CN110259673B - 一种滚珠式蠕动泵 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了滚珠式蠕动泵，固定件包括主体，主体具有容纳腔和软管保持通道；转动件为设置有T形中间孔的柱状件，转动件可转动地设置在容纳腔中，电机的转动轴穿过底盘的中心孔并插入固定在转动件的T形中心孔内，转动件的外表面环设有U形槽，U形槽的上底面、下底面和内侧面分别设有球面凹槽并且三个球面凹槽构成三点式滚珠固定槽；若干个滚珠布置在所述U形槽内并且分别位于三点式滚珠固定槽中，滚珠能够随着转动件的转动而转动并且能够在三点式滚珠固定槽处自由旋转而不脱出；在转动件的转动过程中，存在至少1个滚珠能够实现对设置在软管保持通道中软管的完全挤压，本发明有利于流量稳定性和准确性更高并且有利于减弱脉冲问题。
Description
技术领域
本发明涉及蠕动泵的技术领域，更具体地讲，涉及一种滚珠式蠕动泵。
背景技术
蠕动泵是一种常用的液体输送装置，在液体输运过程中具有较好的稳定性，被大范围应用于需要准确定量及微流速液体输运领域。目前，常用的蠕动泵根据挤压部件的不同有滚柱式和滚珠式两种。其中，滚柱式蠕动泵在运转过程中，作为挤压单元的滚柱需要围绕设置于滚柱中心的中心轴进行转动，很难做到微型化。而滚珠式蠕动泵由于取消了中心的中心轴设置，用滚珠代替传统的滚柱，在微型化、多通道应用领域具有较大的技术优势，并且在微升级别及以下的微流量应用领域，其脉动非常小，稳定性好，弥补了传统蠕动泵无法真正实现微流量连续进样的缺陷。
然而，现有的滚珠式蠕动泵，所采用的滚珠均是设置在其内部随电机轴同步转动的转动件上，受加工工艺及加工精度的影响，很难保证每个滚轴保持部位的一致性，从而造成每个滚珠对软管的挤压程度不同，直接影响了蠕动泵流量的稳定性及一致性。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种流量稳定性和准确性更高并且有利于减弱脉冲问题的滚珠式蠕动泵。
本发明公开了一种滚珠式蠕动泵，所述滚珠式蠕动泵包括固定件、转动件、软管和若干个滚珠；
所述固定件包括主体，主体具有容纳腔和软管保持通道，软管保持通道位于容纳腔外侧并与容纳腔连通；
所述转动件为设置有T形中间孔的柱状件，转动件可转动地设置在容纳腔中，电机的电机轴穿过固定件并插入固定在转动件的T形中心孔内，转动件的外表面环设有U形槽，U形槽的上底面、下底面和内侧面分别设有球面凹槽并且三个球面凹槽构成三点式滚珠固定槽；
所述若干个滚珠布置在所述U形槽内并且分别位于三点式滚珠固定槽中，滚珠能够随着转动件的转动而转动并且能够在三点式滚珠固定槽处自由旋转而不脱出；
其中，在转动件的转动过程中，存在至少1个滚珠能够实现对设置在软管保持通道中软管的完全挤压。
根据本发明滚珠式蠕动泵的一个实施例，所述U形槽位于转动件的外表面中间位置并且围绕转动件的中心轴呈圆周分布，所述若干个滚珠以满珠分布或间隙分布的方式均匀分布在U形槽内。
根据本发明滚珠式蠕动泵的一个实施例，所述转动件的上表面与主体中容纳腔的上表面之间以及转动件的下表面与主体中容纳腔的下表面之间分别设有呈圆周分布的若干个支撑限位球。
根据本发明滚珠式蠕动泵的一个实施例，所述滚珠能够在U形槽的三点式滚珠固定槽中绕转动件的中心轴转动且不脱出，所有滚珠的运动轨迹均为圆形且相对于转动件的中心轴的距离恒定不变。
根据本发明滚珠式蠕动泵的一个实施例，所述软管保持通道由位于固定件的主体内侧的圆弧状凹槽和位于所述圆弧状凹槽两端并由主体内侧贯穿至主体外侧的孔状通道组成，所述圆弧状凹槽与滚珠的位置相对应并且滚珠与软管保持通道的圆弧状凹槽之间形成月牙状间隙，软管的被挤压段位于所述月牙状间隙内。
根据本发明滚珠式蠕动泵的一个实施例，所述软管保持通道与软管接触的内表面上设置有缓冲层，所述缓冲层由弹性材料制成。
根据本发明滚珠式蠕动泵的一个实施例，所述主体中设置有至少两根软管保持通道，软管保持通道的数量等于蠕动泵的输送液体通道数。
根据本发明滚珠式蠕动泵的一个实施例，通过滚珠与软管保持通道的配合使得所述至少两根软管保持通道之间存在预定相位差。
根据本发明滚珠式蠕动泵的一个实施例，所述固定件还包括顶盖和底盘并且所述固定件由底盘、主体和顶盖装配而成，所述底盘上设置有中心孔和固定孔，固定件通过底盘上的固定孔安装在电机的端面上，电机的转动轴穿过底盘的中心孔插入固定在转动件的T形中心孔内。
本发明针对滚珠式蠕动泵技术在使用中存在的问题，利用三点式滚珠固定技术来改变滚珠及转动件的受力点及受力方向，在实现滚珠的限位与支撑的同时，有效减小了滚珠与转动件接触部位的摩擦，降低了转动件接触部位的磨损，从而最大限度的提高了蠕动泵的耐用性与可靠性。同时，本发明还利用缓冲层结构来提高不同通道之间的流量差异，利用存在相位差的通道设置来降低蠕动泵的脉冲问题，进一步提高了滚珠式蠕动泵的准确性与稳定性。
附图说明
图1示出了根据本发明示例性实施例的滚珠式蠕动泵的横向剖面结构示意图。
图2示出了根据本发明示例性实施例的滚珠式蠕动泵的纵向剖面结构示意图。
附图标记说明：
1-固定件、11-底盘、111-固定孔、112-中心孔、12-主体、121-软管保持通道、122-缓冲层、123-容纳腔、13-顶盖、2-转动件、21-T形中心孔、22-U形槽、23-三点式滚珠固定槽、3-电机、31-电机轴、4-滚珠、5-软管、6-支撑限位球。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
下面结合附图对本发明的滚珠式蠕动泵进行具体说明。
图1示出了根据本发明示例性实施例的滚珠式蠕动泵的横向剖面结构示意图，图2示出了根据本发明示例性实施例的滚珠式蠕动泵的纵向剖面结构示意图。
如图1和图2所示，根据本发明的示例性实施例，所述滚珠式蠕动泵包括固定件1、转动件2和若干个滚珠4，固定件1为固定不动的容纳基础组件，转动件2能够与电机3配合实现转动，滚珠4作为挤压单元能够在转动件2的带动下和固定件1的限位作用下实现对软管5的稳定挤压，软管5用于实现流体的输送。
具体地，本发明的固定件1包括底盘11和主体12，底盘11上设置有固定孔111，则固定件1可以通过底盘11上的固定孔111固定在电机3上并由电机3作为蠕动泵的动力源。并且，固定件1还可以包括顶盖13并且顶盖13装配在主体12上，实现对整体蠕动泵的密封。
主体12具有容纳腔123和软管保持通道121，软管保持通道121位于容纳腔123的外侧并与容纳腔123连通。其中，容纳腔123主要用于容纳转动件2和滚珠4并提供二者运动的空间，软管保持通道121则用于容纳软管5并且其设置应该能够使置于其中的软管5与滚珠4和转动件2配合实现管体液体的挤压输送。
转动件2为设置有T形中间孔21的柱状件，转动件2可转动地设置在容纳腔123中，电机3的电机轴31穿过底盘11的中心孔112并插入固定在转动件2的T形中心孔21内，转动件2的外表面环设有U形槽22，U形槽22的上底面、下底面和内侧面分别设有球面凹槽并且三个球面凹槽构成三点式滚珠固定槽23，该三点式滚珠固定槽23用于所对应滚珠的限位和支撑。三点式滚珠固定槽23的设置数量和位置与滚珠的数量和布置方式相关。
优选地，U形槽22位于转动件3的外表面中间位置并且围绕转动件2的中心轴呈圆周分布，若干个滚珠以满珠分布或间隙分布的方式均匀分布在U形槽内。优选地，滚珠为满珠分布，可以最大化的降低蠕动泵的脉动，提高输液稳定性。在三点式滚珠固定槽23的作用下，滚珠4能够在U形槽22的三点式滚珠固定槽23中绕转动件2的中心轴转动且不会脱出，所有滚珠4的运动轨迹均为圆形且相对于转动件2的中心轴的距离恒定不变。该三点式固定方式可以有效减小滚珠与转动件接触部位的摩擦，降低转动件接触部位的磨损，从而最大限度地提高了蠕动泵的耐用性与可靠性。
如图2所示，本发明中转动件2的上表面与主体12中容纳腔123的上表面之间以及转动件2的下表面与主体12中容纳腔123的下表面之间分别设有呈圆周分布的若干个支撑限位球6，形成双轴承结构。支撑限位球6用于控制转动件2在主体12内部的轴向位置，在保证滚珠4对软管5形成精准位置挤压的同时，避免了转动件2与主体12之间接触摩擦。
软管5安装在主体的软管保持通道121中，在电机带动转动件转动的过程中，存在至少1个滚珠能够实现对软管的完全挤压，从而保证蠕动泵的输送效果。
如图1所示，本发明中的软管保持通道121由位于固定件1的主体内侧的圆弧状凹槽和位于圆弧状凹槽两端并由主体内侧贯穿至主体外侧的孔状通道组成。圆弧状凹槽与滚珠的位置相对应，滚珠4与软管保持通道121的圆弧状凹槽之间形成月牙状间隙，软管5的被挤压段位于该月牙状间隙内，从而滚珠4的移动能够实现对软管5的挤压。其中，圆弧状凹槽的弧长由滚珠的分布情况决定，需要保证在转动过程中，必须有1个及以上的滚珠4能实现对软管5的完全挤压。
优选地，软管保通通道121与软管5接触的内表面上设置有缓冲层122，缓冲层122由弹性材料制成，比如橡胶、硅胶或PU等。由于加工、组装技术工艺以及精度问题，现有滚珠式蠕动泵在同一圆周位置设置多个输液通道时，不同通道间因为软管保持通道的尺寸误差及中心度误差导致不同通道间的流量误差较大。缓冲层122的设计可以有效消弱由于这些误差所带来的流量差异，最大限度提升不同通道间的流量一致性，同时，也可以保证不同蠕动泵因为安装工艺所带来的位置误差，从而提升相同规格蠕动泵之间的一致性。该设计可以在保证蠕动泵可靠性的同时，显著降低了蠕动泵生产及调试成本。
当电机3转动时，电机的转动轴带动转动件2同步转动，而转动件2通过其U形槽和三点式滚珠固定槽的带动作用使得滚珠4一起转动，从而滚珠4相对于转动件2形成对软管5的持续挤压，进而实现对管内液体的输运。
优选地，主体12中设置有至少两根软管保持通道121，软管保持通道122的数量等于蠕动泵的输送液体通道数。如图1中示出的示例性实施例，主体12中设置有两个软管保持通道121，则能够实现两路液体输送。
并且，通过滚珠4与软管保持通道121的配合使得至少两根软管保持通道121之间存在预定相位差，例如通过使两根软管保持通道所对应的滚珠排放不对称而相差一定的角度，由此当一路软管保持通道的滚珠放开挤压时，另外一路软管保持通道的滚珠刚好开始挤压。当将所有通道的软管出口端连接混合成一路时，单个通道流体因为滚珠交替所带来的脉冲可以相互抵消减弱。在滚珠式蠕动泵技术原有的低脉动优势前提下，无需增加额外的结构并可以进一步消弱流体的脉动现象，使得其在微流量流体输运领域中更具有技术优势。
综上所述，本发明的滚珠式蠕动泵利用三点式滚珠固定技术来改变滚珠及转动件的受力点及受力方向，在实现滚珠的限位与支撑的同时，有效减小了滚珠与转动件接触部位的摩擦，降低了转动件接触部位的磨损，从而最大限度的提高了蠕动泵的耐用性与可靠性。同时，本发明还利用缓冲层结构来提高不同通道之间的流量差异，利用存在相位差的通道设置来降低蠕动泵的脉冲问题，进一步提高了滚珠式蠕动泵的准确性与稳定性。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (8)
1.一种滚珠式蠕动泵，其特征在于，所述滚珠式蠕动泵包括固定件、转动件和若干个滚珠；
所述固定件包括主体，主体具有容纳腔和软管保持通道，软管保持通道位于容纳腔外侧并与容纳腔连通；
所述转动件为设置有T形中间孔的柱状件，转动件可转动地设置在容纳腔中，电机的电机轴穿过固定件并插入固定在转动件的T形中心孔内，转动件的外表面环设有U形槽，U形槽位于转动件的外表面中间位置并且围绕转动件的中心轴呈圆周分布，U形槽的上底面、下底面和内侧面分别设有球面凹槽并且三个球面凹槽构成三点式滚珠固定槽；
所述若干个滚珠以满珠分布或间隙分布的方式均匀分布在所述U形槽内并且分别位于三点式滚珠固定槽中，滚珠能够随着转动件的转动而转动并且能够在三点式滚珠固定槽处自由旋转而不脱出；
其中，在转动件的转动过程中，存在至少1个滚珠能够实现对设置在软管保持通道中软管的完全挤压。
2.根据权利要求1所述的滚珠式蠕动泵，其特征在于，所述转动件的上表面与主体中容纳腔的上表面之间以及转动件的下表面与主体中容纳腔的下表面之间分别设有呈圆周分布的若干个支撑限位球。
3.根据权利要求1所述的滚珠式蠕动泵，其特征在于，所述滚珠能够在U形槽的三点式滚珠固定槽中绕转动件的中心轴转动且不脱出，所有滚珠的运动轨迹均为圆形且相对于转动件的中心轴的距离恒定不变。
4.根据权利要求1所述的滚珠式蠕动泵，其特征在于，所述软管保持通道由位于固定件的主体内侧的圆弧状凹槽和位于所述圆弧状凹槽两端并由主体内侧贯穿至主体外侧的孔状通道组成，所述圆弧状凹槽与滚珠的位置相对应并且滚珠与软管保持通道的圆弧状凹槽之间形成月牙状间隙，软管的被挤压段位于所述月牙状间隙内。
5.根据权利要求4所述的滚珠式蠕动泵，其特征在于，所述软管保持通道与软管接触的内表面上设置有缓冲层，所述缓冲层由弹性材料制成。
6.根据权利要求1所述的滚珠式蠕动泵，其特征在于，所述主体中设置有至少两根软管保持通道，软管保持通道的数量等于蠕动泵的输送液体通道数。
7.根据权利要求6所述的滚珠式蠕动泵，其特征在于，通过滚珠与软管保持通道的配合使得所述至少两根软管保持通道之间存在预定相位差。
8.根据权利要求1所述的滚珠式蠕动泵，其特征在于，所述固定件还包括顶盖和底盘并且所述固定件由底盘、主体和顶盖装配而成，所述底盘上设置有中心孔和固定孔，固定件通过底盘上的固定孔安装在电机的端面上，电机的转动轴穿过底盘的中心孔插入固定在转动件的T形中心孔内。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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