Акустоэлектронный микронасос



Акустоэлектронный микронасос
Акустоэлектронный микронасос
Акустоэлектронный микронасос

 


Владельцы патента RU 2408795:

Анцев Георгий Владимирович (RU)
Богословский Сергей Владимирович (RU)
Сапожников Геннадий Анатольевич (RU)

Акустоэлектронный микронасос предназначен для перемещения малых объемов жидкости и может быть применен в микроаналитических системах, анализирующих малые объемы жидкости, например, при исследовании качества воды. Акустоэлектронный микронасос состоит из не менее чем одного акустоэлектронного преобразователя. Акустоэлектронные преобразователи установлены на полой трубке, которая является звукопроводом. Акустоэлектронный преобразователь может быть сформирован на торце трубки. На торце трубки может быть сформирована фаска. Акустоэлектронный преобразователь может быть сформирован на внешней поверхности трубки и замкнут по направляющей трубки. Увеличивается температурный диапазон перекачиваемой жидкости. Уменьшаются габаритные размеры микронасоса. 3 ил., 6 з.п.ф-лы.

 

Изобретение относится к средствам для перекачивания малых количеств жидкости и может быть использовано в приборостроении для перемещения малых объемов жидкости в микроаналитических системах. Известны электрокинетические (электроосмотические) микронасосы (A.Manz, C.S.Effenhauser, N.Burggraf, D.J.Harrison, K.Seiler, K.Fluri, Electroosmotic pumping and electrophoretic separations for miniaturized chemical analysis systems, J.Micromech. Microeng., 1994, v.4, pp.257-265. Chuan-Hua Chen, Juan Santiago, A Planar Electroosmotic Micropump, J.Electromechanical Systems, 2002, v.11. No.6, pp.672-683. Oliver Geschke, Henning Klank, Pieter Telleman, Microsystem Engineering of Lab-on-a-chip Devices, Willey-VCH Verlag GmbH & Co.KGaA, Weinheim, 2004, pp.46-50), основанные на использовании эффекта образования двойного электрического слоя на границе раздела полярная жидкость - твердый диэлектрик. При наложении внешнего электрического поля на высокопористые тела, находящиеся в контакте с полярной жидкостью и обладающие развитой поверхностью такого контакта, имеет место небольшое смещение подвижной (диффузной) части двойного электрического слоя относительно его неподвижной (пристеночной) части, за счет чего происходит принудительное перемещение жидкости в направлении, параллельном внешнему электрическому полю. Такие микронасосы имеют ряд ограничений, главными из которых являются электролиз перекачиваемого раствора, что может привести к изменению его химического состава, а также образование пузырьков газов в непосредственном контакте с пористым телом, что может привести к ухудшению или прекращению перекачивания жидкости.

От указанных недостатков свободен электрокинетический микронасос [М.Moini, Р.Сао, A.J.Bard, Hydroquinone as a Buffer Additive for suppression of bubbles formed by Electrochemical oxidation, Anal. Chemistry, 1999, v.71, pp.1658-1661], при использовании которого в перекачиваемую жидкость вводятся микроколичества буферного вещества (например, гидрохинона), характеризующегося небольшими величинами окислительно-восстановительного потенциала и препятствующего электролитическому разложению воды или других газообразующих компонентов на электродах. Однако недостатком такого устройства является необходимость "загрязнения" перекачиваемой жидкости буферным веществом.

Другим аналогом является микронасос, свободный от указанных недостатков (Y.Takamura, H.Onoda, H.Inokuchi, S.Adachi, A.Oki, Y.Horiikc, Lowvoltage electroosmosis pump for stand-alone microfluidic devices, Electrophoresis, 2003, 24, pp.185-192.). В этом микронасосе в качестве электрода используется электропроводящий полимерный гель в контакте с металлической платиной. Вместо образования газов в результате электролиза в таком устройстве имеет место химическая перегруппировка органических веществ в составе полимерного геля. Однако недостатком такого устройства является то, что плотность электрического тока, которую можно обеспечивать с помощью таких электродов, настолько низкая, что устройство может быть использовано только для целей химического анализа с применением аналитических микрочипов. Однако общим недостатком всех перечисленных конструкций является использование в соединении нескольких разнородных материалов, имеющих разные температурные коэффициенты расширения, что может нарушить их работоспособность в широком диапазоне положительных и отрицательных температур.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является микронасос, состоящий из не менее чем одного акустоэлектронного преобразователя (JP 2006090155 A, 06.04.2006).

Насос состоит из пластины пьезоэлектрика с нанесенной на его поверхности встречно-штыревым преобразователем (ВШП) и профилированной в виде канала крышкой, соединенной с пластиной пьезоэлектрика. Данный микронасос работоспособен в широком диапазоне температур, вплоть до кристаллизации перекачиваемой жидкости. Недостатками этих микронасосов являются относительно большие размеры, обусловленные апертурой ВШП и составляющие единицы миллиметров.

Задачей настоящего изобретения является увеличение температурного диапазона и уменьшение габаритных размеров микронасоса.

Технический результат достигается тем, что в акустоэлектронном микронасосе, состоящем из не менее чем одного акустоэлектронного преобразователя, указанные акустоэлектронные преобразователи установлены на полой трубке, которая является звукопроводом.

Акустоэлектронный преобразователь может быть сформирован на торце трубки. На торце трубки может быть сформирована фаска.

Акустоэлектронный преобразователь может быть сформирован на внешней поверхности трубки и замкнут по направляющей трубки.

Акустоэлектронный преобразователь может быть не замкнут по направляющей трубки.

Трубка может иметь переменную толщину стенки в месте присоединения акустоэлектронного преобразователя.

Трубка может иметь отверстия на боковой поверхности.

Расположение акустоэлектронного преобразователя на полой трубке позволяет сформировать внутри трубки бегущую акустическую волну, которая и осуществляет перенос жидкости по трубке. Акустоэлектронные преобразователи, установленные на звукопровод, работоспособны в широком диапазоне температур, по крайней мере от минус 200 до плюс 200 град. С. При этом габаритные размеры определяются только внешним диаметром трубки и могут составлять доли миллиметра.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 приведены структура акустоэлектронного микронасоса с акустоэлектронным преобразователем на торце трубки.

на фиг.2 приведены структура акустоэлектронного микронасоса с фаской на торце трубки.

на фиг.3 приведены структура акустоэлектронного микронасоса с трубкой, имеющей переменную толщину стенки в месте присоединения акустоэлектронного преобразователя.

Акустоэлектронный микронасос (фиг.1, фиг.2, фиг.3) состоит из полой трубки 1, на которой сформированы не менее одного акустоэлектронного преобразователя 2.

Акустоэлектронный преобразователь может быть сформирован на торце трубки.

На торце трубки может быть сформирована фаска.

Акустоэлектронный преобразователь может быть сформирован на внешней поверхности трубки и замкнут по направляющей трубки.

Акустоэлектронный преобразователь может быть не замкнут по направляющей трубки.

Трубка может иметь переменную толщину стенки в месте присоединения акустоэлектронного преобразователя.

Трубка может иметь отверстия на боковой поверхности.

Трубка 1 может быть выполнена из стекла, пластмассы, а также сформирована методами травления в кристаллическом материале.

Формирование акустоэлектронного преобразователя может быть реализовано по технологии фотолитографии и травления.

Устройство работает следующим образом.

Акустоэлектронный преобразователь 2, сформированный на полой трубке 1, под действием поданного с генератора (на фиг.1, фиг.2, фиг.3 не показан) переменного напряжения совершает колебания с заданной частотой. Данные колебания, распространяясь в материале трубки 1, являются бегущими акустическими волнами. В зависимости от толщины стенки и материала трубки 1 могут быть реализованы различные типы волн: поверхностные волны Релея, волны Лэмба и др. Распространяясь вдоль внутренней поверхности трубки 1, бегущая волна взаимодействует с жидкостью и проталкивает жидкость внутрь трубки в направлении распространения бегущей волны. В случае, если акустоэлектронный преобразователь 2 формирует объемную акустическую волну, то распространяясь вблизи границы раздела сред или по тонкой поверхности (тонкой стенке трубки 1), данный тип волны будет трансформироваться и образует составляющие, взаимодействующие с материалом на внутренней поверхности трубки 1.

Таким образом, описываемый микронасос является устройством для перемещения малых объемов жидкости внутри полой трубки в широком диапазоне температур и имеет малые габариты.

1. Акустоэлектронный микронасос, состоящий из не менее чем одного акустоэлектронного преобразователя, отличающийся тем, что акустоэлектронные преобразователи установлены на полой трубке, которая является звукопроводом.

2. Акустоэлектронный микронасос по п.1, отличающийся тем, что акустоэлектронный преобразователь сформирован на торце трубки.

3. Акустоэлектронный микронасос по п.2, отличающийся тем, что на торце трубки сформирована фаска.

4. Акустоэлектронный микронасос по п.1, отличающийся тем, что акустоэлектронный преобразователь сформирован на внешней поверхности трубки и замкнут по направляющей трубки.

5. Акустоэлектронный микронасос по п.1, отличающийся тем, что акустоэлектронный преобразователь не замкнут по направляющей трубки.

6. Акустоэлектронный микронасос по п.1, отличающийся тем, что трубка имеет переменную толщину стенки в месте присоединения акустоэлектронного преобразователя.

7. Акустоэлектронный микронасос по п.1, отличающийся тем, что трубка имеет отверстия на боковой поверхности.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, и может быть использовано для обеспечения жидким топливом. .

Изобретение относится к насосам с непосредственным приводом, переносным агрегатам, предназначенным для нагнетания рабочей жидкости в гидравлические системы механизмов аварийно-спасательного инструмента и других малогабаритных механизмов с высокими силовыми характеристиками.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к насосам, использующим для своей работы электрическую энергию, в частности к электромагнитным насосам, у которых приводом или силовым элементом является электромагнит, использующий энергию накопительного конденсатора.

Изобретение относится к области добычи полезных ископаемых, а конкретно - к силовым агрегатам для привода насосных установок высокого давления, и может быть использовано для выполнения различных операций на нефтяных и газовых скважинах.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к приводам автомобильных компрессоров. .

Изобретение относится к области электротехники и машиностроения и может быть использовано в различных электропроводных устройствах, в частности в отбойных молотках, в устройствах для забивания свай, для развальцовки, в бурильной технике.

Изобретение относится к гидравлическим насосам, агрегатированным с двигателями особого типа, в частности с энергопреобразователем, использующим энергию осмоса (энергию смешения разноминерализованных растворов через полупроницаемую мембрану), и может быть использовано для закачки и перекачки высокоминерализованных растворов, например попутных вод нефтегазодобычи или отходов гидроминерального производства.

Изобретение относится к гидравлическим насосам, в частности к электромагнитным насосам возвратно-поступательного действия, и может быть использовано для перекачки и создания высокого давления текучих сред

Изобретение относится к устройствам для перекачивания текучих сред и может быть использовано в промышленности, на транспорте и в быту при перекачивании жидкостей, а также иных несжимаемых и сжимаемых текучих сред

Изобретение относится к области гидравлических машин объемного вытеснения, в частности к конструкции привода погружных плунжерных насосов, применяемых для добычи пластовых жидкостей с больших глубин, преимущественно в нефтедобыче

Изобретение относится к машиностроению, в частности к поршневым насосам с электромагнитным приводом, предназначенным преимущественно для перекачивания жидкого топлива для отопительных приборов. Поршневой насос предназначен для подачи жидкости поршнем, выполненным с электромагнитным приводом. Поршень опирается на возвратную пружину. Напротив поршня расположен центральный фланец, в котором установлен корпус нагнетательного клапана. Перемещение корпуса позволяет изменять объем рабочей камеры насоса и тем самым регулировать подачу насоса от минимальной величины до максимальной. Входные отверстия гильзы, выполненные щелевыми, продольная ось которых расположена перпендикулярно оси перемещения поршня, позволяют увеличить величину максимальной подачи насоса. Достигаемым техническим результатом является улучшение энергоэффективности насоса за счет увеличения его максимальной цикловой подачи без изменения основных размеров деталей насоса и характеристик магнита. 2 ил.

(57) Изобретение относится к глубинным гидравлическим насосам, а именно к электромагнитным насосам. В нижнем торце корпуса 1 имеется клапанный узел 4 с запорными шарами 5 и установлен амортизатор 7. В корпусе 1 также размещена система поршней нагнетающих ступеней. Поршень 8 первой ступени, размещенный над амортизатором 7, выполнен в виде клапана с шаровым запорным органом (шары 9). В теле поршней 10, 11 второй и третьей ступеней размещены катушки индуктивности 12, 13 соответственно. Поршни имеют осевые отверстия 14 и отделены друг от друга камерами 15, 16 и 17. Насос снабжен дополнительной катушкой индуктивности 18. В выходной камере 19 размещен дополнительный выходной поршень 20. Шток 21 дополнительного выходного поршня 20 выполнен полым и заглублен в осевое отверстие дополнительной катушки 18. В боковых стенках выходной камеры имеются радиальные отверстия 22, расположенные под дополнительным выходным поршнем 20. Поршни 8, 10, 11 нагнетательных ступеней снабжены патрубками 23, торцы которых заглублены в осевые отверстия поршней последующих ступеней. Патрубок поршня третьей ступени заглублен в осевое отверстие дополнительной катушки 18. В осевых отверстиях поршней 10, 11 и в осевом отверстии дополнительной катушки 18 имеются ограничители, предотвращающие выход патрубков из отверстий. Патрубок поршня последней ступени взаимодействует со штоком 21 поршня 20. В основаниях патрубков имеются радиальные отверстия 24. Обеспечивается суммирование хода за счет применения многоступенчатой нагнетательной конструкции с раздельными поршнями. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в насосных установках для поднятия жидкостей с больших глубин объемными насосами, приводимыми в действие электродвигателями. Установка включает в себя насос объемного действия и погружной линейный вентильный электродвигатель, неподвижные и соответственно подвижные части соединены между собой. Статор электродвигателя и его подвижная часть (бегун) выполнены с возможностью возвратно-поступательного движения бегуна относительно статора. Полость электродвигателя связана с окружающей средой через фильтр, а с полостью насоса через уплотнение между штоком и корпусом. Статор электродвигателя в области между внешней поверхностью обмотки и внутренней поверхностью корпуса электродвигателя содержит продольные сквозные каналы, соединяющие полости, расположенные по обе торцовые стороны статора. Повышается срок службы установки и улучшается ее тепловой режим. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к средствам для откачки текучей среды преимущественно из нефтяных малодебитных скважин. Поршень электронасоса совмещен с бегуном 3, имеющим герметичную поперечную перегородку 6, расположенную во внутренней цилиндрической полости бегуна 3. В этой полости бегуна 3 находится неподвижный полый шток 7, сопряженный с внутренней цилиндрической поверхностью полости бегуна 3 через узел уплотнения 8, который расположен на внешней поверхности штока 7. Внутренняя полость штока 7 и связанная с ней внутренняя полость бегуна соединена каналом с рабочей камерой 20 насоса, сообщающейся с внешней перекачиваемой средой и с выходным трубопроводом через впускной 11 и выкидной клапаны 14 соответственно. Повышаются энергетические характеристики, повышается надежность и ресурс. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к установкам с насосами объемного действия, приводимыми в действие погружными линейными электродвигателями. Установка содержит погружную часть, включающую в себя насос и погружной линейный вентильный электродвигатель. Подвижная часть (бегун) выполнена с возможностью возвратно-поступательного движения. Управляющий электронный блок состоит из наземной и погружной частей. Погружной блок выполнен в виде инвертора, размещенного в герметичном корпусе с нормальным давлением воздуха внутри. Выход инвертора электрически связан с наземной частью и обмоткой через гермовводы. Управляющий блок инвертора связан с чувствительными элементами датчика положения бегуна через дополнительные гермовводы. Содержит счетчик шагов бегуна. Наземный блок выполнен в виде последовательно соединенных входного выпрямителя, однофазного высокочастотного инвертора-регулятора и выходного выпрямителя. Повышаются энергетические показатели установки. 4 з.п. ф -лы, 2 ил.

Насос // 2527928
Изобретение касается насоса для нагнетания текучей среды. Насос включает в себя впуск, выпуск и камеру нагнетания. Между впуском и камерой нагнетания или между камерой нагнетания и выпуском расположен клапан (17). Клапан (17) имеет корпус (30) клапана с направленным в направлении выпуска седлом (32) клапана и взаимодействующий с седлом (32) клапана элемент (31a) клапана. Элемент (31a) клапана нагружен с предварительным напряжением относительно седла (32) клапана в закрытом положении клапана (17). Подъем элемента (31a) клапана против предварительного напряжения позволяет текучей среде проходить в направлении нагнетания. Корпус (30) клапана помещен в гнезде (15c) части (15) насоса. Насос, у которого снижено развитие шумов и вибраций, в соответствии с изобретением получается благодаря тому, что корпус (30) клапана при эксплуатации насоса обладает возможностью осевого перемещения относительно вмещающего его гнезда (15c). 8 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх