CN220185295U - 一种可工作于固液混合物的柱塞泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可工作于固液混合物的柱塞泵，包括一柱塞和一缸筒，柱塞在动力机构驱动下，可在缸筒内往复平移，以改变缸筒的密封段所封闭的容积；还包括一管道，管道开口于缸筒的密封段。本实用新型通过在柱塞泵的缸筒密封段上增加一管道，将外部液体的入口和出口都设置在管道上，且设置从入口至缸筒的管道容积大于因柱塞移动而变化的最大容积，即可保证缸筒中清洁的工作液体，跟随柱塞的往复移动时，在密封段和管道连通缸筒的起始段来回震荡；而从入口吸入的外部液体，无法流入密封段，故可防止因吸入的外部液体中的固体杂物进入缸筒，在柱塞的往复移动中划伤缸筒的内壁面或柱塞表面，造成柱塞泵的转运效率或加压效果降低的缺陷。

Description

一种可工作于固液混合物的柱塞泵

技术领域

本实用新型属于水泵技术领域，具体涉及一种可工作于固液混合物的柱塞泵。

背景技术

柱塞泵，作为一种加压或输运液体的装置，通常包括动力机构驱动一柱塞在一缸筒中往复运动，改变缸筒内密封工作空间的容积，产生压强变化，通过开/关单向阀门，实现吸液和排液，并对液体加压的工作目的。

通常，柱塞的弧形侧面与缸筒的内壁面必须完全接触，在相互运动中产生很大的滑动摩擦，故柱塞的弧形侧面与缸筒的内壁面之间，必须要保证不能夹有任何固体杂质。但通过单向阀抽吸进缸筒的外部液体，并不总是能够保证为无固体杂质存在的清洁液体。现有技术中，外部液体进入缸筒后，是与缸筒内的残余液体混合的，尤其是在柱塞的往复作用下，外部液体，包括其中的固体杂质，很容易就会接触到柱塞的弧形侧面，这样在柱塞往复运动时，固体杂质就可能被挤入柱塞与缸筒内壁之间的间隙中，导致划伤柱塞的弧形侧面和/或缸筒的内壁面，使得柱塞泵的密封效果降低，甚至报废。

现有技术中的一个解决方法是：提高外部液体的清洁度，例如在吸入外部液体的吸入口上增加过滤网。但是，外部液体，有可能就是自然界中的液体，其中的固体杂物，颗粒可能很小，且并不总是能够保证已被安全清除，而所加装的过滤网，网孔就需要足够小，这样就有可能因为在工作中，部分网孔发生堵塞等原因，导致外部液体的吸入阻力增加，和/或柱塞移动的阻力增加，进而使得出口压力或流量降低。

因此，现有技术还有待于进一步改进和提高。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种可工作于固液混合物的柱塞泵，用于驱动或加压各种液体或液体固体混合物。

本实用新型提供了一种可工作于固液混合物的柱塞泵，其中，包括一柱塞和一缸筒，所述柱塞在动力机构驱动下，可在所述缸筒内往复平移，以改变缸筒的密封段所封闭的容积；还包括一管道，所述管道开口于所述缸筒的密封段；所述管道上开有供外部液体流出的出口，所述出口设有闭合时可阻断外部液体流出的出口单向阀；所述管道内的压强高于设定压强时，所述出口单向阀打开；所述管道还开有供所述外部液体流入的入口，所述入口设有封闭时可阻断外部液体流出的入口单向阀，所述管道内的压强低于外部压强时，所述入口单向阀打开；从所述入口至所述缸筒的管道容积，大于因所述柱塞移动而变化的最大容积；所述外部液体包括液体或固液混合物。

本实用新型通过在柱塞泵的缸筒密封段上增加一管道，将外部液体的入口和出口都设置在所述管道上，且设置从入口至缸筒的管道容积大于因柱塞移动而变化的最大容积，即可保证缸筒中清洁的工作液体，跟随柱塞往复移动，在密封段的全部和连通缸筒的一段管道起始段中，来回震荡；而从入口吸入的外部液体，无法流入密封段，故可防止因吸入的外部液体中的固体杂物进入缸筒，在柱塞的往复移动中划伤缸筒的内壁面和/或柱塞表面，造成柱塞泵的转运效率或加压效果降低的缺陷。

优选地，所述入口和所述出口都设置于所述管道远离所述缸筒的一段。将入口和出口都设置远离所述缸筒，使得从入口吸入的外部液体可通过最短的路程，直接进入出口，从而减少外部液体回流至密封段的可能和比例。

优选地，所述入口还连通一进液管。当连接至外部液体源时，所述进液管的至少自由端应完全浸入至外部液体源的液面以下，防止吸入空气。因为若密封段内存在空气等可压缩流体，当管道内柱塞前行时，密封段内的体积减小，压强增加，使得空气被压缩，减少体积，就部分补偿了因柱塞前行而占用的体积，进而降低管道中外部液体被柱塞压出的体积或压强；而当管道内柱塞后退，密封段内的压强减小，空气膨胀，体积增加，同样也会部分补偿密封段内因柱塞后退而增加的体积，导致从入口吸入的外部液体的量减少。即通过连接进液管，浸入外部液体源的液面以下，可避免因吸入空气而降低柱塞泵对外部液体的转运效率或加压效果。

优选地，所述管道为近似竖直放置的U型管道，包括依次连接的下降段、弯折段和上升段：所述下降段的上端连通所述密封段；所述出口位于所述上升段的上端；所述弯折段位于所述U型管道的下部；所述入口位于所述弯折段。设置近似竖直放置的U型管道，且将出口设置于U型管道中远离所述缸筒的上升段上端，而入口设置于U型管道的弯折段，既保证了入口至缸筒之间的管道容积足够大，以防止吸入的外部液体进入密封段，又使得入口的高度位置更低，从而保证当将U型管道置入外部液体源时，入口没于液面以下，避免吸入空气，也更方便从低洼处抽吸外部液体或抽吸液面较浅的外部液体。

更优选地，所述入口开口于所述弯折段连接上升段的一侧；所述弯折段的底部连通一杂物箱，所述杂物箱用于存放所述外部液体中沉淀的固体杂物。将入口设置于弯折段连接上升段的一侧，即远离缸筒的一侧，进一步增加了入口与缸筒之间的容积，增加了固体杂物上溯流入密封段的难度。而在弯折段的底部，即U型管的最低点，设置杂物箱，通过重力作用，收集固体杂物，可进一步减少了固体杂物进入密封段的可能。

进一步优选地，所述杂物箱在所述底部设有单向可开合的过滤网，所述过滤网打开时过滤管道中的外部液体，并拦阻其中的固体杂物；所述过滤网闭合时，拦阻所述杂物箱中的固体杂物返回管道。所述过滤网，例如为一可开合固定于杂物箱开口处的滤网，且固定点位于弯折段临近下降段一侧。

进一步优选地，所述杂物箱的箱体直径大于所述杂物箱在所述弯折段上的开口直径。即固体杂物进入杂物箱后，因为开口较小，就很难返回管道中，最多是当弯折段里液体来回流动时，在杂物箱的下层作相应的往复位移。

优选地，所述缸筒上开有一加液口，所述加液口可连通外部与所述密封段，所述加液口上还设有可开合的封闭盖。设置加液口，可以在柱塞泵工作一段时间后，打开以检查密封段中工作液体的清洁度，也方便例如排出工作液体中的空气或补充工作液体。当然，所述加液口需要配套可开合的封闭盖，以保证不会因为缸筒内的高压而在工作时打开。

优选地，所述出口单向阀包括一弹性结构，所述弹性结构用于提供所述设定压强。因为柱塞泵的一个功能是给液体加压，故就需要保证泵出的液体具有足够的设定压强，而这可以由所述弹性结构，例如弹簧等来提供。

本实用新型的所述可工作于固液混合物的柱塞泵的使用方法，其中，包括：

a. 所述柱塞后退至使得所述密封段为最大容积；

b. 向所述密封段加注清洁的工作液体；

c. 所述入口浸入所述外部液体；

d. 启动所述动力机构，驱动柱塞在缸筒内往复平移，外部液体从入口流入管道，再从出口流出管道。

本实用新型的柱塞泵，工作时，首先向缸筒中加注清洁的工作液体，并且，更佳地，所述工作液体和外部液体分别为互不相溶的极性或非极性液体之一。即若柱塞泵需要工作于例如水等极性的外部液体时，就选择油等非极性液体作为工作液体，可进一步防止在工作时，工作液体和外部液体相混合。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1为本实用新型可工作于固液混合物的柱塞泵的结构示意图；

图2为本实用新型可工作于固液混合物的柱塞泵的另一结构示意图；

图3为本实用新型可工作于固液混合物的柱塞泵的使用方法流程图；

图中，1-柱塞泵本体；2-柱塞；3-缸筒；4-密封段；5-加液口；6-管道；10-下降段；14-弯折段；15-入口单向阀；16-进液管；20-上升段；25-出口单向阀；26-弹性结构；30-出口；40-杂物箱；41-过滤网。

实施方式

本实用新型提供了一种可工作于固液混合物的柱塞泵，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型的可工作于固液混合物的柱塞泵的一个实施例，如图1所示，包括类似于现有技术中柱塞泵的柱塞泵本体1，所述柱塞泵本体1包括柱塞2在缸筒3中往复平移，改变密封段4的容积大小。本实用新型对柱塞泵本体1的缸筒3的结构做了改变：在缸筒3的密封段4的壁面上，外接一段管道6。并在密封段4中充满工作液体，所述工作液体中不含有可划伤缸筒3内壁或柱塞2侧面的固体杂质，最好是直接采用纯净液体，并且是与柱塞泵要驱动的外部液体，包括液体或固液混合物，不相溶的液体。例如，若柱塞泵用于驱动油相液体，如各种燃油，则工作液体就采用水相的液体，如纯水等；反之亦然，以尽量避免外部液体混入工作液体中，带入固体杂物，造成破坏。

其中，工作液体在柱塞2的驱动下，可从所述缸筒3中进出所述管道6，并应保证当柱塞2后退至使得所述密封段4最大时，在所述管道6中仍然有一段工作液体存在。即在所述管道6中，从所述入口至所述缸筒3的一段管道的容积，需要大于因所述柱塞2在缸筒3中平移而产生的最大变化容积，也即当柱塞2在图1中缸筒3的最左侧时，所述密封段4的容积。在工作开始前，加注工作液体时，所述工作液体不但要填充满整个密封段4，还填充至管道6临近所述缸筒3的起始段中。从而确保在柱塞2工作时，外部液体中的成分，尤其是固体杂质，不会通过工作液体，进入缸筒3里，并跟随柱塞2的往复运动而嵌入至柱塞2和缸筒3之间，导致划伤柱塞2和/或缸筒3。

具体地，供外部液体流出或喷出的出口30，以及供所述外部液体流入的入口，都开设在管道6上，尤其是位于远离所述缸筒3的一段，即与起始段相对的远端部分。其中，所述入口优选为接近所述出口30设置，以缩短从入口至出口30的路程，帮助从入口吸入的外部液体通过最短路径直接流入至出口30。

而为了保证外部液体的单向流动，在所述入口和所述出口30上都设有单向阀，如图1所示，在入口设置入口单向阀15，在柱塞2前行，使得缸筒3内的工作液体压强增加时，所述入口单向阀15封闭所述入口，阻断外部液体从入口流出；而在柱塞2后退，使得缸筒3内的工作液体压强减小时，所述入口单向阀15打开，允许外部液体从外部液体源经过入口被吸入进管道6中。所述外部液体，可以为干净液体或混有固体杂物的固液混合物等，根据需要选择。

同时在所述出口30设置出口单向阀25，当柱塞2前行时，缸筒3的密封段4中和管道6的起始段内，工作液体压强增加，推动管道6中与工作液体相邻的外部液体压强也增加。当所述管道6内的液体压强，即工作液体或外部液体中的压强，高于设定压强时，所述出口单向阀25打开，靠近所述出口30的液体，主要是上次吸入的外部液体，就被压迫而流出或喷出出口30。当柱塞2后退，密封段4内的工作液体压强减小时，所述出口单向阀25被关闭，阻断管道6中的液体流出。其中，所述设定压强，可以通过在出口单向阀25上增加一弹性结构26，例如弹簧等结构，来实现，即所述设定压强设置为等于打开出口单向阀25所需的压强加上弹性结构26的弹性抵抗压强。并且，弹性结构26的回缩力还可以帮助在柱塞2后退时关闭所述出口单向阀25。应该指出的是，若需要改变所述设定压强的大小，可以通过在出口30外增加一调压阀来实现，此为本领域技术人员所熟知技术，在此不作详述。

当柱塞2驱动工作液体、在密封段4内和管道6的起始段中、往复运动时，因为液体的惯性，故液体流动有点类似于来回振动，因此固体杂质从外部液体向工作液体中的转移，只能通过热扩散实现。而热扩散速度很慢，并且容易被扩散的固体杂质，通常是质量轻和/或直径小，这样对柱塞泵的伤害也就相应小。而且只需要定期更换工作液体即可避免，例如每天工作前或工作后，更换全部的工作液体。

本实用新型通过在缸筒3离开柱塞2的壁面上，连通一管道6，并将全部的密封段4以及管道6的起始段，填充满洁净的工作液体，就可以将吸入柱塞泵的外部液体，例如固液混合物等，限制于管道6中，避免进入缸筒3内，从而防止吸入的外部液体污染缸筒3中的清洁的工作液体。参考图1，密封段4在柱塞泵开始工作之前就已经注满了工作液体，当柱塞2前行，即向右平移，密封段4的容积减小时，工作液体就被压入管道6中，将外部液体从出口30压出。而当柱塞2向左平移，密封段4的容积增加时，也只是工作液体能够回流进入密封段4。即柱塞2的平移，直接驱动工作液体在缸筒3和管道6的起始段中往复流动，就避免了从入口吸入的外部液体进入缸筒3，造成污染。

而为了方便更换或补充工作液体，在一个更佳的实施例中，如图1所示，在所述缸筒3上，优选为远离柱塞2的一端，开有一加液口5，所述加液口5可连通外部与所述密封段4，所述加液口5上还设有可开合的封闭盖，完成加液后就密封所述加液口5。这样在需要更换工作液体时，例如一天工作结束后，只需要通过加液口5就可以进行换液和/或补液的操作。当然，所述加液口5也可以设置为一对，对称分布于缸筒3的壁面上，一个作为入口，一个作为出口，更方便换液。

其中，考虑到出口30通常是设置在离开外部液体源一定高度或距离处，故在一个更佳的实施例中，所述入口还连接一进液管16，工作时，只要将进液管16的入口浸入外部液体源的液面以下即可。并且，因为进液管16中没有过高的压力要求，故可以设置较长，以及设置为拉伸折叠式，以方便携带和保存。设置进液管16，可避免空气等气体从入口进入管道6，毕竟因为气体可压缩，会导致柱塞泵驱动或加压外部液体的效率降低。

在一个更佳的实施例中，如图2所示，所述管道6为近似竖直放置的U型管道，包括依次连接的下降段10、弯折段14和上升段20：所述下降段10为管道的起始段，上端连通至所述缸筒3，开口于密封段4。上升段20为管道的远端，所述出口30位于所述上升段20的上端。而所述弯折段14就位于所述U型管道的下部，并且入口位于所述弯折段14上，优选为所述弯折段14中、连接所述上升段20的一侧。相应地，所述入口设置有入口单向阀15，所述出口30设置有出口单向阀25。设置近似竖直放置的U型管道，且将出口30设置于U型管道中远离所述缸筒3的上升段20上端，而入口设置于U型管道的弯折段14上，既保证了入口至缸筒3之间的管道容积足够大，以防止吸入的外部液体进入密封段4，又使得入口的高度位置更低，从而保证当将U型管道置入外部液体源时，入口没于液面以下，避免吸入空气，也更方便从低洼处抽吸外部液体或抽吸液面较浅的外部液体。

工作时，柱塞2后退，从入口抽吸外部液体，并填充至入口至下降段10的管道中。柱塞2前行，入口单向阀15关闭，工作液体压迫外部液体进入至从入口到出口30之间的上升段20里，同时，当上升段20内的液体压强超过设定压强后，出口单向阀25打开，原本留存于上升段20内的液体，在压力下就从出口30流出或喷出。其中，所述留存于上升段20内的液体，具体除了第一次可能为空气或工作液体，以后就都是上一次被抽吸入U型管道下降段10的外部液体。

在一个更佳的实施例中，当所述入口设置于所述弯折段14中的连接所述上升段20的一侧时，所述弯折段14的底部还连通一杂物箱40，所述杂物箱40用于存放所述外部液体中沉淀的固体杂物。即当外部液体在管道中流经杂物箱40时，其中夹带的固体杂物就被沉淀而进入杂物箱40。更佳地，为了防止固体杂物二次进入管道6中，在所述杂物箱40中还设有允许外部液体流入但拦阻所述固体杂物流出的单向开合的过滤网41，这样，当柱塞2从入口吸入外源液体时，负压将所述滤网41打开，支起在管道6中，对外源液体加以过滤，其中的固体杂物被拦阻，并在重力作用下落入杂物箱40中。而当柱塞2前行，推动外源液体流向出口30时，所述滤网41被关闭覆盖于杂物箱40的开口处，阻挡杂物箱40中的固体杂物返回管道6里。

为了防止固体杂物从杂物箱40中返回管道6里，还可以例如将杂物箱40的直径放大，至远远超过杂物箱40在管道6上的开口直径。这样落入杂物箱40中的固体杂物经过开口而返回管道的概率就会大大减小。

综上所述，本实用新型的可工作于固液混合物的柱塞泵的使用方法，如图3所示，具体包括以下步骤：

a. 所述柱塞2后退至使得所述密封段4为最大容积；

b. 向所述密封段4加注清洁的工作液体；

c. 所述入口浸入所述外部液体；

d. 启动动力机构，驱动柱塞2在缸筒3内往复平移，外部液体从入口流入管道6，再从出口30流出管道6。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种可工作于固液混合物的柱塞泵，其特征在于，包括：

一柱塞和一缸筒，所述柱塞在动力机构驱动下，可在所述缸筒内往复平移，以改变缸筒的密封段所封闭的容积；

还包括一管道，所述管道开口于所述缸筒的密封段；所述管道上开有供外部液体流出的出口，所述出口设有闭合时可阻断外部液体流出的出口单向阀；所述管道内的压强高于设定压强时，所述出口单向阀打开；

所述管道还开有供所述外部液体流入的入口，所述入口设有封闭时可阻断外部液体流出的入口单向阀，所述管道内的压强低于外部压强时，所述入口单向阀打开；

从所述入口至所述缸筒的容积，大于因所述柱塞移动而变化的最大容积；

所述外部液体包括液体或固液混合物。

2.根据权利要求1所述的柱塞泵，其特征在于，所述入口和所述出口都设置于所述管道远离所述缸筒的一段。

3.根据权利要求1所述的柱塞泵，其特征在于，所述入口还连通一进液管。

4.根据权利要求1所述的柱塞泵，其特征在于，所述管道为近似竖直放置的U型管道，包括依次连接的下降段、弯折段和上升段：

所述下降段的上端连通所述密封段；所述出口位于所述上升段的上端；所述弯折段位于所述U型管道的下部；所述入口位于所述弯折段。

5.根据权利要求4所述的柱塞泵，其特征在于，所述入口开口于所述弯折段连接上升段的一侧；所述弯折段的底部连通一杂物箱，所述杂物箱用于存放所述外部液体中沉淀的固体杂物。

6.根据权利要求5所述的柱塞泵，其特征在于，所述杂物箱在所述底部设有单向可开合的过滤网，所述过滤网打开时过滤管道中的外部液体，并拦阻其中的固体杂物；所述过滤网闭合时，拦阻所述杂物箱中的固体杂物流入管道。

7.根据权利要求5所述的柱塞泵，其特征在于，所述杂物箱的箱体直径大于所述杂物箱在所述弯折段上的开口直径。

8.根据权利要求1至7任一所述的柱塞泵，其特征在于，所述缸筒上开有一加液口，所述加液口可连通外部与所述密封段，所述加液口上还设有可开合的封闭盖。

9.根据权利要求1至7任一所述的柱塞泵，其特征在于，所述出口单向阀包括一弹性结构，所述弹性结构用于提供所述设定压强。