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电磁泵的设计和应用


电磁泵体积小,成本低,使用方便。近年来,国外如德、日、美、法等国家发展很快,应用日益广泛。

1、电磁泵分类和总体设计

电磁泵从工作原理上可分为直线感应式和衔铁式(或称动铁式)两类。我们在这里仅对后者进行讨论。

微型电磁泵

衔铁式电磁泵从目前国外发展情况看,可分为压力型和流量型(1)。压力型电磁泵排出压力一般为(0.1l.5)MPa,流量一般在1L/mni以下。流量型电磁泵最大流量为5L/min,压力一般在0.1MPa以下。

电磁泵总体设计主要应考虑产品类型。压力型电磁泵中,衔铁和柱塞是上下分开的结构,具有不同的截面积。衔铁的截面积主要由与柱塞力相平衡的电磁吸力所决定。而柱塞力由负载阻力、惯性力等组成。在柱塞行程和柱塞返复运动的频率(即泵速)一定的条件下,柱塞的截面积决定了流量的大小。在流量型电磁泵中,衔铁本身就作为柱塞,因此它必须同时兼顾泵对流量和电磁吸力的要求。

压力型和流量型电磁泵在结构上有所区别的主要原因是由泵的工作原理决定的。在流量型电磁泵中,衔铁作为柱塞,衔铁电磁吸力与其截面积和排出压力成正比,因此当其截面积一定时,排出压力越大,所需电磁吸力也将越大,但这样的电磁铁是无法设计出来的。所以流量型电磁泵的排出压力不可能大。在压力型电磁泵中,流量不大,且衔铁和柱塞是分开的,所以柱塞截面积可以设计得很小,这样可使泵的压力大大提高,而所需的电磁吸力也不致很大,从而衔铁的截面积也不致很大。在总体设计中,还有两个问题必须注意。一是保证磁回路均匀同心;二是电磁驱动部的发热和冷却问题。

在流量型电磁泵中,只要保证薄壁套筒和衔铁柱塞的配合间隙,就能容易实现磁回路的均匀,保证衔铁柱塞不受或少受偏心吸力作用。而在压力型电磁泵中就较难保证磁回路的均匀性。为此首先必须合理设计电磁驱动部和泵体部分的连接结构和装配精度,其次是合理设计衔铁和柱塞的分开结构。如果衔铁和柱塞虽分开但是一整体,则必须从形位公差上保证其精度。如果衔铁和柱塞分开且是两体,则只需考虑径向可调的连接结构,对两体的同轴度并不十分苛求。

电磁驱动部的发热主要决定于两个因素:

一是磁导体材料和热处理工艺。对交流电磁泵,这个问题很突出,其磁导体一定要用高电阻率的材料制造;二是电磁线圈的合理设计。对于流量型电磁泵,因为液体从衔铁柱塞的中心通过,所以不存在冷却问题。对于压力型电磁泵,有的让液体通过其电磁驱动部排出,也有流体不通过电磁驱动部而直接排出的,这种情况就需要考虑设计相应的散热结构。

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