CN1724869B - 泵装置 - Google Patents

Abstract

一种泵装置，包括活塞(24)，其设置成可在导向压力的作用下沿着形成在本体(16)内的第一室(22)移动；间接介质(28)，其由非压缩流体组成并被活塞(24)挤压；和隔板(48)，其可与间接介质(28)配合而柔性地弯曲。当流体(A)从排放口(54a)排出时，由活塞(24)沿轴向的位移所引起的体积变化与隔板(48)沿轴向的位移所引起的体积变化相同。

Description

泵装置

技术领域

本发明涉及一种泵装置，利用可在导向压力下移动的活塞，始终定量的排放流体。

背景技术

定量排放泵已经用于恒量供应化学液体、颜料、清洗液等，例如，可以用于生产半导体等的装置、涂层装置以及医用装置中。

波纹管式泵如同定量排放泵那样用于许多方面，其中获得吸入和排放压力以使绕驱动轴安装的折叠形的波纹管在马达等的驱动作用下展开和收缩。

在例如日本特许公开专利号10-47234中公开了根据常规技术的定量排放泵，其中阀套和泵壳以整体成形的方式提供，其中分别安装了第一阀部件和第二阀部件。

在日本特许公开专利号10-47234中所公开的定量排放泵是这样设计的，驱动轴在马达的驱动作用下沿轴向移动，并且安装在驱动轴向前端的波纹管的向前端也在泵壳内形成的泵室中移动。布置在泵室内的折叠形波纹管与驱动轴成整体地线性往复移动，借此波纹管展开和收缩。

尤其特别的是，在采用的结构中，通过收缩泵室内的波纹管而产生吸入压力，从而液体从外侧被吸入，以便以定量的液体填充泵室的内部。另一方面，在驱动轴的移动作用下，泵室内的波纹管展开，从而产生排放压力，因此液体从泵室排放到外面。

然而，当使用根据该常规技术的定量排放泵时，常常担心当流体从泵室排放到外面时，由于波纹管的展开和收缩作用而可能在流体内出现脉动。

另外，在半导体制造设备等技术领域，由于涂层液体(保护层溶液)的高成本，当排放流体时，高度精确地控制流体流量(flow rate)是很重要的。

发明内容

本发明的一个主要目的是提供一种泵装置，其能够以高精度排放恒量的液体，并且在流体内不产生脉动。

本发明的上述及其它目的、特征以及优点将从下面的结合附图的说明变得更加明了，附图中仅以图示例子的方式示出本发明的优选实施例。

附图说明

图1示出了一透视图，图解了根据本发明的一实施例的定量排放泵；

图2示出了沿着图1中示出的线II-II的部分垂直截面图；

图3示出了部分垂直截面图，图解了从图2中所示的状态开始，活塞在导向压力的作用下位移后的状态；和

图4示出了部分垂直截面图，图解了从图3中所示的状态开始，活塞进一步位移到终端位置的状态。

具体实施方式

参考图1，附图标记10表示根据本发明的一实施例的定量排放泵。

该定量排放泵10包括本体16和一对设置在本体16上表面的导向压力供应口14a、14b，所述本体设有布置在一侧表面上的第一和第二连接件12a、12b，以便可拆卸地将未图示出的管连接到其上。

本体16的安装并不局限于图1中所示出的横向布置状态，即第一和第二连接件12a、12b位于本体的侧表面，以及一对导向压力供应口14a、14b位于上表面。例如，也可以是垂直布置状态，即第一和第二连接件12a、12b位于上表面，而一对导向压力供应口14a、14b位于本体的侧表面。

本体16由树脂材料形成，为基本上长方体形状，并且其构成是将具有第一和第二连接件12a、12b的喷口砌块18a、中间砌块18b和端砌块18c在未图示出的紧固装置的辅助下整体组装。在中间砌块18b和端砌块18c之间的连接部分通过第一密封件20以气封或液封的方式密封，所述第一密封件安装在形成在端砌块18c上的环形槽内。

如图2到4中所示，具有圆形垂直截面的第一室22在中间砌块18b内形成，被喷口砌块18a和端砌块18c封闭。具有圆形垂直截面的活塞24沿着第一室22在轴线方向可移动地布置。在图1中，示出的本体16以横向布置状态安装。因此，在下列描述中，轴线方向对应于水平方向(横向)。

活塞24包括主活塞体32和一闭合板36，所述主活塞体包括具有圆形截面的柱形件，在柱形件内形成有第二室30，室内包括在轴线方向延伸的小直径孔26a和大直径孔26b，从而如后面将描述的，间接介质28被引入，闭合板36通过多个螺丝件34被整体的连接到主活塞体32的一端面而封闭第二室30，从而闭合板36与之齐平。向外突出预定长度的环形突起38形成在主活塞体32的外圆周表面上。环形突起38抵靠形成在中间砌块18b的内壁上的环形台阶40上，从而在排放流体时限定活塞24的位移(参见图4)。

第二密封件42设置在主活塞体32和闭合板36之间，并以气封或液封的方式保持主活塞体32和闭合板36之间的连接部分。第二密封件42适当地防止了引入到第二室30内的间接介质28侵入到布置在活塞24的压力接受面的侧面上的其它元件中。活塞衬垫44安装在主活塞体32的环形突起38的槽内。活塞衬垫44沿着中间砌块18b的内壁表面滑动。第三密封件46安装在主活塞体32外圆周表面上的槽内。

插入到喷口砌块18a和中间砌块18b之间的基本为椭圆的隔板48在本体16内部展开。隔板48是柔软并可弯曲地，例如由诸如聚氨酯橡胶之类的弹性材料形成。在该实施例中，泵室50形成在隔板48和喷口砌块18a的内壁之间。泵室50使得分别设置在第一和第二连接件12a和12b上的排放口54a和吸入口54b(参见图1)通过第一和第二通道52a和52b连通。隔板48的形状并不局限于基本为椭圆形，也可由其它的形状构成，包括例如圆形。

为第一和第二通道52a和52b的每一个分别布置了未图示出的止回阀。通过止回阀可以恰当地避免流体从泵室50向吸入口54b的回流，以及流体从排放口54a向泵室50的回流。

泵室50具有倾斜表面56，其直径从形成有第一和第二通道52a和52b的喷口砌块18a的平坦表面向隔板48逐渐地扩大。

隔板48形成整体结构，包括厚壁的中央部分48a、薄壁的圆周边缘部分48b和连接部分48c，圆周边缘部分48b从中央部分48a延伸并固定到本体16上，连接部分48c从中央部分48a沿轴向突出，并在其外圆周表面上形成有阳螺纹。

此外，隔板48设置有位移件58，该位移件连接到连接部分48c上并可与隔板48整体的地移动。位移件58穿过小直径孔26a，所述小直径孔形成在主活塞体32内并面向主活塞体32的第二室30的内部。凸缘部分58a形成在位移件58上。同时设置了复位弹簧60，其一端固定在凸缘部分58a上，另一端固定在主活塞体32的环形台阶上。

当活塞24朝着初始位置位移以吸入流体时，复位弹簧60通过弹簧弹力压位移件58，使活塞24复位到初始位置。

间接介质28充入到该空间中，所述空间在隔板48和活塞24没有连接闭合板36的平端面之间沿轴向延伸，所述间接介质由例如诸如油之类的非压缩流体组成。在本实施例中，由于隔板48和第二、第三密封件42、46所引起的密封作用，间接介质28被引入到隔板48和活塞24的端面之间的空间中，并经由位移件58和主活塞体32的小直径孔26a之间的间隙引入到封闭的第二室30中。可以设想间接介质28为如上所述的非压缩流体，充入到活塞24和隔板48之间的整个空间中，而间接介质28不会有任何体积变化。

板状保护件62设置在间接介质28和隔板48之间，并且由例如诸如聚氨酯橡胶之类的弹性材料形成，以保护隔板48。保护件62如同隔板48一样，插入到喷口砌块18a和中间砌块18b之间。

根据本发明的实施例的定量排放泵10基本上如上述所构成。接下来将介绍其操作、功能和效果。必须说明的是，假定初始位置处于如图2中所示的状态，其中预定量的流体A已被吸入到泵室中50中，隔板48成凹形朝着活塞24凹进，连接到隔板48上的位移件58的凸缘部分58a抵靠活塞24的闭合板36。

首先，例如，未图示的半导体涂层液体供给源通过未图示的管连接到连接件12b的吸入口54b。另一方面，例如，未图示的涂层滴流装置通过另一未图示的管连接到连接件12a的排放口54a。

接着，接通未图示的导向气体供给源，以将导向气体供给到一导向压力供应口14a。在该过程中，另一导向压力供应口14b处于与大气相通的状态。将导向气体供给到活塞24和端砌块18c之间的空间，利用环形突起38的压力承受表面和活塞24的闭合板36，沿某一方向(即箭头X1的方向)压活塞24，其中活塞24与端砌块18c分开。

当活塞24沿箭头X1的方向移动时，间接介质28被活塞24的平端面挤压，而隔板48借助于间接介质28被挤压。从而，隔板48的圆周边缘部分48b与活塞24的位移结合并配合而沿活塞24的位移方向柔性弯曲。如此，当隔板48柔性弯曲时，容纳在泵室50内的预定量的流体A通过排放口54a排放到外面。

现在，当活塞24被导向压力挤压而位移一预定量时，分别对隔板48和活塞24沿轴向的位移量进行比较。其结构设计成使得隔板48的中央部分48a和连接部分48c的轴向位移量大于活塞24的轴向位移量。

即，在其初始位置，椭圆形的隔板48成凹形朝着活塞24凹进，隔板具有被固定到本体16上的外圆周边缘部分。因此，隔板48的轴向位移量与具有圆形垂直截面的活塞24的轴向位移量不同，并且隔板48的位移量实际上大于活塞24的位移量。

因此，如图3中所示，当活塞24在导向压力的作用下位移一预定量，在其初始位置抵靠活塞24的闭合板36的位移件58沿轴向位移量大于活塞24的位移量，从而与闭合板36分开一预定距离。另外，间接介质28被引入到闭合板36和位移件58之间的空间中。

结果，活塞24的位移通过由非压缩流体组成的间接介质28被传送到隔板48。因此，基于活塞24的位移(通过压力接收区域沿轴向倍增位移量获得)的流量与由于隔板48的挤压而通过排放口54a从泵室50排出的流体A的流量(排放量)相同。

换句话说，由于作为非压缩居间流体的间接介质28的存在，由导向压力的作用使活塞24沿轴向位移所引起(通过压力接收区域沿轴向倍增位移量获得)的体积变化与隔板48沿轴向位移以从泵室50排放流体A所引起的体积变化相同。因此，对应于活塞24的体积变化的排放量可保持高精度的常量。

在该实施例中，只要导向压力保持恒压，则操作和运行都是足够的。因此，不同于传统技术，其不必要为了执行对应于位移量的导向压力的反馈控制而检测活塞24的位移量。

容纳在泵式50中的流体A排放到通过未图示的管连接到排放口54a上的涂层滴流装置中。恒量的流体A(例如涂层液体)连续地滴到半导体晶片上。可以高精度地控制流体A的流量，从而，对应于基于活塞24的位移的流量，从排放口54a排放的流体A的流量保持恒定。

在该方案中，活塞24的压力柔性地弯曲隔板48，同时间接介质28提供了介于活塞24和隔板48之间的非压缩流体。因此，流体A可以被高精度地排放，同时不会在流体A中引起任何脉动。

此外，甚至当流入泵室50的流体A是液体时，流体A从泵室50排放到外面后，流体A不会保留在泵室50中。因此，可以避免形成液池，否则液体附着于隔板48而形成液池。

为了吸入流体A，从排放口54a排放出预定量的流体A后，导向气体的供应从一导向压力供应口14a转换到另一导向压力供应口14b，并且一导向压力供应口14a处于开口通向大气的状态。

由于从另一导向压力供应口14b供给导向气体，活塞24沿箭头X2的方向位移，以使活塞24复位到图2中所示的初始位置。预定量的流体A通过吸入口54b吸入到泵室50中，并且该过程进行到如上所述的排放步骤。

尽管已经示出并详细描述了本发明的某些优选实施例，但是必须理解的是，可以在不偏离附加的权利要求的范围内进行各种变化和修改。

Claims (7)

1.一种泵装置，包括：

本体(16)，具有吸入流体的吸入口(54b)和排放所述流体的排放口(54a)，其中泵室(50)形成在所述本体(16)中；

活塞(24)，能够在导向压力的作用下，沿着形成在所述本体(16)中的第一室(22)移动；

由非压缩流体组成的间接介质(28)，其中所述间接介质(28)在排放所述流体时被所述活塞(24)挤压；和

隔板(48)，与所述间接介质(28)配合而可柔性地弯曲，并挤压在所述泵室(50)内填充的所述流体，从而所述流体以对应于所述活塞(24)的位移量的量排出，

其特征在于，在所述活塞(24)中形成第二室(30)，并且所述间接介质(28)能够被引入到所述第二室(30)中；并且，连接到所述隔板(48)的位移件(58)能够在所述第二室(30)内、于抵靠所述第二室(30)的后壁的第一位置和与所述后壁间隔的第二位置之间往复移动；并且

当所述流体从所述排放口(54a)排出时，所述隔板(48)沿轴向的位移量设置成大于所述活塞(24)沿所述轴向的位移量，并且由所述活塞(24)沿所述轴向的位移所引起的体积变化设置成与所述隔板(48)沿所述轴向位移所引起的所述泵室(50)中的体积变化相同，并且由所述活塞(24)沿所述轴向的位移所引起的体积变化通过所述活塞(24)的压力接收区域倍增所述活塞(24)的所述位移量获得，当所述位移件(58)处于所述第二位置时，所述隔板(48)与所述泵室(50)的底壁和倾斜表面(56)紧密接触。

2.根据权利要求1所述的泵装置，其特征在于，在所述活塞(24)中形成小直径孔(26a)，使充满所述间接介质(28)的所述第二室(30)和所述第一室(22)之间连通。

3.根据权利要求1所述的泵装置，其特征在于，所述隔板(48)包括厚壁的中央部分(48a)、薄壁的圆周边缘部分(48b)和连接部分(48c)，所述圆周边缘部分(48b)从所述中央部分(48a)延伸并固定到所述本体(16)上，所述连接部分(48c)从所述中央部分(48a)沿所述轴向突出并连接到所述位移件(58)上。

4.根据权利要求1所述的泵装置，其特征在于，所述位移件(58)包括凸缘部分(58a)，其中弹簧件(60)固定到所述凸缘部分(58a)上，挤压所述位移件(58)，以使所述活塞(24)复位到初始位置。

5.根据权利要求1所述的泵装置，其特征在于，所述间接介质(28)充入到所述隔板(48)与所述活塞(24)在所述轴向的平端面之间的空间中。

6.根据权利要求1所述的泵装置，其特征在于，所述活塞(24)具有圆形垂直截面，并且所述隔板(48)具有椭圆垂直截面。

7.根据权利要求1所述的泵装置，其特征在于，在所述活塞(24)的外圆周表面上形成从其径向向外突出的环形突起(38)，从而通过所述环形突起(38)抵靠形成在所述本体(16)内壁上的环形台阶(40)而限定所述活塞(24)的所述位移。

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