CN108278194A - 类齿结构的滚珠式蠕动泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蠕动泵，特别涉及一种类齿结构的滚珠式蠕动泵。目的在于提供一种能耗低、流速稳定、结构简单紧凑、易于集成的蠕动泵。本发明采用的技术方案是：蠕动泵包括底座、转动件、上盖。转动件为齿轮形状，齿端设有滚珠容纳槽，滚珠容纳槽内设有滚珠。上盖中心设有中心孔，四周设有固定孔，下端面设有转动件保持孔。上盖上设置泵管导孔，所述泵管从泵管导孔延伸到底座外。本发明中的挤压部件以滚珠代替滚柱，减少了与泵管的摩擦，不仅降低了能耗，还降低了对泵管磨损；齿轮结构的转动件在一定程度上减少了使用材料，因此更具体积小、重量轻的特点，而且齿轮形状转动件的齿数可以根据实际情况增减，从而最大程度的符合实际要求。

Description

类齿结构的滚珠式蠕动泵

技术领域

本发明涉及输送流体的泵，具体涉及一种类齿结构的滚珠式蠕动泵。

背景技术

蠕动泵是一种常用的流体输送装置，其原理是通过对弹性输送软管交替进行挤压和释放来输送流体；具有无污染、精度高、低剪切力、密封性好、维护简单等优点。

目前蠕动泵中都采用圆柱状或者圆盘状的转动件，一方面与泵管挤压部件的大面积接触会增大摩擦，另一方面也需要较大的驱动力，但是该形状的转动件并不是所有的部分都参与到蠕动泵的工作中，会造成能源及材料的浪费。

同时，泵管的挤压部件都采用滚柱式结构，滚柱表面由于光洁度较差，所以对泵管的摩擦严重，会造成能源的损失；较大的摩擦力及较大的接触面会对泵管产生过度拉伸或者变形，影响流速的同时也会影响泵管使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种类齿结构的滚珠式蠕动泵，该蠕动泵目的在于提供一种能耗低、流速稳定、结构简单紧凑、易于集成的蠕动泵。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种类齿结构的滚珠式蠕动泵，包括底座、转动件、上盖；所述底座中心设有中心孔，四周设有固定孔；

所述转动件为齿轮形状，齿端设有滚珠容纳槽，滚珠容纳槽内设有滚珠，滚珠上部显露于齿端之外，转动件中心设有转动轴安装孔；

上盖中心设有中心孔，四周设有固定孔，下端面设有转动件保持孔，所述转动件位于该转动件保持孔内，所述底座和上盖上的中心孔与转动轴安装孔同心，转动件保持孔孔壁与转动件上滚珠对应的位置设有圆弧状凹槽；

所述上盖上设置连通圆弧状凹槽的泵管导孔，泵管导孔至少有两个并延伸到上盖之外，所述泵管位于滚珠外圈与圆弧状凹槽之间区域并从泵管导孔延伸到底座外。

优选的，所述的圆弧状凹槽包绕转动件外圈的大部分；或者圆弧状凹槽有多段，并均匀排布在转动件外圈，每一段圆弧状凹槽两端分别连接延伸到固定件外表面的泵管导孔。

优选的，所述圆弧状凹槽的截面为半圆形，直径不大于滚珠直径，滚珠的中心与圆弧状凹槽的中心之间的距离小于滚珠直径与两倍泵管厚度之和约0.1～0.3mm。

优选的，所述圆弧状凹槽与导出孔的内径相同，两者交汇处采用圆角连接，圆角半径为泵管外径的1～2倍。

优选的，所述弧状凹槽的截面为半圆形，直径与滚珠直径相同或者略小于滚珠直径；所述转动件的厚度大于滚珠直径约0.1～0.3mm。

优选的，类齿轮形状转动件的齿数大于等于3。

优选的，所述滚珠放入滚珠容纳槽后槽底点接触、在绕转动件转动方向的前侧和后侧与槽壁表面线接触。

优选的，所述转动件的齿形顶端位置设有U形槽，U形槽的上端两侧位置设有垂直于U形槽底面的球面直槽，球面直槽是横截面呈半球形的凹槽；所述滚珠容纳槽由U形槽和球面直槽之间的区域构成，滚珠分别与U形槽底面点接触、与球面直槽构成线接触。

优选的，所述的球面直槽的球面直径大于滚珠直径0.2～0.3mm，球面直槽中心距U形槽底部的距离等于滚珠的半径，球面直槽的深度约为滚珠半径的1/3～1/4。

同时，本发明提供所述类齿轮结构的滚珠式蠕动泵的泵管装配方法，步骤包括：

步骤1、泵管的一端连接至宝塔式二通接头的一端，二通接头的中心处直径需大于导出孔直径；

步骤2、将未连接二通接头的泵管端头从其中的一个导出孔手动***，此时泵管将沿着导出孔伸入至圆弧状凹槽，当泵管接触到转动件上的滚珠时停止手动***；

步骤3、启动蠕动泵驱动器，带动转动件，滚珠对接触到的泵管部分产生挤压，并随着转动件的转动带动泵管在圆弧状凹槽内延伸前进，最终使泵管从圆弧状凹槽的另外一个端口伸出至泵管导孔并伸出至泵体之外；

步骤4、转动件继续转动，滚珠继续带动泵管运动，最终泵管连接二通接头的一端卡在泵管导孔的外端口，完成蠕动泵管的安装与固定。

本发明具有以下有益技术效果：本发明通过转动件的转动，带动齿端的滚珠对泵管产生挤压，带动管内液体的运输。本发明克服了现有技术的缺陷，挤压部件的滚珠代替滚柱，减少了与泵管的摩擦，不仅降低了能耗，还降低了对泵管磨损，延长了其使用寿命；齿轮结构的转动件在一定程度上减少了使用材料，因此更具体积小、重量轻的特点，降低驱动力从而达到节省能源的效果，而且齿轮形状转动件的齿数可以根据实际情况增减，从而最大程度的符合实际要求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的竖向剖视图；

图3为图1中A向滚珠和相关部件的配合图。

具体实施方式

结合图1、2所示的类齿结构的滚珠式蠕动泵，包括底座1，转动件 2以及上盖3。所述底座1中心设有中心孔11，四周设有固定孔12；上盖3中心设有中心孔31，四周设有固定孔12，下端面设有转动件保持孔32；转动件2位于该转动件保持孔32内，转动件2中心设有转动轴安装孔21。底座1的中心孔11、上盖3上的中心孔31与转动轴安装孔 21同心。

所述的转动件2中心设有传动轴安装孔21，转动件2通过传动轴安装孔21与电机、液压马达等类似动力器件的转动轴连接固定，工作时转动件2在转动轴带动下进行转动；具体可以采用花键孔和花键配合等连接方式。同心或称同轴的结构实现了蠕动泵在动力驱动下，转动件2 的稳定转动，顺利运行。

所述转动件2形状为齿轮形状，齿轮形状转动件2的齿数大于等于 3，这可以根据实际情况调节数量，实现蠕动泵的功能最优化。转动件2 的齿端设有滚珠容纳槽22，滚珠容纳槽22由U形槽和球面直槽之间的区域构成。其中U形槽位于齿形顶端位置，U形槽的上端两侧位置设有垂直于U形槽底面的球面直槽，球面直槽是横截面呈半球形的凹槽。

滚珠容纳槽22内设滚珠23，滚珠23放入滚珠容纳槽22后槽底点接触、在绕转动件2转动方向的前侧和后侧与球面直槽表面线接触，达到与U形槽完美契合的效果。该球面直槽也可以说是U形槽的两端内表面呈瓦形包附滚珠23中下部，滚珠23的上部显露于齿端之外，可以直接接触到泵管4。滚珠23在转动件2的带动下挤压泵管4。当然，滚珠容纳槽22也可以直接是与滚珠23配合的半球槽，这样的整个半球槽与滚珠23面接触。

更好的改进是，上述转动件2厚度大于滚珠直径约0.1～0.3mm，以足够负荷滚珠，使滚珠23在转动件2的束缚下不会掉落，便于装配。球面直槽的球面直径大于滚珠直径0.2～0.3mm，降低滚珠23与球面直槽的摩擦，球面直槽的球面直径也就是任一与滚珠23接触部位的横截面圆弧所在圆的直径。球面直槽外端面到U形槽底端的垂直距离等于滚珠23的半径，如图1所示高度H，这样既能降低转动件2自重，同时又确保对滚珠的约束。球面直槽的深度约为滚珠半径的1/3～1/4，该槽的深度决定了球面直槽对滚珠23约束的面积，深度如图3中L所示。

转动件保持孔32孔壁与滚珠23对应的位置设有圆弧状凹槽34，圆弧状凹槽34截面为半圆形，直径与滚珠23直径相同或者略小于滚珠23 直径；圆弧状凹槽34中心、也就是其横截面所在圆的中心与滚珠23的中心之间的距离小于滚珠直径与两倍泵管厚度之和约0.1～0.3mm，泵管 4就安装在圆弧状凹槽34内，这些优选尺寸确保滚珠23对泵管4的挤压效果最佳。

所述上盖3上设置连通圆弧状凹槽34的泵管导孔14，泵管导孔14 至少有两个并延伸到上盖3之外，泵管4从泵管导孔14中接入，泵管4 位于滚珠23外圈与圆弧状凹槽34之间区域并从泵管导孔14延伸到上盖3外。泵管导孔14与圆弧状凹槽34的内径相同，两者交汇处采用圆角连接，圆角半径为泵管4外径的1～2倍。使得管路顺畅，降低流体输送阻力。

圆弧状凹槽34和泵管4包绕转动件外圈的大部分，然后由两个泵管导孔14分别将两端导出，构成一通路蠕动泵；或者圆弧状凹槽34有多段，并均匀排布在转动件2外圈，每一段圆弧状凹槽34两端分别连接延伸到固定件外表面的泵管导孔14，并分别安装多个泵管4，构成多通路的蠕动泵。

本发明的蠕动泵工作原理是：齿轮形状的转动件2转动过程中位于转动件2上与圆弧状凹槽34对应位置的滚珠23对泵管4产生挤压，带动管体内液体的输运。转动件2停止转动则对泵管4挤压消失，管内流体停止输送。

本发明还提供了本发明类齿结构的滚珠式蠕动泵的泵管4装配方法，步骤包括：

步骤1、泵管的一端连接至宝塔式二通接头的一端，二通接头的中心处直径需大于泵管导孔14直径；

步骤2、将未连接二通接头的泵管4端头从其中的一个泵管导孔14 手动***，此时泵管4将沿着泵管导孔14伸入至圆弧状凹槽34，当泵管4接触到滚珠23时停止手动***；

步骤3、转动转动件2，滚珠23对接触到的泵管4部分产生挤压，并随着转动件2的转动带动泵管4在圆弧状凹槽34内延伸前进，最终使泵管4从圆弧状凹槽34的另外一个端口伸出至泵管导孔14并伸出至上盖3之外；

步骤4、转动件2继续转动，滚珠23继续带动泵管4运动，最终泵管4连接二通接头的一端卡在泵管导孔14的外端口，完成泵管4的安装与固定。

Claims (10)

1.一种类齿结构的滚珠式蠕动泵，其特征在于：包括底座、转动件、上盖；所述底座中心设有中心孔，四周设有固定孔；

所述转动件为齿轮形状，齿端设有滚珠容纳槽，滚珠容纳槽内设有滚珠，滚珠上部显露于齿端之外，转动件中心设有转动轴安装孔；

上盖中心设有中心孔，四周设有固定孔，下端面设有转动件保持孔，所述转动件位于该转动件保持孔内，所述底座和上盖上的中心孔与转动轴安装孔同心，转动件保持孔孔壁与转动件上滚珠对应的位置设有圆弧状凹槽；

所述上盖上设置连通圆弧状凹槽的泵管导孔，泵管导孔至少有两个并延伸到上盖之外，所述泵管位于滚珠外圈与圆弧状凹槽之间区域并从泵管导孔延伸到底座外。

2.根据权利要求1所述的类齿结构的滚珠式蠕动泵，其特征在于：所述的圆弧状凹槽包绕转动件外圈的大部分；或者圆弧状凹槽有多段，并均匀排布在转动件外圈，每一段圆弧状凹槽两端分别连接延伸到固定件外表面的泵管导孔。

3.根据权利要求2所述的类齿结构的滚珠式蠕动泵，其特征在于：所述圆弧状凹槽的截面为半圆形，直径不大于滚珠直径，滚珠的中心与圆弧状凹槽的中心之间的距离小于滚珠直径与两倍泵管厚度之和约0.1～0.3mm。

4.根据权利要求2所述的类齿结构的滚珠式蠕动泵，其特征在于：所述圆弧状凹槽与导出孔的内径相同，两者交汇处采用圆角连接，圆角半径为泵管外径的1～2倍。

5.根据权利要求2所述的类齿结构的滚珠式蠕动泵，其特征在于：所需弧状凹槽的截面为半圆形，直径与滚珠直径相同或者略小于滚珠直径；所述转动件的厚度大于滚珠直径约0.1～0.3mm。

6.根据权利要求2所述的类齿结构的滚珠式蠕动泵，其特征在于：类齿轮形状转动件的齿数大于等于3。

7.根据权利要求2所述的类齿结构的滚珠式蠕动泵，其特征在于：所述滚珠放入滚珠容纳槽后槽底点接触、在绕转动件转动方向的前侧和后侧与槽壁表面线接触。

8.根据权利要求7所述的类齿结构的滚珠式蠕动泵，其特征在于：所述转动件的齿形顶端位置设有U形槽，U形槽的上端两侧位置设有垂直于U形槽底面的球面直槽，球面直槽是横截面呈半球形的凹槽；所述滚珠容纳槽由U形槽和球面直槽之间的区域构成，滚珠分别与U形槽底面点接触、与球面直槽构成线接触。

9.根据权利要求8所述的类齿结构的滚珠式蠕动泵，其特征在于：所述的球面直槽的球面直径大于滚珠直径0.2～0.3mm，球面直槽中心距U形槽底部的距离等于滚珠的半径，球面直槽的深度约为滚珠半径的1/3～1/4。

10.根据权利要求1～9中任意一项所述类齿结构的滚珠式蠕动泵的泵管装配方法，步骤包括：

步骤1、泵管的一端连接至宝塔式二通接头的一端，二通接头的中心处直径需大于导出孔直径；

步骤2、将未连接二通接头的泵管端头从其中的一个导出孔手动***，此时泵管将沿着导出孔伸入至圆弧状凹槽，当泵管接触到转动件上的滚珠时停止手动***；

步骤3、启动蠕动泵驱动器，带动转动件，滚珠对接触到的泵管部分产生挤压，并随着转动件的转动带动泵管在圆弧状凹槽内延伸前进，最终使泵管从圆弧状凹槽的另外一个端口伸出至泵管导孔并伸出至泵体之外；

步骤4、转动件继续转动，滚珠继续带动泵管运动，最终泵管连接二通接头的一端卡在泵管导孔的外端口，完成蠕动泵管的安装与固定。