CN111779655A - 一种蠕动泵泵头、液体智能传输控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种蠕动泵泵头、液体智能传输控制系统及控制方法，包括与泵头相连接的驱动器和管路，泵头包括壳体，压板和安装在壳体和压板间的回转体；回转体对管路形成间歇式密封挤压，即回转体在转动到一定角度时挤压使管路形成封闭负压实现传输液体，当回转体转动到另外一定角度内，可以释放管路实现液体通路；回转体与驱动器的电机相连接形成回转中心。通过将中转体设定为间歇式挤压结构，实现了蠕动泵对液体传输管路挤压动作的有效控制，且可将壳体和压板设置为一体结构，便于安装管道，增加工作效率，占用空间小、运行稳定性高，能源消耗低；还通过配合信号传感器、控制单元、驱动器和定位装置，实现了对液体输送的智能控制。

Description

一种蠕动泵泵头、液体智能传输控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及液体输送技术领域，特别是涉及一种蠕动泵泵头、液体智能传输控制系统及控制方法。

背景技术

在医疗卫生、制药、实验科学研究、生命自然科学研究中，需要一种可精密控制流体而没有污染的输送设备，如医疗卫生领域常用的血液输送，在必要的时候对导管进行辅助疏通。但常见蠕动泵的工作原理是通过多组滚轮对液体传输管路进行交替挤压，使管路始终处于密封负压状态，从而实现流体传输。正是因为蠕动泵的这一结构特性，始终至少有一滚轮处在工作状态挤压传输管道，造成现有旋转式蠕动泵无法满足，只有在必要时才需蠕动泵辅助工作的随机性需求。

为了解决上述问题，实用新型专利《一种按压式蠕动泵》专利号 CN 209164051 U公开了一种按压式蠕动泵(也称琴键式蠕动泵)，其工作方式是采用三套以上的由电磁或气动装置驱动多个上下挤压杆完成液体传递，不需要辅助疏通时，所有挤压杆全部抬起。但这种按压式结构的问题在于，当第一个挤压杆向下运动时，导管内液体不可避免的产生回流，影响沉淀液的效果；并且采用三套以上装置驱动完成蠕动挤压动作，不仅结构复杂、占用空间大、实施成本高，而且液流脉动大、能源消耗较高，输送的液流量和时间也不可控；一旦其中一个电磁驱动装置发生故障将导致整套设备无法正常工作。

为解决现有蠕动泵在上述应用中遇到的结构复杂、占用空间大、实施成本高、液流脉动大的问题，本发明提供一种蠕动泵泵头、液体智能传输控制系统及控制方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种蠕动泵、液体智能传输控制系统及控制方法，以解决上述现有技术存在的问题，拥有结构简单、占用空间小、实施成本低、运行稳定性高，能源消耗低的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种蠕动泵泵头，包括与泵头相连接的驱动器和管路，其特征在于：所述泵头包括壳体，压板和安装在所述壳体和压板间的回转体；所述回转体对所述管路形成间歇式密封挤压，即所述回转体在转动到一定角度时挤压使管路形成封闭负压实现传输液体，当所述回转体转动到另外一定角度内，可以释放管路实现液体通路；所述回转体与所述驱动器的电机相连接形成回转中心。

所述壳体与压板固定连接或为一体结构；所述压板与回转体间形成有用于容纳所述管路的安装通道；所述壳体包括底座和下壳体；所述底座上开设有导槽，所述底座与下壳体通过所述导槽滑动连接；所述下壳体与压板对挤位置设置有用于固定所述管路的固定挤压槽，如 u型挤压槽。

优选的，现有技术中蠕动泵大多为分体式组装结构，但由于本发明特殊的偏心结构回转体，可使压板与回转体间形成有用于安装所述管路的安装通道可直接将管道安装进来，无需在安装管道时调整压板与回转体的间距，极大地增加了工作效率。

所述回转体挤压所述管路的相邻两个挤压点之间对应回转中心的圆心角固定不动且最大值大于所述压板工作区两端对应的回转中心圆心角。

更进一步的，回转体至少包含1个挤压管路的挤压点。

更进一步的，回转体可对管路进行间歇式密封挤压，能够在转动到一定角度时挤压使软管形成封闭负压实现传输液体，当回转体转动到另外一定角度内，可以释放管路实现液体通路；使管路可以在自由畅通与密闭之间切换。

更进一步的，所述驱动器的电机可采用为直流电机、交流电机、步进电机或伺服电机的一种；管道材质为硅橡胶、氟橡胶、特氟龙、橡胶、塑料、合成材料的一种。

所述回转体为偏心结构，所述偏心结构采用偏心滚轮组；所述偏心滚轮组包括至少一个滚轮；所述滚轮均绕同一圆心旋转。

更进一步的，回转体还可采用偏心轮，偏心轮与偏心滚轮组均实现了蠕动泵对液体传输管路挤压动作的有效控制，打破了现有蠕动泵传输液体的基本常识。

且优选的，现有技术中虹吸工艺技术采用的均为琴键式蠕动泵。相比之下，本发明提供的蠕动泵装置结构简单、占用空间小、实施成本低、运行稳定性高，能源消耗低，更适合虹吸设备冷沉淀工艺随机性辅助传输需求。

所述泵头还设置有铰链连杆机构和销轴；所述下壳体上还开设有k形槽，所述铰链连杆机构顶部和底部分别安装在所述k形槽内，所述铰链连杆机构通过销轴与底座间隙配合。

所述压板相对所述回转体的挤压表面为弧形面，所述弧形面与所述回转体的轴心线空间平行。

更进一步的，所述滚轮均绕同一圆心旋转，且旋转半径相同为了与压板适配，防止对和压板对管道进行挤压时，使管道所受的负压变化从而会导致不好控制。

所述回转体外端面还设置有回转体外盖；所述回转体外盖凸出向上设置有脐台；所述脐台为圆柱状结构。

更进一步的，作为备用设置，当电控调节发生不可预知的意外时，可通过脐台手动调节回转体的位置。

一种液体智能输送控制系统，其特征在于，包括：集液系统，信号传感器，控制单元，定位装置，驱动器，管道及蠕动泵泵头；

所述集液系统包括收液器和集液器；所述管路两端分别与所述收液器和集液器连通；

所述定位装置设置于所述壳体或回转体或驱动器电机与回转体连接位置上，且与所述控制单元电性连接，用于检测定位所述回转体是否运转到预定位置；

所述信号传感器安装于所述收液器处，用于检测集液系统液压差并对所述控制单元发出电信号；

所述控制单元分别与驱动器，信号传感器和定位装置电性连接，用于接收所述信号传感器电信号，并控制所述驱动器驱动泵头运转和停止。

所述收液器的液位始终低于集液器的液位。

所述定位装置为磁感定位机构或光感定位机构。

优选的，定位装置采用磁感机构时可具体采用霍尔传感器或码盘装置或磁感应器和磁钢，所述磁感应器与控制单元电连接，能够检测磁钢的转动；采用光感机构时可具体采用红外感应装置。

一种液体智能输送控制方法，包括以下步骤：

(1)转动铰链连杆机构将下壳体开启，将管路放入后再将下壳体调回并将管路固定；然后使回转体达到预定位置；

(2)信号传感器对集液系统自然压力差进行检测，并反馈控制单元；

(3)当自然压力差不满足时，控制单元控制驱动器带动回转体转动，同时回转体对管路进行挤压，将液料从集料器输送到收液器；

(4)当自然压力差满足时，回转体运转到距压板远端离开管路时，控制单元控制驱动器停止运转。

步骤一中通过控制单元控制驱动器驱动泵头使回转体达到预定位置，也可使用备用的脐台手动调节使回转体达到预定位置。

本发明公开了以下技术效果：通过将回转体设定为间歇式挤压结构，实现了蠕动泵对液体传输管路挤压动作的有效控制，打破了现有蠕动泵传输液体的基本常识，且可将壳体和压板设置为一体结构，便于安装管道，增加工作效率；还通过配合信号传感器、控制单元、驱动器和定位装置，实现了对液体输送的智能控制；本发明结构简单、占用空间小、实施成本低、运行稳定性高，能源消耗低，更适合虹吸设备冷沉淀工艺随机性辅助传输需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明液体输送可智能控制系统示意图；

图2为本发明蠕动泵泵头管路放松状态示意图；

图3为本发明蠕动泵泵头管路压紧状态示意图；

图4为图2B-B位置局部剖视图；

图5为本发明蠕动泵泵头与驱动器配合示意图；

图6为本发明蠕动泵泵头铰链连杆开合机构A-A局部剖视图；

图7为本发明蠕动泵泵头闭合时铰链状态图；

图8为本发明蠕动泵泵头开启时铰链状态图；

图9为本发明蠕动泵泵头回转体偏心结构示意图。

其中，1-收液器、2-信号传感器、3-控制单元、4-控制线路，5- 驱动器，6-泵头，7-底座，8-回转体，9-管路，10-滚轮，11-压板， 12-集液器，13-铰链连杆机构，14-下壳体，15-脐台，16-回转体外盖，17-导槽，18-销轴和19-k形槽。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种蠕动泵泵头，包括与泵头6相连接的驱动器5和管路9，其特征在于：泵头6包括壳体，压板11和安装在壳体和压板11间的回转体8；回转体8对管路9形成间歇式密封挤压，即回转体8在转动到一定角度时挤压并使管路9形成封闭负压实现传输液体，当回转体8转动到另外一定角度内，可以释放管路9实现液体通路；所述回转体8与驱动器5的电机相连接形成回转中心。

壳体与压板11固定连接或为一体结构；压板11与回转体8间形成有用于容纳管路9的安装通道；壳体包括底座7和下壳体14；底座7上开设有导槽17，底座7与下壳体14通过导槽17滑动连接；底座7与下壳体14对挤位置设置有用于固定管路9的固定挤压槽。

回转体8为偏心结构，所述偏心结构采用偏心滚轮组；偏心滚轮组包括至少一个滚轮10；滚轮10均绕同一旋转中心旋转。

回转体8具有对称结构，对称结构挤压管路9的相邻两个挤压点之间对应回转中心的圆心角的最大值大于压板11工作区两端对应的回转中心的圆心角。

泵头6还设置有铰链连杆机构13和销轴18；下壳体14均还开设有k形槽19，铰链连杆机构13顶部和底部分别安装在k形槽19 内，铰链连杆机构13通过销轴18与底座7间隙配合。

压板11相对回转体8的挤压表面为弧形面，弧形面与回转体8 的轴心线空间平行。

回转体8外端面还设置有回转体外盖16；回转体外盖16中部凸出设置有脐台15；脐台15为圆柱状结构。

一种液体智能输送控制系统，包括：集液系统，信号传感器2，控制单元3，定位装置，驱动器5，管路9及蠕动泵泵头；

集液系统包括收液器1和集液器12；管路9两端分别与收液器1 和集液器12连通；

定位装置设置于壳体或回转体8或驱动器9电机与回转体8连接位置上，且与控制单元电性连接，用于检测定位回转体8是否运转到预定位置；

信号传感器2安装于收液器1处，用于对控制单元3发出电信号；

控制单元3通过控制线路4分别与驱动器5，信号传感器2和定位装置电性连接，用于接收信号传感器2电信号，并控制驱动器5驱动泵头6运转和停止。

收液器1的液位始终低于集液器12的液位；

定位装置为磁感定位机构或光感定位机构。

一种液体智能输送控制方法，包括以下步骤：

(1)转动铰链连杆机构将下壳体开启，将管路放入后再将下壳体调回，并将管路固定；然后使回转体达到预定位置；

(2)信号传感器对集液系统自然压力差进行检测，并反馈控制单元；

(3)当自然压力差不满足时，控制单元控制驱动器带动回转体转动，同时回转体对管路进行挤压，将液料从集料器输送到收液器；

(4)当自然压力差满足时，回转体运转到距压板远端离开管路时，控制单元控制驱动器停止运转。

步骤一中通过控制单元控制驱动器驱动泵头使回转体达到预定位置，也可使用备用的脐台手动调节使回转体达到预定位置。

优选的，管路9设置于泵头6的回转体8与压板11之间的通道，管路9的进出口分别与集液系统连接；控制单元3与驱动器5电连接，能够控制驱动器5驱动泵头6运转，将管路9中的液体泵送到管路9 的出口端；控制单元3与信号传感器2电连接，影响于信号传感器2传输的信号，控制单元3控制驱动器5驱动泵头6运转和停止。控制单元3与定位装置电连接，响应于回转体8运转到预定位置，控制单元3控制驱动器5驱动泵头6运转和停止。

在本发明的一个实施例中，采用偏心滚轮组为两个滚轮10，且两滚轮10间绕旋转中心形成90度角。

一种液体智能输送控制方法的控制步骤为：自吸工艺过程为此时驱动器5电机处于关停状态，压板11闭合状态，集料器12的位置和液量均高于收液器1，转动铰链连杆机构13；使之处于压板11开启的位置，调整回转体8的位置使之处于管路放松状态，并以此作为电机启停基本0点，将管路9按放入到的通道槽内，使之在壳体内处于自然状态；

如图5所示，铰链连杆机构13通过销轴18与底座7间隙配合连接，在顶部是两个圆柱体分别与下壳体14中的两条K形槽19滑道间隙配合连接，销轴18与底座7过渡配合连接。底座7相对不动，当铰链连杆机构13通过销轴18回转时，铰链连杆机构13顶部的两个圆柱体就在下壳体14的两个K形槽19内滑动从而驱动下壳体14沿着底座7的导槽17前后移动，使下壳体14闭合并压紧管路9使其固定；使将管路9卡在压板11的槽内，启动液料阀门开关，液料从集料器12自流到收液器1。

当自吸量不足时，控制单元3发出指令，启动控制系统工作，其原理图见图1，输送时，集料器12的位置高于收液器1，当自然压力差减低自吸量与设定量不足时，传感信号发给控制系统发出指令，启动控制系统工作，步进或伺服电机输入指令处于回转状态。

控制单元3获取回转体8位置信号，判断回转体8是否运转到预定位置，若没有，通过脐台15手动调节达到预定位置。响应于回转体8偏心结构远端运转到距压板最远位置时，控制单元3控制驱动泵 5驱动泵头6停止；信号传感器2检测到集液系统自然压力差减低，同时将信号传送至控制单元3。

控制单元3控制驱动器5驱动回转体8运转，将管路9中的液体泵送到管路的出口端，液体返回集液系统；

响应于信号传感器3压力信号检测和反馈，控制单元判定集液系统自然压力差是否满足要求；

自然压力差满足要求，控制单元3控制驱动器5驱动泵头6运转到回转体8偏心结构远端运转到距压板远端时，停止运转；

自然压力差不满足要求，控制单元3控制驱动器5驱动泵头6继续运转，重复上述步骤直至压力差满足要求，控制单元3控制驱动器 5驱动泵头6运转到回转体8偏心结构远端运转到距压板远端时，停止运转。

转速根据输入信号变化，回转体8处于自转和围绕电机公转状态，管路9在壳体内处于滚轮10的挤压状态，液料从集料器12输送到收液器1，保持管路9中的流量为设定值，这样脉冲或伺服控制信号不但可控制步进或伺服电机的转速，还可控制启停位置，使管路9中的液体流量可控，可实现液体的自吸、停止、静止、沉淀、辅助输送多种功能于一身，从而满足特殊领域的技术要求。

本发明公开了以下技术效果：通过将回转体设定为间歇式挤压结构，实现了蠕动泵对液体传输管路挤压动作的有效控制，打破了现有蠕动泵传输液体的基本常识，且可将壳体和压板设置为一体结构，便于安装管道，增加工作效率；还通过配合信号传感器、控制单元、驱动器和定位装置，实现了对液体输送的智能控制；本发明结构简单、占用空间小、实施成本低、运行稳定性高，能源消耗低，更适合虹吸设备冷沉淀工艺随机性辅助传输需求。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种蠕动泵泵头，包括与泵头(6)相连接的驱动器(5)和管路(9)，其特征在于：泵头(6)包括壳体，压板(11)和安装在所述壳体和压板(11)间的回转体(8)；所述回转体(8)对所述管路(9)形成间歇式密封挤压，即所述回转体(8)在转动到一定角度时挤压并使管路(9)形成封闭负压实现传输液体，当所述回转体(8)转动到另外一定角度内，可以释放管路(9)实现液体通路；所述回转体(8)与所述驱动器(5)的电机相连接形成回转中心。

2.根据权利要求1所述的蠕动泵泵头，其特征在于：所述壳体与压板(11)固定连接或者为一体结构；所述压板(11)与回转体(8)间形成有用于容纳所述管路(9)的安装通道；所述壳体包括底座(7)和下壳体(14)；所述底座(7)上开设有导槽(17)，所述底座(7)与下壳体(14)通过所述导槽(17)滑动连接；所述底座(7)与下壳体(14)对挤位置设置有用于固定所述管路(9)的固定挤压槽。

3.根据权利要求1所述的蠕动泵泵头，其特征在于：所述回转体(8)为偏心结构，所述偏心结构采用偏心滚轮组；所述偏心滚轮组包括至少一个滚轮(10)；所述压板(11)相对所述回转体(8)的挤压表面为弧形面，所述弧形面与所述回转体(8)的轴心线空间平行。

4.根据权利要求1所述的蠕动泵泵头，其特征在于：所述回转体(8)挤压管路(9)的相邻两个挤压点之间对应回转中心的圆心角的最大值大于所述压板(11)工作区两端对应的回转中心的圆心角。

5.根据权利要求2所述的蠕动泵泵头，其特征在于：所述泵头(6)还设置有铰链连杆机构(13)和销轴(18)；所述下壳体(14)均还开设有k形槽(19)，所述铰链连杆机构(13)顶部和底部分别安装在所述k形槽(19)内，所述铰链连杆机构(13)通过销轴(18)与底座(7)间隙配合。

6.根据权利要求1所述的蠕动泵泵头，其特征在于：所述回转体(8)外端面还设置有回转体外盖(16)；所述回转体外盖(16)中部凸出设置有脐台(15)；所述脐台(15)为圆柱状结构。

7.一种液体智能输送控制系统，其特征在于，包括：集液系统，信号传感器(2)，控制单元(3)，定位装置，驱动器(5)，管路(9)及如权利要求1-6任一项所述的蠕动泵泵头；

所述集液系统包括收液器(1)和集液器(12)；所述管路(9)两端分别与所述收液器(1)和集液器(12)连通；

所述定位装置设置于所述壳体或回转体(8)或所述驱动器(9)电机与回转体(8)连接位置上，且与所述控制单元(3)电性连接，用于检测定位所述回转体(8)是否运转到预定位置；

所述信号传感器(2)安装于所述收液器(1)处，用于对所述控制单元(3)发出电信号；

所述控制单元(3)通过控制线路(4)分别与驱动器(5)，信号传感器(2)和定位装置电性连接，用于接收所述信号传感器(2)电信号，并控制所述驱动器(5)驱动泵头(6)运转和停止。

8.根据权利要求7所述的液体智能输送控制系统，其特征在于：所述收液器(1)的液位始终低于集液器(12)的液位；所述定位装置为磁感定位机构或光感定位机构。

9.一种液体智能输送控制方法，用于权利要求7-8中所述的液体输送可智能控制系统，其特征在于，包括以下步骤：

(1)转动铰链连杆机构将下壳体开启，将管路放入后再将下壳体调回，并将管路固定；然后使回转体达到预定位置；

(2)信号传感器对集液系统自然压力差进行检测，并反馈控制单元；

(3)当自然压力差不满足时，控制单元控制驱动器使回转体转动，对管路进行挤压，将液料从集料器输送到收液器；

(4)当自然压力差满足时，回转体运转到距压板远端离开管路时，控制单元控制驱动器停止运转。

10.根据权利要求9所述的液体智能输送控制方法，其特征在于：步骤一中通过控制单元控制驱动器驱动泵头使回转体达到预定位置，或者手动转动脐台使回转体达到预定位置。

Images