一種隔膜式電磁氣泵的製作方法

2023-09-23 09:37:30

專利名稱：一種隔膜式電磁氣泵的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電磁氣泵，特別涉及一種隔膜式電磁氣泵。
背景技術：
隔膜式電磁氣泵在可攜式電動吸引器、止血帶和氣墊床等醫療場合中作為低壓小流量氣壓源已獲得廣泛應用。通常，隔膜式電磁氣泵在交流電作用下，拉杆二側對稱的電磁線圈產生異極性的交變磁場，對嵌在拉杆內互反極性的永磁體分別產生引力和斥力，其合成的交變磁力沿拉杆軸向驅動拉杆，帶動其二端膜片隨著交流電周期性往復運動，用外力改變拉杆二端氣腔體積而輸出脈動正氣壓和負氣壓。此類電磁泵內部空間狹窄而散熱效果不佳，運行過程中電磁線圈處容易升溫發熱，長期連續運行容易導致橡膠老化，例如出現裂紋；電網電壓波動易使拉杆在電磁力作用下過衝或欠衝；橡膠膜片在溫升與往復振動共同作用下容易軟化，也會使得拉杆過衝，甚至不能承受拉杆之重，在橡膠膜片變形導致永磁體二側受力不平衡等因素作用下，拉杆有時會偏向一側電磁線圈，最終無法運動而停機。鑑於上述問題，有的電磁泵採用外冷流體，使得泵體積增大，失去微型優勢；有的在電磁線圈迴路串聯NTC元件限流，但NTC元件的補償作用是基於過流溫升，不能解決電源瞬間波動以及膜片軟化與老化所致的拉杆行程異常。
發明內容本實用新型是針對現在隔膜式電磁氣泵出現的膜片故障和電源波動導致的拉杆運動失控的問題，提出了 一種隔膜式電磁氣泵，結合半導體製冷降溫的溫度測控裝置，以及電磁泵自身差動電容來檢測橡膠膜片與拉杆行程故障。本實用新型的技術方案為:一種隔膜式電磁氣泵，包括泵體、底座、散熱器和測控單元，泵體包括泵蓋、兩頭的氣腔端蓋、位於兩個氣腔端蓋之間的嵌入參數相等而異性磁極共平面的兩個永磁體的拉杆、分別固定於兩個絕緣骨架上的參數相等且異性磁極相向的兩個電磁線圈，泵體還包括與泵體絕緣骨架固定連接並與絕緣骨架上線圈氣隙隔離的微型半導體製冷裝置、分別位於兩氣腔端蓋內的差動電容，底座的貫通孔外側的溫度傳感器和差動電容信號送入測控單元，測控單元輸出控制信號到微型半導體製冷裝置。所述兩氣腔端蓋內部結構相同，對稱安裝，位於兩端蓋內的二個電容組成差動電容，每個電容的可動極板為與拉杆頂端固定連接的導電橡膠膜片，固定極板為端蓋的氣腔側表面正對導電橡膠膜片的導電工程塑料，差動電容電介質是氣腔端蓋內空氣。所述差動電容的導電工程塑料固定極板上有吸氣閥和排氣閥。所述導電橡膠膜片中心開孔，熱膨脹係數大於拉杆的絕緣螺絲從氣腔側依次穿過絕緣彈簧墊圈、絕緣墊圈和導電橡膠膜片，然後與拉杆頂端的圓臺固定連接，拉杆由二端的導電橡膠膜片支承其重量。所述測控單元包括差動電容檢測模塊、溫度檢測模塊、微處理器、製冷裝置電流調節模塊、報警模塊，差動電容檢測模塊將檢測到差動電容的實時電容量轉變為電壓信號輸出到微處理器，溫度檢測模塊檢測溫度傳感器的信號，將溫度信號轉換為電壓信號送微處理器，微處理器計算後輸出控制信號到製冷裝置電流調節模塊，調節微型半導體製冷裝置工作電流，微處理器在電容量異常或溫度異常時均會驅動報警模塊發出警示。所述微型半導體製冷裝置的熱端貫通並凸出泵蓋之外，與散熱器貼合，泵蓋與微型半導體製冷裝置的熱端二者交界處採用避震材料填充並密封。本實用新型的有益效果在於:本實用新型隔膜式電磁氣泵，實現泵內氣溫測控和導電橡膠膜片、拉杆行程故障的檢測，大大提高了泵運行的安全性，提高了泵的使用壽命。

圖1為本實用新型隔膜式電磁氣泵內結構示意圖；圖2為本實用新型隔膜式電磁氣泵中差動電容剖視圖；圖3為本實用新型隔膜式電磁氣泵側視圖；圖4為本實用新型隔膜式電磁氣泵測控系統示意圖。
具體實施方式
如圖1所示隔膜式電磁氣泵內結構示意圖，包括嵌入參數相等而異性磁極共平面的永磁體7和永磁體12的拉杆1、分別固定於絕緣骨架6和9上的參數相等且異性磁極相向的電磁線圈5和10、固定於泵體絕緣骨架9且位於電磁線圈10上方與該線圈氣隙隔離的微型半導體製冷裝置11、底座2的貫通孔4外側的溫度傳感器3、分別位於拉杆二端的氣腔端蓋13和8。拉杆I與二個電磁線圈5、10之間由均勻氣隙隔離,且二個電磁線圈5、10的磁極端面與二個永磁體7、12磁極端面之間始終平行。拉杆I左右二端與二個端蓋8、13之間的泵的靜態機電結構是完全對稱的，正常運行時呈差動形式。電磁泵接通交流電後，電磁線圈5和10產生等值交變的磁通。例如圖1所示瞬間，電磁線圈5的N極與永磁體7的S極之間存在吸力，而與永磁體12的N極之間存在斥力；而電磁線圈10的S極與永磁體7的N極之間存在吸力，而與永磁體12的S極之間存在斥力。由於泵結構的對稱性，拉杆I雙側所受吸力相等，斥力也相等，故拉杆I受到向右的軸向合力而右向運動，如圖1的箭頭所示。隨著交流電極性周期性變化，電磁線圈5和10產生等值交變的磁通，導致拉杆I周期性地軸嚮往復水平運動。通電後泵內升溫，在拉杆I往復運動作用下，可認為泵內狹窄空間內的空氣被拉杆I攪拌均勻而等溫。泵內氣溫由緊貼在底座2的貫通孔4外側安裝的溫度傳感器3檢測並作信號反饋，該反饋量用於控制微型半導體製冷裝置11製冷降溫。圖1中永磁體數量和電磁線圈數量僅是舉例示意，實際數量可有所變化，但應保持拉杆I受到的合力始終為水平軸向。圖1中的貫通孔4和微型半導體製冷裝置11的位置僅是舉例示意，實際貫通孔4隻要保證溫度傳感器能在底座外正常測溫，微型半導體製冷裝置11也可安裝在電磁線圈5上方。如圖2所示差動電容剖視圖，端蓋8的氣腔側表面正對導電橡膠膜片17處採用導電工程塑料18，導電橡膠膜片17隨拉杆I運動，與導電工程塑料18之間構成動態電容21的二塊極板，其電介質是氣腔內空氣。由於對稱結構，拉杆I 一側導電橡膠膜片17遠離導電工程塑料18導致氣腔電容減小，氣腔負壓將打開吸氣閥20，關閉排氣閥19，把泵外氣體吸入氣腔，而拉杆I另一側的電容就增大，對應的氣腔正壓將打開其排氣閥，關閉其吸氣閥，把氣腔氣體排出，故這二個動態電容組合能構成差動電容，其電介質溫度是環境氣溫。正常運行過程中在拉杆I驅動下，拉杆左右的二片導電橡膠膜片有規律受迫振動，使得被檢差動電容量在正常值區間內動態波動，而導電橡膠膜片的異常運動、裂紋或軟化變形都會導致被檢差動電容進入異常值區間。導電橡膠膜片17中心開孔，熱膨脹係數大於拉杆I的絕緣螺絲16從氣腔側依次穿過絕緣彈簧墊圈14、絕緣墊圈15和導電橡膠膜片17，然後與拉杆I頂端的圓臺固定連接。運行中泵內氣溫高於環境氣溫時，將致絕緣螺絲16與拉杆I更緊密連接而不會鬆脫，而泵內氣溫低於環境氣溫時，絕緣彈簧墊圈14的壓力也能使之緊密連接。由於拉杆I左右二側的泵的結構對稱，拉杆I雙側均是上述結構。拉杆I由二端的導電橡膠膜片支承其重量，且要求導電橡膠膜片的常溫變形均可忽略。如圖3所示側視圖，泵封閉運行，屆時泵的地腳24應保證底座2外側安裝的溫度傳感器3有一定淨空高度。微型半導體製冷裝置11的熱端貫通並凸出泵蓋22之外，二者交界處採用避震材料填充並密封，避免泵振動導致二者碰撞。運行時，微型半導體製冷裝置
11冷端給泵內降溫，而熱端升溫則由其上安裝的散熱器23解決。如圖4所示測控系統示意圖,本測控系統工作原理如下:該泵在常規運行過程中，拉杆I 二端導電橡膠膜片與二個氣腔固定端蓋的導電工程塑料層之間構成的差動電容，膜片受拉杆驅動而往復運動，使電容量在正常範圍內近似周期性波動。差動電容檢測模塊將檢測到的實時電容量轉變為電壓信號輸出到微處理器。而在膜片老化、裂紋、行程異常或拉杆卡而停機等情況下，微處理器將接收到被測差動電容量異常信號，送報警模塊進行報警。基於泵內氣體被充分攪拌，將貼緊安裝在泵底座2貫通孔4外側的溫度傳感器3檢測溫度視為泵內氣溫，並傳輸到溫度檢測模塊處理，微處理器實時採集該模塊輸出的電壓信號後，通過算法指令製冷裝置電流調節模塊輸出製冷裝置工作電流，由此通過控制製冷裝置來達到控制泵內氣溫的目的。
權利要求1.一種隔膜式電磁氣泵，包括泵體、底座(2)、散熱器(23)和測控單元，泵體包括泵蓋(22)、兩頭的氣腔端蓋(8、13)、位於兩個氣腔端蓋(8、13)之間的嵌入參數相等而異性磁極共平面的兩個永磁體(7、12)的拉杆(I)、分別固定於兩個絕緣骨架(6、9)上的參數相等且異性磁極相向的兩個電磁線圈(5、10)，其特徵在於，泵體還包括與泵體絕緣骨架固定連接並與絕緣骨架上線圈氣隙隔離的微型半導體製冷裝置(11)、分別位於兩氣腔端蓋(8、13)內的差動電容，底座(2)的貫通孔(4)外側的溫度傳感器(3)和差動電容信號送入測控單元，測控單元輸出控制信號到微型半導體製冷裝置(11)。
2.根據權利要求1所述隔膜式電磁氣泵，其特徵在於，所述兩氣腔端蓋(8、13)內部結構相同，對稱安裝，位於兩端蓋(8、13)內的二個電容組成差動電容，每個電容的可動極板為與拉杆(I)頂端固定連接的導電橡膠膜片，固定極板為端蓋的氣腔側表面正對導電橡膠膜片的導電工程塑料，差動電容電介質是氣腔端蓋(8、13 )內空氣。
3.根據權利要求2所述隔膜式電磁氣泵，其特徵在於，所述差動電容的導電工程塑料固定極板上有吸氣閥(20 )和排氣閥(19 )。
4.根據權利要求2所述隔膜式電磁氣泵，其特徵在於，所述導電橡膠膜片(17)中心開孔，熱膨脹係數大於拉杆(I)的絕緣螺絲(16)從氣腔側依次穿過絕緣彈簧墊圈(14)、絕緣墊圈(15)和導電橡膠膜片(17),然後與拉杆(I)頂端的圓臺固定連接,拉杆(I)由二端的導電橡膠膜片支承其重量。
5.根據權利要求1所述隔膜式電磁氣泵，其特徵在於，所述測控單元包括差動電容檢測模塊、溫度檢測模塊、微處理器、製冷裝置電流調節模塊、報警模塊，差動電容檢測模塊將檢測到差動電容的實時電容量轉變為電壓信號輸出到微處理器，溫度檢測模塊檢測溫度傳感器的信號，將溫度信號轉換為電壓信號送微處理器，微處理器計算後輸出控制信號到製冷裝置電流調節模塊，調節微型半導體製冷裝置(11)工作電流，微處理器在電容量異常或溫度異常時，輸出信號驅動報警模塊發出警示。
6.根據權利要求1所述隔膜式電磁氣泵，其特徵在於，所述微型半導體製冷裝置(11)的熱端貫通並凸出泵蓋(22)之外，與散熱器(23)貼合，泵蓋(22)與微型半導體製冷裝置(11)的熱端二者交界處採用避震材料填充並密封。
專利摘要本實用新型涉及一種隔膜式電磁氣泵，包括泵體、底座、散熱器和測控單元，泵體包括泵蓋、兩頭的氣腔端蓋、位於兩個氣腔端蓋之間的嵌入參數相等而異性磁極共平面的兩個永磁體的拉杆、分別固定於兩個絕緣骨架上的參數相等且異性磁極相向的兩個電磁線圈，泵體還包括與泵體絕緣骨架固定連接並與絕緣骨架上線圈氣隙隔離的微型半導體製冷裝置、分別位於兩氣腔端蓋內的差動電容，底座的貫通孔外側的溫度傳感器和差動電容信號送入測控單元，測控單元輸出控制信號到微型半導體製冷裝置。此隔膜式電磁氣泵，實現泵內氣溫測控和導電橡膠膜片、拉杆行程故障的檢測，大大提高了泵運行的安全性，提高了泵的使用壽命。
文檔編號F04B49/10GK203009247SQ201220550458
公開日2013年6月19日 申請日期2012年10月25日 優先權日2012年7月6日
發明者孫遜, 鄧菲 申請人:上海應用技術學院