CN107859879A - 一种用于液体的动力装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于液体的动力装置及其控制方法，所述动力装置包括：供气回路，为所述动力装置提供气体；储液容器，与所述供气回路连接，存储液体；出液回路，与所述储液容器连接，向外供给液体；进液回路，与所述储液容器连接，向所述储液容器供给液体；控制单元，与所述供气回路、出液回路及进液回路连接，控制所述供气回路、出液回路及进液回路处于接通状态或断开状态；所述控制单元控制所述供气回路、出液回路处于接通状态，所述供气回路向所述储液容器输入气体，所述储液容器内的液体接受所述气体的压力作用通过所述出液回路向外流出。采用上述技术方案后，提高了推动液体的稳定性、精确度；避免动力装置对液体的交叉感染。

Description

一种用于液体的动力装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及工业控制领域，尤其涉及一种用于液体的动力装置及其控制方法。

背景技术

在工业领域，特别是生物医学工业领域，经常需要对一些液体进行输送、检测，这些液体可以是实验对象、生产原料、辅助冷却液，存储于容器并在管道内流动。在某些应用场合，需要使液体缓慢、少量地移动，也就是实现微量液体流动。现有技术中，推动微量液体流动主要依靠泵的方式或者是注射器的方式，这些方式在应用中经常出现稳定性差、输送精度不高、机械系统容易受外界干扰等问题。

因此需要一种新型的液体动力装置，保证液体的转移、输送在流动过程中的稳定性以及输送量的高精度。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种用于液体的动力装置及其控制方法，通过供气回路提供气体动力，实现稳定地、精确地推送液体的技术效果。

本发明公开了一种用于液体的动力装置，包括：供气回路，为所述动力装置提供气体；储液容器，与所述供气回路连接，存储液体；出液回路，与所述储液容器连接，向外供给液体；进液回路，与所述储液容器连接，向所述储液容器供给液体；控制单元，与所述供气回路、出液回路及进液回路连接，控制所述供气回路、出液回路及进液回路处于接通状态或断开状态；所述控制单元控制所述供气回路、出液回路处于接通状态，所述供气回路向所述储液容器输入气体，所述储液容器内的液体接受所述气体的压力作用通过所述出液回路向外流出。

优选地，所述供气回路与所述储液容器的顶部连接；所述出液回路与所述储液容器的底部连接；所述进液回路与所述储液容器的顶部连接。

优选地，所述供气回路包括：气体源，向所述供气回路提供气体；气体流量控制单元，与所述气体源及控制单元连接，控制所述供气回路中气体的流量；第一电磁阀，与所述气体流量控制单元及控制单元连接，控制所述供气回路处于接通或断开状态；所述气体自所述气体源流经所述气体流量控制单元、第一电磁阀后流入所述储液容器。

优选地，所述气体源、气体流量控制单元、第一电磁阀及储液容器之间通过软管连接。

优选地，所述出液回路包括：第二电磁阀，串接于所述出液回路内，与所控制单元连接，控制所述出液回路处于接通或断开状态。

优选地，所述第二电磁阀与所述储液容器之间通过液体管路连接。

优选地，所述进液回路包括：第三电磁阀，与所述控制单元连接，控制所述进液回路处于接通或断开状态。

优选地，所述第三电磁阀与所述储液容器之间通过液体管路连接。

本发明还公开了一种用于液体的动力装置的控制方法，包括以下步骤：

S101：所述控制单元控制所述供气回路及出液回路处于接通状态；

S102：所述供气回路向所述储液容器输入气体，所述储液容器中的液体接受所述气体的压力作用通过所述出液回路流出；

S103：所述控制单元控制所述供气回路及出液回路处于断开状态；

S104：所述控制单元控制所述进液回路处于接通状态，所述进液回路向所述储液容器补充液体；

S105：所述控制单元控制所述进液回路处于断开状态。

采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.提高了推动液体的稳定性、精确度；

2.避免动力装置对液体的交叉感染。

附图说明

图1为符合本发明一优选实施例中用于液体的动力装置的结构示意图；

图2为符合本发明一优选实施例中用于液体的动力装置的控制方法的流程示意图。

附图标记：

1-供气回路、2-储液容器、3-出液回路、4-进液回路、5-控制单元、6-气体源、7-气体流量控制单元、8-第一电磁阀、9-第二电磁阀、10-第三电磁阀。

具体实施方式

以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。

参阅图1，为符合本发明一优选实施例中用于液体的动力装置的结构示意图，所述动力装置包括：

-供气回路1

所述供气回路1为所述动力装置提供气体。所述动力装置的动力为气体，所述供气回路1产生具有压力的气体，所述气体能够推动液体流动。所述供气回路1是整个动力装置的动力源。所述供气回路1包括产生气体的来源、输送气体的管道以及控制管道通断的电磁阀。

-储液容器2

所述储液容器2与所述供气回路1连接，存储液体。所述储液容器2内存储的液体即为应用场合所需的液体，即被控对象。所述储液容器2与所述供气回路1连接，所述供气回路1提供的气体进入所述储液容器2。所述储液容器2在所述动力装置中起到存储液体，并缓冲所述气体的动力，使得液体受到均匀的气体压力。

-出液回路3

所述出液回路3与所述储液容器2连接，向外供给液体。所述出液回路3引导所述液体流向需要使用的工作场合或其他设备。所述出液回路3包括输送液体的管道以及控制管道通断的电磁阀。

-进液回路4

所述进液回路4与所述储液容器2连接，向所述储液容器2供给液体。随着所述储液容器2内的液体经所述出液回路3流出，所述储液容器2内的液体会逐渐减少，需要补充。所述进液回路4向所述储液容器2补充液体，使得所述储液容器2内保有一定量的液体，能够承受所述气体的压力，并避免气体进入所述出液回路4。所述进液回路4包括输送液体的管道以及控制管道通断的电磁阀。

-控制单元5

所述控制单元5与所述供气回路1、出液回路3及进液回路4连接，控制所述供气回路1及出液回路3处于接通状态或断开状态。所述控制单元5可以是单片机、PCL、计算机等具有逻辑运算及信号输入输出通道的设备。所述控制单元5通过控制信号线与各回路的电磁阀连接，控制电磁阀接通或断开，从而实现对各回路的通断控制。

所述动力装置工作时，所述控制单元5控制所述供气回路1和出液回路3处于接通状态，所述供气回路1向所述储液容器2输入气体，所述储液容器2内的液体接受所述气体的压力作用通过所述出液回路3向外流出。当所述动力装置不向外供应液体时，所述控制单元5控制所述供气回路1和出液回路3处于断开状态，并根据所述储液容器2内的液位决定是否控制所述进液回路4处于接通状态进行液体补给。由于所述动力装置采用气体作为动力，并在所述储液容器2内对液体平面施加压力，使得所述液体所受的压力均匀、稳定，且微量可控；相对于其他动力方式直接驱动液体，本发明还能减少液体在动力环节与外部设备或物质的接触，避免液体被交叉感染。

作为所述动力装置的进一步改进，所述供气回路1与所述储液容器2的顶部连接；所述出液回路3与所述储液容器2的底部连接；所述进液回路4与所述储液容器2的顶部连接。本改进实施例对所述储液容器2与各回路的连接位置作了限定。由于气体密度比液体小，因此在所述储液容器2中所述液体位于下方，所述气体位于上方，因此所述供气回路1与所述储液容器2的连接位置宜设于所述储液容器2的顶部，使得气体区域连接为一体，避免在输送气体过程中发生气体和液体的混合交汇，保证液体处于平静状态，均匀受力。同理，所述出液回路3与所述储液容器2的连接位置宜设于所述储液容器2的底部，当所述动力装置向外输出液体时，避免将气体输送至所述出液回路3，还能利用储液容器2内液体的重力进行液体输送。所述进液回路4与所述储液容器2的连接位置宜设于所述储液容器2的顶部，这样当所述动力装置向外输出液体时，不会将液体送入所述进液回路4；而所述进液回路4进行液体补充时，不必克服所述储液容器2内液体的重力，减少能量损耗。所述动力装置向外输送液体时，须注意保持液体的液位高于所述出液回路3与所述储液容器2的连接位置，防止气体进入所述出液回路3；还需注意通过所述进液回路4补充液体，补充液体时所述液体的液位不要超过所述供气回路1与所述储液容器2的连接位置。

作为所述动力装置的进一步改进，所述供气回路1包括：

-气体源6

所述气体源6向所述供气回路1提供气体。所述气体源6可以是压缩空气罐、压缩机、气泵等产生具有一定压力的气体的设备，能够持续输出具有压力的气体，所述气体的压力应当至少能克服所述储液容器2内的液体流经所述出液回路3抵达工作场合的流动阻力。在本申请的某些实施例中，所述气体源6还可将气体干燥、消毒后再向后续环节供应。

-气体流量控制单元7

所述气体流量控制单元7与所述气体源6及控制单元5连接，控制所述供气回路1中气体的流量。所述气体流量控制单元7可以是电控气体流量阀，可控制气体通道的横截面积，实现控制气体流量的目的。由于所述气体源6产生的气体压力较大，使得气体流量大于所述动力装置正常工作所需的水平，因此需要对气体流量进行控制，使得所述动力装置能够均匀地、稳定地输出液体，实现对微量液体输出的控制。所述控制单元5通过控制信号线向所述气体流量控制单元7发送控制指令，以实现气体流量控制。在本申请的某些实施例中，所述气体流量控制单元7还具备气体流量检测功能，并将检测到的气体流量反馈给所述控制单元5，以便所述控制单元5根据实际的气体流量进行实时控制。

-第一电磁阀8

所述第一电磁阀8与所述气体流量控制单元7及控制单元5连接，控制所述供气回路1处于接通或断开状态。所述控制单元5对所述供气回路1的通断控制通过所述第一电磁阀8实现，所述第一电磁阀8接收所述控制单元5发出的控制信号，并执行动作，控制所述供气回路1处于接通状态或断开状态。

本改进实施例中，所述气体自所述气体源6流经所述气体流量控制单元7、第一电磁阀8后流入所述储液容器2。所述气体源6、气体流量控制单元7、第一电磁阀8及储液容器2之间通过软管连接。软管连接能实现较好的密封，防止气体泄漏，同时具有可塑性，方便将所述气体源6、气体流量控制单元7及第一电磁阀8按照工作场地的情况进行布设，提升了对工作场地的适应能力。

作为所述动力装置的进一步改进，所述出液回路3包括：

-第二电磁阀9

所述第二电磁阀9串接于所述出液回路3内，与所控制单元5连接，控制所述出液回路3处于接通或断开状态。所述控制单元5对所述出液回路3的通断控制通过所述第二电磁阀9实现，所述第二电磁阀9接收所述控制单元5发出的控制信号，并执行动作，控制所述出液回路3处于接通状态或断开状态。

所述第二电磁阀9与所述储液容器2之间通过液体管路连接，所述液体管路根据所述液体的化学性质可选用金属管道、PVC管等硬质材料，确保对液体的承载能力。

作为所述动力装置的进一步改进，所述进液回路4包括：

-第三电磁阀10

所述第三电磁阀10串接于所述进液回路4内，与所控制单元5连接，控制所述进液回路4处于接通或断开状态。所述控制单元5对所述进液回路4的通断控制通过所述第三电磁阀10实现，所述第三电磁阀10接收所述控制单元5发出的控制信号，并执行动作，控制所述进液回路4处于接通状态或断开状态。

所述第三电磁阀10与所述储液容器2之间通过所述液体管路连接。

参阅图2，为符合本发明一优选实施例中用于液体的动力装置的控制方法的流程示意图，所述控制方法包括以下步骤：

S101：所述控制单元5控制所述供气回路1及出液回路3处于接通状态。

本步骤接通所述供气回路1及出液回路3，为所述气体进入所述储液容器2并对所述液体施加压力提供条件。本步骤还接通所述出液回路3为液体向外输送做好准备。

S102：所述供气回路1向所述储液容器2输入气体，所述储液容器2中的液体接受所述气体的压力作用通过所述出液回路3流出。

本步骤实现液体的输送过程，由于气体的供应是持续的过程，因此本步骤会持续一段时间待所述液体流出。所述控制单元5根据后续生产或实验环节对液体的需求量控制本步骤的执行时间。在本申请某些实施例中，所述控制单元5还控制所述气体流量控制单元7调节气体流量大小。

S103：所述控制单元5控制所述供气回路1及出液回路3处于断开状态。

当所述动力装置为后续环节提供了足够了液体之后，须停止液体供应，所述控制单元5控制所述供气回路1及出液回路3处于断开状态，所述储液容器2内不再接收气体，所述出液回路3也不再向外输出液体。

S104：所述控制单元5控制所述进液回路4处于接通状态，所述进液回路4向所述储液容器2补充液体。

本步骤执行液体补充操作，所述控制单元5控制所述进液回路4处于接通状态，向所述储液容器2补充液体。

S105：所述控制单元5控制所述进液回路4处于断开状态。

当所述储液容器2内的液体补充到位后，所述控制单元5控制所述进液回路4处于断开状态，停止补充液体。至此，步骤S101～S105完成了一次工作过程，待下一次需要向外输送液体时重复执行上述步骤即可。

应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种用于液体的动力装置，其特征在于，包括：

供气回路，为所述动力装置提供气体；

储液容器，与所述供气回路连接，存储液体；

出液回路，与所述储液容器连接，向外供给液体；

进液回路，与所述储液容器连接，向所述储液容器供给液体；

控制单元，与所述供气回路、出液回路及进液回路连接，控制所述供气回路、出液回路及进液回路处于接通状态或断开状态；

所述控制单元控制所述供气回路和出液回路处于接通状态，所述供气回路向所述储液容器输入气体，所述储液容器内的液体接受所述气体的压力作用通过所述出液回路向外流出。

2.如权利要求1所述的动力装置，其特征在于，

所述供气回路与所述储液容器的顶部连接；

所述出液回路与所述储液容器的底部连接；

所述进液回路与所述储液容器的顶部连接。

3.如权利要求1或2所述的动力装置，其特征在于，

所述供气回路包括：

气体源，向所述供气回路提供气体；

气体流量控制单元，与所述气体源及控制单元连接，控制所述供气回路中气体的流量；

第一电磁阀，与所述气体流量控制单元及控制单元连接，控制所述供气回路处于接通或断开状态；

所述气体自所述气体源流经所述气体流量控制单元、第一电磁阀后流入所述储液容器。

4.如权利要求3所述的动力装置，其特征在于，

所述气体源、气体流量控制单元、第一电磁阀及储液容器之间通过软管连接。

5.如权利要求1或2所述的动力装置，其特征在于，

所述出液回路包括：

第二电磁阀，串接于所述出液回路内，与所控制单元连接，控制所述出液回路处于接通或断开状态。

6.如权利要求5所述的动力装置，其特征在于，

所述第二电磁阀与所述储液容器之间通过液体管路连接。

7.如权利要求1或2所述的动力装置，其特征在于，

所述进液回路包括：

第三电磁阀，与所述控制单元连接，控制所述进液回路处于接通或断开状态。

8.如权利要求7所述的动力装置，其特征在于，

所述第三电磁阀与所述储液容器之间通过液体管路连接。

9.一种用于液体的动力装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101：所述控制单元控制所述供气回路及出液回路处于接通状态；

S102：所述供气回路向所述储液容器输入气体，所述储液容器中的液体接受所述气体的压力作用通过所述出液回路流出；

S103：所述控制单元控制所述供气回路及出液回路处于断开状态；

S104：所述控制单元控制所述进液回路处于接通状态，所述进液回路向所述储液容器补充液体；

S105：所述控制单元控制所述进液回路处于断开状态。