CN108119323A - 柱塞式计量泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柱塞式计量泵，主要包括电机、机座、柱塞、泵头；所述电机安装在机座的下部，柱塞安装在机座上部的限位槽内；所述限位槽的前部设置有液体充注腔体、后部设置有与电机转轴固定连接的凸轮机构，凸轮机构带动柱塞在液体充注腔体内做直线往复运动；所述泵头主要包括外壳、进口单向阀、出口单向阀，进口单向阀与出口单向阀安装在外壳与机座前端组装的密封腔内，液体充注腔体的出口与密封腔贯通。本发明依靠电机带动柱塞在液体充注腔体中往复运动，进出口采用单向阀控制液体单向进出，柱塞往复运动过程中所产生的工作空间容积变化来输送液体，通过控制加注时间实现洗涤剂的精确加注，具有可靠性高、使用环境范围广、价格低廉的优势。

Description

柱塞式计量泵

技术领域

本发明涉及液体自动加注领域，特别是涉及一种柱塞式计量泵。

背景技术

随着家电行业的重心从机械控制向电子控制转移，越来越多的家电开始采用智能化设计，使得消费者可以更大程度地体会到家电给生活带来的便利，同时又能节约能源和成本。以洗衣机为例，近年来产品融入高度的自动化、智能化、人性化设计思想，从半自动、全自动到现在流行的人工智能、模糊控制，用户可以省心地使用。然而，对于洗衣机或者洗碗机等类似产品来说，实现全自动的核心技术之一就是洗涤剂自动加注装置，实现全自动加注洗涤剂将给消费者带来全新的体验。

目前洗涤剂自动加注装置若能实现全自动加注，智能化要求较高，每一次洗涤，都能自动测算衣物重量、环境温度，兼顾洗涤水量、洗涤程序等多项指标，精准投放洗涤剂量，确保衣物洁净无残留。洗涤剂自动加注装置能够精确添加洗涤剂，其带来的便利性体现在以下几个方面：

1、节省洗涤剂的使用量，节约用水量，为用户节省开支，避免了不必要的浪费；

2、避免洗涤剂过多对衣物造成的损伤，更好地保护衣物光鲜靓丽，又能避免洗涤剂残留在衣物纤维中对人体健康造成的刺激和伤害，护衣护人，安全健康。

传统液体自动加注装置采用齿轮式计量泵、蠕动式计量泵。齿轮式计量泵的缺点为：1、功效低，大部分功用于克服齿轮间的摩擦；2、当液体中存在固定颗粒时易造成齿轮磨损甚至卡死损坏齿轮；3、当液体粘度变化时，注射量也会发生变化，造成计量偏差。蠕动式计量泵的缺点为：1、功效低，大部分的功用于挤压蠕动管；2、蠕动管被反复挤压，容易造成蠕动管弹性降低，甚至出现开裂现象；3、当粘度变化时，注射量随之变化，造成计量不准确。

而现有液体自动加注装置按照自动控制的需求进行全自动添加洗涤剂，均单独设置一个控制系统来实现，或为结构复杂的自动添加精确控制装置，或为复杂的控制电路，不仅使整体设计结构复杂，生产和装配难度增大，而且也提高了产品成本，维护要求高。另外，传统液体自动加注装置存在液体泄漏问题，使裸露在外的柱塞磨损严重，造成产品的使用寿命大大缩短，而更换柱塞的价格非常昂贵，同时也造成洗涤剂的浪费。

因此亟需提供一种新型的液体自动加注装置来解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种柱塞式计量泵，能够精确控制洗涤剂加注量。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种柱塞式计量泵，主要包括电机、机座、柱塞、泵头；

所述电机安装在机座的下部，柱塞安装在机座上部的限位槽内；

所述限位槽的前部设置有液体充注腔体、后部设置有与电机转轴固定连接的凸轮机构，凸轮机构带动柱塞在液体充注腔体内做直线往复运动；

所述泵头主要包括外壳、进口单向阀、出口单向阀，进口单向阀与出口单向阀安装在外壳与机座前端组装的密封腔内，液体充注腔体的出口与密封腔贯通。

在本发明一个较佳实施例中，所述柱塞包括拉杆、固定在拉杆前端的橡胶塞，所述拉杆的后端设置有凹槽；

所述凸轮机构的边缘设置有第一凸起，第一凸起与凹槽配合连接。凸轮机构的轮带动第一凸起转动，第一凸起在凹槽中的往复运动带动拉杆在垂直于凹槽方向的直线上做往复运动。

在本发明一个较佳实施例中，所述外壳的外部设置有进液接口、出液接口，外壳的内部设置有环形槽，所述环形槽的顶面设置有凸环；

所述进液接口的下端面设置有第一放射条幅，以形成镂空，第一放射条幅的中部设有第一圆孔；

所述出液接口的下端面设置有第二放射条幅，以形成镂空，第二放射条幅的中部设有第二圆孔；

且第二圆孔的直径大于第一圆孔的直径，进而大大缩短出液时间，沿所述进液接口与出液接口的下端面设置有第二密封圈。

进一步的，所述机座前端的形状与所述外壳的截面形状相同，在机座前端的表面设置有第一密封圈，第一密封圈与凸环密封连接，使得机座前端与泵头之间形成一个密闭腔体；

所述机座前端的表面中间开有一腰型槽，腰型槽的中部为液体充注腔体的出口。所述腰型槽使泵头的进液接口、出液接口与液体充注腔体形成一个整体的腔体，注液效果好。

进一步的，所述进液接口的下端面为平面，所述出液接口的下端面呈漏斗状，加速出液速度。

进一步的，所述进口单向阀与出口单向阀均为大口径隔膜单向阀，主要包括第一隔膜、第二隔膜、阀芯，阀芯安装在环形槽中，所述第一隔膜正向安装在进液接口下端面与阀芯之间，第二隔膜反向安装在出液接口下端面与阀芯之间。

更进一步的，所述阀芯的形状与环形槽的形状相同，包括进液阀芯、出液阀芯；

所述进液阀芯的中部开孔，表面呈漏斗状，并设置有第三放射条幅，以形成镂空，第三放射条幅的中部设有第三圆孔，进液阀芯的边缘设置有第一圆形凸环；

所述出液阀芯的中部开孔，表面为平面，并设置有第四放射条幅，以形成镂空，第四放射条幅的中部设有第四圆孔，出液阀芯的边缘设置有第二圆形凸环；

且第三圆孔的直径大于第四圆孔的直径；

所述第一圆形凸环、第二圆形凸环均与第二密封圈密封连接，使进液阀芯与进液接口形成一个密封性好的进液通道，出液阀芯与出液接口形成一个密封性好的出液通道。

在本发明一个较佳实施例中，所述限位槽的外部卡接有槽盖，安全性高，可防淋水，槽盖上开有一进气孔，保证柱塞外部空间的气压为大气压。

在本发明一个较佳实施例中，所述电机的外部卡接有保护盖，安全性高，可防淋水，电机底部设有电源线，所述电源线伸出于保护盖与机座之间。

本发明的有益效果是：

(1)本发明采用同步电机驱动，直接连接220V电压，无需复杂的控制电路，结合已知、匀速的电机转速及固定体积的液体充注腔体，只需控制加注时间，即可实现洗涤剂的精确加注，加注定量精确，适用于自动加注各种粘度的洗涤剂，不受粘度和温度的影响，当液体粘度变化时，注射量依然恒定，从粘度很低的水到粘度很高的油，其注射量都是恒定的，具有可靠性高、使用环境范围广、价格低廉的优势；

(2)所述泵头与机座前端形成密封腔，并具有双层密封结构，在液体充注过程中有效避免液体泄漏，密封效果好，单向阀采用大口径隔膜单向阀，可靠性高，不易堵塞，即使洗涤剂有结块时亦可通过，不易泄漏，进一步提高了洗涤剂的精确加注；

(3)所述柱塞式计量泵功效高，只需功率较小的电机即可驱动，具有超大扬程范围，最高扬程可达120cm；

(4)所述机座和外壳采用高等级POM，所述槽盖和保护盖采用高性能工程塑料PC，具有耐磨和高强度的优点，显著提高了计量泵的使用寿命。

附图说明

图1是本发明柱塞式计量泵一较佳实施例的立体结构示意图之一；

图2是所述柱塞式计量泵一较佳实施例的立体结构示意图之二；

图3是图1的主视图；

图4是图1的左视图；

图5是图1的右视图；

图6是图1的仰视图；

图7是图1的俯视图；

图8是图7的A-A剖视图；

图9是图7的B-B剖视图；

图10是图1的爆炸图之一；

图11是图1的爆炸图之二；

图12是所述电机的立体结构示意图；

图13是所述柱塞的立体结构示意图；

附图中各部件的标记如下：1、电机，11、凸轮机构，111、轮，112、第一凸起，12、保护盖，13、电源线，14、电机转轴，2、机座，21、限位槽，211、通孔，22、液体充注腔体，23、机座前端，231、第一密封圈，232、腰型槽，233、第一缺口，24、槽盖，241、进气孔，242、导向槽，3、柱塞，31、拉杆，311、凹槽，312、第二凸起，32、橡胶塞，4、泵头，41、外壳，411、环形槽，4111、凸环，4112、第二密封圈，4113、第二凸块，412、进液标记，413、出液标记，414、第一凸块，42、第一隔膜，421、第三凸起，43、第二隔膜，44、进液接口，441、第一放射条幅，4411、第一圆孔，45、出液接口，451、第二放射条幅，4511、第二圆孔，46、阀芯，461、进液阀芯，4611、第一圆形凸环，4612、第三放射条幅，46121、第三圆孔，462、出液阀芯，4621、第二圆形凸环，4622、第四放射条幅，46221、第四圆孔，463、第二缺口，5、电源，6、安装孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1至图9，本发明实施例包括：

一种柱塞式计量泵，主要包括电机1、机座2、柱塞3、泵头4。所述电机1安装在机座2的下部，柱塞3安装在机座2上部的限位槽21内；所述限位槽21的前部设置有液体充注腔体22、后部设置有与电机转轴14固定连接的凸轮机构11，凸轮机构11带动柱塞3在液体充注腔体22内做直线往复运动；所述泵头4主要包括外壳41、进口单向阀、出口单向阀，所述外壳41的外部设置有进液接口44、出液接口45，接口均为防松脱快插接口，连接方便可靠，进液接口44通过软管与洗涤剂储液装置连接，出液接口45通过软管与洗衣机进水槽连通(图中未示出)；进口单向阀42与出口单向阀43安装在外壳41与机座前端23组装的密封腔内，液体充注腔体22的出口与密封腔贯通。

结合图12，所述电机1采用同步电机，电机1上部设置有与电机转轴14固定连接的凸轮机构11，凸轮机构11包括轮111、设置在轮111边缘的第一凸起112，第一凸起112为推动柱塞3运动的主动件。所述电机1的外部卡接有保护盖12，安全性高，可防淋水，电机1底部设有两根电源线13，用于连接220V电压电源5，所述电源线13伸出于保护盖12与机座2之间。

结合图10和图11，所述机座2的上部设置有限位槽21，四周设置有若干个与外部装置配套连接的安装孔6，机座前端23与限位槽21一体注塑成型。所述限位槽21的前部设置有液体充注腔体22，后部开有一通孔211，用于放置凸轮机构11。所述限位槽21的外部卡接有槽盖24，安全性高，可防淋水。槽盖24的前部具有一定弧度，与液体充注腔体22适配；中部开有一进气孔241，保证柱塞3外部空间的气压为大气压；后部开有一导向槽242。

具体的，所述机座前端23呈矩形，在机座前端23的表面设置有呈椭圆形的第一密封圈231，在第一密封圈231的中间开有一腰型槽232，腰型槽232的中部为液体充注腔体22的出口。所述腰型槽232使泵头4的进液接口44、出液接口45与液体充注腔体22形成一个整体的密封腔，注液效果好。所述机座前端23的四角设置有与泵头4固定连接的安装孔6。

结合图13，所述柱塞3包括拉杆31、橡胶塞32，所述拉杆31呈T型，前端为十字头，后端的下部开有凹槽311、上部设置有一第二凸起312，橡胶塞32固定在拉杆31的最前端。优选的，所述橡胶塞32可采用自润性硅胶，不仅提高耐磨性，而且降低摩擦力，提高橡胶塞32的密封性。所述凸轮机构11的第一凸起112与凹槽311配合连接，凸轮机构11的轮111带动第一凸起112转动，第一凸起112在凹槽311中的往复运动带动拉杆31在垂直于凹槽311方向的直线上做往复运动。第二凸起312与槽盖24上的导向槽242配合，对柱塞3的运动起到导向作用。

所述泵头外壳41的截面形状呈矩形，与机座前端23的形状相同，在外壳41的四角设置有与机座前端23固定连接的安装孔6。结合图10，所述外壳41的内部设置有环形槽411，环形槽411呈腰型，所述环形槽411的顶面设置有凸环4111，凸环4111与第一密封圈231密封连接，使得机座前端23与泵头4之间形成一个密闭腔，此处为第一层密封设计。所述环形槽411的四周为中空设计，节约材料，减轻重量。

所述进液接口44的下端面为平面，并设置有第一放射条幅441，以形成镂空，引流作用好，且可有效降低流动噪声，第一放射条幅441的中部设有第一圆孔4411。所述出液接口45的下端面呈漏斗状，并设置有第二放射条幅451，以形成镂空，第二放射条幅451的中部设有第二圆孔4511；且第二圆孔4511的直径大于第一圆孔4411的直径，进而大大缩短出液时间。沿所述进液接口44与出液接口45的下端面设置有第二密封圈4112。

所述进口单向阀与出口单向阀均为大口径隔膜单向阀，主要包括第一隔膜42、第二隔膜43、阀芯46。所述阀芯46的形状与环形槽411的形状相同，阀芯46安装在环形槽411中，其包括进液阀芯461、出液阀芯462。所述第一隔膜42正向安装在进液接口44下端面与进液阀芯461之间，第二隔膜43反向安装在出液接口45下端面与出液阀芯462之间，优选的，所述第一隔膜42与第二隔膜43采用橡胶垫，中部设置有一第三凸起421，第三凸起421与第一圆孔4411、第二圆孔4511适配。

结合图10，所述进液阀芯461的边缘设置有第一圆形凸环4611，出液阀芯462的边缘设置有第二圆形凸环4621，所述第一圆形凸环4611、第二圆形凸环4621均与第二密封圈4112密封连接，使进液阀芯461与进液接口44形成一个密封性好的进液通道，出液阀芯462与出液接口45形成一个密封性好的出液通道。此处为第二层密封设计。

结合图11，所述进液阀芯461的中部开孔，表面呈漏斗状，并设置有第三放射条幅4612，以形成镂空，引流效果好，且可有效降低流动噪声，第三放射条幅4612的中部设有第三圆孔46121。所述出液阀芯462的中部开孔，表面为平面，并设置有第四放射条幅4622，以形成镂空，第四放射条幅4622的中部设有第四圆孔46221，且第三圆孔46121的直径大于第四圆孔46221的直径。进一步的，所述第三放射条幅4612与第二放射条幅451的形状相同，第四放射条幅4622与第一放射条幅441的形状相同，使泵头4的进液通道与出液通道形成对称结构，同时与液体充注腔体22直接导通，使泵头4进出液的速度相同，提高液体的精确加注。

为了便于安装，在泵头外壳41的侧面设有第一凸块414，对应的机座前端23同侧面开有第一缺口233与其适配；在外壳41下侧与进液接口44、出液接口45对应位置设置有进液标记412、出液标记413；在环形槽411的中部设有第二凸块4113，对应的阀芯46中部开有第二缺口463与其适配。

所述泵头4与机座前端23形成密封腔，并具有双层密封结构，在液体充注过程中有效避免液体泄漏，密封效果好；单向阀采用大口径隔膜单向阀，可靠性高，不易堵塞，即使洗涤剂有结块时亦可通过，不易泄漏，进一步提高了洗涤剂的精确加注。

优选的，所述机座2和外壳41采用高等级POM(聚甲醛，polyformaldehyde)，所述槽盖24和保护盖12采用高性能工程塑料PC(聚碳酸酯，polycarbonate)，具有耐磨和高强度的优点，显著提高了计量泵的使用寿命。

所述柱塞式计量泵是依靠电机1带动柱塞3在液体充注腔体22中往复运动，进出口采用单向阀控制液体单向进出，柱塞3往复运动过程中所产生的工作空间容积变化来输送液体的泵。柱塞式计量泵使用电机1驱动凸轮机构11带动柱塞3运动，当柱塞3向外运动时，液体充注腔体22空间的的体积从小变大，形成真空，进口单向阀打开，出口单向阀关闭，将液体吸入。当柱塞3向内运动时，液体充注腔体22空间的体积从大变小，出口单向阀打开，进口单向阀关闭，将液体挤入管路中。

所述柱塞式计量泵通过控制时间来控制加注量：所述液体充注腔体22的体积是固定已知的，凸轮机构11转动一圈，带动柱塞3在液体充注腔体22中完成一次单向运动，因而单次加注量V₀为液体充注腔体22的体积。且柱塞3的循环速率(单位为次/分钟)与所述电机1的转速v相等，所述电机1的转速v是已知量，因而可得出计量泵的每分钟加注量V₁＝V₀*v。因此当加注液体的总体积V已知时，加注时间t＝V/V₁＝V/V₀*v。

使用时，直接将电机1的电源线13连接220V电压电源5，根据上述公式得出加注液体量的控制时间，电机1通电后控制时间即可实现液体的自动、精确充注。

所述柱塞式计量泵具有超大扬程范围，最高扬程可达120cm。

本发明采用同步电机驱动，直接连接220V电压，无需复杂的控制电路，结合已知的电机转速及固定体积的液体充注腔体，只需控制加注时间，即可实现洗涤剂的精确加注，加注定量精确，适用于自动加注各种粘度的洗涤剂，不受粘度和温度的影响，当液体粘度变化时，注射量依然恒定，从粘度很低的水到粘度很高的油，其注射量都是恒定的，具有可靠性高、使用环境范围广、价格低廉的优势。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种柱塞式计量泵，其特征在于，主要包括电机、机座、柱塞、泵头；

所述电机安装在机座的下部，柱塞安装在机座上部的限位槽内；

所述限位槽的前部设置有液体充注腔体、后部设置有与电机转轴固定连接的凸轮机构，凸轮机构带动柱塞在液体充注腔体内做直线往复运动；

所述泵头主要包括外壳、进口单向阀、出口单向阀，进口单向阀与出口单向阀安装在外壳与机座前端组装的密封腔内，液体充注腔体的出口与密封腔贯通。

2.根据权利要求1所述的柱塞式计量泵，其特征在于，所述柱塞包括拉杆、固定在拉杆前端的橡胶塞，所述拉杆的后端设置有凹槽；

所述凸轮机构的边缘设置有第一凸起，第一凸起与凹槽配合连接。

3.根据权利要求1所述的柱塞式计量泵，其特征在于，所述外壳的外部设置有进液接口、出液接口，外壳的内部设置有环形槽，所述环形槽的顶面设置有凸环；

所述进液接口的下端面设置有第一放射条幅，以形成镂空，第一放射条幅的中部设有第一圆孔；

所述出液接口的下端面设置有第二放射条幅，以形成镂空，第二放射条幅的中部设有第二圆孔；

且第二圆孔的直径大于第一圆孔的直径，沿所述进液接口与出液接口的下端面设置有第二密封圈。

4.根据权利要求3所述的柱塞式计量泵，其特征在于，所述机座前端的形状与所述外壳的截面形状相同，在机座前端的表面设置有第一密封圈，第一密封圈与凸环密封连接；

所述机座前端的表面中间开有一腰型槽，腰型槽的中部为液体充注腔体的出口。

5.根据权利要求3所述的柱塞式计量泵，其特征在于，所述进液接口的下端面为平面，所述出液接口的下端面呈漏斗状。

6.根据权利要求3所述的柱塞式计量泵，其特征在于，所述进口单向阀与出口单向阀均为大口径隔膜单向阀，主要包括第一隔膜、第二隔膜、阀芯，阀芯安装在环形槽中，所述第一隔膜正向安装在进液接口下端面与阀芯之间，第二隔膜反向安装在出液接口下端面与阀芯之间。

7.根据权利要求6所述的柱塞式计量泵，其特征在于，所述阀芯的形状与环形槽的形状相同，包括进液阀芯、出液阀芯；

所述进液阀芯的中部开孔，表面呈漏斗状，并设置有第三放射条幅，以形成镂空，第三放射条幅的中部设有第三圆孔，进液阀芯的边缘设置有第一圆形凸环；

所述出液阀芯的中部开孔，表面为平面，并设置有第四放射条幅，以形成镂空，第四放射条幅的中部设有第四圆孔，出液阀芯的边缘设置有第二圆形凸环；

且第三圆孔的直径大于第四圆孔的直径；

所述第一圆形凸环、第二圆形凸环均与第二密封圈密封连接。

8.根据权利要求1所述的柱塞式计量泵，其特征在于，所述限位槽的外部卡接有槽盖，槽盖上开有一进气孔。

9.根据权利要求1所述的柱塞式计量泵，其特征在于，所述电机的外部卡接有保护盖，电机底部设有电源线，所述电源线伸出于保护盖与机座之间。