專利名稱：微型溫控加壓泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種加壓泵，尤其是涉及一種適用于需將微量液體進(jìn)行加壓或高速噴射的微型溫控加壓泵。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)及微納制造技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的工業(yè)設(shè)備集成度越來越高，向著小型和微型化的方向發(fā)展。
目前，市場(chǎng)上對(duì)液體進(jìn)行加壓的泵大部分都是傳統(tǒng)的機(jī)械式結(jié)構(gòu)，通過電機(jī)或馬達(dá)帶動(dòng)葉輪的高速旋轉(zhuǎn)使其兩側(cè)產(chǎn)生壓力差或者離心力。這種泵雖然可以產(chǎn)生很大的壓強(qiáng)，但是其機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，又需要電機(jī)驅(qū)動(dòng)，整體體積較大，很難做到微型化。而蠕動(dòng)泵和齒輪泵等雖然體積可以做到較小，但是其卻無法產(chǎn)生較大的壓強(qiáng)，液體流速緩慢。在需要讓流體高速噴射而又要求設(shè)備體積小的場(chǎng)合(如便攜式拉曼光譜儀的表面增強(qiáng)粒子施加裝置)， 目前還沒有很好的解決方案。
中國專利CN101290001公開一種通過在載體安裝許多個(gè)浮力加壓泵，利用浮體在波浪的推動(dòng)下上下起伏 將能量以液壓能的方式傳輸至驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)裝置將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，其具有無污染、建造和營運(yùn)成本低、安全可靠、電量大、不占用陸地等優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了水電站、核電站的安全問題，火力發(fā)電的污染問題，風(fēng)力太陽能成本聞電量少等現(xiàn)有發(fā)電站的各種缺陷。
中國專利CN101691854A公開一種燃料加壓泵及系統(tǒng)，加壓泵主要包括液壓油腔、 蓄壓油腔、活塞，活塞連接液壓油腔及蓄壓油腔，活塞與液壓油腔的接觸面積大于其與蓄壓油腔的接觸面積，由電子控制單元控制閥門啟閉，推動(dòng)活塞上下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)壓力的加載與卸壓以進(jìn)行燃油噴射。加壓系統(tǒng)是將加壓泵的液壓油入口和液壓油腔溢流閥出口連接至液壓油槽，蓄壓油腔入口和蓄壓油腔溢流閥出口連接至燃油槽，蓄壓油腔出口進(jìn)行噴油，其包括電子控制單元，電子控制單元接收活塞位置上止點(diǎn)傳感器、活塞位置下止點(diǎn)傳感器的信號(hào)控制加壓泵各入口出口的閥門啟閉。
中國專利CN102536568A公開一種二甲醚發(fā)動(dòng)機(jī)用直列隔膜式加壓泵。其技術(shù)方案是凸輪軸(15)上設(shè)有2 4個(gè)凸輪；下泵體(10)設(shè)有的與凸輪數(shù)相同的挺柱孔中裝有挺柱體部件，凸輪軸(15)上的凸輪與對(duì)應(yīng)的滾輪(14)活動(dòng)接觸，挺柱(13)的上端裝有調(diào)整墊塊(11);上泵體(5)裝有的柱塞套(6)中的柱塞(8)下端與對(duì)應(yīng)的調(diào)整墊塊(11)活動(dòng)接觸；柱塞套孔上裝有的泵頭上蓋⑴與泵頭下蓋⑶間設(shè)有隔膜⑵；泵頭上蓋⑴上的進(jìn)油閥(23)和出油閥(22)的油道與泵頭上蓋(I)的2飛油孔相通，泵頭下蓋(3)的孔狀液壓油腔與泵頭下蓋(3)的2飛油孔相通；泵頭下蓋(3)與隔膜(2)構(gòu)成的油腔通過油管(25)與油杯部件(26)相通。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種通過加熱汽體控制溫度以達(dá)到加壓的目的，不需復(fù)雜3的機(jī)械裝置，也不需要電機(jī)和葉輪的驅(qū)動(dòng)，體積微小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，理論上能夠加壓到4飛個(gè)大氣壓的微型溫控加壓泵。
本發(fā)明設(shè)有進(jìn)液室、儲(chǔ)液室、氣室、氣壓傳感器、加熱裝置；所述進(jìn)液室的出口經(jīng)單向通道接儲(chǔ)液室的出口，在單向通道上設(shè)有單向閥，所述儲(chǔ)液室的頂部與氣室之間設(shè)有隔熱膜；氣室的頂部設(shè)有泄壓閥，所述氣壓傳感器設(shè)在氣室上，氣室的內(nèi)壁設(shè)有隔熱層，氣室底部有易揮發(fā)液體；所述加熱裝置設(shè)于氣室底部下方；所述儲(chǔ)液室的底部設(shè)有出液口，所述出液口上設(shè)有電磁閥。
所述加熱裝置可設(shè)有電熱絲和反射鏡，用于對(duì)氣室加熱，所述加熱裝置在電熱絲上可設(shè)有加熱開關(guān)，所述氣壓傳感器、電磁閥和加熱開關(guān)與微處理器連接，電熱絲通過繼電器與微處理器連接，氣壓傳感器、電磁閥、加熱開關(guān)、微處理器、繼電器等組成加溫控制系統(tǒng)。
本發(fā)明工作時(shí)，液體可以先加入或儲(chǔ)存在進(jìn)液室中，通過單向通道進(jìn)入儲(chǔ)液室，由電熱絲和反射鏡構(gòu)成的加熱裝置可以對(duì)密閉的氣室進(jìn)行快速加熱。氣室底部有易揮發(fā)的液體，被加熱后蒸汽充滿氣室，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT，可知?dú)馐业膲簭?qiáng)P可以達(dá)到很大的一個(gè)狀態(tài)，其原理同高壓鍋相同。但是由于氣室體積很小，所以可以快速加熱到一個(gè)很大的氣壓。
氣室的氣壓通過彈性膜將壓強(qiáng)加載到儲(chǔ)液室液體表面。儲(chǔ)液室液體壓強(qiáng)增大，單向通道的單向閥受壓關(guān)閉，儲(chǔ)液室就處于封閉狀態(tài)。氣室繼續(xù)加熱增壓，儲(chǔ)液室液體的壓強(qiáng)也將不斷增大?？刂齐姶砰y快速關(guān)斷，液體在閥門開啟瞬間由于高壓將從出液口高速噴射而出。
打開氣室的泄壓閥，氣室和大氣連通，氣室內(nèi)的壓強(qiáng)就變?yōu)榇髿鈮簭?qiáng)，儲(chǔ)液室內(nèi)的壓強(qiáng)也變?yōu)榇髿鈮簭?qiáng)，由于進(jìn)液室液位高于儲(chǔ)液室液位，單向通道的單向閥被打開，儲(chǔ)液室內(nèi)液體得到補(bǔ)充。如此可以反復(fù)進(jìn)行液體的微量高速噴射。
圖I為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例的泄壓閥的原理圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例的電路控制原理圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
如圖I所示，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)有進(jìn)液室I、儲(chǔ)液室11、氣室5、氣壓傳感器6、加熱裝置9 ;所述進(jìn)液室I的出口經(jīng)單向通道2接儲(chǔ)液室11的出口，在單向通道2上設(shè)有單向閥 10，所述儲(chǔ)液室11的頂部與氣室5之間設(shè)有隔熱膜3 ;氣室5的頂部設(shè)有泄壓閥4，所述氣壓傳感器6設(shè)在氣室5上，氣室5的內(nèi)壁設(shè)有隔熱層7，氣室5底部有易揮發(fā)液體8 ;所述加熱裝置9設(shè)于氣室5底部下方；所述儲(chǔ)液室11的底部設(shè)有出液口 13，所述出液口 13上設(shè)有電磁閥12。
參見圖I和3，所述加熱裝置9設(shè)有電熱絲91和反射鏡，用于對(duì)氣室5加熱，所述加熱裝置9在電熱絲91上設(shè)有加熱開關(guān)14，所述氣壓傳感器6、電磁閥12和加熱開關(guān)14與微處理器MPU連接，電熱絲91通過繼電器J與微處理器MPU連接，氣壓傳感器6、電磁閥12、加熱開關(guān)14、微處理器MPU、繼電器J等組成加溫控制系統(tǒng)。
圖2給出本發(fā)明實(shí)施例的泄壓閥的原理圖，所述泄壓閥設(shè)有閥門帽2-5，在閥門帽 2-5底部設(shè)有透氣孔2-3，在閥門帽2-5中間設(shè)有注液孔2-4，在圖2中，閥門帽2_5與氣室壁2-1之間設(shè)有橡膠層2-2。
本發(fā)明實(shí)施例工作時(shí)，液體流入并充滿進(jìn)液室I。進(jìn)液室I通過單向通道2與儲(chǔ)液室11相連通。單向通道2內(nèi)由單向閥10控制液體的流向。當(dāng)儲(chǔ)液室11為常壓時(shí)，由于進(jìn)液室I的液位高于儲(chǔ)液室11的液位，單向閥10左端的壓強(qiáng)大于右端，單向閥被液壓往右推，液體就從進(jìn)液室流入儲(chǔ)液室。儲(chǔ)液室液體不斷增加直到被頂部的隔熱膜3擋住。此時(shí)儲(chǔ)液室液位量最高。
閉合加熱開關(guān)14，電熱絲91開始加熱氣室5。氣室內(nèi)壁為中間抽真空的雙層反射玻璃做成，保溫隔熱性能好?？梢员ＷC氣室內(nèi)溫度快速升高。氣室底部易揮發(fā)液體8大量蒸發(fā)，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT，物質(zhì)的量η和絕對(duì)溫度溫度T都在不斷增加，而體積 V幾乎不變，則氣室內(nèi)的氣壓將快速增高。彈性隔熱膜受壓膨脹將氣壓施加給儲(chǔ)液室液體。 儲(chǔ)液室內(nèi)液壓快速升高，單向閥右端的壓強(qiáng)大于左端，被液壓往左推，單向閥自鎖，儲(chǔ)液室處于封閉狀態(tài)，氣室內(nèi)的高壓完全施加在儲(chǔ)液室上。安裝于氣室內(nèi)的氣體壓力傳感器6實(shí)時(shí)采集壓力值并傳輸給處理器MPU (參見圖3)。MPU將該壓力值與預(yù)先設(shè)定的壓力值進(jìn)行對(duì)比，若該壓力值小于預(yù)設(shè)的壓力則熱阻絲繼續(xù)加熱，若該壓力值大于預(yù)設(shè)的壓力則停止加熱。通過這樣的反饋，保證氣室內(nèi)的壓力始終處于預(yù)設(shè)的狀態(tài)。在圖3中，標(biāo)記J為繼電器。
要對(duì)外施加液體時(shí)，控制MPU給電磁閥12 —個(gè)脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，電磁閥12開啟后又迅速關(guān)斷。由于高壓，在電磁閥12開啟瞬間，一段液柱被高速噴射出。通過控制預(yù)設(shè)氣壓的大小和電磁閥開關(guān)的時(shí)間就可以控制液體噴射的量和流速。
當(dāng)不需噴射或儲(chǔ)液室需要補(bǔ)充液體時(shí)，打開泄壓閥4，泄壓閥4的原理圖如圖2所示。當(dāng)氣室加熱增壓時(shí)，閥門帽2-5受力往上壓緊橡膠層2-2，閥門自鎖處于密閉狀態(tài)。當(dāng)需要泄壓時(shí)，用力按下閥門，閥門內(nèi)的氣體從閥門帽2-5與橡膠層2-2之間的間隙流走，氣室內(nèi)的氣壓迅速降為常壓。泄壓時(shí)，氣室內(nèi)的易揮發(fā)液體的蒸汽同樣會(huì)流失，需要定期添加，添加時(shí)從透氣孔注入即可。當(dāng)泄壓時(shí)，儲(chǔ)液室也降為常壓，單向閥開啟，液體從進(jìn)液室流入儲(chǔ)液室，儲(chǔ)液室液體得到補(bǔ)充。彈性隔熱膜恢復(fù)，冷凝在彈性隔熱膜上的易揮發(fā)液體回流到氣室底部。在圖2中，其他標(biāo)記2-1為氣室壁，2-3為透氣孔，2-4為注液孔。
本發(fā)明利用理想氣體定律pv=nRT和帕斯卡原理實(shí)現(xiàn)對(duì)液體加壓，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊， 適用于對(duì)微量液體進(jìn)行加壓噴射的領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.微型溫控加壓泵，其特征在于設(shè)有進(jìn)液室、儲(chǔ)液室、氣室、氣壓傳感器、加熱裝置；所述進(jìn)液室的出口經(jīng)單向通道接儲(chǔ)液室的出口，在單向通道上設(shè)有單向閥，所述儲(chǔ)液室的頂部與氣室之間設(shè)有隔熱膜；氣室的頂部設(shè)有泄壓閥，所述氣壓傳感器設(shè)在氣室上，氣室的內(nèi)壁設(shè)有隔熱層，氣室底部有易揮發(fā)液體；所述加熱裝置設(shè)于氣室底部下方；所述儲(chǔ)液室的底部設(shè)有出液口，所述出液口上設(shè)有電磁閥。
2.如權(quán)利要求I所述的微型溫控加壓泵，其特征在于所述加熱裝置設(shè)有電熱絲和反射鏡，用于對(duì)氣室加熱。
3.如權(quán)利要求I或2所述的微型溫控加壓泵，其特征在于所述加熱裝置在電熱絲上設(shè)有加熱開關(guān)。
4.如權(quán)利要求I所述的微型溫控加壓泵，其特征在于所述氣壓傳感器、電磁閥和加熱開關(guān)與微處理器連接，電熱絲通過繼電器與微處理器連接，氣壓傳感器、電磁閥、加熱開關(guān)、 微處理器、繼電器組成加溫控制系統(tǒng)。
全文摘要
微型溫控加壓泵，涉及一種加壓泵。提供一種通過加熱汽體控制溫度以達(dá)到加壓的目的，不需復(fù)雜的機(jī)械裝置，也不需要電機(jī)和葉輪的驅(qū)動(dòng)，體積微小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，理論上能夠加壓到4~5個(gè)大氣壓的微型溫控加壓泵。設(shè)有進(jìn)液室、儲(chǔ)液室、氣室、氣壓傳感器、加熱裝置；所述進(jìn)液室的出口經(jīng)單向通道接儲(chǔ)液室的出口，在單向通道上設(shè)有單向閥，所述儲(chǔ)液室的頂部與氣室之間設(shè)有隔熱膜；氣室的頂部設(shè)有泄壓閥,所述氣壓傳感器設(shè)在氣室上，氣室的內(nèi)壁設(shè)有隔熱層，氣室底部有易揮發(fā)液體；所述加熱裝置設(shè)于氣室底部下方；所述儲(chǔ)液室的底部設(shè)有出液口，所述出液口上設(shè)有電磁閥。
文檔編號(hào)F04B53/10GK102937081SQ20121045768
公開日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者范賢光, 胡振邦, 李帆, 何堅(jiān), 王磊, 田中群 申請(qǐng)人:廈門大學(xué)