CN117249063A - 旋转式柱塞泵及其驱动机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转式柱塞泵及其驱动机构，属于精密计量泵技术领域，所述驱动机构包括用于连接泵杆的连接座，还包括用于驱动连接座动作的驱动电机，所述驱动电机包括第一驱动电机以及第二驱动电机，所述第一驱动电机以及第二驱动电机均与连接座相连，第一驱动电机用于驱动连接座沿连接座的轴线直线往复运动，第二驱动电机用于驱动连接座绕连接座的轴线转动。所述旋转式柱塞泵包括所述驱动机构。采用本方案，不仅便于提高旋转式柱塞泵的流量可调范围，同时对旋转式柱塞泵的流体输出量调整精度控制有利。

Description

旋转式柱塞泵及其驱动机构

技术领域

本发明涉及精密计量泵技术领域，特别是涉及一种旋转式柱塞泵及其驱动机构。

背景技术

精密微量液体流量泵为多行业常见的流体输送机械，特别是医药、医疗、生化检验领域相对常见，也常见于作为各行业生产线流体配料设备。此种类型泵的性能特点中，其流量以及流量精度为泵的重要参数，同时其性能参数也需要考虑流量准确性、流量精度稳定性等。

旋转式柱塞泵作为精密微量液体流量泵的重要形式，其基本组成如申请人提供的申请号为CN200720082409.8，发明创造名称为旋转式柱塞泵的专利文献所提供的方案。其基本结构组成包括泵杆、泵套以及驱动机构，泵杆的前端设置有缺口并高精度配合于泵套中，在泵套上设置有进出、口接管，泵杆的后端连接在输出旋转运动的驱动机构上，泵杆在驱动机构上的具体连接位置为相对于旋转运动的旋转中心偏心。具体工作原理为：当驱动机构旋转时，在驱动机构的作用下，泵杆在泵套内发生沿着泵套轴线的直线往复运动并发生转动，以上往复运动为泵的抽吸、挤压动作，所述转动为切换泵套内容积腔与进出、口接管的导通关系，相较于传统活塞泵，特点之一是避免了为旋转式柱塞泵配套单向阀。

精密微量液体流量泵在使用过程中，随着对其的要求不断提高，主要的问题之一包括如何控制流量，针对该问题，现有技术中，申请号为CN201822069211.7、发明创造名称为一种计量泵角度调节装置的专利，以及申请号为202121394021.8、名称为流量可调的旋转式柱塞泵的专利文件，均公开了旋转式柱塞泵流量调节方案或具有流量调节能力的旋转式柱塞泵，同时，以上两个方案的基本原理均为通过设计相应的泵头端角度调节结构，通过调节泵头端角度来实现流量的精准调节。

鉴于旋转式柱塞泵在工业生产以及其他行业内的重要作用，有必要对旋转柱塞泵的结构进行进一步改进，以进一步提高旋转柱塞泵的性能。

发明内容

针对上述提出的对旋转柱塞泵的结构进行进一步改进的技术问题，本发明提供了一种旋转式柱塞泵及其驱动机构。采用本方案，不仅便于提高旋转式柱塞泵的流量可调范围，同时对旋转式柱塞泵的流体输出量调整精度控制有利。

针对上述问题，本发明提供的旋转式柱塞泵及其驱动机构通过以下技术要点来解决问题：旋转式柱塞泵驱动机构，包括用于连接泵杆的连接座，还包括用于驱动连接座动作的驱动电机，所述驱动电机包括第一驱动电机以及第二驱动电机，所述第一驱动电机以及第二驱动电机均与连接座相连，第一驱动电机用于驱动连接座沿连接座的轴线直线往复运动，第二驱动电机用于驱动连接座绕连接座的轴线转动。

现有技术中，区别于传统柱塞泵（如常见的活塞式油泵），其在工作时，不仅具有传统柱塞泵所具备的泵杆沿着泵头的轴线进行直线往复运动，同时具备泵头绕自身轴线转动的旋转运动，以上直线往复运动过程中，调节泵内容积腔的大小，实现吸液或排液，以上旋转运动过程中，实现容积腔与泵进、出口连通状态切换，故区别于传统柱塞泵，旋转式柱塞泵并不需要在泵套上或相应管路上配置单向阀，这样可以避免因为单向阀所造成的流体进出滞后、单向阀故障所导致的流体流量输出不准确等问题。

然而现有技术中，为使得旋转式柱塞泵的泵杆执行直线往复运动，需要安装为泵杆的轴线与驱动电机的轴线具有一定的角度，一般采用偏心结构完成驱动电机与泵杆连接，当驱动电机旋转一周，泵杆在周向方向上旋转360°，泵杆在轴线方向上完成一个周期的往复运动。现有旋转式柱塞泵的流量/输出量与旋转圈数以及单圈的流体输出量有关，比如，当通过控制驱动电机旋转圈数调整被输出流体的输出量时，最小输出量控制单位为驱动电机旋转一圈由泵头所输出的流出量，当通过调整泵头与驱动电机轴线的夹角调整输出量时，该夹角与单圈流体输出量的关系虽然是线性的，但并非是直线型关系，如果需要高精度的调整单圈的流体输出量，可以通过分段的方式建立不同夹角与单圈输出量的关系，数据量较多，在所述夹角固定后，如果需要的流体输出量并非为当下泵头的单圈输出量的整数倍，亦不能通过泵头的往复运动次数控制，获得所需量的流量输出。另外，由于泵杆与驱动电机的连接关系，使得泵组上如转子还需要承受大于泵杆的力、在偏心结构位置存在摩擦副以及冲击，与之相关的，相关受力、摩擦以及振动，均对通过提高驱动电机转速提升泵头的流量具有负面影响。

针对以上提出的现有旋转式柱塞泵在流量调整范围以及流体输出量调控精度控制的特点，提出以上技术方案。

具体的，本方案运用为驱动旋转式柱塞泵动作，在具体使用时：旋转式柱塞泵的泵杆固定于连接座上并与连接座同轴，当第一驱动电机工作时，驱动连接座沿着连接座的轴线直线往复运动，此时，可使得泵杆获得同步的直线往复运动，从而使得泵套内侧的容积腔发生体积变化，实现泵头吸液、排液；当第二驱动电机工作时，驱动连接座沿着连接座的轴线转动，此时，可使得泵杆获得同步于连接座的转动，调整泵杆上缺口相对于泵套的角度，实现容积腔与泵套上进、出口连通状态切换。

故本方案区别于现有技术：

泵杆的直线往复运动与转动分别通过单独的驱动电机作用于连接座上获得，可在任意的泵套容积腔状态下获得所需的容积腔与泵头进、出口连通形式；可在任意的容积腔与泵头进、出口连通形式下改变容积腔的容积，在进行流体输出量精度控制时，并不受限于泵杆转动圈数限制，在进行微量流体点滴或灌注时能够较容易实现点滴或灌注液量的改变和精度控制，理论上流体输出量控制精度可以无限小；

由于以上直线往复运动沿着连接座的轴线，以上转动绕连接座的轴线，在泵杆与连接座同轴时，第一驱动电机与第二驱动电机工作时，相较于现有泵头驱动形式，相应运动部件的受力得到了优化、转动部件的重心位置稳定，故可通过提升第一驱动电机与第二驱动电机的运动速度提升泵头的流量，使得旋转式柱塞泵的流量可调范围得到了提高，另外，泵杆的受力为轴线推力，因此，在第一驱动电机的直接作用下，柱塞泵出液的压力值可得到提高并容易提高；

为获得连接座直线往复运动目的以及转动目的，以上第一驱动电机以及第二驱动电机均为连接座动力部件的具体实现形式，区别于其他如气动、液动动力部件，第一驱动电机以及第二驱动电机实现对连接座的相关作用响应迅速、可控精度高，同时本结构具有结构简单、实施和运行成本低的特点。

在具体实施时，所述第一驱动电机以及第二驱动电机选自步进电机、伺服电机；现有技术中，实现直线运动与旋转运动相互转换为本领域技术人员所熟知的，故第一驱动电机以及第二驱动电机可选自旋转电机、直线电机；受限于泵头的泵套上需要连接进、出接管，在以上提出的构思下，第一驱动电机以及第二驱动电机对连接座的作用方式可为直接作用也可以为间接作用，当为直接作用时，第一驱动电机以及第二驱动电机设置在连接座的同一侧，实现相应的动作驱动并不依赖于泵杆，当为间接作用时，可以设置为在泵杆远离连接座的一侧设置第一驱动电机，通过泵杆间接作用于连接座上获得所述直线往复运动，在泵杆具有连接座的一侧设置第二驱动电机，直接驱动连接座转动。

作为所述旋转式柱塞泵驱动机构更进一步的技术方案：

还包括套管，所述连接座的一端设置有内螺纹筒；

所述第一驱动电机上同轴设置有第一转子，第二驱动电机上同轴设置有第二转子；

所述套管与第二驱动电机同轴并与第二转子固定连接；

内螺纹筒为一端设置有内螺纹孔的筒状结构并安装于套管中，所述套管的侧壁上设置有长度方向平行于套管轴线方向的滑槽，还包括剪力键，所述剪力键的一端固定于内螺纹筒上，另一端位于滑槽中，剪力键可沿滑槽的长度方向相对于滑槽滑动；

所述第一转子与所述内螺纹孔同轴并通过所述内螺纹孔与内螺纹筒螺纹连接。

以上方案提供了一种采用旋转电机作为第一驱动电机，并通过螺纹传动实现将第一驱动电机的旋转运动转换为直线往复运动的技术方案，同时该方案为一种结构简单、体积小、可高精度调节单次从旋转式柱塞泵输出的流体流量的技术方案。具体的：由于套管与第二转子连接，故套管的旋转速度由第二驱动电机控制，同时，套管与内螺纹筒之间具有剪力键，故在第二驱动电机转动时，在剪力键的作用下内螺纹筒同步于套管转动，这样，当第一驱动电机工作时，若第一转子与内螺纹筒具有速度差，则迫使与所述内螺纹孔螺纹啮合的外螺纹柱长度发生变化，此时迫使内螺纹筒带动连接座产生沿着滑槽长度方向的滑动，并依据套管转速与第一转子转速大小关系，将连接座的运动方向配置为朝向泵杆侧运动或远离泵杆侧运动，即本方案提供了一种在第一驱动电机、第二驱动电机同时转动过程中，通过对第一驱动电机、第二驱动电机的参数调节，即可动态调整泵杆方向角变化方式、泵杆运动速度以及泵杆直线运动止点位置的技术方案，而实现以上目的仅需要通过对第一驱动电机、第二驱动电机转速控制即可实现，而基于现有技术，对电机转速控制不仅可靠、同时具有易于实现高精度控制的特点，故在达到旋转式柱塞泵工作状态控制的同时，相关驱动机构具有结构简单、控制精度高的特点。另外，作为本领域技术人员，关于改变连接座位置以实现驱动泵杆直线运动控制目的，常见的，市面上已有输出转动的驱动电机的转子一般是不可以横向移动的，为了改变连接座的位置，可选方案还包括直接将第一转子螺纹连接在第一驱动电机上，第一转子与连接座的连接并不需要采用内螺纹筒过渡，但这样的方式下第一驱动电机需要相对特殊的结构形式，并且第一转子本身需要发生轴向运动，在相关螺纹磨损、变形影响泵杆直线运动精度后，维护、更换的对象为第一驱动电机，故以上方案实际上为一种实施成本低、响应灵敏、对后期维护有利的优选方案。

在具体实施时，连接座可以仅包括所述内螺纹筒，即在具体使用时，如第一转子与内螺纹筒的前端连接，则泵杆与内螺纹筒的后端直接固定，但考虑到对泵头、本驱动机构各零部件的性能设置，也可配置为连接座是分体式结构，包括前端的内螺纹筒，以通过选材、加工精度等提升相关螺纹的耐磨性以及螺纹之间的间隙，设置中间过渡连接体，实现异种材料连接固定以及以较高的配合精度实现泵杆与内螺纹筒的连接，比如：连接座包括中间过渡连接体以及内螺纹筒，中间过渡连接体的前端内螺纹筒的后端通过过盈配合插接连接，中间过渡连接体的后端用于实现与泵杆前端通过过盈配合插接连接，并设置若干连接销钉实现泵杆、中间过渡连接体、内螺纹筒相对位置固定，并将所述连接销定中的一颗或其他数量的一部分作为所述剪力键。

所述第二驱动电机设置在第一驱动电机与连接座之间，所述第二转子为空心轴，第一转子通过第二转子上的中心孔穿过第二转子并螺纹连接在内螺纹筒上。如上提供了一种具体的驱动机构零部件排布方式以及装配关系，在本方案中，第一转子穿过第二驱动电机与内螺纹筒直接连接，第二转子与第一转子可相对转动，在这样的构思下，即可实现第一驱动电机、第二驱动电机、内螺纹筒、套管四者同轴，为一种结构简单、体积小的技术方案。与所述直接螺纹连接对应的，如第一转子与中间连接件的一端固定后，通过中间连接件的另一端与内螺纹筒螺纹连接间接实现与内螺纹筒螺纹连接。

在所述内螺纹筒上，用于形成其上内螺纹的材料为高分子材料；

在用于与所述内螺纹配合、建立第一转子与内螺纹筒螺纹连接关系的外螺纹柱上，形成外螺纹柱上外螺纹的材料为金属材料；

所述内螺纹以及外螺纹均为梯形螺纹。以上方案提供了一种通过异种材料缓解内螺纹筒位置相关相互啮合的螺纹的磨损速度、通过梯形螺纹减小内螺纹筒位置相关相互啮合螺纹配合间隙的技术方案，该方案对获得较高的泵杆运动精度以及长期保持泵杆运动精度有利。作为本领域技术人员，该方案为优选方案，比如，从磨损速度以及减小配合间隙角度，作为并列技术方案，所述内螺纹筒可采用滚珠螺母，另外，关于所述内螺纹以及外螺纹的牙型为梯形螺纹的限定，也旨在提供一种对传动精度有利、结构简单的方案，本领域技术人员在现有技术的基础上，采用其他技术手段解决该问题也应当被认为是与本方案等同的技术方案。

作为一种整体式结构，设置为：还包括呈筒状的壳体，所述壳体中设置有电机仓，第一驱动电机以及第二驱动电机均安装于电机仓中；

为优化本驱动机构中相关热源的散热，设置为：壳体的其中一端设置有与所述电机仓相通的通风结构；

为便于在本驱动机构上连接旋转式柱塞泵的泵套，设置为：壳体的另一端还设置有用于安装泵套的端板；

为优化第二驱动电机的受力以及套管在工作时的位置精度，设置为：壳体与套管之间还设置有用于限定套管在壳体径向方向位置的轴承，更进一步的，装配为套管的内壁与内螺纹筒的外壁相接触并且套管与内螺纹筒同轴，以约束内螺纹筒在套管径向方向上的位置，达到提升连接座的位置精度以及优化本驱动机构相关传动部件的受力的目的，由于套管的两端均具有约束，分别为来自第二转子的约束以及内螺纹筒的约束，在具体实施时，可以根据零件加工精度、对柱塞泵的参数要求以及柱塞泵的运动特性要求、装配难度以及结构复杂程度，综合考虑是否设置所述轴承以对套管进行进一步约束，所述轴承采用轴套形式的滑动轴承即可；

为实现对连接座的位置检测以及转动角度检测，以将这些结构输入至控制模块中，并利用控制模块对第一驱动电机、第二驱动电机的工作参数进行自动调节，设置为：还包括用于检测内螺纹筒在直线往复运动方向上位置以及转动角度的检测装置，作为本领域技术人员，以上检测装置可采用基于光电效应的光检测装置，也可以是基于电磁感应的磁检测装置，当采用所述连接销钉实现内螺纹筒与泵杆连接时，由于连接销钉相对于连接座是固定的，当采用磁检测装置时，可在连接销钉上设置永磁体，并在壳体上设置电磁线圈，以感应所述永磁体在泵杆长度方向上的位置以及周向方向所处的角度。较优的，作为一种整体式设计，所述控制模块固定于壳体上。

本方案还公开了一种旋转式柱塞泵，包括泵杆，还包括用于驱动泵杆运动的驱动机构，所述驱动机构为如上任意一项所述的旋转式柱塞泵驱动机构；

其中：

所述泵杆固定于所述连接座上并与连接座同轴。

本方案为以上驱动机构作为旋转式柱塞泵驱动机构的具体运用，本方案提供的旋转式柱塞泵具有流量可调范围大、流体输出量调整精度高的特点。

作为所述旋转式柱塞泵更进一步的技术方案：

还包括套设在泵杆外侧的泵套，所述泵套上设置有第一管接头，所述第一管接头作为旋转式柱塞泵作用流体接管的管接头；

所述泵杆的外侧面上和/或泵套的内侧面上还设置有环形槽，所述第一管接头上孔道在泵套内侧的孔口位于泵套的盲端与所述环形槽之间；

还包括设置在泵套侧壁上的连通孔，所述连通孔的其中一端位于泵套的外侧面上，连通孔的另一端与所述环形槽相接。

所述泵杆通常也被称之为柱塞杆，所述泵套通常也被称之为杆套。以上方案中，所述第一管接头用于连接输送被作用液体介质的管接头，并结合所述盲端，限定了环形槽相对于第一管接头的位置，并在泵套上设置有与所述环形槽相通的连通孔，旨在针对以下问题：以上环形槽作为泵杆与泵套之间间隙的防泄漏环形腔，可以将从容积腔内进入环形槽的流体进行集中收集、储存、通过连通孔排出，进而防止其通过所述间隙泄漏至泵杆的前端，污染旋转式柱塞泵的使用环境或者在泵头前端形成结晶（旋转式柱塞泵的运用领域决定了其的部分作用对象与空气接触后形成结晶），在伴随泵头工作时出现磨粒磨损，具体为：相较于泵杆与泵套之间的间隙，环形槽较大的体积作为泄漏流体容积腔，利用其流体容置能力达到减少流体介质进一步向外泄漏压力的目的，从而防止环形槽内流体介质从泵头前端的间隙泄漏，并通过所述连通孔及时排出；另外，在环形槽中为负压环境下，环形槽作为流体连通通道的组成部分，可防止或缓解新的流体介质进入到泵头的容积腔中（这里的新的流体介质根据具体运用，可以是空气，也可以是其他流体）。如，可运用为在连通孔的外端连接与连通孔相通的流体收集装置和/或密封堵头，用于在环形槽中压力为正压时（泵头处于出液阶段），通过流体收集装置直接收集流体介质或在拆卸密封堵头后，对环形槽中收集的流体定点排放，实现在需要时将流体介质排出的目的，进一步的运用是可利用外部介质回路，通过连通孔将环形槽串联在该回路中，利用外部介质压力以及介质循环，实现：利用外部介质压力对泵杆与泵套之间的间隙进行保压，避免出现被输送流体介质泄漏或减少泄漏损失量；利用回路中的介质循环及时带走通过所述间隙泄漏并进入环形槽的流体，避免泄漏的流体存蓄于环形槽中，给被输送的流体带来污染风险、避免对环形槽位置采取其他清洁措施、避免形成滞留于转动摩擦副位置的结晶颗粒影响泵头零件的表面质量。

作为本领域技术人员，在泵套上设置连通孔，当以上连通孔为一个时，即可实现泄漏流体排出功能、向环形槽中引入保压介质，从环形槽周向的各个位置，利用液体相较于气体具有较大表面张力的特性，减小泵头内为负压情况下（泵头吸液阶段）空气进入到泵头容积腔的可能性，从而达到保障被输送流体质量、保障流体流量精度（气体进入后，由于气体具有可压缩性，在泵杆活动过程中，会造成实际进出泵头的流体流量不稳定）、保障泵头表面质量的目的（气体进入后，由于气体与被输送流体作用会在作用区域形成结晶，该结晶不仅污染泵头，同时会造成相关零件表面形成磨粒磨损）；当所述连通孔为两个及以上且在环形槽周向上连接位置不同时，即可形成所述回路。在一般运用下，通过连通孔向环形槽中注入常压液体流体即可，在特殊运用下，如被输送的介质不允许通过环形槽排出、注入环形槽中的液体流体允许少量进入泵头容积腔时，可适当对环形槽中注入的液体流体进行加压。综上，本方案可基于不同需要进行合理的防漏选择、保护选择，适应性和实用性广泛、对被作用流体介质以及旋转式柱塞泵友好。

作为本领域技术人员，为了使得环形槽与连通孔具有始终保持相对接的状态，如果将环形槽设置在泵杆上，对环形槽的宽度或者连通孔内侧孔口在泵套轴线方向的宽度提出了更高要求，同时对于作为动作部件的泵杆的力学性能不利，基于此，较优的运用是：所述环形槽位于泵套上。

在连通孔数量尽可能少的情况下，为形成所述回路，并通过连通孔引入带走环形槽中介质的流体，并使得该流体在环形槽中的流量分布均匀，设置为：所述连通孔的数量为两个，两个连通孔分别与环形槽相接的孔口相对于泵杆的轴线对称，至少有一个连通孔配置有与连通孔相通、连接在泵套上的第二管接头。本方案在具体运用时，通过所述第二管接头连接用于输入环形槽的流体，按照以上提出的具体运用方式，可在两个连通孔的外侧均配置第二管接头，以用于分别连接进液接管和出液接管，也可设置为其中一个连通孔连接第二管接头，以引入保压介质，另一个连通孔设置密封堵头，实现通过环形槽对所述间隙进行保压。

所述旋转式柱塞泵为陶瓷旋转式柱塞泵。作为本领域技术人员，该方案为对泵头与泵套材质的限定，以提供一种热稳定性好、耐磨性强、耐腐蚀性强的旋转式柱塞泵。

本发明具有以下有益效果：

本方案提供了一种用于旋转式柱塞泵的驱动机构以及包括所述驱动机构的旋转式柱塞泵，采用所述驱动机构方案，对于旋转式柱塞泵：

泵杆的直线往复运动与转动分别通过单独的驱动电机作用于连接座上获得，可在任意的泵套容积腔状态下获得所需的容积腔与泵头进、出口连通形式；可在任意的容积腔与泵头进、出口连通形式下改变容积腔的容积，在进行流体输出量精度控制时，并不受限于泵杆转动圈数限制，理论上流体输出量控制精度可以无限小；

由于以上直线往复运动沿着连接座的轴线，以上转动绕连接座的轴线，在泵杆与连接座同轴时，第一驱动电机与第二驱动电机工作时，相较于现有泵头驱动形式，相应运动部件的受力得到了优化、转动部件的重心位置稳定，故可通过提升第一驱动电机与第二驱动电机的运动速度提升泵头的流量，使得旋转式柱塞泵的流量可调范围得到了提高；

为获得连接座直线往复运动目的以及转动目的，以上第一驱动电机以及第二驱动电机均为连接座动力部件的具体实现形式，区别于其他如气动、液动动力部件，第一驱动电机以及第二驱动电机实现对连接座的相关作用响应迅速、可控精度高，同时本结构具有结构简单、实施和运行成本低的特点。

附图说明

图1 为本方案的一个旋转式柱塞泵一个具体实施例的侧视图；

图2为沿着图1所示C-C方向进行剖视获得的剖视图；

图3为沿着图1所示B-B方向进行剖视获得的剖视图；

图4为图1所示旋转式柱塞泵的立体结构示意图。

附图中的附图标记分别为：1、壳体，2、第一管接头，3、控制模块，4、第一驱动电机，5、第一转子，6、第二驱动电机，7、套管，8、内螺纹筒，9、滑槽，10、剪力键，11、泵杆，12、环形槽，13、泵套，14、连接座，15、第二管接头，16、第二转子，17、轴承，18、检测装置。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明不仅限于以下实施例：

实施例1：

如图1至图4所示，旋转式柱塞泵驱动机构，包括用于连接泵杆11的连接座14，还包括用于驱动连接座14动作的驱动电机，所述驱动电机包括第一驱动电机4以及第二驱动电机6，所述第一驱动电机4以及第二驱动电机6均与连接座14相连，第一驱动电机4用于驱动连接座14沿连接座14的轴线直线往复运动，第二驱动电机6用于驱动连接座14绕连接座14的轴线转动。

现有技术中，区别于传统柱塞泵（如常见的活塞式油泵），其在工作时，不仅具有传统柱塞泵所具备的泵杆11沿着泵头的轴线进行直线往复运动，同时具备泵头绕自身轴线转动的旋转运动，以上直线往复运动过程中，调节泵内容积腔的大小，实现吸液或排液，以上旋转运动过程中，实现容积腔与泵进、出口连通状态切换，故区别于传统柱塞泵，旋转式柱塞泵并不需要在泵套13上或相应管路上配置单向阀，这样可以避免因为单向阀所造成的流体进出滞后、单向阀故障所导致的流体流量输出不准确等问题。

然而现有技术中，为使得旋转式柱塞泵的泵杆11执行直线往复运动，需要安装为泵杆11的轴线与驱动电机的轴线具有一定的角度，一般采用偏心结构完成驱动电机与泵杆11连接，当驱动电机旋转一周，泵杆11在周向方向上旋转360°，泵杆11在轴线方向上完成一个周期的往复运动。现有旋转式柱塞泵的流量/输出量与旋转圈数以及单圈的流体输出量有关，比如，当通过控制驱动电机旋转圈数调整被输出流体的输出量时，最小输出量控制单位为驱动电机旋转一圈由泵头所输出的流出量，当通过调整泵头与驱动电机轴线的夹角调整输出量时，该夹角与单圈流体输出量的关系虽然是线性的，但并非是直线型关系，如果需要高精度的调整单圈的流体输出量，可以通过分段的方式建立不同夹角与单圈输出量的关系，数据量较多，在所述夹角固定后，如果需要的流体输出量并非为当下泵头的单圈输出量的整数倍，亦不能通过泵头的往复运动次数控制，获得所需量的流量输出。另外，由于泵杆11与驱动电机的连接关系，使得泵组上如转子还需要承受大于泵杆11的力、在偏心结构位置存在摩擦副以及冲击，与之相关的，相关受力、摩擦以及振动，均对通过提高驱动电机转速提升泵头的流量具有负面影响。

针对以上提出的现有旋转式柱塞泵在流量调整范围以及流体输出量调控精度控制的特点，提出以上技术方案。

具体的，本方案运用为驱动旋转式柱塞泵动作，在具体使用时：旋转式柱塞泵的泵杆11固定于连接座14上并与连接座14同轴，当第一驱动电机4工作时，驱动连接座14沿着连接座14的轴线直线往复运动，此时，可使得泵杆11获得同步的直线往复运动，从而使得泵套13内侧的容积腔发生体积变化，实现泵头吸液、排液；当第二驱动电机6工作时，驱动连接座14沿着连接座14的轴线转动，此时，可使得泵杆11获得同步于连接座14的转动，调整泵杆11上缺口相对于泵套13的角度，实现容积腔与泵套13上进、出口连通状态切换。

故本方案区别于现有技术：

泵杆11的直线往复运动与转动分别通过单独的驱动电机作用于连接座14上获得，可在任意的泵套13容积腔状态下获得所需的容积腔与泵头进、出口连通形式；可在任意的容积腔与泵头进、出口连通形式下改变容积腔的容积，在进行流体输出量精度控制时，并不受限于泵杆11转动圈数限制，理论上流体输出量控制精度可以无限小；

由于以上直线往复运动沿着连接座14的轴线，以上转动绕连接座14的轴线，在泵杆11与连接座14同轴时，第一驱动电机4与第二驱动电机6工作时，相较于现有泵头驱动形式，相应运动部件的受力得到了优化、转动部件的重心位置稳定，故可通过提升第一驱动电机4与第二驱动电机6的运动速度提升泵头的流量，使得旋转式柱塞泵的流量可调范围得到了提高；

为获得连接座14直线往复运动目的以及转动目的，以上第一驱动电机4以及第二驱动电机6均为连接座14动力部件的具体实现形式，区别于其他如气动、液动动力部件，第一驱动电机4以及第二驱动电机6实现对连接座14的相关作用响应迅速、可控精度高，同时本结构具有结构简单、实施和运行成本低的特点。

在具体实施时，所述第一驱动电机4以及第二驱动电机6选自步进电机、伺服电机；现有技术中，实现直线运动与旋转运动相互转换为本领域技术人员所熟知的，故第一驱动电机4以及第二驱动电机6可选自旋转电机、直线电机；受限于泵头的泵套13上需要连接进、出接管，在以上提出的构思下，第一驱动电机4以及第二驱动电机6对连接座14的作用方式可为直接作用也可以为间接作用，当为直接作用时，第一驱动电机4以及第二驱动电机6设置在连接座14的同一侧，实现相应的动作驱动并不依赖于泵杆11，当为间接作用时，可以设置为在泵杆11远离连接座14的一侧设置第一驱动电机4，通过泵杆11间接作用于连接座14上获得所述直线往复运动，在泵杆11具有连接座14的一侧设置第二驱动电机6，直接驱动连接座14转动。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上进行进一步细化：

还包括套管7，所述连接座14的一端设置有内螺纹筒8；

所述第一驱动电机4上同轴设置有第一转子5，第二驱动电机6上同轴设置有第二转子16；

所述套管7与第二驱动电机6同轴并与第二转子16固定连接；

内螺纹筒8为一端设置有内螺纹孔的筒状结构并安装于套管7中，所述套管7的侧壁上设置有长度方向平行于套管7轴线方向的滑槽9，还包括剪力键10，所述剪力键10的一端固定于内螺纹筒8上，另一端位于滑槽9中，剪力键10可沿滑槽9的长度方向相对于滑槽9滑动；

所述第一转子5与所述内螺纹孔同轴并通过所述内螺纹孔与内螺纹筒8螺纹连接。

以上方案提供了一种采用旋转电机作为第一驱动电机4，并通过螺纹传动实现将第一驱动电机4的旋转运动转换为直线往复运动的技术方案，同时该方案为一种结构简单、体积小、可高精度调节单次从旋转式柱塞泵输出的流体流量的技术方案。具体的：由于套管7与第二转子16连接，故套管7的旋转速度由第二驱动电机6控制，同时，套管7与内螺纹筒8之间具有剪力键10，故在第二驱动电机6转动时，在剪力键10的作用下内螺纹筒8同步于套管7转动，这样，当第一驱动电机4工作时，若第一转子与内螺纹筒8具有速度差，则迫使与所述内螺纹孔螺纹啮合的外螺纹柱长度发生变化，此时迫使内螺纹筒8带动连接座14产生沿着滑槽9长度方向的滑动，并依据套管7转速与第一转子5转速大小关系，将连接座14的运动方向配置为朝向泵杆11侧运动或远离泵杆11侧运动，即本方案提供了一种在第一驱动电机4、第二驱动电机6同时转动过程中，通过对第一驱动电机4、第二驱动电机6的参数调节，即可动态调整泵杆11方向角变化方式、泵杆11运动速度以及泵杆11直线运动止点位置的技术方案，而实现以上目的仅需要通过对第一驱动电机4、第二驱动电机6转速控制即可实现，而基于现有技术，对电机转速控制不仅可靠、同时具有易于实现高精度控制的特点，故在达到旋转式柱塞泵工作状态控制的同时，相关驱动机构具有结构简单、控制精度高的特点。另外，作为本领域技术人员，关于改变连接座14位置以实现驱动泵杆11直线运动控制目的，常见的，市面上已有输出转动的驱动电机的转子一般是不可以横向移动的，为了改变连接座14的位置，可选方案还包括直接将第一转子5螺纹连接在第一驱动电机4上，第一转子5与连接座14的连接并不需要采用内螺纹筒8过渡，但这样的方式下第一驱动电机4需要相对特殊的结构形式，并且第一转子5本身需要发生轴向运动，在相关螺纹磨损、变形影响泵杆11直线运动精度后，维护、更换的对象为第一驱动电机4，故以上方案实际上为一种实施成本低、响应灵敏、对后期维护有利的优选方案。

在具体实施时，连接座14可以仅包括所述内螺纹筒8，即在具体使用时，如第一转子5与内螺纹筒8的前端连接，则泵杆11与内螺纹筒8的后端直接固定，但考虑到对泵头、本驱动机构各零部件的性能设置，也可配置为连接座14是分体式结构，包括前端的内螺纹筒8，以通过选材、加工精度等提升相关螺纹的耐磨性以及螺纹之间的间隙，设置中间过渡连接体，实现异种材料连接固定以及以较高的配合精度实现泵杆11与内螺纹筒8的连接，比如：连接座14包括中间过渡连接体以及内螺纹筒8，中间过渡连接体的前端内螺纹筒8的后端通过过盈配合插接连接，中间过渡连接体的后端用于实现与泵杆11前端通过过盈配合插接连接，并设置若干连接销钉实现泵杆11、中间过渡连接体、内螺纹筒8相对位置固定，并将所述连接销定中的一颗或其他数量的一部分作为所述剪力键10。

实施例3：

本实施例在实施例2的基础上进行进一步细化：

所述第二驱动电机6设置在第一驱动电机4与连接座14之间，所述第二转子16为空心轴，第一转子5通过第二转子16上的中心孔穿过第二转子16并螺纹连接在内螺纹筒8上。如上提供了一种具体的驱动机构零部件排布方式以及装配关系，在本方案中，第一转子5穿过第二驱动电机6与内螺纹筒8直接连接，第二转子16与第一转子5可相对转动，在这样的构思下，即可实现第一驱动电机4、第二驱动电机6、内螺纹筒8、套管7四者同轴，为一种结构简单、体积小的技术方案。与所述直接螺纹连接对应的，如第一转子5与中间连接件的一端固定后，通过中间连接件的另一端与内螺纹筒8螺纹连接间接实现与内螺纹筒8螺纹连接。

实施例4：

本实施例在实施例3的基础上进行进一步细化：

在所述内螺纹筒8上，用于形成其上内螺纹的材料为高分子材料；

在用于与所述内螺纹配合、建立第一转子5与内螺纹筒8螺纹连接关系的外螺纹柱上，形成外螺纹柱上外螺纹的材料为金属材料；

所述内螺纹以及外螺纹均为梯形螺纹。以上方案提供了一种通过异种材料缓解内螺纹筒8位置相关相互啮合的螺纹的磨损速度、通过梯形螺纹减小内螺纹筒8位置相关相互啮合螺纹配合间隙的技术方案，该方案对获得较高的泵杆11运动精度以及长期保持泵杆11运动精度有利。

实施例5：

本实施例在实施例2的基础上进行进一步细化：

作为一种整体式结构，设置为：还包括呈筒状的壳体1，所述壳体1中设置有电机仓，第一驱动电机4以及第二驱动电机6均安装于电机仓中；

为优化本驱动机构中相关热源的散热，设置为：壳体1的其中一端设置有与所述电机仓相通的通风结构；

为便于在本驱动机构上连接旋转式柱塞泵的泵套13，设置为：壳体1的另一端还设置有用于安装泵套13的端板；

为优化第二驱动电机6的受力以及套管7在工作时的位置精度，设置为：壳体1与套管7之间还设置有用于限定套管7在壳体1径向方向位置的轴承17，更进一步的，装配为套管7的内壁与内螺纹筒8的外壁相接触并且套管7与内螺纹筒8同轴，以约束内螺纹筒8在套管7径向方向上的位置，达到提升连接座14的位置精度以及优化本驱动机构相关传动部件的受力的目的；

为实现对连接座14的位置检测以及转动角度检测，以将这些结构输入至控制模块3中，并利用控制模块3对第一驱动电机4、第二驱动电机6的工作参数进行自动调节，设置为：还包括用于检测内螺纹筒8在直线往复运动方向上位置以及转动角度的检测装置18，作为本领域技术人员，以上检测装置18可采用基于光电效应的光检测装置18，也可以是基于电磁感应的磁检测装置18，当采用所述连接销钉实现内螺纹筒8与泵杆11连接时，由于连接销钉相对于连接座14是固定的，当采用磁检测装置18时，可在连接销钉上设置永磁体，并在壳体1上设置电磁线圈，以感应所述永磁体在泵杆11长度方向上的位置以及周向方向所处的角度。较优的，作为一种整体式设计，所述控制模块3固定于壳体1上。

实施例6：

本实施例在实施例1的基础上，提供一种旋转式柱塞泵，包括泵杆11，还包括用于驱动泵杆11运动的驱动机构，所述驱动机构为实施例1所述的旋转式柱塞泵驱动机构；

其中：

所述泵杆11固定于所述连接座14上并与连接座14同轴。

本方案为以上驱动机构作为旋转式柱塞泵驱动机构的具体运用，本方案提供的旋转式柱塞泵具有流量可调范围大、流体输出量调整精度高的特点。

实施例7：

本实施例在实施例6的基础上进行进一步细化：

还包括套设在泵杆11外侧的泵套13，所述泵套13上设置有第一管接头2，所述第一管接头2作为旋转式柱塞泵作用流体接管的管接头；

所述泵杆11的外侧面上和/或泵套13的内侧面上还设置有环形槽12，所述第一管接头2上孔道在泵套13内侧的孔口位于泵套13的盲端与所述环形槽12之间；

还包括设置在泵套13侧壁上的连通孔，所述连通孔的其中一端位于泵套13的外侧面上，连通孔的另一端与所述环形槽12相接。

所述泵杆11通常也被称之为柱塞杆，所述泵套13通常也被称之为杆套。以上方案中，所述第一管接头2用于连接输送被作用液体介质的管接头，并结合所述盲端，限定了环形槽12相对于第一管接头2的位置，并在泵套13上设置有与所述环形槽12相通的连通孔，旨在针对以下问题：以上环形槽12作为泵杆11与泵套13之间间隙的防泄漏环形腔，可以将从容积腔内进入环形槽12的流体进行集中收集、储存、通过连通孔排出，进而防止其通过所述间隙泄漏至泵杆11的前端，污染旋转式柱塞泵的使用环境或者在泵头前端形成结晶（旋转式柱塞泵的运用领域决定了其的部分作用对象与空气接触后形成结晶），在伴随泵头工作时出现磨粒磨损，具体为：相较于泵杆11与泵套13之间的间隙，环形槽12较大的体积作为泄漏流体容积腔，利用其流体容置能力达到减少流体介质进一步向外泄漏压力的目的，从而防止环形槽12内流体介质从泵头前端的间隙泄漏，并通过所述连通孔及时排出；另外，在环形槽12中为负压环境下，环形槽12作为流体连通通道的组成部分，可防止或缓解新的流体介质进入到泵头的容积腔中（这里的新的流体介质根据具体运用，可以是空气，也可以是其他流体）。如，可运用为在连通孔的外端连接与连通孔相通的流体收集装置和/或密封堵头，用于在环形槽12中压力为正压时（泵头处于出液阶段），通过流体收集装置直接收集流体介质或在拆卸密封堵头后，对环形槽12中收集的流体定点排放，实现在需要时将流体介质排出的目的，进一步的运用是可利用外部介质回路，通过连通孔将环形槽12串联在该回路中，利用外部介质压力以及介质循环，实现：利用外部介质压力对泵杆11与泵套13之间的间隙进行保压，避免出现被输送流体介质泄漏或减少泄漏损失量；利用回路中的介质循环及时带走通过所述间隙泄漏并进入环形槽12的流体，避免泄漏的流体存蓄于环形槽12中，给被输送的流体带来污染风险、避免对环形槽12位置采取其他清洁措施、避免形成滞留于转动摩擦副位置的结晶颗粒影响泵头零件的表面质量。

作为本领域技术人员，在泵套13上设置连通孔，当以上连通孔为一个时，即可实现泄漏流体排出功能、向环形槽12中引入保压介质，从环形槽12周向的各个位置，利用液体相较于气体具有较大表面张力的特性，减小泵头内为负压情况下（泵头吸液阶段）空气进入到泵头容积腔的可能性，从而达到保障被输送流体质量、保障流体流量精度（气体进入后，由于气体具有可压缩性，在泵杆11活动过程中，会造成实际进出泵头的流体流量不稳定）、保障泵头表面质量的目的（气体进入后，由于气体与被输送流体作用会在作用区域形成结晶，该结晶不仅污染泵头，同时会造成相关零件表面形成磨粒磨损）；当所述连通孔为两个及以上且在环形槽12周向上连接位置不同时，即可形成所述回路。在一般运用下，通过连通孔向环形槽12中注入常压液体流体即可，在特殊运用下，如被输送的介质不允许通过环形槽12排出、注入环形槽12中的液体流体允许少量进入泵头容积腔时，可适当对环形槽12中注入的液体流体进行加压。综上，本方案可基于不同需要进行合理的防漏选择、保护选择，适应性和实用性广泛、对被作用流体介质以及旋转式柱塞泵友好。

实施例8：

本实施例在实施例7的基础上进行进一步细化：

作为本领域技术人员，为了使得环形槽12与连通孔具有始终保持相对接的状态，如果将环形槽12设置在泵杆11上，对环形槽12的宽度或者连通孔内侧孔口在泵套13轴线方向的宽度提出了更高要求，同时对于作为动作部件的泵杆11的力学性能不利，基于此，较优的运用是：所述环形槽12位于泵套13上。

实施例9：

本实施例在实施例8的基础上进行进一步细化：

在连通孔数量尽可能少的情况下，为形成所述回路，并通过连通孔引入带走环形槽12中介质的流体，并使得该流体在环形槽12中的流量分布均匀，设置为：所述连通孔的数量为两个，两个连通孔分别与环形槽12相接的孔口相对于泵杆11的轴线对称，至少有一个连通孔配置有与连通孔相通、连接在泵套13上的第二管接头15。本方案在具体运用时，通过所述第二管接头15连接用于输入环形槽12的流体，按照以上提出的具体运用方式，可在两个连通孔的外侧均配置第二管接头15，以用于分别连接进液接管和出液接管，也可设置为其中一个连通孔连接第二管接头15，以引入保压介质，另一个连通孔设置密封堵头，实现通过环形槽12对所述间隙进行保压。

实施例10：

本实施例在实施例6的基础上进行进一步细化：

所述旋转式柱塞泵为陶瓷旋转式柱塞泵。作为本领域技术人员，该方案为对泵头与泵套13材质的限定，以提供一种热稳定性好、耐磨性强、耐腐蚀性强的旋转式柱塞泵。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.旋转式柱塞泵驱动机构，包括用于连接泵杆（11）的连接座（14），还包括用于驱动连接座（14）动作的驱动电机，其特征在于，所述驱动电机包括第一驱动电机（4）以及第二驱动电机（6），所述第一驱动电机（4）以及第二驱动电机（6）均与连接座（14）相连，第一驱动电机（4）用于驱动连接座（14）沿连接座（14）的轴线直线往复运动，第二驱动电机（6）用于驱动连接座（14）绕连接座（14）的轴线转动。

2.根据权利要求1所述的旋转式柱塞泵驱动机构，其特征在于，还包括套管（7），所述连接座（14）的一端设置有内螺纹筒（8）；

所述第一驱动电机（4）上同轴设置有第一转子（5），第二驱动电机（6）上同轴设置有第二转子（16）；

所述套管（7）与第二驱动电机（6）同轴并与第二转子（16）固定连接；

内螺纹筒（8）为一端设置有内螺纹孔的筒状结构并安装于套管（7）中，所述套管（7）的侧壁上设置有长度方向平行于套管（7）轴线方向的滑槽（9），还包括剪力键（10），所述剪力键（10）的一端固定于内螺纹筒（8）上，另一端位于滑槽（9）中，剪力键（10）可沿滑槽（9）的长度方向相对于滑槽（9）滑动；

所述第一转子（5）与所述内螺纹孔同轴并通过所述内螺纹孔与内螺纹筒（8）螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的旋转式柱塞泵驱动机构，其特征在于，所述第二驱动电机（6）设置在第一驱动电机（4）与连接座（14）之间，所述第二转子（16）为空心轴，第一转子（5）通过第二转子（16）上的中心孔穿过第二转子（16）并螺纹连接在内螺纹筒（8）上。

4.根据权利要求2或3所述的旋转式柱塞泵驱动机构，其特征在于，在所述内螺纹筒（8）上，用于形成其上内螺纹的材料为高分子材料；

在用于与所述内螺纹配合、建立第一转子（5）与内螺纹筒（8）螺纹连接关系的外螺纹柱上，形成外螺纹柱上外螺纹的材料为金属材料；

所述内螺纹以及外螺纹均为梯形螺纹。

5.根据权利要求2或3所述的旋转式柱塞泵驱动机构，其特征在于，还包括呈筒状的壳体（1），所述壳体（1）中设置有电机仓，第一驱动电机（4）以及第二驱动电机（6）均安装于电机仓中；

壳体（1）的其中一端设置有与所述电机仓相通的通风结构；

壳体（1）的另一端还设置有用于安装泵套（13）的端板；

还包括用于检测内螺纹筒（8）在直线往复运动方向上位置以及转动角度的检测装置（18）。

6.旋转式柱塞泵，包括泵杆（11），还包括用于驱动泵杆（11）运动的驱动机构，其特征在于，所述驱动机构为权利要求1至5中任意一项所述的旋转式柱塞泵驱动机构；

其中：

所述泵杆（11）固定于所述连接座（14）上并与连接座（14）同轴。

7.根据权利要求6所述的旋转式柱塞泵，其特征在于，还包括套设在泵杆（11）外侧的泵套（13），所述泵套（13）上设置有第一管接头（2），所述第一管接头（2）作为旋转式柱塞泵作用流体接管的管接头；

所述泵杆（11）的外侧面上和/或泵套（13）的内侧面上还设置有环形槽（12），所述第一管接头（2）上孔道在泵套（13）内侧的孔口位于泵套（13）的盲端与所述环形槽（12）之间；

还包括设置在泵套（13）侧壁上的连通孔，所述连通孔的其中一端位于泵套（13）的外侧面上，连通孔的另一端与所述环形槽（12）相接。

8.根据权利要求7所述的旋转式柱塞泵，其特征在于，所述环形槽（12）位于泵套（13）上。

9.根据权利要求8所述的旋转式柱塞泵，其特征在于，所述连通孔的数量为两个，两个连通孔分别与环形槽（12）相接的孔口相对于泵杆（11）的轴线对称，至少有一个连通孔配置有与连通孔相通、连接在泵套（13）上的第二管接头（15）。

10.根据权利要求6至9中任意一项所述的旋转式柱塞泵，其特征在于，所述旋转式柱塞泵为陶瓷旋转式柱塞泵。