CN100575701C - 计量泵及其驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种计量泵，包括泵套，可滑动的安装在泵套内的泵体，泵体内的腔体中安装有柱塞，在泵体侧壁上有一个与腔体联通的导流孔，在泵套上有吸液孔和排液孔，吸液孔和排液孔在泵套内侧的开口位于导流孔在泵体上开口的滑动轨迹上。本发明的计量泵没有使用单向阀，避免了单向阀在使用和磨损过程中带来的流量误差，可以实现微量计量，并且不受样液中杂物的影响，杂物只要不造成堵塞、不被卡死，就能顺利通过。

Description

计量泵及其驱动装置

技术领域

本发明涉及一种计量泵及其驱动装置，具体的说是一种使用柱塞的计量泵及其驱动装置。

背景技术

计量泵多用于向主要液体介质中注射或抽取定量辅助液体。例如在仪器仪表、自动控制、化验或小计量加药中的应用。在这些应用中对计量的要求通常十分精密，即便是对于微量的泄露和偏差都十分敏感。为了满足这一精度要求，计量泵的密封、精度和各部件间的配合精度要达到都十分严格标准。

现有的计量泵大致有蠕动泵、柱塞泵、隔膜泵、注射式泵。其中蠕动泵是用滚轮转动挤压软管以达到传输液体的目的。其他几种泵的原理大致相同：靠膜片或柱状活塞的往复运动，在腔体内产生压力或负压，关闭或开启分别位于进液口和排液口的两只单向阀完成液体的输送。

在这些现有的计量泵中蠕动泵很难做到微量，精准，软管易老化，耐酸碱性差，更不耐溶剂。而其他的计量泵由于采用单向阀作为泵体内液体通过的启闭开关，存在着以下缺点：首先，单向阀只有在压力或负压足够大，要大过单向阀的弹性回复力后，才能开启或关闭，这就形成了一个盲区或叫死角，这个盲区对微量取样或加药是不能容忍的；其次，两个单向阀处稍有一点杂物便不能封闭严实，导致失灵；第三是进液或出液口若有压力，会使单向阀被这个压力左右而失灵。

为此中国实用新型专利2005201154431公开了一种计量泵，在泵体内设置有柱塞套，柱塞在柱塞套内往复滑动，柱塞套可以在泵体内相对旋转，当柱塞套上的吸入口或输出口旋转至泵体上相应位置时，实现泵腔与液体输入通道或液体输出通道之间的连同。该计量泵可以由于减少了单向阀，可以避免单向阀的启闭和密封问题带来的计量偏差。但是由于该计量泵的柱塞套需要在泵体内旋转，因此柱塞套上的液体进、出口与泵体之间的密封和配合精度要求很高，加工难度大，并且柱塞套上的液体进、出口在泵体内侧的运动轨迹为一个圆环，不易于调整密封间隙。再者由于该计量泵柱塞在一个完整行程内不能将柱塞套内全部液体输送至外界，也会因残留的液体导致计量的偏差。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种结构简单，计量精度高的计量泵及其驱动装置。

本发明的技术方案是：

一种计量泵，其特征在于：该计量泵包括泵套，可滑动的安装在泵套内的泵体，泵体内的腔体中安装有柱塞，在泵体侧壁上有一个与腔体连通的导流孔，在泵套上有吸液孔和排液孔，吸液孔和排液孔在泵套内侧的开口位于导流孔在泵体上开口的滑动轨迹上。

一种驱动上述计量泵的驱动装置，其特征在于：驱动装置包括与泵套固定连接在一起的壳体，与泵体固定在一起的推拉杆，限制泵体滑动行程的限位装置，可滑动的安装在壳体内的滑块；柱塞与滑块固定连接在一起，推拉杆由滑块内部穿过，在推拉杆和壳体之间的滑块上设置有轴，轴上安装有转动块，在转动块两侧分别安装有弹簧片，弹簧片的顶端与转动块的侧边接触，在推拉杆上与壳体相对侧有两个凹槽，在与推拉杆上的凹槽相对的壳体内侧有一凹槽，凹槽分为三段，中间段低于两侧，转动块的一端在壳体上的凹槽中滑动，另一端在推拉杆上的凹槽中和两凹槽之间滑动；滑块由电机通过联动部件驱动做往复运动。

本发明的有益效果是：

1、用泵体相对泵套的位移来实现吸液、排液的切换，代替了传统的单向阀，避免了单向阀固有的诸多缺陷；

2、与现有依靠测量工作时间与单位时间液体输送量来估算输送量的计量泵不同，本发明的计量泵每一个行程输送的量是由泵体内径φ与活塞抽动的距离决定的，故每一行程输送的液体量是固定的，能够做到准确计量，并且整套泵可以做得很小，以活塞直径1毫米为例，活塞如行程2毫米，吸排1.57微升液；活塞行程5毫米，吸排3.93微升液，这么小的量其它泵是做不到的，还不足以克服单向阀的盲区。所以在微量计量、加药方面是本发明最长之处；

3、本发明的泵不受样液中杂物的影响，杂物只要不造成堵塞、不被卡死，就能顺利通过。

附图说明

图1是本发明实施例1的计量泵剖视图。

图2是本发明实施例3的计量泵剖视图。

图3是本发明实施例2的计量泵及其驱动装置的剖视图。

图4是图3所示的计量泵及其驱动装置处于吸液行程的示意图。

图5是图3所示的计量泵及其驱动装置处于吸液行程的示意图。

图6是图3所示的计量泵及其驱动装置处于排液行程的示意图。

图7是图3所示的计量泵及其驱动装置处于排液行程的示意图。

图8是图3所示的计量泵及其驱动装置处于排液行程的示意图。

图9是本发明计量泵及其驱动装置的示意图。

其中，附图标记：1为柱塞，2为泵体，3为泵套，4为滑块，5为推拉杆，6为壳体，7为转动块，8为弹簧片，9为吸液孔，10为排液孔，11为导流孔，12为电机，13为转轮，14为轴销，15为密封条，16为调节螺钉，17为密封环，18为限位块，19为限位挡圈，20为弹性元件，21为腔体，22为凹槽，23为凹槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本发明的具体实施例1，如图1所示，一种计量泵，包括泵套3，可滑动的安装在泵套3内的泵体2，泵体2内的腔体21中安装有柱塞1，在泵体2侧壁上有一个与腔体21连通的导流孔11，在泵套3上有吸液孔9和排液孔10，吸液孔9和排液孔10在泵套3内侧的开口位于导流孔11在泵体2上开口的滑动轨迹上。

本发明的具体实施例2，如图3所示，一种计量泵，包括泵套3，可滑动的安装在泵套3内的泵体2，泵体2内的腔体21中安装有柱塞1，在泵体2侧壁上有一个与腔体21连通的导流孔11，导流孔11在腔体21内的开口位于腔体21的尾端，在泵套3上有吸液孔9和排液孔10，吸液孔9和排液孔10在泵套3内侧的开口位于导流孔11在泵体2上开口的滑动轨迹上，为了避免导流孔11与泵套3接触不紧密导致液体泄露，在这两个开口位置分别安装有密封条15，并且在开口之间导流孔11滑动的轨迹上安装有密封条15。

优选地，为了保持泵体2在泵套3内滑动时相对稳定，可以将泵体2在泵套3内滑动的部分设计为长方体或近似长方体状，

本实施例的计量泵工作过程包括吸液行程，排液行程。如图3、4、5所示，在吸液行程中，泵体2由泵套3内的左端向右端滑动，滑动至导流孔11与吸液孔9连通，然后活塞在腔体21内向右运动抽取液体；吸液行程完成后，转换为排液行程，如图6、7、8所示，泵体2在泵套3内向左滑动，滑动直至导流孔11与排液孔10连通，然后柱塞1向左移动推动腔体21内的液体排出泵体2。

本发明的具体实施例3，如图2所示，在实施例2的基础上，为了保持和调节导流孔11和排液孔10、吸液孔9以及泵体2泵套3接触部分之间的密封，在泵体2底部的泵套3和泵体2之间安装有弹性元件20，提供弹性力，使得泵体2上部与泵套3间贴紧；并且在弹性元件20底部的泵套3上设有螺纹孔，螺纹孔内安装调节螺钉16，通过调节螺钉16的行程，可以实现对弹性力的调节，从而可以方便的调节泵体2和泵套3上部接触面之间的压力，保持密封。另外，为了增强柱塞1与泵体2之间的密封，可以在泵体2右侧的出口处安装密封环17。

上述的计量泵可以通过PLC控制多个步进电机实现柱塞1、泵体2按规定的程序进行运动，也可以采用如下文所述的驱动方式。

本发明的具体实施例3，如图3所示，一种驱动上述计量泵的驱动装置，包括与泵套3固定连接在一起的壳体6，与泵体2固定在一起的推拉杆5，可滑动的安装在壳体6内的滑块4，泵体2的尾部具有一个限位挡圈19，限位挡圈19与泵套3配合，限制泵体2向左运动的行程，在壳体6右端一限位块18，限制推拉杆5的向右运动行程，限位挡圈19和限位块18配合，限制泵体2在泵套3内的滑动行程；柱塞1与滑块4固定连接在一起，推拉杆5由滑块4内部穿过，在推拉杆5和壳体6之间的滑块4上设置有轴，轴上安装有转动块7，在转动块7两侧分别安装有弹簧片8，弹簧片8的顶端与转动块7的侧边接触，在推拉杆5上与壳体6相对侧有两个凹槽23，在与凹槽23相对的壳体6内侧有一凹槽22，凹槽22分为三段，中间段低于两侧，转动块7的一端在壳体6上的凹槽22中滑动，另一端在推拉杆5上的凹槽23中和两凹槽23之间滑动；滑块4由电机12通过联动部件驱动做往复运动，所述的联动部件是安装在电机12转动轴上的转轮13和安装在转轮13边缘的轴销14，轴销14的另一端套装在滑块4上，如图9所示。

优选地，如图3中所示，转动块7的截面中间段为矩形，两端为三角形

优选地为了保持推拉杆5的受力平衡，推拉杆5及与其相关的转动块7等附件关于柱塞1对称的分布在壳体6内。

上述驱动装置的工作过程如下：

电机12转动通过转轮13边沿的轴销14，拨动滑块4，使滑块4在壳体6内作往返直线运动，电机12转一圈，滑块4往返一个来回，完成了一个吸液排液过程。吸液行程中，如图3、4、5所示，滑块4向右运动，安装在滑块4上的转动块7两端分别位于壳体6和推拉杆5上的凹槽中，由于壳体6上凹槽22左段与转动块7的轴距较小，转动块7受到壳体6上凹槽22左段的限制无法转动，卡在推拉杆5上左侧凹槽23中的一端推动推拉杆5向右运动，从而带动泵体2随柱塞1一同向右运动；如图4所示，当转动块7与壳体6接触一端滑动至壳体6上的凹槽22中段，由于凹槽22中间段低于两侧，不能限制转动块7转动，并且推拉杆5受到限位块18的作用无法向右移动，泵体2上的导流孔11与吸液孔9连通，排液孔10被泵体2封闭；如图5所示，滑块4继续向右移动带动柱塞1向右移动，柱塞1相对泵体2运动，完成吸取液体的行程，同时推拉杆5上的左侧凹槽23推动转动块7转动，转动块7与推拉杆5接触的一端滑动至推拉杆5上右侧凹槽23中，同时转动块7左侧的弹簧片8受压，压紧转动块7贴紧其两侧的凹槽，转动块7与壳体6接触的一端也滑动至凹槽22右段；而后的排液行程如图6、7、8所示，滑块4在电机12的带动下开始向左移动，转动块7受到壳体6上凹槽22右段的限制无法转动，卡在推拉杆5上右侧凹槽23中的一端推动推拉杆5向左运动，从而带动泵体2随柱塞1一同向左运动；如图7所示，当转动块7与壳体6接触一端滑动至壳体6上的凹槽22中段，由于凹槽22中间段低于两侧，不能限制转动块7转动，并且推拉杆5受到限位挡圈19的作用无法向左移动，泵体2上的导流孔11与排液孔10连通，吸液孔9被泵体2封闭；如图8所示，滑块4继续向左移动并柱塞1向左移动，柱塞1相对泵体2运动，完成排出液体的行程，同时推拉杆5上的右侧凹槽23推动转动块7转动，转动块7与推拉杆5接触的一端滑动至推拉杆5上左侧凹槽23中，与壳体6接触的一端也滑动至壳体6上的凹槽22左段，同时转动块7右侧的弹簧片8受压，压紧转动块7贴紧其两侧的凹槽，从而完成了一个完整的工作行程。

在上述实施例中，泵头部分可以优先选用高耐腐蚀材料制作，可以使本泵耐任何酸碱、任何溶剂，使其具有广泛的用途。驱动部分的电机12优选用同步电机12控制，便于工业上用于在线连续工作。本发明的泵易实现多通道、多泵并联。

本发明的计量泵每一个行程输送的量是由泵体2内径与活塞抽动的距离决定的，可以做得很小，以直径1毫米为例，活塞如行程2毫米，吸排1.57微升液；活塞行程5毫米，吸排3.93微升液，这么小的量其它泵是做不到的，还不足以克服单向阀的盲区。所以在准确微量计量、加药方面是本发明最长之处。

Claims (10)

1.一种计量泵，其特征在于：该计量泵包括泵套，可滑动的安装在泵套内的泵体，泵体内的腔体中安装有柱塞，在泵体侧壁上有一个与腔体连通的导流孔，在泵套上有吸液孔和排液孔，吸液孔和排液孔在泵套内侧的开口位于导流孔在泵体上开口的滑动轨迹上。

2.根据权利要求1所述的计量泵，其特征在于，导流孔在腔体内的开口位于腔体的尾端。

3.根据权利要求1所述的计量泵，其特征在于，在吸液孔和排液孔在泵套内侧的开口处安装有密封圈，在吸液孔和排液孔在泵套内侧的开口之间的泵套内侧安装有密封条。

4.根据权利要求1所述的计量泵，其特征在于，在腔体内壁和柱塞之间安装有密封环。

5.根据权利要求1所述的计量泵，其特征在于，在吸液孔和排液孔在泵套内侧开口的对侧的泵体和泵套之间安装有弹性元件。

6.根据权利要求5所述的计量泵，其特征在于，在弹性元件的底部的泵套上设有螺纹孔，螺纹孔内安装有调节螺钉。

7.一种驱动权利要求1到6之一所述的计量泵的驱动装置，其特征在于：驱动装置包括与泵套固定连接在一起的壳体，与泵体固定在一起的推拉杆，限制泵体滑动行程的限位装置，可滑动的安装在壳体内的滑块；柱塞与滑块固定连接在一起，推拉杆由滑块内部穿过，在推拉杆和壳体之间的滑块上设置有轴，轴上安装有转动块，在转动块两侧分别安装有弹簧片，弹簧片的顶端与转动块的侧边接触，在推拉杆上与壳体相对侧有两个凹槽，在与推拉杆上的凹槽相对的壳体内侧有一凹槽，凹槽分为三段，中间段低于两侧，转动块的一端在壳体上的凹槽中滑动，另一端在推拉杆上的凹槽中和两凹槽之间滑动；滑块由电机通过联动部件驱动做往复运动。

8.根据权利要求7所述的驱动装置，其特征在于，所述的联动部件是安装在电机转动轴上的转轮和安装在转轮边缘的轴销，轴销的另一端套装在滑块上。

9.根据权利要求7所述的驱动装置，其特征在于，所述推拉杆有两根，关于柱塞对称分布。

10.根据权利要求7所述的驱动装置，其特征在于，转动块的截面中间段为矩形，两端为三角形。

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