CN105986985B - 恒流泵装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种恒流泵装置，包括柱塞筒，在柱塞筒内往复运动的柱塞，柱塞将柱塞筒分隔为密闭的第一腔室和第二腔室，以及分别与第一腔室和第二腔室相连的第一换向阀和第二换向阀。其中，第一换向阀与第二换向阀并联后一端与外部进液口相连通，另一端与外部出液口相连通。本发明能够实现双向连续恒流，同时还能实现在动态恒压流动系统中，对多个通道进行双向连续恒流。

Description

恒流泵装置

技术领域

本发明属于机械动力领域，涉及一种恒流泵装置。

背景技术

恒流泵装置是液体物料输送系统中常用的机械装置，不同的系统对恒流泵装置的要求有所不同。现有的恒流泵柱塞缸均为单向半周期恒流，即柱塞恒速推进时恒流，推至限位时，恒流停止，柱塞需退至起点位后才能重新开始恒流。同时，为实现连续恒流，现有恒流泵应用两个柱塞交替进行单向恒流操作。

在动态恒压流动反应系统中，新鲜液体不断输入，为保持系统内压力恒定，反应后流体需同时不断排出，若利用单柱塞单向恒流泵，则不能进行连续恒流操作。若利用双柱塞单向恒流泵交替抽取可实现稳定恒流，但是在动态恒压流动反应系统中往往存在多个独立出液通道需要恒流，此时必须在每个独立通道处均布置一套双柱塞恒流泵，从而导致流动系统繁琐且实验投资巨大。

针对上述技术存在的问题，本发明旨在提供一种能够实现双向连续恒流，同时还能实现在动态恒压流动系统中，对多个通道进行连续恒流的恒流泵装置，以解决现有技术中的不足之处。

发明内容

本发明针对现有技术的不足之处，提出了一种恒流泵装置。

根据本发明提供的一种恒流泵装置，包括柱塞筒，在柱塞筒内往复运动的柱塞，柱塞将柱塞筒分隔为密闭的第一腔室和第二腔室，以及分别与第一腔室和第二腔室相连的第一换向阀和第二换向阀。其中，第一换向阀与第二换向阀并联后一端与外部进液口相连通，另一端与外部出液口相连通。

本发明中的柱塞在柱塞筒内往复运动，同时柱塞将柱塞筒分隔为密闭的第一腔室和第二腔室，当第一腔室的体积逐渐增大时，第二腔室的体积被压缩，其内部的液体经第二换向阀由外部出液口流出，此时，与第一腔室连通的第一换向阀打开，而第一换向阀与外部进液口相连，因此外部的新流入液体经第一换向阀后补充进入第一腔室；随后，同时切换第一换向阀和第二换向阀的方向，当第二腔室的体积逐渐增大时，第一腔室的体积被压缩，其内部的液体经第一换向阀由外部出液口流出，此时，与第二腔室连通的第二换向阀打开，而第二换向阀与外部进液口相连，因此外部的新流入液体经第二换向阀后补充进入第二腔室。本发明通过柱塞在柱塞筒内的往复运动以及第一换向阀和第二换向阀的配合实现了恒流泵装置的双向连续恒流。同时，通过设置多个柱塞筒以及相应的柱塞和换向阀来对应不同的通道，还能实现在动态恒压流动系统中，对多个通道进行连续的双向恒流。

在一些实施方案中，装置还包括用于连接多个柱塞并带动柱塞往复运动的推进盘，推进盘一端与柱塞通过柱塞杆相连，另一端与驱动机构相连。该推进盘上可连接柱塞杆，在驱动机构的动力作用下用于同时推动柱塞杆带动柱塞在柱塞筒内往复运动。同时，该推进盘还有利于驱动机构与柱塞筒的连接。

在一些实施方案中，柱塞筒的个数至少为两个，与柱塞筒相配合的柱塞杆均固定在推进盘上。通过这种设置，使推进盘可以同时带动多个柱塞杆并使柱塞在相应的柱塞筒内往复运动，不同的柱塞筒对应不同的通道，因此该设置可实现对多个通道同时进行连续恒流。

在一些实施方案中，多个柱塞筒之间相互平行设置，并且柱塞筒和相应柱塞杆均与推进盘相垂直。多个柱塞筒之间相互平行设置可避免各柱塞筒之间的相互干涉，充分保证装置对不同通道的连续恒流，同时柱塞筒和相应柱塞杆均与推进盘相垂直，使推进盘的施力方向与柱塞杆和柱塞的受力方向均平行，因此在恒流作用中最省力，可减小驱动机构的驱动功率。

在一些实施方案中，柱塞杆均匀分布在推进盘上。均匀分布的柱塞杆可保证推进盘的受力均匀，当推进盘往复运动时不会因受力不均而导致推进盘结构失稳，进而影响装置工作的稳定性和准确性。

在一些实施方案中，推进盘为中心设置有螺孔的圆形盘，螺孔周围沿周向均匀设置有用于连接柱塞杆的固定孔。推进盘优选设置为圆形盘，并在其中心设置有螺孔，可方便连接驱动机构。同时，在螺孔的周围均匀设置的固定孔一方面便于柱塞杆的连接并有利于使圆形盘受力均匀，另一方面还可增加装置的美观性。

在一些实施方案中，驱动机构包括步进电机和与步进电机相连的螺杆，螺杆穿过螺孔与推进盘相连。在该实施方案中，由步进电机带动螺杆，进而螺杆带动推进盘，实现同时带动多个柱塞在相应柱塞筒内的往复运动，通过设置步进电机的转速来调节装置的恒流速度。

在一些实施方案中，装置还包括同时与第一腔室和第二腔室相连通的单向阀，单向阀还与并联后的第一换向阀和第二换向阀并联。当装置不需要进液和出液时，关闭第一换向阀和第二换向阀，同时打开单向阀使柱塞筒内的第一腔室和第二腔室的压力相同。

在一些实施方案中，柱塞杆与柱塞筒的配合处设置有第一密封件。该第一密封件用于实现柱塞杆与柱塞筒配合处的动密封，防止柱塞筒内的压力出现不稳定的情况，影响恒流泵装置的恒流效果。

在一些实施方案中，柱塞与柱塞筒的接触处设置有第二密封件。该第二密封件用于保证第一腔室和第二腔室的密封性，同时，保证柱塞往复运动的周期内第一腔室和第二腔室的出液量相同。

与现有技术相比，本发明能够实现双向连续恒流，同时还能实现在动态恒压流动系统中，对多个通道进行连续双向恒流。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1是根据本发明的恒流泵装置的结构示意图；

图2是推进盘的主视示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

这里所介绍的细节是示例性的，并仅用来对本发明的实施例进行例证性讨论，它们的存在是为了提供被认为是对本发明的原理和概念方面的最有用和最易理解的描述。关于这一点，这里并没有试图对本发明的结构细节作超出于基本理解本发明所需的程度的介绍，本领域的技术人员通过说明书及其附图可以清楚地理解如何在实践中实施本发明的几种形式。

图1是根据本发明的恒流泵100的结构示意图。该恒流泵装置100包括柱塞筒50，在柱塞筒50内往复运动的柱塞30，柱塞30将柱塞筒50分隔为密闭的第一腔室A和第二腔室B，以及分别与第一腔室A和第二腔室B相连的第一换向阀40和第二换向阀60。其中，第一换向阀40与第二换向阀60并联后一端与外部进液口C相连通，另一端与外部出液口D相连通。

本发明中的柱塞30在柱塞筒50内往复运动，同时柱塞30将柱塞筒50分隔为密闭的第一腔室A和第二腔室B，当第一腔室A的体积逐渐增大时，第二腔室B的体积被压缩，其内部的液体经第二换向阀60由外部出液口D流出，此时，与第一腔室A连通的第一换向阀40打开，而第一换向阀40与外部进液口C相连，因此外部的新流入液体经第一换向阀40后补充进入第一腔室A；随后，同时切换第一换向阀40和第二换向阀60的方向，当第二腔室B的体积逐渐增大时，第一腔室A的体积被压缩，其内部的液体经第一换向阀40由外部出液口D流出，此时，与第二腔室B连通的第二换向阀60打开，而第二换向阀60与外部进液口C相连，因此外部的新流入液体经第二换向阀60后补充进入第二腔室B。本发明通过柱塞30在柱塞筒50内的往复运动以及第一换向阀40和第二换向阀60的配合实现了恒流泵装置100的双向连续恒流。同时，通过设置多个柱塞筒50以及相应的柱塞30和换向阀来对应不同的外部通道，还能实现在动态恒压流动系统中，对多个通道进行连续的双向恒流。

如图1所示的实施例中，装置100还包括用于连接多个柱塞30并带动柱塞30往复运动的推进盘70，推进盘70一端与柱塞30通过柱塞杆20相连，另一端与驱动机构相连。该推进盘70上可连接柱塞杆20，在驱动机构的动力作用下用于同时推动柱塞杆20带动柱塞30在柱塞筒50内往复运动。同时，该推进盘70还有利于驱动机构与柱塞筒50的连接。

优选地，柱塞筒50的个数至少为两个，与柱塞筒50相配合的柱塞杆20均固定在推进盘70上。优选可在推进盘70上安装4个或6个柱塞杆20。通过这种设置，使推进盘70可以同时带动多个柱塞杆20并使柱塞30在相应的柱塞筒50内往复运动，不同的柱塞筒50对应不同的通道，因此该设置可实现对多个通道同时进行连续恒流。

还优选地，如图1所示，多个柱塞筒50之间相互平行设置，并且柱塞筒50和相应柱塞杆20均与推进盘70相垂直。多个柱塞筒50之间相互平行设置可避免各柱塞筒50之间的相互干涉，充分保证装置100对不同通道的恒流试验，同时柱塞筒50和相应柱塞杆20均与推进盘70相垂直，使推进盘70的施力方向与柱塞杆20和柱塞30的受力方向均平行，因此在恒流作用中最省力，可减小驱动机构的驱动功率。

如图2所示的实施例中，推进盘70为中心设置有螺孔71的圆形盘，螺孔71周围沿周向均匀设置有用于连接柱塞杆20的固定孔72。推进盘70优选设置为圆形盘，并在其中心设置有螺孔71，可方便连接驱动机构。同时，在螺孔71的周围均匀设置的固定孔72一方面便于柱塞杆20的连接并有利于使圆形盘受力均匀，另一方面还可增加装置100的美观性。

优选地，柱塞杆20均匀分布在推进盘70上。均匀分布的柱塞杆20可保证推进盘70的受力均匀，当推进盘70往复运动时不会因受力不均而导致推进盘70结构失稳，进而影响装置100工作的稳定性和准确性。

根据本发明，如图1所示，驱动机构包括步进电机90和与步进电机90相连的螺杆91，螺杆91穿过螺孔71与推进盘70相连。在该实施例中，由步进电机90带动螺杆91，进而螺杆91带动推进盘70，实现同时带动多个柱塞30在相应柱塞筒50内的往复运动，通过设置步进电机90的转速来调节装置100的恒流速度。

优选地，螺杆91的螺距设置为4mm，直径为30mm，在推进盘70上布置了6个柱塞杆20，柱塞杆20直径为25mm，柱塞筒50的内径为35mm，柱塞30的直径为34.8mm。当装置100的流量设定为2ml/min时，配合的步进电机90的转速为920转/min。在该实施例中，当电机90带动螺杆91顺时针转时，推进盘70从左至右恒速推进。柱塞筒50中的第二腔室B内的液体在柱塞30的作用下被压出。压出的液体经第二换向阀60后流出。同时，第一换向阀40打开，新鲜液体经过第一换向阀40后补充进入柱塞筒50的第一腔室A。当柱塞杆20推进至右侧限位时，步进电机90切换转向，推进盘70变为从右至左恒速推进，同时第一换向阀40、第二换向阀60切换方向，第一腔室A内的液体经第一换向阀40后被压出，新鲜液体经第二换向阀60补充进入第二腔室B。柱塞杆20的往复式运动即可实现6个通道连续恒流。

根据本发明，如图1所示，装置100还包括同时与第一腔室A和第二腔室B相连通的单向阀80，单向阀80还与并联后的第一换向阀40和第二换向阀60并联。当装置100不需要进液和出液时，关闭第一换向阀40和第二换向阀60，同时打开单向阀80使柱塞筒50内的第一腔室A和第二腔室B的压力相同。

优选地，柱塞杆20与柱塞筒50的配合处设置有第一密封件(图中未示出)。优选采用挤压“O”圈实现动密封。该第一密封件用于实现柱塞杆20与柱塞筒50配合处的动密封，防止柱塞筒50内的压力出现不稳定的情况，影响恒流泵装置100的恒流效果。

另外，柱塞30与柱塞筒50的接触处设置有第二密封件(图中未示出)。优选采用“O”圈实现密封。该第二密封件用于保证第一腔室A和第二腔室B的密封性，同时，保证柱塞30往复运动的周期内第一腔室A和第二腔室B的出液量相同。

本发明可用于对多个通道的双向连续恒流。通过计算机控制程序设置步进电机90转速来调节恒流速度，同时其带动柱塞杆20的往复式运动可实现装置100的双向连续恒流。

应注意的是，前面所述的例子仅以解释为目的，而不能认为是限制了本发明。虽然已经根据示例性实施例对本发明进行了描述，然而应当理解，这里使用的是描述性和说明性的语言，而不是限制性的语言。在当前所述的和修改的所附权利要求的范围内，在不脱离本发明的范围和精神的范围中，可以对本发明进行改变。尽管这里已经根据特定的方式、材料和实施例对本发明进行了描述，但本发明并不仅限于这里公开的细节；相反，本发明可扩展到例如在所附权利要求的范围内的所有等同功能的结构、方法和应用。

Claims (8)

1.一种恒流泵装置，包括：

柱塞筒，

在所述柱塞筒内往复运动的柱塞，所述柱塞将所述柱塞筒分隔为密闭的第一腔室和第二腔室，以及

分别与所述第一腔室和所述第二腔室相连的第一换向阀和第二换向阀，其中，所述第一换向阀与所述第二换向阀并联后一端与外部进液口相连通，另一端与外部出液口相连通；所述装置还包括用于连接多个所述柱塞并带动所述柱塞往复运动的推进盘，所述推进盘一端与所述柱塞通过柱塞杆相连，另一端与驱动机构相连；所述装置还包括同时与所述第一腔室和所述第二腔室相连通的单向阀，所述单向阀还与并联后的所述第一换向阀和所述第二换向阀并联。

2.根据权利要求1所述的恒流泵装置，其特征在于，所述柱塞筒的个数至少为两个，与所述柱塞筒相配合的所述柱塞杆均固定在所述推进盘上。

3.根据权利要求2所述的恒流泵装置，其特征在于，多个所述柱塞筒之间相互平行设置，并且所述柱塞筒和相应柱塞杆均与所述推进盘相垂直。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的恒流泵装置，其特征在于，所述柱塞杆均匀分布在所述推进盘上。

5.根据权利要求4所述的恒流泵装置，其特征在于，所述推进盘为中心设置有螺孔的圆形盘，所述螺孔周围沿周向均匀设置有用于连接所述柱塞杆的固定孔。

6.根据权利要求5所述的恒流泵装置，其特征在于，所述驱动机构包括步进电机和与所述步进电机相连的螺杆，所述螺杆穿过所述螺孔与所述推进盘相连。

7.根据权利要求1所述的恒流泵装置，其特征在于，所述柱塞杆与所述柱塞筒的配合处设置有第一密封件。

8.根据权利要求1所述的恒流泵装置，其特征在于，所述柱塞与所述柱塞筒的接触处设置有第二密封件。