CN101440796A

CN101440796A - 可进行校正的容积式计量泵

Info

Publication number: CN101440796A
Application number: CNA2008101366683A
Authority: CN
Inventors: 马三剑
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2009-05-27

Abstract

本发明公开了一种可进行校正的容积式计量泵，包括计算机控制的计量泵、计量泵后端连接的确定容积的计量管；其特征在于所述的计量泵侧面设置光电检测器，计量泵工作时光电检测器将获得的光电信息通过线路传送给控制计量泵的计算机。该计量泵可以不定期的校准脉冲量与流体量之间的关系，从而调整计量泵。

Description

可进行校正的容积式计量泵

技术领域

本发明属于容积式泵，具体涉及了一种计算机控制的可进行校正的容积式计量泵。

背景技术

在工业生产中普遍使用的计量泵是依靠柱塞的往复运动直接以压力能的形式向液体提供能量的往复泵的一种，它正是利用往复泵流量固定这一特点而发展起来的。它主要是采用电动机带动偏心轮从而实现柱塞的往复运动。偏心轮的偏心度可以调整，柱塞的冲程就发生变化，以此来实现流量的调节。计量泵主要应用在一些要求精确地输送液体至某一设备的场合，或将几种液体按精确的比例输送。

蠕动泵，又称软管泵，是一种新型的工业用泵，它是现代工业发展的产物，广泛应用于制药、食品、化工等行业，输送一些带有敏感性的、容易被污染的、粘稠的、强腐蚀性的或者具有磨削作用的、纯度要求高的、以及含有一定颗粒状物料的介质。软管作为容积式泵，流量大小一般在0.15-40m³/h的范围，它的流量和转速是一个线形的恒定关系，即驱动装置输出的转速是一个确定值。由于该泵在结构和材料上的限制，泵的转速不易太高、压力也不易太大，一般在2-4bar，特殊的设计可达到15bar。根据不同的工艺要求、配置不同型号的软管泵就尤为重要。

蠕动泵具有输送的介质不与泵体接触，这样有利于输送一些对金属腐蚀性较强的介质，例如：各种酸、碱溶液，或者一些含氯离子的盐溶液；清洗、拆卸简单快捷。由于介质只在软管内流动，清洗仅针对软管即可，而且蠕动泵软管的安装和拆卸都比较简单，只要点动电机，就可完成安装、拆卸操作；可控制转速和流量。用于蠕动泵的电机经过减速机的减速以后，转速都不高，一般最大转速不超过165转/分钟，而且在电机的选型上可采用手动调速和变频调速，从而更好地控制流量；由于压辊工作时从切向挤压软管，而且具有较低的转速，因此在输送一些比较敏感，易破损的介质时具有其独特的优势。

中国专利ZL 87102727于1988年11月2日公开了一种计算机控制的酸、碱液计量、输送装置。该装置由电动机、减速机、带耐蚀筒形波纹隔膜的柱塞泵，带缓冲减震器的阀组成。该专利中采用计算机采集光电传感脉冲量为计算基值，控制柱塞泵动作实现自动计量输送，该整套装置耐腐蚀、精度高。由于该专利技术方案采用柱塞泵来完成液体的输入输出。当柱塞泵的柱塞在柱塞孔中作往复运动时，由柱塞与柱塞孔所构成密闭腔的容积产生变化，从而实现吸入和压出工作。但柱塞泵的缺点是结构比较复杂，成本较高，而且柱塞泵对液压液体污染较为敏感，而且柱塞的损耗有可能污染液体。

中国专利ZL 88217552.1于1989年9月20日公开了一种容积式计量泵类，能形成不同流量和压力的管式蠕动计量泵系列，适用于计量输送清液。强腐蚀性、放射性，高粘度、高纯度，剧毒的悬浮液、贵重液体等流体。该泵利用滚轮匀速旋转，挤压放置于泵壳通道内的弹性管，使弹性管内产生真空和压力，连续输送流体。采用速比准确能够平滑无级变速的机械无级变速器，通过和泵轴联接，调节泵轴速度，改变滚轮挤压弹性管的速度。因自吸式，无泄漏，所以对液体不影响。流量是泵轴转速的单值函数，泵轴速度不同，流量即不相同，故较能准确计量。但弹性管经过一段时间使用后，弹性管的弹性会发生一定变化，如不进行校正，单位时间内该泵的流量将会改变。而现有技术中的计量泵并未考虑到这一点，本发明正由此而来。

发明内容

本发明提供了一种可进行校正的容积式计量泵，解决了现有技术中柱塞泵造价成本高、液压液体容易污染柱塞泵以及现有的计量泵不能校正泵的单位流量等问题。

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供的解决方案如下：

一种可进行校正的容积式计量泵，包括计算机控制的计量泵、计量泵后端连接的确定容积的计量管；其特征在于所述的计量泵侧面设置光电检测器，计量泵工作时光电检测器将获得的光电信息通过线路传送给控制计量泵的计算机。

优选的，所述的光电检测器设置在计量泵的前端侧面，光电检测器包括计量泵输入管道两侧分布的计量发射源和计量接受源。

优选的，所述的光电检测器设置在计量泵的后端侧面，光电检测器包括计量泵输入管道两侧分布的计量发射源和计量接受源，计量接受源接受计量发射源发出的光信号后通过光电转换电路传送给计算机。

优选的，所述的光电检测器设置在计量泵后端连接的确定容积的计量管的侧面，所述光电检测器包括计量管两侧分布的计量发射源和计量接受源，计量接受源接受计量发射源发出的光信号后通过光电转换电路传送给计算机。

优选的，所述的容积式计量泵为蠕动泵，其内设置有泵壳通道内的弹性管，所述弹性管后端连接确定容积的计量管。

优选的，所述的容积式计量泵的驱动机构为多轴步进电机，所述的计算机连接在所述多轴步进电机上，所述多轴步进电机旋转时其滚轮挤压弹性管输送液体。

优选的，所述的多轴步进电机为八轴步进电机，所述的弹性管为聚四氟乙烯透明软管。

优选的，所述的计量泵通过计算机的可编程逻辑控制器来控制。

优选的，所述光电检测器还包括光电传感器，光电传感器将接受的信号经光电电路板传送给控制计量泵的可编程逻辑控制器。

优选的，当计算机可编程逻辑控制器接受到光电检测器的信号信息后，可编程逻辑控制器发出指令控制计量泵的动力机构进行调整。

众所周知，通过流体输送装置计量泵的流体的流量是建立在流体体积与时间的关系的基础上。即：Q＝V＊t，其中Q表示经过计量泵的流体的流量；V表示单位时间内流经计量泵的流体体积；t表示流经计量泵流体的时间。当使用蠕动泵作为流体输送装置时，通过蠕动泵的流体的流量是通过蠕动泵驱动机构如步进电机的一个脉冲量和单位脉冲内蠕动泵吸入或压出的流体体积的定量关系来获知流体的流量，即Q＝V＊N，其中Q表示经过计量泵的流体的流量；V表示一个脉冲数内流经计量泵的流体体积；N表示驱动机构一个脉冲量的脉冲数。这里单位时间内脉冲数可以通过改变驱动机构的控制参数而变化。

本发明的技术方案中采用在计量泵后端设置的已知确切体积的计量管来校正计量泵，从而获得驱动机构如步进电机的每一个脉冲量与流体体积的关系。一方面，通过可以通过已知确切体积的计量管测定一个脉冲量流经计量泵的流体体积可以得到实际应用中流经计量泵实时的流体用量。而常用的计量泵缺乏后续的计量管对其精确测定，使得长时间使用后计量泵的精确度大大降低。

本发明的技术方案优选采用蠕动泵，而融合了蠕动泵自吸式、无泄漏的优点。本发明优选方案中采用可编程逻辑控制器与计量泵的泵轴连接，而光电检测器又通过光电信号与可编程逻辑控制器沟通，当计量泵的单位时间内流体体积发生变化时，可以通过调节泵轴速度，从而改变流量。当优选使用蠕动泵时，可编程逻辑控制器可调节泵轴速度，改变驱动机构如步进电机滚轮的旋转速度，从而改变流量。正是通过指定管不定期的校准脉冲量与流体量之间的关系，反馈给可编程逻辑控制器控制系统，由控制系统做出调整，然后在作用于此计量泵，这样就形成可进行校正的容积式计量泵。

本发明适用于计量输送清液，强腐蚀性、放射性、高粘度、高纯度、剧毒、悬浮液、贵重液体等流体，如污水或废水中重铬酸钾指数(COD_Cr)、氨氮(NH₃)、高锰酸盐指数(COD_Mn)等水质在线自动监测仪测定水样时准确抽取试剂。

附图说明

图1是本发明实施例计量泵的结构示意图；

图2是本发明实施例计量泵中光电检测器的结构示意图；

图3是本发明实施例计量泵光电计量管的电路示意图；

图4是本发明实施例计量泵步进电机的电路示意图。

图5是本发明应用例水中氨氮监测仪的结构示意图。

其中，1为蠕动计量泵，2为聚四氟乙烯透明软管，3为计量管，4为光电检测器，5为滴定液储存装置，6为消解吹脱瓶，7为反应装置，8为温度控制装置、10为多向选择阀，11为无氨水瓶，12为废液瓶，13为样品瓶，14为吸收剂瓶、15为逐出剂瓶；41为光线发射源；42为光线接受源。

具体实施方式

为了详细说明本发明的技术方案，以下通过具体实施例和应用例来详细说明：

实施例可进行校正的蠕动计量泵

如图1-4所示，该可进行校正的蠕动计量泵，包括计算机控制的计量泵1、计量泵后端连接的确定容积的计量管3；所述的计量泵侧面设置光电检测器4，光电检测器设置在计量泵后端连接的确定容积的计量管的侧面，光电检测器包括计量泵输入管道两侧分布的计量光线发射源41和计量光线接受源42，计量接受源接受计量发射源发出的光信号后通过光电转换电路传送给计算机。

蠕动计量泵内设置有泵壳通道内的弹性管2，所述弹性管后端连接确定容积的计量管，蠕动计量泵的动力机构为八轴步进电机，计算机连接在所述八轴步进电机上，所述多轴步进电机旋转时其滚轮挤压聚四氟乙烯透明软管2输送液体。

计量泵1通过旋转产生对软管的挤压，实现对流体的抽取，泵中步进电机的脉冲数控制泵的旋转速度，脉冲数受PLC的控制。当需要吸取固定体积的试剂时，通过设定脉冲数来准确吸取试剂的体积。当需要知道流体的体积时，可以通过已知的脉冲数算出流体的体积。

计算机通过可编程逻辑控制器(PLC)来控制光电检测器和八轴步进电机，其连接方式如图3、4。光电检测器的光电传感器检测的信号，通过光电电路板传送给PLC的AI端；经PLC内部设定的程序对AI端接受的信号进行分析，根据PLC的CPU指令，PLC的DO端向八轴步进电机发出校正操作。

应用例具有可校正的蠕动计量泵的水质氨氮监测仪

如图5，一种水质氨氮自动在线监测仪，包括依次管路连接的具有碱性解吸吹脱液的消解吹脱瓶6、反应装置7、滴定液储存装置5，在样品提供装置、反应装置之间以及反应装置、滴定液储存装置之间分别设置具有可校正的蠕动计量泵，该蠕动计量泵为后端设置有光电计量管的蠕动泵1，蠕动泵内设置有泵壳通道内的弹性管2，弹性管内侧为八轴步进电机的滚轮，所述的可编程逻辑控制器连接在所述多轴步进电机上。该光电计量管包括确定容积的计量管3，计量管外侧设置有光电检测器4，光电检测器包括处于计量管两侧分布的计量发射源和计量接受源，计量接受源接受计量发射源发出的光信号后通过光电转换电路传送给可编程逻辑控制器。在反应装置外侧设置有滴定反应检测器2，滴定反应检测器包括处于反应装置两侧分布的发射源和接受源，滴定反应检测器也通过线路与控制蠕动泵的可编程逻辑控制器相连。

在样品提供装置和反应装置间设置有多向选择阀10，所述多向选择阀单向选择启闭样品提供装置、计量装置、无氨水瓶11、废液瓶12、吸收剂瓶14、洗液瓶、逐出剂瓶15以及样品瓶13的连通。

样品提供装置为具有碱性解吸吹脱液的消解吹脱瓶，在所述的反应装置里设置有氨气吸收液，从消解吹脱瓶释放的气体通过管路通入氨气吸收液中。氨氮监测装置还设置有温度控制装置8，包括吹脱热电偶和吸收热电偶，所述吹脱热电偶设置在解吸吹脱瓶中，所述吸收热电偶设置在反应装置下端，温度控制装置分别与反应装置、样品提供装置连通加热。

当测量循环过程开始后，用新的水样冲洗各连接管路、计量管和样品提供装置前端设置的消解装置，以除去残留在管路上的干扰物以及样品中的干扰物。使用计量装置蠕动泵将水样和解吸吹脱液先后加到解吸吹脱瓶中，在高温和碱性条件下解吸吹脱20min，氨气被空气吹脱而进入反应装置中，在反应装置被特配的吸收液在严格控制温度(如30℃)的条件吸收。在解吸和吸收过程中可以通过鼓泡混合液体，保证解吸吹脱瓶、反应装置中的溶液完全混合，以具有很好解吸和吸收条件。然后在严格控制温度的条件下，用盐酸标准溶液进行滴定，利用滴定反应检测器如光电检测器判断滴定终点。该装置可以利用空白盐酸标准溶液的用量、盐酸标准溶液用量、水样的体积，计算得到水样的氨氮。

在该仪器内设置了蠕动计量泵，通过设定脉冲数来吸取滴定液和样品，最后通过可编程逻辑控制器记录的脉冲数来算滴定液的体积，最终完成对水中氨氮的测定。从本实施例中可以看出，由于设置了确定容积的计量管和光电检测器对计量泵的流体体积进行校正，一方面可以达到通过设定脉冲数来准确抽取试样，另一方面可以根据已知的脉冲数精确算出滴定时所消耗的溶液的体积，这样就能很精确的计算出污水中氨氮的污染程度。

由于测量中水样和溶液采用蠕动泵负压吸入方式，不直接与蠕动泵管接触杜绝了泵管对液体的污染和避免了泵管的腐蚀和干扰物污染，同时采用光电计量管，防止由于蠕动泵流量变化而造成的加液量的误差。采用高性能的光电技术，大大提高了滴定终点的判断准确度，并且不直接和液体接触，避免了电极法的问题：电极对液体污染、电极使用寿命较短。

当然，该可校正的蠕动计量泵还可应用于其他仪器中，如应用于水中高锰酸盐指数监测仪器以及水中重铬酸钾指数监测仪器等其他需要精确知道液体体积或流量的实验和研究中。

上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1、一种可进行校正的容积式计量泵，包括计算机控制的计量泵、计量泵后端连接的确定容积的计量管；其特征在于所述的计量泵侧面设置光电检测器，计量泵工作时光电检测器将获得的光电信息通过线路传送给控制计量泵的计算机。

2、根据权利要求1所述的可进行校正的容积式计量泵，其特征在于所述的光电检测器设置在计量泵的前端侧面，光电检测器包括计量泵输入管道两侧分布的计量发射源和计量接受源。

3、根据权利要求1所述的可进行校正的容积式计量泵，其特征在于所述的光电检测器设置在计量泵的后端侧面，光电检测器包括计量泵输入管道两侧分布的计量发射源和计量接受源，计量接受源接受计量发射源发出的光信号后通过光电转换电路传送给计算机。

4、根据权利要求1所述的可进行校正的容积式计量泵，其特征在于所述的光电检测器设置在计量泵后端连接的确定容积的计量管的侧面，所述光电检测器包括计量管两侧分布的计量发射源和计量接受源，计量接受源接受计量发射源发出的光信号后通过光电转换电路传送给计算机。

5、根据权利要求1所述的可进行校正的容积式计量泵，其特征在于所述的容积式计量泵为蠕动泵，其内设置有泵壳通道内的弹性管，所述弹性管后端连接确定容积的计量管。

6、根据权利要求5所述的可进行校正的容积式计量泵，其特征在于所述的容积式计量泵的动力机构为多轴步进电机，所述的计算机连接在所述多轴步进电机上，所述多轴步进电机旋转时其滚轮挤压弹性管输送液体。

7、根据权利要求5所述的可进行校正的容积式计量泵，其特征在于所述的多轴步进电机为八轴步进电机，所述的弹性管为聚四氟乙烯透明软管。

8、根据权利要求1所述的可进行校正的容积式计量泵，其特征在于所述的计量泵通过计算机的可编程逻辑控制器来控制。

9、根据权利要求8所述的可进行校正的容积式计量泵，其特征在于所述光电检测器还包括光电传感器，光电传感器将接受的信号经光电电路板传送给控制计量泵的可编程逻辑控制器。

10、根据权利要求8所述的可进行校正的容积式计量泵，其特征在于当计算机可编程逻辑控制器接受到光电检测器的信号信息后，可编程逻辑控制器发出指令控制计量泵的动力机构进行调整。