Nuolatinės srovės mikro siurblių projektavimo principų tyrinėjimas

Nuolatinės srovės mikrosiurbliai yra miniatiūriniai skysčių įtaisai, kurie naudoja nuolatinės srovės elektros energiją kaip galią, kad būtų užtikrintas nuolatinis skysčio transportavimas mechaninio konversijos būdu. Jų projektavimo principai apima variklio pavarą, skysčių mechaniką ir tikslią konstrukcijų inžineriją. Nors jie atitinka mažo dydžio ir mažo energijos suvartojimo reikalavimus, jie siekia stabilaus srauto ir galvutės išėjimo, plačiai aptarnaujantys nešiojamus įrenginius, laboratorinius prietaisus ir mažas pramonines sistemas.

Dizaino esmė yra maitinimo bloko parinkimas ir suderinimas. DC mikro siurbliai paprastai naudoja nuolatinio magneto nuolatinės srovės variklį kaip pavaros šaltinį. Statorius susideda iš nuolatinių magnetų, sudarančių fiksuotą magnetinį lauką. Rotoriaus apvijos sąveikauja su magnetiniu lauku, kai yra įjungtas, generuodamos sukimo momentą, kad suktų veleną. Ši struktūra pašalina sudėtingus kintamosios srovės transformatoriaus ir ištaisymo etapus, todėl pavaros grandinė yra paprasta, greita reakcija ir lengvai pasiekiama greičio kontrolė reguliuojant įtampą arba naudojant impulsų pločio moduliaciją (PWM), taip lanksčiai derinant su srauto greičio reikalavimais skirtingomis darbo sąlygomis.

Priklausomai nuo siurblio tipo, mechaninis konversijos mechanizmas gali būti suskirstytas į sparnuotės tipą, diafragmos tipą ir stūmoklio tipą. Labiausiai paplitusios yra sparnuotės-tipo struktūros. Variklis verčia sparnuotę suktis dideliu greičiu, sukurdamas žemo-slėgio zoną siurblio kameroje, naudodamas išcentrinę jėgą arba skysčio impulsų mainus. Tai įtraukia skystį ašine kryptimi ir pagreitina jo išleidimą radialiniais kanalais, taip užtikrinant nuolatinį tiekimą. Projektuojant reikia optimizuoti sparnuotės profilį ir srauto kanalo skerspjūvį{6}}, kad būtų sumažinta turbulencija ir energijos nuostoliai bei pagerintas hidraulinis efektyvumas. Membraniniai ir stūmokliniai siurbliai naudoja variklį, kuris varo diafragmą arba stūmoklį slenkamuoju judesiu, periodiškai keičiant siurblio kameros tūrį. Dėl to skystis teka tam tikra kryptimi esant slėgio skirtumui. Šiuo metodu galima pasiekti didesnį aukštį esant mažesniam tūriui ir sumažinti veikimo pulsacijų poveikį jautrioms sistemoms.

Skysčio kanalas ir sandarinimo konstrukcija yra dar vienas svarbus veiksnys, užtikrinantis našumą. Įleidimo ir išleidimo angos skersmuo, alkūnių kreivumas ir vidinių paviršių šiurkštumas turi įtakos srauto pasipriešinimui ir triukšmui. Ribotoje erdvėje turi būti pasiektas sklandus perėjimas ir mažas{2}}pasipriešinimo kelias. Sandarinimo konstrukcija turi subalansuoti nuotėkio prevenciją ir atsparumą dilimui. Dažniausiai naudojami sandarinimo žiedai arba diafragmos yra pagaminti iš elastingų medžiagų, kurios turi neleisti skysčiui nutekėti ir atsispirti deformacijai, kurią sukelia terpės erozija ir temperatūros pokyčiai.

Be to, medžiagų pasirinkimas vaidina lemiamą vaidmenį kuriant dizainą. Siurblio korpusai ir sparnuotės paprastai gaminami iš inžinerinio plastiko arba nerūdijančio plieno, kad būtų suderinti lengvumo, atsparumo korozijai ir stiprumo reikalavimai; velenai ir guoliai yra pagaminti iš-atsparių nusidėvėjimui, mažos-trinties medžiagų, kad būtų sumažintas energijos suvartojimas ir pailginama eksploatavimo trukmė. Bendras išdėstymas pabrėžia kompaktiškumo ir šilumos išsklaidymo pusiausvyrą, neleidžiant per dideliam temperatūros kilimui paveikti variklio veikimą ir sandarinimo patikimumą.

Apibendrinant galima pasakyti, kad nuolatinės srovės mikrosiurblių konstrukcijos principas pagrįstas didelio{0}}našumo nuolatinės srovės variklio pavara. Dėl racionalios mechaninės konversijos struktūros ir optimizuotų skysčių kanalų, kartu su tinkamomis medžiagomis ir sandarinimo sprendimais, pasiekiamas stabilus ir kontroliuojamas skysčio tiekimas miniatiūriniu mastu, tenkinantis visapusius įvairių sričių miniatiūrizavimo, mažo energijos suvartojimo ir didelio patikimumo poreikius.