一种微型静音泵及其工作方法与流程

本发明属于流体介质输送领域，具体涉及一种微型静音泵及其工作方法。

背景技术：

现有技术中，有较多的用于输送流体介质的泵，例如活塞泵、离心泵和隔膜泵等。活塞泵是通过活塞在缸体内的往复运动，配合单向阀实现流体介质输送。离心泵是通过高转速旋转的泵叶产生的离心力实现流体介质输送。隔膜泵与活塞泵类似，是依靠机械力使隔膜改变容积，配合单向阀实现流体介质输送。

在某些场合需要几乎无噪音的输送流体，这种设备称为静音泵。市面上的静音泵，其噪音指标可低于40dB，但是如果在极安静的环境下仍能被听到。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种微型静音泵及其工作方法，该静音泵工作时的噪音指标能降低到20dB以下，真正达到静音效果。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种微型静音泵，其特征在于：包括底座、O型磁铁、不导磁材料制成的矩形线框、连杆及活塞泵；O型磁铁固定在底座上；所述O型磁铁由两块相同的U型磁铁的相同磁极紧靠在一起呈O状而成；矩形线框的一边穿过O型磁铁；所述连杆的一端与矩形线框一边的对边的中点连接，所述连杆的另一端穿过一导轨与所述活塞泵的活塞连接；所述导轨通过一支架固定安装于底座上；矩形线框上绕有N匝矩形空心线圈，N为正整数；线圈的两端分别与一正弦交流电源的两个输出端连接；正弦交流电源为u＝U_m*sin(ωt+α₀)，其中ω为角频率，ω＝2πf，f<20Hz，f为正弦交流电的频率，U_m为电压最大值，α₀为初始相位。

进一步的，所述连杆的轴心线的延长线落在矩形线框的中心横截面上。

进一步的，所述连杆与活塞垂直，所述连杆与矩形线框一边的对边垂直。

进一步的，所述导轨或连杆设置有一键部，所述连杆或导轨开设有一与所述键部匹配的槽。

进一步的，所述活塞泵的缸体的两个底面贴设有软垫片。

进一步的，所述线圈一端与正弦交流电源之间设置有一开关。

进一步的，所述O型磁铁竖直设置底座上；所述矩形线框的一边水平穿过所述O型磁铁。

本发明还提供一种基于上述的微型静音泵的工作方法，其特征在于：线圈的两端与正弦交流电接通后，线圈中流过电流i，忽略空心线圈的电感则R为线圈电阻，穿过O型磁铁的线圈的一边将产生一安培力F从而带动线框、连杆及活塞，其中安培力F＝iBL sinθ，B为磁场强度，L sinθ为穿过磁场的导体有效长度，L sinθ为固定值；因此安培力F与iB正相关，安培力F变化过程：i呈正弦规律变化，正半周时电流i从小到大再从大到小，O型磁铁内的磁场按从左到右的方向强度B从小到大再从大到小，因此安培力也是从小到大再从大到小；负半周时，安培力F方向与正半周相反，电流i从小到大再从大到小，O型磁铁内的磁场按从右到左的方向强度B从小到大再从大到小，因此安培力也是从小到大再从大到小；活塞运动方向随着电流i的方向变化，因此活塞往返运动频率与电流i频率f相同。

进一步的，穿过O型磁铁的线圈的一边垂直于O型磁铁产生的磁场的方向，因此sinθ＝1，L sinθ＝L＝Nl，其中l为单匝线圈一边在O型磁铁磁场中的长度。

与现有技术相比，本发明的静音泵能真正达到静音效果：静音泵的活塞往返运动频率与正弦交流电源的频率一致，低于20HZ，所以产生的振动噪声也低于20HZ，人耳感觉不到；活塞在缸体内往返运动的速度按慢-快-慢的规律变化，且只需要根据负载大小改变交流电源的电压的大小就可控制活塞运动的最大速度，因此不会产生敲击声；同时缸体的两个底面贴设有软垫，进一步减轻了活塞队缸体两个底面的敲击。

附图说明

图1为本发明的主要结构示意图。

图2为本发明的交流电源的波形图。

图3为本发明一实施例连杆与导轨的连接的示意图。

图4为交流电源加在线圈上的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步解释说明。

参见图1，本发明提供一种微型静音泵，其包括底座6、O型磁铁4、不导磁材料制成的矩形线框1、连杆3及活塞泵11；O型磁铁固定在底座6上；所述O型磁铁由两块相同的U型磁铁4-1、4-2的相同磁极紧靠在一起呈O状而成；矩形线框1一边穿过O型磁铁4；所述连杆3的一端与矩形线框1一边的对边的中点连接，所述连杆3的另一端穿过一导轨8与所述活塞泵的活塞7连接；所述导轨8通过一支架10固定安装于底座6上；矩形线框1上绕有N匝矩形空心线圈,N为正整数；线圈的两端2-1、2-2分别与一正弦交流电源(图中未画出)的两个输出端连接；正弦交流电源为u＝U_m*sin(ωt+α₀)，其中ω为角频率，ω＝2πf，f<20Hz，f为正弦交流电的频率，U_m为电压最大值，α₀为初始相位。正弦交流电源的输出波形参见图2。人耳能辨别的声音的最低频率为20Hz。

活塞泵7通过支架12固定于底座6上，防止活塞泵工作时产生振动。

在本发明一实施例中，所述连杆的轴心线的延长线落在矩形线框的中心横截面上，所述连杆与活塞垂直，且连杆与矩形线框一边的对边垂直。连杆的轴心线的延长线落在矩形线框的中心横截面上且与活塞7垂直，都是为了使安培力能最大限度的作用于活塞7。

所述导轨或连杆设置有一键部，所述连杆或导轨开设有一与所述键部匹配的槽。本发明一实施例连杆与导轨示意图参见图2，其中键部9-1设置在导轨上，连杆上开设有与所述键部9-1匹配的凹槽9-2。这样设置能使连杆只能在导轨内做轴向运动，而不能做绕轴心线转动。

在本发明一实施例中，所述活塞泵的缸体的两个底面面贴设有软垫片13-1、13-2。软垫片能防止活塞敲击缸体底面发出声音。

在本发明一实施例中，所述线圈一端与正弦交流电源之间设置有一开关K。具体示意图参见图4。

在本发明一实施例中，所述O型磁铁竖直设置在底座上，所述矩形线框的一边水平穿过所述O型磁铁。

上述的微型静音泵的工作方法为：线圈的两端与正弦交流电接通后，线圈中流过电流i，忽略空心线圈的电感则R为线圈电阻，穿过O型磁铁的线圈的一边将产生一安培力F从而带动线框、连杆及活塞，其中安培力F＝iBL sinθ，B为磁场强度，L sinθ为穿过磁场的导体有效长度，L sinθ为固定值；因此安培力F与iB正相关，安培力F变化过程：i呈正弦规律变化，正半周时电流i从小到大再从大到小，O型磁铁内的磁场按从左到右的方向强度B从小到大再从大到小，因此安培力也是从小到大再从大到小；负半周时，安培力F方向与正半周相反，电流i从小到大再从大到小，O型磁铁内的磁场按从右到左的方向强度B从小到大再从大到小，因此安培力也是从小到大再从大到小；活塞运动方向随着电流i的方向变化，因此活塞往返运动频率与电流i频率f相同。

在本发明一实施例中，穿过O型磁铁的线圈的一边垂直于O型磁铁产生的磁场的方向，因此sinθ＝1，L sinθ＝L＝Nl，其中l为单匝线圈一边在O型磁铁磁场中的长度。

在本发明一具体实施例中，线圈的两端经开关K与正弦交流电接通后，当正弦交流电的一个残缺波形过后，且经过有限个周期后；交流电进入正半周期：电流从a流向b，根据左手定则可知，安培力向左，安培力带动线框1、连杆3及活塞7向左运动，活塞泵缸体容积变大，流体16在大气压的作用下进入活塞泵的进通道14，为防止流体逆流，进通道14上设置有单向阀15；电流i先从小变大，线框向左运动，磁场强度也从小变大，因此安培力F也从小变大，从而线框缓慢加速，从而带动连杆、活塞缓慢加速；电流i再从大变小，线框继续向左运动，磁场强度也从大变小，因此安培力F也从大变小，从而线框缓慢减速，从而带动连杆、活塞缓慢减速；进入负半周期：电流从b流向a，根据左手定则可知，安培力向右，安培力带动线框1、连杆3及活塞7向右运动，活塞泵缸体容积变小，活塞泵将流体压出出通道17，为防止流体逆流，出通道17上设置有单向阀18；电流i先从小变大，线框向右运动，磁场强度也从小变大，因此安培力F也从小变大，从而线框缓慢加速，从而带动连杆、活塞缓慢加速；电流i再从大变小，线框继续向右运动，磁场强度也从大变小，因此安培力F也从大变小，从而线框缓慢减速，从而带动连杆、活塞缓慢减速。活塞运动方向随着电流i方向变化，因此活塞往返运动频率与电流i频率f相同。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限定本发明，在不脱离本发明基本构思的前提下所做的若干等同替代和变型，均应包含在本发明的保护范围之内。