一种往复式磁力泵体、泵组及模拟心脏的制作方法

1.本发明涉及设备技术领域，具体为一种往复式磁力泵体、泵组及模拟心脏。


背景技术：

2.泵是输送流体(例如，气体或液体)或使流体增压的机械；它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，从而使液体能量增加以驱动液体运动；泵主要用来输送水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等液体，也可输送液、气混合物及含悬浮固体物的液体；常规泵由于需要外部动力机构穿入泵体内部，以驱动内部元件运动，因此会产生“跑、冒、滴、漏”等问题。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的是提供一种往复式磁力泵体、泵组及模拟心脏，旨在解决现有泵体由于自身结构会产生泄漏的问题。
4.为实现上述目的，本发明提出的技术方案是：一种往复式磁力泵体，包括从内至外依次设置的磁性移动部件、泵筒和磁性引导部件，所述泵筒内形成有两端开口的驱动空间，所述驱动空间的两端用于与管道分别连接，所述磁性移动部件收容在所述驱动空间内，所述磁性移动部件包括磁性环和单向组件，所述磁性引导部件用于通过磁力驱动所述磁性环沿流体的输送方向来回运动，所述磁性环的外环靠近所述泵筒的内壁，所述单向组件用于在所述磁性环沿流体的输送方向运动时，封闭所述磁性环的内环，所述单向组件还用于在所述磁性环沿流体的输送方向相反的方向运动时，开启所述磁性环的内环。
5.优选的，所述磁性环包括安装环和驱动磁块，所述驱动磁块有多个，多个所述驱动磁块沿所述安装环的轴向均匀分布；所述磁性引导部件包括引导磁环，所述引导磁环的内壁靠近所述泵筒的外壁，所述引导磁环用于吸引所述磁性环，所述引导磁环包括引导环和引导磁块，所述引导磁块沿所述引导环的轴向均匀分布，所述引导磁块的数量与所述驱动磁块的数量相等且分布方式相同，以实现磁性环的均匀受力。
6.优选的，所述安装环的外壁向自身的轴心方向凹陷形成有多条定位槽，所述泵筒的内壁朝向所述驱动空间的一侧凸出形成有多个定位凸起，所述定位凸起用于与所述定位槽配合，且所述泵筒的轴线与所述定位槽平行。
7.优选的，所述磁性引导部件还包括驱动组件，所述驱动组件用于带动所述引导磁环沿流体的输送方向来回运动。
8.优选的，所述磁性引导部件包括控制组件和多列环绕所述泵筒的周向设置的电磁铁，每一列所述电磁铁沿所述泵筒的长度方向设置，所述电磁铁与所述控制组件分别电连接，所述控制组件用于控制所述电磁铁的开闭。
9.优选的，往复式磁力泵体还包括定位筒和定位器，所述定位筒套设在所述电磁铁外侧，且与所述泵筒超出所述驱动空间的区域的外壁固定连接；所述定位器有多个，所述定位器设置在所述定位筒背离所述电磁铁的一侧；所述定位器包括外筒和收容在外筒内的压
力传感器、磁性片和弹簧，所述外筒与所述定位筒固定连接，所述压力传感器固定在所述外筒靠近所述定位筒的底壁上，所述压力传感器背离所述定位筒的一侧与弹簧的一端固定连接，所述弹簧的另一端与所述磁性片固定连接，所述磁性片与所述外筒间隙配合。
10.优选的，所述单向组件包括连接轴杆和两块翻动板，所述翻动板为半圆板，所述连接轴杆的两端分别与所述磁性环固定连接，两块所述翻动板分别与所述连接轴杆的两侧转动连接，两块所述翻动板设置在所述磁性环沿流体的输送方向的一侧。
11.优选的，所述单向组件包括卡接杆、连接杆和封闭板、中心筒和多根固定杆，所述中心筒与所述磁性环的轴线共线，且磁性环绕设在所述中心筒外围，所述固定杆的一端与所述磁性环的内壁固定连接，所述固定杆的另一端与所述中心筒的外壁固定连接，所述卡接杆设置在所述磁性环背离流体的输送方向的一侧，所述连接杆的一端与所述卡接杆固定连接，所述连接杆的另一端穿过所述中心筒与所述封闭板固定连接，所述封闭板设置在所述磁性环沿流体的输送方向的一侧，所述封闭板的直径大于所述磁性环的内径加所述磁性环的环径，所述封闭板的直径小于所述磁性环的外径。
12.本发明还提出一种泵组，包括多个往复式磁力泵体，各个往复式磁力泵体之间采用并联或串联的连接方式。
13.本发明还提出一种模拟心脏，包括连接管和四个往复式磁力泵体，其中每两个所述往复式磁力泵体通过连接管串联形成一个泵组，同一泵组内的两个所述往复式磁力泵体的输入端和输出端之间设置有止回阀，每个泵组内的所述往复式磁力泵体的流体的输送方向相同，所述泵组包括第一泵组和第二泵组，第一泵组的输出端用于与第二泵组的输入端连通，第二泵组的输入端用于与第二泵组的输出端连通。
14.与现有技术相比，本发明至少具备以下有益效果：
15.本发明的技术方案中，利用磁性环和单向组件的配合，在所述磁性引导部件的驱动下运动，从而造成泵体容积的变化，进而驱动流体运动，相比于常规的驱动结构，将常规的机械驱动结构替换为磁力驱动，从而有效的增加了泵体的密封性，解决了常规泵体由于需要机械结构的连接从而产生的泄漏问题。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
17.图1为本发明提出的一种往复式磁力泵体第一实施例的内部结构示意图；
18.图2为本发明提出的一种往复式磁力泵体第一实施例的截面结构示意图；
19.图3为图2中a处的放大图；
20.图4为本发明提出的一种往复式磁力泵体第二实施例的内部结构示意图；
21.图5为本发明提出的一种往复式磁力泵体第二实施例的截面结构示意图；
22.图6为本发明提出的一种往复式磁力泵体的单向组件的第一实施例的泵筒内部的结构示意图；
23.图7为本发明提出的一种往复式磁力泵体的单向组件的第一实施例的结构示意
图；
24.图8为本发明提出的一种往复式磁力泵体的单向组件的第二实施例的结构示意图
25.图9为本发明提出的一种模拟心脏的结构简图；
26.图10为本发明提出的一种往复式磁力泵体并联结构的结构简图；
27.图11为本发明提出一种往复式磁力泵体的泵组在串联情况下的流量与时间的关系设计原理图；
28.图12为本发明提出一种往复式磁力泵体的泵组在并联情况下的流量与时间的关系设计原理图；
29.图13为本发明提出一种往复式磁力驱动结构的泵组在三个泵体串联情况下的流量与时间的关系设计原理图。
30.附图标号说明：
31.标号名称标号名称1泵体15压力传感器2磁性引导部件16磁性片3磁性移动部件17弹簧4磁性环18连接轴杆5单向组件19翻动板6止动挡环20卡接杆7安装环21连接杆8驱动磁块22封闭板9定位凸起23引导环10引导磁环24引导磁块11电磁铁25止回阀12定位筒26中心筒13定位器27固定杆14外筒
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32.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
35.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含
义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
36.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
38.本发明提出一种往复式磁力泵体、泵组及模拟心脏。
39.请参考图1至图13，提出一种往复式磁力泵体，包括从内至外依次设置的磁性移动部件3、泵筒1和磁性引导部件2，所述泵筒1内形成有两端开口的驱动空间，所述驱动空间的两端用于与管道分别连接，所述磁性移动部件3收容在所述驱动空间内，所述磁性移动部件3包括磁性环4和单向组件5，所述磁性引导部件2用于通过磁力驱动所述磁性环4沿流体的输送方向来回运动，所述磁性环4的外环靠近所述泵筒1的内壁，所述单向组件5用于在所述磁性环4沿流体的输送方向运动时，封闭所述磁性环4的内环，所述单向组件5还用于在所述磁性环4沿流体的输送方向相反的方向运动时，开启所述磁性环4的内环。
40.利用磁性环4和单向组件5的配合，在所述磁性引导部件2的驱动下运动，从而造成泵体容积的变化，进而驱动流体运动，相比于常规的驱动结构，将常规的机械驱动结构替换为磁力驱动，从而有效的增加了泵体的密封性，解决了常规泵体由于需要机械结构的连接从而产生的泄漏问题。
41.具体的，当所述磁性引导部件2带动所述磁性移动部件3沿背离流体的输送方向运动时，此时所述单向组件5属于开启状态，流体在外部压力的作用下(大气压或并联的其余容器内压)进入并充斥所述驱动空间，随后所述磁性引导部件2带动所述磁性移动部件3沿体的输送方向运动，此时所述单向组件5属于封闭状态，流体在磁性移动部件3的推动下，被推出所述驱动空间，此时，所述磁性移动部件3背离流体的输送方向的一侧的驱动空间属于负压状态，流体在流体在外部压力的作用下(大气压或并联的其余容器内压)进入并充斥所述驱动空间，随后进行下一个工作流程。
42.更进一步的，采用往复式磁力泵体的泵体采用磁力为聚体直操动力来源，与泵体内部形成了物理隔离，解决了传统泵体的“跑、冒、滴、漏”问题。并且采用往复式磁力泵体的泵内部结构简单，体积占地空间转小，可灵活安装应用于多种特殊场合。
43.隔膜泵和蠕动泵虽然也能一定程度上解决上述问题，但内部采用橡胶或硅胶材质，因而不利于高温介质的输送，而本泵体可采用耐高温材料，更利于高温介质的输送。
44.本泵体用的对介质输送受力为直接的推力，与转子式磁力泵对介质受到的剪切力或离心力相比更为直接，对一定范围内高粘度的介质输送有相对好的效果；本泵体采用通透结构，因而对管道本身所存在的高压有良好的适应效果，因而对气液混合的高压混合物输送具有良好的效果，既保证输送介质，又能与外界隔绝不发生气体泄漏，也可应用于连续式管道反应装置。
45.优选的，所述磁性环4包括安装环7和驱动磁块8，所述驱动磁块8有多个，多个所述
驱动磁块8沿所述安装环7的轴向均匀分布，所述磁性引导部件包括引导磁环，所述引导磁环的内壁靠近所述泵筒的外壁，所述引导磁环用于吸引所述磁性环，所述引导磁环10包括引导环23和引导磁块24，所述引导磁块24沿所述引导环23的轴向均匀分布，所述引导磁块24的数量与所述驱动磁块8的数量相等且分布方式相同，以实现磁性环4的均匀受力。
46.具体的，均匀分布的驱动磁块8使得所述磁性环4受力均匀，在驱动液体运动时更加平稳。
47.优选的，所述安装环7的外壁向自身的轴心方向凹陷形成有多条定位槽，所述泵筒1的内壁朝向所述驱动空间的一侧凸出形成有多个定位凸起9，所述定位凸起9用于与所述定位槽配合，且所述泵筒1的轴线与所述定位槽延伸方向平行。
48.具体的，多条定位槽的加设有效的防止了磁性环4产生旋转。
49.优选的，所述磁性引导部件2还包括驱动组件，所述驱动组件用于带动所述引导磁环10沿流体的输送方向来回运动。
50.具体的，所述驱动组件可以与所述泵筒1超出所述驱动空间的区域的外壁固定连接，也可以不与所述泵筒1连接。所述驱动组件可采用多种机械驱动方式，在这里具体提出两种，驱动电缸和引线拉动的方式；
51.当采用驱动电缸的驱动方式时，所述驱动组件包括安装架和驱动电杆，所述安装架包括端部连接的延长板和安装板，所述延长板与所述驱动电杆固定连接，所述安装板与所述泵筒1超出所述驱动空间的区域的外壁固定连接；
52.当采用引线拉动的驱动方式时，所述驱动组件包括第一驱动电机、第一卷线轴和第一拉线，所述第一驱动电机与所述泵筒1超出所述驱动空间的区域的外壁固定连接，所述第一卷线轴与所述第一驱动电机的输出轴固定连接，所述第一拉线的一端与所述第一卷线轴固定连接，所述第一拉线的另一端与所述引导磁环10的一侧固定连接；所述驱动组件还包括第二驱动电机、第二卷线轴和第二拉线，所述第二驱动电机与所述泵筒1背离所述第一驱动电机的一端，且超出所述驱动空间的区域的外壁固定连接，所述第二卷线轴与所述第二驱动电机的输出轴固定连接，所述第二拉线的一端与所述第二卷线轴固定连接，所述第二拉线的另一端与所述引导磁环10的背离所述第一拉线的一侧固定连接。
53.优选的，所述磁性引导部件2包括控制组件和多列环绕所述泵筒1的周向设置的电磁铁11，每一列所述电磁铁11沿所述泵筒1的长度方向设置，所述电磁铁11与所述控制组件分别电连接，所述控制组件用于控制所述电磁铁11的开闭。
54.优选的，往复式磁力泵还包括止动挡环6，所述止动挡环6有两块，两块止动挡环6和所述泵筒1围合以形成所述驱动空间。
55.通过止动挡环6的设置，限制所述磁性移动部件3的极限位置，从而防止运动超程，同时所述止动挡环6具有弹性，可起到缓冲作用，同时也可使泵体边缘有一定的回弹作用，所述磁性环4在达到极限位置后，可被止动挡环6撞回，产生一定的反向加速。
56.具体的，通过多列环绕泵筒的周向设置的电磁铁11来替代移动的引导磁环10，同时能够利用控制部件对电磁铁11实现灵活控制，从而能够组合形成多种多样的控制方式，具体的，电磁铁11通电产生磁性以对磁性环4产生吸引力或者排斥力(相同磁极相排斥，不同磁极相吸引)，通过控制部件控制沿泵筒1的长度方向设置的各个电磁铁11的通电、断电或者电流方向，即可实现控制磁性环4的运动方向。
57.在这里给出三个应用举例；
58.i、普通使用情况(双磁铁驱动方式)，当磁性环4每完成半个工作流程后，位于初始位置或者半程位置(远离初始位置的另一端)，具体控制方式为，此时控制部件控制靠近所述磁性环4的电磁铁11排斥电磁铁11，并控制远离所述磁性环4的电磁铁吸引磁性环4(通过控制电磁铁与磁性环的磁极相同实现排斥，通过控制电磁铁与磁性环的磁极相反实现吸引)，从而一部分电磁铁11吸引磁性环4，另一部分电磁铁11排斥磁性环4，使得磁性环4向控制方向移动，由于磁性环4的位置可知，磁力可知，那么在预设时间过后可通过前文所述的方式依次改变电磁铁11的磁极，即磁性环4运动方向一侧的电磁铁11始终吸引磁性环4，背离磁性环4运动方向的电磁铁11始终排斥磁性环4或断电不施加磁力，从而引导磁性环4运动。
59.ii、请参考图1，参照i的运行方式，可通过控制部件选用一列电磁铁11中的任意一个电磁铁11作为初始位置的驱动电磁铁11，并选用一列电磁铁11中的任意一个电磁铁11作为半程位置的驱动电磁铁11，因此可灵活的调整磁性环4的初始位置和半程位置，从而满足不同密度流体的工作需求。
60.iii、也可单个开启电磁铁11(单磁铁驱动方式)，通过单个电磁铁11依次的吸引(或排斥)来带动磁性环4运动。
61.优选的，往复式磁力泵体还包括定位筒12和定位器13，所述定位筒12套设在所述电磁铁11外侧，且与所述泵筒1超出所述驱动空间的区域的外壁固定连接；所述定位器13有多个，所述定位器13设置在所述定位筒12背离所述电磁铁11的一侧；所述定位器13包括外筒14和收容在外筒14内的压力传感器15、磁性片16和弹簧17，所述外筒14与所述定位筒12固定连接，所述压力传感器15固定在所述外筒14靠近所述定位筒12的底壁上，所述压力传感器15背离所述定位筒12的一侧与弹簧17的一端固定连接，所述弹簧17的另一端与所述磁性片16固定连接，所述磁性片16与所述外筒14间隙配合。
62.具体的，往复式磁力泵体还包括显示屏，所述压力传感器15与所述控制组件分别电连接，所述显示屏与所述控制组件电连接，由于磁性环4为磁体，因此在靠近或者远离定位器13时，会对所述定位器13的磁性片16产生吸引，从而造成定位器13的读数变化，通过定位器13读数的变化，所述控制组件通过定位器13的的读数变化，经过内置算法的调整，将磁性环4的具体位置通过显示屏来进行显示，工作人员可通过显示屏清楚的看见磁性环4的具体位置和工作情况；
63.更进一步的，由于电磁铁11的磁性也会对所述定位器13造成读数的影响，因此所述控制系统需要消除电磁铁11的读数误差，具体方式为，通过实验得出每个电磁铁11在工作时对定位器13造成的读数影响数据，并将其记录在数据库中，并且通过实验得出如i或ii或iii的运行方式下，每组电磁铁11对定位器13造成的读数影响，并将其记录在数据库中，具体的算法步骤如下：
64.所述控制组件在接收来自定位器13的读数；
65.所述控制组件获取此时通电电磁铁11的标号；
66.所述控制组件根据所述电磁铁11的标号从数据库中调用读数影响数据；
67.所述控制组件将定位器13的读数与具体影响数据相减以得出实际数据；
68.所述控制组件根据实际数据发送所述磁性环4的位置数据至显示屏。
69.单向组件5可以有多种实施方式，优选的，在一具体实施例中，所述单向组件5包括连接轴杆18和两块翻动板19，所述翻动板19为半圆板，所述连接轴杆18的两端分别与所述磁性环4固定连接，两块所述翻动板19分别与所述连接轴杆18的两侧转动连接，两块所述翻动板19设置在所述磁性环4沿流体的输送方向的一侧。
70.具体的，当所述单向组件5在所述磁性环4沿流体的输送方向运动时，所述翻动板19紧贴所述安装环7，以封闭所述安装环7，当所述单向组件5在所述磁性环4沿流体的输送方向相反的方向运动时，所述翻动板19开启所述安装环7的内环。
71.优选的，在另一具体实施例中，所述单向组件5包括卡接杆20、连接杆21、封闭板22、中心筒26和多根固定杆27，所述固定杆27的一端与所述磁性环4的内壁固定连接，所述固定杆27的另一端与所述中心筒26的外壁固定连接，所述中心筒26与所述磁性环4的轴线共线，所述卡接杆20设置在所述磁性环4背离流体的输送方向的一侧，所述连接杆21的一端与所述卡接杆20固定连接，所述连接杆21的另一端穿过所述中心筒26与所述封闭板22固定连接，所述封闭板22设置在所述磁性环4沿流体的输送方向的一侧，所述封闭板22的直径大于所述磁性环4的内径加所述磁性环4的环径，所述封闭板22的直径小于所述磁性环4的外径。
72.具体的，所述单向组件5在所述磁性环4沿流体的输送方向运动时，所述封闭板22紧贴所述安装环7，以封闭所述安装环7；当所述单向组件5在所述磁性环4沿流体的输送方向相反的方向运动时，所述卡接杆20紧贴所述安装环7，以开启所述安装环7。
73.本发明还提出一种泵组，各个往复式磁力泵体之间采用并联或串联的连接方式，当采用串联泵组时，位于流体的运输方向后侧的往复式磁力泵体的泵体的长度和磁性移动部件的运行速度，均大于位于流体的运输方向前侧的往复式磁力泵体的泵体。
74.具体的，参考图11，当采用串联结构时，各个往复式磁力泵体的运动频率相同，串联泵组由于相连的两个往复式磁力泵体运动频率相同，且后方的往复式磁力泵体泵体的长度大于前方的往复式磁力泵体的长度，此时，显然后方的往复式磁力泵体提供的流量会大于前方的往复式磁力泵体的流量，此时后方的往复式磁力泵体会推动前方的往复式磁力泵体的磁性环，从而产生加压效果；具体的，串联泵组内的两个所述往复式磁力泵体之间设置有止回阀25。
75.请参考图13，进一步的，提出三个由往复式磁力泵体组成的往复式磁力泵体的串联结构，三个往复式磁力泵体的运行频率相等，但是运行时间间隔一个预设值，以使一个往复式磁力泵体的一个运行周期内的两个波谷被其余两个往复式磁力泵体波峰抵消，进而可能产生平稳的输出。
76.更进一步的，由于本发明采用磁力连接，因此位于输送方向起始端的往复式磁力泵体可用输送的物质为施力介质，进而推动前方的往复式磁力泵体(会产生能量损失)；因此在此串联结构中最前端的往复式磁力泵体为图13中的a2周期。
77.具体的，参考图12，还提出一种往复式磁力泵体并联结构，各个往复式磁力泵体的运动频率互补，该并联结构可由两个往复式磁力泵体并联构成，其优势在于，可通过调整往复式磁力泵体的运行周期来使得并联结构能持续的进行能量输出。
78.本发明还提出一种模拟心脏，包括连接管和四个往复式磁力泵体，其中每两个所述往复式磁力泵体通过连接管串联形成一个泵组，同一泵组内的两个所述往复式磁力泵体
的输入端和输出端之间设置有止回阀，每个泵组内的所述往复式磁力泵体的流体的输送方向相同，所述泵组包括第一泵组和第二泵组，第一泵组的输出端用于与第二泵组的输入端连通，第二泵组的输入端用于与第二泵组的输出端连通。
79.进一步的，四个所述往复式磁力泵体用于分别模拟左心房、左心室、右心房和右心室，其中左心房和左心室为一个泵组，右心房和右心室为另一个泵组，以此来模拟心脏。
80.具体的，一个泵组内的两个所述往复式磁力泵体之间设置有止回阀25。
81.参考前文串联泵组的优势，本发明可通过串联泵组组合成的心脏，来灵活的实现压力的变化，适合利用外部装置体外进行血流的模拟。
82.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。