一种微泵
阅读说明：本技术 一种微泵 (Micropump ) 是由 苏小青 张西良 袁俊 孙军 陈成 郝秀春 于 2021-06-23 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种微泵,包括储水腔、泵腔、驱动膜、伸缩机构和驱动机构；储水腔的底部设有连通的泵腔、且储水腔和泵腔连接处设有进水口止回阀；泵腔的出水口设有出水口止回阀；驱动膜设置在泵腔内的底部；伸缩机构设置在泵腔的下方,伸缩机构的一端与驱动膜连接,另一端与驱动机构,驱动机构驱动伸缩机构带动驱动膜在泵腔内伸展或者缩回,从而控制泵腔的容积,当驱动膜向上伸展时,泵腔容积减小,泵腔内部的水通过出水口止回阀排出,驱动膜向下缩回时,泵腔容积增大,出水口止回阀起到防止流出去的水倒吸入泵腔,储水腔内的水通过送水口流经进水口止回阀再通过进水口进入泵腔内,解决现有微泵储水不足,存在渗漏水的问题。(The invention provides a micropump, which comprises a water storage cavity, a pump cavity, a driving membrane, a telescopic mechanism and a driving mechanism, wherein the water storage cavity is provided with a water inlet and a water outlet; the bottom of the water storage cavity is provided with a communicated pump cavity, and a water inlet check valve is arranged at the joint of the water storage cavity and the pump cavity; a water outlet check valve is arranged at the water outlet of the pump cavity; the driving membrane is arranged at the bottom in the pump cavity; the telescopic machanism sets up the below at the pump chamber, telescopic machanism's one end and drive membrane are connected, the other end and actuating mechanism, actuating mechanism drive telescopic machanism drives the drive membrane and stretches out or retract in the pump chamber, thereby control the volume of pump chamber, when the drive membrane upwards extends, the pump chamber volume reduces, the inside water of pump chamber passes through the delivery port check valve and discharges, when the drive membrane retracts down, the pump chamber volume increases, the delivery port check valve plays the water suck-back pump chamber that prevents to flow out, the water in the water storage chamber flows through the delivery port and flows through the water inlet check valve rethread water inlet and gets into in the pump chamber, it is not enough to solve current micropump water storage, there is the problem of percolating water.)
技术领域
本发明属于微量流体运输领域，具体涉及一种微泵。
背景技术
在对土壤、基质等非均相体系氢离子浓度pH值在线检测，由于土壤、基质等非均相体系水分不足时，pH传感器工作电极表面及周围水溶液匮乏，难以在工作电极表面集聚形成有效的氢离子及其水溶液，会影响到pH传感器的在线检测准确性。为此，在土壤、基质等非均相体系水分不足时，通过微泵为其及时补充水分显得至关重要。pH传感器是对土壤、基质等非均相体系氢离子浓度pH值检测，对微泵的要求较为苛刻，需要微泵具有储存水和控制水功能，水储存控制性能良好，工作稳定，便携易使用，要求其结构简单体积小，驱动控制电压低功耗低，效率高，成本低。
微泵多应用在微流控领域，有压电式、静电式、电磁式、气动式等类型。压电式微泵，如申请号为201911351963.5的专利“一种压电微泵”，具有较高的位移精度控制，可以输出毫米、微米，以及纳米级的位移或机械运动，具有响应时间快、功率消耗低和驱动性能高等优点，但其驱动电压要高达50V至80V，且制作工艺复杂，不满足易用性的要求；静电式微泵，如申请号为201710386221.0的专利“一种低驱动电压凹面电极静电执行器及制作方法”，利用静电力驱动电极产生平移或旋转运动，制作工艺简单，但是其要求控制电压高于压电式，对环境要求较为苛刻，同样不能满足易用性的要求，并且静电式微泵流速只能达到每分钟6微升左右，难以满足局部非均相体系对水分补充的需求；电磁式微泵，驱动方式是将电能转换成磁能，通过线圈通电产生磁场，导磁体由于磁场力的作用而产生运动，结构及其制作工艺较为复杂，不满足便携性、易用性的要求；气动式微泵，采用压缩空气作为动力，通过薄膜的往复变形造成容积变化，从而实现对微流体的驱动，需要使用压缩后的空气，因此需要气泵，无法满足稳定性、便携性的需求，且实现成本较高。
目前，申请号为201910672387.8的专利“一种自储水自补水pH传感器”已经提到一种结合压电微泵进行水分存储运输的结构，可以实现对水分流动的控制，用于实现土壤、基质等非均相体系的pH原位检测，提高土壤、基质pH原位检测准确性。但是，其不足有两个方面，一是压电式微泵制作工艺复杂，且使用时需要较高的电压支持，这在使用时容易出现因长时间运行而不稳定且因高电压供给不足导致工作不便的情况，这是压电式微泵的固有缺陷；二是该结构在不工作时，由于微泵的进口和出口阀门无法在常压下保持密封状态，导致储水不足，存在水渗漏流动的问题。
因此，为了适应农业生产需要，急需一种新型微泵，其供电控制电压低、结构简单体积小成本低，适合于与pH传感器配合工作，满足工作稳定、便携和易用等要求，用于对土壤、基质等非均相体系的水分补足，保证pH传感器的在线检测的准确性。
发明内容
针对上述现有技术问题，本发明提供了一种微泵，该微泵具有储水及防止水渗漏功能，其通过低电压控制微电机转动，使驱动机构带动伸缩机构上下移动，实现对微泵驱动膜的上下移动，达到泵腔内部气压减弱形成负压或增强形成正压效果，从而使水从入水口吸入或从出水口排出，实现对微水流的控制，解决常见的微泵控制电压偏高的问题，同时通过在泵腔上方设有储水腔，在储水腔和泵腔的连接处及泵腔出水口处，设置具有一定低压力阈值的单向流动、常压状态下防止水回流及水渗漏功能的止回阀，解决现有微泵储水不足，存在渗漏水的问题，提高微泵工作稳定性易用性，使微泵适用于配合pH传感器工作，实现对土壤、基质等非均相体系补充水分。
本发明的技术方案是：一种微泵，包括储水腔、泵腔、驱动膜、伸缩机构和驱动机构；
所述储水腔的底部设有连通的泵腔、且储水腔和泵腔连接处设有进水口止回阀；泵腔的出水口设有出水口止回阀；所述驱动膜设置在泵腔内的底部；所述伸缩机构设置在泵腔的下方，伸缩机构的一端与驱动膜连接，另一端与驱动机构，驱动机构驱动伸缩机构带动驱动膜在泵腔内伸展或者缩回，从而控制泵腔的容积，当驱动膜向上伸展时，泵腔容积减小，泵腔内部的水通过出水口止回阀排出，驱动膜向下缩回时，泵腔容积增大，出水口止回阀起到防止流出去的水倒吸入泵腔，储水腔内的水通过送水口流经进水口止回阀再通过进水口进入泵腔内。
上述方案中，所述储水腔顶部设有密封盖，储水腔底部设有若干送水口，所述泵腔的顶部设有若干进水口，所述送水口与进水口通过进水口止回阀连通。
上述方案中，所述出水口止回阀包括止回阀塞、止回阀外壳、弹簧、圆球和水通道；所述止回阀顶部的止回阀塞中间为通孔，止回阀塞底端的圆柱部分与弹簧的一端连接，弹簧的另一端与圆球的一端连接，圆球的另一端抵在止回阀外壳底部的通孔上。
上述方案中，所述伸缩机构包括滑块、固定轨道、连杆、偏心轮和底座；所述滑块与固定轨道滑动连接，滑块顶端与驱动膜顶部连接，滑块底端与连杆顶端转动连接，连杆底端与偏心轮连接；偏心轮与驱动机构连接。
进一步的，所述滑块与驱动膜之间密封处理。
上述方案中，所述驱动膜为波纹管。
上述方案中，所述驱动机构为微电机。
上述方案中，所述泵腔和驱动膜连接处密封处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该微泵通过驱动伸缩机构上下移动，从而带动驱动膜的上下伸缩，实现对微输送水量控制的目的，同时储水腔可以存储水，止回阀可以防止水的回流及水的渗漏流动。同时，储水腔可以保证水分能够连续输出一定体积和一定时间；驱动膜的伸缩可以控制输出的水分的量，无需像压电式和气动式一样对压力有较高需求；止回阀的设计用于防止水分回流，以及提供压力阈值防止水分在正常未加压状态下的自然流动，保证输送水量的精准度；伸缩机构和驱动微电机作为动力结构，整体复杂度低，结构简单，稳定性高，易用性好，且对电压值需求较小，3V至12V均可驱动；泵整体功耗低；同时，该泵整体体积较小，便携性高，适合于配合pH传感器工作。
附图说明
图1是本发明一实施方式的微泵示意图。
图2是本发明一实施方式的储水腔结构示意图。
图3是本发明一实施方式的泵腔结构示意图。
图4是本发明一实施方式的伸缩机构示意图。
图5是本发明一实施方式的止回阀结构示意图。
图中，1、储水腔；11、顶部密封盖；12、第一送水口；13、第二送水口；14、第三送水口；15、第四送水口；2、第一止回阀；3、第二止回阀；4、第三止回阀；5、第四止回阀；6、泵腔；61、第一入水口；62、第二入水口；63、第三入水口；64、第四入水口；65、出水口；7、驱动膜；8、出水口止回阀；81、止回阀塞；82、止回阀外壳；83、弹簧；84、圆球；85、水通道；9、伸缩机构；91、滑块；92、固定轨道；93、连杆；94、偏心轮；95、底座；10、驱动微电机。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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。
图1所示为所述微泵的一种较佳实施方式，所述微泵，包括储水腔1、泵腔6、驱动膜7、伸缩机构9和驱动机构10；所述储水腔1的底部设有连通的泵腔6、且储水腔1和泵腔6连接处设有进水口止回阀；泵腔6的出水口65设有出水口止回阀8；所述驱动膜7设置在泵腔6内的底部，所述泵腔6和驱动膜7连接处密封处理，保证整个泵腔6的气密性良好；所述伸缩机构9设置在泵腔6的下方，伸缩机构9的一端与驱动膜7连接，另一端与驱动机构10，驱动机构10驱动伸缩机构9带动驱动膜7在泵腔6内伸展或者缩回，从而控制泵腔6的容积，当驱动膜7向上伸展时，泵腔6容积减小，泵腔6内部的水通过出水口止回阀8排出，驱动膜7向下缩回时，泵腔6容积增大，出水口止回阀8起到防止流出去的水倒吸入泵腔6，储水腔1内的水通过送水口流经进水口止回阀再通过进水口进入泵腔6内。
如图2和3所示，根据本实施例，优选的，所述储水腔1顶部设有密封盖11，取下密封盖11后可向储水腔注水，然后将水存储在储水腔1，用于之后向泵腔6输送水。储水腔1底部设有若干送水口，所述泵腔6的顶部设有若干进水口，所述送水口与进水口通过进水口止回阀连通。具体的，储水腔1底部设有四个送水口包括第一送水口12、第二送水口13、第三送水口14、第四送水口15；所述泵腔6的顶部设有若干进水口包括第一入水口61、第二入水口62、第三入水口63、第四入水口64、所述送水口与进水口分别通过进水口第一止回阀2、第二止回阀3、第三止回阀4、第四止回阀5连通。
如图4所示，根据本实施例，优选的，所述出水口止回阀8包括止回阀塞81、止回阀外壳82、弹簧83、圆球84和水通道85；所述止回阀8顶部的止回阀塞81中间为通孔，便于水分的运输，止回阀塞81底端的圆柱部分与弹簧83的一端连接，弹簧83的另一端与圆球84的一端连接，圆球84的另一端抵在止回阀外壳82底部的通孔上。图5中出水口止回阀8的止回方向为向下，即当水流通过水通道85底部的通孔时，推动圆球84挤压弹簧83，然后通过水通道85到达止回阀塞81的通孔处并通过该通孔，当水流有回流趋势时，弹簧83推动圆球84堵住水通道85底部的通孔，防止水流的回流。
如图5所示，根据本实施例，优选的，所述伸缩机构9包括滑块91、固定轨道92、连杆93、偏心轮94和底座95；所述滑块91与固定轨道92滑动连接，滑块91顶端与驱动膜7顶部连接，滑块91底端与连杆93顶端转动连接，连杆93底端与偏心轮94转动加滑动连接；偏心轮94与驱动机构10连接。当偏心轮94转动时，会带动连杆93运动，连杆93同时通过与滑块91的转动连接组成双连杆机构，进而带动滑块91运动，由于滑块91与固定轨道92为滑动连接且被其限制了运动的自由度，导致滑块91只能在一个方向上做往复运动，此时在滑块91的带动下，驱动膜波纹管7进行伸缩，泵腔6容积不断变化，进而导致储水腔1内的水不断进入泵腔6然后通过出水口65及出水口止回阀8输出。
所述滑块91与驱动膜7之间密封处理。
根据本实施例，优选的，所述驱动膜7为波纹管。
根据本实施例，优选的，驱动机构10为微电机。
本发明所述储水腔1设置于微泵结构的顶部，用于存储一定体积的水分，腔体底部有送水口与泵腔6入水口连接；所述泵腔6设置于储水腔1下部，用于从储水腔1获取水，并暂时性存储要微输出控制的水，在储水腔1和泵腔6的入水口连接处及泵腔6出水口65处设有止回阀；所述驱动膜7设置于在泵腔6内部的底部，用于伸缩以控制泵腔6容积，进而实现对微输送水量控制的目的；所述伸缩机构9设置于泵腔6下部，其顶端与驱动膜7顶端相连，用于带动驱动膜7的伸缩；所述微电机设置于伸缩机构9的一侧，用于驱动伸缩机构9的运动；止回阀分别设置于储水腔1和泵腔6之间，以及泵腔6和输水管之间，止回阀设置有一定低压力阈值，具有单向流动、常压状态下防止水回流及水渗漏功能，可解决现有微泵储水不足，存在渗漏水的问题。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
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