1 / 12 Next Page
Information
Show Menu
1 / 12 Next Page
Page Background

Инженерный журнал: наука и инновации

# 7·2017 1

УДК 621.6 DOI 10.18698/2308-6033-2017-7-1662

Определение закона изменения управляющего давления

над клапанами микронасоса с пневматическим приводом

© В.А. Петров

1

, Т.Н. Герасименко

2

, О.В. Киндеева

1

, А.И. Хаустов

1

1

Московский авиационный институт, Москва, 125080, Россия

2

ООО «НТЦ «БиоКлиникум»

, Москва, 115088, Россия

Проведено математическое моделирование мембранного микронасоса с пневма-

тическим приводом. Такие насосы широко применяются для обеспечения циркуля-

ции среды в микрофлюидных устройствах, используемых в различных областях

науки и техники. Микронасос состоит из трех тонкостенных мембран: двух кла-

панных и одной мембраны рабочей камеры. Работа насоса осуществляется по

специальному алгоритму попеременной подачей сжатого и разреженного воздуха

на мембраны клапанов и рабочей камеры от блока управления. Установление нового

значения давления над клапанами и рабочей камерой происходит не мгновенно, по-

этому накладывается ограничение на частоту переключения клапанов и рабочей

камеры. Цель — определение закона изменения давления над клапанами микронасоса

и нахождение ограничений на частоту их переключения. Получены зависимости,

описывающие нарастание и спад величины давления над рабочей камерой,

которые

экспериментально

проверены

на

специально

разработанном стенде. Результаты ма-

тематического моделирования хорошо согласуются с экспериментальными данными.

Ключевые слова:

микронасос, мембрана, микрофлюидное устройство, пневмати-

ческий привод, переходный процесс

Введение.

В настоящее время стремительно развиваются и находят

широкое применение микрофлюидные устройства, используемые для

обеспечения циркуляции среды в управляющих элементах энергетиче-

ских, транспортных машин и механизмов, микроэлектронике, биофизи-

ке и других областях. Основной элемент таких устройств — микронасос

для подачи объемов жидкости, как правило, не более 30 мкл/мин.

Существует множество микронасосов с различными типами при-

водов: перистальтические [1], электроосмотические, мембранные [2],

пьезоэлектрические [3, 4], дисковые [5] и др. В данной статье рас-

смотрен микронасос с пневматическим приводом, обладающий сле-

дующими преимуществами:

не создает электромагнитных полей, которые могут изменять

химический состав перекачиваемой жидкости;

обеспечивает подачу жидкости в широком диапазоне измене-

ния расхода и давлений нагнетания;

проточная часть насоса не имеет нерабочих неактивных объемов.

Различные научные труды содержат по большей степени отры-

вочные данные, касающиеся микронасосов с пневматическим приво-