Nuolatinės srovės šlifuotų miniatiūrinių vakuuminių siurblių veikimo principas

Šiuolaikinėje pramonėje ir tiksliuose prietaisuose nuolatinės srovės šlifuoti miniatiūriniai vakuuminiai siurbliai, kurių privalumai yra maži, greita reakcija ir kontroliuojama kaina, tapo svarbiais skysčių valdymo ir vakuumo surinkimo komponentais. Jų veikimo principas remiasi klasikine elektromagnetine pavara ir mechaniniais komutavimo mechanizmais, kurie užtikrina dujų transportavimą arba siurbimą efektyviai konvertuojant elektros ir mechaninę energiją.

Pagrindinėje struktūroje variklis susideda iš statoriaus polių ir rotoriaus armatūros. Statoriuje paprastai naudojami nuolatiniai magnetai fiksuotam magnetiniam laukui generuoti, o rotoriuje yra įterptųjų apvijų ritės. Kai nuolatinės srovės maitinimo šaltinis yra prijungtas prie grandinės, kurią sudaro šepečiai ir komutatorius, srovė įvedama į rotoriaus apvijas per šepečius. Srovę-nešantys laidininkai statoriaus magnetiniame lauke patiria amperinę jėgą, kuri generuoja sukimosi momentą pagal kairiosios-rankos taisyklę ir skatina rotorių nuolat suktis. Šio proceso metu komutatorius sukasi sinchroniškai su rotoriumi, periodiškai perjungdamas kontaktą tarp šepečių ir skirtingų apvijos segmentų, kad būtų užtikrintas rotoriaus apvijos srovės krypties reguliavimas realiuoju laiku, pastovios sukimo momento krypties palaikymas ir nuolatinis sukimosi judėjimas.

Mechaninės transmisijos komponentas paverčia variklio sukimosi judesį į siurblio tūrinį pokytį. Įprastos konstrukcijos apima ekscentrinius ratų -sujungimo mechanizmus arba kumštelių-stūmoklių agregatus: rotoriaus veleno gale esantis ekscentrinis komponentas varo diafragmą arba stūmoklį atgaline kryptimi, todėl siurblio kameros tūris periodiškai išsiplečia ir susispaudžia. Kai išsiplečia siurblio kamera, vidinis slėgis yra mažesnis už išorinį, atsidaro įleidimo vožtuvas ir į kamerą įtraukiamos dujos; suspaudimo metu vidinis slėgis pakyla, įleidimo vožtuvas užsidaro, išmetimo vožtuvas atsidaro ir dujos stumiamos į išleidimo angą. Per šį „įsiurbimo-suspaudimo-išmetimo“ ciklą siurblys nuolat sukuria neigiamą slėgį arba vakuuminę aplinką.

Nors slydimas tarp šepečių ir komutatoriaus šiek tiek nusidėvi, dėl miniatiūrizavimo ir naudojamų -dėvėjimuisi atsparių medžiagų, šie siurbliai vis tiek gali patikimai veikti esant mažai apkrovai ir nepertraukiamomis sąlygomis. Jų veikimo charakteristikos yra tinkamos erdvei- ir galiai- jautrioms programoms, pvz., laboratoriniams mėginiams paimti, medicinos įrangai ir nešiojamiesiems analitiniams instrumentams, todėl tai yra ekonomiškas- mikroskysčių valdymo sprendimas.