CN102937081A - 微型温控加压泵 - Google Patents

Abstract

微型温控加压泵，涉及一种加压泵。提供一种通过加热汽体控制温度以达到加压的目的，不需复杂的机械装置，也不需要电机和叶轮的驱动，体积微小，结构简单紧凑，理论上能够加压到4~5个大气压的微型温控加压泵。设有进液室、储液室、气室、气压传感器、加热装置；所述进液室的出口经单向通道接储液室的出口，在单向通道上设有单向阀，所述储液室的顶部与气室之间设有隔热膜；气室的顶部设有泄压阀,所述气压传感器设在气室上，气室的内壁设有隔热层，气室底部有易挥发液体；所述加热装置设于气室底部下方；所述储液室的底部设有出液口，所述出液口上设有电磁阀。

Description

微型温控加压泵

技术领域

本发明涉及一种加压泵，尤其是涉及一种适用于需将微量液体进行加压或高速喷射的微型温控加压泵。

背景技术

随着电子技术及微纳制造技术的发展，现在的工业设备集成度越来越高，向着小型和微型化的方向发展。

目前，市场上对液体进行加压的泵大部分都是传统的机械式结构，通过电机或马达带动叶轮的高速旋转使其两侧产生压力差或者离心力。这种泵虽然可以产生很大的压强，但是其机械结构复杂，又需要电机驱动，整体体积较大，很难做到微型化。而蠕动泵和齿轮泵等虽然体积可以做到较小，但是其却无法产生较大的压强，液体流速缓慢。在需要让流体高速喷射而又要求设备体积小的场合（如便携式拉曼光谱仪的表面增强粒子施加装置），目前还没有很好的解决方案。

中国专利CN101290001公开一种通过在载体安装许多个浮力加压泵，利用浮体在波浪的推动下上下起伏将能量以液压能的方式传输至驱动装置，驱动装置将液压能转换成机械能从而带动发电机进行发电，其具有无污染、建造和营运成本低、安全可靠、电量大、不占用陆地等优点，弥补了水电站、核电站的安全问题，火力发电的污染问题，风力太阳能成本高电量少等现有发电站的各种缺陷。

中国专利CN101691854A公开一种燃料加压泵及系统，加压泵主要包括液压油腔、蓄压油腔、活塞，活塞连接液压油腔及蓄压油腔，活塞与液压油腔的接触面积大于其与蓄压油腔的接触面积，由电子控制单元控制阀门启闭，推动活塞上下移动实现压力的加载与卸压以进行燃油喷射。加压系统是将加压泵的液压油入口和液压油腔溢流阀出口连接至液压油槽，蓄压油腔入口和蓄压油腔溢流阀出口连接至燃油槽，蓄压油腔出口进行喷油，其包括电子控制单元，电子控制单元接收活塞位置上止点传感器、活塞位置下止点传感器的信号控制加压泵各入口出口的阀门启闭。

中国专利CN102536568A公开一种二甲醚发动机用直列隔膜式加压泵。其技术方案是：凸轮轴(15)上设有2~4个凸轮；下泵体(10)设有的与凸轮数相同的挺柱孔中装有挺柱体部件，凸轮轴(15)上的凸轮与对应的滚轮(14)活动接触，挺柱(13)的上端装有调整垫块(11)；上泵体(5)装有的柱塞套(6)中的柱塞(8)下端与对应的调整垫块(11)活动接触；柱塞套孔上装有的泵头上盖(1)与泵头下盖(3)间设有隔膜(2)；泵头上盖(1)上的进油阀(23)和出油阀(22)的油道与泵头上盖(1)的2~5油孔相通，泵头下盖(3)的孔状液压油腔与泵头下盖(3)的2~5油孔相通；泵头下盖(3)与隔膜(2)构成的油腔通过油管(25)与油杯部件(26)相通。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过加热汽体控制温度以达到加压的目的，不需复杂的机械装置，也不需要电机和叶轮的驱动，体积微小，结构简单紧凑，理论上能够加压到4~5个大气压的微型温控加压泵。

本发明设有进液室、储液室、气室、气压传感器、加热装置；所述进液室的出口经单向通道接储液室的出口，在单向通道上设有单向阀，所述储液室的顶部与气室之间设有隔热膜；气室的顶部设有泄压阀,所述气压传感器设在气室上，气室的内壁设有隔热层，气室底部有易挥发液体；所述加热装置设于气室底部下方；所述储液室的底部设有出液口，所述出液口上设有电磁阀。

所述加热装置可设有电热丝和反射镜，用于对气室加热，所述加热装置在电热丝上可设有加热开关，所述气压传感器、电磁阀和加热开关与微处理器连接，电热丝通过继电器与微处理器连接，气压传感器、电磁阀、加热开关、微处理器、继电器等组成加温控制系统。

本发明工作时，液体可以先加入或储存在进液室中，通过单向通道进入储液室，由电热丝和反射镜构成的加热装置可以对密闭的气室进行快速加热。气室底部有易挥发的液体，被加热后蒸汽充满气室，根据理想气体状态方程PV=nRT，可知气室的压强P可以达到很大的一个状态，其原理同高压锅相同。但是由于气室体积很小，所以可以快速加热到一个很大的气压。

气室的气压通过弹性膜将压强加载到储液室液体表面。储液室液体压强增大，单向通道的单向阀受压关闭，储液室就处于封闭状态。气室继续加热增压，储液室液体的压强也将不断增大。控制电磁阀快速关断，液体在阀门开启瞬间由于高压将从出液口高速喷射而出。

打开气室的泄压阀，气室和大气连通，气室内的压强就变为大气压强，储液室内的压强也变为大气压强，由于进液室液位高于储液室液位，单向通道的单向阀被打开，储液室内液体得到补充。如此可以反复进行液体的微量高速喷射。

附图说明

图1为本发明实施例的结构组成示意图。

图2为本发明实施例的泄压阀的原理图。

图3是本发明实施例的电路控制原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明实施例设有进液室1、储液室11、气室5、气压传感器6、加热装置9；所述进液室1的出口经单向通道2接储液室11的出口，在单向通道2上设有单向阀10，所述储液室11的顶部与气室5之间设有隔热膜3；气室5的顶部设有泄压阀4,所述气压传感器6设在气室5上，气室5的内壁设有隔热层7，气室5底部有易挥发液体8；所述加热装置9设于气室5底部下方；所述储液室11的底部设有出液口13，所述出液口13上设有电磁阀12。

参见图1和3，所述加热装置9设有电热丝91和反射镜，用于对气室5加热，所述加热装置9在电热丝91上设有加热开关14，所述气压传感器6、电磁阀12和加热开关14与微处理器MPU连接，电热丝91通过继电器J与微处理器MPU连接，气压传感器6、电磁阀12、加热开关14、微处理器MPU、继电器J等组成加温控制系统。

图2给出本发明实施例的泄压阀的原理图，所述泄压阀设有阀门帽2-5，在阀门帽2-5底部设有透气孔2-3，在阀门帽2-5中间设有注液孔2-4，在图2中，阀门帽2-5与气室壁2-1之间设有橡胶层2-2。

本发明实施例工作时，液体流入并充满进液室1。进液室1通过单向通道2与储液室11相连通。单向通道2内由单向阀10控制液体的流向。当储液室11为常压时，由于进液室1的液位高于储液室11的液位，单向阀10左端的压强大于右端，单向阀被液压往右推，液体就从进液室流入储液室。储液室液体不断增加直到被顶部的隔热膜3挡住。此时储液室液位量最高。

闭合加热开关14，电热丝91开始加热气室5。气室内壁为中间抽真空的双层反射玻璃做成，保温隔热性能好。可以保证气室内温度快速升高。气室底部易挥发液体8大量蒸发，根据理想气体状态方程：pV=nRT，物质的量n和绝对温度温度T都在不断增加，而体积V几乎不变，则气室内的气压将快速增高。弹性隔热膜受压膨胀将气压施加给储液室液体。储液室内液压快速升高，单向阀右端的压强大于左端，被液压往左推，单向阀自锁，储液室处于封闭状态，气室内的高压完全施加在储液室上。安装于气室内的气体压力传感器6实时采集压力值并传输给处理器MPU（参见图3）。MPU将该压力值与预先设定的压力值进行对比，若该压力值小于预设的压力则热阻丝继续加热，若该压力值大于预设的压力则停止加热。通过这样的反馈，保证气室内的压力始终处于预设的状态。在图3中，标记J为继电器。

要对外施加液体时，控制MPU给电磁阀12一个脉冲驱动信号，电磁阀12开启后又迅速关断。由于高压，在电磁阀12开启瞬间，一段液柱被高速喷射出。通过控制预设气压的大小和电磁阀开关的时间就可以控制液体喷射的量和流速。

当不需喷射或储液室需要补充液体时，打开泄压阀4，泄压阀4的原理图如图2所示。当气室加热增压时，阀门帽2-5受力往上压紧橡胶层2-2，阀门自锁处于密闭状态。当需要泄压时，用力按下阀门，阀门内的气体从阀门帽2-5与橡胶层2-2之间的间隙流走，气室内的气压迅速降为常压。泄压时，气室内的易挥发液体的蒸汽同样会流失，需要定期添加，添加时从透气孔注入即可。当泄压时，储液室也降为常压，单向阀开启，液体从进液室流入储液室，储液室液体得到补充。弹性隔热膜恢复，冷凝在弹性隔热膜上的易挥发液体回流到气室底部。在图2中，其他标记：2-1为气室壁，2-3为透气孔，2-4为注液孔。

本发明利用理想气体定律pv=nRT和帕斯卡原理实现对液体加压，结构简单紧凑，适用于对微量液体进行加压喷射的领域。

Claims (4)

1.微型温控加压泵，其特征在于设有进液室、储液室、气室、气压传感器、加热装置；所述进液室的出口经单向通道接储液室的出口，在单向通道上设有单向阀，所述储液室的顶部与气室之间设有隔热膜；气室的顶部设有泄压阀,所述气压传感器设在气室上，气室的内壁设有隔热层，气室底部有易挥发液体；所述加热装置设于气室底部下方；所述储液室的底部设有出液口，所述出液口上设有电磁阀。

2.如权利要求1所述的微型温控加压泵，其特征在于所述加热装置设有电热丝和反射镜，用于对气室加热。

3.如权利要求1或2所述的微型温控加压泵，其特征在于所述加热装置在电热丝上设有加热开关。

4.如权利要求1所述的微型温控加压泵，其特征在于所述气压传感器、电磁阀和加热开关与微处理器连接，电热丝通过继电器与微处理器连接，气压传感器、电磁阀、加热开关、微处理器、继电器组成加温控制系统。

Images