CN113374676A - 一种双路垂直挤压式蠕动泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及蠕动泵的技术领域，公开了一种双路垂直挤压式蠕动泵，包括泵头，泵头上设有两路橡胶管导向槽，并在所述导向槽内安装有橡胶管；所述泵头中间设有第二挤压块限位槽，下部设有第一开关块限位槽，上部设有第三开关块限位槽，四角设有四个全螺纹通孔；所述橡胶管下方设有第一开关块、第二挤压块和第三开关块，所述第一开关块、第二挤压块、第三开关块通过梯形传动螺纹与三个梯形螺纹传动头连接，所述三个梯形螺纹传动头分别与第一无刷电机、第二无刷电机、第三无刷电机连接。本发明可有效延长设备无故障使用周期，提高两路流量的一致性、设备的微型化以及定制流量精确性。

Description

一种双路垂直挤压式蠕动泵

技术领域

本发明涉及蠕动泵的技术领域，特别是涉及一种双路垂直挤压式蠕动泵。

背景技术

蠕动泵是一种常用的流体输送装置，主要用于各种液体的输送，相较于传统的离心泵，蠕动泵被广泛应用于流量计量输送、小流量液体输送以及分析仪器设备的进样加药等各种领域，在流体输送中具有较好的流量准确性和流量稳定性。

常见的蠕动泵是利用电机通电转动带动挤压模块对软管交替进行挤压，软管通过弹性闭合与开启完成液体的输送，挤压模块常为滚轮，电机常为步进电机。常用蠕动泵的流量控制一般采用控制步进电机转动角度及转速，配合合理的软管管径来完成流量的精准控制。

目前，传统的技术包括一种端面进管双侧挤压式蠕动泵(其申请号为：201910671528.4；其公布号为：CN110388312A)。该蠕动泵由固定件、旋转件和若干个滚珠组成，固定件包括底盘、主题和顶盖。该蠕动泵通过电机转动带动滚珠旋转，依次交替挤压软管完成液体的输送，但是蠕动泵结构复杂，滚轮数量多，加工难以保证每个滚轮的一致性，泵造价高，且不利于微型化。

此外，还包括一种单位置挤压式蠕动泵，(其申请号为：202020725794.9；其公布号为：CN212454762U)。该蠕动泵由固定件和旋转件组成，固定件包括底盘和主体。该蠕动泵通过电机转动带动旋转件，利用旋转件上的滚珠对特殊放置过的软管挤压实现液体的输送，该蠕动泵单路流量难以满足多路输送的要求。

上述现有的蠕动泵都采用滚轮交替挤压软管的方式完成液体的输送。现有的蠕动泵即使在工作间隙，没有上电工作的时候，软管也一直被滚轮压紧，只有在电机转动的时候泵管才能回弹，这种情况下软管的寿命会大打折扣，随着软管使用时间的延长，软管弹性衰减，蠕动泵的流量也会跟着衰减，造成流量不准或者是需要频繁更换软管来保证流量的准确性；同时现有的蠕动泵都因为采用滚动挤压的方式，软管会受到切向的拉力，易造成软管的壁厚变化，随着使用时间的延长，软管会被滚动挤压拉长，进一步影响流量的稳定性和准确性；另外，现有的蠕动泵多采用步进电机，步进电机转动的角度和转速亦存在误差，同时步进电机存在失步等问题，从而造成流量的误差，重复性等量输送液体的情况下存在每次输送液体的流量误差较大，在微流量输送或者单次流量精度要求高的场合下，现有的蠕动泵难以满足需求，同时现有的蠕动泵因为软管使用寿命短，需要频繁更换软管来保证输送流量的精度和稳定性，大大增加了维护成本，缩短了设备仪器等的无故障周期。现有双路的蠕动泵因为结构和制造累积误差等因素，存在每一路流量不等的问题，对要求每路流量相等的应用场合难以满足需求。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的是为了提供无故障使用周期更长，两路流量误差更小，流量精度更高，设备更具微型化的一种垂直上下挤压方式输送液体的蠕动泵。

为实现上述目的，本发明提出一种双路垂直挤压式蠕动泵，包括泵头，所述泵头(7)上设有两路橡胶管导向槽，并在所述导向槽内安装有橡胶管(2)；所述泵头(7)中间设有第二挤压块限位槽，下部设有第一开关块限位槽，上部设有第三开关块限位槽，四角设有四个全螺纹通孔；所述橡胶管(2)下方设有第一开关块(10)、第二挤压块(9)和第三开关块(11)，所述第一开关块(10)、第二挤压块(9)、第三开关块(11)通过梯形传动螺纹与三个梯形螺纹传动头(12)连接，所述三个梯形螺纹传动头(12)分别与第一无刷电机(3)、第二无刷电机(4)、第三无刷电机(5)连接。

优选地，所述第一开关块(10)、第二挤压块(9)、第三开关块(11)均设有限位凸台，限位凸台高度等于2倍软管壁厚。

优选地，所述全螺纹通孔通过四颗第二盘头螺丝(14)、四颗弹垫(6)、四颗平垫圈(15)将泵头(7)与泵盖板(8)连接，所述泵盖板(8)用于橡胶管(2)的限位固定，以及第一开关块(10)、第二挤压块(9)、第三开关块(11)的上限位。

优选地，所述橡胶管(2)与四个相同的软管接头(1)连接，下部两个软管接头(1)为进液口，上部两个软管接头(1)为排液口。

优选地，所述第一无刷电机(3)、第二无刷电机(4)、第三无刷电机(5)，每个无刷电机各与通过两颗第一盘头螺丝(13)+两颗弹垫(6)+两颗平垫圈(15)连接到泵头(7)。

优选地，所述第一无刷电机(3)、第二无刷电机(4)、第三无刷电机(5)均采用减速比相同的无刷减速电机。

优选地，所述梯形螺纹传动头(12)中间设有D型孔，所述三个无刷机设有D型轴，所述D型轴插入到D型孔中。

优选地，所述泵头(7)采用7075-T6铝合金型材机械加工成型，其表面做黑色阳极氧化处理，铝合金材质轻且硬度高。

优选地，所述泵盖板(8)采用高透明亚克力材质，美观且方便实时观察泵的内部运动。

优选地，所述橡胶管(2)为BPT材质。

与现有技术相比，本发明一种双路垂直挤压式蠕动泵的技术效果和优点：

1、本发明采用垂直上下挤压的方式输送液体，泵软管无切向的转动拉力，软管不存在拉长变形等问题，且通过挤压块上的限位凸台，保证软管不被过度挤压，软管即使使用很长的时间壁厚也不会变化，从而极大的延长软管的寿命；双路垂直挤压式蠕动泵在断电或未工作的情况下因为挤压块处于下限位，软管处于松弛未被压缩的状态，在间歇工作的情况下相比现有蠕动泵软管始终被滚珠压紧，又极大的提高了软管的寿命。相同材质的软管，在双路垂直挤压式蠕动泵上的无故障使用周期是现有蠕动泵的10倍以上，极大的提升了蠕动泵的无故障工作周期。

2、本发明采用一个挤压块设计，可保证两路流量相等，两路流量误差±1μL，精度极高；同时，通过无刷电机的充分且过量的转动时间，挤压块和开关块的行程过量，通过泵盖板的上限位和泵头限位槽的下限位，可确保挤压块和开关块的每次行程的一致性，从而保证每次挤压软管的量的一致性。相比现在蠕动泵通过控制电机转动角度来控制流量，双路垂直挤压式蠕动泵不存在累积误差、电机失步和角度误差等问题，在每一个周期输送的流量的重复性误差≤±2μL，精度极高，在微流量输送和分析仪器设备要求每次加液的准确性等领域应用有着现有蠕动泵无法比拟的优势。

3、本发明采用减速无刷电机，电机寿命可达几万小时以上，蠕动泵寿命高；通过梯形螺纹传动，传动可靠，结构简单实用且造价低，便于加工和量产，且双路垂直挤压式蠕动泵长宽深仅为76X50X80mm，体积极小，可满足设备设施微型化的要求。

4、本发明的单次流量控制可通过定制第二挤压块的宽度(挤压块的宽度决定挤压橡胶管的长度)来定制每次输送的流量大小，可精度定制输送流量，相比现有蠕动泵更能满足不同工况下微型流量的需求，而且定制的流量精度极高。

附图说明

图1为本发明提供的一种双路垂直挤压式蠕动泵结构分解图；

图2为本发明提供的一种双路垂直挤压式蠕动泵平面图；

图3为本发明提供的一种双路垂直挤压式蠕动泵图2中A-A处剖视图；

图4为本发明提供的一种双路垂直挤压式蠕动泵图2中B-B处剖视图；

图5为本发明提供的一种双路垂直挤压式蠕动泵控制流程图。

附图标记为：1软管接头、2橡胶管、3第一无刷电机、4第二无刷电机、5第三无刷电机、6弹垫、7泵头、8泵盖板、9第二挤压块、10第一挤压块、11第三开关块、12梯形螺纹传动头、13第一盘头螺丝、14第二盘头螺丝、15平垫圈。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

本发明提出一种双路垂直挤压式蠕动泵，根据图1-图4所示，包括泵头7，所述泵头7上设有两路橡胶管导向槽，并在所述导向槽内安装有橡胶管2；所述泵头7中间设有第二挤压块限位槽，下部设有第一开关块限位槽，上部设有第三开关块限位槽，四角设有四个全螺纹通孔；所述橡胶管2下方设有第一开关块10、第二挤压块9和第三开关块11，所述第一开关块10、第二挤压块9、第三开关块11通过梯形传动螺纹与三个梯形螺纹传动头12连接，所述三个梯形螺纹传动头12分别与第一无刷电机3、第二无刷电机4、第三无刷电机5连接。其中，全螺纹通孔规格为M3，正面用于固定泵盖板8，反面用于将蠕动泵整体固定安装。

优选地，所述第一开关块10、第二挤压块9、第三开关块11均设有限位凸台，限位凸台高度等于2倍软管壁厚。

优选地，所述全螺纹通孔通过四颗第二盘头螺丝14、四颗弹垫6、四颗平垫圈15将泵头7与泵盖板8连接，泵盖板8用于橡胶管2的限位固定，以及第一开关块10、第二挤压块9、第三开关块11的上限位。其中，该第二盘头螺丝规格为M3×14mm，平垫圈规格为M3。

优选地，所述橡胶管2与四个相同的软管接头1连接，下部两个软管接头1为进液口，上部两个软管接头1为排液口。

优选地，所述第一无刷电机3、第二无刷电机4、第三无刷电机5，每个无刷电机各与通过两颗第一盘头螺丝13+两颗弹垫6+两颗平垫圈15连接到泵头7，该第一盘头螺丝的规格为M3×8mm，弹垫的规格为M3。

优选地，所述第一无刷电机3、第二无刷电机4、第三无刷电机5均采用减速比相同的无刷减速电机。

优选地，所述梯形螺纹传动头12中间设有D型孔，所述三个无刷机设有D型轴，所述D型轴插入到D型孔中。

优选地，所述泵头7采用7075-T6铝合金型材机械加工成型，其表面做黑色阳极氧化处理，铝合金材质轻且硬度高。

优选地，泵盖板8采用高透明亚克力材质，美观且方便实时观察泵的内部运动。

优选地，所述橡胶管2为BPT材质。

本发明的工作流程为：

本发明一种双路垂直挤压式蠕动泵通过第二挤压块9、第一开关块10、第三开关块11的交替垂直上下运动挤压橡胶管自下而上的完成送液。第二挤压块9用于流路的挤压输送，第一开关块10和第三开关块11用于流路的开关闭合控制。第二挤压块9、第一开关块10、第三开关块11通过三个无刷电机的正转和反转，进而通过D型孔连接带动梯形螺纹传动头正转和反转完成上下运动。梯形螺纹传动头12与第二挤压块9、第一开关块10、第三开关块11之间通过梯形螺纹传动，再由泵头上的限位槽将旋转运动转换为垂直上下的直线运动。

第一无刷电机3、第二无刷电机4、第三无刷电机5的正反转控制线通过高低电平控制正反转，默认高电平正转，低电平反转。当无刷电机正转时，第二挤压块9、第一开关块10、第三开关块11垂直向上运动；当无刷电机反转时，第二挤压块9、第一开关块10、第三开关块11垂直向下运动。

当无刷电机正转一个时间周期T，挤压块和开关块垂直向上运动后处于高位，高位由泵盖板8上限位；当无刷电机反转一个时间周期T，挤压块和开关块垂直向下运动后处于低位，低位由泵头7的限位槽下限位。无刷电机转动的时间周期T充分且过量，充分保证挤压块和开关块垂直运动的行程每次均能够到高位或低位，当挤压块和开关块处于高位或者低位后，无刷电机堵转，电机启动堵转保护断电，转动停止，到下一个启动周期又重新上电恢复转动。

本蠕动泵单次流量控制可通过定制第二挤压块9的宽度(挤压块的宽度决定挤压橡胶管2的长度)来定制每次输送的流量大小，结合合适的橡胶管2的管径和壁厚，可精准控制每次输送的液体的流量。

如图5所示，本发明的控制流程为：

本发明一种双路垂直挤压式蠕动泵在刚通电时执行初始化程序，进入初始化状态；初始化状态即为状态1。蠕动泵在断电或未输送液体情况下处于状态1。

状态1为双路垂直挤压式蠕动泵吸液状态，即当第三开关块处于高位，此处橡胶管2被压紧处于关闭状态，第一开关块10处于低位，此处橡胶管2处于开启状态，第二挤压块9由高位向低位运动，此处橡胶管2由压紧状态变为开启状态，由于橡胶管2的弹性完成吸液。

状态2为双路垂直挤压式蠕动泵的排液状态，即当第一开关块处于高位，此处橡胶管2被压紧处于关闭状态，第三开关块11处于低位，此处橡胶管2处于开启状态，第二挤压块9由低位向高位运动，此处橡胶管2由开启状态变为压紧状态，由于液体的不可压缩性完成排液。

双路垂直挤压式蠕动泵1个完整的输液工作周期为执行状态2后再执行状态1，即先排液再吸液，如此循环下去，完成脉冲式输送液体。

Claims (10)

1.一种双路垂直挤压式蠕动泵，包括泵头(7)，其特征在于：

所述泵头(7)上设有两路橡胶管导向槽，并在所述导向槽内安装有橡胶管(2)；所述泵头(7)中间设有第二挤压块限位槽，下部设有第一开关块限位槽，上部设有第三开关块限位槽，四角设有四个全螺纹通孔；所述橡胶管(2)下方设有第一开关块(10)、第二挤压块(9)和第三开关块(11)，所述第一开关块(10)、第二挤压块(9)、第三开关块(11)通过梯形传动螺纹与三个梯形螺纹传动头(12)连接，所述三个梯形螺纹传动头(12)分别与第一无刷电机(3)、第二无刷电机(4)、第三无刷电机(5)连接。

2.如权利要求1所述的一种双路垂直挤压式蠕动泵，其特征在于：所述第一开关块(10)、第二挤压块(9)、第三开关块(11)均设有限位凸台，所述限位凸台高度等于2倍软管壁厚。

3.如权利要求1所述的一种双路垂直挤压式蠕动泵，其特征在于：所述四个全螺纹通孔通过四颗第二盘头螺丝(14)、四颗弹垫(6)、四颗平垫圈(15)将泵头(7)与泵盖板(8)连接。

4.如权利要求1所述的一种双路垂直挤压式蠕动泵，其特征在于：所述橡胶管(2)与四个相同的软管接头(1)连接，下部两个软管接头(1)为进液口，上部两个软管接头(1)为排液口。

5.如权利要求1所述的一种双路垂直挤压式蠕动泵，其特征在于：所述第一无刷电机(3)、第二无刷电机(4)、第三无刷电机(5)，每个无刷电机各通过两颗第一盘头螺丝(13)+两颗弹垫(6)+两颗平垫圈(15)连接到泵头(7)。

6.如权利要求1或5所述的一种双路垂直挤压式蠕动泵，其特征在于：所述第一无刷电机(3)、第二无刷电机(4)、第三无刷电机(5)均采用减速比相同的无刷减速电机。

7.如权利要求1所述的一种双路垂直挤压式蠕动泵，其特征在于：所述梯形螺纹传动头(12)中间设有D型孔，所述三个无刷机设有D型轴，所述D型轴插入到D型孔中。

8.如权利要求1所述的一种双路垂直挤压式蠕动泵，其特征在于：所述泵头(7)采用7075-T6铝合金型材机械加工成型，表面做黑色阳极氧化处理。

9.如权利要求2所述的一种双路垂直挤压式蠕动泵，其特征在于：所述泵盖板(8)采用高透明亚克力材质。

10.如权利要求1所述的一种双路垂直挤压式蠕动泵，其特征在于：所述橡胶管(2)为BPT材质。

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