CN1270081C - 容积式活塞泵 - Google Patents

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Abstract

一种连续工作的容积式活塞泵，包括：限定第一和第二孔(32)的计量区(14)，第一和第二量杆(34)，以及驱动量杆的马达(40)。还包括与计量区连接的阀门区(12)，包括第一计量室(37a)和第二计量室(37b)，第一计量室与第一孔相连通，第二计量室与第二孔相连通；量杆的每一个包括朝向一端的相应的量杆尖端(36)，适合于向相应的孔中和计量室内的液体施加位移压力，并且量杆进一步包括朝向相反端的齿条；马达与齿条啮合连接，马达的角位移可使得第一和第二量杆同时在相反的排出和再加载方向线性位移。所述泵还包括马达控制器，配置成精确地控制马达的角位移。因为无需输入和再加载的时间，因而提供了更大的输出循环率。

Description

容积式活塞泵
技术领域
本发明涉及连续容积式活塞泵，尤其涉及一种改进的线性容积式活塞泵，其采用创新的双齿条(rack)和小齿轮(pinion)设计，可使活塞泵在一个计量室排出的同时在另一个计量室进行填充。
背景技术
微型阀(microvalve)在现有技术中是已知的，用于以可重复和精确的方式输送液体材料诸如粘合剂、环氧树脂、灌注化合物、SMT(超小型电子管)粘合剂、双组分粘合剂和钎焊油(其内含有散开的固体)等等。通常这些用于液体材料的输出器应用在各种工业领域中，诸如电器装配与维修、现场成形衬垫(form in place gasketing)、部件装配与密封、模子制造、浇注件、工具和机器以及装置的生产和组装、SMT维修以及各种其它应用。
现有的容积式配送系统为旋转结构型式，如合并在本文中用作参考、并与本申请同时转让的第5,931,355号美国专利所公开的阀。因而，它们不是基于真正的容积测定置换(volumetric positive displacement)技术。对于起码的一些应用，使用基于真正的容积测定置换技术的活塞泵是有优势的，其可以在从第一计量室输出的同时将第二计量室添满，或相反。其结果是因为不需要填充或重新加载的周期，会以更大的配送循环率形成连续的操作循环。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于真正的容积测定置换技术的连续工作的容积式活塞泵。与传统的容积式活塞泵不同，本发明的用于通过液体出口将粘合剂分配到工件表面上的容积式活塞泵包括：限定了第一和第二孔的计量区；第一和第二量杆，布置在所述孔中，并可在其中往复运动；以及驱动所述量杆的马达，其中所述泵进一步包括与所述计量区耦合的阀门区，包括第一计量室和第二计量室，所述第一计量室与所述第一孔相连通，所述第二计量室与所述第二孔相连通；所述量杆的每一个包括各自的朝向一端的量杆尖端，所述量杆尖适合于向相应的所述孔中和计量室内的液体施加位移压力，并且所述量杆进一步包括朝向相反端的齿条；所述马达与所述齿条啮合连接，这样，所述马达的角位移能够引起所述第一和第二量杆同时在相反的排出和再加载方向的线性位移。
优选地，所述泵包括马达控制器，配置成精确地控制所述马达的角位移。
优选地，所述量杆尖端具有比相应的所述量杆直径小的直径。
优选地，所述计量室的尺寸被设置为能够接纳所述量杆尖端。
根据本发明的活塞泵能够从一个计量室配送出液体，同时对另一个计量室进行填充。因为无需输入和重新加载的时间，因而提供了更大的输出循环率。使用优化的编码控制马达，本发明的活塞泵几乎可以不受限制地精确输出，并具有“即时(on-the-fly)”调节能力。该活塞泵很容易拆卸和清洗，使用不锈钢路径部件和聚四氟乙烯密封，具有最大范围的化学兼容性。安装在活塞泵侧边的集成电路板可用于控制该独特的4通阀门和马达方向(在不使用旋转编码控制器时)。
本发明及其附加特征和优点在下面结合附图的说明中，将被更好地理解。
附图说明
图1是依据本发明的原则建立的活塞泵的主视剖面图；
图2是与图1类似的局部剖面图；
图3是图1和图2示出的活塞泵的侧视剖面图；
图4是形成本发明的一部分的量杆的独立的平面图；
图5是图4所示的量杆的端视图；
图6是形成本发明一部分的阀门区的后视图；
图7是图6所示的阀门区的侧视图；
图8是图6和图7所示的阀门区的主视图；
图9是图6到图8所示的阀门区沿图8中的断面线9-9的剖面图；
图10是图6到图9所示的阀门区沿图8中的10-10断面线的剖面图；
图11是形成本发明一部分的换向阀的示意平面图；
图12是图11所示的换向阀的端视图；
图13是沿图11中13-13断面线的剖面图。
具体实施方式
现在更具体地参照附图，在图1-3中示出了依据本发明的原理构造的连续型容积式活塞泵10。活塞泵10以模块化的方式构造是有优势的，包括阀门区12、计量区14和马达区16。阀门区可由不锈钢或其它合适的材料构造，在优选实施例中，阀门区包括锥形孔18以在其中接收锥形换向阀20。换向阀20优选地包括具有公知结构的4通锥形座阀，并使用螺母和垫圈组件22(图3)连接在孔18内。然而，作为替换，可使用例如4通圆柱形座阀以及相应的圆柱形孔，并且采用其它公知换向阀结构的实施例也包括在本
发明的范围内。
在图示的实施例中，使用枢轴臂24(图3)启动换向阀20，而枢轴臂24是响应枢轴板26的。可利用气缸28依据电磁阀(solenoid valve)(未示出)的开启来驱动枢轴板26，而电磁阀是由来自控制电路/开关30或其它合适的驱动装置的命令驱动的。
计量区14同样可由不锈钢或其它合适的材料构造。计量区14内的一对孔32适于容纳相应的一对量杆34。每个量杆34包括各自的量杆尖端36，其特别适于对容纳在孔32和与其相应的计量室37中的液体施加位移压力(displacement pressure)。如在本申请前面的背景部分所讨论的，该液体是将被输出的液体，并可包括例如粘合剂、环氧树脂、灌注化合物、SMT(超小型电子管)粘合剂、双组分粘合剂(two part adhesive)和钎浆油(其内带有散开的固体)等等或其它需要的液体。液体通过液体入口端38引入阀门10，液体入口端38优选地包括母螺旋式(Luer Lock)入口或10-32入口。可采用注射器安装支架40以容纳含有将被分配的液体的工业注射器，并通过进口38引入阀门。通常，这类注射器具有超过35cc的液体容积。
现在参照马达区16，举例来说，这种罩壳部件可由镀有硬铬的工具钢建造，以提高抗磨损能力。马达区16与马达42相连，在优选的实施例中，马达42可包括6瓦、24伏直流电压(VDC)的齿轮马达。马达驱动马达区16内的驱动齿轮44，马达区16还包括激励/惰轮齿轮46以及止推片(thrustwasher)48。
在图4中可更好地看出，量杆34的上端被构造为齿条和小齿轮系统内的齿条(rack)。换句话说，在该区域内的量杆34的外圆周包括齿轮齿50，其适于与驱动齿轮44的外圆周上的相应齿啮合。这样，在齿条和小齿轮系统中，由马达42驱动驱动齿轮44旋转，导致量杆34在上下两个方向线性活动(linear actuation)。很顺利地，马达在第一方向上的旋转将导致各个量杆34a和34b在相反的方向上线性移动，一个向上运动另一个向下运动。随后，当向上运动的量杆34a、34b的上端接触了设置在马达区16的上端的开关板52时，限制开关启动，从而使马达42反转。此时，向上运动的量杆34a向下运动，而量杆34b向上运动。
在工作中，到达驱动马达42的控制信号旋转驱动齿轮44，驱动齿轮44再将两个齿条或量杆34中的一个向排出方向(向下)推动，而齿条或量杆34中的另一个则向注入方向(向上)运动。量杆34用杯状密封装配以提供化学兼容的、确实的液体密封(positive fluid seal)，这种线性齿条运动导致了确定液体容积置换(positive volumetric fluid displacement)，到达马达的低压信号导致低的输出速率。小电压信号导致小的注射量(shot size)。
虽然对特定的应用来说，可能较小或较大容积的计量阀是适合的，但优选地双计量室阀门的每一侧保持1cc的液体容积。当一个计量室37和孔34空出时，开关板52上的限制开关颠倒马达的极性，并开始从相反的计量室输出。在马达极性颠倒的同时，阀门20换向到交替位置，这样另一计量室与液体出口54连通，液体出口54优选地包括公螺旋式出口。
马达42上的旋转编码器可提供闭环信号，使马达以受控的离散角运动旋转，导致精确的线性置换(linear displacement)。
本发明的特别的优点是能够很容易地拆卸系统部件，以方便维护和清洗。完成拆卸只需拧下三个螺丝钉。一旦拆开，可方便地刷洗清洁那些孔。
在可选的实施例中，可采用本发明计量阀的任意通路形式，其中对装有双组分物质的应用或清洗不安全(如带有危险材料)或不划算的应用，计量块和阀门块组件可采用低成本的注射模制塑料(injection molded plastic)。如果需要可使用步进马达，另外，可采用小注射点形式，使用专门的耦合设计，较小的量杆尖端与标准的量杆相连。
因而，尽管本发明的示例性的实施例已经被示出并加以说明，本领域的技术人员可进行许多变化、改变和替换，这都在本发明的精神和范围内。

Claims (21)

1.一种用于通过液体出口将粘合剂分配到工件表面上的容积式活塞泵，包括限定了第一孔和第二孔(32)的计量区(14)；布置在所述孔中并可在其中往复运动的相应的第一量杆和第二量杆(34)；以及驱动所述量杆的马达(40)，其特征在于，
所述泵进一步包括与所述计量区耦合的阀门区(12)，包括第一计量室(37a)和第二计量室(37b)，所述第一计量室与所述第一孔相连通，所述第二计量室与所述第二孔相连通；
所述量杆的每一个包括各自的朝向一端的量杆尖端(36)，所述量杆尖端(36)适合于向相应的所述孔中和计量室内的液体施加位移压力，并且所述量杆进一步包括朝向相反端的齿条；和
所述马达与所述齿条啮合连接，这样，所述马达的角位移能够引起所述第一量杆和第二量杆同时在相反的排出和再加载方向的线性位移。
2.根据权利要求1所述的容积式活塞泵，其中所述量杆尖端的直径小于相应的所述量杆的直径。
3.根据权利要求1所述的容积式活塞泵，进一步包括马达控制器，配置成精确地控制所述马达的角位移。
4.根据权利要求1所述的容积式活塞泵，其中所述泵包括液体入口(38)，用于液体流入所述阀中。
5.根据权利要求2所述的容积式活塞泵，其中所述泵包括液体入口(38)，用于液体流入所述阀中。
6.根据权利要求3所述的容积式活塞泵，其中所述泵包括液体入口(38)，用于液体流入所述阀中。
7.根据权利要求1所述的容积式活塞泵，其中所述计量室的尺寸被设置为能够接纳所述量杆尖端。
8.根据权利要求2所述的容积式活塞泵，其中所述计量室的尺寸被设置为能够接纳所述量杆尖端。
9.根据权利要求3所述的容积式活塞泵，其中所述计量室的尺寸被设置为能够接纳所述量杆尖端。
10.根据权利要求4所述的容积式活塞泵，其中所述计量室的尺寸被设置为能够接纳所述量杆尖端。
11.根据权利要求5所述的容积式活塞泵，其中所述计量室的尺寸被设置为能够接纳所述量杆尖端。
12.根据权利要求6所述的容积式活塞泵，其中所述计量室的尺寸被设置为能够接纳所述量杆尖端。
13.根据权利要求1所述的容积式活塞泵，进一步包括粘合剂源，其中所述粘合剂选自环氧树脂、灌注化合物、超小型电子管粘合剂、双组分粘合剂和钎焊油。
14.根据权利要求1-13任一项所述的容积式活塞泵，进一步包括换向阀(20)，用于有选择地使所述第一和第二计量室与所述液体出口连通。
15.根据权利要求1-13任一项所述的容积式活塞泵，进一步包括马达区(16)和紧固件，所述紧固件用于以可拆卸的方式使所述计量区、马达区和阀门区相互固定，以通过操纵所述紧固件使所述计量区、马达区和阀门区易于相互分离，以清洁所述第一和第二计量室和所述阀门区。
16.根据权利要求15所述的容积式活塞泵，其中所述紧固件包括螺钉。
17.根据权利要求1-13任一项所述的容积式活塞泵，其中所述阀门区由不锈钢或塑料制成。
18.根据权利要求1-13任一项所述的容积式活塞泵，其中所述计量区由不锈钢、塑料或工具钢制成。
19.根据权利要求1-13任一项所述的容积式活塞泵，进一步包括马达区(16)和布置在所述马达区的齿轮，用于与每个所述第一和第二量杆上的齿条相啮合，并进一步与所述马达啮合。
20.根据权利要求3所述的容积式活塞泵，其中所述马达控制器被配置为精确地控制所述马达，以产生需要的配送体积。
21.根据权利要求3所述的容积式活塞泵，其特征在于，所述马达控制器被配置用于精确地控制所述马达，以产生需要的分配流量。
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