CN115929602A - 一种双路凹凸轮旋转垂直挤压式蠕动泵 - Google Patents

Abstract

本发明属于蠕动泵技术领域，具体公开了一种双路凹凸轮旋转垂直挤压式蠕动泵，包括泵电机连接块、泵壳体以及无刷行星齿轮减速电机；所述泵壳体上设有两路BPT泵管导向槽，所述BPT泵管导向槽内设置有BPT泵管，且两个所述BPT泵管的上下端均连接有相同的软管接头；所述泵壳体的顶部固定安装有泵顶盖，所述泵壳体的上部、中间以及下部均设置有限位槽，所述一号挤压块、二号挤压块、三号挤压块各安装有挤压块轴承和挤压块盖板；无刷行星齿轮减速电机的D轴连接有凹凸轮旋转轴，所述凹凸轮旋转轴通过定位键连接有一号凹凸轮、二号凹凸轮以及三号凹凸轮，所述凹凸轮旋转轴前端安装有前轴承，后端安装有后轴承，末端安装有触键块。

Description

一种双路凹凸轮旋转垂直挤压式蠕动泵

技术领域

本发明涉及蠕动泵技术领域，具体为一种双路凹凸轮旋转垂直挤压式蠕动泵。

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。

申请人设计了一种端面进管双侧挤压式蠕动泵，并申请了中国专利（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、主体和顶盖。 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，软管设置在软管保持通道内，可以一定程度上防止软管的位移和脱出的问题。

但是这种蠕动泵因为软管一直被滚轮压紧，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大减少，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。而且蠕动泵结构复杂，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；同时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；同时电机转动的角度和转速亦存在误差，从而造成流量的误差。

申请人设计了一种双路垂直挤压式蠕动泵，并申请了中国专利（其申请号为：ZL202121750117.3；其公布号为：CN21544356U）。该蠕动泵由泵头、挤压块、开关块、螺纹传动头、橡胶管、螺丝以及无刷减速电机组成。该蠕动泵通过控制电机转动带动螺纹传动头转动，再利用螺纹传动头与挤压块和开关块之间旋转传动，同时泵头上的限位槽让开关块和挤压块垂直上下运动，通过开关块与挤压块的交替上下运动完成流体的传输。该蠕动泵结构简单且单次流量控制精准有助于提高流量稳定性，同时由于橡胶管不输液时挤压块是不会挤压橡胶管，而且垂直挤压没有切向的拉力，极大的延长了橡胶管的使用寿命，同时降低成本和便于微型化。

但是这种蠕动泵因为是通过螺纹传动，螺纹传动效率低且长时间运行后由于经常正转和反转交替，螺纹位置磨损严重，容易出现咬死卡机。而且该泵有三个电机，控制程序复杂，且由于每次电机的正转和反转是通过堵转的方式停止，由于电机堵转时的扭矩过大，一方面容易造成传动螺纹的磨损和咬死现象，另一方面无刷减速电机内部的减速齿轮每次都要承受堵转时的最大扭矩，会严重影响减速齿轮的寿命从而影响无刷电机的使用寿命，此蠕动泵的无故障使用周期较短。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双路凹凸轮旋转垂直挤压式蠕动泵，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种双路凹凸轮旋转垂直挤压式蠕动泵，包括泵电机连接块、泵壳体以及无刷行星齿轮减速电机；所述泵壳体上设有两路BPT泵管导向槽，所述BPT泵管导向槽内设置有BPT泵管，且两个所述BPT泵管的上下端均连接有相同的软管接头；所述泵壳体的顶部固定安装有泵顶盖，所述泵壳体的上部、中间以及下部均设置有限位槽，且三个限位槽内分别用于一号挤压块、二号挤压块、三号挤压块垂直运动的导向和下限位，所述一号挤压块、二号挤压块、三号挤压块各安装有挤压块轴承和挤压块盖板；所述泵电机连接块上安装有微动开关，所述泵电机连接块的底部固定在泵壳体的上部，所述无刷行星齿轮减速电机固定安装在泵电机连接块的顶部，所述无刷行星齿轮减速电机的D轴连接有凹凸轮旋转轴，所述凹凸轮旋转轴通过定位键连接有一号凹凸轮、二号凹凸轮以及三号凹凸轮，所述凹凸轮旋转轴前端安装有前轴承，后端安装有后轴承，末端安装有触键块。

优选的，所述泵壳体采用7075铝合金型材机械加工成型，所述泵壳体表面做黑色阳极氧化处理，铝合金材质轻且硬度高。

优选的，下部两个所述软管接头为吸液口，上部两个所述软管接头为排液口。

优选的，所述无刷行星齿轮减速电机的D轴与凹凸轮旋转轴之间安装有O型圈。

优选的，所述挤压块盖板通过第一螺丝分别与一号挤压块、二号挤压块、三号挤压块连接，所述挤压块轴承分别限位安装在一号挤压块、二号挤压块、三号挤压块正中间位置。

优选的，所述泵壳体上设有用于分别对一号挤压块、二号挤压块、三号挤压块的垂直运动进行导向和下限位的限位槽，所述泵壳体前端和末端均设有轴承安装孔。

优选的，所述无刷行星齿轮减速电机通过第二螺丝与泵电机连接块固定连接，所述微动开关通过第三螺丝固定在泵电机连接块上，所述泵电机连接块通过第四螺丝与泵壳体连接，所述泵壳体通过第五螺丝与泵顶盖连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明采用垂直上下挤压的方式输送液体，相比现有蠕动泵转动滚珠挤压的方式，BPT泵管无切向的转动拉力，BPT泵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BPT泵管不被过度挤压，BPT泵管即使使用很长的时间壁厚也不会变化，从而极大的延长BPT泵管的寿命；双路凹凸轮旋转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，BPT泵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BPT泵管始终被滚珠压紧，又极大的提高了BPT泵管的寿命；相同材质的BPT泵管，在双路垂直挤压式蠕动泵上的使用寿命是现有蠕动泵的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控制流量、两个挤压块作为开关的设计，可保证两路流量相等，两路流量误差±1μL，精度极高；同时，对比现有的双路垂直挤压式蠕动泵，通过三个凹凸轮同轴旋转带动三个挤压块上下运动的方式，再加上使用轴承消除摩擦损耗，解决了传统双路垂直挤压式蠕动泵因电机频繁堵转带来的电机寿命过短和螺纹传动容易磨损咬死卡泵、蠕动泵连续无故障运行周期短的问题。

3.本发明采用大扭矩的无刷行星齿轮减速电机，电机寿命可达几万小时以上，额定工况下需要的扭矩仅为额定扭矩的10%，极大的延长了减速电机的使用寿命，双路凹凸轮旋转垂直挤压式蠕动泵无故障运行周期远超过现有的双路垂直挤压式蠕动泵。

4.本发明通过触键块触压微动开关的方式来控制工作周期，控制简单又可靠，相比现在蠕动泵通过控制电机转动角度来控制流量，双路凹凸轮旋转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≤±1μL，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。

5.本发明结构简单可靠，体积小，泵壳体体积仅为52x45.5x60mm，可满足设备设施微型化的要求。双路凹凸轮旋转垂直挤压式蠕动泵单次流量控制可通过定制二号挤压块的宽度（挤压块的宽度决定挤压BPT泵管的长度）来定制每次输送的流量大小，可精确定制输送流量，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为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的A-A面的截面结构示意图；

图3为本发明的B-B面的截面结构示意图；

图4为本发明的C-C面的结构示意图；

图5为本发明的D-D面的结构示意图

图6为本发明的爆炸结构示意图；

图7为本发明的工作流程示意图。

图中：1、一号凹凸轮；2、一号挤压块；3、二号凹凸轮；4、二号挤压块；5、三号凹凸轮；6、三号挤压块；7、BPT泵管；8、O型圈；9、凹凸轮旋转轴；10、泵电机连接块；11、泵顶盖；12、泵壳体；13、触键块；14、定位键；15、后轴承；16、挤压块盖板；17、挤压块轴承；18、前轴承；19、软管接头；20、第一螺丝；21、第六螺丝；22、第二螺丝；23、第三螺丝；24、第四螺丝；25、第五螺丝；26、微动开关；27、无刷行星齿轮减速电机。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”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和简化描述，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。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种双路凹凸轮旋转垂直挤压式蠕动泵，包括泵壳体12，所述泵壳体12采用7075-T6铝合金型材机械加工成型，泵壳体12表面做黑色阳极氧化处理，铝合金材质轻且硬度高，泵壳体12上设有两路BPT泵管导向槽，所述BPT泵管导向槽内设置有BPT泵管7，且两个所述BPT泵管7的上下端均连接有相同的软管接头19，下部两个软管接头19为吸液口，上部两个软管接头19为排液口；所述泵壳体12中间设有二号挤压块4的限位槽，上部设有一号挤压块2的限位槽、下部设有三号挤压块6的限位槽，三个限位槽用于三个挤压块垂直运动的导向和下限位（下限位指限位槽底部有个台阶，挤压块往下运动的时候碰到底部台阶就停止在台阶处，因此叫下限位）；泵壳体12前端和末端均设有轴承安装孔，泵壳体12四角共设有四个M3的沉头通孔，沉头通孔内设有第六螺丝21，用于泵整体固定连接，泵壳体12顶面有四个M3的全螺纹孔，通过4颗第五螺丝25（十字盘头螺丝M3X18）与泵顶盖11固定连接，所述BPT泵管7被泵顶盖11固定在泵壳体12导向槽内，泵顶盖11用于BPT泵管7的限位固定，以及一号挤压块2、二号挤压块4、三号挤压块6的上限位。

无刷行星齿轮减速电机27采用超长寿命大扭矩电机，额定工况下转动需要的扭矩仅为电机额定扭矩的10%，无刷行星齿轮减速电机27通过4颗第二螺丝22（十字沉头螺丝M3X14）与泵电机连接块10连接，微动开关26通过2颗第三螺丝23（十字盘头螺丝M2X8）固定在泵电机连接块10上，泵电机连接块10通过4颗第四螺丝24（十字盘头螺丝M3X14）与泵壳体12连接。

所述凹凸轮旋转轴9与一号凹凸轮1、二号凹凸轮3、三号凹凸轮5通过定位键14限位连接；所述凹凸轮旋转轴9前端安装前轴承18，后端安装后轴承15，末端安装触键块13；所述凹凸轮旋转轴9中间设有D孔，且与无刷行星齿轮减速电机27的D轴连接，通过无刷行星齿轮减速电机27的转动带动凹凸轮旋转轴9的转动，从而带动一号凹凸轮1、二号凹凸轮3、三号凹凸轮5的同轴转动。无刷行星齿轮减速电机27的D轴与凹凸轮旋转轴9之间装有O型圈8，O型圈8用于填充装配间隙，防止凹凸轮旋转轴9与一号凹凸轮1、二号凹凸轮3、三号凹凸轮5上下滑动。一号挤压块2、二号挤压块4、三号挤压块6各安装有挤压块轴承17和挤压块盖板16，挤压块盖板16通过4颗第一螺丝20（十字沉头螺丝M2X5）与各挤压块连接，将挤压块轴承17限位安装在各挤压块正中间位置；所述无刷行星齿轮减速电机27通过第二螺丝22与泵电机连接块10固定连接，所述微动开关26通过第三螺丝23固定在泵电机连接块10上，所述泵电机连接块10通过第四螺丝24与泵壳体12连接，所述泵壳体12通过第五螺丝25与泵顶盖11连接。

双路凹凸轮旋转垂直挤压式蠕动泵工作原理如下：

双路凹凸轮旋转垂直挤压式蠕动泵通过一号挤压块2、二号挤压块4、三号挤压块6的交替垂直上下运动挤压BPT泵管7自下而上的完成送液。二号挤压块4用于流路的挤压输送，一号挤压块2、三号挤压块6用于流路的开关闭合控制。一号挤压块2、二号挤压块4、三号挤压块6上下运动是通过无刷行星齿轮减速电机27通过D型孔连接带动凹凸轮旋转轴9的转动，从而带动一号凹凸轮1、二号凹凸轮3、三号凹凸轮5的同轴转动。一号凹凸轮1转动时通过一号凹凸轮1上的凹位和凸位加上泵壳体12上的限位槽，带动一号挤压块2的垂直上下运动，当一号凹凸轮1凸位与一号挤压块2接触时，一号挤压块2垂直向上运动，达到上限位后垂直运动停止；且当一号凹凸轮1凹位与一号挤压块2接触时，一号挤压块2由于BPT泵管7的弹性而垂直向下运动，达到下限位后垂直运动停止；同理二号凹凸轮3的转动带动二号挤压块4的垂直上下运动，三号凹凸轮5的转动带动三号挤压块6的垂直上下运动。每个挤压块都设有挤压块轴承17，凹凸轮旋转与挤压块接触时，通过挤压块轴承17的旋转，彻底消除了硬摩擦带来的磨损，极大的延长了零件使用寿命。同时凹凸轮旋转轴9前后都设有轴承，保证旋转顺畅的同时，消除摩擦损耗。

无刷行星齿轮减速电机27顺时针转动一圈360°为一个完整工作周期。通过触键块13触压微动开关26来控制泵的工作周期。初始位即0°位置，此时触键块13压紧微动开关26，微动开关26控制回路为高电平，电机转动后触键块13离开微动开关26，此时微动开关26控制回路为低电平，待电机转动360°后再次压紧微动开关26而触发微动开关26控制回路为高电平时，判断为一个完整工作期。

双路凹凸轮旋转垂直挤压式蠕动泵工作流程如图7所示：

初始位即0°位置，一号挤压块2、三号挤压块6在上限位即高位，二号挤压块4在下限位即低位，一号挤压块2对应一号凹凸轮1的凸位与挤压块轴承17接触；三号挤压块6对应三号凹凸轮5的凸位与挤压块轴承17接触；二号挤压块4对应二号凹凸轮3的凹位与挤压块轴承17接触；

转动到34°位置时，一号挤压块2、二号挤压块4为低位，三号挤压块6为高位，一号挤压块2对应一号凹凸轮1的凹位与挤压块轴承17接触；二号挤压块4对应二号凹凸轮3的凹位与挤压块轴承17接触；三号挤压块6对应三号凹凸轮5的凸位与挤压块轴17承接触；一号挤压块2为排液开关，此时排液开关打开；

转动到94°位置时，一号挤压块2为低位，二号挤压块4、三号挤压块6为高位，一号挤压块2对应一号凹凸轮1的凹位与挤压块轴承17接触；二号挤压块4对应二号凹凸轮3的凸位与挤压块轴承17接触；三号挤压块6对应三号凹凸轮5的凸位与挤压块轴承17接触；此时二号挤压块4垂直向上挤压BPT泵管7，由于流体的不可压缩性完成排液；

转动到139°位置时，一号挤压块2、二号挤压块4、三号挤压块6均为高位，一号挤压块2对应一号凹凸轮1的凸位与挤压块轴承17接触；二号挤压块4对应二号凹凸轮3的凸位与挤压块轴承接触；三号挤压块6对应三号凹凸轮5的凸位与挤压块轴承17接触；此时一号挤压块2高位，排液开关关闭；

转动到179°位置时，一号挤压块2、二号挤压块4为高位， 三号挤压块6为低位，一号挤压块2对应一号凹凸轮1的凸位与挤压块轴承17接触；二号挤压块4对应二号凹凸轮3的凸位与挤压块轴承17接触；三号挤压块6对应三号凹凸轮5的凹位与挤压块轴承17接触；三号挤压块6为吸液开关，此时吸液开关打开；

转动到225°位置时，一号挤压块2为高位， 二号挤压块4、三号挤压块6为低位，一号挤压块2对应一号凹凸轮1的凸位与挤压块轴承17接触；二号挤压块4对应二号凹凸轮3的凹位与挤压块轴承17接触；三号挤压块6对应三号凹凸轮5的凹位与挤压块轴承17接触；此时二号挤压块4垂直向下通过BPT泵管7的弹性恢复完成吸液；

转动到289°位置时，一号挤压块2、三号挤压块6为高位，二号挤压块4为低位，一号挤压块2对应一号凹凸轮1的凸位与挤压块轴承17接触；二号挤压块4对应二号凹凸轮3的凹位与挤压块轴承17接触；三号挤压块6对应三号凹凸轮5的凸位与挤压块轴承17接触；此时三号挤压块6高位，吸液开关关闭；

从289°到360°位置，各个挤压块位置不变，通过触键块13再次压紧微动开关26时，挤压泵完成一个周期的排液和吸液，当电机持续转动时，挤压泵先排液再吸液，如此往复循环周期性的完成脉冲式的流体输送。

双路凹凸轮旋转垂直挤压式蠕动泵单次流量控制可通过定制二号挤压块4的宽度（挤压块的宽度决定挤压BPT泵管7的长度）来定制每次输送的流量大小，结合合适的BPT泵管7（BPT橡胶管）的管径和壁厚，可精准控制每次输送的液体的流量。

值得注意的是：整个装置通过总控制按钮对其实现控制，由于控制按钮匹配的设备为常用设备，属于现有成熟技术，在此不再赘述其电性连接关系以及具体的电路结构。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种双路凹凸轮旋转垂直挤压式蠕动泵，其特征在于，包括泵电机连接块（10）、泵壳体（12）以及无刷行星齿轮减速电机（27）；所述泵壳体（12）上设有两路BPT泵管导向槽，所述BPT泵管导向槽内设置有BPT泵管（7），且两个所述BPT泵管（7）的上下端均连接有相同的软管接头（19）；所述泵壳体（12）的顶部固定安装有泵顶盖（11），所述泵壳体（12）的上部、中间以及下部均设置有限位槽，且三个限位槽内分别用于一号挤压块（2）、二号挤压块（4）、三号挤压块（6）垂直运动的导向和下限位，所述一号挤压块（2）、二号挤压块（4）、三号挤压块（6）各安装有挤压块轴承（17）和挤压块盖板（16）；所述泵电机连接块（10）上安装有微动开关（26），所述泵电机连接块（10）的底部固定在泵壳体（12）的上部，所述无刷行星齿轮减速电机（27）固定安装在泵电机连接块（10）的顶部，所述无刷行星齿轮减速电机（27）的D轴连接有凹凸轮旋转轴（9），所述凹凸轮旋转轴（9）通过定位键（14）连接有一号凹凸轮（1）、二号凹凸轮（3）以及三号凹凸轮（5），所述凹凸轮旋转轴（9）前端安装有前轴承（18），后端安装有后轴承（15），末端安装有触键块（13）。

2.根据权利要求1所述的一种双路凹凸轮旋转垂直挤压式蠕动泵，其特征在于：所述泵壳体（12）采用7075铝合金型材机械加工成型，所述泵壳体（12）表面做黑色阳极氧化处理。

3.根据权利要求1所述的一种双路凹凸轮旋转垂直挤压式蠕动泵，其特征在于：下部两个所述软管接头（19）为吸液口，上部两个所述软管接头（19）为排液口。

4.根据权利要求1所述的一种双路凹凸轮旋转垂直挤压式蠕动泵，其特征在于：所述无刷行星齿轮减速电机（27）的D轴与凹凸轮旋转轴（9）之间安装有O型圈（8）。

5.根据权利要求1所述的一种双路凹凸轮旋转垂直挤压式蠕动泵，其特征在于：所述挤压块盖板（16）通过第一螺丝（20）分别与一号挤压块（2）、二号挤压块（4）、三号挤压块（6）连接，所述挤压块轴承（17）分别限位安装在一号挤压块（2）、二号挤压块（4）、三号挤压块（6）正中间位置。

6.根据权利要求1所述的一种双路凹凸轮旋转垂直挤压式蠕动泵，其特征在于：所述泵壳体（12）上设有用于分别对一号挤压块（2）、二号挤压块（4）、三号挤压块（6）的垂直运动进行导向和下限位的限位槽，所述泵壳体（12）前端和末端均设有轴承安装孔。

7.根据权利要求1所述的一种双路凹凸轮旋转垂直挤压式蠕动泵，其特征在于：所述无刷行星齿轮减速电机（27）通过第二螺丝（22）与泵电机连接块（10）固定连接，所述微动开关（26）通过第三螺丝（23）固定在泵电机连接块（10）上，所述泵电机连接块（10）通过第四螺丝（24）与泵壳体（12）连接，所述泵壳体（12）通过第五螺丝（25）与泵顶盖（11）连接。

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