CN105508209B - 大流量阻流体无阀压电泵 - Google Patents

Abstract

大流量无阀压电泵，其泵座上呈圆周均布有多个阻流体组，沿泵座侧壁具有贯通泵座长度方向的流体流出通道，泵座上具有一出液孔，出液孔与流体流出通道相通；还包括分流环，安装在泵腔的分流环安装槽上，沿分流环的侧壁的一周设置有侧进液孔；分流环上端面设置有至少一个上进液孔；泵腔上端面设置有至少一个进液孔，与分流环上进液孔的数量相同，位置相匹配。本发明改进了泵座的结构，增加了分流环，可实现大流量流体输出及多种流体的混合，扩大了无阀压电泵的应用领域。

Description

大流量阻流体无阀压电泵

技术领域

本发明属于流体机械技术领域，涉及一种无阀压电泵，具体的说，涉及一种大流量阻流体无阀压电泵。

背景技术

压电泵是利用压电陶瓷的逆压电效应使压电振子产生变形，再由变形产生泵腔的容积变化实现流体输出或者利用压电振子产生波动来传输液体。按照泵腔内有无阀体可将压电泵分为有阀压电泵和无阀压电泵。

阻流体无阀压电泵通过设置在泵底座上的阻流体的正反向流阻差来实现泵送流体的功能。传统的无阀压电泵的流体入口和出口是连通的，入口和出口之间为流体进出的管路，靠流体进出管路的特殊形状、泵腔结构或在泵腔内设置阻流装置以形成正反向阻流差，造成流体沿同一通道流入和流出的流量差，实现“阀”的作用。

传统的结构限制了无阀压电泵内流体的流量及无阀压电泵的应用。由于流体的进出多是通过一条流体进出通道完成，每次仅可以通入一种流体，且通道的尺寸限制了流体的流量；也有的无阀压电泵流体的进出是通过多条流体通道完成的，例如，专利号为201210396143.X所公开的一种阻流体无阀压电泵，泵座的一侧设置有三个流体进出通道，可以完成泵送多种微量流体的作用，但受阻流体形状或排布的影响，流体流量小，混合不够均匀。若要实现较大的泵送流量的输出，阻流体的形状、排布十分重要，传统无阀压电泵的流体进出方向是一定的，为了获得较好的效果，阻流体通常是沿流体进出的方向单列或多列并行排布的，由于不能保证每个阻流体均垂直于流体流入和流出的方向，不能最大的发挥阻流体的引流、阻流效果。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可实现多种流体混合的大流量无阀压电泵。

本发明的技术方案是：大流量阻流体无阀压电泵，包括泵座、泵腔、螺纹盖，螺纹盖和泵腔之间设置有压电振子；泵座为圆柱体；泵座侧壁具有贯通其长度方向的的流体流出通道；

阻流体座上呈圆周均布有多个阻流体组，每个阻流体组包括一个前导体；泵座上具有一沿泵座高度方向向下延伸的出液孔，出液孔与流体流出通道相通；

还包括分流环，包括上端面和侧壁，沿侧壁设置有至少一个侧进液孔，分流环上端面设置有至少一个上进液孔；

泵腔为一空腔体，具有贯通的上下端面，泵腔套装在泵座上，底部装在泵底座的上端面上，泵腔内壁具有安装槽，分流环装在安装槽处，安装槽的槽壁与分流环上端面外壁紧密配合；泵腔上端面设置有至少一个进液孔，与分流环上进液孔的数量相同，位置相匹配。

优选的是：阻流体组还包括至少一个主阻流体，由侧进液孔到出液孔的方向为流体流入方向，前导体和主阻流体沿流体流入的方向呈直线排列；以垂直于流体径向流入方向的平面为基准，前导体在该平面上的投影面积小于主阻流体在该平面上的投影面积。

更进一步的：前导体具有引流面和阻流面，引流面朝向流体流入方向，流体流入时，起引流作用；阻流面朝向出液孔；流体流出时，起阻流作用；引流面对流体的阻力小于阻流面对流体的阻力；主阻流体包括引流面和阻流面，其引流面朝向前导体的阻流面，其阻流面朝向出液孔；主阻流体阻流面对流体的阻力大于前导体引流面对流体的阻力。

更进一步的：阻流体组包括一个前导体和两个主阻流体，为主阻流体I和主阻流体II；以垂直于流体径向流入方向的平面为基准，前导体在该平面上的投影面积小于主阻流体I在该平面上的投影面积；主阻流体I在该平面上的投影面积小于等于主阻流体II在该平面上的投影面积。除此之外，阻流体组的结构还可以设计为一个前导体三个主阻流体或更多个主阻流体等。

更进一步的：前导体和主阻流体为同样形状不同尺寸的阻流体的组合；或不同形状阻流体的组合。例如：前导体和主阻流体都为半球体，半球体的球面均朝向流体流入方向，平面均朝向流体流出的方向，但主阻流体的直径大于前导体的直径；也可以是前导体为半球体，主阻流体为长方体，半球体的球面朝向流体流入的方向，平面朝向流体流出的方向，主阻流体的边长大于前导体的直径。除此之外，前导体和主阻流体还可以采用半球、半球壳、长方体、三棱柱、半圆柱、异形体等形状阻流体的组合。

优选的是：泵座包括泵底座和阻流体座，阻流体组安装在阻流体座上，沿泵底座侧壁具有贯通其长度方向的流体流出通道；阻流体座上具有一沿阻流体座高度方向向下延伸的出液孔，出液孔与流体流出通道相通。

优选的是：出液孔的孔径大于侧进液孔的孔径。

本发明的有益效果是：

(1)与传统的无阀压电泵相比，增加了分流环，流体可由分流环上的多个侧进液孔同时进入，增加流体的流量，可实现大流量流体进出；充分利用了泵体内部的空间，使无阀压电泵较“管道阀”无阀压电泵的结构更紧凑，体积更小。

(2)改变了传统泵座的结构进而改变了传统无阀压电泵流体进出泵腔的模式，传统的无阀压电泵流体进出泵腔均是通过设置在泵腔上的流体进出通道，压电泵内仅可以通入一种流体或几种微量流体。而本申请的流体流入泵腔是通过进液孔，流出泵腔是通过设置在泵座上的流体流出通道，进液孔可设计多个，每个进液孔可流入相同或不同的液体，若为不同的流体，在压电振子振动作用下在，可使不同的流体在分流环内撞击和绕流多组阻流体后产生漩涡的作用下实现充分、高效的混合。为了获得大流量流体流出效果，出液孔可设计为多个，且出液孔的孔径大于侧进液孔的孔径，以便流出流体流量大于回流流体流量。

(3)设计了多组阻流体组，每组阻流体组均对应一个侧进液口的方向，保证每组阻流体组均与流体流入流出的方向垂直，获得最大的引流、阻流效果；且根据水头叠加原理，反正向流阻差应近似随阻流体组的数量而增加，因而能够极大的提高压电泵的泵送性能。

(4)扩大了无阀压电泵的应用领域，传统无阀压电泵的作用仅仅可以实现单纯的泵送流体，或仅能实现微量流体的混合作用，由于本发明可实现多种不同液体的大流量混合，可用于液体肥混合等多领域。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为泵座及阻流体组结构示意图。

图3为泵座及阻流体组俯视结构示意图。

图4为分流环结构示意图。

图5为分流环俯视结构示意图。

图6为泵腔结构示意图。

图7为泵腔俯视结构示意图。

图8为实施例2泵座及阻流体组俯视结构示意图。

图9为实施例3结构示意图。

其中：1-泵座，101-流体流出通道，102-出液孔，2-分流环安装槽，3-主阻流体II，4-螺纹盖，5-压电振子，6-阻流体组，601-前导体，602-主阻流体，7-分流环，701-侧进液孔，702-上进液孔，8-泵腔，801-进液孔，802-液体导管，9-主阻流体I，10-压电振子安装槽，11-阻流体座，12-泵底座

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的说明。

实施例1

如图1所示，大流量阻流体无阀压电泵，泵体包括泵座1、泵腔8、螺纹盖4，螺纹盖4和泵腔8之间安装有压电振子5。

如图2和图3所示，本实施例中泵座1为圆柱体。沿泵座1圆柱体的侧壁具有贯通圆柱体界面直径方向的的流体流出通道101。工作时，流体从泵体内部经由流体流出通道101流出到泵体外。

泵座1上端面呈圆周均布有六个阻流体组6，即每个阻流体组之间环排的间距角度为60°。每个阻流体组6包括一个前导体601和一个主阻流体602。泵座1圆心处具有至少一个沿泵座1的高度方向向下延伸的出液孔102，出液孔102一直向下延伸到与流体流出通道101相通。

如图4和图5所示，泵体结构还包括分流环7，本实施例中，分流环7为环状结构，包括上端面、下端面和侧壁，其单侧截面为型，为型绕一对称中心轴旋转形成。沿分流环7的侧壁的一周设置有六个侧进液孔701，分流环7上端面设置有三个上进液孔702。为了获得较佳的阻流效果，作为优选，六个侧进液孔701也呈间距60°角环排，且每个进液孔701均正对一个阻流体组。

如图6和图7所示，泵腔8底部安装在泵座1上。泵腔8上端面设置有三个进液孔801，与分流环7上端面处的上进液孔702的数量相同，位置相匹配。安装后，泵腔8上的进液孔801与分流环7上的上进液孔702对齐。本实施例中，泵腔内壁具有上下两个安装槽，分别为压电振子安装槽10和分流环安装槽2，分流环安装槽2的槽壁与分流环7上端面外壁紧密配合；泵腔8侧壁与分流环7上端面、下端面和侧壁之间形成一个流动腔，保证液体经泵腔8进液孔801经分流环7上进液孔701后进入流动腔内部。由于设置了多个进液孔801，可以同时将多种不同的液体经不同的进液孔801送入泵腔8内部。

泵座、泵腔3、螺纹盖4，螺纹盖4和泵腔3之间设置有压电振子5形成一个封闭的泵体，通过流体流出通道101和三个进液孔801与外界相通。压电泵的工作可分为泵送同一种流体和泵送不同流体。可在泵腔8的三个进液孔801处安装三个液体导管802，泵送同一种流体时，可三个液体导管802同时通入同一种液体，或封闭一根或两根液体导管802，在工作的液体导管802中，通入同一种液体；泵送不同流体时，可根据待混合的液体需要选择使用几根液体导管802；例如，若泵送三种不同的流体，在每根液体导管802通入不同的液体；若泵送两种不同流体，可选用两根或三根液体导管802。

流体经液体导管802送入后，首先进入泵腔8与分流环7之间形成的流动腔内，在流动腔内流动，并分别经分流环7上的六个侧进液孔701进入分流环7与泵座之间形成的腔体内部，与阻流体组接触。

压电振子通电后，将会做向上***和向下凹陷的往复变形运动。当压电振子向上***时，液体将持续流入泵内；当压电振子向下凹陷时，泵内体积被压缩，压力增大，液体一部分经出液孔,102进入流体通道101，再经流出通道101流出到泵体外，还有一部分经流体经侧进液孔701回流到泵腔8与分流环7之间形成的流动腔内，为了获得泵送大流量流体的效果，出液孔102的孔径大于侧进液孔701的孔径，保证流体流出的流量大于流体流入的流量。在整个液体的流入流出过程中，阻流体组起到“阀”的作用。

为了使阻流体组更好的发挥“阀”的作用，由于侧进液孔701是流体双向流通通道，对前导体601和主阻流体602的形状和排布需经设计，才可保证流体经侧进液孔701流入的量大于流出的量。由侧进液孔701到出液孔102的方向为流体流入方向，前导体601和主阻流体602二者沿流体流入的方向从前到后呈直线排列。前导体601具有引流面和阻流面，引流面朝向流体流入方向，即每个阻流体组中的前导体601均朝向侧进液孔701，流体流入时，起引流作用；阻流面朝向出液孔102；流体流出时，起阻流作用；引流面对流体的阻力小于阻流面对流体的阻力；主阻流体602包括引流面和阻流面，其引流面朝向前导体的阻流面，其阻流面朝向出液孔；主阻流体602阻流面对流体的阻力大于前导体引流面对流体的阻力。每个阻流体组均对应一个流体流入的方向，对每个阻流体组而言，以垂直于流体流入方向的平面为基准，前导体601在该平面上的投影面积小于主阻流体602在该平面上的投影面积。采用这样的结构和排布，才可以使阻流体组达到更好的阻流、引流效果。本实施例中，前导体601采用半球体，其球面为引流面，朝向侧进液孔701，其平面的一端为阻流面，朝向出液孔102；主阻流体602采用长方体，主阻流体602的与前导体601阻流面相对的一侧面积大于前导体阻流面的面积。

实施例2

除以下结构与实施例1不同，其他同实施例1。

阻流体组包括一个前导体601和两个主阻流体，为主阻流体I9和主阻流体II3；以垂直于流体流入方向的平面为基准，前导体601在该平面上的投影面积小于主阻流体I9在该平面上的投影面积；主阻流体I9在该平面上的投影面积小于等于主阻流体II3在该平面上的投影面积。

除此之外，阻流体组的结构还可以设计为一个前导体三个主阻流体或更多个主阻流体等。

实施例3

本实施例提供了一种与实施例1和实施例2不同的泵座结构和阻流体组6安装结构。

泵座包括两部分，泵底座12和阻流体座11，二者可以为一体结构或可拆分的结构。阻流体组6安装在阻流体座11上，流体流出通道101位于泵底座12上，沿泵底座12侧壁贯通其长度方向；阻流体座11上具有一沿阻流体座高度方向向下延伸的出液孔102，出液孔102与流体流出通道101相通。

与实施例1中阻流体组6的安装方式相比，这种结构更稳定。

Claims (8)

1.大流量阻流体无阀压电泵，包括泵座、泵腔、螺纹盖，螺纹盖和泵腔之间设置有压电振子；泵座上设置有阻流体，其特征在于：所述泵座侧壁具有贯通其长度方向的的流体流出通道；泵座上呈圆周均布有多个阻流体组，每个阻流体组包括一个前导体；泵座上具有至少一个沿泵座高度方向向下延伸的出液孔，出液孔与流体流出通道相通；还包括分流环，包括上端面、下端面和侧壁，沿侧壁设置有至少一个侧进液孔，分流环上端面设置有至少一个上进液孔；所述泵腔套装在泵座上，泵腔内壁与分流环上端面紧密配合，泵腔侧壁与分流环上端面、下端面和侧壁之间形成一个流动腔；泵腔上端面设置有至少一个进液孔，与分流环上进液孔的数量相同，位置相匹配。

2.如权利要求1所述的大流量阻流体无阀压电泵，其特征在于：所述阻流体组还包括至少一个主阻流体，由侧进液孔到出液孔的方向为流体流入方向，前导体和主阻流体沿流体流入的方向呈直线排列；以垂直于流体径向流入方向的平面为基准，前导体在该平面上的投影面积小于主阻流体在该平面上的投影面积。

3.如权利要求2所述的大流量阻流体无阀压电泵，其特征在于：所述前导体具有引流面和阻流面，所述引流面朝向流体流入方向，流体流入时，起引流作用；所述阻流面朝向出液孔；流体流出时，起阻流作用；引流面对流体的阻力小于阻流面对流体的阻力；所述主阻流体包括引流面和阻流面，其引流面朝向前导体的阻流面，其阻流面朝向出液孔；主阻流体阻流面对流体的阻力大于前导体引流面对流体的阻力。

4.如权利要求2或3所述的大流量阻流体无阀压电泵，其特征在于：所述阻流体组包括一个前导体和两个主阻流体，为主阻流体I和主阻流体II；以垂直于流体径向流入方向的平面为基准，前导体在该平面上的投影面积小于主阻流体I在该平面上的投影面积；主阻流体I在该平面上的投影面积小于等于主阻流体II在该平面上的投影面积。

5.如权利要求2所述的大流量阻流体无阀压电泵，其特征在于：所述前导体和主阻流体为同样形状不同尺寸的阻流体的组合；或不同形状阻流体的组合。

6.如权利要求4所述的大流量阻流体无阀压电泵，其特征在于：所述前导体和主阻流体为同样形状不同尺寸的阻流体的组合；或不同形状阻流体的组合。

7.如权利要求1所述的大流量阻流体无阀压电泵，其特征在于：所述泵座包括泵底座和阻流体座，所述阻流体组安装在阻流体座上，沿泵底座侧壁具有贯通其长度方向的流体流出通道；阻流体座上具有一沿阻流体座高度方向向下延伸的出液孔，出液孔与流体流出通道相通。

8.如权利要求1所述的大流量阻流体无阀压电泵，其特征在于：出液孔的孔径大于侧进液孔的孔径。