CN1704588A - 泵装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的泵装置包括：电动机(2)；偏心地安装在电动机(2)的输出轴(3)上的偏心构件(4)；与该偏心构件(4)卡合且变换成朝输出轴(3)的径向运动的凸轮机构(5)；具有通过该凸轮机构(5)的动作而在输出轴(3)的径向出没以进行泵作用的隔膜(6)的泵体(7～10)。本发明的泵装置容易小型化且能得到微小流量。
Description
技术领域
本发明涉及循环流体用的泵装置。本发明尤其是涉及具有利用隔膜的泵体的泵装置。
背景技术
如图26所示，作为这种循环泵100，已知有一种具有多个利用隔膜101对流体进行吸引或压缩的泵体102、同时将各泵体102的隔膜101配置在同一平面上的结构(日本专利特开平11-62837号公报)。该循环泵100具有：作为驱动源的电动机103；由电动机103旋转并具有相对于旋转中心稍微倾斜的端面的旋转轴104；可旋转地设于该旋转轴104的倾斜周面上的凸轮板105；等间隔地配置在该凸轮板105周围的隔膜101。
当电动机103连续地驱动使旋转轴104旋转，则凸轮板105的周缘部通过倾斜的端面朝旋转轴104的轴向位移。通过该凸轮板105的轴向位移，使各隔膜101进行出没动作。当隔膜101被按压，压力室106的容积发生变化，通过流入阀及流出阀的作用，流体朝一个方向输送。
【专利文献1】日本专利特开平11-62837号公报
但是，上述循环泵100中，隔膜101配置在同一平面上，故难以在维持泵体102的大小的情况下进行小型化。另外，隔膜101配置在同一平面上，因而当为了增大流量而扩大隔膜101时，必须扩大凸轮板105的直径，变更非常麻烦。
而且，凸轮板105相对于隔膜101的配置面只是稍微倾斜且电动机103连续旋转，故难以仅使任意1个泵体102独立动作。即，凸轮板105相对于隔膜101的配置面只是稍微倾斜，故相邻的泵体102相互之间必然动作。因而难以仅使1个泵体102动作而得到微小的流量。
发明内容
为此，本发明的目的在于提供一种容易小型化且能得到微小流量的泵装置。
为了达到上述目的，本发明的泵装置包括：电动机；偏心地安装在电动机的输出轴上的偏心构件；与该偏心构件卡合且变换成朝输出轴的径向运动的凸轮机构；具有通过该凸轮机构动作而在输出轴的径向出没以进行泵作用的隔膜的泵体。
因此，当电动机驱动，则偏心构件旋转，通过凸轮机构按压隔膜使泵体动作。由此，泵装置动作，吸引或压缩流体。
上述发明的泵装置中，电动机最好是步进电动机。若使用步进电动机，则能对凸轮机构以微小的角度进行控制，也可仅使1个泵体动作而得到微小的流量。
上述发明中，凸轮机构具有相对于偏心构件可旋转地安装的接触环，上述偏心构件旋转时，最好是上述接触环一边相对于上述偏心构件进行相对旋转一边使上述隔膜朝上述输出轴的径向移动。这样，若构成为接触环一边相对于上述偏心构件进行相对旋转一边使上述隔膜移动，则上述接触环不用一边相对于上述隔膜旋转一边进行按压这样的动作，能稳定地使上述隔膜朝径向移动。
上述本发明中，具有由隔膜堵塞、形成与外部连通的流入通道和流出通道的压力室，最好在上述隔膜的上述压力室的相反侧形成用于移动隔膜的突起。如此结构，容易构成当上述隔膜的突起被上述接触环推压，上述压力室的压力增加，则流体从上述压力室流出，当上述隔膜返回，则上述压力室的压力减小，流体流入上述压力室。
上述发明中，对隔膜的突起实施氟涂层或覆盖耐磨损及低摩擦系数的材料，则有助于提高耐久性及降低接触阻力。
在上述发明中，泵体以凸轮机构为中心且以90度的等间隔配置4个，接触环最好做成能使4个泵体中的仅1个泵体动作。这样，若能仅使1个泵体动作，则也可容易地得到微小的流量输出。
上述发明中，也可构成为，凸轮机构具有相对于偏心构件可旋转地安装的滑块，当上述偏心构件旋转时，上述滑块相对于上述偏心构件一边相对旋转一边使隔膜朝上述输出轴的径向移动。
上述发明中，具有由上述隔膜堵塞、形成与外部连通的流入通道和流出通道的压力室，最好在上述隔膜的上述压力室的相反侧形成用于移动隔膜的突起。如此结构，容易构成当上述隔膜的突起被上述滑块推压，上述压力室的压力增加，则流体从上述压力室流出，当上述隔膜被上述滑块拉回，则上述压力室的压力减小，流体流入上述压力室。
如上所述，采用本发明的泵装置，凸轮机构使隔膜朝输出轴的径向位移，故不需要像传统的那样将隔膜配置在同一平面上，能比较容易地实现泵装置的小型化。
另外，若作为电动机使用步进电动机，则能以微小的角度控制凸轮机构，仅使1个泵体动作，能得到微小的流量。因此，能扩大泵装置的适用范围。
附图的简单说明
图1是表示本发明的泵装置的图，(A)是取下了流道盖的状态的主视图，(B)是中央纵剖视图。
图2是表示凸轮机构的分解立体图。
图3是表示轴承夹和接触环的分解立体图。
图4是表示接触环与隔膜的接触状态的主视图。
图5是表示泵体的外壳的俯视图。
图6是表示泵体的中央纵向截面侧视图。
图7是表示泵体的盖的仰视图。
图8是表示由图7的VIII-VIII剖切的状态的主视图。
图9是表示泵装置的侧视图。
图10是表示泵装置的背视图。
图11是表示泵装置的主视图。
图12是表示流道盖的剖视图。
图13是表示凸轮机构旋转180度时与隔膜的关系的图。
图14是表示各泵体的隔膜位移量与凸轮机构的旋转角度的关系的图。
图15是表示使各泵1个个地动作的一例的图。
图16是表示其他实施形态的泵体的俯视图。
图17是表示其他实施形态的泵体的中央纵截面侧视图。
图18是表示其他实施形态的隔膜的纵截面侧视图。
图19是表示又一实施形态的隔膜的剖视图。
图20是表示变更了泵体数量的实施形态的俯视图，(A)是具有1台泵体，(B)是具有2台泵体，(C)是具有3台泵体。
图21是表示其他实施形态的凸轮机构的图，(A)是主视图，(B)是侧视图。
图22是表示本发明的泵装置的其他实施形态的横剖视图。
图23是表示同上泵装置的纵剖视图。
图24是表示同上泵装置的分解立体图。
图25是表示又一实施形态的凸轮机构的立体图。
图26是表示传统的泵装置的中央纵剖侧视图。
具体实施方式
以下，根据图示的最佳形态对本发明的构成进行详细说明。
从图1至图15表示本发明的泵装置1的实施形态的一个例子。该泵装置1如图1所示，包括：电动机2；偏心地安装在电动机2的输出轴3上的偏心构件4；与该偏心构件4卡合且变换成朝输出轴3的径向运动的凸轮机构5；具有通过该凸轮机构5动作而在输出轴3的径向出没以进行泵作用的隔膜6的泵体7～10。
电动机2为步进电动机。该电动机2由螺钉固定安装在支承板11上。滚珠轴承12的内环22例如通过压入安装在偏心构件4上。按压滚珠轴承12的垫圈和切槽环13由小螺钉14旋紧在电动机2的输出轴3的前端上。偏心构件4由小螺钉49固定在电动机2的输出轴3上。
如图2所示，凸轮机构5具有：与支承板11一体形成的滑动导向件15；能与轴向垂直(径向)地滑动的滑块16；收放滚珠轴承12的轴承夹17。滑动导向件15以输出轴3为中心形成环形，并朝支承板11的安装电动机2的面的相反侧突出。在该端面至少具有沿径向形成的2个导向切槽18。
滑块16为环形，具有：在朝滑动导向件15侧突出的径向上形成的滑动导向件侧凸部19；朝轴承夹侧突出、且在与滑动导向件侧凸部19不同角度的径向上形成的轴承夹侧凸部20。轴承夹17为圆筒形，在滑块16侧的端面上，具有在可滑动地与轴承夹侧凸部20卡合的径向上形成的导向切槽21。轴承夹17与滚珠轴承12的外环23嵌合。
如图3所示，接触环24可旋转地安装在轴承夹17的外周部。接触环24相对于轴承夹17可旋转，故如图4所示，接触环24与隔膜6抵接时相对于轴承夹17旋转，从而能减轻接触时的冲击。轴承夹17的嵌合接触环24的外周面上形成有凹槽25，同时在接触环24的内周面形成与上述凹槽25嵌合的凸部26。这些凹槽25与凸部26通过揿扣式配合进行卡合，从而接触环24可旋转，同时容易地一次性操作就可组装。
泵体7～10都是相同的结构，如图5及图6所示，包括：形成于壳体27的压力室28；设置成堵住该压力室28的隔膜6。它们的材质是不与搬运流体乃至循环流体反应的材料。在压力室28的开口缘部周围形成环状的切槽29。另外，在隔膜6上形成环状突起30。突起30被压入环状的切槽29内，使隔膜6固定在壳体27上，同时能用隔膜6对压力室28的开口部密封。在隔膜6的突起30的再外侧，连续地设有平面状的密封部31。该密封部31夹在壳体27与盖32之间，通过螺钉固定能使隔膜6的固定及压力室28的密封更牢固可靠。隔膜6的位移量设定为与偏心构件4的偏心量相同或比其小。不过，隔膜6的位移量可通过改变偏心构件4的偏心量来变更。
隔膜6的压力室28的相反侧的面的中央，形成有按压隔膜6使其变形的突起33。对隔膜6的突起33最好实施氟涂层以提高耐久性，同时可降低接触阻力。也可对突起33覆盖耐磨损性及低摩擦系数的材料，以提高耐久性及降低接触阻力。
压力室28内形成与外部连通的流入通道34和流出通道35。在流入通道34的途中形成L字形的流入阀槽36，同时L字形的流入阀37插入固定于该流入阀槽36内。流入阀37具有安装部37a和阀部37b。阀部37b与流入阀槽36的压力室28的相反侧的面密接。由此，当隔膜被推压、容积室的压力增加，则流体从压力室28流出时，阀部37与流入阀槽36的壁密接，以阻挡流动，当隔膜返回，容积室的压力减小，则流体流入压力室28内时，阀部37b离开流入阀槽36的壁，以使流体流动。从而构成所谓的单向阀。在流入通道34的进口形成用于装入O形环的锪孔39。
在流出通道35的途中形成L字形的流出阀槽40，同时L字形的流出阀41插入固定于该流出阀槽41内。流出阀41具有安装部41a和阀部41b。阀部41b与流出阀槽40的压力室28侧的面密接。由此，当隔膜返回，容积室的压力减小，则流体流入压力室28内时，阀部41b与流出阀槽40的壁密接，以阻挡流动，当隔膜被推压、容积室的压力增加，则流体从压力室28流出时，阀部41b离开流出阀槽40的壁，以使流体流动。从而构成所谓的单向阀。在流出通道35的出口设有流出管42。
另外，流入阀37及流出阀41的各阀部37b、41b都由极薄的弹性构件构成，都能以微小的规定压力就可变形。因此，能以小的压力负荷使阀动作。而且，使用了只要插入各阀槽36、40内就可设置的单向阀结构，故能得到组装容易、灵敏度好、可靠性好的阀，同时可用作微小流量用。
如图7及图8所示，盖32在分别围住图5所示的流入阀槽36和流出阀槽40以及环状的切槽29的部位·位置上具有凸部51(图7中用双点划线表示)。通过该凸部51的存在，流入阀槽36、流出阀槽40和环状的切槽29可分别通过板状的密封部31进行密封。
如图9～图11所示，4个泵体7～10以凸轮机构5为中心配置。各泵体7～10的隔膜6的突起33朝向凸轮机构5的接触环24。本实施形态中，各泵体7～10以凸轮机构5为中心以90度等间隔配置。另外，各泵体7～10与凸轮机构5的关系如图13及图14所示，不会使2个泵体7～10同时动作。由此，能仅使1个泵体7～10动作，能得到微小流量的输出。
各泵体7～10的流出管42贯通凸轮机构5的支承板11的透孔。另外，各流入通道34的进口的锪孔39中装入O形环。而且，各泵体7～10的凸轮机构5的相反侧的侧面上设有流道盖43。如图12所示，流道盖43具有：设于与各泵体7～10的锪孔39对应位置的孔44；从各孔44贯通侧面的管道45。该管道45从流道盖43的侧面突出构成管状，做成容易与管子等连接的结构。
如图1所示，在流道盖43的内面侧设有回路基板46。在该基板46上，设有读取安装在输出轴3上的切槽环13的旋转用的光电断路器47及其驱动回路。由此，可检测输出轴3的旋转位置。切槽环13形成为碗形，具有通过光电断路器47的发光元件与光接收元件之间的凸缘部分，在该凸缘部分形成检测用的切槽。
以下说明上述泵装置1的动作。
当驱动电动机2时，滚珠轴承12的内环22通过偏心构件4旋转。滚珠轴承12的外环23以偏心构件4的偏心量为半径进行回转运动。由此，轴承夹17和接触环24也以偏心构件4的偏心量为半径进行回转运动。在此，输出轴3通过偏心构件4使凸轮机构5动作，故接触环24成为以输出轴的偏心量为半径的旋转动作，尽管接触点离开了中心，但朝向隔膜的接触速度V与将刚体的凸轮安装在旋转轴上进行动作的场合相比变得极小。因此，与将凸轮机构5直接设置在输出轴3上的情况相比，可将接触PV(压力P和速度V的乘积)做得极小，可提高耐久性。
电动机2旋转时，如图13所示，接触环24依次按压各泵体7～10的隔膜6的突起33使其放开。各泵体7～10中，通过推压隔膜6，压力室28的容积减小，流入阀37关闭，同时流出阀41打开。由此，将流体从压力室28推出。另外，通过放开隔膜6，压力室28的容积增大，流出阀41关闭，同时流入阀37打开。由此，流体引入压力室28内，以此重复可使流体流动。
输出轴3的旋转位置由光电断路器47检测。电动机2是步进电动机2，故能将输出轴3以相对于各泵体7～10的任意的角度往复旋转。另外，各泵体7～10处的隔膜6的移动如图14的实线所示，不会2个泵体同时进行。因此，可仅使任意1个泵体动作。本实施例中，如图15所示，可将输出轴3仅作90度往复旋转。由此，偏心构件4每90度进行往复旋转运动，可仅使成为对象的泵体动作。此时，其他3个泵体的隔膜6不与接触环24接触，故不动作。例如，图15所示的例子中，使泵体7动作3次，接着泵体8动作1次，进而泵体9动作6次。
这样，因为电动机2是步进电动机，故能得到容易正反转、控制性好、可提高输送流体的流量精度、使用方便的泵装置1。另外，电动机2是步进电动机，故不需动作时可事先停止，可实现节能泵。
上述形态是本发明的较佳的形态的一例，但并不局限于此，在不脱离本发明的宗旨的范围内可进行各种变形实施。例如，本实施形态中，隔膜6、流入阀37和流出阀41是分别形成的，但并不局限于此，也可如图16及图17所示，将它们一体形成。例如，图示的例子中，流出阀41及流入阀37通过将隔膜6切成コ字形而形成为一体。另外，本实施形态中，接触环24开放时，隔膜6单独返回原处，但并不局限于此，也可如图18及图19所示，设置返回弹簧48，通过其作用返回。使用图18所示的返回弹簧48时，返回弹簧48与流体接触，故由不被流体侵蚀的材质构成。
而且，本实施形态中，各泵体7～10的组装及各泵体7～10与支承板11的组装由螺钉固定，但并不局限于此，也可是超声波熔接或粘结等。本实施形态中，为了检测输出轴3的转速使用了光电断路器47，但并不局限于此，也可使用已知的旋转检测装置，例如霍尔元件或MR元件等。
本实施形态中，设置了4台泵体7～10，但并不局限于此，例如，如图20所示也可设置1～3台，或者5台以上的任意的台数。该场合，数量越少越能确保隔膜6的位移量。而且，本实施形态中，泵体7～10在输出轴3的轴向上仅配置1级，但并不局限于此，也可设置数级。
另外，本实施形态中，在凸轮机构5内设有滚珠轴承12及接触环24两部位的自由旋转构件，但并不局限于此，在凸轮机构5也可不设置自由旋转构件。例如，如图21所示也可是由凸轮构件构成的凸轮机构5。另外，也可如图25所示那样的、由将滚筒60从电动机2的输出轴3偏心并旋转自如地安装在滚筒座61上的凸轮机构来实施。
而且，本实施形态中，通过滑动导向件15、滑块16及轴承夹17的组合，轴承夹17借助接触环24推压隔膜6，但并不局限于此，也可如图22至图24所示那样，利用在滚珠轴承12的周围与偏心构件4的偏心方向卡合并进行直线往复运动的一对滑块50A、50B，使隔膜6依次位移进行泵作用，以替换滑动导向件15、滑块16及轴承夹17。该场合，滑块50A、50B将中央的孔54嵌入滚珠轴承12的外座圈，在径向分别卡合，将隔膜6的中央具有的卡合片53的头部与相互正交的2根轴的一方上配置的凹部52卡合。卡合片53将头部分别嵌入滑块50A、50B的凹部52内，使其脖子部钩在凸缘55上卡合。由此，滑块50A、50B通过偏心构件4的偏心旋转，在朝相互正交的方向交替移动时，通过卡合片53拉动或推压隔膜6使压力室28收缩或扩张。在此，通过相互正交状地形成配置于固定构件侧的2根直线槽及与其嵌合的板状突起、例如将突起56与设于支承盖11的切槽57及设于流道盖43的切槽(未图示)卡合，可使滑块50A、50B仅在相互正交的径向上可滑动地得到支承。由此，当电动机2旋转时，通过偏心构件4的偏心运动，与滚珠轴承12卡合的滑块50A、50B沿切槽57移动，分别推压拉动隔膜6，以起到泵的功能。锅盖捏手那样的卡合片53用小螺钉59进行固定，安装成由承接板58将隔膜6夹住的形状。
另外，本实施形态中使用了隔膜6，但并不局限于此，也可使用管子。
Claims (9)
1.一种泵装置，其特征在于，包括：电动机；偏心地安装在电动机的输出轴上的偏心构件；与该偏心构件卡合且变换成朝所述输出轴的径向运动的凸轮机构；具有通过该凸轮机构动作而在所述输出轴的径向出没以进行泵作用的隔膜的多个泵体。
2.如权利要求1所述的泵装置，其特征在于，所述电动机是步进电动机。
3.如权利要求1所述的泵装置，其特征在于，所述凸轮机构具有相对于偏心构件可旋转地安装的接触环，所述偏心构件旋转时，所述接触环一边相对于所述偏心构件进行相对旋转一边使所述隔膜朝所述输出轴的径向移动。
4.如权利要求3所述的泵装置，其特征在于，具有由所述隔膜堵塞、形成与外部连通的流入通道和流出通道的压力室，在所述隔膜的所述压力室的相反侧形成用于移动隔膜的突起，
当所述隔膜被所述接触环推压，所述压力室的压力增加，则流体从所述压力室流出，当所述隔膜返回，则所述压力室的压力减小，流体流入所述压力室。
5.如权利要求4所述的泵装置，其特征在于，对所述隔膜的突起实施氟涂层。
6.如权利要求4所述的泵装置，其特征在于，对所述隔膜的突起覆盖耐磨损及低摩擦系数的材料。
7.如权利要求3所述的泵装置，其特征在于，所述泵体以所述凸轮机构为中心且以90度的等间隔配置4处，所述接触环能使4处的泵体中的仅1个泵体动作。
8.如权利要求1所述的泵装置，其特征在于，所述凸轮机构具有相对于所述偏心构件可旋转地安装的滑块，当所述偏心构件旋转时，所述滑块相对于所述偏心构件一边相对旋转一边使所述隔膜朝所述输出轴的径向移动。
9.如权利要求8所述的泵装置，其特征在于，具有由上述隔膜堵塞、形成与外部连通的流入通道和流出通道的压力室，在上述隔膜的上述压力室的相反侧形成用于移动隔膜的突起，
当上述隔膜被上述滑块推压，上述压力室的压力增加，则流体从上述压力室流出，当上述隔膜被上述滑块拉回，则上述压力室的压力减小，流体流入上述压力室。
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