压差驱动式吸排机构
技术领域
本发明涉及介质传输技术领域，尤其涉及一种压差驱动式吸排机构。
背景技术
泵是输送介质或使介质增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给介质，使介质能量增加。现有的泵中，根据工作原理，可以分为容积式泵、叶轮式泵及喷射式泵。
当泵体应用于水下环境时，通常需要使用容积式泵中的柱塞泵实现介质的排吸过程，在柱塞泵工作过程中，主要是依靠柱塞在缸体中往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸、压介质，但是柱塞泵在工作过程中，柱塞需要始终以一定的速度沿柱塞杠运动，不仅结构复杂，而且对吸排机构的密封性能要求较高，涉及动密封技术。还容易造成泵体的零件磨损，从而影响泵体的使用寿命。
发明内容
本发明提供一种压差驱动式吸排机构，旨在解决现有技术中泵体结构复杂、由动密封引发的维护问题等，同时本发明专利可作为一种新型吸排驱动器，运用场景较泵更为宽广。
为实现上述目的，本发明提出了一种压差驱动式吸排机构，所述压差驱动式吸排机构包括密封套筒、吸排室、变压腔体以及变压腔套筒；
所述吸排室与所述变压腔体连通；
所述密封套筒内形成第一腔体，所述变压腔体设于所述第一腔体内，所述变压腔体为弹性腔体，发生弹性形变时体积可变，所述变压腔体远离所述吸排室的一侧与所述变压腔套筒连接，所述变压腔体内的容置空间与所述第一腔体相隔离；
所述吸排室与所述密封套筒连接，并且所述吸排室形成的吸排腔与所述变压腔体连通；所述吸排室还包括入口挡板与出口挡板，所述入口挡板与所述出口挡板均设于所述吸排室的外壁。
可选的，所述第一腔体的压强大于或小于所述变压腔体的压强。
可选的，所述压差驱动式吸排机构还包括驱动机构，所述驱动机构设于所述密封套筒内，所述驱动机构的执行端与所述变压腔套筒连接，以带动所述变压腔套筒沿所述变压腔的中心轴方向移动。
可选的，所述驱动机构包括电机、传动组件以及推杆，所述传动组件的一端与所述电机连接，另一端与所述推杆相配合，所述推杆的另一端与所述变压腔套筒连接，所述电机驱动所述推杆沿所述密封套筒与所述吸排室的连通方向移动。
可选的，所述传动组件还包括丝杆套筒、丝杆转轴与丝杆螺母，所述丝杆套筒设于第一腔体内，并且所述丝杆套筒内形成的第二腔体；
所述丝杆转轴的一端与所述电机连接，另一端伸入所述第二腔体内与所述丝杆螺母连接，所述丝杆螺母与所述推杆相配合，所述推杆的另一端伸出所述第二腔体，并与所述变压腔套筒连接。
可选的，所述变压腔套筒包括套筒本体与沿所述套筒本体的侧壁设置的凸沿，所述套筒本体的外径小于所述吸排室的内径，所述丝杆套筒的外径小于所述变压腔套筒的内径。
可选的，所述驱动机构还包括直线导轨，所述直线导轨设于所述丝杆套筒靠近所述吸排室的一端。
可选的，所述驱动机构还包括限位结构，所述限位结构设于所述丝杆螺母的行进方向上。
可选的，所述驱动机构还包括联轴器，所述联轴器设于所述电机与所述丝杆套筒之间。
可选的，所述吸排室还设有第一挡块，所述第一挡块设于所述入口挡板的向外开启方向，以限制所述入口挡板向外打开。
可选的，所述压差驱动式吸排机构还包括入口弹簧铰链，所述入口弹簧铰链与所述入口挡板连接，并为所述入口挡板从打开状态恢复至关闭状态提供弹力。
可选的，所述吸排室还包括第二挡块，所述第二挡块设于所述出口挡板的向内开启方向，以限制所述出口挡板向内打开。
可选的，所述压差驱动式吸排机构还包括出口弹簧铰链，所述出口弹簧铰链与所述出口挡板连接，并为所述出口挡板从打开状态恢复至关闭状态提供弹力。
本申请提出的技术方案中，所述压差驱动式吸排机构包括密封套筒、吸排室、变压腔体以及变压腔套筒；所述吸排室与所述变压腔体连通；所述密封套筒内形成第一腔体，所述变压腔体设于所述第一腔体内，所述变压腔体为弹性腔体，发生弹性形变时体积可变，所述变压腔体远离所述吸排室的一侧与所述变压腔套筒连接，所述变压腔体内的容置空间与所述第一腔体相隔离；所述吸排室与所述密封套筒连接，并且所述吸排室形成的吸排腔与所述变压腔体连通；所述吸排室还包括入口挡板与出口挡板，所述入口挡板与所述出口挡板均设于所述吸排室的外壁；在通过所述压差驱动式吸排机构执行吸入过程时，所述变压腔套筒向远离所述吸排室的一侧迅速移动，从而使所述变压腔体内的体积迅速增大，所述吸排室内的压强小于外部环境的压强，使外部环境的介质经过所述入口挡板后进入所述吸排腔以及所述变压腔体内，当通过所述压差驱动式吸排机构执行排出过程时，使所述变压腔体的体积减小，所述吸排室内的压强大于外部环境的压强，使所述变压腔体以及所述吸排腔内的介质从所述出口挡板排出。所述吸排机构通过第一腔体的压强与变压腔体的压强的差值作为驱动力，从而使吸排机构可以根据压差调节吸排机构的工作模式，实现所述吸排机构的排出或吸入过程。旨在解决现有技术中泵体结构复杂、由动密封引发的维护问题等，同时本发明专利可作为一种新型吸排驱动器，运用场景较泵更为宽广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1是本发明压差驱动式吸排机构的第一结构示意图；
图2是本发明压差驱动式吸排机构的第二结构示意图；
图3是本发明压差驱动式吸排机构在排出过程时沿A-A向的剖面示意图；
图4是本发明压差驱动式吸排机构在排出过程时沿B-B向的剖面示意图；
图5是本发明压差驱动式吸排机构在吸入过程时沿A-A向的剖面示意图；
图6是本发明压差驱动式吸排机构在吸入过程时沿B-B向的剖面示意图。
附图标号说明：
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提供一种压差驱动式吸排机构。
请参照图1，所述压差驱动式吸排机构包括密封套筒100、吸排室200、变压腔体300、变压腔套筒310以及驱动机构400；
所述吸排室200与所述变压腔体300连通；
所述密封套筒100内形成第一腔体110，所述变压腔体300设于所述第一腔体110内，所述变压腔体300为弹性腔体，发生弹性形变时体积可变，所述变压腔体300远离所述吸排室200的一侧与所述变压腔套筒310连接，所述变压腔体300内的容置空间与所述第一腔体110相隔离；
所述吸排室200与所述密封套筒100连接，并且所述吸排室200形成的吸排腔210与所述变压腔体300连通；所述吸排室200还包括入口挡板220与出口挡板230，所述入口挡板220与所述出口挡板230均设于所述吸排室200的外壁，优选的，所述入口挡板220设于所述吸排室200远离所述密封套筒100的一侧，所述出口挡板230设于所述吸排室200的侧壁。
本申请提出的技术方案中，所述压差驱动式吸排机构包括密封套筒100、吸排室200、变压腔体300以及变压腔套筒310；所述吸排室200与所述变压腔体300连通；所述密封套筒100内形成第一腔体110，所述变压腔体300设于所述第一腔体110内，所述变压腔体300为弹性腔体，发生弹性形变时体积可变，所述变压腔体300远离所述吸排室200的一侧与所述变压腔套筒310连接，所述变压腔体300内的容置空间与所述第一腔体110相隔离；所述吸排室200与所述密封套筒100连接，并且所述吸排室200形成的吸排腔210与所述变压腔体300连通；所述吸排室200还包括入口挡板220与出口挡板230，所述入口挡板220与所述出口挡板230均设于所述吸排室200的外壁。
在通过所述压差驱动式吸排机构执行吸入过程时，所述变压腔套筒310迅速向远离所述吸排室200的一侧移动，从而使所述变压腔体300内的体积迅速增大，所述吸排室200内的压强小于外部环境的压强，使外部环境的介质经过所述入口挡板220后进入所述吸排腔210以及所述变压腔体300内，当通过所述压差驱动式吸排机构执行排出过程时，使所述变压腔体300的体积减小，所述吸排室200内的压强大于外部环境的压强，使所述变压腔体300以及所述吸排腔210内的介质从所述出口挡板230排出。所述吸排机构通过第一腔体110的压强与变压腔体300的压强的差值作为驱动力，从而使吸排机构可以根据压差调节吸排机构的工作模式，实现所述吸排机构的排出或吸入过程。旨在解决现有技术中泵体结构复杂、由动密封引发的维护问题等，同时本发明专利可作为一种新型吸排驱动器，运用场景较泵更为宽广。
优选实施方式中，所述第一腔体110的压强大于或小于所述变压腔体300的压强。具体的，所述第一腔体110的压强小于所述变压腔体300的压强时，所述吸排机构可作为吸排泵，当所述第一腔体110的压强大于所述变压腔体300的压强时，所述吸排机构可作为喷水或喷出其他介质的推进器。通过所述第一腔体110的压强与所述变压腔体300的压强的差值作为驱动力，从而使吸排机构能够直接根据压差改变所述吸排机构的工作模式，实现所述吸排机构的排出或吸入过程。
优选实施方式中，所述第一腔体110与其他泵体连通，其他泵体能够改变所述第一腔体110内的压强，使所述第一腔体110内的压强大于或小于所述变压腔体300的压强，从而方便通过改变所述第一腔体110内的压强的方式改变所述吸排机构的工作模式。
可以理解的是，所述吸排机构还可以通过增加驱动机构400的方式改变所述变压腔体300的体积，从而实现所述吸排机构的吸入与排出过程，在可选的实施方式中，所述压差驱动式吸排机构还包括驱动机构400，所述驱动机构400设于所述密封套筒100内，所述驱动机构400的执行端与所述变压腔套筒310连接，以带动所述变压腔套筒310沿所述变压腔体300的中心轴方向移动。当通过所述压差驱动式吸排机构执行排出过程时，所述驱动机构400带动所述变压腔套筒310向靠近所述吸排室200的一侧移动，从而使所述变压腔体300的体积减小，所述吸排室200内的压强大于外部环境的压强，使所述变压腔体300以及所述吸排腔210内的介质从所述出口挡板230排出。由于所述驱动机构400设于所述密封套筒100内，并与所述变压腔体300相隔离，从而在通过所述压差驱动式吸排机构执行吸入或排出的动作时，所述驱动机构400不涉及动密封技术，从而避免所述吸排机构在执行吸入或排出过程时，零件与零件之间相互运动摩擦产生的磨损，影响吸排机构的使用寿命的问题。
在可选的实施方式中，所述驱动机构400包括电机410、传动组件430以及推杆420，所述传动组件430的一端与所述电机410连接，另一端与所述推杆420相配合，所述推杆420的另一端与所述变压腔套筒310连接，所述电机410驱动所述推杆420沿所述密封套筒100与所述吸排室200的连通方向移动。具体的，在所述压差驱动式吸排机构进行吸入或排出的过程中时，所述电机410驱动所述推杆420沿密封套筒100的轴线方向移动，由于所述推杆420与所述变压腔套筒310连接，所述推杆420在移动过程中带动所述变压腔套筒310共同移动，从而改变所述变压腔体300内的体积，调节所述变压腔体300内的压强。可以理解的是，所述驱动机构400并不限于通过电机410实现，于其他实施方式中，还可以通过电机410与减速器组合的方式或是其他能够提供传动动力的方式实现。
在可选的实施方式中，所述传动组件430还包括丝杆套筒431、丝杆转轴432与丝杆螺母433，所述丝杆套筒431形成第二腔体440，所述丝杆转轴432的一端与所述电机410连接，另一端伸入所述第二腔体440与所述丝杆螺母433连接，所述推杆420的一端与所述丝杆螺母433相配合，另一端伸出所述第二腔体440与所述变压腔套筒310连接。具体的，在通过所述压差驱动式吸排机构执行排出过程时，所述电机410转动带动所述丝杆转轴432转动，所述丝杆转轴432通过转动的方式推动所述丝杆螺母433向靠近所述吸排室200的一侧移动，所述推杆420的一端与所述丝杆螺母433抵接，并通过所述丝杆螺母433推动所述推杆420，使所述推杆420推动所述变压腔套筒310，减小所述变压腔体300内的体积，增大所述变压腔体300内的压强。在所述压差驱动式吸排机构执行吸入过程时，所述推杆420与所述丝杆螺母433迅速相互分离，在所述压差驱动式吸排机构完成吸入后，所述电机410会收到控制指令并开始反转，所述电机410带动所述丝杆螺母433向远离所述吸排腔210的一侧移动，直到所述丝杆螺母433端面与所述推杆420靠近电机410侧的端面再次贴紧，进入下一个排出过程。
可以理解的是，所述传动组件430不限于丝杆套筒431、丝杆转轴432以及丝杆螺母433，于其他实施方式中，所述传动组件430还可以通过其他执行机构进行代替，具体的，所述传动组件的传动方式还可以包括但不限定于连杆传动、齿轮齿条传动、蜗轮蜗杆传动中的至少一种。
在可选的实施方式中，所述变压腔套筒310包括套筒本体311与沿所述套筒本体311的侧壁设置的凸沿312，所述套筒本体311的外径小于所述吸排室200的内径，所述丝杆套筒431的外径小于所述变压腔套筒310的内径。具体的，当所述压差驱动式吸排机构处于排出状态时，为了能够保证将所述吸排室200内介质从经过所述出口挡板230排出，设置所述套筒本体311的外径小于所述吸排室200的内径，套筒本体311能够伸入所述吸排腔210中，便于将所述吸排腔210内的介质从吸排腔210中排出。
在可选的实施方式中，所述驱动机构400还包括直线导轨450，所述直线导轨450设于所述丝杆套筒431靠近所述吸排室200的一端。具体的，所述推杆420贯穿所述直线导轨450设置，并且与所述直线导轨450连接，在所述压差驱动式吸排机构进行排除或吸入过程中，所述推杆420沿着所述直线导轨450的设置方向进行运动，从而避免所述推杆420在移动过程中发生角度或位置偏移的问题。
在可选的的实施方式中，所述驱动机构400还包括限位结构460，所述限位结构460与所述丝杆套筒431连接，并设于所述丝杆螺母433的行进方向上。具体的，所述限位结构460设于所述丝杆套筒431靠近所述直线导轨450的一端，当所述压差驱动式吸排机构处于排出过程时，所述电机410带动对所述丝杆转轴432转动，所述丝杆转轴432在转动时候，推动所述丝杆螺母433向所述吸排腔210的一侧移动，为了限制所述丝杆螺母433的移动范围，优选实施方式中，所述限位结构460与所述推杆420上设有触发机构，同时，所述限位结构460上设有触碰开关。当所述丝杆螺母433与所述限位结构460抵接时，触发所述触发机构，使得所述推杆420与所述丝杆螺母433互相脱离。当所述丝杆螺母433进一步运动，与所述限位结构460上的触碰开关相接触时，触发所述限位结构460上的触碰开关，并通知所述压差驱动式吸排机构的控制系统，所述压差驱动式吸排机构已经完成吸入的过程，从而控制所述电机410反向旋转，从吸入过程转变为下一个排出过程。
在可选的实施方式中，所述驱动机构400还包括联轴器470，所述联轴器470设于所述电机410与所述丝杆套筒431之间用于对所述电机410与所述丝杆转轴432进行连接，并通过所述电机410带动所述丝杆转轴432转动。
在可选的实施方式中，所述吸排室200还设有第一挡块221，所述第一挡块221设于所述入口挡板220的向外开启方向，以限制所述入口挡板220向外打开。在可选的实施方式中，所述压差驱动式吸排机构还包括入口弹簧铰链222，所述入口弹簧铰链222与所述入口挡板220连接，并为所述入口挡板220从打开状态恢复至关闭状态提供弹力。具体的，当所述入口挡板220打开后，为了使所述入口挡板220能够从打开状态恢复至关闭状态，通过设置所述入口弹簧铰链222与所述入口挡板220连接，当所述入口挡板220打开时，外部介质从所述入口挡板220进入述吸排室200，所述入口挡板220受到所述入口挡板220铰链的弹力，并在弹力作用下从打开状态恢复至关闭状态。
在可选的实施方式中，所述吸排室200还设有第二挡块231，所述第二挡块231设于所述出口挡板230的向内开启方向，以限制所述出口挡板230向内打开。在可选的实施方式中，所述压差驱动式吸排机构还包括出口弹簧铰链232，所述出口弹簧铰链232与所述出口挡板230连接，并为所述出口挡板230从打开状态恢复至关闭状态提供弹力。具体的，当所述出口挡板230打开后，为了使所述出口挡板230能够从打开状态恢复至关闭状态，通过设置所述出口弹簧铰链232与所述出口挡板230连接，当所述出口挡板230打开时，所述出口挡板230受到所述出口挡板230铰链的弹力，促使所述出口挡板230发生转动，并从打开状态恢复至关闭状态。
在一具体实施方式中，所述第一腔体110为低压或接近真空的环境，所述第一腔体110内的压强小于所述变压腔体300以及所述吸排腔210内的压强。所述压差驱动式吸排机构的初始状态为吸入过程即将开始和排出过程即将结束的临界状态，由于所述第一腔体110的压强小于所述变压腔体300以及所述吸排腔210内的压强，所述变压腔体300内的介质以及所述吸排室200内的介质施加压力于所述变压腔套筒310上，压力方向从所述吸排室200指向所述密封套筒100。
所述推杆420上设有楔形块结构，具体的，所述推杆420上的所述楔形块与所述限位结构460组成机械式触发机构，用来限定所述丝杆螺母433的移动范围，从而控制变压腔体300体积变化范围。初始状态时，所述楔形块结构刚与限位机构接触，还未启动触发机构。
在所述压差驱动式吸排机构进行吸入操作时，启动所述电机410，通过所述丝杆转轴432控制所述丝杆螺母433继续推动所述推杆420上的所述楔形块时，所述推杆420上的所述楔形块与所述限位机构组成机械式触发机构被触发，使得所述推杆420与所述丝杆螺母433快速低阻力脱离，由于所述丝杆套筒431的外径小于所述变压腔套筒310的内径，所述变压腔套筒310的外径小于所述吸排室200的内径。作用于所述推杆420及所述变压腔套筒310上的支撑力消失，所述推杆420、所述变压腔套筒310及所述变压腔体300在所述吸排室200以及所述变压腔体300内介质推力作用下迅速弹开，所述变压腔体300的体积增大，同时瞬间产生的低压使得所述入口挡板220在所述吸排室200的外部介质推力作用下迅速弹开，将所述吸排室200的所述入口挡板220外侧的介质及介质内物体迅速吸入所述吸排室200。所述压差驱动式吸排机构在吸入介质后，所述吸排室200及所述变压腔体300内的压强随之减小，所述入口挡板220在所述入口弹簧铰链222的弹力作用下自动闭合。优选实施方式中，所述吸排腔210与所述变压腔套筒310之间设有滤网，所述滤网用于防止目标物及杂质进入所述变压腔体300内，所述滤网的结构和材料可依据具体的使用场景来调整。另外，所述限位结构460上设有触碰开关，所述丝杆螺母433在所述推杆420与其脱离后近一步在所述电机410推动下向前运动，触碰到所述限位结构460上的触碰开关，此时给予控制系统一个控制指令，表示所述压差驱动式吸排机构已完成吸入操作。控制系统控制电机410停止正转，开始反转，所述丝杆螺母433沿着远离吸入口的位置运动，直到推杆420上的所述楔形块靠近电机410一侧的端面再次与所述丝杆螺母433接触，完成所述压差驱动式吸排机构的吸入过程。
所述压差驱动式吸排机构在完成吸入操作后，执行排出操作，所述电机410正转后，电机410将力矩和转速通过所述联轴器470传递给所述丝杆转轴432以及所述丝杆螺母433。所述丝杆转轴432转动推动所述丝杆螺母433向前运动，所述丝杆螺母433带动所述推杆420向前运动，所述推杆420将电机410推力传递给所述变压腔套筒310，进而推动整个所述变压腔体300向吸排室200的一侧压缩，所述变压腔体300内的体积压缩，使得变压腔体300以及所述吸排室200内的压强增大。当压强增大到大于机构外侧压强时，所述吸排腔210内的介质挤压打开所述出口挡板230后向外排出，之后所述出口挡板230在所述出口弹簧铰链232的作用下自动复位。当所述推杆420触碰到限位机构，变压腔体300内的体积压缩至最小状态，从而所述压差驱动式吸排机构完成排出操作。
需要说明的是，上述提及的所述压差驱动式吸排机构在工作过程中，所述推杆420上的所述楔形块与所述限位结构460组成机械式触发机构，用于判断所述压差驱动式吸排机构的行进距离并快速低阻地使变压腔套筒弹开以实现吸排动作，可以理解的是，所述触发结构的组成方式不限于由所述楔形块以及所述限位结构460组成，于其他实施方式中，还可以通过其他触发原理或触发方式实现触发动作，并控制所述吸排机构完成下一步动作。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
