CN104314802B - 曲柄摆杆式计量泵 - Google Patents

Abstract

一种曲柄摆杆式计量泵。其包括安装基体、摆杆、摆轴支座、摆杆芯轴、驱动齿轮、齿条体、滑动导座、泵缸安装支座、活塞、泵缸体、吸入阀体、吸入阀芯、排出阀体、弹簧、钢球、曲柄、减速电机、两根导向滑轨、调节丝杠传动副和电机安装体；本发明提供的曲柄摆杆式计量泵是一种采用曲柄摆杆传动模式的往复活塞式计量泵，其结构简单，可实现在泵工作期间进行液体流量的无级调节，并且具有活塞行程越小情况下流量调节愈加精密的特点。

Description

曲柄摆杆式计量泵

技术领域

本发明属于液体计量技术领域，特别是涉及一种曲柄摆杆式计量泵。

背景技术

在工业领域中，常常需要对各类液体进行输送和计量,而且有些输送过程中还要求同时进行计量,目前常用的实现输送兼计量的机器为计量泵。计量泵主要为容积式，其通过调节活塞的运动行程来实现缸体容积的改变，由此达到工作中流量的无级调节。图1为一种已有技术的活塞式计量泵组成结构示意图。如图1所示，这种活塞式计量泵主要包括吸入阀31、排出阀32、缸体33、活塞34、十字头35、连杆36、曲轴37和泵头38；其中曲轴37的一端与作为动力源的减速电机输出轴相连；连杆36的前后端分别连接在十字头35的后端与曲轴37上；活塞34以可移动的方式设置在缸体33的内部；十字头35的前端与活塞杆相连；泵头38设置在缸体33前端，其上设有吸入口和排出口，吸入口上连接有吸入管路，吸入管路的另一端浸入在待输送计量的液体中；吸入阀31和排出阀32分别设置在泵头38上的吸入口和排出口处。

这种活塞式计量泵的工作原理如下：当电机通过曲轴37、连杆36和十字头35带动活塞34向后运动时，缸体33内的容积将逐渐增大，因而缸体33内的压力逐渐降低，当该压力小于待输送计量的液体液面压力时，液体将在液面压力的作用下，推开吸入阀31而进入缸体33的内部，此为吸液阶段，当活塞34运行至后止点时，吸液过程结束；当活塞34由后止点向前运动时，缸体33内的容积逐渐变小，缸体33内的液体压力逐渐增大，最后该液体在活塞34的推动下顶开排出阀32而从缸体33内向外排出至排出管路中，当活塞34运行至前止点时，排液过程完成。活塞34每完成一次往复运动称为一个工作循环，前、后止点间的距离称为活塞34的行程，图中用S表示。工作中通过调节活塞34行程S的方式来实现计量流量的无级调节功能。

这种活塞式计量泵的工作性能特点是：

工作过程中流量有脉动，具有自吸能力(启动时不需灌泵即可自行吸入液体)；输送液体压力较高且流量较小，可以精确计量液体的流量。

活塞式计量泵工作中理论平均流量(即单位时间内输送的液体体积量)取决于活塞截面积、往复行程以及泵的工作频率。但在其实际工作过程中，在吸液阶段内，因排出阀32不能及时关闭，致使排出管路中的液体倒流回缸体33内；而在排液阶段内，由于吸入阀31不能及时关闭，使液体回流到吸入管路中。加之阀门、活塞等部位存在泄漏等诸多因素的影响，会造成泵的实际平均流量小于理论平均流量。实际平均流量相对理论平均流量的百分比体现为泵的容积效率。

由此可见，活塞式计量泵满足精确计量液体流量的最主要性能为：缸体33具有较高的容积效率；通过调节机构改变活塞34行程的方式实现无级调节液体流量。若想提高泵的计量精度，则必须使其具有高的容积效率；也就是要设法减小排出阀32与吸入阀31通道部分的回流液体量，同时在流量的无级调节过程中保证其精确性。

另外，在液体输送过程中，往往要求泵液频率高低不同，也就是每个工作循环时间长短不一，同时由于工作中需要不时地对泵流量进行调节，因而每个工作循环液体流量大小不一。所以活塞式计量泵必须保证在不同工况下的容积效率均很高；以及改变活塞行程调节流量同样具有很高的精度。但上述这种结构的活塞式计量泵以很复杂的结构组成形式才具备这样的功能，并且当活塞微小行程情况下泵的容积效率会有所降低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种曲柄摆杆式计量泵。

为了达到上述目的，本发明提供的曲柄摆杆式计量泵包括安装基体、摆杆、摆轴支座、摆杆芯轴、驱动齿轮、齿条体、滑动导座、泵缸安装支座、活塞、泵缸体、吸入阀体、吸入阀芯、排出阀体、弹簧、钢球、曲柄、减速电机、两根导向滑轨、调节丝杠传动副和电机安装体；其中安装基体为水平设置的板状结构；摆轴支座的下端设置在安装基体表面右侧中部；摆杆芯轴沿左右方向水平布置，两端以可转动的方式安装在摆轴支座上；驱动齿轮安装在摆杆芯轴上；两根导向滑轨和调节丝杠传动副的上端固定联接在安装基体左侧后部；电机安装体的后部两侧分别贯穿设置一根导向滑轨，同时其后端中部与调节丝杠传动副上面的螺母体相联接，因此能够随其调节而上下移动；减速电机安装在电机安装体上面；摆杆的上端固定在摆杆芯轴的左端，中部沿其长度方向有一条长槽；曲柄的后端与减速电机的输出轴相连，其前端插入摆杆的长槽内；滑动导座的下端固定在位于摆轴支座前后侧的安装基体表面上；齿条体沿前后方向水平布置，并且以与驱动齿轮相啮合的方式设置在滑动导座上；泵缸安装支座的下端固定在位于滑动导座前方的安装基体表面上；泵缸体的后端安装在泵缸安装支座上部前端面上，其前部上下端分别设有一个排液孔和一个进液孔；活塞安装在泵缸体内，并且其活塞杆贯穿泵缸安装支座后与齿条体的前端相连；吸入阀体的上端安装在泵缸体前端下部，上端开口与泵缸体上的进液孔相连通，吸入阀体下端有一个进液口，并且其内安装有吸入阀芯；排出阀体的下端安装在泵缸体前端上部，并且其下端开口与泵缸体上的排液孔相连通，排出阀体的侧壁上有一个排液口；弹簧和钢球分别设置在排出阀体腔体内的上部和下部。所述的曲柄摆杆式计量泵还包括一个调节手柄，其安装在位于电机安装体下方的调节丝杠传动副末端，用于调节曲柄和摆杆回转中心之间的相对位置。

所述的吸入阀芯为圆柱体形结构，其外部圆周处沿轴向加工有多个孔道，并且下端中部实心部位的直径大于吸入阀体上进液口的直径。

所述的吸入阀芯上的多个孔道为等间距设置。

所述的吸入阀体和泵缸体以及排出阀体和泵缸体之间的连接部位设有密封装置。

所述的泵缸体上排液孔上端的内表面呈倒锥形，以与钢球的表面相配合。

本发明提供的曲柄摆杆式计量泵是一种采用曲柄摆杆传动模式的往复活塞式计量泵，其结构简单，可实现在泵工作期间进行液体流量的无级调节，并且具有活塞行程越小情况下流量调节愈加精密的特点。

附图说明

图1为一种已有技术的活塞式计量泵组成结构示意图。

图2为本发明提供的曲柄摆杆式计量泵侧向局部结构剖视图。

图3为图2中A–A向剖视图。

图4为本发明提供的曲柄摆杆式计量泵中泵头部分结构剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的曲柄摆杆式计量泵进行详细说明。

如图2—图4所示，本发明提供的曲柄摆杆式计量泵包括安装基体1、摆杆2、摆轴支座3、摆杆芯轴4、驱动齿轮5、齿条体6、滑动导座7、泵缸安装支座8、活塞9、泵缸体10、吸入阀体11、吸入阀芯12、排出阀体13、弹簧14、钢球15、曲柄16、减速电机17、两根导向滑轨18、调节丝杠传动副19和电机安装体20；其中安装基体1为水平设置的板状结构；摆轴支座3的下端设置在安装基体1表面右侧中部；摆杆芯轴4沿左右方向水平布置，两端以可转动的方式安装在摆轴支座3上；驱动齿轮5安装在摆杆芯轴4上；两根导向滑轨18和调节丝杠传动副19的上端固定联接在安装基体1左侧后部；电机安装体20的后部两侧分别贯穿设置一根导向滑轨18，同时其后端中部与调节丝杠传动副19上面的螺母体相联接，因此能够随其调节而上下移动；减速电机17安装在电机安装体20上面；摆杆2的上端固定在摆杆芯轴4的左端，中部沿其长度方向有一条长槽；曲柄16的后端与减速电机17的输出轴相连，其前端插入摆杆2的长槽内；滑动导座7的下端固定在位于摆轴支座3前后侧的安装基体1表面上；齿条体6沿前后方向水平布置，并且以与驱动齿轮5相啮合的方式设置在滑动导座7上；泵缸安装支座8的下端固定在位于滑动导座7前方的安装基体1表面上；泵缸体10的后端安装在泵缸安装支座8上部前端面上，其前部上下端分别设有一个排液孔22和一个进液孔23；活塞9安装在泵缸体10内，并且其活塞杆贯穿泵缸安装支座8后与齿条体6的前端相连；吸入阀体11的上端安装在泵缸体10前端下部，上端开口与泵缸体10上的进液孔23相连通，吸入阀体11下端有一个进液口24，并且其内安装有吸入阀芯12；排出阀体13的下端安装在泵缸体10前端上部，并且其下端开口与泵缸体10上的排液孔22相连通，排出阀体13的侧壁上有一个排液口25；弹簧14和钢球15分别设置在排出阀体13腔体内的上部和下部。所述的曲柄摆杆式计量泵还包括一个调节手柄21，其安装在位于电机安装体20下方的调节丝杠传动副19末端，用于调节曲柄16和摆杆2回转中心之间的相对位置。

所述的吸入阀芯12为圆柱体形结构，其外部圆周处沿轴向加工有多个孔道26，并且下端中部实心部位的直径大于吸入阀体11上进液口24的直径。

所述的吸入阀芯12上的多个孔道26为等间距设置。

所述的吸入阀体11和泵缸体10以及排出阀体13和泵缸体10之间的连接部位设有密封装置。

所述的泵缸体10上排液孔22上端的内表面呈倒锥形，以与钢球15的表面相配合。

现将本发明提供的曲柄摆杆式计量泵工作原理阐述如下：当曲柄16处于0°位置时，活塞9位于泵缸体10内前止点，此时的行程数值为0；当曲柄16在减速电机17的带动下沿顺时针方向转动时，其将驱动摆杆2以摆杆芯轴4轴线为回转中心沿逆时针方向旋转，这时摆杆芯轴4上安装的驱动齿轮5将沿相同方向进行转动，与其啮合的齿条体6将带动活塞9向后移动，此时泵缸体10内的压力低于大气压力，在上述压差作用力的推动下，吸入阀芯12在吸入阀体11内迅速向上移动，这时待计量的液体会在该压差推动下通过与进液口24相连的吸入管路经吸入阀体11内部、多个孔道26以及进液孔23被吸入到泵缸体10的内部，此为吸液过程；随着曲柄16旋转至180°-β的位置，摆杆2摆动至最大角度β，此时活塞9抵达后止点，吸液过程结束；曲柄16继续沿顺时针方向转动，由此带动活塞9向前运动而对泵缸体10内部的液体进行压缩，在此过程中泵缸体10内部的容积逐渐变小，这时排出阀体13内的弹簧14将在液体压力推动下产生收缩，从而使钢球15脱离开排液孔22上部的锥面，这时泵缸体10内部的液体将在活塞9的推动下经排液孔22、排出阀体13内部以及排液口25向外流出，至曲柄16转至0°位置时，活塞9到达前止点，排液过程完成。由此结束一个工作循环。

当需要调节活塞9的行程以改变每个工作循环的流量时，对于活塞行程减小的情况：转动调节手柄21，通过调节丝杠传动副19带动电机安装体20沿导向滑轨18向下移动，由此使曲柄16相对摆杆2的回转轴心之间的距离变大，这样在相同的曲柄半径下，摆杆2的最大摆角数值将减小；对于活塞行程加大的情况：反向转动调节手柄21，通过调节丝杠传动副19带动电机安装体20沿导向滑轨18向上移动，由此使曲柄16相对摆杆2的回转轴心之间的垂直距离缩小，这样在相同的曲柄半径下，摆杆2的最大摆角数值将变大。摆杆2摆角的变化与曲柄16相对摆杆2的回转轴心之间的垂直距离数值为非线性关系，当曲柄16与摆杆2回转轴心之间的垂直距离数值由小变大，活塞行程的调节变得趋向精密；这对于计量泵在小流量情况下工作非常有利。

另外，吸入阀芯12是依靠其上下之间压力差动作的，吸入阀体11减少工作期间液体泄漏的关键在于其内吸入阀芯12的开启与关闭应对工作循环内各阶段的转换能够及时响应。当活塞9向后移动而使泵缸体10内部的容积变大时，吸入阀芯12要迅速上移打开阀道；当活塞9向前移动而使泵缸体10内部的容积变小时，吸入阀芯12需要及时下移而关闭阀道。本发明中吸入阀芯12的结构可保证其具有足够的作用面积而能够迅速响应压力差的变化，贯穿吸入阀芯12的多个孔道26可使液体得以在吸入阀芯12处于打开或关闭位置时立即连通或切断与泵腔之间的通道而不会过分滞后。响应状态变化的及时性有效地保证了泵的容积效率始终较高。

Claims (6)

1.一种曲柄摆杆式计量泵，其包括安装基体(1)、摆杆(2)、摆轴支座(3)、摆杆芯轴(4)、驱动齿轮(5)、齿条体(6)、滑动导座(7)、泵缸安装支座(8)、活塞(9)、泵缸体(10)、吸入阀体(11)、吸入阀芯(12)、排出阀体(13)、弹簧(14)、钢球(15)、曲柄(16)、减速电机(17)、两根导向滑轨(18)、调节丝杠传动副(19)和电机安装体(20)；其中安装基体(1)为水平设置的板状结构；驱动齿轮(5)安装在摆杆芯轴(4)上；摆杆(2)的上端固定在摆杆芯轴(4)的左端，中部沿其长度方向有一条长槽；齿条体(6)沿前后方向水平布置，并且以与驱动齿轮(5)相啮合的方式设置在滑动导座(7)上；泵缸安装支座(8)的下端固定在位于滑动导座(7)前方的安装基体(1)表面上；泵缸体(10)的后端安装在泵缸安装支座(8)上部前端面上，其前部上下端分别设有一个排液孔(22)和一个进液孔(23)；活塞(9)安装在泵缸体(10)内，并且其活塞杆贯穿泵缸安装支座(8)后与齿条体(6)的前端相连；吸入阀体(11)的上端安装在泵缸体(10)前端下部，上端开口与泵缸体(10)上的进液孔(23)相连通，吸入阀体(11)下端有一个进液口(24)，并且其内安装有吸入阀芯(12)；排出阀体(13)的下端安装在泵缸体(10)前端上部，并且其下端开口与泵缸体(10)上的排液孔(22)相连通，排出阀体(13)的侧壁上有一个排液口(25)；其特征在于：摆轴支座(3)的下端设置在安装基体(1)表面右侧中部；摆杆芯轴(4)沿左右方向水平布置，两端以可转动的方式安装在摆轴支座(3)上；两根导向滑轨(18)和调节丝杠传动副(19)的上端固定联接在安装基体(1)左侧后部；电机安装体(20)的后部两侧分别贯穿设置一根导向滑轨(18)，同时其后端中部与调节丝杠传动副(19)上面的螺母体相联接，因此能够随其调节而上下移动；减速电机(17)安装在电机安装体(20)上面；曲柄(16)的后端与减速电机(17)的输出轴相连，其前端插入摆杆(2)的长槽内；滑动导座(7)的下端固定在位于摆轴支座(3)前后侧的安装基体(1)表面上；弹簧(14)和钢球(15)分别设置在排出阀体(13)腔体内的上部和下部。

2.根据权利要求1所述的曲柄摆杆式计量泵，其特征在于：所述的曲柄摆杆式计量泵还包括一个调节手柄(21)，其安装在位于电机安装体(20)下方的调节丝杠传动副(19)末端，用于调节曲柄(16)和摆杆(2)回转中心之间的相对位置。

3.根据权利要求1所述的曲柄摆杆式计量泵，其特征在于：所述的吸入阀芯(12)为圆柱体形结构，其外部圆周处沿轴向加工有多个孔道(26)，并且下端中部实心部位的直径大于吸入阀体(11)上进液口(24)的直径。

4.根据权利要求3所述的曲柄摆杆式计量泵，其特征在于：所述的吸入阀芯(12)上的多个孔道(26)为等间距设置。

5.根据权利要求1所述的曲柄摆杆式计量泵，其特征在于：所述的吸入阀体(11)和泵缸体(10)以及排出阀体(13)和泵缸体(10)之间的连接部位设有密封装置。

6.根据权利要求1所述的曲柄摆杆式计量泵，其特征在于：所述的泵缸体(10)上排液孔(22)上端的内表面呈倒锥形，以与钢球(15)的表面相配合。