CN216975181U - 推拉谐振泵 - Google Patents

Abstract

一种推拉谐振泵，包括泵体、隔膜、传动件、泵芯、弹性构件和驱动部件。本实用新型实施例中驱动部件以特定的频率往复推拉传动件，使泵芯和阀块交替开闭液体出口和液体进口，传动件则带动隔膜移动以改变第一腔体的容积，从而实现液体的吸入和泵出，泵腔容积的规律变化与阀门结构的开闭通过机械结构二阶纵振的固有运动规律，实现相互协同且运行步调一致，无法出现液体出口和液体进口同时封闭的情况，动作一致性较强，泵送平稳，泵芯和阀块与液体出口和液体进口的接触柔和且不易产生磨损，隔膜通过容积变化进行液体的吸入和泵送，使压电泵整体泵送能力较强。

Description

推拉谐振泵

技术领域

本实用新型属于水力输送设备技术领域，尤其涉及一种推拉谐振泵。

背景技术

泵是流动系统的关键部件，根据驱动机理的不同泵可分为压电驱动、静电驱动、电磁驱动、热驱动和形状记忆合金驱动等。不同驱动方式泵都有其自身特点和应用领域，压电泵由于其具有结构紧凑，响应特性好，无电磁污染、易于微型化、流量控制精密等优点在航空航天、精密仪器、生物化学、医学医疗及微机电领域得到广泛的应用。

中国专利200710055683.0、200710193504.X压电材料的电致伸缩性形成泵腔容积的规律性变化，配合以阀片的主动或者被动开合，形成单向流动；由于泵和阀相对独立的个体，在流体作用下泵和阀片动作的一致性难以得到保障，且阀片和阀口的接触磨损污染是其固有的问题。E.Stemme于1993年提出了无阀压电泵的概念(Stemme E,Stemme G.Avalveless diffuser/nozzle-based fluid pump[J].Sensors and Actuators A:Physical.1993,39(2):159-167)，即利用结构的不对称性形成单向流动，中国专利200520128066.5、200410114209.1、200610114526.8、201310555240.3是这一学术思想的延伸，较好的实现了微泵的结构简单化，解决了有阀泵的泵阀跟随性和磨损污染问题，但由于泵的进出口是开敞的，其泵送能力承受被压的能力较差。针对压电泵上述尚未解决的问题提出本发明。

实用新型内容

针对相关技术中存在的不足之处，本实用新型提供了一种推拉谐振泵，以解决当前压电泵存在泵阀动作一致性较差、接触磨损污染，泵送能力较差的问题。

本实用新型提供一种推拉谐振泵，包括：

泵体，具有一泵腔；

隔膜，装设在所述泵腔中，并将所述泵腔分隔为第一腔室和第二腔室；

传动件，装设在所述隔膜上；

泵芯，位于所述第一腔室，且其顶端具有工作部，用以轴向移动封闭所述泵体顶端开设的液体出口；

弹性构件，其两端分别连接所述泵芯以及所述传动件，所述弹性构件的侧壁装设阀块，用以径向移动封闭所述泵体侧壁开设的液体进口；

驱动部件，装设在所述第二腔室中，并连接所述传动件，以推拉所述传动件在轴向上往复移动。

本技术方案通过驱动部件以特定的频率往复推拉传动件，使泵芯和阀块交替封闭液体出口和液体进口，使传动件拉扯隔膜形变将液体泵出，泵送平稳，接触磨损小，泵送能力强。

在其中一些实施例中，工作部的端面为锥面，液体出口的内端为锥形孔。本技术方案通过锥面配合保证了泵体对液体出口的密封性能。

在其中一些实施例中，弹性构件具有流动空间。本技术方案保证弹性构件径向形变封闭液体进口时液体在第一腔室内的径向流动，保证液体的泵出。

在其中一些实施例中，弹性构件包括多个弹性元件，弹性元件间隔排列在同一圆周上。本技术方案通过间隔的弹性元件形成流动空间，圆周排列保证其轴向形变平稳。

在其中一些实施例中，弹性元件为为弧形或V形的弹性片。本技术方案实现弹性构件的径向形变，从而带动阀块封闭液体进口。

在其中一些实施例中，弹性元件所处圆周与泵腔同轴，弹性元件上均装设阀块，阀块外侧泵体的侧壁上均开设有液体进口。本技术方案通过同轴排列使弹性元件能够同时径向形变并贴到泵腔内壁，同时进行多个液体进口的封闭，增加进液速度，提高泵送效率。

在其中一些实施例中，驱动部件为电动推拉杆或气动推拉杆，其具有活塞杆，活塞杆连接所述传动件。本技术方案通过活塞杆往复进行伸出缩回，实现传动件的往复运动。

在其中一些实施例中，驱动部件包括：

电动机；

导套，轴向设置，并具有支撑臂，所述支撑臂固定在所述泵腔的内壁上；

驱动杆，滑动安装在所述导套中，其顶端连接所述传动件；

曲柄，其一端装设在所述电动机的驱动轴上；

连杆，分别连接所述曲柄的另一端以及所述驱动杆的底端。

本技术方案通过曲柄连杆机构实现传动件的往复运动。

在其中一些实施例中，所述泵体包括：

上壳体；

下壳体，其顶端装设在所述上壳体的底端，所述上壳体和所述下壳体夹持固定所述隔膜。

本技术方案将泵体分成上下两部分，便于拆卸以及将部件装入到泵腔中，并且保证了密封性能。

在其中一些实施例中，泵芯、弹性构件、以及传动件同轴设置在泵腔的轴线上。本技术方案使力轴向传递，泵芯在没有结构导向作用下即可平稳的进行轴向移动。

基于上述技术方案，本实用新型实施例中驱动部件以特定的频率往复推拉传动件，使泵芯和阀块交替开闭液体出口和液体进口，传动件则带动隔膜移动以改变第一腔体的容积，从而实现液体的吸入和泵出，泵腔容积的规律变化与阀门结构的开闭通过机械结构二阶纵振的固有运动规律，实现相互协同且运行步调一致，无法出现液体出口和液体进口同时封闭的情况，动作一致性较强，泵送平稳，泵芯和阀块与液体出口和液体进口的接触柔和且不易产生磨损，隔膜通过容积变化进行液体的吸入和泵送，使压电泵整体泵送能力较强，解决了当前压电泵存在泵阀动作一致性较差、接触磨损污染，泵送能力较差的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型推拉谐振泵处于静止状态时的剖视结构图；

图2为本实用新型推拉谐振泵处于工作状态时的剖视结构图一；

图3为本实用新型推拉谐振泵处于工作状态时的剖视结构图二；

图4为本实用新型推拉谐振泵的泵体部分隐藏后的结构示意图；

图5为本实用新型推拉谐振泵采用曲柄连杆结构时的剖视结构图；

图中：

1、泵体；11、第一腔室；12、第二腔室；13、液体出口；14、液体进口；15、上壳体；16、下壳体；

2、隔膜；3、传动件；

4、泵芯；41、工作部；

5、弹性构件；51、弹性元件；52、流动空间；

6、驱动部件；61、活塞杆；62、电动机；63、导套；64、驱动杆；65、曲柄；66、连杆；67、支撑臂；

7、阀块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1至5所示，在本实用新型推拉谐振泵的一个示意性实施例中，该推拉谐振泵包括泵体1、隔膜2、传动件3、泵芯4、弹性构件5和驱动部件6。

泵体1具有一泵腔，隔膜2装设在泵腔中，并将泵腔上下分隔为泵体第一腔室11和第二腔室12。传动件3装设在隔膜2上，驱动部件6装设在第二腔室12中，并连接传动件3。泵芯4位于第一腔室11中，泵体1的顶端开设液体出口13，泵芯4的顶端具有能够封闭液体出口13的工作部41。弹性构件5为能够在径向和轴向都能够产生弹性形变的弹性部件，其两端分别连接泵芯4和传动件3，泵体1侧壁开设液体进口14，液体进口14连通第一腔室11，弹性构件5的侧壁上装设能够封闭液体进口的阀块7。

驱动部件6以特定频率的推拉传动件3，使其在轴向上往复移动，泵芯4随之移动，并且传动件3与泵芯4一同作为振子，引发振子的二阶纵振。如图2所示，当传动件3向下移动时，泵芯4则向上移动，弹性构件5在轴向上和径向上分别变长和变窄，工作部41随着泵芯4向上移动并塞入液体出口13，将液体出口13封闭，阀块7随着弹性构件5径向移动并远离液体进口，隔膜2随着传动件3向下变形，第一腔体11的容积增加，产生负压将液体通过液体进口14吸入第一腔体11中；如图3所示，传动件3达到向下移动的极限位置后，向上移动，泵芯4则向下移动，弹性构件5在轴向上和径向上分别变短和变宽，工作部41随着泵芯4向下移动并远离液体出口13，从而将液体出口13打开，阀块7随着弹性构件5径向移动塞入液体进口14，将液体进口14封闭，隔膜2随着传动件3向上变形，第一腔体11的容积减小，将液体通过打开的液体出口13泵出。

在上述示意性实施例中，驱动部件6以特定频率推拉传动件3轴向往复移动，将阀芯4和传动件3作为振子，并引发振子的二阶纵振，使泵芯4的工作部41以及弹性构件5上的阀块7交替开闭液体出口13和液体进口14，同时隔膜2交替改变第一腔体11的容积，实现液体的吸入和泵出，通过机械结构二阶纵振的固有运动规律，泵腔容积的规律变化与阀门结构的开闭实现了，相互协同且运行步调一致，各个部件工作协调一致，泵送平稳，泵芯4和阀块7分别与液体出口13和液体进口14的接触柔和且不易产生磨损，通过隔膜2产生的容积变化进行液体的吸入和泵送，使压电泵整体泵送能力较强，解决了当前压电泵存在泵阀动作一致性较差、接触磨损污染，泵送能力较差的问题。

在一些实施例中，工作部41的端面为锥面，液体出口13的内端为锥形孔。锥形的端面使工作部41顶端宽度较小，更容易进入到液体出口13中。锥形孔的内端增加了液体出口13端口的宽度，使工作部41更加容易塞入到液体出口13中。液体出口13与工作部41通过锥面配合，锥形孔能够引导工作部41与其轴对齐，保证两者之间的表面紧密贴合，并且接触面积较大，提高了工作部41对液体出口13封闭的密封性。

由于弹性构件5采用能够在轴向和径向上都能够产生形变的弹性元件，从而使得与其连接的泵芯4能够轴向移动封闭液体出口13，阀块7能够径向移动封闭液体进口14。并且在液体进口13封闭时，阀块7需要塞入液体进口13，弹性构件5会贴到第一腔室11的内壁上。当弹性构件5贴靠第一腔室11内壁一周时，则会将第一腔室11分隔成上下两个空间，此时隔膜2向上变形只能压缩弹性构件5下方的液体，弹性构件5上方的液体也无法被泵出。

在其中一些实施例中，为了避免上述原因造成液体无法泵出，弹性构件5具有流动空间52，从而使弹性构件5上方和下方的空间始终保持连通，隔膜2向上变形能够将液体泵出第一腔室11。

在其中一些实施例中，为了提高泵芯4的稳定性，弹性构件5包括多个弹性元件51。阀块7位于弹性元件51的侧壁上，从而在弹性元件51径向形变时远离或者塞入液体进口14。弹性元件51间隔排列在同一圆周上，从圆周的各个角度位置对泵芯4进行支撑，使泵芯4的移动保持在轴向上，从而能够对准液体出口13对其进行封闭，泵腔内无须装设对泵芯4进行导向的机构，节省制造成本。弹性元件51间隔设置，从而将相邻弹性元件51之间的空间作为流动空间52，保证弹性构件5上下空间之间的液体流通。

在其中一些实施例中，弹性元件51为弧形或V形的弹性片，从而能够在径向和轴向上都能够有较大幅度的形变，实现泵芯4对液体出口13的封闭以及阀块7对液体进口14的封闭。如图4所示，多个弹性片在同一圆周构成弹性构件5，使弹性构件5呈灯笼状。

在其中一些实施例中，弹性元件5所处圆周与泵腔同轴，从而使弹性构件5的各个弹性元件51进行相同幅度的径向形变后，能够同时贴到泵腔的内壁上。弹性元件51上均装设阀块7，阀块7外侧对应的泵体1侧壁上均开设液体进口14，从而在各个弹性元件51同时贴到泵腔内壁上时，各个阀块7同时将对应液体进口14封闭，液体能够顺利通过液体出口13泵出。通过同轴设置弹性元件51，泵体1能够设置多个液体进口14，能够通过多个液体进口14同时将液体吸入第一腔室11，从而加快第一腔室11的进液速度，提高压电泵的泵送能力。

在其中一些实施例中，如图1至3所示，驱动部件6为电动推拉杆或气动推拉杆，驱动部件6的活塞杆61连接传动件3，从而在轴向上对传动件3交替进行推动和拉动，驱动传动件3往复移动。驱动部件6通过按照特定频率地对传动件3进行推拉，使传动件3呈振动状态，传动件3与泵芯4作为振子，引发振子的二阶纵振。

在其中一些实施例中，如图5所示，驱动部件6采用曲柄连杆结构，包括电动机62、导套63、驱动杆64、曲柄65和连杆66。电动机62固定在第二腔室12中，曲柄65安装在电动机62的驱动轴上。导套63轴向设置，通过支撑臂67连接到泵腔的内壁上，从而固定在电动机62的上方。驱动杆64滑动安装在导套63中，一端连接传动件3，另一端通过连杆66连接曲柄65。电动机62驱动曲柄65，曲柄65通过连杆66的传动使驱动杆64在导套63中上下往复滑动，从而推拉传动件3往复移动。

在其中一些实施例中，泵体1包括上壳体15和下壳体16。上壳体15的底端开敞，下壳体16的顶端开敞，上壳体15的顶端装设到下壳体16的顶端上，从而将端口对接封闭，组合成具有泵腔的泵体1。同样，泵体1可拆开成上壳体15和下壳体16，通过两部分壳体的端口，即可将泵芯4、弹性构件5、传动件3、驱动部件6以及隔膜2装配到泵腔中，便于压电泵的组装。上壳体15和下壳体16夹持固定隔膜2。隔膜2由两部分壳体所夹持，使隔膜2能够作为壳体之间连接部位的密封部件，保证泵体1的密封性能，同时隔膜能够同时封闭两个壳体，从而使泵腔形成两个腔室。

在其中一些实施例中，泵芯4、弹性构件5、传动件3同轴设置在泵腔1的轴线上，从而保证振动和力在轴线上传递，泵芯4仅在弹性构件5的竖向支撑下可保持轴向移动，泵腔内无须装设导向结构对泵芯4的移动进行导向，使压电泵结构简单，加工制造容易，成本低廉。

最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种推拉谐振泵，其特征在于，包括：

泵体，具有一泵腔；

隔膜，装设在所述泵腔中，并将所述泵腔分隔为第一腔室和第二腔室；

传动件，装设在所述隔膜上；

泵芯，位于所述第一腔室，且其顶端具有工作部，用以轴向移动封闭所述泵体顶端开设的液体出口；

弹性构件，其两端分别连接所述泵芯以及所述传动件，所述弹性构件的侧壁装设阀块，用以径向移动封闭所述泵体侧壁开设的液体进口；

驱动部件，装设在所述第二腔室中，并连接所述传动件，以推拉所述传动件在轴向上往复移动。

2.根据权利要求1所述的推拉谐振泵，其特征在于，所述工作部的端面为锥面，所述液体出口的内端为锥形孔。

3.根据权利要求1所述的推拉谐振泵，其特征在于，所述弹性构件具有流动空间。

4.根据权利要求3所述的推拉谐振泵，其特征在于，所述弹性构件包括多个弹性元件，所述弹性元件间隔排列在同一圆周上。

5.根据权利要求4所述的推拉谐振泵，其特征在于，所述弹性元件为弧形或V形的弹性片。

6.根据权利要求5所述的推拉谐振泵，其特征在于，所述弹性元件所处圆周与所述泵腔同轴，所述弹性元件上均装设阀块，所述阀块外侧所述泵体的侧壁上均开设有所述液体进口。

7.根据权利要求1所述的推拉谐振泵，其特征在于，所述驱动部件为电动推拉杆或气动推拉杆，其具有活塞杆，所述活塞杆连接所述传动件。

8.根据权利要求1所述的推拉谐振泵，其特征在于，所述驱动部件包括：

电动机；

导套，轴向设置，并具有支撑臂，所述支撑臂固定在所述泵腔的内壁上；

驱动杆，滑动安装在所述导套中，其顶端连接所述传动件；

曲柄，其一端装设在所述电动机的驱动轴上；

连杆，分别连接所述曲柄的另一端以及所述驱动杆的底端。

9.根据权利要求1所述的推拉谐振泵，其特征在于，所述泵体包括：

上壳体；

下壳体，其顶端装设在所述上壳体的底端，所述上壳体和所述下壳体夹持固定所述隔膜。

10.根据权利要求1至9任一项所述的推拉谐振泵，其特征在于，所述泵芯、所述弹性构件、以及所述传动件同轴设置在所述泵腔的轴线上。

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