CN105422405A - 一种计量泵 - Google Patents

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查卿
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Abstract

本发明提供一种计量泵，包括缸体，具有进液腔、至少两个中间腔和出液腔，中间腔均通过进液单向阀与进液腔连通，通过出液单向阀与出液腔连通；进液口，设置在缸体上，与进液腔连通；出液口，设置在缸体上，与出液腔连通；抽拉式输液结构，至少为2个，并排平行设置且均具有输液端和动力端；所有的输液端朝向相同且均与中间腔一一连通，所有的动力端朝向相同且均与驱动结构连接，并在驱动结构的驱动下，将液体由进液腔输送至出液腔；不同的抽拉式输液结构的运行不同步，以使得液体的输送速度基本不变。本发明的计量泵，抽拉式输液结构并排平行设置，使得缸体仅需设置在抽拉式输液结构的一侧，大大简化了设备结构，有利于设备的小型化。

Description

一种计量泵
技术领域
本发明涉及计量泵技术领域，具体涉及一种医用超精密柱塞式计量泵。
背景技术
作为流体精密计量与投加的理想设备，计量泵如今已被广泛地应用于包括生物制药、食品饮料和石油化工行业在内的各个领域。医用计量泵在血液分析，体外循环及药液输送等领域应用较广，医用超精密计量泵不仅需要计量精度高，还需要材料有良好的生物相容性，但是由于受到相关材料特性和加工工艺的影响，很难达到理想的精度。计量泵作为一种用于精确输送液体，以满足各种严格工艺流程需要的特殊容积泵。其主要由液体输送部分和动力部分组成，液体输送部分主要包括用于做往复运动的柱塞、进、出口单向阀等；动力部分的作用是为柱塞提供往复运动的动力，一般由电磁力、液压力、机械力等。现有技术中的计量泵，当柱塞做排出行程时，能够向外稳定地排出液体，当柱塞的排出行程终了开始吸入行程时，由柱塞向外排出的液体的流量会逐渐减少直至完全消失，只有当柱塞的吸入行程完成再次开始做排出行程，柱塞向外排出的液体流量才会重新开始排液，这导致计量泵不能稳定地向外排出液体，也即存在脉动。
中国专利文献CN101092953A公开了一种流量可调式无脉动高精度隔膜计量泵，包括电机、传动箱体和5个泵头组成，5个泵头的进液口均与1个总进液口母管相连，5个泵头的出液口均与1个总出液口母管相连，传动箱体内的传动部分采用单偏心轮和单连杆结构，通过轴承精密配合连接，同时带动5个缸体内的膜片依次作吸和拉运动。由于5个泵头排出行程的开结束时间是均匀间隔的，因而基本能够实现无脉动传输。然而其仍存有以下技术缺陷：1.该专利文献中的技术方案采用单偏心轮和单连杆结构，使得5个泵头必须沿偏心轮周向均匀分布在偏心轮四周，且为了使5个泵头的进液口和出液口都分布与总进液口母管和总出液口母管相连，必须沿偏心轮周向再设置总进液口母管和总出液口母管，这必然导致整个计量泵结构复杂，且体积较大；2.该专利文献采用单偏心轮和单连杆结构，一个偏心轮带动5个泵头工作，导致偏心轮承压很大，经过一定时间的使用之后磨损严重，需要经常维修，成本较高。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的计量泵结构复杂且体积较大的技术缺陷，从而提供一种结构简单且体积较小的计量泵。
为此，本发明提供一种计量泵，包括：
缸体，具有一个进液腔、至少两个中间腔和一个出液腔，所述中间腔均通过进液单向阀与所述进液腔连通，通过出液单向阀与所述出液腔连通；
进液口，设置在所述缸体上，与所述进液腔连通，用于向所述进液腔输入液体；
出液口，设置在所述缸体上，与所述出液腔连通，用于将位于所述出液腔内部的液体输出；
抽拉式输液结构，至少为2个，并排平行设置且均具有输液端和动力端；
所有的所述抽拉式输液结构的输液端朝向相同且均与所述中间腔一一连通，所有的所述抽拉式输液结构的动力端朝向相同且均与驱动结构连接，并在所述驱动结构的驱动下，将液体由所述进液腔输送至所述出液腔；不同的抽拉式输液结构的运行不同步，以使得由所述进液腔输送至所述出液腔的液体的输送速度基本不变。
作为一种优选方案，所述抽拉式输液结构包括：
活塞套，具有中空的内腔，且所述内腔与所述中间腔连通；
活塞杆，一端位于所述内腔内部与所述内腔的内壁贴合连接，另一端与所述驱动结构连接，能够在所述驱动结构的驱动下沿所述内腔来回移动，从而将液体从所述中间腔吸入所述内腔或将所述液体从所述内腔排至所述中间腔。
作为一种优选方案，所述活塞套为氧化锆陶瓷质；所述活塞杆的位于所述内腔内部的部分为氧化锆陶瓷材质，或者所述活塞杆的位于所述内腔内部的部分上套设有氧化锆陶瓷材质的密封套。
作为一种优选方案，所述驱动结构包括：
驱动件，具有驱动轴；
传动轴，可转动地安装在第二基座上，一端与所述驱动轴固定连接；
偏心轮，至少为两个，套装在所述传动轴上，外圆周壁与所述活塞杆的位于所述内腔外部的一端接触，且安装角度不同，以使得在所述传动轴转动时，不同的所述活塞杆的运行不同步；
复位弹簧，套设在所述活塞杆上，用于向着所述偏心轮的方向推所述活塞杆，使所述活塞杆与所述偏心轮的外圆周壁抵紧接触。
作为一种优选方案，所述抽拉式输液结构有四个，所述偏心轮在所述传动轴上设有四个，分别用于驱动四个所述抽拉式输液结构运行；并且，沿所述传动轴周向，相邻两个偏心轮在所述传动轴的安装角度转动相差90°。
作为一种优选方案，所述传动轴外壁上设有第一安装槽，所述偏心轮上设有第二安装槽，还包括同时嵌入所述第一安装槽和所述第二安装槽内部的安装块，以及在所述偏心轮的两侧套设的固定套，从而将所述偏心轮固定安装在所述传动轴上。
作为一种优选方案，还包括：
安装座，可拆卸地安装在所述活塞杆的位于所述内腔外部的一端上，朝向所述偏心轮的一端上设有安装腔；
耐磨块，安装在所述安装腔内部，用于与所述偏心轮的外圆周壁接触。
作为一种优选方案，还包括限位结构，设置在所述第二基座内部，用于防止所述安装座绕所述活塞杆的轴线转动。
作为一种优选方案，所述活塞套设置在第一基座内部，所述第一基座与所述缸体固定连接；还包括第三基座，固定安装在第一基座和第二基座之间，具有供所述活塞杆穿过的通孔，所述通孔内部设有衬套，所述衬套的内壁与所述活塞杆的外壁贴合连接。
作为一种优选方案，所述衬套的朝向所述第二基座的一端设有位于所述通孔外侧的环形凸缘，所述第三基座上设有用于容纳所述环形凸缘的凹槽，压板安装在所述凹槽内部，将所述环形凸缘挤压固定在所述凹槽底部。
本发明提供的计量泵，具有以下优点：
1.本发明的计量泵，用于输送液体的抽拉式输液结构至少为2个，且并排平行设置，由于设置了至少2个抽拉式输液结构，且使其在驱动结构的驱动下运行不同步，因而能够使液体从进液腔输送至出液腔的输送速度基本不变，从而减弱脉动影响；另外，抽拉式输液结构并排平行设置，使得缸体仅需设置在抽拉式输液结构的一侧，与现有技术相比，不用沿偏心轮周向设置总进口母管和总出口母管，大大简化了设备结构，且有利于设备的小型化。
2.本发明的计量泵，进一步将抽拉式输液结构设置四个，且将偏心轮在传动轴上设置四个，分别用于驱动四个抽拉式输液结构运行，并且沿传动轴周向，使相邻两个偏心轮在传动轴上的安装角度转动相差90°，从而使四个偏心轮均匀且不同步地驱动驱动四个抽拉式输液结构运行，最大程度减弱脉动影响，使计量泵输出液体的速度稳定。
3.本发明的计量泵，抽拉式输液结构中的活塞套和活塞杆的位于内腔内部的部分为氧化锆陶瓷材质，不仅具有较高的硬度，还具有极佳的耐磨性能和自润滑性；活塞套和活塞杆配合后，能够达到2-3μm的间隙配合精度，不仅保证每次冲程的容量，避免液体的泄漏，还具有很好的生物相容性。在活塞杆的位于内腔内部的部分上套设氧化锆陶瓷材质的密封套，不仅能够起到基本相同的目的，而且方便更换。
4.本发明的计量泵，偏心轮在传动轴上设有多个，分别用于驱动不同的抽拉式输液结构运行，与现有技术相比，偏心轮的承受压力小，不易磨损，因而经久耐用。
5.本发明的计量泵，活塞杆的位于内腔外部的一端上设有安装座，朝向偏心轮的一端上安装有内腔，内腔中安装有用于与偏心轮的外圆周壁接触的耐磨块，能够避免活塞杆直接与偏心轮接触，进而避免活塞杆磨损，耐磨块磨损后更换方便，而且更换成本低。
附图说明
为了更清楚地说明现有技术或本发明具体实施方式中的技术方案，下面对现有技术或具体实施方式描述中所使用的附图作简单介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中计量泵的整体结构图。
图2是图1的横剖面图。
图3是图1的纵剖面图。
图4是第二基座的剖面图。
图5是限位结构在第二基座内部的安装位置图。
图6是第一基座、第三基座配合安装的剖面图。
图7是缸体的横剖面图。
附图标记：100-第一基座，200-第二基座，300-第三基座，1-缸体，10-中间腔，11-进液腔，12-出液腔，13-进液口，14-出液口，21-进液单向阀，22-出液单向阀，30-内腔，31-活塞套，32-活塞杆，33-密封套，41-驱动件，42-驱动轴，43-传动轴，44-偏心轮，45-复位弹簧，51-第一安装槽，52-第二安装槽，53-安装块，54-固定套，60-安装腔，61-安装座，62-耐磨块，63-安装轴，71-通孔，72-衬套，73-环形凸缘，74-凹槽，75-压板，8-限位杆。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的技术方案进行描述，显然，下述的实施例不是本发明全部的实施例。基于本发明所描述的实施例，本领域普通技术人员在没有做出其他创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例
本实施例提供一种计量泵，如图1至图3、图7所示，包括：缸体1，具有一个进液腔11、四个中间腔10和一个出液腔12，所述中间腔10均通过进液单向阀21与所述进液腔11连通，通过出液单向阀22与所述出液腔12连通；进液口13，设置在所述缸体1上，与所述进液腔11连通，用于向所述进液腔11输入液体；出液口14，设置在所述缸体1上，与所述出液腔12连通，用于将位于所述出液腔12内部的液体输出；抽拉式输液结构，为四个，并排平行设置且均具有输液端和动力端；所有的所述抽拉式输液结构的输液端朝向相同且均与所述中间腔10一一连通，所有的所述抽拉式输液结构的动力端朝向相同且均与驱动结构连接，并在所述驱动结构的驱动下，将液体由所述进液腔11输送至所述出液腔12；不同的抽拉式输液结构的运行不同步，以使得由所述进液腔11输送至所述出液腔12的液体的输送速度基本不变。
本实施例的计量泵，用于输送液体的抽拉式输液结构为四个，且并排平行设置，由于设置了四个抽拉式输液结构，且使其在驱动结构的驱动下运行不同步，因而能够使液体从进液腔11输送至出液腔12的输送速度基本不变，从而减弱脉动影响；另外，抽拉式输液结构并排平行设置，使得缸体1仅需设置在抽拉式输液结构的一侧，与现有技术相比，不用沿偏心轮周向设置总进口母管和总出口母管，大大简化了设备结构，且有利于设备的小型化。
如图2、图3和图6所示，所述抽拉式输液结构包括：活塞套31，具有中空的内腔30，且所述内腔30与所述中间腔10连通；活塞杆32，一端位于所述内腔30内部与所述内腔30的内壁贴合连接，另一端与所述驱动结构连接，能够在所述驱动结构的驱动下沿所述内腔30来回移动，从而将液体从所述中间腔10吸入所述内腔30或将所述液体从所述内腔30排至所述中间腔10。
所述活塞套31设置在第一基座100内部，所述第一基座100与所述缸体1固定连接。所述活塞套31为氧化锆陶瓷质；所述活塞杆32的位于所述内腔30内部的部分上套设有氧化锆陶瓷材质的密封套33。作为一种变形方案，也可以将所述活塞杆32的位于所述内腔30内部的部分为氧化锆陶瓷材质。
抽拉式输液结构中的活塞套31和活塞杆32的位于内腔30内部的部分为氧化锆陶瓷材质，不仅具有较高的硬度，还具有极佳的耐磨性能和自润滑性；活塞套31和活塞杆32配合后，能够达到2-3μm的间隙配合精度，不仅保证每次冲程的容量，避免液体的泄漏，还具有很好的生物相容性。在活塞杆32的位于内腔30内部的部分上套设氧化锆陶瓷材质的密封套33，不仅能够起到基本相同的目的，而且方便更换。
如图2至图4所示，所述驱动结构包括：驱动件41，具有驱动轴42；传动轴43，可转动地安装在第二基座200上，一端与所述驱动轴42固定连接；偏心轮44，至少为两个，套装在所述传动轴43上，外圆周壁与所述活塞杆32的位于所述内腔30外部的一端接触，且安装角度不同，以使得在所述传动轴43转动时，不同的所述活塞杆32的运行不同步；复位弹簧45，套设在所述活塞杆32上，用于向着所述偏心轮44的方向推所述活塞杆32，使所述活塞杆32与所述偏心轮44的外圆周壁抵紧接触。
如图4所示，所述抽拉式输液结构有四个，所述偏心轮44在所述传动轴43上设有四个，分别用于驱动四个所述抽拉式输液结构运行；并且，沿所述传动轴43周向，相邻两个偏心轮44在所述传动轴43的安装角度转动相差90°，也即，当一个偏心轮44推动活塞杆32至最大排液行程时，传动轴43每再转动90°，就有另一个偏心轮44推动另一个活塞杆32至最大排液行程。
如图4所示，所述传动轴43外壁上设有第一安装槽51，所述偏心轮44上设有第二安装槽52，还包括同时嵌入所述第一安装槽51和所述第二安装槽52内部的安装块53，以及在所述偏心轮44的两侧套设的固定套54，从而将所述偏心轮44固定安装在所述传动轴43上。
如图6所示，还包括：安装座61，可拆卸地安装在所述活塞杆32的位于所述内腔30外部的一端上，朝向所述偏心轮44的一端上设有安装腔60；耐磨块62，安装在所述安装腔60内部，用于与所述偏心轮44的外圆周壁接触。能够避免活塞杆32直接与偏心轮44接触，进而避免活塞杆32磨损，耐磨块62磨损后更换方便，而且更换成本低。安装座61的朝向活塞杆32的一端设有供所述活塞杆32的端部插入的固定腔，安装座61和活塞杆32的相应位置上都设有孔，使用固定轴63穿过设在安装座61和活塞杆32上的孔后，实现安装座61与活塞杆32的连接。
如图5所示，还包括限位结构，设置在所述第二基座200内部，用于防止所述安装座61绕所述活塞杆32的轴线转动。限位结构包括安装在第二基座200内部的限位杆8，当偏心轮44转动时，安装在活塞杆32上的安装座61有可能绕活塞杆32的轴线转动，在偏心轮44的两侧设置限位杆8后，能够对安装座61的转动进行阻挡，防止其转动。
如图6所示，还包括第三基座300，固定安装在所述第一基座100和第二基座200之间，具有供所述活塞杆32穿过的通孔71，所述通孔71内部设有衬套72，所述衬套72的内壁与所述活塞杆32的外壁贴合连接。
所述衬套72的朝向所述第二基座200的一端设有位于所述通孔71外侧的环形凸缘73，所述第三基座300上设有用于容纳所述环形凸缘73的凹槽74，压板75安装在所述凹槽74内部，将所述环形凸缘73挤压固定在所述凹槽74底部。
本实施例中计量泵的工作过程如下：
驱动件41启动后，驱动轴42带动传动轴43转动，进而带动偏心轮44绕传动轴43转动，由于偏心轮44在传动轴43上并排设有四个，且转动角度相差90°，因而不同的偏心轮44轮流驱动耐磨块62，进而通过安装座61驱动活塞杆32，使活塞杆32在活塞套31内部运行；活塞杆32向着远离第二基座200的方向运行时，将位于内腔30内部的液体推至中间腔10，进而通过出液单向阀22输送至出液腔12，最终经出液口14排出；在复位弹簧45的驱动下，活塞杆32在活塞套31内部向着靠近第二基座200的方向运行时，将位于进液腔11内部的液体经进液单向阀21、中间腔10吸入内腔30内部。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种计量泵，其特征在于：包括：
缸体(1)，具有一个进液腔(11)、至少两个中间腔(10)和一个出液腔(12)，所述中间腔(10)均通过进液单向阀(21)与所述进液腔(11)连通，通过出液单向阀(22)与所述出液腔(12)连通；
进液口(13)，设置在所述缸体(1)上，与所述进液腔(11)连通，用于向所述进液腔(11)输入液体；
出液口(14)，设置在所述缸体(1)上，与所述出液腔(12)连通，用于将位于所述出液腔(12)内部的液体输出；
抽拉式输液结构，至少为2个，并排平行设置且均具有输液端和动力端；
所有的所述抽拉式输液结构的输液端朝向相同且均与所述中间腔(10)一一连通，所有的所述抽拉式输液结构的动力端朝向相同且均与驱动结构连接，并在所述驱动结构的驱动下，将液体由所述进液腔(11)输送至所述出液腔(12)；不同的抽拉式输液结构的运行不同步，以使得由所述进液腔(11)输送至所述出液腔(12)的液体的输送速度基本不变。
2.根据权利要求1所述的计量泵，其特征在于：所述抽拉式输液结构包括：
活塞套(31)，具有中空的内腔(30)，且所述内腔(30)与所述中间腔(10)连通；
活塞杆(32)，一端位于所述内腔(30)内部与所述内腔(30)的内壁贴合连接，另一端与所述驱动结构连接，能够在所述驱动结构的驱动下沿所述内腔(30)来回移动，从而将液体从所述中间腔(10)吸入所述内腔(30)或将所述液体从所述内腔(30)排至所述中间腔(10)。
3.根据权利要求2所述的计量泵，其特征在于：所述活塞套(31)为氧化锆陶瓷质；所述活塞杆(32)的位于所述内腔(30)内部的部分为氧化锆陶瓷材质，或者所述活塞杆(32)的位于所述内腔(30)内部的部分上套设有氧化锆陶瓷材质的密封套(33)。
4.根据权利要求2或3所述的计量泵，其特征在于：所述驱动结构包括：
驱动件(41)，具有驱动轴(42)；
传动轴(43)，可转动地安装在第二基座(200)上，一端与所述驱动轴(42)固定连接；
偏心轮(44)，至少为两个，套装在所述传动轴(43)上，外圆周壁与所述活塞杆(32)的位于所述内腔(30)外部的一端接触，且安装角度不同，以使得在所述传动轴(43)转动时，不同的所述活塞杆(32)的运行不同步；
复位弹簧(45)，套设在所述活塞杆(32)上，用于向着所述偏心轮(44)的方向推所述活塞杆(32)，使所述活塞杆(32)与所述偏心轮(44)的外圆周壁抵紧接触。
5.根据权利要求4所述的计量泵，其特征在于：所述抽拉式输液结构有四个，所述偏心轮(44)在所述传动轴(43)上设有四个，分别用于驱动四个所述抽拉式输液结构运行；并且，沿所述传动轴(43)周向，相邻两个偏心轮(44)在所述传动轴(43)的安装角度转动相差90°。
6.根据权利要求5所述的计量泵，其特征在于：所述传动轴(43)外壁上设有第一安装槽(51)，所述偏心轮(44)上设有第二安装槽(52)，还包括同时嵌入所述第一安装槽(51)和所述第二安装槽(52)内部的安装块(53)，以及在所述偏心轮(44)的两侧套设的固定套(54)，从而将所述偏心轮(44)固定安装在所述传动轴(43)上。
7.根据权利要求4所述的计量泵，其特征在于：还包括：
安装座(61)，可拆卸地安装在所述活塞杆(32)的位于所述内腔(30)外部的一端上，朝向所述偏心轮(44)的一端上设有安装腔(60)；
耐磨块(62)，安装在所述安装腔(60)内部，用于与所述偏心轮(44)的外圆周壁接触。
8.根据权利要求7所述的计量泵，其特征在于：还包括限位结构，设置在所述第二基座(200)内部，用于防止所述安装座(61)绕所述活塞杆(32)的轴线转动。
9.根据权利要求4所述的计量泵，其特征在于：所述活塞套(31)设置在第一基座(100)内部，所述第一基座与所述缸体固定连接；还包括第三基座(300)，固定安装在所述第一基座(100)和第二基座(200)之间，具有供所述活塞杆(32)穿过的通孔(71)，所述通孔(71)内部设有衬套(72)，所述衬套(72)的内壁与所述活塞杆(32)的外壁贴合连接。
10.根据权利要求9所述的计量泵，其特征在于：所述衬套(72)的朝向所述第二基座(200)的一端设有位于所述通孔(71)外侧的环形凸缘(73)，所述第三基座(300)上设有用于容纳所述环形凸缘(73)的凹槽(74)，压板(75)安装在所述凹槽(74)内部，将所述环形凸缘(73)挤压固定在所述凹槽(74)底部。
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