CN112253432A - 基于自驱动腔体的流体输运机构及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于自驱动腔体的流体输运机构及装置，包括伸缩腔室，所述伸缩腔室上设置有流体进口以及流体出口，当流体通过流体进口进入所述伸缩腔室时，所述伸缩腔室体积变大进而产生驱使所述伸缩腔室回缩的驱动力，其中所述驱动力来自所述伸缩腔室自身；和/或所述驱动力来自与所述伸缩腔室相连接的施力机构。本发明中通过伸缩腔室采用波纹管或采用嵌入弹性介质的变形材料，在伸缩腔室涨大的过程中承压力大，大大减少了伸缩腔室涨破的风险，提高了产品质量，延长了设备的使用寿命，且能够在伸缩腔室的内部或外部添加弹性件，增加了伸缩腔室内部流体自喷出压力，提高了设备的实用性。

Description

基于自驱动腔体的流体输运机构及装置

技术领域

本发明涉及储存设备技术领域，具体地，涉及一种基于自驱动腔体的流体输运机构及装置。

背景技术

橡胶囊体具有一定的弹性，可利用橡胶囊体存在回弹力进行储液并利用自身的回弹力挤射出流体，实现流体的无动力自流或自动喷射，是一种简捷有效的流体加速输运和产生喷射效果的部件，且结构简单、压力稳定。

但在实际的使用中，由于橡胶囊体在外部高压输入流体后，流体压力大于囊体自身弹力后，便会涨大，甚至涨破，影响产品的寿命且存在安全问题。

专利文献CN211320220U公开了一种囊式膨胀水箱，所述囊式膨胀水箱包括外壳、囊体、至少一个除气口和出水口，所述囊体设置在外壳内且囊体能够在外壳内膨胀或缩小，除气口设置在外壳的上部，除气口穿过外壳且与囊体连通，出水口设置在外壳的底部，出水口穿过外壳且与囊体连通，所述囊式膨胀水箱通过除气口和出水口与燃料电池系统的散热组件连通，冷却液储存在囊体中，囊体根据散热组件的温度和压力膨胀或缩小，但这种囊体往往由于膨胀过大涨破或弹性减弱，影响设备的整体效果。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于自驱动腔体的流体输运机构及装置。

根据本发明提供的一种基于自驱动腔体的流体输运机构，包括伸缩腔室，所述伸缩腔室上设置有流体进口以及流体出口；

当流体通过流体进口进入所述伸缩腔室时，所述伸缩腔室体积变大进而产生驱使所述伸缩腔室回缩的驱动力，其中所述驱动力来自所述伸缩腔室自身；和/或：

所述驱动力来自与所述伸缩腔室相连接的施力机构。

优选地，当所述驱动力来自所述伸缩腔室自身时，所述伸缩腔室采用如下任一种结构：

-波纹管；

-弹性管；

-采用嵌入第二弹性结构的变形材料制作，所述变形材料能够被拉伸和回缩。

优选地，所述第二弹性结构采用弹性结构体。

优选地，当所述伸缩腔室采用弹性管时，所述伸缩腔室的外部安装有支撑壳体，所述支撑壳体和所述伸缩腔室之间设置有第一弹性结构。

优选地，所述弹性管采用橡胶管，所述第一弹性结构采用海绵材质。

优选地，所述施力机构安装在所述伸缩腔室的内部或外部，所述施力机构能够通过驱动机构驱动的方式施力或通过自身的驱动力驱动，其中，当通过自身的驱动力驱动时，所述施力机构包括弹性件；

当所述施力机构安装在所述伸缩腔室的内部时，所述弹性件的两端分别与所述伸缩腔室的两端连接；

当所述施力机构安装在所述伸缩腔室的外部时，所述施力机构采用如下任一种结构：

-所述弹性件布置在所述伸缩腔室的周向且所述弹性件的两端分别与所述伸缩腔室的两端连接；

-所述弹性件安装在所述伸缩腔室的一端或两端，所述伸缩腔室的外部设置有支架，所述弹性件的一端连接所述支架，所述弹性件的另一端连接所述伸缩腔室的端部，当所述伸缩腔室伸长时挤压所述弹性件进而使所述弹性件压缩变短。

优选地，所述流体出口的数量为一个或多个。

优选地，还包括检测装置，所述检测装置直接或间接安装在所述伸缩腔室上，所述检测装置通过伸缩腔室体积的变化能够获得伸缩腔室内部流体的体积。

优选地，所述检测装置的数量采用一个或多个，其中所述检测装置的安装位置能够根据实际检测的需求进行布置。

本发明提供了一种流体输送装置，采用所述的基于自驱动腔体的流体输运机构。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明中伸缩腔室采用波纹管或采用嵌入弹性介质的变形材料，在伸缩腔室涨大的过程中承压力大，大大减少了伸缩腔室涨破的风险，提高了产品质量，延长了设备的使用寿命。

2、本发明中伸缩腔室的内部或外部添加弹性件，增加了伸缩腔室内部流体自喷出压力，提高了设备的实用性。

3、本发明当采用弹性管时，外部增设海绵和支撑壳体，使弹性管内外挤压力平衡而不涨破，或不易涨破，另外海绵材料还起到防止冲击和振动破损的作用，大大提高了设备的使用寿命。

4、本发明中的流体出口的数量能够根据实际的应用场景灵活选择，当伸缩腔室的体积较小时，可以以便携式的流体喷出机构被应用；当伸缩腔室被设计成大体积设备时，能够通过在设备上接出多个出口以安装在不同的部位被不同的使用者使用，且此时操作和使用方便，因此本发明结构灵活，使用范围广泛。

5、本发明中的检测装置的安装位置能够根据实际检测的需求进行布置，当检测装置采用应变片传感器，能够根据伸缩腔室的形变大小判断出伸缩腔室中流体的体积，进而能够获得流进或流出伸缩腔室的流量、流速，最终实现智能检测，且应变片传感器获得的检测数据能够与流体进口相连接的流体充装设备联锁控制，实现伸缩腔室内部的流体达到下限值时，启动流体充装设备向伸缩腔室内部充装流体、伸缩腔室内部的流体达到上限值时，停止向伸缩腔室内部充装流体，实现整个设备的智能化控制。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为伸缩腔室采用波纹管且未充入流体时的结构示意图；

图2为伸缩腔室采用波纹管且充入流体时的结构示意图；

图3为弹性件安装在波纹管的内部且未充流体时的结构示意图；

图4为弹性件安装在波纹管的内部且充入流体时的结构示意图；

图5为伸缩腔室未涨大且外部设置有第一弹性结构时的结构示意图；

图6为伸缩腔室涨大且外部设置有第一弹性结构时的结构示意图；

图7为伸缩腔室中嵌入第二弹性结构且内部未充流体时的结构示意图；

图8为伸缩腔室中嵌入第二弹性结构且内部充流体时的结构示意图；

图9为伸缩腔室中嵌入第二弹性结构且内部未充流体、设置弹性件时的结构示意图；

图10为伸缩腔室中嵌入第二弹性结构且内部充流体、设置弹性件时的结构示意图；

图11为弹性件沿伸缩腔室的周向布置时结构示意图；

图12为弹性件沿伸缩腔室的端部布置时的结构示意图；

图13为伸缩腔室外部设置有第一弹性结构和移动体时的结构示意图。

图中示出：

伸缩腔室1 检测装置5 第一弹性结构9

施力机构2 支撑壳体6 第二弹性结构10

流体进口3 弹性件7 移动体11

流体出口4 支架8

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明提供了一种基于自驱动腔体的流体输运机构，如图1～图13所示，包括伸缩腔室1，所述伸缩腔室1上设置有流体进口3以及流体出口4，当流体通过流体进口3进入所述伸缩腔室1时，所述伸缩腔室1体积变大进而产生驱使所述伸缩腔室1回缩的驱动力，其中所述驱动力来自所述伸缩腔室1自身，或者所述驱动力来自与所述伸缩腔室1相连接的施力机构2，也可以是所述驱动力来自所述伸缩腔室1自身和外部施力机构2二者的结合。

需要说明的是，进入流体进口3的流体在一定的压力下输送进入所述伸缩腔室1的内部，具体流体进入的压力应根据伸缩腔室1的材质或伸缩腔室1自身的耐压极限设置，保证所述伸缩腔室1不被损坏，又能达到流体储存和输送的目的。

具体地，当所述驱动力来自所述伸缩腔室1自身时，所述伸缩腔室1能够采用多种结构，例如采用波纹管，如图1所示，为伸缩腔室1采用波纹管且未充入流体时的结构示意图，当充入流体后伸缩腔室1变成了如图2所示的结构，此时波纹管受到内部流体的挤压力而伸长，进而伸缩腔室1的自身存在回缩的作用力，这种回缩的作用力变为挤压内部流体的作用力，因此当流体出口4上的阀门打开时，伸缩腔室1内部的流体会由于波纹管自身的回缩力而流出。

进一步地，在所述伸缩腔室1自身回缩力的基础上，为增加内部流体从流体出口4流出时的压力，伸缩腔室1的内部还可以增加施力机构2，所述施力机构2安装在所述伸缩腔室1的内部或外部，本发明中的施力机构2能够通过驱动机构驱动的方式施力或通过自身的驱动力驱动，即所述施力机构(2)可以通过自身的变形产生的回复力对伸缩腔室1施力，也可以通过借助外力的方式对伸缩腔室1施加驱动力，其中借助外力的方式包括多种形式，例如驱动机构采用电机驱动、磁力驱动、电磁力驱动、相变材料驱动；再例如通过流体驱使的缸体驱动(气缸、油缸等)，还可以是其他能够实现的能量驱动方式。当通过自身的驱动力驱动时，所述施力机构2包括弹性件7，如弹性件7采用弹簧，如图3、图4所示，分别为弹性件7安装在伸缩腔室1的内部未充流体和充满流体的示意图，弹簧随着伸缩腔室1内流体的充入而逐渐被拉伸边长，进而存在弹性回缩的趋势，因此当流体出口4打开时，弹簧自身的回缩力也能够驱使流体流出。

需要说明的是，在实际使用过程中，采用通过驱动机构驱动的方式施力还是通过自身的驱动力驱动的方式施力要根据具体的应用场景选择，当伸缩腔室1内部的流体需要大的压力且通过伸缩腔室1自身的驱动力无法满足时，可以考虑借助外部驱动机构驱动实现，包括施加的推力、拉力以及能够达到应用效果的力的方式，由此可见本发明在设计中结构灵活，应用范围广泛。

具体地，所述伸缩腔室1也可以采用弹性管，当所述伸缩腔室1采用弹性管时，所述伸缩腔室1的外部安装有支撑壳体6，所述支撑壳体6和所述伸缩腔室1之间设置有第一弹性结构9，如图5、图6所示，由于弹性管如橡胶管，往往存在不耐磨，膨胀甚至会出现破裂的情况，在弹性管的外部设置第一弹性结构9，其中，所述第一弹性结构9优选采用海绵材质，海绵材料是弹性管的包裹防护层，抗伸缩膨胀过程中与硬物质接触，流体加入弹性管后膨胀时，海绵材料挤压会产生对弹性管的反向包裹作用力，支撑壳体6作用在海绵外层，提供最终反向抵抗橡胶管破裂的约束力，使弹性管内外挤压力平衡而不涨破，或不易涨破，另外海绵材料还起到防止冲击和振动破损的作用。

进一步地，在一个变化例中，如图13所示，在所述支撑壳体6和第一弹性结构9之间还设置有移动体11，当第一弹性结构9受到所述伸缩腔室1的挤压发生形变时能够驱动所述移动体11移动，所述移动体11移动时能够整体挤压设置在一侧的传感器，如应变片，通过应变片感受到移动体11施加的力的大小进而能够获得伸缩腔室1形变的程度，从而判断伸缩腔室1内部流体的体积，以上的移动体11采用板状结构，其中，所述移动体11也可选用能够弯曲的材质制作，通过第一弹性结构9挤压移动体11使移动体11变形进而也能够实现对应变片的弯曲挤压变形，也能够实现传感的效果。

具体地，所述伸缩腔室1还能够采用嵌入第二弹性结构10的变形材料制作，所述变形材料能够被拉伸和回缩，起到密封的作用，第二弹性结构10起到抗拉的作用。所述第二弹性结构10采用弹性结构体，其中，所述弹性结构体可以由弹性材料制作，也可以由非弹性材料制作，例如弹簧，在一个优选例中，变形材料为高强度高可靠材料，自身没有弹性，伸缩腔室1初始被第二弹性结构10压扁，当高压流体进入后克服第二弹性结构10弹力膨胀，但不会涨破，例如变形材料采用碳纤维复合材料；再例如变形材料采用金属纤维复合材料。

进一步地，在一个变化例中，变形材料采用能够发生弹性形变的弹性体，例如弹性橡胶，其中，所述第二弹性结构10优选采用弹簧，将弹簧嵌入到弹性橡胶中，使伸缩腔室1自身的弹力更大。如图7、图8所示，当伸缩腔室1充入流体时，伸缩腔室1体积涨大，当打开流体出口4的阀门时，伸缩腔室1相比没有嵌入弹簧时有更大的回缩力，且能够提高伸缩腔室1的使用寿命。

在实际使用时，所述施力机构2存在多种结构布置方式，当所述施力机构2安装在所述伸缩腔室1的内部时，所述弹性件7的两端分别与所述伸缩腔室1的两端连接，如图2、图3、图9、图10所示，通过内部设置的弹性件7，增加了伸缩腔室1内部储存流体的压力，使本发明能够应用于更多的场景。

进一步地，当所述施力机构2安装在所述伸缩腔室1的外部时，所述施力机构2的结构布置能够采用多种方式，例如，所述弹性件7布置在所述伸缩腔室1的周向且所述弹性件7的两端分别与所述伸缩腔室1的两端连接，以弹性件7采用弹簧为例，如图11所示，在实际应用中，弹簧的数量可以设置一个，也可以沿伸缩腔室1的周向设置多个，既可以采用弹簧沿伸缩腔室1的周向均匀布置，也可以非均匀布置，能够根据具体地应用场景灵活布置。

更进一步地，在所述施力机构2的另一种布置形式中，所述弹性件7安装在所述伸缩腔室1的一端或两端，以弹性件7安装在所述伸缩腔室1的一端为例，弹性件7采用弹簧，如图12所示，所述伸缩腔室1的外部设置有支架8，所述弹簧的一端连接所述支架8，所述弹簧的另一端连接所述伸缩腔室1的端部，当所述伸缩腔室1充入流体而伸长时挤压所述弹性件7进而使所述弹性件7压缩变短，当流体出口4打开时，在所述多个压缩变短的弹簧回复力的作用下，伸缩腔室1中的流体被挤压推出。

在实际使用中，流体进口3根据充装流体的需求可以采用不同的数量。所述流体出口4的数量可以设置为一个，也可以设置为多个，当伸缩腔室1的体积较小时，可以以便携式的流体喷出机构被应用，此时可以采取一个流体出口4，例如日常用的消毒液瓶，可以冲装后被便携式使用，出口打开时自动喷出消毒液。

进一步地，伸缩腔室1也可以被设计成大体积的设备，从而接出多个流体出口4以安装在不同的部位被不同的使用者使用，例如厕所内放置一个大的消毒液筒，并从消毒液筒中接出多个分管以安装在不同的洗脸盆旁边，即一个消毒液筒可以同时被不同的使用者取用，灌装消毒液时也仅需向一个消毒液筒中充装即可，操作和使用方便。

本发明还设置有检测装置5，所述检测装置5直接的或间接的安装在所述伸缩腔室1上，如图2、图5、图6、图7、图8、图9、图10为直接安装在伸缩腔室1上，如图13为检测装置5间接安装在所述伸缩腔室1上，所述检测装置5的数量采用一个或多个，其中所述检测装置5的安装位置能够根据实际检测的需求进行布置。在一个优选例中，检测装置5采用应变片传感器，能够根据伸缩腔室1的形变大小判断出伸缩腔室1中流体的体积，能够实现智能检测。在实际应用中，应变片传感器可安装多个，多个应变片传感器安装在伸缩腔室1的不同部位，以实现多部位的检测，能够起到检测数据相互验证的效果，提高了检测精度。

进一步地，通过应变片传感器获得的检测数据可以与流体进口3相连接的流体充装设备设置联锁并进行联锁控制，当通过应变片传感器获得伸缩腔室1内部的流体达到下限值时，启动流体充装设备向伸缩腔室1内部充装流体，当通过应变片传感器获得伸缩腔室1内部的流体达到上限值时，停止向伸缩腔室1内部充装流体，实现整个设备的智能化控制。

本发明还提供了一种流体输送装置，采用所述的基于自驱动腔体的流体输运机构，本装置通过采用基于自驱动腔体的流体输运机构能够实现流体的储存和释放，以满足实际的需求。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种基于自驱动腔体的流体输运机构，其特征在于，包括伸缩腔室(1)，所述伸缩腔室(1)上设置有流体进口(3)以及流体出口(4)；

当流体通过流体进口(3)进入所述伸缩腔室(1)时，所述伸缩腔室(1)体积变大进而产生驱使所述伸缩腔室(1)回缩的驱动力，其中所述驱动力来自所述伸缩腔室(1)自身；和/或：

所述驱动力来自与所述伸缩腔室(1)相连接的施力机构(2)。

2.根据权利要求1所述的基于自驱动腔体的流体输运机构，其特征在于，当所述驱动力来自所述伸缩腔室(1)自身时，所述伸缩腔室(1)采用如下任一种结构：

-波纹管；

-弹性管；

-采用嵌入第二弹性结构(10)的变形材料制作，所述变形材料能够被拉伸和回缩。

3.根据权利要求2所述的基于自驱动腔体的流体输运机构，其特征在于，所述第二弹性结构(10)采用弹性结构体。

4.根据权利要求2所述的基于自驱动腔体的流体输运机构，其特征在于，当所述伸缩腔室(1)采用弹性管时，所述伸缩腔室(1)的外部安装有支撑壳体(6)，所述支撑壳体(6)和所述伸缩腔室(1)之间设置有第一弹性结构(9)。

5.根据权利要求4所述的基于自驱动腔体的流体输运机构，其特征在于，所述弹性管采用橡胶管，所述第一弹性结构(9)采用海绵材质。

6.根据权利要求1所述的基于自驱动腔体的流体输运机构，其特征在于，所述施力机构(2)安装在所述伸缩腔室(1)的内部或外部，所述施力机构(2)能够通过驱动机构驱动的方式施力或通过自身的驱动力驱动，其中，当通过自身的驱动力驱动时，所述施力机构(2)包括弹性件(7)；

当所述施力机构(2)安装在所述伸缩腔室(1)的内部时，所述弹性件(7)的两端分别与所述伸缩腔室(1)的两端连接；

当所述施力机构(2)安装在所述伸缩腔室(1)的外部时，所述施力机构(2)采用如下任一种结构：

-所述弹性件(7)布置在所述伸缩腔室(1)的周向且所述弹性件(7)的两端分别与所述伸缩腔室(1)的两端连接；

-所述弹性件(7)安装在所述伸缩腔室(1)的一端或两端，所述伸缩腔室(1)的外部设置有支架(8)，所述弹性件(7)的一端连接所述支架(8)，所述弹性件(7)的另一端连接所述伸缩腔室(1)的端部，当所述伸缩腔室(1)伸长时挤压所述弹性件(7)进而使所述弹性件(7)压缩变短。

7.根据权利要求1所述的基于自驱动腔体的流体输运机构，其特征在于，所述流体出口(4)的数量为一个或多个。

8.根据权利要求1所述的基于自驱动腔体的流体输运机构，其特征在于，还包括检测装置(5)，所述检测装置(5)直接或间接安装在所述伸缩腔室(1)上，所述检测装置(5)通过伸缩腔室(1)体积的变化能够获得伸缩腔室(1)内部流体的体积。

9.根据权利要求8所述的基于自驱动腔体的流体输运机构，其特征在于，所述检测装置(5)的数量采用一个或多个，其中所述检测装置(5)的安装位置能够根据实际检测的需求进行布置。

10.一种流体输送装置，其特征在于，采用权利要求1至9中任一项所述的基于自驱动腔体的流体输运机构。

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