[发明专利]一种连续可调式气泡驱动无阀微泵

说明书

技术领域

本发明涉及具有电气驱动的液体泵技术领域，尤其是一种无阀微泵。

背景技术

本发明涉及一种连续可调式气泡驱动无阀微泵；微流体驱动与控制技术是微机电系统(MEMS)发展需要面临的关键技术。微泵作为主要动力器件，具有微型化，低能耗和高集成度等优势，在生物医学、化学分析、航天、汽车和环境监测领域有广泛应用前景。气泡驱动无阀微泵利用气泡动力学原理实现对流体的泵送，具有结构简单，控制方便的优势，但也存在效率低，流量脉动大，不能连续可调等缺点。本专利提出了一种连续可调式气泡驱动无阀微泵，能为实现微泵输出压力流量连续可调，提升微泵能量转换效率提供参考。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供一种连续可调式气泡驱动无阀微泵，能为实现微泵输出压力流量连续可调，提升微泵能量转换效率。

本发明采用的技术方案是：提供一种连续可调式气泡驱动无阀微泵，包括泵壳、安装在泵壳内的圆管状泵芯、安装在圆管状泵芯左端的集成输入管轴、安装在圆管状泵芯右端的集成输出管轴、均匀设置在圆管状泵芯内部侧壁的至少四个微泵单元；

集成输入管轴和集成输出管轴分别与泵壳的两端面转轴连接；圆管状泵芯的外侧面设置有驱动齿轮，泵壳的外部安装有输出端与驱动齿轮啮合的驱动电机；

微泵单元包括位于中部的热驱动泵腔、位于热驱动泵腔左端与热驱动泵腔导通的吸入通道、位于热驱动泵腔右端与热驱动泵腔导通的排出通道；每个吸入通道均与集成输入管轴连通；每个排出通道均与集成输出管轴连通；泵壳的内壁安装有与热驱动泵腔位置对应的电控加热装置。

进一步优化本技术方案，一种连续可调式气泡驱动无阀微泵的电控加热装置为发热电阻式电路，发热电阻式电路由电源以及串联在电路中的开关、可调电阻、发热电阻构成；所述发热电阻的位置与热驱动泵腔配合；热驱动泵腔的外壁材质为银材质、铜材质或铝材质。

进一步优化本技术方案，一种连续可调式气泡驱动无阀微泵的电控加热装置为电磁加热式电路，电磁加热式电路由电源以及串联在电路中的开关、可调电阻、磁感线圈构成；所述磁感线圈的位置与热驱动泵腔配合；热驱动泵腔的外壁为铁素体不锈钢材质。

进一步优化本技术方案，一种连续可调式气泡驱动无阀微泵，在圆管状泵芯内，微泵单元围成的圆柱形区域内设置有散热通道；散热通道的左端和右端均设有与外界导通的气孔；散热通道内同轴设置有轴流风扇。

本发明的有益效果是：

1、本技术方案中，圆管状泵芯内集成至少4个微泵单元，通过集成输入管轴和集成输出管轴将所有微泵单元的两端分别集成到一起，通过驱动电机驱动圆管状泵芯旋转，旋转的同时微泵单元在经过电控加热装置被交替循环加热，所有微泵单元均被以一定频率的加热泵送流体，每个微泵单元的流量脉动是由于受热时的温度变化导致膨胀速度变化造成的，所有微泵单元依次被加热的情况下，首先能够实现连续泵送流体的功能，增大了泵送流量。

更重要的是：通过调节驱动电机的转速控制每个微泵单元的温度变化时间；通过调节电控加热装置的加热功率控制每个微泵单元的温度变化速度，从这两个变量上控制每个微泵单元的流量脉动，而所有微泵单元的流量叠加到集成输入管轴和集成输出管轴上，则整体流量表现为脉动稳定可控。

2、电控加热装置选用发热电阻式电路，发热电阻始终处于工作状态，电路功率稳定，发热电阻温度波动小，加热微泵单元连续稳定。另外，发热电阻式电路占用空间小，维护方便，便于置入泵壳内部。

3、电磁加热式电路相对于电阻加热反应时间更短，局部加热速度快，对加热位置以外的区域影响小，热辐射远远低于发热电阻，这样能够使得位于加热位置的微泵单元和未加热位置以外的微泵单元保持稳定的温差，提高了泵送效率。

4、在微泵单元泵送流体的过程中，也将热量通过流体传导到外部，电控加热装置向泵壳内传导的热量与流体向外部传导的热量加上流体动能以及热辐射的总和相等时，装置整体的温度才能稳定，而热量的传导需要时间，故调整驱动电机转速和电控加热装置的功率时，装置整体的温度会出现变化，加装散热通道以及轴流风扇可以控制装置整体温度的变化，具体说能促进处于未加热位置的微泵单元的散热，保持能量转化效率温度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为去除泵壳后剩余部分的装配示意图。