CN105781948B - 静音泵 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种静音泵，工作腔两端分别与进液单向阀和排液单向阀连接；至少两个工作腔相对布置，在工作腔之间设有半导体制冷片；在工作腔内设有可变体积的驱动腔，驱动腔位于靠近半导体制冷片的位置。所述的驱动腔设有至少一个弹性膜片和导热片，导热片与半导体制冷片的工作面固定连接，弹性膜片与导热片互相连接成一个封闭的腔体，腔体内填充有工作介质。通过采用在工作腔内设置可变体积的驱动腔的方式，并配合利用半导体制冷片，反复加热和冷却驱动腔，实现几乎无噪音地输送流体介质。

Description

静音泵
技术领域
本发明涉及流体介质输送领域，特别是一种静音泵。
背景技术
现有技术中，有较多的用于输送流体介质的泵，例如活塞泵、离心泵和隔膜泵等。活塞泵是通过活塞在缸体内的往复运动，配合单向阀实现流体介质输送。离心泵是通过高转速旋转的泵叶产生的离心力实现流体介质输送。隔膜泵与活塞泵类似，是依靠机械力使振膜改变容积，配合单向阀实现流体介质输送。
在某些场合需要几乎无躁音的输送流体，以上的泵因为存在机械部件，均不能满足使用要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种静音泵，能够无噪音地输送流体介质。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种静音泵，工作腔两端分别与进液单向阀和排液单向阀连接；
至少两个工作腔相对布置，在工作腔之间设有半导体制冷片；
在工作腔内设有可变体积的驱动腔，驱动腔位于靠近半导体制冷片的位置。
所述的驱动腔设有至少一个弹性膜片和导热片，导热片与半导体制冷片的工作面固定连接，弹性膜片与导热片互相连接成一个封闭的腔体，腔体内填充有工作介质。
腔体内还填充有石墨蠕虫。
石墨蠕虫按重量计与工作介质的比值为0.01~0.5：1。
石墨蠕虫的膨胀倍率大于199倍。
所述的工作介质为常压下沸点在30~100℃的液体。
所述的工作介质优选为丙酮或乙醚。
所述的驱动腔内设有连接块，连接块间隔的将弹性膜片与导热片连接，以将驱动腔隔离成多个互相连通的腔室。
还设有用于给半导体制冷片降温的降温装置。
所述的半导体制冷片与提供可换向电流的驱动电源电连接。
本发明提供的一种静音泵，通过采用在工作腔内设置可变体积的驱动腔的方式，并配合半导体制冷片，反复加热和冷却驱动腔，实现几乎无噪音地输送流体介质。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明优选的结构示意图。
图3为图1的A-A剖视示意图。
图4为本发明优选的横截面示意图。
图5为本发明另一优选的横截面示意图。
图6为本发明中驱动电源的结构框图。
图7为本发明中单片机的电路图。
图8为本发明中继电器模块的电路图。
图中：工作腔1，限位块11，进液单向阀2，排液单向阀3，驱动腔4，连接块41，弹性膜片42，导热片43，半导体制冷片5。
具体实施方式
如图1~5中，一种静音泵，工作腔1两端分别与进液单向阀2和排液单向阀3连接；
至少两个工作腔1相对布置，如图3中所示，在工作腔1之间设有半导体制冷片5，半导体制冷片5设置在工作腔1的两个平面之间；
在工作腔1内设有可变体积的驱动腔4，驱动腔4位于靠近半导体制冷片5的位置。由此结构，当通过半导体制冷片5的发热与制冷，使驱动腔4的体积间歇性发生变化，即可将工作腔1内的流体介质进行输送，由于没有机械运动部件，本发明能够实现几乎无噪音地工作。
优选的方案如图3中，所述的驱动腔4设有至少一个弹性膜片42和导热片43，弹性膜片42采用橡胶材质，优选采用氟橡胶，导热片43采用铜、铝或银，导热片43与半导体制冷片5的工作面固定连接，弹性膜片42与导热片43互相连接成一个封闭的腔体，腔体内填充有工作介质。工作腔1的壳体弹性膜片42和导热片43通过螺栓、折边压紧或焊接连接的方式固定连接在一起。由此结构，通过导热片43将热量传递给工作介质，或者从工作介质传递给导热片43，以使工作介质加热和冷却。从而带动弹性膜片42的膨胀和收缩，进而推动工作腔1内的流体介质，从进液单向阀2吸入，从排液单向阀3排出。进液单向阀2和排液单向阀3中均设弹性元件，例如弹簧、或弹性硅胶片，以使进液单向阀2和排液单向阀3在没有外部压力的条件下，保持密闭的状态。
优选的方案中，腔体内还填充有石墨蠕虫。由此结构，便于工作介质内的热量传递。
石墨蠕虫按重量计与工作介质的比值为0.01~0.5：1。石墨蠕虫的膨胀倍率大于199倍。更高的膨胀倍率是有益的，能够避免石墨蠕虫在工作介质内沉淀，且通过增大的比表面积实现更好的热量传递效果。
所述的工作介质为常压下沸点在30~100℃的液体。
所述的工作介质优选为丙酮或乙醚。以丙酮为例，丙酮的沸点为56.53 ℃，且几乎无毒。随着半导体制冷片5的一面加热到约60 ℃，驱动腔4内的工作介质沸腾，产生较多的气体，从而使该侧工作腔内的弹性膜片42膨胀变形，驱动工作腔内的流体介质从排液单向阀3排出；
而在半导体制冷片5的另一面则冷却到0-5℃，该侧驱动腔4内的工作介质快速凝结，弹性膜片42收缩变形，工作腔内的流体介质从进液单向阀2被吸入。从而本发明巧妙的利用了半导体制冷片5一面发热另一面制冷的特性，充分降低了能耗。
优选的方案如图2中，所述的驱动腔4内设有连接块41，连接块41沿轴向间隔的将弹性膜片42与导热片43连接，以将驱动腔4隔离成多个互相连通的腔室。由此结构，便于将驱动腔4设置为较大的腔体，以提高泵送效率。设置的连接块41能够避免膨胀变形的弹性膜片42将工作腔1完全封堵。进一步优选的，在工作腔1内壁与弹性膜片42变形最大的部分相对应的位置还设有限位块11，设置的限位块11能够避免弹性膜片42将工作腔1完全封堵。限位块11沿圆周布置多个，沿圆周的限位块11之间具有空隙。
还设有用于给半导体制冷片5降温的降温装置。由于半导体制冷片5制热的效率高于制冷的效率，因此给半导体制冷片5降温是必要的。降温装置采用风冷或水冷的方案。
如图6~8中，所述的半导体制冷片5与提供可换向电流的驱动电源电连接。由此结构，给半导体制冷片5交替提供不同方向的电流，需要注意的，半导体制冷片5的电流方向切换不可即时进行，需要在电流方向切换之前缓冲一段时间，以避免热胀冷缩损坏半导体制冷片5。图6中的温度传感器用于检测温度，设定一个温度上限与一个温度下限；当温度传感器检测的温度达到温度上限时，单片机控制相关继电器模块动作，继电器控制电源的输出，半导体制冷片开始制冷；当温度传感器检测的温度达到温度下限时，单片机控制继电器模块动作，半导体制冷片开始发热。
如图7中，单片机电路由STM32F103单片机，电阻R1，电容C1、C2、C3，晶振Y1，按键RESET1组成。STM32F103单片机是主控芯片。单片机的PB0~PB3端口用于检测温度传感器的信号。
如图8中，继电器的1端为衔铁外接阀门的输入端，2、3端为继电器两触头，3端与电源输入连接，4、5端为电磁线圈，线圈4端接电源，5端接继电器驱动信号。当5端输入高电平，线圈中无电流流通，则1、2闭合，所以继电器关闭；当5端输入低电平，线圈中有电流流通，由于电磁感应，将使1、3闭合，继电器开通。
为确保尽量连续的输送流体介质，如图4、5中，采用了更多的工作腔1的结构，工作腔1的数量为偶数个，各个工作腔1沿着圆周布置，在工作腔1之间设置半导体制冷片5，相邻的半导体制冷片5之间的电流流向相反。即工作腔1内的驱动腔4同时被两个半导体制冷片5加热或制冷。从而提高输送效率，并接近连续输送，减少波动脉冲。
以图3的结构为例进行说明，当驱动电源给半导体制冷片5提供电流，半导体制冷片5进入工作状态，半导体制冷片5的一面制热，例如图3中的左面，热量通过导热片43传递给驱动腔4内的工作介质，例如丙酮，当温度达到丙酮的沸点56.53 ℃，工作介质沸腾，并产生大量的丙酮蒸汽，弹性膜片42膨胀变形，将工作腔1内的流体介质，例如水从排液单向阀3排出。根据一段设定的时间或者由温度传感器提供的反馈，驱动电源断开半导体制冷片5的电流，半导体制冷片5开始冷却。根据一段设定的时间或者由温度传感器提供的反馈，驱动电源给半导体制冷片5提供换向后的电流，半导体制冷片5原来制热的一面，例如图3中的左面开始制冷，使驱动腔4内的丙酮快速冷却，丙酮冷凝为液体，弹性膜片42收缩变形，在工作腔1内产生负压，进液单向阀2开启，排液单向阀3关闭，流体介质在负压作用下进入到工作腔1内。同时，半导体制冷片5的右面加热，开始驱动右侧的工作腔1排出液体介质。随着驱动电源的电流交替换向，流体介质被持续的输送。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种静音泵，其特征是：工作腔（1）两端分别与进液单向阀（2）和排液单向阀（3）连接；至少两个工作腔（1）相对布置，在工作腔（1）之间设有半导体制冷片（5）；在工作腔（1）内设有可变体积的驱动腔（4），驱动腔（4）位于靠近半导体制冷片（5）的位置；
所述的驱动腔（4）设有至少一个弹性膜片（42）和导热片（43），导热片（43）与半导体制冷片（5）的工作面固定连接，弹性膜片（42）与导热片（43）互相连接成一个封闭的腔体，腔体内填充有工作介质；
所述的半导体制冷片（5）与提供可换向电流的驱动电源电连接。
2.根据权利要求1所述的一种静音泵，其特征是：腔体内还填充有石墨蠕虫。
3.根据权利要求1所述的一种静音泵，其特征是：石墨蠕虫按重量计与工作介质的比值为0.01~0.5：1。
4.根据权利要求1所述的一种静音泵，其特征是：石墨蠕虫的膨胀倍率大于199倍。
5.根据权利要求1所述的一种静音泵，其特征是：所述的工作介质为常压下沸点在30~100℃的液体。
6.根据权利要求1所述的一种静音泵，其特征是：所述的工作介质为丙酮或乙醚。
7.根据权利要求1所述的一种静音泵，其特征是：所述的驱动腔（4）内设有连接块（41），连接块（41）间隔的将弹性膜片（42）与导热片（43）连接，以将驱动腔（4）隔离成多个互相连通的腔室。
8.根据权利要求1所述的一种静音泵，其特征是：还设有用于给半导体制冷片（5）降温的降温装置。
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