CN116888365A - 长寿命非接触式泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种长寿命非接触式泵，其旨在通过如下结构在不使部件发生摩擦的情况下保持泵送操作引起的气密性，防止流体中因摩擦产生异物，且改善耗材的更换寿命，所述长寿命非接触式泵包括：泵缸，其具有预定的泵送空间；入口阀和出口阀，所述入口阀和所述出口阀位于泵缸的一部分，从而防止液体的回流并使液体能够引入和排出；波纹管，其配备于泵缸的泵送空间，从而改变泵送空间的体积，以泵送通过所述入口和所述出口引入/排出的流体；以及往复驱动单元，其配备于所述气缸罩的外侧，沿与其连接的往复杆往复驱动所述活塞。

Description

长寿命非接触式泵

技术领域

本发明涉及一种非接触式泵，具体地涉及一种长寿命非接触式泵，其可以在不使部件发生摩擦的情况下保持泵送操作引起的气密性，防止流体中因摩擦产生异物，改善耗材的更换寿命并且降低更换成本，提高设备的运转率，比原本更易于更换耗材，并且有望适用于各种工业领域。

背景技术

通常如图1所示，活塞往复型泵由以下各部分构成：液体进入泵内部的入口，防止入口的液体回流的入口阀1；液体可从泵内部排出的出口，防止出口的液体回流的出口阀2；在泵内部形成可容纳液体的空间的泵缸3；缩小或放大空间以使液体出入泵缸3内部的活塞4；进行密封以防止泵缸3和活塞4之间泄漏液体的密封件5；密封引导件6，注入液体以降低密封件5的磨损的液体注入桶7；能够使活塞4往复运动的泵送驱动单元8。

其结构如下：当泵缸3内部的体积增加时，上述液体通过入口阀1进入泵内部，当泵缸3内部的体积减少时，上述液体通过出口阀2排出到泵外部。

以现有的活塞往复型泵为例，由于活塞4和泵缸3的往复运动和摩擦，为气密性使用的材料被磨损，因此需要在操作一定次数后更换耗材。

因此，随着设备的产品生产能力提高以及操作次数增加，相关耗材的更换周期也变得越来越短。根据设备的生产能力，一些生产线以1周至2周为周期更换一次耗材。

换言之，如活塞往复型泵，在为了不使泵缸3和活塞4之间泄漏液体而进行密封并且在密封件5摩擦的同时活塞4往复运动的结构中，需要使活塞4和密封件5摩擦的面变得顺滑，或者选择摩擦力小和磨损少的材料作为密封件5，从而提高耗材的更换周期。

然而，在材料摩擦操作的结构中，通过接触面的加工和更换密封件5，将耗材的寿命提高数倍或更高是有限的。

另外，随着更换周期变短，需要中断设备运转并且工作人员频繁更换耗材的周期变得更短，从而给制造公司带来在增加耗材费用、设备中断时间以及人工成本等的损失的问题。

另外，在更换耗材时，要拆卸的部件即密封件5和密封引导件6的更换以及将润滑剂注入液体注入桶7等，需要对较多部件进行作业，并且在进行密封件5和密封引导件6的组装工作时，若密封件5被损坏或者未紧密组装到准确位置，会因工作人员的工作熟练度而不同，因此存在更换和维护不便的问题。

特别地，韩国注册专利第10-1449047号在将树脂材料用作波纹管材料时，为了防止波纹管因外部压力而严重变形，包括由油等液体组成的非压缩型间接介质，以保持波纹管内的压力。

即，当通过泵送少量流体的结构来施用树脂类流体时，在压缩流体的过程中发生变形，为了对此进行弥补，需要48小时填充非压缩性介质。

另外，为了在波纹管的内部适用非压缩性间接介质，需要结构复杂的配置，因此存在提高制造成本和产品价格的问题。

另外，活塞往复型泵在往复操作时有可能因密封材料的摩擦而产生异物并且异物引入流体中，因此对于医疗用液体或需要保持纯度的化学流体等液体泵送是不合理的结构。

因此，随着现有电池制造工艺的生产能力提高，相关设备的耗材更换周期变短，由此使中断设备运转后更换耗材的周期变短，因此需要与之对应的产品。

发明内容

技术问题

为解决上述问题，本发明提出一种适用波纹管的泵结构，从而提供一种长寿命非接触式泵，上述长寿命非接触式泵可以在不使部件发生摩擦的情况下保持泵送操作引起的气密性，防止流体中因摩擦产生异物，改善耗材的更换寿命并降低更换成本，提高设备的运转率，比原本更易于更换耗材，并有望适用于各种工业领域。

技术方案

为解决上述目的，本发明提供一种长寿命非接触式泵，其特征在于包括：泵缸，其通过沿两侧形成的入口和出口执行泵送操作来引入/排出流体，并包括出口阀和入口阀，且具有预定的泵送空间，其中，所述出口阀配备于所述出口侧，从而在流体通过所述入口引入时防止排出的流体回流，所述入口阀配备于入口侧，从而在流体通过所述出口排出时防止流体的引入，所述泵送空间容纳被引入的流体；波纹管，其配备于所述泵缸的泵送空间，从而改变所述泵送空间的体积，以泵送通过所述入口和所述出口引入/排出的流体；活塞，其合拢所述波纹管的一端部，从而与所述波纹管一同流动；往复杆，其与所述活塞一体连接，并通过延伸至所述泵缸的外侧，与所述活塞的流动一同执行往复操作，从而伸缩地改变所述波纹管；气缸罩，其合拢所述泵缸的一部分，固定所述波纹管的另一端部，并被所述往复杆贯穿；以及往复驱动单元，其配备于所述气缸罩的外侧，沿与其连接的所述往复杆往复驱动所述活塞。

其中，所述波纹管的特征在于包括：第一波纹管，其由橡胶组成，以此可伸缩地改变体积，从而在内部具有真空空间；以及第二波纹管，其形成于所述第一波纹管的外侧，并由薄金属板组成，以在所述第一波纹管重复改变体积的情况下保持牢固性。

另外，所述气缸罩中进一步形成真空管线，所述真空管线对形成于所述波纹管内部的真空空间形成真空。

另一方面，所述气缸罩的排放孔中进一步配备泄漏传感器，所述泄漏传感器在外部确认进入所述真空空间的流体，并通过结合到所述排放孔感测波纹管破损时进入真空空间的流体，以去除进入的流体。

另一方面，所述泵缸的某一部分进一步包括温度传感器，所述温度传感器感测通过所述波纹管的泵送而引入/排出所述泵送空间的流体的温度。

另一方面，所述泵缸的某一部分进一步包括压力传感器，所述压力传感器感测通过所述波纹管的泵送而引入/排出所述泵送空间的流体的压力。

有益效果

通过提供如上所述配置的本发明，可以期望获得如下效果。

第一，当执行泵送操作时，可以在不使部件摩擦的情况下，使通过金属波纹管执行收缩膨胀的泵送操作得到改善而使耗材更换寿命得以改善，从而使现有产品的每周或数周更换一次的耗材更换周期提高到数个月。

第二，可以通过改进现有部件较短的更换周期来解决不便，显着降低因更换耗材而造成的损失，并提高设备的运转率。

第三，由于与现有的泵相比，更换数量少、更换方法简单，可以更容易地进行更换。

第四，可以容易地适用于除电池制造之外的半导体、显示器以及化学品等各种工业领域。

附图说明

图1是示出现有活塞往复型泵的结构图。

图2至图4是示出根据本发明的长寿命非接触式泵的结构和操作状态图。

具体实施方式

通过附图以及与此相关的如下具体内容和实施例，本发明的独特观点和具体技术特征将更加明确。在本说明书中，应当注意在对每个附图的构成要素赋予附图标记时，相同的构成要素虽示于不同的附图，但其尽可能地被赋予相同的编号。

另外，在描述本发明的实施例时，当认为相关已知配置或功能的详细描述可能使本发明的主旨模糊时，将省略详细描述。

另外，在描述本发明的构成要素时，术语仅用于区分一构成要素和其它构成要素，该构成要素的性质、次序或顺序等不受该术语的限制。当描述某一构成要素“连接”、“结合”或“接通”到其它构成要素时，所述构成要素可以直接连接到或接通到所述另一构成要素，但应当理解其它构成要素可以“连接”、“结合”或“接通”于每个构成要素之间。

以下，将通过附图详细描述本发明的实施例。

如图2至图4所示，本发明的长寿命非接触式泵可以配置为包括：泵缸100，其向电池注入流体(电解液或电池液)；波纹管200，其配备于所述泵缸100的内部，并通过伸缩执行泵送操作；往复驱动单元400，其使所述波纹管200执行泵送操作；以及气缸罩300，其合拢泵缸100和波纹管200，以防止电池液泄漏。

泵缸100的两侧形成入口103和出口105，并且具有容纳流体的预定的泵送空间101，其中所述入口103具有引入流体但防止回流的入口阀110，所述出口105具有排出流体但防止流体回流的出口阀120。

换言之，优选地泵缸100通过沿两侧形成的入口103和出口105执行泵送操作来引入/排出流体，并包括出口阀120和入口阀110，且由具有预定泵送空间101的气缸组成，其中，所述出口阀120配备于出口105侧，从而在流体沿所述入口103引入时防止流体回流，所述入口阀110配备于所述入口103侧，从而在流体沿所述出口105排出时防止流体引入，所述泵送空间101容纳引入的流体。

另外，波纹管200可以配备于泵缸100的泵送空间101，从而改变泵送空间101的体积，以泵送通过入口103和出口105引入/排出的流体。

即，波纹管200可以构成第一波纹管200a，并包括第二波纹管200b，其中，所述第一波纹管200a由橡胶组成，以此可伸缩地改变体积，从而在内部具有真空空间201，所述第二波纹管200b形成于所述第一波纹管200a的外侧并由薄金属板组成，以在第一波纹管200a重复改变体积的情况下保持牢固性。

另一方面，第二波纹管200b由金属组成，但若能由具有伸缩性且与第一波纹管200a一样具有气密性的材质所替代，可以仅用第二波纹管200b构成波纹管200。

此时，适用薄金属板焊接波纹管的第二波纹管200b可以保障流体的充分体积并提高重复寿命的效果，以将因泵送空间101充分改变体积以及重复操作而引起的应力降到最低。

此时，优选波纹管200包括第二波纹管200b、活塞410以及固定法兰210，其中，所述第二波纹管200b在泵送空间101中伸缩地配备，所述活塞410合拢第二波纹管200b的一端部，所述固定法兰210合拢第二波纹管200b的另一端部的同时，固定设置于气缸罩300的内侧。

即，活塞410通过合拢所述波纹管200的一端部，可以与所述波纹管200一同流动。

另外，往复杆420可以与所述活塞410一体连接，并通过延伸至所述泵缸100的外侧，与所述活塞410的流动一同执行往复操作，从而伸缩地改变波纹管200。

气缸罩300可以配置为合拢泵缸100的一部分，固定波纹管200的另一端部，并被往复杆420贯穿。

此时，优选在气缸罩300中进一步形成真空管线310，所述真空管线310对形成于所述波纹管200内部的真空空间201形成真空。

另外，往复驱动单元400可以通过配备于气缸罩300的外侧，沿与其连接的往复杆420往复驱动活塞410。

另一方面，波纹管200的活塞410和往复驱动单元400之间可以连接往复杆420，其一端固定于波纹管200的活塞410，以此执行波纹管200的伸缩改变。

另外，往复驱动单元400可以结合到气缸罩300的外侧，从而连接往复杆420以往复驱动活塞410。

另一方面，泵缸100的某一部分可以包括温度传感器130，所述温度传感器130感测泵送空间101中引入/排出的流体温度。

另外，泵缸100的某一部分可以包括压力传感器140，所述压力传感器140感测泵送空间101中引入/排出的流体压力。

即，一侧形成入口103和入口阀110，一侧形成出口105和出口阀120，从而能够将流体持续泵送提供至电池，其中，流体通过所述入口103进入泵缸100的泵送空间101，所述入口阀110在所述入口103防止流体的回流，流体通过所述出口105从泵缸100的泵送空间101排出，所述出口阀120在所述出口105防止流体的回流。

提供波纹管200，其伸缩改变以使流体出入泵缸100的泵送空间101，并且形成真空管线310，其用预定大小的孔连接所述波纹管200内部和气缸罩300的外部，以在所述波纹管200的真空空间201形成真空。

另一方面，气缸罩300的中央可以进一步配备杆引导件220，所述杆引导件220通过衬套结合于往复杆420，从而在波纹管200执行泵送操作时引导往复杆420的精确往复。

其中，依次构成往复杆420，气缸罩300的中央配备杆引导件220，其中，所述往复杆420通过固定于波纹管200的活塞410往复驱动，以使波纹管200收缩膨胀，所述杆引导件220引导往复杆420能够精密地往复。

因此，可以配备泄漏传感器330，以使在波纹管200因寿命结束而破损时感测泄漏到波纹管200的真空空间201的流体。

其中，泄漏传感器330可以配备于气缸罩300的排放孔320并合拢排放孔320，以使排放孔320根据泄漏传感器330的感测信号去除真空空间201中的流体，其中，所述排放孔320在波纹管200破损时排出进入到真空空间201的流体。

另一方面，当要泵送的流体的温度变化时，排出体积因流体密度变化而变化，因此温度传感器130可以通过感测流体温度校正警报或体积变化。

另一方面，压力传感器140可以在吸入和排出内部流体时检测并管理压力，从而在吸入和排出流体时管理最佳的泵送条件。

可以提出气缸罩300和密封件240，其中，所述气缸罩300使波纹管200和杆引导件220以及往复驱动单元400结合，所述密封件240为了波纹管200和气缸罩300的气密性而组装。

其中，密封件240可以由第一密封件241、第二密封件243以及第三密封件245组成，其中所述第一密封件241配备于泵缸100和固定法兰210之间，所述第二密封件243配备于固定法兰210和气缸罩300之间，所述第三密封件245配备于气缸罩300和往复杆420之间。

针对如上所述构成的本发明的长寿命非接触式泵，描述如下结构和连接关系。

首先，泵缸100和波纹管200之间的泵送空间101由流体填充。

因此，流体可以通过入口阀110进入泵缸100内部，并通过出口阀120排出，波纹管200泵送该流体。

其中，优选入口阀110和出口阀120内置止回阀，以防止流体的回流。

泵缸100和波纹管200之间以及气缸罩300之间可以由密封件240保持结合部分的气密性，从而防止流体的泄漏。

波纹管200的真空空间201中连接真空管线310，从而始终保持一定的真空状态，当往复杆420因往复驱动单元400的驱动而位于前进位置时，活塞410位于入口阀110和出口阀120侧方向。

此时，在波纹管200的活塞410处于最大的前进状态下，波纹管200膨胀到最大，由此泵缸100的泵送空间101具有最小体积。

另一方面，在流体引入前的待机状态下，往复杆420因驱动而后退到往复驱动单元400时，波纹管200的活塞410开始朝向离入口阀110和出口阀120远的方向执行后退操作以使入口阀110打开，从而使流体引入泵缸100内部。

在后退操作结束后入口阀110被关闭且波纹管200的活塞410最小地后退的情况下，波纹管200处于最小的收缩状态，泵缸100的泵送空间101形成最大的体积空间。

另一方面，在结束引入流体操作的状态并处于排出流体前的待机状态下，当往复杆420因往复驱动单元400而前进时，波纹管200的活塞410朝向离入口阀110和出口阀120近的方向前进，前进操作开始后出口阀120被打开，由此流体在泵缸100的泵送空间101中通过出口阀120排出。

此时，在前进操作结束后，出口阀120保持关闭状态并在结束流体排出后返回。

本发明的长寿命非接触式泵因往复驱动单元400的操作而执行流体排排出前的待机状态和流体引入前的待机状态的往复操作，并泵送该流体。

另一方面，气缸罩300的下方设置一侧密封的泄漏传感器330，以保持波纹管200的真空空间201的真空状态。

另一方面，随着波纹管200重复伸缩改变操作，疲劳会累积到波纹管200的薄金属板。

此时，当波纹管200的寿命因疲劳累积到波纹管200的薄金属板而结束时，薄金属板的焊接处或者疲劳累积处出现裂缝，即使流体泄漏到真空状态的泵缸100的泵送空间101中，若流体因波纹管200的薄金属板开始出现裂缝而开始少量泄漏，波纹管200的真空空间201的下方也会开始被流体填充，并且排放孔320中填充泄漏的流体。

另一方面，当排放孔320中填充流体时，即使波纹管200出现裂缝也会被泄漏传感器330检查并向设备发出警告，从而防止因波纹管200破损而导致设备损坏，并告知耗材的更换周期。

流体的排出定量可以通过在波纹管200的前进位置和后退位置中泵缸100的泵送空间101的体积变化来确定供给量。

另一方面，可以确认流体密度随流体温度变化而改变使得排出重量以相同体积为准时发生变化，并根据温度条件的变化而以与变化的体积的重量相同的量对流体密度进行校正，或者当具有针对温度变化的警告设置功能时提高产品质量。

另外，可以通过在泵缸100的泵送空间101中包括可测量流体温度的温度传感器130来检测填充的流体的温度，从而计算根据温度变化的体积变化量而补偿控制波纹管200的往复驱动量，并感测设备的温度变化而掌握危险状况。

另一方面，压力传感器140可以在吸入和排出内部流体时检测并管理压力，从而在吸入和排出流体时管理最佳的泵送条件。

换言之，通过确认每次排放时的吸入/排出压力是否恒定，可以确认引入泵内部的流体的量是否恒定，并确认位于吸入/排出流体的入口103和出口105中执行防止流体回流功能的入口阀110和出口阀120是否操作正常。

因此，通过每次吸入或排出时保持恒定的压力，能够以准确的量泵送流体，并且在吸入压力和排出压力变化时，告知吸入和排放的流体量改变或者入口103和出口105的各止回阀需要检查的状况。

本发明的长寿命非接触式泵为了将流体供给到电池，研发成能够在流体泵送操作中适用波纹管200的结构，以防止现有泵中影响其寿命的由接触和摩擦导致的磨损问题。

因此，波纹管200的设计寿命达到数百万次，具有比原本高出10倍或更多倍的显着的寿命改善效果，因此能够将对电池注入流体的生产线的生产力，比原本进一步延长至6至12个月。

因此，为了在波纹管200的伸缩或停止状态下将波纹管200的变形降到最小，当对其内部执行真空以使波纹管200的真空空间201的压力与外部压力相同时，可以将由于水平设置波纹管200而使波纹管200中心因自重发生下垂或者因波纹管200的往复操作而发生的波纹管200颤动降到最低。

另一方面，通过保持波纹管200的真空空间201的真空条件，可以将波纹管200由于与外部压力差而导致的变形降到最低，从而通过其形状提高流体的引入/排出精确度，并控制更加稳定的泵送量。

另外，即使因波纹管200破损而使流体泄漏到内部，泄漏传感器330也可以防止设备主体受到负载而破损。

因此，通过在本发明的长寿命非接触式泵适用波纹管200，可以显着改善泵送结构，并且由于具有在不使保持气密性的部件发生摩擦的情况下利用波纹管200来执行收缩膨胀的泵送操作结构，能够将原本数十万次的耗材更换周期改善到数百万次，同时可将目前需要每周或数周更换耗材的更换周期改善到数个月或更长。

另外，在更换耗材时仅需要更换一个波纹管200或少量的部件，并且与现有方式相比，更换工作更简单、更换部件数量少，更换方法也比现有泵更简单，使得工作人员能够容易地掌握更换方法并在短时间内更换耗材。

在本发明的长寿命非接触式泵中，当波纹管200的薄金属板开始出现裂缝使得少量流体开始泄漏时，泄漏传感器330立即感测泄漏，并且在该流体泄漏到泵的外部之前获知更换时间，因此具有能够防止设备污染或火灾事故等安全问题的优点。

另外，除用于汽车的流体注入工艺之外，流体可通过泵送有望适用于半导体、显示器、化学品以及制药公司等多种领域并取得效果，并且波纹管200的材料可利用树脂类和特殊材料而非金属，按照每种流体的特性相应适用。

通过提供如上所述构成的本发明，可以改变制造工艺需要耗材更换周期更长的产品但因没有适当的产品而适用具有接触型气密性缺点的活塞操作型泵的现象，并且利用另一种概念的结构显着延长耗材更换周期。

第一，当执行泵送操作时，可以在不使部件摩擦的情况下，通过波纹管来执行收缩膨胀的泵送操作，由于具有这种结构特征，泵送次数从数十万次提高至数百万次，使得耗材更换周期比原本进一步延长。

第二，可以应对耗材的更换周期，使得目前数周更换一次的部件数个月更换一次。

第三，可以通过改进部件较短的更换周期来解决不便，显着降低耗材更换给制造公司造成的损失，并提高设备的运转率。

第四，在更换耗材时仅需要更换一个波纹管或少量的部件，并且与现有方式相比，更换工作更简单，因此更换部件数量少，更换方法也比现有泵更简单，使得工作人员能够容易地掌握更换方法并在短时间内更换耗材。

以上描述的本说明书和权利要求书中使用的术语和词汇不应被限制性解释为常规的或词典上的含义，考虑到发明人可以为了通过最佳的方法描述发明而适度定义术语概念的原则，应当被解释为符合本发明技术构思的含义和概念。

因此，本说明书中的附图和实施例示出的结构仅为本发明最优选的一个实施例，而不代表本发明的全部技术构思，因此应当理解在本发明的申请时期存在能够替代这些实施例的各种等同物和修改实施例。

工业实用性

除用于汽车的流体注入工艺之外，利用长寿命非接触式泵的泵送流体可通过泵送有望适用于半导体、显示器、化学品以及制药公司等多种领域并取得效果，并且波纹管的材料可利用树脂类和特殊材料而非金属，按照每种流体的特性相应适用。

Claims (5)

1.一种长寿命非接触式泵，其特征在于，包括：泵缸(100)，其通过沿两侧形成的入口(103)和出口(105)执行泵送操作来引入/排出流体，并包括出口阀(120)和入口阀(110)，且具有预定的泵送空间(101)，其中，所述出口阀(120)配备于所述出口(105)侧，从而在流体沿所述入口(103)引入时防止流体回流，所述入口阀(110)配备于所述入口(103)侧，从而在流体沿所述出口(105)排出时防止流体引入，所述泵送空间(101)容纳引入的流体；

波纹管(200)，其配备于所述泵缸(100)的泵送空间(101)，从而改变所述泵送空间(101)的体积，以泵送通过所述入口(103)和所述出口(105)引入/排出的流体；

活塞(410)，其合拢所述波纹管(200)的一端部，从而与所述波纹管(200)一同流动；

往复杆(420)，其与所述活塞(410)一体连接，并通过延伸至所述泵缸(100)的外侧，与所述活塞(410)的流动一同执行往复操作，从而伸缩地改变所述波纹管(200)；

气缸罩(300)，其合拢所述泵缸(100)的一部分，固定所述波纹管(200)的另一端部，并被所述往复杆(420)贯穿；以及

往复驱动单元(400)，其通过配备于所述气缸罩(300)的外侧，沿与其连接的所述往复杆(420)往复驱动所述活塞(410)，

其中，通过形成于所述气缸罩(300)的真空管线(310)，在所述波纹管(200)的内部形成真空被保持的真空空间(201)。

2.根据权利要求1所述的长寿命非接触式泵，其特征在于，

所述波纹管(200)包括：

第一波纹管(200a)，其由橡胶组成，以此可伸缩地改变体积，从而在内部具有真空空间(201)；以及

第二波纹管(200b)，其形成于所述第一波纹管(200a)的外侧，并由薄金属板组成，以在所述第一波纹管(200a)重复改变体积的情况下保持牢固性。

3.根据权利要求1所述的长寿命非接触式泵，其特征在于，

所述气缸罩(300)中形成排放孔(320)，所述排放孔(320)排出进入所述真空空间(201)的流体，

泄漏传感器(330)进一步配备于所述排放孔(320)，所述泄漏传感器(330)结合到所述排放孔(320)，以在外部确认进入所述真空空间(201)的流体并去除进入的流体，从而在所述波纹管(200)破损时感测进入所述真空空间(201)的流体。

4.根据权利要求1所述的长寿命非接触式泵，其特征在于，

所述泵缸(100)的某一部分进一步包括温度传感器(130)，

所述温度传感器(130)通过所述波纹管(200)的泵送，感测所述泵送空间(101)中引入/排出的流体温度。

5.根据权利要求1所述的长寿命非接触式泵，其特征在于，

所述泵缸(100)的某一部分进一步包括压力传感器(140)，

所述压力传感器(140)通过所述波纹管(200)的泵送，感测所述泵送空间(101)中引入/排出的流体压力。