CN114320854A - 一种可抛式电磁蠕动泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可抛式电磁蠕动泵，属于微泵领域，包括驱动电机、多级环形磁铁和泵体，所述驱动电机与多级环形磁铁之间安装有托盘，所述多级环形磁铁与泵体之间安装有盖板和弹性薄膜，所述盖板位于弹性薄膜的上方，所述盖板的内部开设有多个磁铁孔，所述盖板的内侧通过磁铁孔安装有圆柱磁铁，所述泵体的内部安装有两个导管，所述泵体的底部安装有两个螺栓螺母，所述托盘的中心位置开设有D型槽，所述托盘的外侧设有端面。本发明所述的一种可抛式电磁蠕动泵，只需要驱动电机旋转就可以带动整个装置运转，能耗相对较低，解决了传统电磁泵受电磁线圈通电频率限制而频率不高的问题，改变驱动电机的转动方向，即可完成该泵进口与出口的调换。

Description

一种可抛式电磁蠕动泵

技术领域

本发明涉及微泵领域，具体涉及一种可抛式电磁蠕动泵。

背景技术

微流控***已被证明能够具有细胞培养监测、细胞裂解、蛋白质/DNA分离、DNA/试剂混合和DNA扩增等生物样本的能力，而适当的微泵和微阀装置则是***中控制流体输送的重要方式；

目前已经开发出电流体动力和磁流体动力微型泵，同时基于膜的往复和非周期位移的微型泵也得到了广泛的探索。在这些微型泵中，膜的偏转使腔室容积发生变化，从而驱动流体流动。通过这种蠕动运动，蠕动泵通常可以承受较高的背压。现有的膜驱动方法包括压电材料、静电、热气动、电磁和压缩空气驱动。在以上众多驱动方式中，相比起其他驱动方式，电磁驱动具有驱动电压低、控制简单、制造成本低等优点；

但是现有的可抛式电磁蠕动泵在使用时存在着一定的不足之处有待改善，现有的电磁泵多为衔铁式电磁泵，采用机械弹簧作为恢复机构，在线圈励磁时压缩弹簧， 断磁时靠弹簧复位。机械弹簧带来了两个主要缺陷，其一，随着使用次数的增加，机械弹簧不可避免地会发生失效，其二，能量消耗大。线圈励磁时压缩弹簧，在很多场合，泵的使用时间较长，能耗的缺点更为显著，其三，不易实现高频，因为这种电磁泵的驱动频率取决于电磁线圈的通断电频率，而多匝线圈自感系数较大，其频率因此受到较大的限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可抛式电磁蠕动泵，可以解决现有的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种可抛式电磁蠕动泵，包括驱动电机、多级环形磁铁和泵体，所述驱动电机与多级环形磁铁之间安装有托盘，所述多级环形磁铁与泵体之间安装有盖板和弹性薄膜，所述盖板位于弹性薄膜的上方，所述盖板的内部开设有多个磁铁孔，所述盖板的内侧通过磁铁孔安装有圆柱磁铁，所述泵体的内部安装有两个导管，所述泵体的底部安装有两个螺栓螺母。

作为本发明的进一步技术方案，所述托盘的中心位置开设有D型槽，所述托盘的外侧设有端面。

作为本发明的进一步技术方案，所述托盘的下端***至多级环形磁铁的中间孔内与其相连，托盘的上方通过D型槽与驱动电机相连。

作为本发明的进一步技术方案，所述泵体的内部开设有通孔A，泵体的内部位于通孔A的外侧开设有多个圆柱腔和环形槽，所述盖板的内部开设有通孔B，螺栓螺母穿过通孔A和通孔B与盖板和弹性薄膜连接，泵体通过螺栓螺母与弹性薄膜和盖板相连接，弹性薄膜位于泵体与盖板的中间。

作为本发明的进一步技术方案，所述多个圆柱腔呈圆形排列，环形槽与圆柱腔贯通连接，导管与环形槽相同。

作为本发明的进一步技术方案，所述导管包括有进流管和出流管，进流管和出流管均安装在泵体内，所述进流管位于出流管的一侧。

作为本发明的进一步技术方案，所述圆柱磁铁穿过磁铁孔，圆柱磁铁的底部与弹性薄膜的上端固定连接。

作为本发明的进一步技术方案，所述圆柱磁铁包括有磁铁A、磁铁B、磁铁C、磁铁D、磁铁E和磁铁F，磁铁A、磁铁B、磁铁C、磁铁D、磁铁E和磁铁F分别安装在多个磁铁孔中，多个磁铁孔呈圆形排列。

本发明的有益效果：

通过设置的驱动电机、多级环形磁铁、泵体、圆柱磁铁、盖板、弹性薄膜和导管，采用了一个带有圆柱磁铁的可抛泵体、一个多级环形磁铁和一个驱动电机，圆柱磁铁安装在泵体内腔弹性薄膜中，当驱动电机驱动多级环形磁铁旋转并且靠近泵体时，就会由于磁力作用引起圆柱磁铁的上下运动，从而带动弹性薄膜振动使得腔体发生体积变化，从而实现流体的吸入与泵出，泵体与驱动部分是分离的，因而泵体的本身体积可以很小，不受到驱动部分的限制，同时由于泵体与驱动分离，在一些流体会产生污染的使用场合下，泵体可抛而驱动部分能够得以回收，而且本发明在使用时只需要驱动电机旋转就可以带动整个装置运转，能耗相对较低，此外，该泵的工作频率取决于驱动电机带动多级环形磁铁转动的频率，解决了传统电磁泵受电磁线圈通电频率限制而频率不高的问题，最后，由于本发明是完全对称的结构，因而泵体的两个管道任意一个都可以与进流管相连，剩下一个与出流管相连，即本电磁泵是双向的，改变驱动电机的转动方向，即可完成该泵进口与出口的调换。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明一种可抛式电磁蠕动泵的整体结构示意图；

图2是本发明一种可抛式电磁蠕动泵的拆分图；

图3是本发明一种可抛式电磁蠕动泵的多级环形磁铁的三种磁极结构图；

图4是本发明一种可抛式电磁蠕动泵的泵体的结构图；

图5是本发明一种可抛式电磁蠕动泵的泵体的剖析图；

图6是本发明一种可抛式电磁蠕动泵的托盘的结构图；

图7是本发明一种可抛式电磁蠕动泵的托盘的剖析图；

图8是本发明一种可抛式电磁蠕动泵的盖板的结构图；

图9是本发明一种可抛式电磁蠕动泵的流体吸入过程图；

图10是本发明一种可抛式电磁蠕动泵的流体泵送过程图；

图11是本发明一种可抛式电磁蠕动泵的圆柱磁铁的工作流程图。

图中：1、驱动电机；2、多级环形磁铁；3、泵体；4、托盘；5、圆柱磁铁；6、盖板；7、弹性薄膜；8、导管；9、螺栓螺母；81、进流管；82、出流管；31、环形槽；32、圆柱腔；33、通孔A；41、D型槽；42、端面；61、磁铁孔；62、通孔B；51、磁铁A；52、磁铁B；53、磁铁C；54、磁铁D；55、磁铁E；56、磁铁F。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

如图1-11所示，一种可抛式电磁蠕动泵，包括驱动电机1、多级环形磁铁2和泵体3，驱动电机1与多级环形磁铁2之间安装有托盘4，多级环形磁铁2与泵体3之间安装有盖板6和弹性薄膜7，盖板6位于弹性薄膜7的上方，盖板6的内部开设有多个磁铁孔61，盖板6的内侧通过磁铁孔61安装有圆柱磁铁5，泵体3的内部安装有两个导管8，泵体3的底部安装有两个螺栓螺母9。

托盘4的中心位置开设有D型槽41，托盘4的外侧设有端面42。

托盘4的下端***至多级环形磁铁2的中间孔内与其相连，托盘4的上方通过D型槽41与驱动电机1相连，使多级环形磁铁2可以随着驱动电机1旋转。

泵体3的内部开设有通孔A33，泵体3的内部位于通孔A33的外侧开设有多个圆柱腔32和环形槽31，盖板6的内部开设有通孔B62，螺栓螺母9穿过通孔A33和通孔B62与盖板6和弹性薄膜7连接，泵体3通过螺栓螺母9与弹性薄膜7和盖板6相连接，弹性薄膜7位于泵体3与盖板6的中间。

多个圆柱腔32呈圆形排列，环形槽31与圆柱腔32贯通连接，导管8与环形槽31相同，圆柱腔32直径大于圆柱磁铁5直径加上两倍弹性薄膜7厚度，因此圆柱磁铁5能够在磁力作用下与弹性薄膜7一起被压入圆柱腔32。

导管8包括有进流管81和出流管82，进流管81和出流管82均安装在泵体3内，进流管81位于出流管82的一侧，进流管81和出流管82两者随着实际流体流向可互相转化设在泵体3的一端。

圆柱磁铁5穿过磁铁孔61，圆柱磁铁5的底部与弹性薄膜7的上端固定连接。

圆柱磁铁5包括有磁铁A51、磁铁B52、磁铁C53、磁铁D54、磁铁E55和磁铁F56，磁铁A51、磁铁B52、磁铁C53、磁铁D54、磁铁E55和磁铁F56分别安装在多个磁铁孔61中，多个磁铁孔61呈圆形排列，圆柱磁铁5数量等于多级环形磁铁2的磁极对数乘二。

该可抛式电磁蠕动泵，在使用时，所有圆柱磁铁5均为N级在上、S级在下布置，由俯视图自进流管81开始逆时针将磁铁分别编号磁铁A51-磁铁F56，当泵处于非工作状态的未受到磁力作用时，所有圆柱磁铁5仅在重力作用下下垂，泵未开启，当受到多级环形磁铁2斥力作用时，磁铁A51、磁铁C53、磁铁E55首先带着弹性薄膜7被压下，腔体体积减小，随着驱动电机1带动多级环形磁铁2转动，磁铁A51、磁铁C53、磁铁E55受到吸力作用被吸起，腔体体积增大，形成负压，使得流体被吸入，再随着多级磁铁转动，磁铁A51、磁铁C53、磁铁E55又受到斥力作用被压下，而磁铁B52、磁铁D54、磁铁F56受到吸力被吸起，从而使得磁铁A51、磁铁C53、磁铁E55对应腔内的流体得以进入到磁铁B52、磁铁D54、磁铁F56对应的腔内，完成泵液过程。

如图11所示为电磁蠕动泵完成的一个工作流程，图8为流体泵入磁铁A51所对应圆柱腔32的过程，以及流体从磁铁A51所对应圆柱腔32泵出到磁铁B52所对应腔过程，剩下的过程同理可得，流体就会像“蠕动”一样从进流管81到出流管82，当改变进流管81和出流管82位置时，蠕动泵的工作原理与上述相同，只不过流动方向是从进流管81到磁铁F56所对应的圆柱腔32，依次途径剩下的腔后，经过磁铁A51所对应的圆柱腔32，再从出流管82流出。

通过设置的驱动电机1、多级环形磁铁2、泵体3、圆柱磁铁5、盖板6、弹性薄膜7和导管8，采用了一个带有圆柱磁铁5的可抛泵体3、一个多级环形磁铁2和一个驱动电机1，圆柱磁铁5安装在泵体3内腔弹性薄膜7中，当驱动电机1驱动多级环形磁铁2旋转并且靠近泵体3时，就会由于磁力作用引起圆柱磁铁5的上下运动，从而带动弹性薄膜7振动使得腔体发生体积变化，从而实现流体的吸入与泵出，泵体3与驱动部分是分离的，因而泵体3的本身体积可以很小，不受到驱动部分的限制，同时由于泵体3与驱动分离，在一些流体会产生污染的使用场合下，泵体3可抛而驱动部分能够得以回收，而且本发明在使用时只需要驱动电机1旋转就可以带动整个装置运转，能耗相对较低，此外，该泵的工作频率取决于驱动电机1带动多级环形磁铁2转动的频率，解决了传统电磁泵受电磁线圈通电频率限制而频率不高的问题，最后，由于本发明是完全对称的结构，因而泵体3的两个管道任意一个都可以与进流管81相连，剩下一个与出流管82相连，即本电磁泵是双向的，改变驱动电机1的转动方向，即可完成该泵进口与出口的调换。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种可抛式电磁蠕动泵，其特征在于：包括驱动电机（1）、多级环形磁铁（2）和泵体（3），所述驱动电机（1）与多级环形磁铁（2）之间安装有托盘（4），所述多级环形磁铁（2）与泵体（3）之间安装有盖板（6）和弹性薄膜（7），所述盖板（6）位于弹性薄膜（7）的上方，所述盖板（6）的内部开设有多个磁铁孔（61），所述盖板（6）的内侧通过磁铁孔（61）安装有圆柱磁铁（5），所述泵体（3）的内部安装有两个导管（8），所述泵体（3）的底部安装有两个螺栓螺母（9）。

2.根据权利要求1所述的一种可抛式电磁蠕动泵，其特征在于：所述托盘（4）的中心位置开设有D型槽（41），所述托盘（4）的外侧设有端面（42）。

3.根据权利要求2所述的一种可抛式电磁蠕动泵，其特征在于：所述托盘（4）的下端***至多级环形磁铁（2）的中间孔内与其相连，托盘（4）的上方通过D型槽（41）与驱动电机（1）相连。

4.根据权利要求1所述的一种可抛式电磁蠕动泵，其特征在于：所述泵体（3）的内部开设有通孔A（33），泵体（3）的内部位于通孔A（33）的外侧开设有多个圆柱腔（32）和环形槽（31），所述盖板（6）的内部开设有通孔B（62），螺栓螺母（9）穿过通孔A（33）和通孔B（62）与盖板（6）和弹性薄膜（7）连接，泵体（3）通过螺栓螺母（9）与弹性薄膜（7）和盖板（6）相连接，弹性薄膜（7）位于泵体（3）与盖板（6）的中间。

5.根据权利要求4所述的一种可抛式电磁蠕动泵，其特征在于：所述多个圆柱腔（32）呈圆形排列，环形槽（31）与圆柱腔（32）贯通连接，导管（8）与环形槽（31）相同。

6.根据权利要求1所述的一种可抛式电磁蠕动泵，其特征在于：所述导管（8）包括有进流管（81）和出流管（82），进流管（81）和出流管（82）均安装在泵体（3）内，所述进流管（81）位于出流管（82）的一侧。

7.根据权利要求1所述的一种可抛式电磁蠕动泵，其特征在于：所述圆柱磁铁（5）穿过磁铁孔（61），圆柱磁铁（5）的底部与弹性薄膜（7）的上端固定连接。

8.根据权利要求1所述的一种可抛式电磁蠕动泵，其特征在于：所述圆柱磁铁（5）包括有磁铁A（51）、磁铁B（52）、磁铁C（53）、磁铁D（54）、磁铁E（55）和磁铁F（56），磁铁A（51）、磁铁B（52）、磁铁C（53）、磁铁D（54）、磁铁E（55）和磁铁F（56）分别安装在多个磁铁孔（61）中，多个磁铁孔（61）呈圆形排列。

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