JP2011518986A - 計量ポンプ及び駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 構造が簡単で計量精度が高い計量ポンプ及び駆動装置を提供する。
【解決手段】 計量ポンプにおいて、ポンプケーシング（3）と摺動的にポンプケーシング（3）に取り付けたポンプボディ（2）を含み、ポンプボディ（2）の中の腔内にラム（1）を取り付け、ポンプボディ（2）の側壁に腔体と連通する導流孔（11）があり、ポンプケーシング（3）に吸液孔（9）と排液孔（10）があり、吸液孔（9）と排液孔（10）がケーシング（3）の内側での開口は導流孔（11）がポンプボディ（2）での開口の摺動軌跡にある。
【選択図】図２

Description

この発明は計量ポンプ及び駆動装置に関係するもので、特にラムを使う計量ポンプ及び駆動装置に関係するものである。

計量ポンプは、主に主要な液体媒質に、定量の補助的な液体を注射・抽出するのに使われる。たとえば、計器、自動制御、試験或いは少量的な加薬での応用など。これらの応用で、計量に対する要求が非常に高く、微量のリークと偏差にも非常に敏感である。この精度要求を満たすために、計量ポンプの密封、精度と各部品間の組み合わせ精度が厳格な基準に達しなければならない。

従来の計量ポンプには、蠕動ポンプ、ラムポンプ、隔膜ポンプ、注射式ポンプがある。そのうち、蠕動ポンプはローラの回転によるホースの押し出しで液体を送る目的を実現する。ほかのポンプの原理は大体同じである。つまり、隔膜或いは柱状のピストンの往復運動で、腔体で圧力或いはマイナス圧力を発生させ、それぞれ入液口と出液口にある二つのパイロットチェックバルブを開閉することにより、液体の輸送を実現するのである。

これらの従来の計量ポンプの中で、蠕動ポンプは微量、正確な輸送がなかなか難しく、ホースが劣化しやすく、耐酸アルカリ性と耐溶剤性が悪い。一方、他の計量ポンプは、パイロットチェック弁をポンプボディの中の液体が通過する開閉スイッチとしているので、下記の欠点がある。まず、パイロットチェック弁は、圧力或いはマイナス圧力が十分に大きく、パイロットチェック弁の弾性回復力より大きくなって、はじめて開放・閉鎖できるようになり、これで、盲点エリア或いはデッドコーナーができる。この盲点エリアは微量サンプリング或いは加薬にとって許されないのである。次に、二つのチェック弁のところにゴミが少しあると、完全に閉まらなく、効かなくなる。3つ目とし、入液口或いは出液口に圧力があると、チェック弁はこの圧力に左右されて効かなくなることがある。

このために、中国の実用新案特許番号2005201154431で一種の計量ポンプを公開した。ポンプボディの中で、ラムチューブを設置し、ラムがラムチューブで往復運動し、ラムチューブがポンプボディの中で相対的に回転でき、ラムチューブの吸い込み口或いは吐出口がポンプボディの相応の位置に回転するときに、ポンプ腔と液体の輸入通路或いは液体輸出通路の間の連通を実現する。この計量ポンプはチェック弁をなくしたので、チェック弁の開閉と密封による計量偏差を避けることができる。この計量ポンプのラムチューブはポンプ体で回転する必要があるので、ラムチューブの上の液体入口、出口とポンプボディの間の密封と組み合わせ精度に対する要求が非常に高く、加工しにくいし、ラムチューブの液体入口、出口がポンプボディの内側での運動軌跡はリング状で、密封の隙間の調整が難しい。また、この計量ポンプのラムは一つの完全なストロークで、ラムチューブ内のすべての液体を外に輸送できなく、残留の液体で計量偏差を起こしてしまう。

この発明の目的は、構造が簡単で計量精度が高い計量ポンプ及び駆動装置を提供することにある。

この発明の技術的な手段は下記のとおり、一種の計量ポンプにおいて、ケーシングと摺動的にポンプケーシングに取り付けたポンプボディを含み、ポンプボディの中の腔内にラムを取り付け、ポンプボディの側壁に腔体と連通する導流孔があり、ポンプケーシングに吸液孔と排液孔があり、吸液孔と排液孔がケーシングの内側での開口は、導流孔がポンプボディでの開口の摺動軌跡にあることを特徴とする。

前記計量ポンプを駆動する駆動装置において、駆動装置はケーシングと固定連接するシェル、ポンプボディと固定する押し引きロッド、ポンプボディの摺動ストロークを制限するリミッドスイッチ装置、摺動的にシェルの中に取り付けるスライドブロックを含むことと、ラムとスライドブロックは一緒に固定連結され、押し引きロッドがスライドブロックの内部を通り、押し引きロッドとシェルの間のスライドブロックに軸を設置し、軸の上に回転ブロックを設置し、回転ブロックの両側にそれぞれスプリングピースを取り付け、スプリングピースのトップエンドと回転ブロックのサイドと接触し、押し引きロッドとシェルの向こう側に二つの溝があり、押し引きロッドの上の溝と向かいあっているシェルの内側に一つの溝があり、溝が三区分あり、まん中区分は両側より低く、回転ブロックの片端はシェルの溝を摺動し、もう一端は押し引きロッドの溝と二つの溝の間で摺動することと、スライドブロックはモータによる連動部品の駆動により往復運動をすることを特徴とする。

この発明のメリットは下記のとおりである。
1、ポンプボディがケーシングに対する変位で吸液、排液の切り替えを実現することにより、伝統的なパイロットチェック弁を代替し、パイロットチェック弁の持っているいろんな欠点を避けることができる。
2、従来の、作業時間と単位時間の液体輸送量の測定により、輸送量を見積もり計算する計量ポンプと違って、この発明の計量ポンプは、ストロークごとの、輸送する液体量がポンプボディの内径φとピストンの移動距離で決まっているので、ワンストロークで輸送する液体量が固定で、正確に計量できる。それに、ポンプ全体は小さく作ることができ、ピストン径1mmを例にし、ピストンのストローク2mmだと、1.57μl吸液・排液できる；ピストンストローク5mmだと、3.93μl吸液・排液できる。この量は他のポンプでは無理で、チェック弁の盲点エリアの液体もこの量より多い。だから、微量計量、微量加薬はこの発明の一番のメリットである。
3、この発明のポンプはサンプル液体の中のゴミに影響されなく、ゴミが塞がらなく、引っ掛からなければ、スムーズに通過できる。

この発明の実施例1の計量ポンプの断面図である。 この発明の実施例3の計量ポンプの断面図である。 この発明の実施例2の計量ポンプ及び駆動装置の断面図である。 図3に示す計量ポンプ及び駆動装置が吸液ストロークにある見取り図である。 図3に示す計量ポンプ及び駆動装置が吸液ストロークにある見取り図である。 図3に示す計量ポンプ及び駆動装置が排液ストロークにある見取り図である。 図3に示す計量ポンプ及び駆動装置が排液ストロークにある見取り図である。 図3に示す計量ポンプ及び駆動装置が排液ストロークにある見取り図である。 この発明の計量ポンプ及び駆動装置の見取り図である。

次は付図と実施例でこの発明について詳しく説明する。
この発明の具体的な実施例1は、図1に示す。計量ポンプにおいて、ポンプケーシング3と摺動的にポンプケーシング3に取り付けたポンプボディ2を含み、ポンプボディ2の中の腔内21にラム1を取り付け、ポンプボディ2の側壁に腔体21と連通する導流孔11があり、ポンプケーシング3に吸液孔9と排液孔10があり、吸液孔9と排液孔10がケーシング3の内側での開口は導流孔11がポンプボディ2での開口の摺動軌跡にある。

この発明の具体的な実施例2は図3に示す。計量ポンプにおいて、ポンプケーシング3、摺動的にポンプケーシング3の中に取り付けたポンプボディ2を含み、ポンプボディ2の中の腔体21の中にラム1を取り付け、ポンプボディ2の側壁に腔体21と連通する導流孔11があり、導流孔11が腔体21での開口は腔体21のエンドにあり、ポンプケーシング3に吸液孔9と排液孔10があり、吸液孔9と排液孔10がポンプケーシング3の内側での開口は、導流孔11がポンプボディ2での開口の摺動軌跡にある。導流孔11とポンプケーシング3の接触不良による液体リークを防ぐために、この二つの開口位置にそれぞれガスケット15を取り付け、且つ開口の間の導流孔11の移動する軌跡にガスケット15を取り付ける。

また、ポンプボディ2がポンプケーシング3の中で相対的で安定に摺動できるように、ポンプボディ2のポンプケーシング3での摺動部分を長方形或いは近似長方形に設計できる。

この実施例の計量ポンプの作業プロセスは、吸液ストローク、排液ストロークを含む。図3、4、5に示す。吸液ストロークで、ポンプボディ2はポンプケーシング3の左から右へ摺動し、導流孔11のところで吸液孔9と連通し、その後、ピストンが腔体21の中で右へ運動し、液体を抽出する。吸液ストロークが完了した後、排液ストロークになる。図6、7、8に示す。ポンプボディ2はポンプケーシング3の中で左へ摺動し、導流孔11で排液孔10と連通し、そのあとラム1が左へ移動し、腔体21の中の液体を押し、ポンプボディ2から排出する。

この発明の具体的な実施例3は図2に示す。実施例2をベースに、導流孔11と排液孔10、吸液孔9及びポンプボディ2、ポンプケーシング3の接触部分の間の密封をキープ・調整するために、ポンプボディ2の底部のポンプケーシング3とポンプボディ2の間に弾性ユニット20を取り付け、弾性力を提供し、ポンプボディ2の上部とポンプケーシング3の間がくっつくようにする。それに、弾性ユニット20の底部のポンプケーシング3にねじ穴を開け、ねじ穴に調整ねじ16を取り付け、調整ねじ16のストロークを調整することにより、弾性力の調整ができ、ポンプボディ2とポンプケーシング3の上部接触面の間の圧力を調整しやすくなり、密封をキープできるようになる。なお、ラム1とポンプボディ2の間の密封を増強するために、ポンプボディ2の右側の出口のところにOリングを付けることができる。

上述の計量ポンプは、PLCによる複数のステップモータの制御で、ラム1、ポンプボディ2が規定のプログラムで運動することを実現することができ、下記の駆動方式を採用してもいい。

この発明の具体的な実施例3を図3に示す。前記計量ポンプを駆動する駆動装置において、ケーシング3と固定連接するシェル6、ポンプボディ2と固定する押し引きロッド5、摺動的にシェル6の中に取り付けるスライドブロック4を含み、ポンプボディ2のエンド部にリミッドスイッチリング19があり、リミッドスイッチ19はポンプケーシング3と組み合わせて、ポンプボディ2の左への運動ストロークを制限し、シェル6の右端にストッパー18があり、押し引きロッド5の右への運動ストロークを制限し、リミッドスイッチリング19はストッパー18と組み合わせて、ポンプボディ2のポンプケーシング3の中での摺動ストロークを制限する。

ラム1とスライドブロック4は一緒に固定連結され、押し引きロッド5がスライドブロック4の内部を通り、押し引きロッド5とシェル6の間のスライドブロック4に軸を設置し、軸の上に回転ブロック7を設置し、回転ブロック7の両側にそれぞれスプリングピース8を取り付け、スプリングピース8のトップエンドと回転ブロック7のサイドと接触し、押し引きロッド5とシェル6の向こう側に二つの溝23があり、溝23と向かいあっているシェル6の内側に一つの溝22があり、溝22が三区分あり、真ん中区分は両側より低く、回転ブロック7の片端はシェル6の溝22を摺動し、もう一端は押し引きロッド5の溝23と二つの溝23の間で摺動する。

スライドブロック4はモータ12による連動部品の駆動により往復運動をする。前記連動部品は、モータ12の回転軸に取り付ける回転ローラ13と回転ローラ13のエッジに取り付ける軸ピン14で、軸ピン14のもう一端はスライドブロック4に嵌める。図9に示す。

また、図3のように、回転ブロック7の断面の真ん中部分は矩形で、両端は三角形にすることができる。
押し引きロッド5にかかっている力のバランスを取るために、押し引きロッド5及びそれに関連する回転ブロック7などの付属品は、ラム1を中心に対称的にシェル6の中に分布する。

上述の駆動装置の作業プロセスは下記のとおりである。
モータ12が回転し、回転ローラ13のエッジの軸ピン14で、スライドブロック14を動かし、スライドブロック4がシェル6の中で往復直線運動をさせる。モータ12は一回転すると、スライドブロック4はワンサイクル往復し、ひとつの吸液排液プロセスが完了する。吸液ストロークで、図3、4、5に示す。

スライドブロック4は右へ運動し、スライドブロック4に付ける回転ブロック7の両端はそれぞれシェル6と押し引きロッド5の溝にある。シェル6の上の溝22の左区分と回転ブロック7の軸距離が小さいので、回転ブロック7はシェル6の上の溝22の左区分の制限で回転できなく、押し引きロッド5の左側の溝23の中にかかっている一端は押し引きロッド5を押して右へ運動させて、ポンプボディ2がラム1について共同して右へ運動するようになる。図4のように、回転ブロック7とシェル6の接触している一端がシェル6の溝22の真ん中区分に摺動する時に、溝22の中間区分は両側より低く、回転ブロック7の回転を制限できなく、且つ押し引きロッド5はストッパー18の作用で右へ移動できなく、ポンプボディ2の上の導流孔11と吸液孔9が連通し、排液孔10はポンプボディ2で封じられる。

図5のように、スライドブロック4は継続して右へ移動してラム1を右へ動かし、ラム1はポンプボディ2に対して運動し、液体の吸込みストロークを完了させると同時に、回転ブロック7の左側のスプリングピース8に圧力がかかり、回転ブロック7をその両側の溝にくっつくようにし、回転ブロック7とシェル6の接触している一端も溝22の右区分に摺動する。

そのあとの排液ストロークは図6、7、8のように、スライドブロック4はモータ12で左へ移動し、回転ブロック7はシェル6の上の溝22の右区分の制限で回転できなく、押し引きロッド5の右側の溝23にかかっている一端は押し引きロッド5を左へ運動させ、ポンプボディ2をラム1と一緒に左へ運動させる。図7のように、回転ブロック7とシェル6の接触している一端はシェル6の溝22の真ん中区分に摺動する時に、溝22の真ん中区分は両側より低く、回転ブロック7の回転を制限できなく、且つ、押し引きロッド5はリミッドスイッチリング19の作用で左へ移動できなく、ポンプボディ2の上の導流孔11と排液孔10は連通し、吸液孔9はポンプボディ2で封じられる。

図8のように、スライドブロック4は継続して左へ移動し、ラム1も左へ移動し、ラム1はポンプボディ2に対して運動し、液体排出ストロークを完了させると同時に、押し引きロッド5の上の右側溝23は回転ブロック7を押して回転させ、回転ブロック7と押し引きロッド5の接触している一端は押し引きロッド5の左側の溝23の中に摺動し、シェル6と接触している一端もシェル6の上の溝22の左区分に摺動し、同時に回転ブロック7の右側のスプリングピース8は圧力で、回転ブロック7をその両側の溝にくっつくようにして、完全な作業ストロークを完了させる。

上述の実施例で、ポンプヘッド部分は高耐腐食材料を選ぶと、ポンプが酸アルカリ及び溶剤に耐えられ、広い用途に使用できるようになる。駆動部分のモータ12は同期モータを使って制御すると、工業上でオンライン連続作業しやすくなる。この発明のポンプは、複数通路、複数ポンプの並列を実現しやすい。

この発明の計量ポンプは、ストロークごとに輸送する量が、ポンプボディ2内径とピストンの移動距離で決まるので、小さく作れる。直径1mmを例にし、ピストンは2mm移動し、1.57μl吸液・排液する。ピストンは5mm移動し、3.93μl吸液・排液する。このような小さい量は他のポンプでは無理で、パイロットチェック弁の盲点エリアの液体よりも少ない。だから、微量計量、微量加薬がこの発明のポンプの一番のメリットである。

1：ラム
2：ポンプボディ
3：ポンプケーシング
4：スライドブロック
5：押し引きロッド
6：シェル
7：回転ブロック
8：スプリングピース
9：吸液孔
10：排液孔
11：導流孔
12：モータ
13：回転ローラ
14：軸ピン
15：ガスケット
16：調整ねじ
17：Oリング
18：ストッパー
19：リミッドスイッチリング
20：弾性ユニット
21：腔体
22：溝
23：溝

Claims (10)

1. ケーシングと摺動的にポンプケーシングに取り付けたポンプボディを含み、ポンプボディの中の腔内にラムを取り付け、ポンプボディの側壁に腔体と連通する導流孔があり、ポンプケーシングに吸液孔と排液孔があり、吸液孔と排液孔がケーシングの内側での開口は導流孔がポンプボディでの開口の摺動軌跡にあることを特徴とする計量ポンプ。
2. 導流孔が腔体内での開口が腔体のエンドにあることを特徴とする請求項1に記載の計量ポンプ。
3. 吸液孔と排液孔がケーシングの内側での開口には、パッキンをつけ、吸液孔と排液孔がケーシングの内側での開口の間のケーシングの内側にガスケットを取り付けることを特徴とする請求項1に記載の計量ポンプ。
4. 腔体の内壁とラムの間にOリングを取り付けることを特徴とする請求項1に記載の計量ポンプ。
5. 吸液孔と排液孔がケーシングの内側での開口の向こう側の、ポンプボディとポンプケーシングの間に、弾性ユニットを取り付けることを特徴とする請求項1に記載の計量ポンプ。
6. 弾性ユニットの底部のケーシングにねじ穴があり、ねじ穴に調整ねじを付けることを特徴とする請求項5に記載の計量ポンプ。
7. 前記計量ポンプを駆動する駆動装置において、駆動装置はケーシングと固定連接するシェル、ポンプボディと固定する押し引きロッド、ポンプボディの摺動ストロークを制限するリミッドスイッチ装置、摺動的にシェルの中に取り付けるスライドブロックを含むことと、ラムとスライドブロックは一緒に固定連結され、押し引きロッドがスライドブロックの内部を通り、押し引きロッドとシェルの間のスライドブロックに軸を設置し、軸の上に回転ブロックを設置し、回転ブロックの両側にそれぞれスプリングピースを取り付け、スプリングピースのトップエンドと回転ブロックのサイドと接触し、押し引きロッドとシェルの向こう側に二つの溝があり、押し引きロッドの上の溝と向かいあっているシェルの内側に一つの溝があり、溝が三区分あり、真ん中区分は両側より低く、回転ブロックの片端はシェルの溝を摺動し、もう一端は押し引きロッドの溝と二つの溝の間で摺動することと、スライドブロックはモータで連動部品の駆動により往復運動をすることを特徴とする前記計量ポンプを駆動する駆動装置。
8. 前記連動部品は、モータの回転軸に取り付ける回転ローラと回転ローラのエッジに取り付ける軸ピンで、軸ピンのもう一端はスライドブロックにつけることを特徴とする請求項7に記載の駆動装置。
9. 前記押し引きロッドが2本あり、ラムを中心に対称していることを特徴とする請求項7に記載の駆動装置。
10. 回転ブロックの断面の真ん中区分は矩形で、両端は三角形であることを特徴とする請求項7に記載の駆動装置。

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