一種雙柱塞變量泵及其使用方法與流程
2023-07-18 14:25:36 2
本發明涉及一種流體輸送用泵技術領域，具體為一種雙柱塞變量泵及其使用方法。
背景技術：
常見的柱塞泵通常是由單個柱塞在柱塞套內往復運動，引發柱塞套內容積發生變化，從而吸入和壓出流體。此類泵需要在流體入口和出口各設置一個閥來控制流體介質的進出，亦即在吸入行程裡截斷已壓出介質的回流，在壓出行程裡防止已吸入介質回流。但是，不管是普通的單向閥還是動力驅動的旋轉閥，在柱塞吸入流體介質完成到壓出的行程轉換瞬間，閥芯的復位動作都無法做到及時準確，並對已吸入介質的容積產生擾動，導致每一柱塞行程的泵出量與柱塞套內容積變化無法形成恆定的對應關係，也就是說柱塞泵的輸出與其工作頻率呈非線性關係。
隨著柱塞泵運轉頻率的提高，閥的開閉響應越發變差，泵送高粘度介質時開閉延遲尤為嚴重，到一定程度時，泵的輸出效率將急劇降低，對泵輸出流量的精準控制更加困難。
上述情況嚴重限制了柱塞泵在精確計量場合的應用，同時，大多數使用普通單向閥的各類泵也都面臨同樣的問題，採用動力驅動旋轉閥的情形稍好，但計量精度也不是很高。
技術實現要素：
針對上述問題，本發明提供了一種雙柱塞變量泵，其無需使用閥門就能控制流體介質的進出，避免了使用閥門的響應遲滯，同時流體介質的泵送量精確可控，同時本發明還提供了該雙柱塞變量泵的使用方法。
其技術方案是這樣的：一種雙柱塞變量泵，其特徵在於：包括同時設置在一個柱塞套內的可移動的第一柱塞和第二柱塞，所述柱塞套上設置有泵出口和吸入口，所述泵出口和所述吸入口交錯設置位於所述柱塞套的兩個不同的徑向平面內。
進一步的，所述第一柱塞和所述第二柱塞分別連接有驅動機構。
進一步的，所述驅動機構能夠驅動所述第一柱塞和所述第二柱塞同步運動。
進一步的，所述柱塞套的內徑前後保持一致。
進一步的，所述第一柱塞設置在靠近吸入口的一側，所述第二柱塞設置在靠近泵出口的一側。
一種如上述的一種雙柱塞變量泵的使用方法，其特徵在於：包括以下步驟：
步驟s1:移動第一柱塞和第二柱塞，將第一柱塞的端面和第二柱塞的端面貼合後朝吸入口一側同步移動第一柱塞和第二柱塞，使得第一柱塞的端面超過吸入口的靠近泵出口一側的圓周;
步驟s2：保持第一柱塞不動，將第二柱塞朝泵出口移動，隨著第二柱塞的移動吸入口被打開，介質通過吸入口被吸入柱塞套中，第二柱塞的端面不超過所述泵出口的靠近吸入口的圓周使得泵出口保持關閉；
步驟s3：朝泵出口同步移動第一柱塞和第二柱塞，使得第二柱塞的端面的超過所述泵出口的靠近吸入口一側的圓周，泵出口被打開，吸入口被關閉，同時第一柱塞的端面未超過泵出口的遠離吸入口一側的圓周；
步驟s4：保持第二柱塞不動，將第一柱塞朝第二柱塞移動，隨著第二柱塞的移動，介質從泵出口被壓出，直至第一柱塞的端面和第二柱塞的端面貼合，完成泵送。
進一步的，在步驟s2中，第二柱塞的端面與泵出口的靠近吸入口的圓周之間的距離大於泵出口的直徑。
進一步的，在不使用雙柱塞變量泵時，移動第一柱塞和第二柱塞，將第一柱塞的端面和第二柱塞的端面移動至泵出口和吸入口之間封閉泵出口和吸入口。
進一步的，雙柱塞變量泵的介質的吸入速度的控制因素包括了第一柱塞與吸入口形成的介質入口大小；雙柱塞變量泵的介質的泵出速度、泵出壓力的控制因素包括了第二柱塞與泵入口形成的介質出口大小。
進一步的，雙柱塞變量泵的介質的吸入量和泵出量的的控制因素包括了柱塞套的內徑、泵出口和吸入口之間的距離以及步驟2中第二柱塞泵移動的距離。
本發明具柱塞泵有如下優點：
1、柱塞與柱塞套之間的相對運動，實現了吸入口和泵出口的開閉與柱塞的運動同步，省卻了額外的單向閥，避免了二者之間的響應遲滯。
2、驅動機構能夠控制第一柱塞和第二柱塞的同步運動，使得在吸入口和泵出口開閉的過程中柱塞套中的流體介質容積保持恆定，能夠達成精確流體介質的泵送量。
3、流體介質的吸入參數和泵送參數獨立可調，無論是泵出量、速度還是泵出壓力都具備從零到最大值的寬幅輸出特性，大幅度拓展了工程應用範圍。
4、建立了泵輸出與柱塞運動頻率之間的線性關係，為實現精確的流體變流量控制奠定了基礎。
附圖說明
圖1為本發明的雙柱塞變量泵的結構示意圖；
圖2為本發明的雙柱塞變量泵的使用方法的流程圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
見圖1，圖2，本發明的一種雙柱塞變量泵，包括同時設置在一個柱塞套1內的可移動的第一柱塞2和第二柱塞3，柱塞套1呈水平放置，柱塞套1的內徑前後保持一致柱塞套1上設置有泵出口4和吸入口5，泵出口4和吸入口5交錯設置位於柱塞套1的兩個不同的徑向平面內，泵出口4設置在柱塞套1一側的上端，吸入口5設置在柱塞套1另一側的下端，第一柱塞2設置在靠近吸入口5的一側，第二柱塞2設置在靠近泵出口4的一側，第一柱塞2和第二柱塞3分別連接有驅動機構（圖中未給出），驅動機構（圖中未給出）能夠驅動第一柱塞2和第二柱塞3同步運動，在本實施例中，泵出口4和吸入口5的直徑一致。
以下具體描述本發明的雙柱塞變量泵的使用方法，參見圖2，顯示了雙柱塞變量一個完整的工作循環中所包含的四個步驟，描繪了每一步驟中第一柱塞、第二柱塞與柱塞套之間的相對位置關係和運動軌跡，具體包括以下步驟：
步驟s1:通過驅動機構移動第一柱塞2和第二柱塞3，將第一柱塞2的端面21和第二柱塞3的端面31貼合後朝柱塞套的吸入口一側同步移動第一柱塞2和第二柱塞3，使得第一柱塞的端面21超過吸入口5的靠近泵出口一側的圓周61，且與吸入口5的遠離泵出口一側的圓周64齊平，在移動的過程中保持第一柱塞2的端面21和第二柱塞3的端面31貼合；
步驟s2：保持第一柱塞2不動，將第二柱塞3朝泵出口4移動，隨著第二柱塞3的移動吸入口5被打開，介質7與泵出口4連通，因柱塞套1內的負壓，介質7通過吸入口5被吸入柱塞套1中，第二柱塞3的端面31不超過泵出口4的靠近吸入口5的圓周62使得泵出口3保持關閉，且第二柱塞的端面32與泵出口4的靠近吸入口5的圓周62之間的距離l大於泵出口4的直徑d，保證泵出口4和吸入口5不同時接通；
步驟s3：朝泵出口4同步移動第一柱塞2和第二柱塞3，使得第二柱塞3的端面31超過泵出口4的靠近吸入口5一側的圓周62，且第二柱塞3的端面31與泵出口4的遠離吸入口5一側的圓周63齊平，泵出口4被打開，介質7與泵出口4連通，吸入口5被關閉，同時第一柱塞的端面未超過泵出口4的遠離吸入口5一側的圓周63；
步驟s4：保持第二柱塞3不動，將第一柱塞2朝第二柱塞3移動，隨著第二柱塞3的移動，介質7從泵出口4被壓出，直至第一柱塞2的端面21和第二柱塞3的端面31貼合，完成泵送。
在不使用雙柱塞變量泵時，移動第一柱塞2和第二柱塞3，將第一柱塞的端面21和第二柱塞的端面31移動至泵出口4和吸入口5之間封閉泵出口4和吸入口5，防止介質回流洩漏。
本發明的雙柱塞變量泵的介質的吸入速度的控制因素包括了第一柱塞與吸入口形成的介質入口大小，雙柱塞變量泵的介質的泵出速度、泵出壓力的控制因素包括了第二柱塞與泵入口形成的介質出口大小，雙柱塞變量泵的介質的吸入量和泵出量的的控制因素包括了柱塞套的內徑、泵出口和吸入口之間的距離以及步驟2中第二柱塞泵移動的距離，介質的吸入量和泵出量可以獨立調節，實際使用中，介質的泵出量可以遠小於吸入量，實現微量流體泵送，泵出速度也可無極調節。
本發明具柱塞泵有如下優點：
1、柱塞與柱塞套之間的相對運動，實現了吸入口和泵出口的開閉與柱塞的運動同步，省卻了額外的單向閥，避免了二者之間的響應遲滯。
2、驅動機構能夠控制第一柱塞和第二柱塞的同步運動，使得在吸入口和泵出口開閉的過程中柱塞套中的流體介質容積保持恆定，能夠達成精確流體介質的泵送量。
3、流體介質的吸入參數和泵送參數獨立可調，無論是泵出量、速度還是泵出壓力都具備從零到最大值的寬幅輸出特性，大幅度拓展了工程應用範圍。
4、建立了泵輸出與柱塞運動頻率之間的線性關係，為實現精確的流體變流量控制奠定了基礎。
以上，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉該技術的人在本發明所揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求的保護範圍為準。