电磁隔膜泵

本发明涉及电磁隔膜泵，属于隔膜泵。

背景技术：

1、电磁隔膜泵，也称电磁振动隔膜泵，在多个领域得到了广泛应用：在化工领域，它常用于输送腐蚀性介质和易燃易爆气体；在医疗设备中，电磁隔膜泵用于输送生物药品和医疗液体；在环保领域，它用于废水处理、污泥输送等应用。此外，电磁隔膜泵还广泛用于实验室、食品加工、造纸、电子制造等行业。与传统隔膜泵相比，电磁隔膜泵具有明显的优势。传统隔膜泵通常采用气压传动或曲柄连杆机构，而电磁隔膜泵采用电磁力驱动，无需外部气源或复杂机械传动，简化了系统结构。电磁隔膜泵具有响应速度快、噪音低和无需润滑等特点，适用于需要精确流量控制和调节的应用场景。其结构包括由橡胶制成的隔膜，吸入腔室、排出腔室以及压缩腔室，压缩腔室内设置活塞杆连接隔膜，具有磁体的振荡器与活塞杆两端相连，工作原理为磁场振荡做功带动膜片往复运动，改变压缩室容积，实现流体的吸入和排出。

2、以专利公开号为cn113090511a为例，现有电磁隔膜泵技术中，电磁驱动组件采用直动式电磁，其在铁芯周围缠绕一定量的漆包线，并将导项连接至可调驱动电源，永磁体为n52材质，隔膜由聚四氟乙烯等材质制成，其中心通孔和永磁体固定通过螺钉连接；导线通电时磁极变化带动永磁体做功往复运动，进而带动波纹状表面的隔膜运动；磁性隔空的性质避免了直接的机械接触，减少了机械磨损的发生。但在实际使用中发现，具有较大自重的永磁铁芯运动做功会造成更多的功率损耗，铁芯往复运动所需的较大空隙也会造成其在高频工况下的机械震动噪音，并且没有保护与限位装置的情况下，此种直动式电磁结构极易发生铁芯与其他部件碰撞的安全问题，从而导致磁芯损坏失效或隔膜损坏漏液。

技术实现思路

1、本发明针对上述背景技术所提及的技术问题，而采用以下技术方案来实现：

2、电磁隔膜泵，包括主体腔室、膜片体、泵入管道、第一泵出管道、反应腔和若干个电磁驱动装置；

3、所述主体腔室分为若干个分腔室，每个所述分腔室的内部均设有膜阀，且所述分腔室的数量与电磁驱动装置的数量一致；

4、每个所述电磁驱动装置包括内部导磁体、外部导磁体、所述内部导磁体下端设有限位弹簧，所述内部导磁体和外部导磁体的间隙分别安装线圈架，所述线圈架上安装线圈，所述线圈通电带动线圈架在磁场中向上运动时，限位弹簧起缓冲作用；

5、所述线圈架的底部与膜片体连接，且所述膜片体设在分腔室的上方，

6、每个所述分腔室的一端连通泵入管道，另一端连通第一泵出管道，

7、若干个所述第一泵出管道的另一端共同与反应腔相连通，所述反应腔的内部设有缓流曲面平台，所述缓流曲面平台的顶部和设置在主体腔室中央的第一泵出管道之间设有搅拌组件，用于对各个分腔室而来的物质在反应腔中进行搅拌混合作业。

8、优选的，每个所述分腔室和泵入管道的底部均设有单向阀，所述膜阀包括泵入膜阀和泵出膜阀，每个所述分腔室和泵入管道的进水口上设有泵入膜阀，每个所述分腔室和第一泵出管道间设有泵出膜阀。

9、需要说明的是，设置单向阀的目的是为了有效平衡水压，防止泵入膜阀不闭合状态出现，分腔室的底部开孔与泵入管道的底部开孔处于同一轴线上，此轴线与分腔室的径向直线内壁平行；

10、另外，泵入膜阀和泵出膜阀采用性能较高且耐腐蚀的橡胶材料，泵入管道的截面面积为第一泵出管道截面面积的1/3，即对于同高度的泵入管道和第一泵出管道，第一泵出管道中的液体体积为单个泵入管道泵入液体体积的2-3倍，分腔室内部的截面面积大于泵入膜阀或泵出膜阀面积的2倍及以上，高度小于整个主体腔室高度的1/3，泵入管道经由狭窄的分腔室被泵出到第一泵出管道，其过程能增加水压，从而使非同种液体的工作情况下其能充分溶合反应。

11、优选的，所述电磁驱动装置还包括圆柱磁铁、圆环磁铁，所述圆柱磁铁嵌套固定在圆环磁铁上，所述外部导磁体包裹圆环磁铁，并与圆柱磁铁的上端接触安装，呈现s极，所述内部导磁体的顶部与圆柱磁铁下端相接触，呈现n极，内部导磁体与外部导磁体所产生的磁场b方向向外，线圈以逆时针方向通入电流时，线圈受到的磁场力f方向向下。

12、需要说明的是，本发明中磁场需聚集到两极片形成的窄缝中，对此器件结构，采用改进磁路结构与磁性材料替代改变线圈的宽度、间隔、匝数等几何结构。

13、圆柱磁铁和圆环磁铁均使用具有较高的剩磁磁通密度和矫顽力的钕铁硼磁铁，即n52材质，外部导磁体和内部导磁体均为铁制薄壁，磁路结构为集中通量式，圆柱磁铁为直径r、高度h的圆柱体，充磁方向为轴向充磁，上端为s极，下端为n极，圆环磁铁和圆柱磁铁粘连嵌套，内环直径r，外环直径3r，高度2h，充磁方向为径向充磁，内环为n极，外环为s极，外部导磁体的薄片包裹于圆环磁铁外，内部导磁体的磁壁连接n极，外部导磁体的磁壁连接s极，外部导磁体的薄壁管长度为圆环磁铁高度与线圈架长度之和，内部磁导体的管壁自2h处当向外扩径1/3r宽度以卡合圆柱磁铁；

14、当r≥20mm时，内部导磁体的外部薄壁管同样自2h处向内缩径1/3r宽度，内部导磁体薄壁下端设置有塔形的限位弹簧，对线圈架起限位与减震缓冲的作用，能有效避免碰撞所产生的安全隐患；

15、线圈架为铝制套管，管壁设有开缝，在套管1/2处间隔一定距离对称设置劲肋结构以分隔两组线圈，线圈材质为铜包铝导线，套管一侧延伸出30°倾斜的镂空支撑斜面，以向内收缩的结构与圆环卡扣固定连接，圆环卡扣和膜片体中央部分的凸起卡合安装，整体形成电磁驱动装置中的运动振荡部分；

16、基于comsol multiphysics多物理场耦合仿真，其理论公式如下：

17、

18、其中：w-功耗，z-电磁阻抗，i-通过线圈的电流，tn-第n个电流周期；

19、通过上述公式，可计算出功耗值，并与现有技术相比，从而可证明本发明中的电磁驱动装置在功耗方面的优势。

20、优选的，所述搅拌组件包括贯通杠和转动叶片，所述反应腔的下半部为锥形腔，所述锥形腔缩口向下并连通有第二泵出管道，所述缓流曲面平台安装在锥形腔中，且所述缓流曲面平台的边缘高于锥形腔的直径最大处，且缓流曲面平台的轴心与锥形腔的轴心位于同一轴线上，所述缓流曲面平台的形状为中央凹陷、四周凸起结构，所述缓流曲面平台的中央凹陷处与贯通杠下端固定安装，用于液体由中央凹陷向四周凸起流动，再经缓流曲面平台和反应腔之间的间隙流入下半部，直至流出第二泵出管道，所述转动叶片活动设置在贯通杠的下半段，并位于反应腔上端面与缓流曲面平台之间，且所述转动叶片的直径小于缓流曲面平台的最高点所围圆的直径，所述转动叶片尾端相对于贯通杠呈螺旋线分布。

21、需要说明的是，水从反应腔上端面到缓流曲面平台，其过程能增加水压，从而使不同的液体能充分溶合反应，而反应腔的转动叶片也均其到相同的作用，同时，为了防止不同液体混合泵出到反应腔发生反应时有沉淀絮状杂质产生流出，设置缓流曲面平台中央为凹陷状，使其沉淀于此处。

22、优选的，所述主体腔室分为三个分腔室，三个分腔室分别连接的泵入管道在主体腔室外环上呈120°分布，所述电磁驱动装置的个数也为三个。

23、优选的，所述主体腔室的形状为圆盘状，且所述第一泵出管道设在主体腔室的中央位置，所述主体腔室一体注塑成型，且每个所述分腔室分别设有一个进水口，且进水口与泵入管道连接，三个所述分腔室共同设有一个出水口，出水口与第一泵出管道连接，且每个所述进水口到分腔室之间的腔壁设有斜切口，每个所述泵入膜阀一端粘连固定于分腔室的内壁上，用于当水流进入时，泵入膜阀单向开合，每个所述第一泵出管道上设有对称支撑结构，每个所述第一泵出管道与分腔室之间安装的泵出膜阀为对称的两片，泵出膜阀的末端粘连固定于第一泵出管道的支撑结构上，所述第一泵出管道的支撑结构中心设有单向导通的孔洞，所述的贯通杠的一端固定在孔洞中。

24、需要说明的是，主体腔室的材质为塑料，出水口由主体腔室中心向一侧开孔，膜片体安装位置设在与主体腔室相反的另一面单侧开孔；

25、使用整体注塑成型代替分部件安装的主体腔室，其密封性大大提高，且能够保证尺寸精确，对于其他部件的高精度关联装配性较好，注塑成型工艺还有成型效率高、柔性化等优点。

26、除此之外，除驱动装置外的其他部件也均采用塑料材质注塑成型，尤其是曲面和球面结构，如漏液保护容腔和缓流曲面平台，可有效防止磁性金属材料干扰电磁场均匀性。

27、优选的，每个所述泵入管道中设有电磁阀，每个所述泵入管道的下端与进水口相连通，每个所述泵入管道中设有将泵入管道一分为二的隔层，所述隔层的一面上设有开口，并与电磁阀卡合安装，所述泵入管道的下端连通的进水口底部中心处设有贯通的单向阀入口，并与单向阀一端固定，所述单向阀另一端与分腔室底部的单向阀出口连通。

28、进一步的，所述泵入管道的内部还设有过滤网，且所述过滤网设在电磁阀的上端，所述过滤网的形状为圆台状，且所述过滤网的薄壁设有开孔，单向阀中设有阀芯，单向阀的横向管道内壁设有缩口，用于水流推动阀芯往横向管道的缩口方向运动时，卡合阻塞缩口，当阀芯背着横向管道的缩口方向运动时，单向阀内部设有的弹簧用于阻止阀芯流出单向阀。

29、优选的，所述主体腔室的上部通过盖板固定膜片体，且所述盖板与膜片体的间隙处设有止漏垫圈，所述主体腔室的上部还设有漏液保护腔，所述漏液保护腔通过膜片体与主体腔室相连通。

30、优选的，所述漏液保护腔的顶部设有线圈架安装孔，漏液保护腔的侧端部设有第一固定孔，所述线圈架的底部通过线圈架安装孔套接在漏液保护腔上，且所述线圈架下端的圆环卡扣与膜片体固定连接，所述第一固定孔用于使漏液保护容腔固定安装在盖板上。

31、进一步的，所述盖板上分别设有若干第二固定孔和多个膜片安装孔，且每几个膜片安装孔围绕一个第二固定孔而设置，且所述第一固定孔和第二固定孔通过铆钉安装，盖板与主体腔室外部上端面压合，膜片安装孔的直径小于膜片体的直径，膜片体位于盖板和主体腔室上端之间，膜片体的边缘压合安装。

32、优选的，所述主体腔室的顶部安装有壳盖，所述壳盖用于罩住电磁驱动装置、漏液保护腔。

33、优选的，所述主体腔室的顶部中间位置还安装有电源模块，所述电磁阀上的柱塞通过导线与电源模块电连接，且电源模块还通过导线与线圈电连接，用于对电磁驱动装置进行供电。

34、本发明的有益效果是：本发明设置缓流曲面平台，可使不同液体从多个泵入管道进入后充分溶合反应，直到流出单一的泵出管道；

35、另外，使用整体注塑成型代替分部件安装的主体腔室，可有效防止磁性金属材料干扰电磁场均匀性，其密封性大大提高，且能够保证尺寸精确，对于其他部件的高精度关联装配性较好，注塑成型工艺还有成型效率高、柔性化等优点；

36、本发明中的线圈架的质量较轻，并与塔形的限位弹簧配合在导磁体间隙中做往复运动，代替现有的质量重的永磁体所做的往复运动，从而能够有效地减少功耗，且具有散热性优良和轻质的特点。