CN107035698B - 一种变温变压泵 - Google Patents

Abstract

本发明是一种利用温度变化使液体饱和蒸气压变化形成压强梯度力从而驱动流体定向运动而实现流体输送的机械装置。如附图1所示，本发明包含①离心泵，②降温套，③变温腔，④吸入单向阀，⑤上液位传感器，⑥加热模块，⑦排出单向阀，⑧下液位传感器，⑨控制总成等组成部分。

Description

一种变温变压泵

技术领域

本发明涉及一种利用温度变化使液体饱和蒸气压变化形成压强梯度力从而驱动流体定向运动而实现流体输送的机械装置。

背景技术

工农业生产、科学研究和日常生活中很多场合都需要对涉及超低粘度的液体（例如液化石油气、制冷剂、丙酮等）从一个容器转移到另一个容器的情况，但是由于这些液体的粘度太低，无法在叶片的作用下使泵腔形成一层密闭的液膜，使目前所有的机械泵都不能用于泵送这类液体，因此当需要将这类液体从一个容器转移到另一个容器的时候，只能将装有这类液体的容器升高到一定的位置，然后利用重力作用将液体从处在高处的容器“倒入”到处在低处的容器中，这种“倒入”的方式不但效率很低，而且有时候可能会导致很多危险。同时，由于这类低粘度或超低粘度的液体无法用泵进行转移或输送，导致很多物体只能在气体的状态下进行转移或输送，显然气体状态的物体不但密度较低，且需要更多更大的容器才能储存，这种情况限制了这类物质的应用。同时，由于现有泵机在泵送物体的时候，被泵送的物体都必须经过泵的叶轮，因此，被泵送的物体的物理属性极容易受到破坏，比如用现在的泵泵送果汁一类的物体时，当果浆在泵送中经过泵的叶轮时，飞速旋转的叶片将损坏果浆的植物纤维素，导致果汁的营养价值大为受损。为此，设计一种可以泵送低粘度或超低粘度的液体的新型泵对提高工农业生产的效率、扩大这类物质的应用范围，增强物质转移的安全性能均具有重大意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有泵机在抽送液体粘度适应性差、对含颗粒液体或流体不能泵送、对泵送物体有损害作用，泵送物体时可能造成安全事故等弊端，提供一种可以泵送所有低粘度或超低粘度液体、含颗粒液体或流体、对被泵送物体没有任何损害作用，也不存在任何安全隐患的新型泵。所述泵的基本原理是利用泵腔内外三个密闭空间压强的高低往复变化产生正向或反向驱动力泵送液体达到转移物体的目的，根据这一原理，本发明设计了一套独特的物理结构以及运行逻辑程序，所述物理结构的主要组成部分包括：①离心泵；②降温套；③变温腔；④加热模块；⑤控制总成；及一些连接配件等。上述各主要组成部分按图1所示连接构成一个有机整体，构成的所述物理结构依照设计的工作逻辑运行，基本工作逻辑为：工作伊始，离心泵将低温冷却液输送到降温套内，降温套注入低温冷却液后，套在里面的变温腔温度下降，随着变温腔温度的持续降低，其中液体的饱和蒸气压迅速下降并导致腔内压强降低，此时与变温腔一端连接的吸入端单向阀门由于吸入端压强大于变温腔内部压强而打开，工质在压强梯度力的驱动下进入变温腔，随着工质的进入，变温腔内的上液位传感器检测到腔内充满液体时，离心泵停止工作，冷却套内冷却液在重力作用下经由离心泵叶轮间隙流回保温水槽，同时变温腔内置的加热模块开始给工质加热，泵腔内的工质受热后饱和蒸气压迅速上升，根据帕斯卡原理，处在同一密闭容器（变温腔）中的液体压强也同步上升，当变温腔内液体压强大于与排出单向阀阀门连接的工质排出端的压强时，排出单向阀打开，变温腔内的液体在压强梯度力的流向排出端并经排出端注入工质排出端容器，变温腔内液位随之下降，当下液位传感器检测到变温腔内的工质被排空时，加热模块停止加热，同时，离心泵重新启动，冷却液再次进入降温套内，变温腔内温度下降、压强下降，新的工质被吸入变温腔，下一泵送循环过程开始，如此周而复始，达到连续泵送工质的目的。

如附图1所示，本发明所述变温变压泵是：所述变温变压泵包含①离心泵、②降温套、③变温腔、④吸入单向阀、⑤上液位传感器、⑥加热模块、⑦排出单向阀、⑧下液位传感器、⑨控制总成等组成部分。

所述控制总成⑨发出工作指令，所述离心泵①启动并向所述降温套②注入一定温度的冷却液，随着所述降温套②内冷却液的注入，置于所述降温套②内的所述变温腔③内的温度下降，腔内温度压强随之降低，此时，所述吸入单向阀④在液体吸入端压力的作用下被打开，需要泵送的工质往所述变温腔③内注入，当注入的工质达到装在所述变温腔③内的所述上液位传感器⑤的位置时，所述离心泵①停止工作，此时降温套内的冷却液将顺着离心泵叶轮的空隙流出降温套，同时所述变温腔③内所述加热模块⑥启动加热，变温腔内的工质温度升高， 所述变温腔③内的饱和蒸气压随之上升，根据帕斯卡原理，处在同一密闭容器（变温腔）中的液体压强也同步上升，当所述变温腔③内的液体压强大于排出端压强时，所述排出单向阀⑦打开，此时所述变温腔③内的液体在压力推送下自发流向排出端，所述变温腔③内的液位随之下降，当置于所述变温腔③内的所述下液位传感器⑧检测到所述变温腔③内的工质排空时，所述加热模块⑥停止加热，同时，所述离心泵①重新启动，使冷却液再次进入所述降温套②，所述变温腔③内温度再次下降、压强下降，所述吸入单向阀④再次被打开，新的工质再次吸入所述变温腔③，下一泵送循环过程开始，如此周而复始，达到连续泵送工质的目的。

所述离心泵①是一个用以泵送冷却液的离心泵，在所述变温变压泵中，所述离心泵①置于装有低温冷却液的冷却液槽中，并通过一根密闭管道与所述降温套②相连，所述变温变压泵需要降低温度，吸入液体时，所述离心泵①从冷却液槽中抽取冷却液注入所述降温套②内。

所述降温套②是一个套型的容器，用于容纳离心泵泵入的冷却液，并完成冷却液与变温腔③的热交换，所述降温套②底部与所述离心泵相连，上部侧壁有一个出口连接冷却液槽的导管，使得进入的冷却液可以循环。

所述变温腔③置于所述降温套②内，上端管口与所述吸入单向阀④连接，下端管口与所述排出单向阀⑦连接。

所述吸入单向阀④一端与所述变温腔③上端连接，与所述变温腔③连接端为吸入方向，另一端与工质容器管口连接，用于控制工质的流向。

所述上液位传感器⑤置于所述变温腔③内上端，用于检测吸入的工质是否已经充满泵腔。

所述加热模块⑥是一个发热装置，置于所述降温腔③下部，用于给所述变温腔③内的工质加热。

所述排出单向阀⑦一端与所述变温腔③下端管道连接，另一端与排出端容器管道连接，与排出端容器管道连接方向为排出方向，用于控制工质只能由变温腔进入排出端。

所述下液位传感器⑧置于所述变温腔③内，用于检测所述变温腔③内的工质是否被排空。

所述控制总成⑨是控制所述变温变压泵工作状态的控制装置，所述离心泵①、所述加热模块⑥、所述上液位传感器⑤和所述下液位传感器⑧均与所述控制总成⑨连接，向所述控制总成⑨上报检测或采集到的信息并接受来自所述控制总成⑨的指令进行工作。

附图说明

图1 变温变压泵结构原理图:①离心泵 ②降温套 ③ 变温腔 ④吸入单向阀 ⑤上液位传感器 ⑥加热模块 ⑦排出单向阀 ⑧下液位传感器 ⑨控制总成 图2 变温变压泵实施例图:①离心泵 ②降温套 ③ 变温腔 ④吸入单向阀 ⑤上液位传感器 ⑥加热模块⑦排出单向阀 ⑧下液位传感器 ⑨控制总成⑩冷却液槽。

具体实施方式

实施例：如图2所示，本实施例中所述变温变压泵中所述离心泵①置于一个具有一定容积的冷却液槽内，优化地，这个冷却液槽一般采用发泡聚苯乙烯保温槽，容积的大小一般以可装的冷却液可以满足所述离心泵①抽取冷却液为宜，同时所述冷却液槽有可与冷却装置连接的管口方便冷却液降温，所述离心泵①通过管道与所述降温套②连接，优化地，所述降温套②可以选用PTFE、PP-R等塑料材料制作，主体一般采用圆柱形，所述降温套上端侧壁有一个出口，出口有一根导管伸入所述冷却液槽，使所述离心泵①导入的冷却液可以循环回所述冷却液槽内，所述变温腔③置于所述降温套②内，优化地，所述变温腔③一般用紫铜制作，一般选用两端有半球形底部的圆柱形，所述变温腔③外壁与所述降温套②内壁之间的距离大致为5mm左右，所述变温腔③上部和下部各有一个管口分别透过所述降温套②上盖和下盖向外部延伸，上部管口延伸出所述降温套②上盖后与所述吸入单向阀④连接，单向连接阀的吸入方向朝所述变温腔③，所述单向阀④有一个接口与待注入工质的容器接口连接，所述变温腔③下部管口延伸穿出所述降温套②下盖后，与所述排出单向阀⑦连接，所述排出单向阀⑦的排出方向与待接收工质的容器管道连接，优化地，所述吸入单向阀④和所述排出单向阀⑦均可选用口径适当的弹簧-碟片式单向阀，所述加热模块⑥置于所述降温腔③内下端，与所述控制总成⑨连接并互相通信，所述加热模块⑨需要的电源由所述控制总成⑨供给，优化地，所述加热模块一般采用电压为AC220V的密封型加热模块，功率可以根据所述变温变压泵的设定功率选定，所述上液位传感器⑤置于所述变温腔③内壁上部，所述下液位传感器置⑧置于所述变温腔③内壁下部，分别与所述控制总成⑨接通并可互相通信，优化地，所述上液位传感器⑤和所述下液位传感器⑧均可选用电容式液位传感器，所述控制总成⑨是一个可以给所述离心泵①、所述加热模块⑥、所述上液位传感器⑤和所述下液位传感器⑧适配电源和完成相互通信，储存并处理数据的可编程控制装置，优化地，一般采用基于通用人机界面（GHMI）的可编程控制器，优化地，整个装置一般采用AC220V市电电源供电。

Claims (10)

1.变温变压泵，其特征在于：它包括一个离心泵（1）、降温套（2）、变温腔（3）、吸入单向阀（4）、上液位传感器（5）、加热模块（6）、排出单向阀（7）、下液位传感器（8）和一个控制总成（9），所述控制总成（9）发出工作指令，所述离心泵（1）启动并向所述降温套（2）注入一定温度的冷冻液，随着所述降温套（2）内冷冻液的注入，包裹在所述降温套（2）内的所述变温腔（3）内的温度下降，所述变温腔（3）腔内温度压强随之降低，至所述变温腔（3）内压强低于工质吸入端压强时，所述吸入单向阀（4）在压强梯度力的作用下被打开，需要泵送的工质往所述变温腔（3）内注入，当注入的工质达到所述变温腔（3）内的所述上液位传感器（5）的位置时，所述上液位传感器（5）向所述控制总成（9）发送所述变温腔（3）已注满工质的信号，所述控制总成（9）向所述离心泵（1）发出停止工作的指令，所述离心泵（1）停止工作，此时降温套内的冷冻液在重力作用下顺着所述离心泵（1）向所述降温套（2）注入冷冻液的管道流入所述离心泵（1）内，并通过所述离心泵（1）的叶轮间隙流出，同时所述控制总成（9）将向所述变温腔（3）内的所述加热模块（6）供应电源，所述加热模块（6）启动加热，所述变温腔（3）内的工质温度升高，所述变温腔（3）内的饱和蒸气压随之上升，根据帕斯卡原理，处在同一密闭容器，即所述变温腔（3）中的液体压强也同步上升，当所述变温腔（3）内的液体压强大于排出端压强时，所述排出单向阀（7）打开，此时所述变温腔（3）内的工质在压强梯度力的驱动下自发流向排出端注入工质接收容器，所述变温腔（3）内的液位随之下降，当置于所述变温腔（3）内的所述下液位传感器（8）检测到所述变温腔（3）内工质排空时向所述控制总成（9）发出所述变温腔（3）已经排空的信号，所述控制总成（9）接收到上述变温腔（3）已经排空的信号后向所述加热模块（6）发出停止加热的指令，所述加热模块（6）停止加热，同时，所述控制总成（9）向所述离心泵（1）发出启动指令，所述离心泵（1）重新启动，使冷却液再次进入所述降温套（2），所述变温腔（3）内温度再次下降、压强亦下降，所述吸入单向阀（4）再次被打开，新的工质被吸入所述变温腔（3），下一泵送循环过程开始，如此周而复始，达到连续泵送工质的目的，所述控制总成（9）与所述离心泵（1）、所述上液位传感器（5）、所述加热模块（6）和所述下液位传感器（8）分别连接、提供电源并互相通信，所述控制总成（9）同时对来自所述离心泵（1）、所述上液位传感器（5）、所述加热模块（6）和所述下液位传感器（8）的数据进行集中处理和分析，并根据所述变温变压泵的工作逻辑需要分别向所述离心泵（1）、所述上液位传感器（5）、所述加热模块（6）和所述下液位传感器（8）发送指令。

2.根据权利要求1所述的变温变压泵，其特征在于：所述离心泵（1）是一个可以将冷冻液注入到所述降温套（2）内的离心泵，该离心泵是任何可以完成泵送冷冻液的离心泵。

3.根据权利要求1或2所述变温变压泵，其特征在于：所述降温套（2）是一个下端有一根管子与所述离心泵（1）连接，上端侧壁有一个出口管道用于完成冷却液的循环，内部可置放所述变温腔（3）的密闭容器。

4.根据权利要求1或2所述变温变压泵，其特征在于所述变温腔（3）是一个置放于所述降温套（2）内，上端有一个管道伸出所述降温套上盖往外延伸，下端有一个管道伸出所述降温套（2）下盖往外延伸的相对密封的容器。

5.根据权利要求1或2所述变温变压泵，其特征在于：所述吸入单向阀（4）是一个一端与所述变温腔（3）连接，另一端与待注入工质的容器连接的单向阀，该单向阀是一个具有单向阀性能的任意阀门，阀门的大小根据所述变温变压泵的流量设计选定。

6.根据权利要求1或2所述变温变压泵，其特征在于：所述上液位传感器（5）是一个装在所述变温腔（3）上部，可以检测所述变温腔（3）内工质液位并将该信息发送给所述控制总成（9）的液位传感器，该传感器是任何具有液位检测功能并向所述控制总成（9）发送相关信息的液位传感器。

7.根据权利要求1或2所述变温变压泵，其特征在于：所述加热模块（6）是一个置于所述变温腔（3）下端，与所述控制总成（9）连接获取工作电源，向其发送信息或接受其发来的工作指令的一个加热模块。

8.根据权利要求1或2所述变温变压泵，其特征在于：所述下液位传感器（8）是一个装在所述变温腔（3）下部，可以检测所述变温腔（3）内工质液位并将该信息发送给所述控制总成（9）的液位传感器，该传感器是任何具有液位检测功能并向所述控制总成（9）发送相关信息的液位传感器。

9.根据权利要求1或2所述变温变压泵，其特征在于：所述排出单向阀（7）是一个一端与所述变温腔（3）下端管口连接，另一端与工质接收容器管口连接的具有单向阀功能的阀门，该单向阀是一个具有单向阀性能的任意阀门，阀门的大小可根据所述变温变压泵的流量设计选定。

10.根据权利要求1或2所述变温变压泵，其特征在于：所述控制总成（9）是一个具有数据接收、储存、处理功能的可编程控制装置，接收来自所述离心泵（1）、所述上液位传感器（5）、所述下液位传感器（8）和所述加热模块（6）的信息并向它们发出相关工作指令，同时向它们提供相应的工作电源。