CN110410290A - 一种恒速恒压泵装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及实验装置技术领域，尤其涉及一种恒速恒压泵装置，包括双泵体、用于驱动双泵体动作的伺服驱动机构，还包括与双泵体连接的PLC主机、压力传感器和位置传感器，且PLC主机连接触摸显示屏；双泵体包括底座、安装在底座上的箱体、设于箱体内左右并排设置且结构相同的第一泵体和第二泵体；本发明采用双泵结构，可相互配合换，保证了连续供液；采用PLC与触摸屏相结合的方式，操作简单，可直观观察泵的动作；采用陶瓷柱塞，具有超耐腐蚀，耐磨等特点；同时，该恒速恒压泵装置能够自动检测筒体内的压力、流量信号，并具有压力保护功能；另外，该恒速恒压泵装置精度高，体积小，稳定可靠，自动化程度高，携带方便。

Description

一种恒速恒压泵装置

技术领域

本发明涉及实验装置技术领域，尤其涉及一种恒速恒压泵装置。

背景技术

目前，计量泵的发展历史不是很长，中国的国内市场更短，所以我国计量泵技术水平不高，计量泵的显示装置很不直观的居多，计量精度低，误差也大，很难保证准确的计量结果。计量泵在各行各业都得到广泛应用，目前传统计量泵已经满足不了人们对高精度、稳定性的更高要求，而国内大部分石油化工领域一般都采用的是国外设备，价格一般都比较昂贵，后期维护也比较麻烦；过去很多计量泵一般都是通过手轮调节丝杠行程决定单位时间内泵所排出的流量，整个过程基本靠人工完成的，现在也逐渐自动化，但还没完全与传感器技术、通信技术等现代控制技术相结合。对于计量泵一个重要的特点就是要求精度高，但目前国内市场上好多计量泵的缺点就是精度较低，一般精度0.02ml/min；材料的选择是其中一个重要因素，而对计量泵直接与液体接触部分的材料有着更高的要求，所用的材料必须要保证具有更好的耐腐蚀性、耐磨性和更高的硬度；国内计量泵一般体积都比较大，搬运不是很方便；如若我国在制造工业上更注重这些方面的细节，那么技术水平也与国际会慢慢接轨。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种恒速恒压泵装置，其精度高，体积小，稳定可靠，自动化程度高，耐磨，耐腐蚀，操作简单，携带方便。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种恒速恒压泵装置，包括双泵体、用于驱动双泵体动作的伺服驱动机构，还包括与双泵体连接的PLC主机、压力传感器和位置传感器，且所述PLC主机连接触摸显示屏；所述双泵体包括底座、安装在底座上的箱体、设于箱体内左右并排设置且结构相同的第一泵体和第二泵体，所述第一泵体和第二泵体通过气动阀接头连接；所述第一泵体包括筒体、设于筒体内的柱塞，所述筒体的侧部连接一进口阀，所述筒体的顶部连接一出口阀；所述筒体的底部依次连接有上扶正、中扶正、以及若干根扶正杆，所述上扶正和中扶正依次套接在扶正杆的顶端，所述扶正杆的底端与减速机腔体连接。

优选地，所述伺服驱动机构包括伺服电机和减速机，所述减速机与安装在减速机腔体内的蜗杆连接，所述蜗杆与蜗轮连接，所述蜗轮与滚珠丝杠连接，所述滚珠丝杠穿过中扶正和上扶正与柱塞的底端连接。

优选地，所述滚珠丝杠上套接有压盖，所述压盖的下方设有平面轴承和接套；所述接套的下方设有深沟球轴承和支撑筒，所述接套与深沟球轴承之间设有孔用挡圈；所述滚珠丝杠的底端通过端盖与减速机腔体连接。

优选地，所述柱塞为陶瓷柱塞，所述扶正杆为四只，呈矩形状分布。

优选地，所述出口阀与筒体之间设有第一四氟挡圈，所述筒体的底端与柱塞之间设有第二四氟挡圈。

优选地，所述滚珠丝杠与柱塞之间设有垫圈。

本发明具有以下有益效果：本发明采用双泵结构，可相互配合换，保证了连续供液；采用PLC与触摸屏相结合的方式，操作简单，可直观观察泵的动作；采用陶瓷柱塞，具有超耐腐蚀，耐磨等特点；同时，该恒速恒压泵装置能够自动检测筒体内的压力、流量信号，并具有压力保护功能；另外，该恒速恒压泵装置精度高，体积小，稳定可靠，自动化程度高，携带方便，可广泛应用于计量，石油和化工等领域中完成流体驱替和计量控制，在科研试验中对液体加压，排液及压力测试，与国外计量泵市场尽量接轨。

附图说明

图1为本发明的整体方框示意图。

图2为本发明中双泵体的整体结构示意图。

图3为本发明中双泵体的爆炸示意图。

图4为本发明中双泵体的侧视图。

图5为图4的A-A向剖视图。

图6为本发明中伺服驱动机构的局部示意图。

图7为本发明的工作原理流程示意图。

图中：1双泵体、2伺服驱动机构、3PLC主机、4压力传感器4、5位置传感器、6触摸显示屏、7底座、8箱体、9第一泵体、10第二泵体、11气动阀接头、12筒体、13柱塞、14进口阀、15出口阀、16上扶正、17中扶正、18扶正杆、19减速机腔体、20伺服电机、21减速机、22蜗杆、23蜗轮、24滚珠丝杠、25压盖、26平面轴承、27接套、28深沟球轴承、29支撑筒、30孔用挡圈、31端盖、32第一四氟挡圈、33第二四氟挡圈、34垫圈。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-图7，一种恒速恒压泵装置，包括双泵体1、用于驱动双泵体1动作的伺服驱动机构2，还包括与双泵体1连接的PLC主机3、压力传感器4和位置传感器5，且PLC主机3连接触摸显示屏6；双泵体1包括底座7、安装在底座7上的箱体8、设于箱体8内左右并排设置且结构相同的第一泵体9和第二泵体10，第一泵体9和第二泵体10通过气动阀接头11连接；第一泵体9包括筒体12、设于筒体12内的柱塞13，筒体12的侧部连接一进口阀14，筒体12的顶部连接一出口阀15；筒体12的底部依次连接有上扶正16、中扶正17、以及若干根扶正杆18，上扶正16和中扶正17依次套接在扶正杆18的顶端，扶正杆18的底端与减速机腔体19连接。

其中，伺服驱动机构2包括伺服电机20和减速机21，减速机21与安装在减速机腔体19内的蜗杆22连接，蜗杆22与蜗轮23连接，蜗轮23与滚珠丝杠24连接，滚珠丝杠24穿过中扶正17和上扶正16与柱塞13的底端连接。

其中，柱塞13为陶瓷柱塞，扶正杆18为四只，呈矩形状分布。

本实施例中，采用伺服电机20进行驱动，经过减速机21，带动蜗轮23及蜗杆22，将滚珠丝杠24的旋转运动转换成丝杠的直线移动，推动陶瓷柱塞完成吸液和排液；通过PLC主机3对泵体实现高精度、高安全的数字化控制，可给PLC主机预设多种工作模式，以适应各种工况。压力传感器4对工作压力进行监测，当超过一定压力值会出现报警信号；位置传感器5同样进行位置检测，在行程最顶端和最底端各有一个位置传感器，当柱塞13运动到两个极限位置，会做出报警信号；触摸显示屏6上会模拟泵的动作，可随时观察控制泵的动作，直观方便。同时，这里采用陶瓷柱塞，硬度高，光洁度高，使其具有耐腐蚀、耐磨等优点。

另外，气动阀接头11用于连接第一泵体9和第二泵体10的气动阀，从而保证两个泵体连接动作；上扶正16用于固定筒体12，中扶正17，配合法兰用于固定陶瓷柱塞和滚珠丝杠24；滚珠丝杠24，通过丝杠螺母的旋转运动转换成丝杠杆的直线移动；每个泵体采用四只扶正杆，两个泵体共采用八只扶正杆，用于连接支撑整个泵体装置；伺服电机20和减速机21、以及蜗杆22和蜗轮23，构成整个泵体装置的传动结构；底座7用于支撑其上方所有零件。

具体的，滚珠丝杠24上套接有压盖25，压盖25的下方设有平面轴承26和接套27；接套27的下方设有深沟球轴承28和支撑筒29，接套27与深沟球轴承28之间设有孔用挡圈30；滚珠丝杠24的底端通过端盖31与减速机腔体19连接。

本实施例中，平面轴承26用于承受整个泵体装置的轴向载荷；接套27用于支撑平面轴承26；深沟球轴承28用于承受轴向载荷和径向载荷；孔用挡圈30配合支撑筒29用于支撑深沟球轴承28。

具体的，出口阀15与筒体12之间设有第一四氟挡圈32，筒体12的底端与柱塞13之间设有第二四氟挡圈33。

本实施例中，采用第一四氟挡圈32，保证了出口阀15与筒体12连接的密封性；采用第二四氟挡圈33保证了筒体12与柱塞13之间的密封性。

具体的，滚珠丝杠24与柱塞13之间设有垫圈34。

本实施例中，该垫圈34用于加固陶瓷柱塞与滚珠丝杠的连接。

参照图7，本实施例的工作原理：该恒速恒压泵装置主要有三种运行方式，分为单缸运行，双缸并联和双缸串联三种方式，每种都有恒压和恒流的工作模式。这也是双缸恒速恒压泵的一个优势之一，可以多种工作模式切换。

(1)单缸运行模式，单缸恒压恒速泵由阀门、电机、活塞、丝杠和控制器等构成,单缸恒压恒速是通过改变电机的转速,从而改变单缸恒压恒速泵的流量而实现恒压恒速。恒压模式下,当压力过大时,向下推动活塞,电机逆时针转动,压力降低；当压力过小时,向上推动活塞电机沿顺时针方向转动,增加腔体内部的压力。每次进液时电磁阀的出口需关闭,液体流出时吸液的阀门关闭。在恒流模式下,只需要使电机按照固定速度运行,可保证流速稳定,也可用闭环控制,减少误差。

(2)双缸并联模式，启动2个液压缸,对负载按需实现恒流(即恒速)恒压控制操作；与(1)不同之处在于可实现比一个液压缸大的流量。

(3)双缸串联模式，双缸串联恒压模式：先把两个泵都退到底，两泵都退泵的同时，打开两个吸口阀，关闭两个出口阀，任何一个泵退到底的时候都需要等待大约10秒，保证液体充分吸入泵中，然后关闭吸口阀，进入准备工作状态。如果第一泵体先启动，第一泵体的出口阀打开并进行进泵，第二泵体实时跟踪第一泵体的压力，当第一泵体运行到上限位时开始换泵工作，第二泵体出口阀打开，第一泵体出口阀关闭，由第二泵体提供压力恒压的动力源。第一泵体退泵，当第一泵体中压力减小至零时，打开第一泵体A的进口阀，继续退泵(第一泵体退泵的速度要大于第二泵体进泵的速度)吸液，第一泵体退至下限位后停泵并等待大约10秒，然后关闭其吸口阀。然后第一泵体开始跟踪第二泵体的压力(要保证在完成这一过程时第二泵体未达到上限位)。当第二泵体运行至离上限位时，开始换泵，过程和第一泵体切换到第二泵体一样，就进入循环换泵状态，可达到恒压连续出液的目的。双缸串联恒流模式：如果第一泵体先启动，第一泵体的出口阀打开并进泵，第二泵体实时跟踪第一泵体的压力。当第一泵体运行到离上限位还有10mm时开始换泵，第二泵体出口阀打开，第一泵体开始减速，第二泵体同时加速。当第一泵体速度为零时，第二泵体达到设定值，此时关闭第一泵体出口阀，第一泵体退泵，第一泵体压力为零时打开第一泵体吸口阀(第一泵体退泵速度要大于第二泵体进泵速度)。当第一泵体退至下限为停泵，等待10秒钟关闭第一泵体吸口阀，然后第一泵体开始跟踪第二泵体压力(要确保在完成这一过程时第二泵体未到上限)。当第二泵体运行至离上限位还有10mm时，开始换泵，过程和第一泵体切换到第二泵体一样。这样就进入循环换泵状态，可达到恒速连续出液的目的。

另外，该恒速恒压泵装置采用无脉冲设计，其控制面板上有多个接口，可以进行模拟压力、模拟流速的输入和输出以及数字信号的输入，并有RS-232接口；控制器操作方便，具有一键便捷功能，可以快速的启动、关闭，进行流速、压力参数的操作以及其它功能的操作；同时，控制器装有计算机接口，可在需要时通过计算机进行特殊编程和数据下载；且控制器具有四行数字显示的面板，可方便的进行恒流、恒压式操作编程。

综上所述，该恒速恒压泵装置，主要用于计量、石油和化工领域的流体驱替、计量控制，是计量、岩心分析实验及相关研究工作的重要设备；是一种为科研和小型生产装置提供高精度流体和压力源的智能型仪器，广泛应用于石油、科研单位试验工作中对液体进行加压、排液以及压力试验、压力跟踪等场合。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种恒速恒压泵装置，包括双泵体(1)、用于驱动双泵体(1)动作的伺服驱动机构(2)，其特征在于，还包括与双泵体(1)连接的PLC主机(3)、压力传感器(4)和位置传感器(5)，且所述PLC主机(3)连接触摸显示屏(6)；所述双泵体(1)包括底座(7)、安装在底座(7)上的箱体(8)、设于箱体(8)内左右并排设置且结构相同的第一泵体(9)和第二泵体(10)，所述第一泵体(9)和第二泵体(10)通过气动阀接头(11)连接；所述第一泵体(9)包括筒体(12)、设于筒体(12)内的柱塞(13)，所述筒体(12)的侧部连接一进口阀(14)，所述筒体(12)的顶部连接一出口阀(15)；所述筒体(12)的底部依次连接有上扶正(16)、中扶正(17)、以及若干根扶正杆(18)，所述上扶正(16)和中扶正(17)依次套接在扶正杆(18)的顶端，所述扶正杆(18)的底端与减速机腔体(19)连接。

2.根据权利要求1所述的一种恒速恒压泵装置，其特征在于，所述伺服驱动机构(2)包括伺服电机(20)和减速机(21)，所述减速机(21)与安装在减速机腔体(19)内的蜗杆(22)连接，所述蜗杆(22)与蜗轮(23)连接，所述蜗轮(23)与滚珠丝杠(24)连接，所述滚珠丝杠(24)穿过中扶正(17)和上扶正(16)与柱塞(13)的底端连接。

3.根据权利要求2所述的一种恒速恒压泵装置，其特征在于，所述滚珠丝杠(24)上套接有压盖(25)，所述压盖(25)的下方设有平面轴承(26)和接套(27)；所述接套(27)的下方设有深沟球轴承(28)和支撑筒(29)，所述接套(27)与深沟球轴承(28)之间设有孔用挡圈(30)；所述滚珠丝杠(24)的底端通过端盖(31)与减速机腔体(19)连接。

4.根据权利要求2所述的一种恒速恒压泵装置，其特征在于，所述柱塞(13)为陶瓷柱塞，所述扶正杆(18)为四只，呈矩形状分布。

5.根据权利要求1所述的一种恒速恒压泵装置，其特征在于，所述出口阀(15)与筒体(12)之间设有第一四氟挡圈(32)，所述筒体(12)的底端与柱塞(13)之间设有第二四氟挡圈(33)。

6.根据权利要求2所述的一种恒速恒压泵装置，其特征在于，所述滚珠丝杠(24)与柱塞(13)之间设有垫圈(34)。