[发明专利]流体盘形泵

说明书

技术领域

本发明例示性实施例大致涉及一种用于流体的泵，更具体而言，涉及一种泵，该泵中的泵腔为具有基本圆形端壁和侧壁的基本盘形、圆柱形腔。

背景技术

在热声压缩机和泵型压缩机领域，在封闭腔中高振幅压力振荡的产生已经得到相当程度的关注。当前在非线性声学方面的研究已经允许产生具有比先前所能想到的更高的振幅的压力波。

已知的是使用声学谐振来实现从限定的入口和出口进行流体泵送。这能够通过使用在一端具有声学驱动器的圆柱形腔实现，该声学驱动器驱动声学驻波。在这种圆柱形腔中，声学压力波具有有限的振幅。横截面变化的腔，诸如圆锥形、角锥形、球形，已经被用于实现高振幅压力振荡，从而显著地增大泵送效应。在这种高振幅波中，具有能量消散的非线性机制已经被抑制。然而，高振幅声学振荡还没有在盘形腔中采用，在该盘形腔中的径向压力振荡直到当前还被激励。被公布为WO2006/111775(′487申请)的国际专利申请No.PCT/GB2006/001487公开了一种泵，该泵包括具有高纵横比(即，腔的半径与腔的高度之比)的基本盘形的腔。

这种泵具有包括在每个端部处通过端壁封闭的基本圆柱形的腔。该泵还包括致动器，该致动器驱动端壁中的任意个与被驱动端壁的表面基本垂直的方向振荡。被驱动端壁的运动的空间轮廓被描述为与腔内的流体压力振荡的空间轮廓相匹配，如本文中所描述的振型匹配状态。当泵振型匹配时，致动器施加在腔中流体上的作用相长性地增加到被驱动端壁表面上，从而加强腔中压力振荡的振幅并传递高的泵效率。在非振型匹配的泵中，端壁上可存在这样的区域，其中端壁施加在流体上的作用使腔内流体中的流体压力振荡的振幅减小而不是加强。因此，致动器施加在流体上的有用作用减小，泵变得效率更低。振型匹配泵的效率基于被驱动端壁与侧壁之间的接触面。期望的是通过构造接触面而维持这种泵的效率，使得不会削弱或抑制被驱动端壁的运动从而减轻腔内流体压力振荡的振幅中的任何减小。

发明内容

根据本发明的一个实施例，上文所描述的泵的致动器引起被驱动端壁沿与端壁基本垂直或与圆柱形腔的纵轴线基本平行的方向的振荡运动(“位移振荡”)，在下文中被提及为腔内被驱动端壁的“轴向振荡”。被驱动端壁的轴向振荡产生基本成比例的腔内流体“压力振荡”，形成如通过引用并入本文的487’申请所述的近似第一类贝塞尔函数的径向压力分布，这种振荡在下文中被提及为腔内流体压力的“径向振荡”。被驱动端壁的在致动器与侧壁之间的部分提供与泵的侧壁的接触面，其降低了对位移振荡的阻尼以减轻腔内压力振荡的任何减小，该部分在下文中被提及为“隔离件”。所例示的隔离件的实施例与被驱动端壁的外围部分操作性地关联以减小位移振荡的阻尼。

根据本发明另一实施例，泵包括具有基本圆柱形形状的泵体，该泵体限定了在两个端部处由基本圆形端壁封闭的侧壁形成的腔，所述端壁中的至少一个为具有中心部分和邻近侧壁的外围部分的被驱动端壁，其中所述腔在使用中包含流体。所述泵进一步包括致动器，该致动器与被驱动端壁的中心部分操作性地关联以引起被驱动端壁沿与被驱动端壁基本垂直的方向的振荡运动，最大振幅在约被驱动端壁的中心处，从而在使用时产生被驱动端壁的位移振荡。所述泵进一步包括隔离件，该隔离件与被驱动端壁的外围部分操作性地关联以减小由腔的端壁与侧壁之间的连接引起的位移振荡的阻尼。所述泵进一步包括设置在端壁中的一个的约中心处的第一孔和设置在泵体中的任何其它位置处的第二孔，从而位移振荡在所述泵体的腔内使流体压力产生径向振荡，引起流体流过所述孔。

例示性实施例的其它目的、特征和优点将通过下文的附图和详细描述而变得明显。

附图说明

图1A示出了根据本发明一例示性实施例的提供正压力的第一泵的示意性剖视图、泵的被驱动端壁的位移振荡的曲线图和泵的腔内的压力振荡的曲线图。

图1B示出图1A的第一泵的示意性俯视图。

图2A示出用于根据本发明例示性实施例的泵阀的示意性剖视图。

图2A(1)和图2A(2)示出图2A的阀在操作中的剖视图。

图2B示出图2A所示的阀示意性俯视图。

图3示出根据本发明例示性实施例的第二泵的示意性剖视图，该第二泵提供负压力。

图4示出根据本发明例示性实施例的第三泵的示意性剖视图，该第三泵具有截头圆锥形底座。

图5示出根据本发明另一示例性实施例的第四泵的示意性剖视图，该第四泵包括两个致动器。

图6示出图1A和图1B的泵的边缘分解示意性剖视图，其例示出隔离件的第一实施例和腔内的位移振荡和压力振荡的相应曲线图。