CN105257499A - 多组份微量计量泵及其实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多组份微量计量泵及其实现方法，主要解决现有技术中存在的现有双组份计量设备受两个组分输胶管的长度不同、输胶管的直径不同、输胶流量的大小不同，达到的混合效果较差；单独计量并混合的设备，存在造价高、安装维护成本高及不便于操作使用的问题。该多组份微量计量泵包括步进电机、旋转直线转换器、螺旋杆、多个活塞杆、多个连接杆、多个缸筒；活塞杆设置在缸筒内，活塞杆的一端连接有活塞，其另一端与位于缸筒外的连接杆的一端连接，连接杆的另一端与螺旋杆的侧壁连接；螺旋杆的自由端通过旋转直线转换器与步进电机的转轴连接；缸筒具有出口，出口连接有开关阀。通过上述方案，本发明达到混合效果好造价低的目的。

Description

多组份微量计量泵及其实现方法
技术领域
本发明涉及一种多组份计量泵，具体地说，是涉及一种多组份微量计量泵。
背景技术
现有多个领域需要将两种甚至更多种流体在线混合，如双组份涂胶技术中需要将两种流体按所需的量计量并混合；若流体具有较高的粘度，其就不便于精确计量，故粘度高的材料的双组份涂胶技术一直是困扰业界的一大问题。很多效果优异的双组份胶，由于没有合适的涂覆设备，其设计的工艺性能难以达到，从而大大影响其工业应用。
现有技术的双组份计量设备，为了达到两种材料的同步比例输出，均采用同动力气动柱塞泵模式；即用一个气动马达，通过机械结构连接驱动两台气动柱塞泵或柱塞式计量缸完成对两个组分的同步比例输送。然而，由于两个组分输胶管的长度不同、输胶管的直径不同、输胶流量的大小不同，两种胶体的粘度不同等因素影响，而这些因素是现有技术的双组分设备无法补偿和调整的；故其达到的混合效果较差；也有分开计量的设备如公布号CN102350750A的中国专利丝杠旋转式全电动双组份计量泵公开了单独计量并混合的设备，但单独计量的设备每多一种组份就需要多一个计量装置，使其造价高、占地面积大、耗能高，且安装维护成本高不便于操作使用。
发明内容
本发明要解决的问题是现有双组份计量设备采用一个气动马达驱动时，受两个组分输胶管的长度不同、输胶管的直径不同、输胶流量的大小不同，两种胶体的粘度不同等因素影响，达到的混合效果较差；单独计量并混合的设备，存在造价高、安装维护成本高及不便于操作使用的问题。
为了解决上述问题，本发明提供如下技术方案：
多组份微量计量泵包括步进电机、旋转直线转换器、螺旋杆、多个活塞杆、多个连接杆、多个缸筒；活塞杆设置在缸筒内，活塞杆的一端连接有活塞，其另一端与位于缸筒外的连接杆的一端连接，连接杆的另一端与螺旋杆的侧壁连接；螺旋杆的自由端通过旋转直线转换器与步进电机的转轴连接；缸筒具有出口，出口连接有开关阀。
进一步的，开关阀连接有流体混合器。
进一步的，活塞杆上设有位置传感器。
具体地，步进电机的驱动信号输入端电连有可编程控制器；开关阀的控制端与可编程控制器的开关控制端电连；位置传感器的输出端与可编程控制器的信号输入端电连。
具体地，可编程控制器分别电连有输入设备和显示屏；显示屏使人们能直观的看到活塞需要下降的距离；输入设备为键盘、鼠标等能输入信息的设备。
多组份微量计量泵的实现方法包括以下步骤：
(a)一组分需求量为m介已知，密度为ρ已知，其所在缸筒的底面积为πR2其中缸筒底面半径R未知；根据m介＝ρπR2h介，在h介和m介已知时，计算出R；
(b)根据多组份混合物中各组分的质量，按照步骤(a)计算出对应的缸筒底面半径，根据实际需要选取合适的缸筒高度h；根据各组分的R和h选取各自对应大小的缸筒；
(c)在各缸筒内安装活塞、活塞杆，活塞杆的自由端连接连接杆的一端，连接杆的另一端与螺旋杆的侧壁连接，螺旋杆的自由端通过旋转直线转换器与步进电机的转轴连接；缸筒的出口依次连接有开关阀、流体混合器；完成多组份微量计量泵的安装；
(d)开启步进电机螺旋杆通过连接杆带动所有活塞杆向上下移动，活塞上下行程差为h介，使各组分按需要的量被挤出；
(e)各组分挤出后在流体混合器混合均匀，即得到所需多组份混合物。
具体地，在活塞到达设定的上下换向点时，位置传感器发送信号至可编程控制器，可编程控制器通过控制步进电机使活塞杆转换运行方向，连续工作。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明中一个步进电机通过螺旋杆控制多个活塞等距离下上移动，根据选取的缸筒的不同，实现不同组分的按需要精确取量；本发明仅需要一个步进电机相对于每个组份需要一个计量装置的设备造价更低、占地面积更小、能耗更低，采用的部件较少安装维护的几率即较小，体积较小，使安装维护成本降低，更方便集中操作使用。
(2)步进电机旋转一圈可以细分到用数千个脉冲来驱动，故本发明对流体的计量识别最小可达到0.01ml以上，相对于缸筒，流体压力和杂质对其计量几乎没有影响，提高了本发明计量的精确度和可靠性；通过对缸筒的选择精确控制各组份的挤出量；故本发明具有高精度多组份计量运输流体的功能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为缸筒的内部局部剖面图。
上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：
1-步进电机，2-旋转直线转换器，3-螺旋杆，4-活塞杆，5-连接杆，6-缸筒，7-开关阀，9-流体混合器，11-位置传感器，12-可编程控制器，13-输入设备，14-显示屏。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例1
如图1和图2所示，多组份微量计量泵包括步进电机1、旋转直线转换器2、螺旋杆3、两个活塞杆4、两个连接杆5、两个缸筒6；活塞杆4设置在缸筒6内，活塞杆4的一端连接有活塞，其另一端与位于缸筒6外的连接杆5的一端连接，连接杆5的另一端与螺旋杆3的侧壁连接；螺旋杆3的自由端通过旋转直线转换器2与步进电机1的转轴连接；缸筒6具有出口，出口连接有开关阀7；步进电机1的驱动信号输入端电连有可编程控制器12；开关阀7的控制端与可编程控制器12的开关控制端电连；可编程控制器12分别电连有输入设备13和显示屏14；显示屏14使人们能直观的看到活塞需要下降的距离。
其中，输入设备13为键盘、鼠标等能输入信息的设备；活塞杆4、连接杆5、缸筒6的数量均根据实际需要选取，不局限于两个缸筒6。
实施例2
如图1和图2所示，本实施例与实施例1的不同点在于，开关阀7依接有流体混合器9；活塞杆4上设有位置传感器11；位置传感器11的输出端与可编程控制器12的信号输入端电连。
多组份微量计量泵的实现方法包括以下步骤：
1.1一组分需求量为m介已知，密度为ρ已知，其所在缸筒的底面积为πR2其中缸筒底面半径R未知；根据m介＝ρπR2h介，在h介和m介已知时，计算出R；
1.2根据多组份混合物中各组分的质量，按照步骤(a)计算出对应的缸筒底面半径，根据实际需要选取合适的缸筒高度h；根据各组分的R和h选取各自对应大小的缸筒；可以其中一个组分需要下降的高度作为标准，在其他组分下降相同高度时，确定其对应的缸筒的底面积半径；
1.3在各缸筒内安装活塞、活塞杆，活塞杆的自由端连接连接杆的一端，连接杆的另一端与螺旋杆的侧壁连接，螺旋杆的自由端通过旋转直线转换器与步进电机的转轴连接；缸筒的出口依次连接有开关阀、流体混合器；完成多组份微量计量泵的安装；
1.4开启步进电机螺旋杆通过连接杆带动所有活塞杆向上下移动，活塞上下行程差为h介，使各组分按需要的量被挤出；
1.5各组分挤出后在流体混合器混合均匀，即得到所需多组份混合物。
完成步骤1.1-1.3则完成该多组份微量计量泵缸筒的选择及整体的安装；完成步骤1.4-1.5则完成所需多组份混合物的混合，在活塞到达设定的上下换向点时，位置传感器发送信号至可编程控制器，可编程控制器通过控制步进电机使活塞杆转换运行方向，连续工作。
如图1和图2所示，本发明中一个步进电机1通过螺旋杆3控制多个活塞等距离下上移动，根据选取的缸筒6的不同，实现不同组分的按需要精确取量；即一个螺旋杆3同时控制所有活塞上下运动，所有活塞均不能单独上下运动；本发明仅需要一个步进电机1相对于每个组份需要一个计量装置的设备造价更低、占地面积更小、能耗更低，采用的部件较少安装维护的几率即较小，体积较小，使安装维护成本降低，更方便集中操作使用。
步进电机1旋转一圈可以细分到用数千个脉冲来驱动，故本发明对流体的计量识别最小可达到0.01ml以上，相对于缸筒6，流体压力和杂质对其计量几乎没有影响，提高了本发明计量的精确度和可靠性。
经试验证明本发明能对高粘度流体进行精确计量，可输送和计量的最大粘度达200万厘泊的流体；计量精度为0.01％以上；故本发明具有高精度多组份计量运输流体的功能。
按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种多组份微量计量泵，其特征在于，包括步进电机(1)、旋转直线转换器(2)、螺旋杆(3)、多个活塞杆(4)、多个连接杆(5)、多个缸筒(6)；活塞杆(4)设置在缸筒(6)内，活塞杆(4)的一端连接有活塞，其另一端与位于缸筒(6)外的连接杆(5)的一端连接，连接杆(5)的另一端与螺旋杆(3)的侧壁连接；螺旋杆(3)的自由端通过旋转直线转换器(2)与步进电机(1)的转轴连接；缸筒(6)具有出口，出口连接有开关阀(7)。
2.根据权利要求1所述的多组份微量计量泵，其特征在于，开关阀(7)连接有流体混合器(9)。
3.根据权利要求2所述的多组份微量计量泵，其特征在于，活塞杆(4)上设有位置传感器(11)。
4.根据权利要求3所述的多组份微量计量泵，其特征在于，步进电机(1)的驱动信号输入端电连有可编程控制器(12)；开关阀(7)的控制端与可编程控制器(12)的开关控制端电连；位置传感器(11)的输出端与可编程控制器(12)的信号输入端电连。
5.根据权利要求4所述的多组份微量计量泵，其特征在于，可编程控制器(12)分别电连有输入设备(13)和显示屏(14)。
6.根据权利要求1-5任一项所述的多组份微量计量泵的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)一组分需求量为m介已知，密度为ρ已知，其所在缸筒的底面积为πR2其中缸筒底面半径R未知；根据m介＝ρπR2h介，在h介和m介已知时，计算出R；
(b)根据多组份混合物中各组分的质量，按照步骤(a)计算出对应的缸筒底面半径，根据实际需要选取合适的缸筒高度h；根据各组分的R和h选取各自对应大小的缸筒；
(c)在各缸筒内安装活塞、活塞杆，活塞杆的自由端连接连接杆的一端，连接杆的另一端与螺旋杆的侧壁连接，螺旋杆的自由端通过旋转直线转换器与步进电机的转轴连接；缸筒的出口依次连接有开关阀、流体混合器；完成多组份微量计量泵的安装；
(d)开启步进电机螺旋杆通过连接杆带动所有活塞杆向上下移动，活塞上下行程差为h介，使各组分按需要的量被挤出；
(e)各组分挤出后在流体混合器混合均匀，即得到所需多组份混合物。
7.根据权利要求6所述的多组份微量计量泵的实现方法，其特征在于，在活塞到达设定的上下换向点时，位置传感器发送信号至可编程控制器，可编程控制器通过控制步进电机使活塞杆转换运行方向，连续工作。
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