CN105840446B - 一种高精度计量泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度计量泵，包括液力端和动力端；液力端包括缸体、左端盖和右端盖；所述动力端包括驱动装置、丝杆和活塞机构；所述活塞机构包括活塞杆和活塞；所述活塞杆插入缸体空腔中并与左端盖和右端盖上的活塞孔形成滑动密封；所述驱动装置与丝杆传动连接，丝杆通过丝杆螺母与活塞杆传动连接。本发明液力端为单缸双作用泵，保证活塞两侧没有空行程，提高整个装置的运行效率；活塞与缸体内壁的密封力分布均匀，活塞两侧的密封效果好，避免内漏对计量精度的影响。液力端排液管上设置流量稳定装置，有效消除活塞换向时的流量脉动。通过步进电机直接通过丝杠螺母机构控制活塞行程和速度，良好的控制和实现实时流量控制，计量精度高。

Description

一种高精度计量泵

技术领域

本发明涉及流体机械技术领域，尤其是涉及一种高精度计量泵。

背景技术

泵属于一种流体机械，是工业流程的重要组成部分。在许多流程性工业生产中，原料、半成品和产品是液体，为了保证连续性的管道化生产，泵作为产品生产的能量提供设备和物质流通的输送设备，对液体增压和输送。另外，管道化生产还常常根据流量的调节来改变如温度、压力等工艺参数，如不另外安装调节阀，泵还应兼有控制流量的功能。

为解决流量控制和输送两项要求，应采用计量泵。由于原理误差、传动系统误差和结构设计的局限问题，普通的计量泵难以实现实时流量控制，且计量精度低，达不到管路系统的最佳工况点。

发明内容

为了克服上述所存在的技术缺陷，本发明的目的在于提供一种密封性好，计量精度高，实时流量控制，高精度流量调节控制的单缸双作用计量泵。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

本技术方案为一种高精度计量泵，包括液力端和动力端；液力端包括缸体、左端盖和右端盖；所述左端盖上部设有左排液单向阀，下部设有左进液单向阀；所述右端盖上部设有右排液单向阀，下部设有右进液单向阀；所述左端盖外设有配液板；配液板上分别设有与左排液单向阀相连通的排液管，与左进液单向阀相连通的进液管；所述动力端包括驱动装置、丝杆和活塞机构；所述活塞机构包括活塞杆和活塞；所述活塞杆插入缸体空腔中并与左端盖和右端盖上的活塞孔形成滑动密封；所述驱动装置与丝杆传动连接，丝杆通过丝杆螺母与活塞杆传动连接。

计量泵工作时，动力端的步进电动机通过丝杆和螺母驱动液力端的活塞运动。当活塞向左运动时，右进液单向阀和左排液单向阀打开，左进液单向阀和右排液单向阀关闭，液体通过进液管，由右进液单向阀吸入由活塞隔断的缸体右腔，同时左腔的液体由排液管输出到与其直接相连接的管路系统中；当活塞向右运动时，左进液单向阀和右排液单向阀打开，右进液单向阀和左排液单向阀关闭，液体通过进液管，由右进液单向阀吸入由活塞隔断的缸体左腔，同时右腔的液体由排液管输出到与其直接相连接的管路系统中。

作为优化，所述驱动装置为步进电动机，步进电动机输出端穿过连接板通过联轴器与丝杆传动连接，步进电动机直接通过丝杠螺母控制活塞的行程和速度，能实现实时流量控制，计量精度高。

作为优化，所述活塞的左右两端杆行程终点上都分别设有与步进电动机电连接的左感应开关和右感应开关。左、右两侧位置感应开关控制动力端的步进电动机的正反转，实现活塞的左右往复运动，液体连续吸排。

作为优化，所述排液管上设有流量稳定装置，有效消除活塞换向时的流量脉动。

作为优化，所述活塞杆为中空结构且其外表面为光面。活塞杆外表面为光面与端盖之间行程良好的机械动密封，密封效果好，有效控制外漏对计量精度的影响；活塞杆为中空结构，质量轻，可以减小活塞运动的往复惯性力对行程的影响，提高计量精度。

作为优化，所述进液单向阀和排液单向阀为球阀。球阀的启闭件为球体，与阀座配合形成线密封结构，密封力小，密封可靠和开闭及时，避免阀关闭不严和启闭阀门延时对计量精度的影响。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明能实时进行流量调节，且各部件密封性好，计量精度高。液力端为单缸双作用泵，保证活塞两侧没有空行程，提高整个装置的运行效率；活塞与缸体内壁的密封力分布均匀，活塞两侧的密封效果好，避免内漏对计量精度的影响。液力端排液管上设置流量稳定装置，有效消除活塞换向时的流量脉动。通过步进电机直接通过丝杠螺母机构控制活塞行程和速度，良好的控制和实现实时流量控制，计量精度高。活塞杆外表面为光面与端盖之间行程良好的机械动密封，密封效果好，有效控制外漏对计量精度的影响；活塞杆为中空结构，质量轻，可以减小活塞运动的往复惯性力对行程的影响，提高计量精度。进液单向阀和排液单向阀安装在缸体端面，最大限度减少缸体的余隙容积，避免残留的高压液体影响吸液量，有利于提高装置输液量精度。进液单向阀和排液单向阀为球阀，启闭件为球体，与阀座配合形成线密封结构，密封力小，密封可靠和开闭及时，避免阀关闭不严和启闭阀门延时对计量精度的影响。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的主视图。

图2是本发明的俯视图。

图3是图2中的A向剖视图。

图中标记：配液板1、左端盖2、缸体3、活塞杆4、活塞5、丝杆螺母6、右端盖7、右排液单向阀8、连接板9 、丝杆10、联轴器11、连接板12、步进电动机13、右进液单向阀14、端盖密封件15、活塞密封件16、弹簧卡圈17、进液管18、排液管19、流量稳定装置20、左排液单向阀21、左进液单向阀22、左侧位置感应开关23和右侧位置感应开关24。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1，如图1、图2和图3中所示，本发明为一种高精度计量泵，包括液力端和动力端；液力端包括缸体3、左端盖2和右端盖7；所述左端盖2上部设有左排液单向阀21，下部设有左进液单向阀22；所述右端盖7上部设有右排液单向阀8，下部设有右进液单向阀14；所述左端盖2外设有配液板1；配液板1上分别设有与左排液单向阀21相连通的排液管19，与左进液单向阀22相连通的进液管18；所述动力端包括驱动装置、丝杆10和活塞机构；所述活塞机构包括活塞杆4和活塞5，活塞5通过弹簧卡圈17与活塞杆4密封连接，活塞5通过活塞密封件16与缸体1内表面密封连接；所述活塞杆4插入缸体3空腔中并与左端盖2和右端盖7上的活塞孔形成滑动密封，活塞杆4与左右端盖之间通过端盖密封件15滑动密封；所述驱动装置与丝杆10传动连接，丝杆10通过丝杆螺母6与活塞杆4传动连接。

本发明为一种可调正排量泵，能实时调节流量，计量精度可控制在±0.1％的范围，适用于对输送液体量要求误差小的管路系统。解决了一般计量泵流量调节不及时、计量精度低，导致管路系统的工艺参数因为流量输出误差产生的波动对工艺过程影响的问题。本发明中液力端主要由缸体3，左端盖2，右端盖7，活塞5，左、右进液单向阀22和14，左、右排液单向阀21和8，活塞密封件16，进液管18和排液管19组成一个单缸双作用泵，完成液体连续吸排。动力端由活塞杆4，丝杆10，丝杆螺母6，联轴器11和步进电动机13组成，完成将原动机的能量传给液力端。

计量泵工作时，动力端的步进电动机13通过丝杆10和螺母6驱动液力端的活塞5运动。当活塞5向左运动时，右进液单向阀14和左排液单向阀21打开，左进液单向阀22和右排液单向阀8关闭，液体通过进液管18，由右进液单向阀14吸入由活塞5隔断的缸体3右腔，同时左腔的液体由排液管19输出到与其直接相连接的管路系统中；当活塞5向右运动时，左进液单向阀22和右排液单向阀8打开，右进液单向阀14和左排液单向阀21关闭，液体通过进液管18，由右进液单向阀14吸入由活塞5隔断的缸体3左腔，同时右腔的液体由排液管19输出到与其直接相连接的管路系统中。

左、右进液单向阀和左、右排液单向阀安装在缸体3端面，最大限度减少缸体3的余隙容积，避免残留的高压液体影响吸液量，有利于提高装置输液量精度。液力端为单缸双作用泵，保证活塞5两侧没有空行程，提高整个装置的运行效率；活塞5与缸体3内壁的密封力分布均匀，活塞5两侧的密封效果好，避免内漏对计量精度的影响。驱动装置通过丝杆螺母6控制活塞5的行程和速度，实现实时流量控制，计量精度高。为了预防液力端的内漏，活塞5与缸体3的内壁、活塞5与活塞杆4连接处采用密封件密封。为了预防液力端的外漏，活塞杆5与左、右端盖2和7之间，缸体3与左、右端盖2和7之间也均采用密封件密封。液力端装置的结构设计充分考虑了余隙容积、内漏和外漏对流量精度的影响。

实施例2，在实施例1的基础上对驱动装置及驱动装置与丝杆10的连接方式进行优化设计，所述驱动装置为步进电动机，步进电动机13输出端穿过连接板12通过联轴器11与丝杆10传动连接。计量泵排出液体的体积或质量与活塞5累计位移和计量泵的通流截面积成正比，因此，通过控制脉冲信号的脉冲数控制步进电动机转过的角位移来实现计量泵排出的液体总体积或总质量的计量，而通过控制脉冲信号的频率控制步进电动机13的转速来实现液体计量快慢的控制。步进电动机13直接通过丝杠螺母6控制活塞5的行程和速度，能实现实时流量控制，计量精度高。

实施例3，在实施例1或实施例2的基础上对步进电动机13的运行方式进行优化设计，所述活塞杆4的左右两端行程终点上都分别设有与步进电动机13电连接的左感应开关23和右感应开关24。

为了实现液体的连续吸排过程，做到精确实时的流量控制，通过左、右两侧位置感应开关23和24控制动力端的步进电动机13的正反转，实现活塞5的左右自动往复运动。步进电动机13正转驱动活塞5向左运动，当运动到左侧行程终点时，右侧位置感应开关24发出信号控制步进电动机13反转向右运动，当运动右侧行程终点时，左侧位置感应开关23发出信号控制步进电动机13正转向左运动，如此反复循环实现活塞左右自动往复运动控制。

实施例4，在实施例3的基础上对排液管19的结构进行优化设计，所述排液管19上设有流量稳定装置20。为了进一步提高实时计量精度，在液力端的排液管19上采用了流量稳定装置20，以减小液力端的活塞5在换向时的流量脉动。

实施例5，在实施例1或实施例4的基础上对活塞杆4的机构进行优化设计，所述活塞杆4为中空结构且其外表面为光面。活塞杆4与左右端盖的接触面为光面且其内部为中空结构。活塞杆4外表面与端盖间的密封属于机械动密封，对密封表面的要求高，为了避免密封面为螺纹面，设计了丝杆螺母装置，活塞杆4内加工内螺纹即可满足与丝杆螺母6的连接要求，动密封表面为光滑外圆柱面，相比螺纹密封，动密封装置结构简单，寿命长，密封效果好，有效控制外漏对计量精度的影响。由于活塞杆4为中空结构，质量轻，可以减小活塞6运动的往复惯性力对行程的影响，更好地提高计量精度。

实施例6，在实施例1的基础上对进液单向阀和排液单向阀进行优选设计，所述进液单向阀和排液单向阀为球阀。球阀的启闭件为球体，与阀座配合形成线密封结构，密封力小，密封可靠和开闭及时，避免阀关闭不严和启闭阀门延时对计量精度的影响。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高精度计量泵，其特征在于：包括液力端和动力端；液力端包括缸体（3）、左端盖（2）和右端盖（7）；所述左端盖（2）上部设有左排液单向阀（21），下部设有左进液单向阀（22）；所述右端盖（7）上部设有右排液单向阀（8），下部设有右进液单向阀（14）；所述左端盖（2）外设有配液板（1）；配液板（1）上分别设有与左排液单向阀（21）相连通的排液管（19），与左进液单向阀（22）相连通的进液管（18）；

所述动力端包括驱动装置、丝杆（10）和活塞机构；所述活塞机构包括活塞杆（4）和活塞（5）；所述活塞杆（4）插入缸体（3）空腔中并与左端盖（2）和右端盖（7）上的活塞孔形成滑动密封；所述驱动装置与丝杆（10）传动连接，丝杆（10）通过丝杆螺母（6）与活塞杆（4）传动连接；

所述活塞杆（4）为中空结构且其外表面为光面；

所述驱动装置为步进电动机，步进电动机输出端穿过连接板（12）通过联轴器（11）与丝杆（10）传动连接。

2.根据权利要求1所述的一种高精度计量泵，其特征在于：所述活塞杆的左右两端行程终点上都分别设有与步进电动机（13）电连接的左感应开关（23）和右感应开关（24）。

3.根据权利要求2所述的一种高精度计量泵，其特征在于：所述排液管（19）上设有流量稳定装置（20）。

4.根据权利要求1所述的一种高精度计量泵，其特征在于：所述进液单向阀和排液单向阀为球阀。