CN103083744A

CN103083744A - 一种用于提高柱塞泵精度的入液缓冲罐

Info

Publication number: CN103083744A
Application number: CN2013100203105A
Authority: CN
Inventors: 石炳毅; 周春华; 李平; 李洋
Original assignee: Beijing Meder Medical Science & Technology Co
Current assignee: Beijing Meder Medical Science & Technology Co
Priority date: 2013-01-21
Filing date: 2013-01-21
Publication date: 2013-05-08

Abstract

本发明公开了一种用于提高柱塞泵精度的入液缓冲罐，主要由罐体、中间的硅胶膜组成，罐体为中空的密封结构，硅胶膜位于罐体中部，将罐体分为两部分罐体a和罐体b，罐体a上设有进水口和出水口，进水口与液袋的输入管相连，出水口与柱塞泵的入口相连。在增加缓冲罐后，在最大流速时的误差降低为原来的13％，误差减少了80％以上，极大地改善了柱塞泵的入液精度。

Description

一种用于提高柱塞泵精度的入液缓冲罐

技术领域

本发明涉及一种新型的机械装置，尤其是一种在摇摆振动野外战地条件下用于提高柱塞泵精度的入液缓冲罐。

背景技术

在现有便携式透析机中，由于考虑便携，所以会有一定的摇晃和振动，使得在现有透析机上普遍采用的称重传感器无法使用，为了提高补液精度，各个透析机厂家普遍采用高精度流量泵作为补液泵，依靠流量泵动作频率(即转速)作为计量方法，计量公式为：

Qb＝n*T (公式1)

注：Qb＝补液量，T＝柱塞泵一次所排出的液体体积，即排量，n＝柱塞泵动作次数

由公式1可得，补液量的准确与否取决于柱塞泵排量的精确度和次数计量的准确与否，柱塞泵现在普遍使用的陶瓷活塞的旋转柱塞泵，排量误差经过计量后精度可以达到千分之一以下，次数计量使用计数器也可以做得无误差，所以理论上补液精度可以很高；但是公式1有一个问题，就是柱塞泵的容积是否和每次的实际排量相等，如果不相等就会造成误差的产生。

如图1所示，柱塞泵的工作原理为，首先，活塞1向上移动，在压力作用下，出液阀2关闭，入液阀3打开，在大气压力作用下，液体有入液口进入柱塞泵，然后当活塞1到底最高位置时，液体充满柱塞泵，然后活塞1向下运动，入液阀3关闭，出液阀2打开，液体被排出泵外，往复运动，则液体被不断有入液口抽到出液口。由柱塞泵的原理可以知道，影响精度的主要是两个方面：

1、入液精度，即每次是否液体能够充满柱塞泵；

2、出液精度，每次液体是否全部排出泵外；

现有精度的补偿方法和存在问题：

1、人们为了提高柱塞泵的精度，现在透析机使用的柱塞泵普遍有步进电机驱动，步进电机在使用范围内，转速与阻力无关，可以很高的客服由于排液阻力加大所造成的误差。

2、随着陶瓷活塞的使用，现在活塞的耐磨越来越好，活塞与腔体的间隙也越来越小，由于排液阻力大，造成活塞后部溢液的情况也越来越少，排液的精度影响越来越高，现在柱塞泵的精度主要取决于入液精度。

3、入液为了减少阻力，加大入液口和入液管路直径，现在普遍旋转柱塞泵的出入液口之间大于7mm，管路厂家也要求使用5mm内径以上的胶管连接，但是由于现在补液方式主要是液袋4补液，所以医院一般采用输液管作为补液管，将输液针头5插入液袋，输液管直径一般内径为2.5mm，所以加大了入口阻力，又由于采用输入针插入液袋取液，在输液针入口会有一个瓶颈效应，进一步加大了入液阻力(如图2所示)。所以由于有入液阻力的增加，使得入液精度受到影响，速度越快，影响越大，下表1为加输液管和输入针头后于5mm管的对比试验结果：

表1输液管和输入针头后于5mm管的对比试验结果

影响精度的原因：

为了知道影响精度的原因，必须对入液与出液分别进行分析

1、入液影响精度原因：入液是在活塞想后运动时，有大气压力将液体由泵外压人泵内，大气压力1.01*10^5帕斯卡，即每平方厘米大约1公斤压力，所以液体流入泵的速度：

V＝Fp/f(Fp：大气压力，f：阻力)

流入泵的时间则t＝T/V，当时间t远远下于泵的入液时间时，则可保证流量的精度，当t接近或大于泵的入液时间时，则产生误差。由此可得入液误差产生的影响主要来自两个方面，一个是入液阻力f，另一个影响来自于柱塞泵的转速，速度越快，误差越大。

2、出液影响精度原因：出液时活塞向下运动，活塞阻力加大，电机的阻力加大，如果是普通电机，速度会降低；再有当出液阻力过大时，液体会有活塞与腔体的缝隙处溢出，也会影响精度。

发明内容

为了提高补液精度，本专利提出了一种新的入液缓冲罐，以提高入液精度。

本发明提供一种用于提高柱塞泵精度的入液缓冲罐，主要由罐体、中间的硅胶膜组成，罐体为中空的密封结构，硅胶膜位于罐体中部，将罐体分为两部分罐体a和罐体b，罐体a上设有进水口和出水口，进水口与液袋的输入管相连，出水口与柱塞泵的入口相连。

优选的方案为罐体b上设有放气阀。

优选的方案为罐体b上设有压力传感器。

在增加缓冲罐后，在最大流速时的误差降低为原来的13％，误差减少了80％以上，极大地改善了柱塞泵的入液精度。

附图说明

图1为本发明背景技术中柱塞泵原理示意图；

图2为本发明背景技术中输液管工作示意图；

图3为本发明的结构示意图；

图4为不加本发明的入液缓冲罐时的压力变化曲线图；

图5为加本发明的入液缓冲罐时的压力变化曲线图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式，对本发明作进一步详细的说明，但该具体实施方式并不用于限定本发明的保护范围。

实施例1：

本发明提供一种用于提高柱塞泵精度的入液缓冲罐，主要由罐体、中间的硅胶膜8组成，罐体为中空的密封结构，硅胶膜8位于罐体中部，将罐体分为两部分罐体a11和罐体b12，罐体a11上设有进水口6和出水口7，进水口6与液袋的输入管相连，出水口7与柱塞泵的入口相连，罐体b12上设有放气阀9和压力传感器10。

使用方法：(1)连接：将入液缓冲罐的进水口6与液袋的输入管相连，出水口7与柱塞泵的入口相连；(2)排气：启动柱塞泵，柱塞泵将缓冲罐内的气体排出，在缓冲罐内产生负压，液体在大气压力作用下进入缓冲罐直至充满，这是硅胶膜8在水的重力作用下向下凸出；(3)运行：缓冲罐注满后，泵继续运行，当泵抽液时，在大气压的作用下，硅胶膜8向上运动，液体由缓冲罐进入泵内；当泵排液时，缓冲罐内的液体在重力作用下硅胶膜向下运动，行成负压，液体由液袋进入缓冲罐。

由于缓冲罐的存在，使得液体进入设备的入液时间有以前只有在入液时间补液变为全部时间补液，所以在输液针头出产生的负压会降低，能够提高入液精度。

实施例2压力检测

为了验证缓冲罐是否对压力起到平衡作用，在柱塞泵的入口加装了压力传感器，检测在入液时的压力变化，通过检测，在不加缓冲罐时压力的变化曲线为图4所示，由图可以看到，在泵的入液开始的一瞬间，压力的负压最大，在排液器件，由于重力的影响，入液口会有很低的正压，试验发现，当泵速越快，压力的最大值越高，试验测得最大的负压0.23个大气压，即2.3*10^4帕斯卡，所以验证了前面的推论，入液的瞬间负压影响了入液精度。

在加装入液缓冲罐以后，有柱塞泵入口的压力传感器检测入液压力，曲线如图5所示，发现泵入口压力明显减少，对泵的运行环境有了极大地改善，通过理论计算可得，现在柱塞泵的容积一般小于1ml，缓冲罐的直径为50mm，缓冲罐的截面积为25平方厘米，计算可得硅胶膜的运行距离：L＝1/25*10＝0.4mm＝4*10^-4米，压力的变化为P＝ρgh＝4帕斯卡，理论最大负压减少了数千倍，实际由于缓冲罐到柱塞泵的管道有一定的阻力，减少的压力小于理论倍数，但是仍然可以大幅度的减少入口负压值。实际使用：在缓冲罐与柱塞泵之间采用5mm内径胶管，在缓冲罐与液袋之间使用2.5mm内径的输液管，加输液针头，再次以原设定泵速试验，测量时间为6分钟，通过试验再次验证缓冲罐的实际效果，表2为加装缓冲罐后的补液泵运行数据：

表2加装缓冲罐后的补液泵运行数据

对比表1和表2，，在增加缓冲罐后，在最大流速时的误差降低为原来的13％，误差减少了80％以上，极大地改善了柱塞泵的入液精度。

以上内容是结合本发明的结构和工作过程对其所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种用于提高柱塞泵精度的入液缓冲罐，主要由罐体、中间的硅胶膜组成，其特征在于：所述的罐体为中空的密封结构，硅胶膜位于罐体中部，将罐体分为两部分罐体a和罐体b，罐体a上设有进水口和出水口，进水口与液袋的输入管相连，出水口与柱塞泵的入口相连。

2.根据权利要求1所述的用于提高柱塞泵精度的入液缓冲罐，其特征在于：所述的罐体b上设有放气阀。

3.根据权利要求1或2所述的用于提高柱塞泵精度的入液缓冲罐，其特征在于：所述的罐体b上设有压力传感器。