一种微滴灌用多功能无阀泵

1.本实用新型涉及流体机械技术领域，尤其涉及一种微滴灌用多功能无阀泵。


背景技术：

2.无阀压电泵可以通过内置或外置的无移动部件阀控制流体进行单向泵送，从而使泵体内除压电驱动器外再无任何的运动部件。无阀压电泵的结构尺寸在理论上可以做得很小，且泵在工作时不产生电磁场及自身污染。目前，无阀压电泵因其控制方便，更易于集成及微小型化的特点，被逐渐推广应用。但对某些工况不仅仅是需要输送液体，而且要求输送液体的同时完成对液体的混合及过滤作用，如：化学试剂的混合、过滤，医用喷雾药液混合、过滤，农药喷雾的混合、过滤及滴灌施肥系统中肥料的混合、杂质微粒的过滤等方面。而当前的无阀压电泵大都只是用来单一地泵送液体而没有过多地考虑液体的混合与过滤要求。同时，无阀泵的设计中还存在一个回流问题，严重影响和制约着无阀泵的流量性能和应用效果。
3.国内外研究的液体混合方式多利用压电泵的流道或腔底的特殊结构实现液体混合，这使得液体混合装置结构复杂。阻流体无阀压电泵是一类借助于置于泵腔内部的阻流体充当无移动部件阀的无阀压电泵。研究表明，阻流体不仅能够充当无移动阀件，而且也是激发流体涡的旋涡源，因此，阻流体无阀压电泵可同时作为液体的输送装置和混合装置，且阻流体结构、工艺简单，置于泵腔内部而不占用泵体外部空间，因而能够简化液体混合、输送装置的结构，有利于其微型化，但其还不能实现过滤和搅拌作用。
4.针对以上情况，本文提出一种低回流影响的集流体混合、搅拌、过滤及泵送为一体的无阀压电泵。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种微滴灌用多功能无阀泵，实现了流体混合、搅拌、过滤及泵送等多种功能，简化了无阀泵工艺，丰富了无阀泵的结构和作用。
6.本实用新型提供的技术方案是，一种微滴灌用多功能无阀泵，其特征在于：所述无阀泵包括泵体，所述泵体的顶端设有泵盖，泵体的底端设有泵座，所述泵体内壁下端设有过滤网板，所述泵体上端设有流量测量口和压差测量口，所述过滤网板上设有阻流体，所述泵体内还设有固定在泵座上的搅拌器和固定在泵体上侧的压电振子。
7.进一步的，所述泵体下端的内壁表面设有用于连接所述过滤网板的凸台。
8.进一步的，所述过滤网板上方设有支撑套，所述过滤网板的内壁表面设有所述凸台。
9.进一步的，所述过滤网板上表面端部有用于固定所述阻流体的凹槽。
10.进一步的，所述搅拌器包括挡圈、搅动叶片和阶梯轴，所述阶梯轴穿过所述泵座的底孔，所述搅动叶片套于所述阶梯轴的小端，所述阶梯轴小端设有所述挡圈，所述挡圈抵靠在所述搅动叶片上。
11.进一步的，所述阻流体包括前导体和控流体，所述前导体是具有尖锐夹角的v形块阻流体，所述控流体包括两条程八字形分布的条形阻流体。
12.进一步的，所述压电振子与所述支撑套、所述过滤网板之间围成振动输送腔；所述过滤网板与所述泵体内壁、所述泵座上表面围成混合搅拌腔。
13.进一步的，所述泵体的左端有两个泵入口。
14.进一步的，两个所述泵入口的水流方向夹角小于60度。
15.与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：多功能低回流无阀在传统无阀泵结构上创新出搅拌腔、搅拌器及过滤网板，因而使无阀泵的结构和功能进一步得到了丰富和集成，其整体技术优势表现在：
16.（1）在无阀泵中引入搅拌器结构、过滤网板结构，同时，泵结构、阻流体“阀”及搅拌器的结构及工艺简单，方便集成，丰富了无阀泵的现有结构；
17.（2）集成了流体传输过程中的混合搅拌、过滤及泵送的三重功能，能够满足无阀泵在生物工程、化学微混合反应、医药领域及农业精准滴喷灌领域的应用，扩大了无阀压电泵的应用领域；
18.（3）引入新型阻流体阀，提高致“阀”流阻差的同时，也能够极大地降低回流的影响，使泵的泵送性能和泵送效果进一步提高，也进一步拓宽了无阀泵的应用领域；
19.（4）过滤网板具有固定阻流体、过滤流体的双重功能，同时，因过滤网板的引入，使传统单腔体无阀泵结构增加一个腔室，该腔室为缓存流体、混合或搅拌流体等提供了空间。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本实用新型微滴灌用多功能无阀泵实施例的结构示意图；
22.图2为图1中a
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a向剖视图；
23.图3为本实用新型微滴灌用多功能无阀泵实施例的搅拌器结构示意图；
24.图4为本实用新型微滴灌用多功能无阀泵实施例的阻流体“阀”结构示意图；
25.图5为本实用新型微滴灌用多功能无阀泵实施例的泵工作过程泵入口、出口流体流动示意图；(a)入口吸入，(b)出口吸入，(c)入口排出， (d)出口排出。
26.图中，1.密封胶塞 2.泵盖 3.密封圈 4.压电振子 5.支撑套 6.泵出口 7.引流口 8.搅拌器 9.泵底座 10.泵体 11.过滤网板 12.泵入口 13.泵入口（压差）14.阻流体 15.过滤网，801.挡圈802.搅动叶片803.阶梯轴,1401.前导体1402.控流体。
具体实施方式
27.下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细的说明。
28.请参阅图1
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图5，本发明提供了微滴灌用多功能无阀泵，结构如图1所示，包括：泵体、泵盖、泵座、压电振子、支撑套、过滤网板、阻流体、搅拌器、过滤网等结构。
29.如图1
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图2所示，泵体10是一壁厚不等的圆柱筒体，其上端内表面加工有螺纹，可
与泵盖2进行螺纹连接；上端沿壁面高度方向在壁面内加工有两处互相垂直的水流通道，分别作为液体出入泵腔的流量测量口（未标记）和压差测量口（未标记）；泵体10下端内部壁面处加工有凸台。过滤网板11是一薄壁圆环板，其内孔壁面上表面加工有凸台，过滤网15固定于凸台处；上表面端部加工有固定阻流体14的凹槽。泵座9上表面沿圆周方向和中心位置加工有5个孔，搅拌器8固定于该孔内。
30.搅拌器8结构，如图3所示，由挡圈801、搅动叶片802、阶梯轴803构成。阶梯轴803穿过泵座底孔和泵底座孔紧配合连接，搅动叶片802空套于阶梯轴小端，与阶梯轴803间隙配合，阶梯轴803小端设有挡圈801。阻流体14有前导体1401和控流体1402两部分，前导体采用小夹角v形块，控流体采用八字形阻流体。
31.综上，搅拌器8装入泵座9，泵体10与泵座9通过密封圈3密封、并与泵座9进行紧配合连接；过滤网15与阻流体14分别固定于过滤网板11相应位置上，过滤网板11置于泵体10内壁凸台处；支撑套5置于过滤网板11上方；泵盖2与泵体10上端进行螺纹连接，同时也通过密封圈3压紧电压振子4与支撑套5；泵出入管口分别连接进出水管。性能测试中，如果是测试压差，则利用垂直向上的两个出入管口连接水管，水平出入管口则用胶塞密封，若测量流量，则利用水平管口连接出入水管，垂直管口用胶塞密封。
32.装配后的低回流无阀泵存在两个腔室，分别是压电振子4与支撑套5、过滤网板11之间围成的振动输送腔，实现流体的输送和过滤功能；过滤网板11与泵体10内壁、泵座9上表面围成的混合搅拌腔，实现流体的混合搅拌功能。
33.该泵需要加工的零件有：泵体10、泵盖2、支撑套5、泵座9、搅拌装置8、过滤网板11，这些零件的结构及形状简单，用传统加工方法及工艺装备即可实现。
34.在无阀泵工作的过程中，阻流体“阀”如图4所示。阻流体14有前导体1401和控流体1402两个部分，其中前导体1401是具有尖锐夹角的v形块阻流体，且v形块的夹角不易超过90
°
；控流体1402呈“八”形，由两个条形阻流体构成。结合图1和图2、3,前导体1401朝向分别置于泵腔中的出入管口处，其中，放置于泵入口（压差）13处的阻流体，其v形块的尖锐角点正对入口中心，且关于入口中心线呈对称布置；放置于出口6处的阻流体，v形块的尖锐角点背离出口中心方向且与出口中心线呈对称布置。
35.无阀泵吸入流体时，伴随着压电振子4的向上弯曲振动，泵腔体积增大压强减小，流体经入口管和出口管同时吸入泵腔。入口吸入过程（图5a)：经泵入口12吸入的流体流经前导体1401尖劈面似的棱边时即刻产生流动分离，沿前导体v形块的两侧壁面流动，至v形块末端产生边界层分离。控流体1402末端与v形块侧壁面在一个方向上，这样能保证边界层分离后的流体在控流体1402末端导引下依然沿着壁面方向流动至泵腔内。上述整个过程中，流体经前导体1401的分流导流和控流体1402的引流，消耗的流体动能少，表现为小阻力吸入。出口吸入过程（图5b)：而泵出口6正对着控流体1402的舒张端，所以出口一经吸入流体就直接汇入到控流体1402区域内，因控流体1402呈收缩结构，流体即呈现拥堵淤积状态而消耗大量流体动能，同时，部分流体通过控流体的喇叭口涌入到前导体1401内部区域，遇到v形块内陡直壁面的阻挡进一步损失流体动能。在这个过程中，流体从出口吸入后，经控流体1402的导引、阻碍和前导体1401的进一步阻碍消耗的流体动能较多，表现为大流阻吸入。故泵吸入流体阶段，从出口吸入的流体显著少于从入口吸入的流体，宏观上表现为入口吸入状态。
36.无阀泵排出流体时，伴随着振子4向下的弯曲振动，泵腔体积减小压强增大，流体经入口管和出口管同时排出泵腔。流体经出口排出过程与流体经入口吸入过程相似（图5d)，流体流经前导体1401和控流体1402时，被导流和引流后表现为小流阻；流体经入口排出时，与经出口吸入流体过程相似（图5c)，流体经控流体1402的阻碍后涌入前导体1401内v形区域经壁面阻挡后，淤积的流体再经前导体1401壁面和控流体1402壁面所形成的泄流通道流出，但此时的流体已经改变了反流的流动方向，沿着泄流通道的方向重新流入泵腔内，进一步地消耗了流动动能。因此，经入口排出的流体量很少，甚至没有排出流体，从而大大降低了泵的回流影响，同时，反向回流流体经层层阻碍变向后表现为大流阻。故泵排出流体阶段，从出口排出的流体显著多于从入口排出的流体，宏观上表现为出口排出状态。
37.综上所述，当泵腔体积不停地交替变化时，就形成了流体的单向流动。
38.低回流无阀泵过滤、混合搅拌、泵送功能的集成过程如图1、2所述，随着压电振子4的往复振动，不同相的流体分别于两个入口被吸入，流经入口处的两组阻流体14后已经实现了不同相液体间的初步混合，流入泵腔后即经过滤网板11过滤，流体中的大颗粒、大分子团、悬浮物、尘垢等杂体介质被过滤网15拦截，过滤后的流体流入到混合搅拌腔内。搅拌器8内的搅拌叶片802空套在细轴上，可沿细轴轴向移动和周向转动，当搅拌器8内水压有变化或水流有波动时，搅拌叶片802即转动或移动，而实现对流体的混合搅拌作用。而这样的搅拌器8沿泵腔圆周及中心布置5个，辐射了泵腔的整个空间，因而能够达到高效混合搅拌流体的效果。随着泵腔内压强的改变，经均匀搅拌的流体通过泵体10内壁底面处引流孔流入泵出口6，进而排出泵腔。配合着振子4的周期振动过程，微滴灌用多功能无阀泵实现了流体的过滤、混合、搅拌及泵送过程。
39.过滤网15的网孔要保持通畅状态才能提高过滤效率，因此需要定期对管网进行清洁或更换。清洁时，将泵盖2卸下，取出压电振子4、支撑套5后即可取出过滤网板11和过滤网15进行清洗或更换。整个过程操作简单、快捷。
40.多功能低回流无阀在传统无阀泵结构上创新出搅拌腔、搅拌器8及过滤网板11，因而使无阀泵的结构和功能进一步得到了丰富和集成，其整体更具有技术优势。
41.最后应说明的是：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；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。