CN106762504A - 微升级连续传输型柱塞泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微升级连续传输型柱塞泵，包括前面板、支撑板和驱动电路板，在前面板和支撑板之间依次设有旋转阀体、旋转泵体和倾斜止推装置，倾斜止推装置安装在支撑板上，倾斜止推装置下方设有一步进电机，在支撑板的外壁上设有同步带传动机构，旋转泵体通过同步带传动机构与步进电机连接；在旋转泵体内水平开有三个孔，在三个孔内分别置有一柱塞；在旋转阀体和旋转泵体上均开有过液孔，前面板上设有带有液体进口和液体出口的固定阀体，液体进口和液体出口与过液孔连通。本发明将步进电机直接驱动旋转泵体带动柱塞运动，使各个柱塞不断沿着固定的轨迹在倾斜面上来回运转，实现了柱塞交替运动的效果，同时还保证了柱塞吸入和排出的液体精度。

Description

微升级连续传输型柱塞泵

技术领域

本发明涉及柱塞泵领域，尤其是涉及一种微升级连续传输型柱塞泵。

背景技术

市场上现有的各类柱塞泵，无论是工业型还是实验室型，其设计的原理基本上还都是依据传统的柱塞泵原理，既依靠柱塞在柱塞筒内往复抽拉，再借助出口的阀门不断的切换方向，来实现对流体的吸入和排出。这个原理也就决定了柱塞泵对流体传输的不连续性和操作的复杂性。所谓不连续性是因为柱塞下拉吸入的过程中泵体是不排出液体的，而是在为下一步液体的排出做准备。所谓操作的复杂性是必须保障在柱塞吸入的过程中，吸入口的阀门要打开，而排出口的阀门要关闭；而在柱塞排出液体的时候阀门的开闭同时也要切换到相反的状态，否则柱塞泵传输流体的功能既无法实现。

在实验室环境中，用户的应用一般分为两类，一类是需要连续传输一定量的液体，另一类是将一定量的液体按不同比例分次灌装到不同的容器中。那么，由于传输的不连续性，对于第一类用户而言明显效率要低，因为此类柱塞泵的工作中有一半的时间是在抽取液体。而且有很多实验室场合是不允许有断流现象的，这就需要有两台以上的柱塞泵不断的交替切换才能实现。而对于第二类用户存在的问题就更为突出，比如说用户需要分配两组100ul、两组200ul、两组300ul……那么按流量来说用户一般会选用满行程为500ul的柱塞泵。这样问题就来了，当柱塞泵一次抽取满行程后，分配完两组100ul和一组200ul后，柱塞泵泵体内只剩100ul的液量，那么对于第二组200ul的需求就没有办法再分配，只能是将泵体中的液体排空掉而再次抽取。而众所周知，用户对于分配液量的要求是千差万别的，而且同一用户在不同的实验要求下分配的次数和液量也会不同，这给试验造成的麻烦是非常突出的。

而且现有市场上的实验室柱塞泵只是配有步进电机，而没有驱动电路和操作界面。那么用户在使用柱塞泵产品之前就必须自行设计电路和程序，这不仅给用户带来了极大的麻烦，而且我们知道，多数从事生物或化学实验的使用者是不具备电路设计和驱动程序的设计能力的，这就无形中阻碍或屏蔽掉了大部分客户的应用。而且，上面我们已经提到了，对于用户多次不等量分配的情况，这个驱动电路程序设计起来很复杂。如果用户调整试验要求，所分配的液量和次数变化的情况下程序也要再重新设置。

再有，使用市场上现有的实验室柱塞泵需要在进出口位置安装换向阀，一般为微量电磁阀。这种阀在市场上的价格在几百元到几千元不等，且每台泵需要安装两个。这对于用户的使用成本上也是不小的负担。

发明内容

本发明为了克服上述的不足，提供了一种能够连续灌装和连续分配的微升级连续传输型柱塞泵。

本发明的技术方案如下：

一种微升级连续传输型柱塞泵，包括前面板、支撑板和驱动电路板，在前面板和支撑板之间依次设有旋转阀体、旋转泵体和倾斜止推装置，所述倾斜止推装置安装在支撑板的内壁，在倾斜止推装置下方的支撑板内壁上设有一步进电机，驱动电路板位于步进电机的前方，在支撑板的外壁上设有同步带传动机构，旋转泵体通过同步带传动机构与步进电机连接； 在旋转泵体内水平开有三个孔，三个孔均匀分布在旋转泵体上，在三个孔内分别置有一柱塞，柱塞的前端与旋转阀体接触，后端与倾斜止推装置的斜面接触； 在旋转阀体和旋转泵体上均开有过液孔； 在前面板的外表面还设有固定阀体，固定阀体上设有液体进口和液体出口，液体进口和液体出口与过液孔连通。

所述同步带传动机构包括上同步轮、下同步轮和同步带，所述旋转泵体的中心位置向后设有一根转轴，转轴穿过倾斜止推装置与上同步轮连接，下同步轮与步进电机的后出轴连接。

在步进电机的前出轴上连有一码盘检测机构，驱动电路板上设有一光电传感器，光电传感器与码盘检测机构的位置对应，光电传感器用于记录码盘转动所经历的通孔数量。通过检测用的光电传感器与驱动电路相连接，从而实现对电机转动的闭环控制。当电机转动时，光电传感器会自动记录码盘转动所经历的通孔数量，从而判断电机转动的角度是否正确，以确保柱塞泵的传输精度。

在前面板上还设有操作界面，操作界面和步进电机均与驱动电路板连接。通过操作界面能够直接操作，无需自己做驱动自己编程序，省时省力；而且在操作界面上具有基本的参数显示和控制界面人机交互功能，使得用户操作更加直观简便。

在支撑板后还设有一外控接口，外控接口也与驱动电路板连接。

本发明的有益效果是：

本发明采用三个柱塞同时推拉，确保了同一时间点至少有一个柱塞在执行排空任务，第二个柱塞在执行吸入任务，第三个柱塞在排空和吸入间交替切换作为及时补充。本发明采用精加工的倾斜面作为止推装置，使得每个柱塞交替推拉的行程固定不变，从而保证了柱塞吸入和排空的精度。其原理为：当柱塞机构在电机传动下沿顺时针旋转时，在倾斜面右侧运动的柱塞会沿斜面上升，也就是执行排空液体的动作；在倾斜面左侧的柱塞此时是在沿倾斜面下降，也就是在执行吸入的动作，而位于两个柱塞之间的中间柱塞会一直在此两个柱塞之间执行吸入与排空的切换，从而实现了柱塞泵出口液体排出的连续。

本发明将步进电机直接驱动旋转泵体带动柱塞运动，从而使各个柱塞不断沿着固定的轨迹在倾斜面上来回运转，实现了柱塞交替运动的效果，同时还保证了柱塞吸入和排出的液体精度。

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是本发明的示意图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示的微升级连续传输型柱塞泵，包括前面板1、支撑板2和驱动电路板12，在前面板1和支撑板2之间依次设有旋转阀体3、旋转泵体4和倾斜止推装置5，所述倾斜止推装置5安装在支撑板2的内壁，在倾斜止推装置5下方的支撑板2内壁上设有一步进电机6，驱动电路板12位于步进电机6的前方，在支撑板2的外壁上设有同步带传动机构，旋转泵体4通过同步带传动机构与步进电机6连接，所述同步带传动机构包括上同步轮15、下同步轮16和同步带17，所述旋转泵体4的中心位置向后设有一根转轴7，转轴7穿过倾斜止推装置5与上同步轮15连接，下同步轮16与步进电机6的后出轴连接。 在旋转泵体4内水平开有三个孔8，三个孔8均匀分布在旋转泵体4上，在三个孔8内分别置有一柱塞9，柱塞9的前端与旋转阀体3接触，后端与倾斜止推装置5的斜面接触；在旋转阀体3和旋转泵体4上均开有过液孔10。在前面板1的外表面还设有固定阀体11，固定阀体11上设有液体进口和液体出口，液体进口和液体出口与过液孔10连通。

在步进电机6的前出轴上连有一码盘检测机构61，驱动电路板12上设有一光电传感器13，光电传感器13与码盘检测机构61的位置对应，光电传感器用于记录码盘转动所经历的通孔数量。通过检测用的光电传感器与驱动电路相连接，从而实现对电机转动的闭环控制。当电机转动时，光电传感器会自动记录码盘转动所经历的通孔数量，从而判断电机转动的角度是否正确，以确保柱塞泵的传输精度。

在前面板1上还设有操作界面14，操作界面14和步进电机6均与驱动电路板12连接。通过操作界面能够直接操作，无需自己做驱动自己编程序，省时省力；而且在操作界面上具有基本的参数显示和控制界面人机交互功能，使得用户操作更加直观简便。

在支撑板2后还设有一外控接口21，外控接口21也与驱动电路板12连接。

本发明采用三个柱塞同时推拉，确保了同一时间点至少有一个柱塞在执行排空任务，第二个柱塞在执行吸入任务，第三个柱塞在排空和吸入间交替切换作为及时补充。本发明采用精加工的倾斜面作为止推装置，使得每个柱塞交替推拉的行程固定不变，从而保证了柱塞吸入和排空的精度。其原理为：当柱塞机构在电机传动下沿顺时针旋转时，在倾斜面右侧运动的柱塞会沿斜面上升，也就是执行排空液体的动作；在倾斜面左侧的柱塞此时是在沿倾斜面下降，也就是在执行吸入的动作，而位于两个柱塞之间的中间柱塞会一直在此两个柱塞之间执行吸入与排空的切换，从而实现了柱塞泵出口液体排出的连续。

上述依据本发明为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种微升级连续传输型柱塞泵，其特征是：包括前面板（1）、支撑板（2）和驱动电路板（12），在前面板（1）和支撑板（2）之间依次设有旋转阀体（3）、旋转泵体（4）和倾斜止推装置（5），所述倾斜止推装置（5）安装在支撑板（2）的内壁，在倾斜止推装置（5）下方的支撑板（2）内壁上设有一步进电机（6），驱动电路板（12）位于步进电机（6）的前方，在支撑板（2）的外壁上设有同步带传动机构，旋转泵体（4）通过同步带传动机构与步进电机（6）连接； 在旋转泵体（4）内水平开有三个孔（8），三个孔（8）均匀分布在旋转泵体（4）上，在三个孔（8）内分别置有一柱塞（9），柱塞（9）的前端与旋转阀体（3）接触，后端与倾斜止推装置（5）的斜面接触；在旋转阀体（3）和旋转泵体（4）上均开有过液孔（10）； 在前面板（1）的外表面还设有固定阀体（11），固定阀体（11）上设有液体进口和液体出口，液体进口和液体出口与过液孔（10）连通。

2.根据权利要求1所述的微升级连续传输型柱塞泵，其特征是：所述同步带传动机构包括上同步轮（15）、下同步轮（16）和同步带（17），所述旋转泵体（4）的中心位置向后设有一根转轴（7），转轴（7）穿过倾斜止推装置（5）与上同步轮（15）连接，下同步轮（16）与步进电机（6）的后出轴连接。

3.根据权利要求1所述的微升级连续传输型柱塞泵，其特征是：在步进电机（6）的前出轴上连有一码盘检测机构（61），驱动电路板（12）上设有一光电传感器（13），光电传感器（13）与码盘检测机构（61）的位置对应，光电传感器用于记录码盘转动所经历的通孔数量。

4.根据权利要求1所述的微升级连续传输型柱塞泵，其特征是：在前面板（1）上还设有操作界面（14），操作界面（14）和步进电机（6）均与驱动电路板（12）连接。

5.根据权利要求1所述的微升级连续传输型柱塞泵，其特征是：在支撑板（2）后还设有一外控接口（21），外控接口（21）也与驱动电路板（12）连接。