液體幫浦。

於是，本發明之擺動翼片式液體幫浦，包含一中空的殼體、一安裝於殼體中的翼片單元，及一安裝於該殼體之磁控單元。該殼體內部界定出一縱向貫穿並可供液體通過 之流道，該流道具有一液體入口與一液體出口。該翼片單元包括一安裝於該流道中並可受磁力驅動往其窄向兩相反側往復樞擺而往該液體出口方向泵送液體的磁性翼片，及至少一使該磁性翼片可相對樞擺地貫穿該磁性翼片窄向兩相反側並固定於該殼體之樞接件。該磁控單元是安裝固定於該殼體，並可受控產生驅動該磁性翼片往復樞擺之磁力。

本發明之功效：透過該磁控單元可驅使該流道中之磁性翼片往復樞擺而泵送液體的結構設計，使得本發明擺動翼片式液體幫浦因為不需使用軸封而更耐用，易於薄型化與微小化，且因流體通道大而具有泵送效率高及能耗低等優點。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之二個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

如圖1、2所示，本發明擺動翼片式液體幫浦2的第一較佳實施例，可應用於水族箱、水冷式散熱器或微晶片等設備內之液體泵送與混合，或是用以作為船舶的推進裝置。在以下實施例中，是以安裝於水族箱900為例進行說明，但實施時不以此為限。此外，必須先說明的是，在以下實施例中，橫向是指與液體流動方向相垂直之方向，而縱 向與縱立方向皆是指與液體流動方向相平行之方向。

如圖2、3、4所示，該擺動翼片式液體幫浦2包含一中空矩形的殼體3、一安裝樞設於該殼體3中的翼片單元4，及一安裝固定於該殼體3的磁控單元5。

該殼體3具有二間隔相向且橫向延伸呈長片狀之縱立的長壁部31，及二間隔相向且分別固接於該等長壁部31相向端間之縱立的短壁部32，且該長壁部31與短壁部32相配合界定出一上下縱向貫穿之矩形的流道30，且該流道30具有上下間隔相向之一液體出口301與一液體入口302。

該翼片單元4包括一縱立設置於該流道30中的磁性翼片41，及多支貫穿樞設於該磁性翼片41且插裝固定於該殼體3而使磁性翼片41可相對殼體3樞擺之樞接件42。

該磁性翼片41是沿該等長壁部31長度方向橫向延伸呈長片狀，而與該等長壁部31間隔相向，且其斷面是呈上尖下圓之流線型機翼狀，具有一頭部411，及一自該頭部411頂緣同體往上突伸並逐漸窄縮之尾部412。

該磁性翼片41是由磁性材料與非磁性材料混合製成，例如以磁粉與塑膠混合製成，其窄向兩相反側具有相反之磁極，也就是一側為S磁極，另一側為N磁極，且該磁性翼片41具有一約分佈在其頭部411底緣往上三分之一高度處的磁力中心40，該磁性翼片41之磁力中心40部位會承受最大之磁力作用。

該磁性翼片41還具有多個貫穿其尾部412兩相反寬面且沿其長度方向間隔分布的樞擺孔410，該等樞擺孔410是 位於該磁力中心40上方，以使該磁性翼片41受磁力驅動時，是以其頭部411之磁力中心40的擺動來帶動位於樞擺孔410上方之尾部412樞擺，而產生仿生推進模式，進而將液體朝箭頭800方向縱向往上推送。此外，每一樞擺孔410之縱向側孔徑是分別自其中心部位往其兩相反開口側逐漸外擴變大，以避免擺動過程中磁性翼片41與樞接件42間之體積干涉。

該等樞接件42是呈長桿狀，且分別貫穿樞設於該等樞擺孔410中，並以其兩相反端分別插裝固定於該等長壁部31，而使樞設之磁性翼片41可相對該等樞接件42朝該等長壁部31方向往復移動並同時產生樞擺角度變化。

在本實施例中，該磁性翼片41斷面是呈上尖下圓之流線型機翼狀，此設計之目的，在於利用其流線型結構降低其樞擺推動液體時之阻力，使液體之流動更為順暢。但實施時，該磁性翼片41之斷面形狀不以呈流線型為必要，可僅為扁平板狀，而該等樞擺孔410仍是設置於磁性翼片41之磁力中心40上方。

該磁控單元5包括二分別埋設固定於該等長壁部31中，並分別沿該等長壁部31長度方向延伸之電磁元件51，該等電磁元件51並可分別通電產生用以驅動該磁性翼片41樞擺之磁力。

在本實施例中，該等電磁元件51鄰近該磁性翼片41之相向側會在同一瞬間分別產生同一種磁極，也就是，當其中一電磁元件51鄰近該磁性翼片41之一側是呈現N磁 極時，另一個電磁元件51鄰近該磁性翼片41之一側也呈現N磁極，由於該磁性翼片41窄向兩相反側具有不同之磁極，所以該等電磁元件51會相對該磁性翼片41窄向兩相反側之磁極分別產生同一方向之相互吸引與排斥之磁力，進而驅使該磁性翼片41之磁力中心40以該等樞接件42為支點，往被磁力吸引與被磁力排斥之同一側產生偏擺。因此，透過同步控制該等電磁元件51週期性地在S磁極與N磁極間切換的方式，就可反覆地驅使該磁性翼片41在殼體3中往復樞擺，而往殼體3之液體出口301方向泵送流體。

如圖1、2、4所示，本發明擺動翼片式液體幫浦2應用於水族箱900時，是將其裝在水循環系統901中，該殼體3是縱向貫穿設置，當透過控制該等電磁元件51的磁極週期性地反覆變化時，該磁性翼片41便會持續往復偏擺，而往殼體3之液體出口301方向持續泵送液體，而可驅使該水循環系統901中的液體產生流動。

但是實施時，當本發明擺動翼片式液體幫浦2設置在不同設備時，可根據該設備所需之液體泵送方向來調整該殼體3之液體出口301朝向，例如安裝於船舶以作為推進裝置時，可將該殼體3之液體出口301調整成往後朝向船尾，並使得該磁性翼片41呈橫向延伸及上下樞擺狀，同樣可藉由磁控單元5之驅動，而使磁性翼片41擺動產生向後的水流及相對向前的推進力。

在本實施例中，該殼體3之流道30是設計成矩形，但實施時，流道30外型不以此為限。另外，該等樞接件42 數量可根據該磁性翼片41長度而調整，若磁性翼片41長度較短，也可僅設置一支樞接件42，例如，將該樞接件42設計呈橫向延伸之片狀，而對應將該樞擺孔410改成扁平狀，此時，可僅需於該磁性翼片41之長向中段部位樞設一個片狀樞接件42，即可讓該磁性翼片41可穩定樞擺。

再者，本實施例是在磁性翼片41窄向兩側分別設置一個電磁元件51，但是實施時，若單一側電磁元件51之磁力大小即足夠驅動磁性翼片41時，可僅在該磁性翼片41其中一側之長壁部31設置電磁元件51，同樣可驅動該磁性翼片41往復樞擺以推動液體流動。

另外，本實施例之磁性翼片41是由磁性材料與塑膠材料混合製成，而其窄向兩側具有不同之磁極分布，但實施時，該磁性翼片41可整個改以具感磁性的金屬材料製成，例如鐵，此時該等電磁元件51則改以單邊交替地產生吸引該磁性翼片41之電磁力，而交替吸引磁性翼片41產生偏擺，同樣可該磁性翼片41往復偏擺泵送液體。

如圖5所示，本發明擺動翼片式液體幫浦2之第二較佳實施例與第一較佳實施例的差異僅在於：該磁性翼片41之結構設計。

在第一較佳實施例中，該磁性翼片41是由磁性材料與塑膠材料混合製成，但在本實施例中，該磁性翼片41包括一穿設有該等樞擺孔410而樞設於該等樞接件42上之長片狀翼片本體413，及至少一個安裝固定於該翼片本體413之磁性體414。該翼片本體413是由非磁性材料製成，例如塑 膠或鋁合金材料...等。該磁性體414可以是磁鐵，或者是由其它具感磁性之金屬材料製成，例如鐵，且是安裝在翼片本體413之頭部411底緣上方約三分之一弦長高度處，而位於該等樞擺孔410下方。

當磁性體414為磁鐵時，其兩相反磁極是分別朝向翼片本體413之窄向兩相反側，而可透過控制該等電磁元件51之磁極變化，來同時產生吸引與排斥該磁性體414之磁力，進而驅動該磁性翼片41產生往復偏擺。

當該磁性體414為一般具感磁性的金屬材料時，可透過驅使該等電磁元件51單邊交替地產生吸引該磁性體414的電磁力，而驅使整個磁性翼片41產生往復偏擺。

綜上所述，透過埋設於殼體3中之磁控單元5可驅使該殼體3流道30中之磁性翼片41往復樞擺而泵送液體的結構設計，使得本發明擺動翼片式液體幫浦2具有以下優點：

(1)不需軸封而更耐用：因為不需採用軸封，所以會更經久耐用，且因所有構件皆具防水特性，所以不怕腐蝕滲漏造成損壞。

(2)易於薄型化與微小化：因為整體構件皆呈扁平狀，且結構簡單，所以易於薄型化與微小化，方便安裝在狹窄空間中，或者是應用在生物晶片的微流道中，以進行液體泵送與攪拌。

(3)高效率：因為仿生擺動式推進無旋轉葉片之旋轉動能損失，所以泵送效率會較現有旋轉葉片軸流式幫浦佳。

(4)低耗能：由於殼體3中除了磁性翼片41與該等樞接件42外並無其它會影響水流之結構，且矩形流道30之通道面積寬廣，相同流量條件下之流速較小、摩擦阻力也較小，所以可大幅降低液體流動阻力，而可相對降低驅動液體之能耗。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

2‧‧‧擺動翼片式液體幫浦

3‧‧‧殼體

30‧‧‧流道

301‧‧‧液體出口

302‧‧‧液體入口

31‧‧‧長壁部

32‧‧‧短壁部

4‧‧‧翼片單元

40‧‧‧磁力中心

41‧‧‧磁性翼片

410‧‧‧樞擺孔

411‧‧‧頭部

412‧‧‧尾部

413‧‧‧翼片本體

414‧‧‧磁性體

42‧‧‧樞接件

5‧‧‧磁控單元

51‧‧‧電磁元件

800‧‧‧箭頭

900‧‧‧水族箱

901‧‧‧水循環系統

圖1是本發明擺動翼片式液體幫浦的第一較佳實施例安裝於一水族箱中的側視示意圖；圖2是該第一較佳實施例的立體分解剖視圖；圖3是該第一較佳實施例之俯視圖；圖4是該第一較佳實施例之局部側視剖面圖；及圖5是本發明擺動翼片式液體幫浦的第二較佳實施例的局部側視剖面圖。

2‧‧‧擺動翼片式液體幫浦

3‧‧‧殼體

30‧‧‧流道

301‧‧‧液體出口

31‧‧‧長壁部

32‧‧‧短壁部

4‧‧‧翼片單元

40‧‧‧磁力中心

41‧‧‧磁性翼片

410‧‧‧樞擺孔

411‧‧‧頭部

412‧‧‧尾部

42‧‧‧樞接件

5‧‧‧磁控單元

51‧‧‧電磁元件

Claims (10)

1. 一種擺動翼片式液體幫浦，包含：一中空的殼體，內部界定出一縱向貫穿並可供液體通過之流道，該流道具有一液體入口與一液體出口；一翼片單元，包括一安裝於該流道中並可受磁力驅動往其窄向兩相反側往復樞擺而往該液體出口方向泵送液體的磁性翼片，及至少一使該磁性翼片可相對樞擺地貫穿該磁性翼片窄向兩相反側並固定於該殼體之樞接件；及一磁控單元，安裝固定於該殼體，並可受控產生驅動該磁性翼片往復樞擺之磁力。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之擺動翼片式液體幫浦，其中，該磁性翼片具有至少一貫穿其窄向側且供該樞接件貫穿樞設的樞擺孔，且該磁性翼片具有一沿該流道縱向偏離該樞擺孔之磁力中心。
3. 根據申請專利範圍第2項所述之擺動翼片式液體幫浦，其中，該磁性翼片是橫向延伸呈長片狀，並穿設有多個樞擺孔，且該等樞擺孔是沿磁性翼片長度方向間隔分布，該翼片單元包括多個樞接件，且該等樞接件是分別貫穿樞設於該等樞擺孔中。
4. 根據申請專利範圍第2或3項所述之擺動翼片式液體幫浦，其中，該磁控單元具有至少一固定於該殼體且位於該磁性翼片之窄向側其中一側，並可受控產生驅動該磁性翼片樞擺的磁力的電磁元件。
5. 根據申請專利範圍第4項所述之擺動翼片式液體幫浦，其中，該磁性翼片之窄向兩相反側分別具有相反的磁極。
6. 根據申請專利範圍第1、2或3項所述之擺動翼片式液體幫浦，其中，該磁性翼片是由磁性材料與非磁性材料混合製成
7. 根據申請專利範圍第1、2或3項所述之擺動翼片式液體幫浦，其中，該磁性翼片包括一樞設於樞接件上之翼片本體，及至少一安裝於該翼片本體並可受磁力驅動而連動該翼片本體樞擺的磁性體。
8. 根據申請專利範圍第7項所述之擺動翼片式液體幫浦，其中，該磁性體為磁鐵，且其兩相反磁極是分別朝向該翼片本體之窄向兩相反側。
9. 根據申請專利範圍第3項所述之擺動翼片式液體幫浦，其中，該殼體具有二間隔相向且橫向延伸呈長片狀之縱立的長壁部，及二間隔相向地分別固接於該等長壁部相向端間而與該等長壁部相配合界定出該流道之縱立的短壁部，該等樞接件是安裝固定於該等長壁部相向側面間，並沿該等長壁部長度方向間隔分布，該磁性翼片是沿該長壁部長度方向延伸，而與該等長壁部間隔相向。
10. 根據申請專利範圍第2或3項所述之擺動翼片式液體幫浦，其中，每一樞擺孔之縱向側孔徑是自其中心處往其兩相反開口端逐漸外擴。