微型流体泵及压力流体应用设备

技术领域

本公开涉及流体泵领域，更具体地涉及一种微型流体泵及压力流体应用设备。

背景技术

随着流体泵在民用和商用领域的广泛应用，对流体泵，特别是微型流体泵也提出了更高的要求。

当前的微型流体泵(例如微型水泵)通常包括马达、传动组件、转轮(偏心轮)、曲杆、主壳体、水囊安装座、阀座以及具有多个水囊单元的水囊体，其中，转轮与马达连接，曲杆与转轮连接，并且水囊体通过阀座被密封压置在水囊安装座上且连接至曲杆。在运行状态下，转轮可以在马达的驱动下转动，转轮转动使得其上设置的摆轴摆动，摆轴摆动进而通过曲杆驱动水囊安装座上的水囊单元往复压缩和抽吸运动，从而输出具有预定压力的流体。

通常，水囊体的各个水囊单元的杆部穿过曲杆上的相应安装孔，使得曲杆可以持续稳定地驱动水囊体运动。为了便于安装，水囊单元的杆部较长。因此，一些已知的流体泵需要较大的安装空间，或者需要在将水囊体安装到曲杆上之后对杆部进行修剪。而另一些已知的流体泵通过压缩曲杆的尺寸来减小流体泵的体积，这种方式会使曲杆的强度降低，进而影响流体泵输出流体的稳定性，甚至造成流体压力的降低。

发明内容

针对以上问题，本公开提供了一种微型流体泵及压力流体应用设备。利用本公开提供的微型流体泵及压力流体应用设备能够确保流体泵持续且稳定地输出高压流体，减小流体泵的体积，且降低流体泵的安装成本。

根据本公开的一方面，提出了一种微型流体泵，其包括：马达，具有沿轴线延伸的马达轴；主壳体，其连接至所述马达且限定容置空间；隔膜体安装座，其连接至所述主壳体，所述隔膜体安装座上设置有具有多个隔膜单元的隔膜体；转轮，其接收所述马达转递的扭矩而转动且其上设置有偏心的摆轴；以及曲杆，其第一端连接至所述摆轴，与第一端相对的第二端连接至所述隔膜体以驱动所述隔膜单元往复压缩和抽吸运动，其中，所述隔膜单元各包括囊腔体和位于囊腔体底部的杆部，所述杆部包括膨大部，所述膨大部与所述杆部形成第一肩部，其中，所述曲杆包括用于安装所述多个隔膜单元的杆部的多个安装孔，其中，所述安装孔包括第一区段和直径大于第一区段的直径的第二区段，所述第一区段与所述第二区段形成第二肩部，以及其中，所述膨大部穿过所述第一区段且所述第二肩部抵靠所述第一肩部。

根据本公开的微型流体泵可还包括以下一个或多个特征，单独地或结合地。

在一些实施例中，所述第二区段沿所述轴线的长度至少为2mm。

在一些实施例中，所述杆部还包括延长部，所述延长部从所述膨大部开始远离囊腔体延伸，且所述延长部的直径小于所述安装孔的第一区段的直径。

在一些实施例中，所述微型流体泵还包括支撑件，其固定至所述主壳体且轴向支撑所述曲杆。

在一些实施例中，所述支撑件为支撑杆，所述支撑件与所述曲杆之间设置有球体，所述支撑件上设置有用于容纳所述球体的球形凹部。

在一些实施例中，所述曲杆还包括嵌件，所述嵌件被支撑在所述球体上。

根据本公开的另一方面，提出了一种压力流体应用设备，包括如前所述的微型流体泵。

根据本公开的压力流体应用设备可还包括以下一个或多个特征，单独地或结合地。

在一些实施例中，所述设备是咖啡机。

在一些实施例中，所述咖啡机是意式咖啡机。

在一些实施例中，所述设备是洗牙器。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例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公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在没有做出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。以下附图并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制，重点在于示出本公开的主旨。

图1示出了根据本公开实施例的微型流体泵的爆炸图；

图2示出了根据本公开实施例的微型流体泵的立体图；

图3示出了根据本公开实施例的微型流体泵的剖面视图；

图4示出了根据本公开实施例的微型流体泵的局部剖面视图，其中显示了曲杆和连接至曲杆的隔膜体的剖面；

图5示出了根据本公开实施例的微型流体泵的隔膜体的局部示意图；

图6示出了根据本公开实施例的微型流体泵的曲杆的底部斜视图；

图7示出了根据本公开实施例的微型流体泵的曲杆和支撑件的示意性立体图；以及

图8示出了根据本公开实施例的微型流体泵的曲杆、支撑件和嵌件的示意性分解图。

具体实施方式

下面将结合附图对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显而易见地，所描述的实施例仅仅是本公开的部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，也属于本公开保护的范围。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

当前的微型流体泵(例如微型水泵)通常包括马达、传动组件、转轮(即，偏心轮)、曲杆、主壳体、水囊安装座、阀座以及具有多个水囊单元的水囊体，其中，传动组件与马达连接，转轮与传动组件连接，曲杆与转轮连接，并且水囊体通过阀座被密封压置在水囊安装座上且连接至曲杆。在运行状态下，转轮可以在马达的驱动下转动，转轮转动使得其上设置的摆轴摆动，摆轴摆动进而通过曲杆驱动水囊安装座上的水囊单元往复压缩和抽吸运动，从而输出具有预定压力的流体。

通常，水囊体的各个水囊单元的杆部穿过曲杆上的相应安装孔，使得曲杆可以持续稳定地驱动水囊体运动。为了便于安装，水囊单元的杆部较长。这种较长的杆部会增大流体泵的体积。或者，在安装流体泵时需要额外的修剪程序来剪除多余的杆部，因此安装程序费时费力。

基于上述，本公开提出了一种微型流体泵及压力流体应用设备，使得能够确保流体泵持续且稳定地输出高压流体，减小流体泵的体积，且降低流体泵的安装成本。

根据本公开的一方面，提出了一种微型流体泵。图1示出了根据本公开实施例的微型流体泵100的爆炸图。图2示出了根据本公开实施例的微型流体泵100的立体图。图3示出了图2所示的根据本公开实施例的微型流体泵100的剖面视图。应理解，图1-3仅示意性地示出了本公开的微型流体泵，这些图中示出的姿态并不意味着其安装在压力流体应用设备中时所处于的状态。

参照图1可知，该微型流体泵100例如包括马达110、主壳体120、隔膜体安装座130、阀座140、转轮170以及曲杆180。应了解，根据实际需要，微型流体泵100中例如还可以包括上盖150或其他部件，例如参照图1和图3所示的，上盖150、阀座140、隔膜体安装座130、主壳体120及马达110例如自上而下依次密封安装。根据实际需要，微型流体泵100还可以包括传动组件190，其例如由多个齿轮构成，以将来自马达110的扭矩传递给转轮170。

如图1所示，马达110具有沿轴线X延伸的马达轴111，该轴线即为该马达的旋转轴线且例如沿图1中的竖直方向延伸。本公开的实施例不受该马达的转速及其电机类型的限制。

主壳体120例如在其一端连接至马达110，以与其组装在一起。例如，主壳体120通过螺钉安装在马达110上。主壳体120限定容置空间，所述容置空间是用于容纳主壳体的内部部件(例如曲杆、转轮、传动组件等)的空间。本公开的实施例不受主壳体与马达的连接方式、容置空间的具体结构及其位置的限制。

参照图2及图3，隔膜体安装座130连接至主壳体120。该隔膜体安装座130例如经由卡扣配合连接至该主壳体120，或者其也可以通过其他方式与该主壳体相连接。本公开的实施例不受隔膜体安装座130与主壳体120的连接方式的限制。

继续参照图1，所述隔膜体安装座130上设置有具有多个隔膜单元161的隔膜体160。隔膜体安装座130上设置有与隔膜单元161的数量对应的开口，以供各隔膜单元的一部分(例如，图5中所示的隔膜单元的杆部1612)穿过相应开口而与曲杆180连接。例如，该隔膜体160例如可以为一体成型的多个水囊，其中每个水囊为一个隔膜单元。

再次参照图2图3，阀座140密封连接至隔膜体安装座130，并且具有多个隔膜单元161的隔膜体160至少部分被夹在隔膜体安装座130与阀座140之间。阀座140例如经由卡扣配合连接至隔膜体安装座130，或者也可以通过其他方式连接至隔膜体安装座。通过隔膜体安装座130与阀座140的配合来实现隔膜体160的密封安装。例如，隔膜体安装座130与阀座140夹住各隔膜单元的平面部分来实现密封安装。例如，隔膜体安装座130的开口支撑隔膜单元的部分囊腔体，所述囊腔体为隔膜单元主要进行压缩和抽吸运动的部分，如图5中向上敞开的囊腔体1611。

参照图1，转轮170可以通过传动组件190连接至马达110以接收所述马达110转递的扭矩而转动且其上设置有偏心的摆轴171。例如，转轮170为偏心轮且其上设置有偏心孔，摆轴171插置在偏心轮的偏心孔中，使得该摆轴171与马达110的输出轴成角度设置。例如，传动组件190包括彼此啮合的四个齿轮。然而，本公开的实施例不受齿轮的数量的限制，也不受其上设置有齿轮的轴的数量的限制。

参照图3，曲杆180的第一端181连接至摆轴171，与第一端181相对的第二端182连接至隔膜体160以驱动隔膜单元往复压缩和抽吸运动。曲杆180能够基于转轮170的转动来进行重复的挤压摆动动作。

所述往复压缩和抽吸运动为隔膜体的隔膜单元交替处于压缩状态及拉伸状态。例如，若隔膜体为包括多个水囊单元的水囊体，当曲杆在转轮的作用下向下运动并下拉水囊单元时，此时水囊单元处于抽吸运动过程，水囊单元内部气压下降，流体进入水囊单元；相反，当曲杆在转轮的作用下向上运动并挤压水囊单元时，此时水囊单元处于压缩运动过程，水囊单元内部气压上升，从而输出具有高压的流体。

下面结合图4至图8详细描述本公开的实施例的曲杆和隔膜体。图4显示了曲杆和隔膜体的剖面示图，图5显示了隔膜体的局部示意图，图6显示了曲杆的底部斜视图，图7显示了曲杆和支撑件的立体图，图8显示了曲杆、支撑件和嵌件的分解示意图。

如图4和图5所示，每一个隔膜单元161包括囊腔体1611和位于囊腔体1611底部的杆部1612。例如，隔膜单元161可以由弹性材料制成，例如由橡胶制成，或者其也可以由其他材料制成。本公开的实施例不受该囊腔体的具体组成材料的限制。

如图4和图5所示，为了能够实现与曲杆180的连接且能够在曲杆180的驱动下往复压缩和抽吸运动，隔膜单元161的杆部1612包括膨大部1613，并且膨大部1613与杆部1612形成第一肩部1614。例如，杆部为圆柱形，但本公开不对杆部的具体形式进行限制。

如图6和图7所示，在曲杆的第二端182处，曲杆180包括用于安装多个隔膜单元161的杆部1612的多个安装孔183。安装孔183的数量与隔膜单元161的数量相对应。

再次如图4所示，每一个安装孔183包括第一区段1831和第二区段1832。例如，第一区段1831和第二区段1832具有圆柱形形状。例如，第二区段1832的直径大于第一区段1831的直径，第一区段1831与第二区段1832形成第二肩部1833。此外，隔膜单元161的膨大部1613的直径例如大于第一区段1831的直径。

在将隔膜体安装至曲杆上时，膨大部1613穿过第一区段1831，并且第一区段1831与第二区段1832所形成的第二肩部1833抵靠膨大部1613与杆部1612所形成的第一肩部1614。以这种方式，第二肩部1833阻挡膨大部1613向上移动，即，阻挡隔膜单元远离曲杆180的第一端181移动。因此，隔膜单元可以稳定地安装在曲杆上，在往复压缩和抽吸运动期间不会脱离曲杆，因此避免了囊腔体内压力减小导致流体压力下降的情形的发生，且能够提高输出流体的压力。

在一些实施例中，第一肩部1614和第二肩部1833可以具有配合的形状。然而，本公开的实施例对此不进行限制。

为了保证曲杆的机械强度，第二区段1832沿马达轴线X的长度至少为2mm。

此外，为了便于安装，如图4和图5所示，隔膜单元161的杆部1612还包括延长部1615，该延长部1615从膨大部1613开始远离囊腔体1611延伸。例如，近似圆柱形的延长部1615的直径小于安装孔183的第一区段1831的直径。以这种方式，例如夹住隔膜单元的延长部施加拉力来使膨大部穿过安装孔变得更加容易。

如图1、图4、图7和图8所示，微型流体泵100还包括支撑件210，以用于轴向(即，沿马达轴线X的方向)支撑曲杆180，支撑件也可至少部分地设置在主壳体120的容置空间中，并且为了给曲杆180提供轴向支撑并将曲杆180所受到的轴向压力有效传递到主壳体120，支撑件可固定于主壳体120上。支撑件可以由金属制成，例如钢。

在一种实施方式中，如图7所示，支撑件210为支撑杆，其为大致平直的杆状形状。应理解，支撑杆也可以具有其他形式，例如，为X形、十字形形状的支架。

例如，如图8所示，形式为支撑杆的支撑件210可以在靠近两端的部分处具有通孔2102和2103形式的定位凹部，主壳体120可在其壁部具有与所述通孔相配合的定位凸起(图中未示出)。

参见图8，曲杆180包括一中空部185，使得支撑件210能够在横向于轴线X的平面上设置在中空部185中。例如，中空部185是贯通的，使得支撑件210能够从其中穿过且其两端固定至主壳体1。这里“横向于轴线X的方向”理解为该方向与轴线X相交。

再次参见图4和图8，微型流体泵100还包括球体220，其设置于支撑件210与曲杆180之间，例如设置于支撑件210上用于容纳其的球形凹部2101上。在完成安装之后，曲杆180被支撑在球体220上，即曲杆180的在中空部185上方的部分被支撑在球体220的顶点上。用于支撑的球体的外部面可以与球形凹部2101的内边缘相互配合，以使得球体紧配合(在其他情况下可以为松配合)至支撑杆。当曲杆180在摆轴171的带动下运动时，支撑曲杆180的球体220由于与支撑杆紧配合而不随曲杆180运动，而是相对于支撑杆固定。应了解，除球体外，本公开也可以采用其它凸起形状的部件来支撑曲杆。

球体220可具有多种材料选择，例如可由钢、陶瓷、硬质合金等制成。因此，球体可为曲杆提供强支撑，承受很高的工作压力。

此外，在一些实施方式中，曲杆180还包括嵌件184，在完成安装之后，所述嵌件184被支撑在球体220上。嵌件184上设置有曲杆凹部186，如图4所示，其与球体220配合，以使曲杆180能够稳定地支撑在球体220上。具体地，在图8所示的例子中，嵌件184可具有中间部段1841、以及从中间部段1841的两端延伸的分支部段1842和1843。中间部段1841可具有伸长的形状，其中部可设置有沿横向于其伸长方向扩张的部分，使得既能够为设置与球体220配合的曲杆凹部提供足够空间，又能够保证该嵌入件具有足够的结构强度。曲杆凹部186可设置在该扩张部分的下部面，即朝向曲杆180的第二端182的面。分支部段1842和1843可平行于彼此朝向曲杆180的第二端182延伸。嵌件184可由金属材料制成，例如钢，由此与球体220之间形成刚性支撑。

在一优选的例子中，嵌件184通过包覆模制而嵌入在曲杆180的主体中。由此，嵌件184构成了曲杆180本身的加强件，从而还提升了曲杆180的整体结构强度。

通过上述设置，在隔膜体的隔膜单元的往复抽吸和压缩运动中产生的高压的绝大部分将沿轴线X的方向经由轴向支撑件传递至主壳体，而不再传递至曲杆、转轮、传递组件等部件上。因此，显著提高了流体泵的排出流体的压力(例如10巴压力)，延长了流体泵中各部件的使用寿命。即使在曲杆的主体在轴线X的方向上的尺寸较小的情况下，本公开的流体泵也可以持续且稳定地输出例如10巴压力的高压流体。此外，由于轴向支撑件、球体、嵌件的使用，曲杆沿轴线X的方向的尺寸可以加大，因此，在进行安装时可以无需通过修剪程序来剪除隔膜单元的杆部，从而可以降低流体泵的安装成本。

在一些实施例中，所述多个隔膜单元161为三个隔膜单元。通过设置该隔膜单元为三个隔膜单元，使得能够更好地实现微型流体泵的高压流体输出，提高该微型流体泵的性能。

在一些实施例中，参照图1，所述多个隔膜单元161为四个隔膜单元。通过设置该隔膜单元为四个隔膜单元，使得能够更好地实现微型流体泵的高压流体输出，提高该微型流体泵的性能。

根据本公开的另一方面，提出了一种压力流体应用设备，其包括如前所述的微型流体泵，且能够具有如前所述的功能和优点。

在一些实施例中，所述设备是咖啡机。该咖啡机例如可以为意式咖啡机，或者其也可以为美式咖啡机，或者也可以为其他类型的咖啡机。本公开的实施例不受该咖啡机的具体类型的限制。

在一些实施例中，所述咖啡机是意式咖啡机。通过使用本申请前述的微型流体泵，使得该咖啡机能够稳定持续输出约10巴压力的流体，从而能够酿造纯正的意式咖啡，使得该意式咖啡机具有良好性能。

在一些实施例中，所述设备是洗牙器。例如该流体压力应用设备可以为家用洗牙器，或者其也可以为医用洗牙器。本公开的实施例不受该洗牙器的应用领域的限制。

本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“第一/第二实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

除非另有定义，这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员共同理解的相同含义。还应当理解，诸如在通常字典里定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

上面是对本公开的说明，而不应被认为是对其的限制。尽管描述了本公开的若干示例性实施例，但本领域技术人员将容易地理解，在不背离本公开的新颖教学和优点的前提下可以对示例性实施例进行许多修改。因此，所有这些修改都意图包含在权利要求书所限定的本公开范围内。应当理解，上面是对本公开的说明，而不应被认为是限于所公开的特定实施例，并且对所公开的实施例以及其他实施例的修改意图包含在所附权利要求书的范围内。本公开由权利要求书及其等效物限定。