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-