УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКАЧКИ ЖИДКОСТИ
DEVICE FOR LIQUID PUMPING

Предлагаемое техническое решение относится к области струйной печати и может быть использовано для строго дозированного (точного и стабильного регулируемого параметра) количества перекачиваемой жидкости, например, при прямой плоской печати, в устройствах подачи краски, при сортировке клеток, в системах подачи лекарств, в системах впрыскивания топлива и т.д.
Аналогичные технические решения известны см., например, Патент США №7677707, который содержит следующую совокупность существенных признаков:
- основание, выполненное в виде каркаса прямоугольной формы с камерой, с входным и выходным каналами для подачи и вывода перекачиваемой жидкости;
- диафрагму, выполненную в виде пластины прямоугольной формы, закрепленной своими участками нижней поверхности над внутренней полостью камеры, на верхних участках поверхности основания, с образованием на нижней поверхности пластины гибкой зоны;
- пьезокристалл, закрепленный одной из своих поверхностей на верхней поверхности гибкой зоны диафрагмы;
- источник импульсного напряжения, подсоединенный своими соответствующими выходами к соответствующим выводам пьезокристалла;
- систему управления, подсоединенную своим выходом к входу источника импульсного напряжения;
- узел ввода команд, подсоединенный своим выходом к входу системы управления.
Общими признаками предлагаемого технического решения и выше охарактеризованого технического решения являются:
- основание, выполненное в виде каркаса прямоугольной формы с камерой, с входным и выходным каналами для подачи и вывода перекачиваемой жидкости;
- диафрагма, выполненная в виде пластины прямоугольной формы, закрепленной своими соответствующими участками нижней поверхности на соответствующих участках верхней поверхности основания, с образованием на соответствующем участке нижней поверхности диафрагмы первой гибкой зоны;
- первый пьезокристалл, закрепленный одной из своих поверхностей на соответствующем участке верхней поверхности гибкой зоны диафрагмы;
- источник импульсного напряжения, подсоединенный своими соответствующими выходами к соответствующим выводам первого пьезокристалла;
- система управления, подсоединенная своим выходом к входу источника импульсного напряжения;
- узел ввода команд, подсоединенный своим выходом к входу системы управления.
Известно также аналогичное техническое решение, см. патент США №7699442, который выбран в качестве ближайшего аналога (прототипа) и который содержит следующую совокупность существенных признаков:
- основание, выполненное в виде каркаса прямоугольной формы с камерой, с входным и выходным каналами для подачи и вывода перекачиваемой жидкости;
- диафрагму, выполненную в виде пластины прямоугольной формы, закрепленной своими соответствующими участками нижней поверхности над внутренней полостью камеры, на верхних участках поверхности основания, с образованием на нижней поверхности пластины гибкой зоны;
- пьезокристалл, закрепленный одной из своих поверхностей на верхней поверхности гибкой зоны диафрагмы;
- источник импульсного напряжения, подсоединенный своими соответствующими выходами к соответствующим выводам пьезокристалла;
- систему управления, подсоединенную своим выходом к входу источника импульсного напряжения;
- узел ввода команд, подсоединенный своим выходом к входу системы управления.
Общими признаками предлагаемого технического решения и прототипа технического являются:
- основание с камерой, с входным и выходным каналами;
- диафрагма, выполненная в виде пластины, закрепленной своими соответствующими участками нижней поверхности на соответствующих участках верхней поверхности основания, с образованием на соответствующем участке нижней поверхности диафрагмы первой гибкой зоны;
- первый пьезокристалл, закрепленный одной из своих поверхностей на верхней поверхности первой гибкой зоны диафрагмы;
- источник импульсного напряжения, подсоединенный своими соответствующими выходами к соответствующим выводам первого пьезокристалла;
- система управления, подсоединенная своим выходом к входу источника импульсного напряжения;
- узел ввода команд, подсоединенный своим выходом к входу системы управления.
Технический результат, который невозможно достичь ни одним из выше охарактеризованых аналогичных технических решений, заключается в обеспечении строго дозированного (точного) количества перекачиваемой жидкости.
Причиной невозможного достижения выше указанного технического результата является то, что сложившаяся практика при создании устройств перекачки жидкости при использовании только одной камеры с открытым сквозным проходом от входного канала до выходного не обеспечивает стабильного дозированного (точного) количества перекачиваемой жидкости, которое сильно зависит от температуры, вязкости жидкости, гравитационной силы (уровень уклона к горизонту) и вибраций устройства.
Учитывая характеристику и анализ известных аналогичных технических решений можно сделать вывод, что задача создания средств для перекачки жидкостей, имеющих строго дозированное (точное) количество перекачиваемой жидкости, является актуальной на сегодняшний день.
Технический результат, указанный выше, достигается тем, что устройство для перекачки жидкости, содержащее основание с камерой, с входным и выходным каналами, диафрагму, выполненную в виде пластины прямоугольной формы, закрепленной своими соответствующими участками нижней поверхности на соответствующих участках верхней поверхности основания с образованием на соответствующем участке нижней поверхности диафрагмы участка первой гибкой зоны, первый пьезокристалл, закрепленный одной из своих поверхностей на соответствующем участке верхней поверхности первой гибкой зоны диафрагмы, источник импульсного напряжения, подсоединенный своими соответствующими выходами к соответствующим выводам первого пьезокристалла, систему управления, подсоединенную своим выходом к входу источника импульсного напряжения и узел ввода команд, подсоединенный своим выходом к входу системы управления, снабжено поперечными перегородками, установленными и закрепленными внутри камеры и образующими камерные секции, диафрагма закреплена своими соответствующими участками нижней поверхности на соответствующих участках верхней поверхности основания с образованием на соответствующих участках нижней поверхности диафрагмы дополнительных гибких зон, расположенных, совместно с первой гибкой зоной, своими соответствующими центральными участками нижних поверхностей на соответствующих верхних поверхностях поперечных перегородок и охватывающих своими соответствующими участками нижние поверхности внутренних полостей двух рядом расположенных камерных секций, а также снабжено дополнительными пьезокристаллами, закрепленными одними из своих поверхностей на соответствующих верхних поверхностях дополнительных гибких зон диафрагмы и подсоединенными своими соответствующими выводами к соответствующим выходам источника импульсного напряжения.
Введение поперечных перегородок, образующих камерные секции, закрепление диафрагмы на верхней поверхности основания с образованием участков гибких зон, введение дополнительных пьезокристаллов, а также их расположение и закрепление, как указано выше, позволяет при подаче перекачивемой жидкости на вход устройства для перекачки жидкости и кратковременной подаче импульсного напряжения на выводы первого пьезокристалла осуществить « выгибание» поверхности участка первой гибкой зоны диафрагмы и закачать перекачиваемую жидкость в камерную секцию, образованную пространством между первой и второй поперечными перегородками, а при снятии импульсного сигнала с первого пьезокристалла и кратковременной подаче импульсного напряжения на выводы второго пьезокристалла вернуть участок поверхности первой гибкой зоны диафрагмы в исходное состояние, перекрыть поступление перекачиваемой жидкости во входной канал и, одновременно с этим, «выгнуть» поверхность участка второй гибкой зоны и перекачать жидкость в камерную секцию, образованную пространством между второй и третьей поперечными перегородками, а при снятии импульсного напряжения с выводов второго пьезокристалла и кратковременной подаче импульсного напряжения на выводы третьего пьезокристалла вернуть участок поверхности второй гибкой зоны диафрагмы в исходное состояние, перекрыть движение перекачиваемой жидкости в предыдущую камерную секцию, одновременно с этим, «выгнуть» участок поверхности третьей гибкой зоны диафрагмы, перекачать жидкость в следующую камерную секцию, а при снятии импульсного напряжения с выводов третьего пьезокристалла вернуть участок поверхности третьей гибкой зоны диафрагмы в исходное состояние, перекрыть поступление перекачиваемой жидкости в предыдущие камерные секции и входной канал и осуществить, таким образом, поочередное поступление перекачиваемой жидкости из одной камерной секции в следующую камерную секцию и подачу строго дозированного (точного) количества перекачиваемой жидкости на выход устройства для перекачки жидкости. В чем и проявляется достижение вышеуказанного технического результата.
Проведенный анализ известных аналогичных технических решений показал, что ни одно из них не содержит как всей совокупности существенных признаков, так и отличительных признаков, поэтому предлагаемое техническое решение соответствует критериям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».
Предлагаемое устройство для перекачки жидкости поясняется нижеследующим описанием и чертежами, где на фиг.1 представлена конструкция основания, на фиг.2 представлена конструкция основания с диафрагмой, на фиг.3 представлена конструкция основания с диафрагмой и пьезокристаллами и на фиг.4 представлена функциональная схема устройства для перекачки жидкости.
Предлагаемое устройство для перекачки жидкости содержит:
- основание - 1, выполненное, например, в виде каркаса прямоугольной формы с камерными секциями - 2; 3; 4; 5, образованными поперечными перегородками - 6; 7; 8, установленными и закрепленными внутри камеры, с входным - 9 и выходным - 10 каналами для подачи и выхода перекачиваемой жидкости;
- диафрагму - 11, выполненную, например, в виде пластины прямоугольной формы, закрепленной своими соответствующими участками нижней поверхности - 12 (изображенной на фиг.2 в виде заштрихованной поверхности) на соответствующих участках верхней поверхности основания - 1, например, посредством клеевого слоя - 13, с образованием на соответствующих участках поверхности диафрагмы - 11 первой и дополнительных гибких зон - 14; 15; 16, например, круглой формы, расположенных своими соответствующими центральными участками нижних поверхностей на соответствующих участках верхних поверхностей перегородок - 4; 5; 6, и охватывающих своими соответствующими участками нижних поверхностей внутренние полости двух рядом расположенных камерных секций - 2 и 3; 3 и 4; 4 и 5;
- пьезокристаллы - 17, 18, 19, закрепленные одними своими поверхностями на соответствующих верхних поверхностях гибких зон - 14, 15, 16 диафрагмы - 11, например, посредством клеевого соединения;
- источник импульсного напряжения - 20, подсоединенный своими соответствующими выходами к соответствующим выводам пьезокристаллов - 17, 18, 19 (при этом в качестве источника импульсного напряжения может быть использован источник питания пьезокристалла, опубликованный, например, в патентах США №7705516, №7679262);
- систему управления - 21, подсоединенную своим выходом к входу источника импульсного напряжения - 20;
- узел ввода команд - 22, подсоединенный своим выходом к входу системы управления - 21.
Предлагаемое устройство для перекачки жидкости работает следующим образом.
Через входной канал - 9 подают перекачиваемую жидкость в первую камерную секцию - 2. С выхода узла ввода команд - 22 на вход системы управления - 21 подают сигнал, обеспечивающий соответствующее задание для системы управления - 21, которая обрабатывает поступивший на ее вход сигнал задания и формирует на своем выходе управляющие сигналы, которые поступают на вход источника импульсного напряжения - 20 и обеспечивают поочередную подачу кратковременного импульсного напряжения с выходов источника импульсного напряжения - 20 на соответствующие выводы пьезокристаллов - 17, 18, 19.
При подаче кратковременного импульсного напряжения на выводы первого пьезокристалла - 17 поверхность первой гибкой зоны - 14 диафрагмы - 11 «выгибается» и осуществляется закачивание перекачиваемой жидкости в камерную секцию - 3. При снятии импульсного напряжения с выводов первого пьезокристалла - 17 и кратковременной подаче импульсного напряжения на выводы второго пьезокристалла - 18 участок поверхности первой гибкой зоны - 14 диафрагмы - 11 возвращается в исходное состояние и перекрывает поступление перекачиваемой жидкости во входной канал - 9. Одновременно с этим «выгибается» поверхность участка второй гибкой зоны - 15 диафрагмы - 11 и осуществляется закачивание перекачиваемой жидкости из камерной секции - 3 в камерную секцию - 4. При снятии кратковременного импульсного напряжения с выводов второго пьезокристалла - 18 и кратковременной подаче импульсного напряжения на выводы третьего пьезокристалла - 19 участок поверхности второй гибкой зоны - 15 диафрагмы - 11 возвращается в исходное состояние и перекрывает движение перекачиваемой жидкости в камерную секцию - 3. Одновременно с этим «выгибается» поверхность третьей гибкой зоны - 16 диафрагмы - 11 и осуществляется закачивание перекачиваемой жидкости из камерной секции - 4 в камерную секцию - 5. При снятии импульсного напряжения с выводов третьего пьезокристалла - 19 поверхность третьей гибкой зоны - 16 диафрагмы - 11 возвращается в исходное состояние, перекрывает поступление перекачиваемой жидкости в камерную секцию - 4 и осуществляет подачу перекачиваемой жидкости из камерой секции - 5 в выходной канал - 10.
Таким образом предлагаемое устройство для перекачки жидкости позволяет осуществить поочередную из одной камерной секции в другую камерную секцию и на выход устройства подачу строго дозированного(точного) количества перекачиваемой жидкости.