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一种电磁微泵装置及其泵液方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2019-05-17
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2019-10-15
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2020-07-07
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2039-05-17
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201910414539.4 申请日 2019-05-17
公开/公告号 CN110242533B 公开/公告日 2020-07-07
授权日 2020-07-07 预估到期日 2039-05-17
申请年 2019年 公开/公告年 2020年
缴费截止日
分类号 F04B17/04F04B19/00F04B53/14F04B53/16F04B49/00 主分类号 F04B17/04
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 9
权利要求数量 10 非专利引证数量 0
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 被引证专利
专利权维持 3 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 杭州电子科技大学 当前专利权人 杭州电子科技大学
发明人 许明、孙森、陈国金 第一发明人 许明
地址 浙江省杭州市下沙高教园区2号大街 邮编 310018
申请人数量 1 发明人数量 3
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省杭州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
杭州君度专利代理事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
黄前泽
摘要
本发明公开了一种电磁微泵装置及其泵液方法。现有的微泵结构复杂成本较高,且难以控制流量。本发明一种电磁微泵装置,包括驱动缸、切换式活塞和流量调节机构。驱动缸包括缸体、电磁线圈、第一楔子和第二楔子。缸体的两端分别开设有进液口、出液口。缸体的出液口处设置有流量调节机构。电磁线圈设置在缸体的一端。第一楔子、第二楔子的内端与缸体内腔的两端分别固定。切换式活塞包括第一楔杆、第二楔杆、活塞体、永磁铁、固定块和切换滑块。活塞体内开设有定流道腔、动流道腔、第一传动通道、第一楔通道、第二传动通道和第二楔通道。本发明通过电磁力周期的控制泵的动作,驱动安全、体积小、低功耗且具有高的响应速度。
  • 摘要附图
    一种电磁微泵装置及其泵液方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2020-07-07 授权
2 2019-10-15 实质审查的生效 IPC(主分类): F04B 17/04 专利申请号: 201910414539.4 申请日: 2019.05.17
3 2019-09-17 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种电磁微泵装置,包括驱动缸、切换式活塞和流量调节机构;其特征在于:所述的驱动缸包括缸体、电磁线圈、第一楔子和第二楔子;缸体的两端分别开设有进液口、出液口;
缸体的出液口处设置有流量调节机构;所述的电磁线圈设置在缸体的一端;所述第一楔子、第二楔子的内端与缸体内腔的两端分别固定;第一楔子、第二楔子的中心轴线分别位于缸体的中心轴线的两侧;
所述的切换式活塞包括第一楔杆、第二楔杆、活塞体、永磁铁、固定块和切换滑块;活塞体设置在缸体内,且与缸体构成滑动副;活塞体靠近电磁线圈的一侧固定有永磁铁;所述的活塞体内开设有定流道腔、动流道腔、第一传动通道、第一楔通道、第二传动通道和第二楔通道;定流道腔与动流道腔连通;第一楔通道、第二楔通道与第一楔子、第二楔子分别对齐;
第一传动通道的两端与动流道腔的一端、第一楔通道分别连通;第二传动通道的两端与动流道腔的另一端、第二楔通道分别连通;
所述的固定块固定在定流道腔内;固定块上开设有多个第一流道槽;所述的切换滑块设置在动流道腔内,且与动流道腔构成滑动副;切换滑块上开设有多个第二流道槽;各第一流道槽与各个第二流道槽分别对应;第一楔杆、第二楔杆分别设置在第一楔通道、第二楔通道内;第一楔杆、第二楔杆的内端与切换滑块的两端分别固定。

2.根据权利要求1所述的一种电磁微泵装置,其特征在于:所述的切换滑块具有两个极限位置,分别为复位极限位置和泵液极限位置;切换滑块处于复位极限位置的状态下,切换滑块抵住第二传动通道的端部,各第二流道槽与各第一流道槽分别对齐;切换滑块处于泵液极限位置的状态下,切换滑块抵住第一传动通道的端部,各第二流道槽与各第一流道槽分别错开。

3.根据权利要求1所述的一种电磁微泵装置,其特征在于:所述的流量调节机构包括流量控制滑块、转动内圈、调节座、限位弹簧、调节驱动组件和底盖;所述的底盖固定在缸体的出液口处;底盖开设有通液口;调节座与底盖固定;转动内圈与调节座构成转动副;转动内圈的内侧固定有弧形凸轮条;沿着转动内圈的周向,弧形凸轮条的工作轮廓到转动内圈中心轴线的距离逐渐减小;流量控制滑块与调节座构成滑动副;限位弹簧的两端与流量控制滑块的一端、调节座分别固定;流量控制滑块的另一端抵住弧形凸轮条的工作轮廓;流量控制滑块上开设有流速调节孔;流量控制滑块上的流速调节孔与底盖上的通液孔位置对应。

4.根据权利要求3所述的一种电磁微泵装置,其特征在于:所述的通液孔及流速调节孔均呈长圆孔状;流速调节孔、通液孔的长度方向平行于流量控制滑块与调节座的相对滑动方向。

5.根据权利要求3所述的一种电磁微泵装置,其特征在于:所述的调节驱动组件包括步进电机、控制齿轮和内齿轮;所述转动内圈的内侧固定有内齿轮;控制齿轮支承在缸体内,且与内齿轮啮合;步进电机与缸体固定,且输出轴与控制齿轮固定。

6.根据权利要求1所述的一种电磁微泵装置,其特征在于:所述第一楔子、第二楔子的外端均设置有倾斜朝向缸体中心轴线的倾斜导向面;所述第一楔杆、第二楔杆的外端设置有分别倾斜朝向第一楔子、第二楔子的斜面。

7.根据权利要求1所述的一种电磁微泵装置,其特征在于:各第一流道槽依次间隔排列,且相邻两个第一流道槽的间距大于第一流道槽的槽宽。

8.根据权利要求1所述的一种电磁微泵装置,其特征在于:所述的切换滑块与固定块接触。

9.根据权利要求1所述的一种电磁微泵装置,其特征在于:还包括进液管和出液管;缸体的进液口与进液管的输出口连通;进液管的输入口与油箱连通;缸体的出液口与出液管的输入口通过流量调节机构连接。

10.如权利要求1所述的一种电磁微泵装置的泵液方法,其特征在于:步骤一、电磁线圈通入正向电流,使得活塞体向缸体的出液口移动,直到第一楔子伸入活塞体的第一楔通道,切换滑块在第一楔子的推动下滑动;切换式活塞的两侧连通;
步骤二、封闭流量调节机构中的流道;电磁线圈通入反向电流,使得活塞体向缸体的进液口移动;直到第二楔子伸入活塞体的第二楔通道,切换滑块在第二楔子的推动下滑动,切换式活塞的两侧被隔断;
步骤三、开启流量调节机构中的流道,电磁线圈通入正向电流,使得活塞体向缸体的出液口移动,直到第一楔子伸入活塞体的第一楔通道,切换滑块在第一楔子的推动下滑动;切换式活塞的两侧连通;
活塞体移动的过程中,切换式活塞与缸体的出液口之间的液压油被推出缸体的出液口,实现泵液,油箱中的液压油被抽入切换式活塞与缸体的进液口之间;
步骤四、重复执行步骤二和三,实现持续的间断性泵液。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于微流控制系统技术领域,具体涉及一种电磁微泵装置及其泵液方法。

背景技术

[0002] 微流控制系统已经应用到很多领域中,其中有两大重要装置,一个是微阀,另一个是微泵,微阀主要控制微流控系统的执行,相当于开关的作用。微泵则是主要确定微流体的运动方式。微型泵目前在医学中的应用越来越多,例如药物的输送,DNA合成和微量流体的供给,精确控制等等。现有的微泵结构复杂成本较高,且难以控制流量。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种电磁微泵装置及其泵液方法。
[0004] 本发明一种电磁微泵装置,包括驱动缸、切换式活塞和流量调节机构。所述的驱动缸包括缸体、电磁线圈、第一楔子和第二楔子。缸体的两端分别开设有进液口、出液口。缸体的出液口处设置有流量调节机构。所述的电磁线圈设置在缸体的一端。所述第一楔子、第二楔子的内端与缸体内腔的两端分别固定。第一楔子、第二楔子的中心轴线分别位于缸体的中心轴线的两侧。
[0005] 所述的切换式活塞包括第一楔杆、第二楔杆、活塞体、永磁铁、固定块和切换滑块。活塞体设置在缸体内,且与缸体构成滑动副。活塞体靠近电磁线圈的一侧固定有永磁铁。所述的活塞体内开设有定流道腔、动流道腔、第一传动通道、第一楔通道、第二传动通道和第二楔通道。定流道腔与动流道腔连通。第一楔通道、第二楔通道与第一楔子、第二楔子分别对齐。第一传动通道的两端与动流道腔的一端、第一楔通道分别连通。第二传动通道的两端与动流道腔的另一端、第二楔通道分别连通。
[0006] 所述的固定块固定在定流道腔内。固定块上开设有多个第一流道槽。所述的切换滑块设置在动流道腔内,且与动流道腔构成滑动副。切换滑块上开设有多个第二流道槽。各第一流道槽与各个第二流道槽分别对应。第一楔杆、第二楔杆分别设置在第一楔通道、第二楔通道内。第一楔杆、第二楔杆的内端与切换滑块的两端分别固定。
[0007] 进一步地,所述的切换滑块具有两个极限位置,分别为复位极限位置和泵液极限位置。切换滑块处于复位极限位置的状态下,切换滑块抵住第二传动通道的端部,各第二流道槽与各第一流道槽分别对齐。切换滑块处于泵液极限位置的状态下,切换滑块抵住第一传动通道的端部,各第二流道槽与各第一流道槽分别错开。
[0008] 进一步地,所述的流量调节机构包括流量控制滑块、转动内圈、调节座、限位弹簧、调节驱动组件和底盖。所述的底盖固定在缸体的出液口处。底盖开设有通液口。调节座与底盖固定。转动内圈与调节座构成转动副。转动内圈的内侧固定有弧形凸轮条。沿着转动内圈中心轴线的周向,弧形凸轮条的工作轮廓到转动内圈中心轴线的距离逐渐减小。流量控制滑块与调节座构成滑动副。限位弹簧的两端与流量控制滑块的一端、调节座分别固定。流量控制滑块的另一端抵住弧形凸轮条的工作轮廓。流量控制滑块上开设有流速调节孔。流量控制滑块上的流速调节孔与底盖上的通液孔位置对应。
[0009] 进一步地,所述的通液孔及流速调节孔均呈长圆孔状。流速调节孔、通液孔的长度方向平行于流量控制滑块与调节座的相对滑动方向。
[0010] 进一步地,所述的调节驱动组件包括步进电机、控制齿轮和内齿轮。所述转动内圈的内侧固定有内齿轮。控制齿轮支承在缸体内,且与内齿轮啮合。步进电机与缸体固定,且输出轴与控制齿轮固定。
[0011] 进一步地,所述第一楔子、第二楔子的外端均设置有倾斜朝向缸体中心轴线的倾斜导向面。所述第一楔杆、第二楔杆的外端设置有分别倾斜朝向第一楔子、第二楔子的斜面。
[0012] 进一步地,各第一流道槽依次间隔排列,且相邻两个第一流道槽的间距大于第一流道槽的槽宽。
[0013] 进一步地,所述的切换滑块与固定块接触。
[0014] 进一步地,本发明一种电磁微泵装置还包括进液管和出液管。缸体的进液口与进液管的输出口连通。进液管的输入口与油箱连通。缸体的出液口与出液管的输入口通过流量调节机构连接。
[0015] 该电磁微泵装置的泵液方法如下:
[0016] 步骤一、电磁线圈通入正向电流,使得活塞体向缸体的出液口移动,直到第一楔子伸入活塞体的第一楔通道,切换滑块在第一楔子的推动下滑动;切换式活塞的两侧连通。
[0017] 步骤二、封闭流量调节机构中的流道。电磁线圈通入反向电流,使得活塞体向缸体的进液口移动。直到第二楔子伸入活塞体的第二楔通道,切换滑块在第二楔子的推动下滑动,切换式活塞的两侧被隔断。
[0018] 步骤三、开启流量调节机构中的流道,电磁线圈通入正向电流,使得活塞体向缸体的出液口移动,直到第一楔子伸入活塞体的第一楔通道,切换滑块在第一楔子的推动下滑动;切换式活塞的两侧连通。
[0019] 活塞体移动的过程中,切换式活塞与缸体的出液口之间的液压油被推出缸体的出液口,实现泵液,油箱中的液压油被抽入切换式活塞与缸体的进液口之间。
[0020] 步骤四、重复执行步骤二和三,实现持续的间断性泵液。
[0021] 本发明具有的有益效果是:
[0022] 1、本发明通过电磁力周期的控制泵的动作,驱动安全、体积小、低功耗且具有高的响应速度。
[0023] 2、本发明的电磁微阀可控制其出液口的大小,从而控制泵送液体的流量。
[0024] 3、本发明的非机械式微泵将非机械能转变为微流体的动能,没有运动部件,结构简单、流量连续稳定。
[0025] 4、本发明制造成本低,有别于其他微阀需要的高制造问题。

实施方案

[0033] 以下结合附图对本发明作进一步说明。
[0034] 如图1所示,一种电磁微泵装置包括驱动缸、切换式活塞、流量调节机构108、进液管113和出液管114。驱动缸包括缸体107、电磁线圈101、第一楔子103和第二楔子104。缸体107的两端分别开设有进液口、出液口。缸体107的进液口与进液管113的输出口连通。进液管113的输入口与油箱连通。缸体107的出液口与出液管114的输入口通过流量调节机构108连接。电磁线圈101绕置在缸体107开设有进液口的那端。电磁线圈101通电能够产生磁场,且控制电路方向能够改变磁场方向。第一楔子103、第二楔子104的内端与缸体107内腔出口端端面、进口端端面分别固定。第一楔子103、第二楔子104的中心轴线平行于缸体107的中心轴线,且分别位于缸体107的中心轴线的两侧。第一楔子103、第二楔子104的外端均设置有倾斜朝向缸体107中心轴线的倾斜导向面。
[0035] 如图1、2和3所示,切换式活塞包括第一楔杆105、第二楔杆106、活塞体109、永磁铁110、固定块111和切换滑块112。活塞体109设置在缸体107内,且与缸体107构成滑动副。活塞体109靠近电磁线圈101的侧面上嵌有两块永磁铁110。两块永磁铁110分别位于活塞体
109中心轴线的两侧,且朝向电磁线圈101的磁极相同。
[0036] 活塞体109内开设有定流道腔201、动流道腔202、第一传动通道203、第一楔通道204、第二传动通道205和第二楔通道206。定流道腔201与动流道腔202位于活塞体109的中心位置,且相互连通,共同贯穿活塞体109。第一楔通道204、第二楔通道206与第一楔子103、第二楔子104分别对齐。第一传动通道203的两端与动流道腔202的一端、第一楔通道204分别连通。第二传动通道205的两端与动流道腔202的另一端、第二楔通道206分别连通。
[0037] 固定块111固定在定流道腔201内。固定块111上开设有n个第一流道槽207,n=4。各第一流道槽207依次间隔排列,且相邻两个第一流道槽207的间距大于第一流道槽207的槽宽。切换滑块112设置在动流道腔202内,且与动流道腔202构成沿第一传动通道203、第二传动通道205轴线方向滑动的滑动副。切换滑块112与固定块111接触。切换滑块112上开设有n个第二流道槽208。n个第一流道槽207与n个第二流道槽208分别对应。
[0038] 切换滑块112具有两个极限位置,分别为复位极限位置和泵液极限位置。切换滑块112处于复位极限位置的状态下,切换滑块112抵住第二传动通道205的端部,n个第二流道槽208与n个第一流道槽207分别对齐,活塞体109两侧的液压油通过第一流道槽207、第二流道槽208相互连通。切换滑块112处于泵液极限位置的状态下,切换滑块112抵住第一传动通道203的端部,n个第二流道槽208与n个第一流道槽207分别错开,切换滑块112上的实体堵住n个第一流道槽207的一端,使得活塞体109两侧的液压油相互隔离。
[0039] 第一楔杆105、第二楔杆106分别设置在第一楔通道204、第二楔通道206内。第一楔杆105、第二楔杆106的内端与切换滑块112的两端分别固定,外端设置有分别倾斜朝向第一楔子103、第二楔子104的斜面。
[0040] 当活塞体109滑动至与缸体107内腔出口端端面接触时,第一楔子103与第一楔杆105接触,且第一楔子103通过第一楔杆105将切换滑块112推动至第一个极限位置,n个第二流道槽208与n个第一流道槽207分别对齐。当活塞体109滑动至与缸体107内腔进口端端面接触时,第二楔子104与第二楔杆106接触,且第二楔子104通过第二楔杆106将切换滑块112推动至第二个极限位置,n个第二流道槽208与n个第一流道槽207分别错开。
[0041] 流量调节机构108包括流量控制滑块302、转动内圈303、调节座304、限位弹簧306、调节驱动组件和底盖305。底盖305固定在缸体107的出液口处。底盖305开设有通液口。通液孔呈长圆孔状。调节座304与底盖305固定。转动内圈303与调节座304构成转动副。转动内圈303的内侧固定有弧形凸轮条。沿着转动内圈303中心轴线的周向,弧形凸轮条的工作轮廓到转动内圈303中心轴线的距离逐渐减小。流量控制滑块302与调节座304构成滑动副。限位弹簧306的两端与流量控制滑块302的一端、调节座304分别固定。流量控制滑块302的另一端呈箭头状,且抵住弧形凸轮条的工作轮廓。流量控制滑块302上开设有流速调节孔。流速调节孔呈长圆孔状。流量控制滑块302上的流速调节孔与底盖305上的通液孔位置对应。流速调节孔、通液孔的长度方向平行于流量控制滑块302与调节座304的相对滑动方向。调节驱动组件包括步进电机102、控制齿轮301和内齿轮。转动内圈303的内侧固定有内齿轮。控制齿轮301支承在缸体内,且与内齿轮啮合。步进电机102与缸体107固定,且输出轴与控制齿轮301固定。
[0042] 当转动内圈303在调节驱动组件的驱动下转动时,弧形凸轮条发生转动,流量控制滑块302与弧形凸轮条的接触位置发生变化,使得流量控制滑块302滑动。流量控制滑块302的滑动使得流量控制滑块302上的流速调节孔与底盖305上的通液孔的相交面积发生变化,缸体107到出液管114的流道截面积发生变化,从而调节缸体107向出液管114输出液压油的流速。
[0043] 该电磁微泵装置的泵液方法如下:
[0044] 步骤一、电磁线圈101通入正向电流,使电磁线圈101对两块永磁铁110产生排斥力。活塞体109向缸体107的出液口移动,直到第一楔子103伸入活塞体109的第一楔通道204,切换滑块112在第一楔子103的推动下到达复位极限位置;切换式活塞的两侧连通。
[0045] 步骤二、如图6所示,步进电机102转动,流量控制滑块302的滑动,使得流量控制滑块302上的流速调节孔与底盖305上的通液孔错开,流量调节机构108呈封闭状态。电磁线圈101通入反向电流,使电磁线圈101对两块永磁铁110产生吸引力。活塞体109向缸体107的进液口移动。直到第二楔子104伸入活塞体109的第二楔通道206,切换滑块112在第二楔子104的推动下到达泵液极限位置;切换式活塞的两侧不连通。此时,切换式活塞与缸体107的出液口之间充满液压油。
[0046] 步骤三、如图7所示,步进电机102转动,流量控制滑块302的滑动,使得流量控制滑块302上的流速调节孔与底盖305上的通液孔部分重叠,流量调节机构108的通道截面积达到预设大小。电磁线圈101通入正向电流,使电磁线圈101对两块永磁铁110产生排斥力。活塞体109向缸体107的出液口移动,直到第一楔子103伸入活塞体109的第一楔通道204,切换滑块112在第一楔子103的推动下到达复位极限位置;切换式活塞的两侧连通。
[0047] 活塞体109移动的过程中,切换式活塞与缸体107的出液口之间的液压油被推出缸体107的出液口,实现泵液,油箱中的液压油被抽入切换式活塞与缸体107的进液口之间。
[0048] 步骤四、重复执行步骤二和三,实现间断性持续泵液。

附图说明

[0026] 图1为本发明的整体结构示意图;
[0027] 图2为本发明中切换式活塞的爆炸图;
[0028] 图3为本发明中活塞体的示意图;
[0029] 图4为本发明中流量调节机构的立体图;
[0030] 图5为本发明中流量调节机构的爆炸图;
[0031] 图6为本发明复位时的示意图;
[0032] 图7为本发明泵液时的示意图。
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