CN211116457U - 漏斗泵 - Google Patents

Abstract

漏斗泵是一种以同向串列锥形漏斗为泵送组件的往复泵，因漏斗本身的形状使正、反方向流场特性不同而可以少用或完全不用单向阀，具有动力泵的一些特点，在采用磁电直驱方式的实施例中，原动机与其它组件高度融合，可以省去转轴和原动机外壳等累赘组件，使得结构更为简洁，体积和重量更小，锥形漏斗中心孔相通形成单向公共通道，流体在半封闭环境下受压不容易产生冲击，可以适应更高的工作速度。

Description

漏斗泵

技术领域

本实用新型涉及一种泵。

背景技术

泵作为一种输送流体或将流体增压的耗能机械，广泛应用于生产和生活当中，有流体流动的地方几乎都有泵在工作，整体数量相当庞大，所以，泵的技术水平对整个人类社会实现节能减排目标有着显著的影响。按泵送组件运动方式划分，主要有回转泵和往复泵，不管是哪种类型，多数以电机、内燃机为原动机，总成中带有完整的原动机结构，与其它组件一体化融合程度较低，所占的空间较大，其重量也很大程度上影响着整体功率密度。往复泵相对于其它类型的泵，具有效率高、排压大等优点，但除了存在原动机占空间和重量较大的问题，还需要有专门的运动机构把圆周运动转换成往复运动；多缸结构一般只适合采用并联方式，各自有独立的进口单向阀和出口单向阀，易损件较多，或者需要有配流盘、配流轴等中央配流装置，结构较为复杂，还容易磨损；工作流程在吸、排转换的时候，流体在封闭环境下压力突变，容易给阀门带来冲击，为避免这个问题往往需要在较低的速度下工作。

实用新型内容

本实用新型的目的主要是提供一种以同向串联的锥形漏斗为泵送组件的往复泵，因漏斗本身的形状使正、反方向流场特性不同而可以少用或完全不用单向阀，具有动力泵的一些特点，在采用磁电直驱方式的实施例中，原动机与其它组件高度融合，可以省去转轴和原动机外壳等累赘组件，使得结构更为简洁，体积和重量更小，锥形漏斗中心孔相通形成单向公共通道，流体在半封闭环境下受压不容易产生冲击，可以适应更高的工作速度。

漏斗泵，包括缸体、泵送元件和动力装置，其特征在于泵送元件包括两个以上在轴向同向串联的锥形漏斗，它们的大端各自与缸体密封固定连接或密封动连接，共同构成开口朝向中心的变容空间，小端的中心孔相通形成中心通道；在动力装置的作用下，锥形漏斗可以相互靠近或分离从而使变容空间体积发生变化；锥形漏斗相互靠近时可以使变容空间内的流体加速流向中心孔，并顺着中心通道流向小端指引的方向，相互分离时，从中心通道方向或从设置在外缘方向的单向阀把流体吸入变容空间。

本实用新型的动力装置包括以磁极相互作用的磁体或磁电感应装置，以磁力或安培力直接驱动锥形漏斗作轴向运动，有控制装置来改变电流大小或频率从而改变输出功率。

本实用新型的锥形漏斗分为定锥斗和动锥斗两类，相互间隔排列，动锥斗朝着前、后两个方向运动都可以工作，有多个动锥斗在不同相位平衡分布以减轻震动和输出脉动。

本实用新型的设置在外缘方向的单向阀为环形阀，是阀门与密封环二合一的动环阀，或固定在缸体上的定环阀。

本实用新型的锥形漏斗的中心孔带有末端导流结构，可以改变流体向中心通道的入射角或流向截面积，或者带有可以起到单向阀作用的柔环。

本实用新型有导向杆与锥形漏斗连接，可以增加锥形漏斗轴向运动的相对导向长度，使轴向运动更顺畅。

本实用新型的导向杆有狭长的横截面，或者，锥形漏斗的锥面上分布有导流加强筋，它们可以加强结构刚性，还可以引导流体向心直流或向心旋流以减少紊流损耗。

本实用新型的缸体内腔有可以减轻运动阻力的自润滑材料层，锥形漏斗主体结构采用轻质高强材料制作，表面有减摩抗磨材料层。

本实用新型的缸体内腔有多个串联的锥形漏斗组合横向并列连接。

本实用新型的带有“三室一嘴”结构而成为喷射泵，或者，用作喷射水流或气流的动力推进器。

附图说明

图1是磁力驱动分布式吸入实施例结构图；

图2是流体流向示意图；

图3是先集中后分布的吸入方式实施例结构；

图4是磁阻加速线圈驱动实施例结构图；

图5是动环阀结构图；

图6是定环阀结构图；

图7是中心孔柔环结构图；

图8是导向杆连接结构图；

图9是径向导流装置结构图。

具体实施方式

参照图1，缸体3带有直筒工作段，可以是一个连续的整体，也可以分段拼接而成；泵送元件包括两个以上在轴向同向串联的锥形漏斗，它们分为定锥斗4和动锥斗7，形状相像但可以有不同的外形参数、组成结构或安装方式，缸体3直筒工作段与定锥斗4的大端密封固定连接而与动锥斗7密封动连接；定锥斗4和动锥斗7可以在轴向发生相对位移，共同构成开口朝向中心的半封闭轴向变容空间，它们的小端的中心孔相通形成轴向中心通道；定锥斗4内部嵌入线圈5，通电后可以产生轴向磁场；动锥斗7内部嵌入可以与线圈5产生磁极相吸引或相斥作用的磁体6；线圈5通入单相交流电时，产生的磁场方向随电流方向不断变化而变化，使线圈5与磁体6交替相吸或相斥，传导到定锥斗4和动锥斗7使它们相对往复运动，从而变容空间体积发生变化而排出或吸入流体；有开关、接触器或变频器等控制装置与线圈5连接，可以通过改变线圈5的电流大小或频率来控制输出功率。缸体3上设置有通道9，动锥斗7的外缘设置有动环阀8与通道9相通，动环阀8是动锥斗7的减阻密封装置，同时又是单向阀，在吸入行程开启而在压缩行程闭合；定锥斗4和动锥斗7相互靠近时，其内部的流体只能流向中心孔，因沿程流向截面积逐渐变小而加速流动，最后顺着中心通道流向小端指引的出口1所在方向，定锥斗4和动锥斗7相互分离时，流体主要从通道9进入变容空间，也有部分从中心通道方向被吸入，流体在中心通道流动的时候，带动外边的流体从入口10吸入，整体流向如图2所示。以上各技术环节不局限于所举例的类型，也可以采用别的替代方案，例如——定锥斗4和动锥斗7与缸体3也可以都采用动密封连接，工作的时候双方都主动运动；动力装置也可以采用磁阻式加速线圈或其它类型的磁电直线往复动驱装置，或者，有推拉杆、挠性带等装置与动锥斗7上连接，用传统的人力、电机或发动机驱动；动环阀8与通道9的分体组合也可以采用集成式单向阀代替；为了简化结构也可以不设置通道9，变容空间只从中心通道吸入流体，由于中心通道的正向流量大于反向流量，流体在总量上是从入口10流向出口1；分布式吸入方式也可以采用先集中后分布的吸入方式代替，如图3，在图1的基础上增加外罩11，流体集中从入口12吸入再从内层各个入口分散吸入缸体3；锥形漏斗可以直线排列，也可以曲线排列，运动方式可以是平移，也可以是前后摆动；锥形漏斗之间也可以采用柔软的膜片材料密封连接，组合成可整体伸缩的变容结构，类似于手风琴那样的结构。

图1，定锥斗4内部嵌入线圈5，通电后可以产生轴向磁场；动锥斗7内部嵌入可以与线圈5产生磁极相吸引或相斥作用的磁体6，为永磁体或电磁体；线圈5通入单相交流电时，产生的磁场方向随电流方向不断变化而变化，线圈5与磁体6交替相吸或相斥，传导到定锥斗4和动锥斗7使它们相对往复运动，变容空间体积发生变化而排出或吸入流体。如图4，在图2的基础上把以磁力做动力的结构改成以安培力做动力的结构——每一个动锥斗7在轴向都有与之对应的磁阻加速线圈13，绕在外罩11上，外层有电箱盖14，每组磁阻加速线圈13由两个以上各自独立的螺线管组成，分布在对应的动锥斗7的轴向活动范围内不同的轴向位置，采用晶闸管电路或自动接触器控制不同的螺线管依次通电、断电，形成在轴向往复的磁行波，使软磁材料制作的磁体6被磁化并在磁行波的作用下往复运动。有电流控制器或变频器等控制装置与线圈5或磁阻加速线圈13连接，可以通过改变电流大小或频率来控制输出功率。

参照图1，同向串联的锥形漏斗分为定锥斗4和动锥斗7两类，相互间隔排列，动锥斗7朝着前、后两个方向运动都可以和相邻的定锥斗4组合工作，有4个动锥斗7在不同相位平衡分布，在图中的同一时刻，左起第一个锥斗7从左极点向右运动，最后一个则相反，第二个和第三个分别由中间位置向相反方向运动，由此减轻震动和输出脉动，此外，还可以采用空气包2来达到减轻输出脉动的效果。

参照图5，缸体3上设置有通道9，动锥斗7的外缘设置有阀圈19和密封圈18来组成动环阀；阀圈19与动锥斗7固定连接，密封圈18套在阀圈19的锥面上，可以与锥面相对轴向位移而相互接触或分离，同时，其外周面与缸体3内壁密封动连接，既是动锥斗7的轴向运动减阻密封装置，又是单向阀，在轴向流体压力下工作，在吸入行程开启而在压缩行程闭合；阀圈19的轴向双侧都有密封圈18，分别服务于前、后相邻的两个变容空间。动环阀与通道9的组合也可以采用固定在缸体3上的定环阀代替，如图6所示，缸体3内壁上有环状梯形凹槽21，带有通道与缸体3外部相通，凹槽21内工作面与弹性密封环20密封连接，在吸入行程，弹性密封环20在外部流体的压力作用下变形而开启通道，在压缩行程，弹性密封环20在自身弹力和内部流体压力作用下关闭通道。

如图2，定锥斗4和动锥斗7的中心孔位置带有末端导流结构，可以改变流体向中心通道的入射角或流向截面积；入射角是流向与中心通道法向的夹角，加大入射角时可以减少对侧流相互冲撞产生的乱流，使流线更顺畅；缩小流向截面积时可以进一步使流体加速向出口方向流动。为防止中心通道的流体被吸入变容空间，也可以如图7所示，在部分定锥斗4和动锥斗7上设置用橡胶膜或涂胶面料等柔性密封材料制作柔环22，其一端密封套在定锥斗4和动锥斗7的中心孔位置，另一端为自由端，向出口方向伸出，把中心通道与变容空间隔离开，在流体压力作用下自由端可以与前方定锥斗4或动锥斗7的中心孔内壁接触或分离，对变容空间起到单向阀的作用，又能保持中心通道的畅通。

图1中的结构中，动锥斗7以缸体3内侧面为导向面，宽度太大而容易使运动受阻，故如图8所示在中心孔附近设置导向杆23，其中段与动锥斗7滑动连接作为滑动导向面，两端分别与动锥斗7前方、后方两个锥斗4固定连接，可以增加滑动副轴向配合长度相对于配合宽度的大小，使轴向运动更顺畅。导向杆23可以多条对置，也可以在中心孔圆心位置只设置一条，用辐条与定锥斗4和动锥斗7连接。

图9，导向杆23有狭长的横截面形状，或者，动锥斗7的锥面上分布有导流加强筋24，它们向心辐射分布或者螺旋状分布，可以加强结构刚性，还可以引导流体有秩序地向心直流或向心旋流以减少紊流损耗。

图1，缸体3内腔有可以减轻运动阻力的自润滑材料层，包括但不限于尼龙和铁氟龙，定锥斗4和定锥斗7的主体结构采用轻质高强材料制作，包括但不限于玻璃钢、碳纤维等复合材料，表面有减摩抗磨材料涂覆层。

以图1所示的串联组合为单元，出口1和入口10分别相连，横向并列连接形成功率更大的工作组。

以图1所示结构为射流装置，在出口1接上带有吸入室、混合室、扩压室和喷嘴的“三室一嘴”结构，组合成喷射泵，或者，应用在潜水艇、船舶、车辆、飞艇等移动装备中用作喷射水流或气流的动力推进器。

Claims (10)

1.漏斗泵，包括缸体、泵送元件和动力装置，其特征在于泵送元件包括两个以上在轴向同向串联的锥形漏斗，它们的大端各自与缸体密封固定连接或密封动连接，共同构成开口朝向中心的变容空间，小端的中心孔相通形成中心通道；在动力装置的作用下，锥形漏斗可以相互靠近或分离从而使变容空间体积发生变化；锥形漏斗相互靠近时可以使变容空间内的流体加速流向中心孔，并顺着中心通道流向小端指引的方向，相互分离时，从中心通道方向或从设置在外缘方向的单向阀把流体吸入变容空间。

2.根据权利要求1所述的漏斗泵，其特征在于动力装置包括以磁极相互作用的磁体或磁电感应装置，以磁力或安培力直接驱动锥形漏斗作轴向运动，有控制装置来改变电流大小或频率从而改变输出功率。

3.根据权利要求1或2所述的漏斗泵，其特征在于锥形漏斗分为定锥斗和动锥斗两类，相互间隔排列，动锥斗朝着前、后两个方向运动都可以工作，有多个动锥斗在不同相位平衡分布以减轻震动和输出脉动。

4.根据权利要求3所述的漏斗泵，其特征在于设置在外缘方向的单向阀为环形阀，是阀门与密封环二合一的动环阀，或固定在缸体上的定环阀。

5.根据权利要求1、2或4所述的漏斗泵，其特征在于锥形漏斗的中心孔带有末端导流结构，可以改变流体向中心通道的入射角或流向截面积，或者带有可以起到单向阀作用的柔环。

6.根据权利要求5所述的漏斗泵，其特征在于有导向杆与锥形漏斗连接，可以增加锥形漏斗轴向运动的导向长度，使轴向运动更顺畅。

7.根据权利要求1、2、4或6所述的漏斗泵，其特征在于导向杆有狭长的横截面，或者，锥形漏斗的锥面上分布有导流加强筋，它们可以加强结构刚性，还可以引导流体向心直流或向心旋流以减少紊流损耗。

8.根据权利要求7所述的漏斗泵，其特征在于缸体内腔有可以减轻运动阻力的自润滑材料层，锥形漏斗主体结构采用轻质高强材料制作，表面有减摩抗磨材料层。

9.根据权利要求1、2、4、6或8所述的漏斗泵，其特征在于有多个串联的锥形漏斗组合横向并列连接。

10.根据权利要求9所述的漏斗泵，其特征在于带有“三室一嘴”结构而成为喷射泵，或者，用作喷射水流或气流的动力推进器。

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