一種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的端面凸輪式微流量柱塞泵的制作方法
【專利摘要】一種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的端面凸輪式微流量柱塞泵，泵端蓋安裝在泵主體的左側(cè)，階梯式柱塞前端通過密封閥與柱塞孔緊密配合，步進(jìn)電機(jī)通過傳動(dòng)軸與驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸的后端連接，階梯式柱塞后端的尾端是與驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸的前端相對(duì)應(yīng)的端面凸輪結(jié)構(gòu)，在階梯式柱塞后端和泵主體之間的階梯式柱塞前端外部設(shè)有彈簧，階梯式柱塞后端與驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸的前端通過球形滾珠緊密連接，階梯式柱塞后端與泵主體連接，在驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸上開有與端面凸輪結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的連通槽，吸排液的過程與驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)過程中和階梯式柱塞的接觸位置有對(duì)應(yīng)關(guān)系，吸液時(shí)將外部吸液管路與泵腔連通，而排液管路與泵腔隔離，反之亦然，具有流速范圍可控、流速精度高的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的端面凸輪式微流量柱塞泵

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及醫(yī)療器械中溶液化學(xué)成分分析領(lǐng)域的關(guān)鍵零部件，具體涉及一種 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的端面凸輪式微流量柱塞泵。

【背景技術(shù)】
[0002] 近些年，色譜儀技術(shù)有了很大的發(fā)展，可以應(yīng)用于環(huán)境分析，食品飲料分析，以及 聯(lián)用分析等。作為一種快速準(zhǔn)確而有效果分析方法，色譜儀的應(yīng)用越來越廣泛。其中，液相 色譜儀是利用混合物在液-固或互不溶的兩種液體之間分配比的差異，對(duì)混合物進(jìn)行先分 離，而后分析鑒定的儀器，它的操作對(duì)象主要為混合溶液。輸液泵作為輸送混合液的主要結(jié) 構(gòu)，在其中發(fā)揮重要的作用。色譜儀檢測(cè)時(shí)，通常只需要很少量的溶液即可，根據(jù)系統(tǒng)所需 的供給溶液體積的要求，我們需要一種流速范圍可控，流速精度高的微流量輸液泵。
[0003] 按工作原理，泵可分為葉輪式泵，噴射式泵和容積式泵。其中葉輪式泵是靠葉輪帶 動(dòng)液體高速回轉(zhuǎn)而把機(jī)械能傳遞給所輸送的液體。根據(jù)泵的葉輪和流道結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的不同 葉輪式又可分為：離心泵（centrifugal pump),軸流泵（axial pump),混流泵（mixed-flow pump)和旋潤(rùn)泵（peripheral pump)。噴射式泵（jet pump)是靠工作流體產(chǎn)生的高速射流 引射流體，然后再通過動(dòng)量交換而使被引射流體的能量增加。容積式泵是靠工作部件的運(yùn) 動(dòng)造成工作容積周期性地增大和縮小而吸排液體，并靠工作部件的擠壓而直接使液體的壓 力能增加，容積式泵按照運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)方式的不同分為：往復(fù)泵和回轉(zhuǎn)泵兩類；按照運(yùn)動(dòng) 部件結(jié)構(gòu)不同又分為：活塞泵，柱塞泵，齒輪泵、螺桿泵、葉片泵和水環(huán)泵。容積式柱塞泵的 優(yōu)點(diǎn)在于泵的流量可通過改變柱塞的截面積控制，對(duì)于設(shè)計(jì)流速范圍可控，流速精度高的 微流量輸液泵，容積式柱塞泵很適合。
[0004] 現(xiàn)有的技術(shù)中，用于油田抽油，或水井抽水等，泵的設(shè)計(jì)追求流量越大越好，對(duì)于 液相色譜儀中所需要的極低流量的微流量泵的設(shè)計(jì)還比較少，已有的一些小流量泵，如蠕 動(dòng)泵等，流量可控范圍較大，但當(dāng)其工作在極低流量處時(shí)精度不能保證，因此設(shè)計(jì)一種適合 色譜儀中使用的流速范圍可控，流速精度高的微流量輸液泵極為必要。這種泵也可以推廣 到很多別的有類似輸液要求的方面。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的是提供一種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的端 面凸輪式微流量柱塞泵，具有流速范圍可控、流速精度高的優(yōu)點(diǎn)。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為：
[0007] -種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的端面凸輪式微流量柱塞泵，包括泵主體8,泵主體8固定在支 架20上，泵主體8中心開有一個(gè)階梯式柱塞孔9,泵端蓋10安裝在泵主體8的左側(cè)，形成密 封泵腔，階梯式柱塞前端7通過密封閥與柱塞孔緊密配合；
[0008] 步進(jìn)電機(jī)1通過傳動(dòng)軸2與驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸3的后端連接，驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸3的前 端端面凸輪形狀為三個(gè)周期的正弦線首尾連接，圍繞驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸3 -圈所得的形狀， 階梯式柱塞后端5的尾端是與驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸3的前端相對(duì)應(yīng)的端面凸輪結(jié)構(gòu)，在階梯式 柱塞后端5和泵主體8之間的階梯式柱塞前端7外部設(shè)有彈簧6,在彈簧6的推力作用下， 階梯式柱塞后端5與驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸3的前端通過球形滾珠21緊密連接；在驅(qū)動(dòng)端面凸輪 軸3的前端開有深度比球形滾珠21半徑大的球形滾珠槽，球形滾珠槽深度越過滾珠直徑最 大處，球形滾珠21在球形滾珠槽內(nèi)布滿；
[0009] 階梯式柱塞后端5上開有鍵槽，并通過鍵15與泵主體8連接；
[0010] 柱塞孔9的最左端空腔處即為泵腔，泵腔上下對(duì)稱分別開一個(gè)第一吸液口 11和一 個(gè)第一排液口 12,在泵體8上下對(duì)稱分別設(shè)有一條與第一吸液口 11連通的吸液液路13和 一條與第一排液口 12連通的排液液路14,在泵體8與驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸3接觸范圍內(nèi)上下對(duì) 應(yīng)分別開一個(gè)與吸液液路13連通的第二吸液口 16和一個(gè)與排液液路14連通的第二排液 口 17,在其旁邊上下對(duì)應(yīng)分別開一個(gè)與外部吸液管路連接的第三吸液口 18和一個(gè)與外部 排液管路連接的第三排液口 19,在驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸3上開與端面凸輪正弦周期數(shù)相等的連 通槽4 ;
[0011] 當(dāng)驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸3驅(qū)動(dòng)階梯式柱塞向右平移時(shí)，泵吸液，驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸3上的 連通槽4連通第二吸液口 16和第三吸液口 18,而第二排液口 17和第二排液口 19被隔離， 從而實(shí)現(xiàn)從外部吸液管路抽入溶液到泵腔中；當(dāng)驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸3驅(qū)動(dòng)階梯式柱塞向左平 移時(shí)，泵吸液，驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸3上的連通槽4連通第二排液口 17和第三排液口 19,而第二 吸液口 16和第三吸液口 18被隔離，從而實(shí)現(xiàn)將泵腔中溶液向外部排液管路輸出。
[0012] 本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0013] 1)結(jié)構(gòu)緊湊。巧妙的利用的驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸3的旋轉(zhuǎn)與吸排液過程的對(duì)應(yīng)關(guān)系， 將連通槽4開在驅(qū)動(dòng)軸3上，使得結(jié)構(gòu)緊湊，系統(tǒng)體積減小。
[0014] 2)流量易控。要實(shí)現(xiàn)對(duì)微流量連續(xù)柱塞泵的流量控制，只需設(shè)計(jì)合適尺寸的柱塞 直徑，并配合對(duì)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制即可。
[0015] 3)響應(yīng)及時(shí)。整個(gè)過程的中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)簡(jiǎn)單，步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)柱塞左右平移的 的動(dòng)作延時(shí)短，相應(yīng)快。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1為本實(shí)用新型的軸向剖視圖-吸液過程。
[0017] 圖2為本實(shí)用新型的軸向剖視圖-排液過程。
[0018] 圖3為圖1的A-A剖視圖，其中圖3(a)為吸液過程中驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸3的連通 槽4與泵體8的吸排液口的位置關(guān)系；圖3 (b)為排液過程中驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸3的連通槽4 與泵體8的吸排液口的位置關(guān)系。
[0019] 圖4為圖2中驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸與階梯式柱塞連接處截面的剖視圖。
[0020] 圖5為驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸3前端和滾珠21裝配示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)描述。
[0022] 參考圖1和圖2, 一種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的端面凸輪式微流量柱塞泵，包括泵主體8,泵 主體8通過螺栓固定在支架20上，泵主體8中心開有一個(gè)階梯式柱塞孔9,泵端蓋10安裝 在泵主體8的左側(cè)，形成密封泵腔，階梯式柱塞前端7通過密封閥與柱塞孔緊密配合，用于 推送溶液；
[0023] 參考圖1、圖2、圖4、圖5,步進(jìn)電機(jī)1通過傳動(dòng)軸2與驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸3的后端通 過鍵配合連接，從而帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸3旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸3的前端端面凸輪形狀為 三個(gè)周期的正弦線首尾連接，圍繞驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸3 -圈所得的形狀，階梯式柱塞后端5的 尾端是與驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸3的前端相對(duì)應(yīng)的端面凸輪結(jié)構(gòu)，在階梯式柱塞后端5和泵主體 8之間的階梯式柱塞前端7外部設(shè)有彈簧6,在彈簧6的推力作用下，階梯式柱塞后端5與 驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸3的前端通過球形滾珠21緊密連接。在驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸3的前端開有深 度比球形滾珠21半徑大的球形滾珠槽，球形滾珠槽深度越過滾珠直徑最大處，保證球形滾 珠21始終在槽內(nèi)，而不會(huì)掉出，球形滾珠21在球形滾珠槽內(nèi)布滿，用于驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸3 與階梯式柱塞后端5相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)減小摩擦阻力；
[0024] 參考圖1、圖2、圖4,階梯式柱塞后端5上開有鍵槽，并通過鍵15與泵主體8連接， 從而限制階梯式柱塞在柱塞孔9中只沿軸向平移，而不能旋轉(zhuǎn)；
[0025] 參考圖1、圖2、圖3、圖4,柱塞孔9的最左端空腔處即為泵腔，泵腔上下對(duì)稱分別 開一個(gè)第一吸液口 11和一個(gè)第一排液口 12,在泵體8上下對(duì)稱分別設(shè)有一條與第一吸液口 11連通的吸液液路13和一條與第一排液口 12連通的排液液路14,在泵體8與驅(qū)動(dòng)端面凸 輪軸3接觸范圍內(nèi)上下對(duì)應(yīng)分別開一個(gè)與吸液液路13連通的第二吸液口 16和一個(gè)與排液 液路14連通的第二排液口 17,在其旁邊上下對(duì)應(yīng)分別開一個(gè)與外部吸液管路連接的第三 吸液口 18和一個(gè)與外部排液管路連接的第三排液口 19,在驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸3上開與端面凸 輪正弦周期數(shù)相等的連通槽4。
[0026] 本實(shí)用新型的工作原理為：
[0027] 當(dāng)驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸3的最高點(diǎn)與階梯式柱塞后端5的最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)，階梯式柱塞 前端7處于最左端，當(dāng)驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸3的最高點(diǎn)與階梯式柱塞后端5的最低點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)，階 梯式柱塞前端7處于最右端，在步進(jìn)電機(jī)1帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸3旋轉(zhuǎn)的過程中，驅(qū)動(dòng)端面 凸輪軸3的最前端與階梯式柱塞后端5的接觸在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)之間連續(xù)周期變換，從而 實(shí)現(xiàn)連續(xù)吸排液。
[0028] 當(dāng)驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸3驅(qū)動(dòng)階梯式柱塞向右平移時(shí)，泵吸液，驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸3上的 連通槽4連通第二吸液口 16和第三吸液口 18,而第二排液口 17和第三排液口 19被隔離， 從而實(shí)現(xiàn)從外部吸液管路抽入溶液到泵腔中；當(dāng)驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸3驅(qū)動(dòng)階梯式柱塞向左平 移時(shí)，泵吸液，驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸3上的連通槽4連通第二排液口 17和第三排液口 19,而第二 吸液口 16和第三吸液口 18被隔離，從而實(shí)現(xiàn)將泵腔中溶液向外部排液管路輸出。
【權(quán)利要求】
1. 一種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的端面凸輪式微流量柱塞泵，包括泵主體（8)，泵主體（8)固定在 支架（20)上，泵主體（8)中心開有一個(gè)階梯式柱塞孔（9)，泵端蓋（10)安裝在泵主體（8) 的左側(cè)，形成密封泵腔，階梯式柱塞前端（7)通過密封閥與柱塞孔緊密配合，其特征在于： 步進(jìn)電機(jī)（1)通過傳動(dòng)軸（2)與驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸（3)的后端連接，驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸（3) 的前端端面凸輪形狀為三個(gè)周期的正弦線首尾連接，圍繞驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸（3) -圈所得的 形狀，階梯式柱塞后端（5)的尾端是與驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸（3)的前端相對(duì)應(yīng)的端面凸輪結(jié)構(gòu)， 在階梯式柱塞后端（5)和栗王體（8)之間的階梯式柱塞如端（7)外部設(shè)有彈黃（6)，在彈黃 (6)的推力作用下，階梯式柱塞后端（5)與驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸（3)的前端通過球形滾珠（21) 緊密連接；在驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸（3)的前端開有深度比球形滾珠（21)半徑大的球形滾珠槽， 球形滾珠槽深度越過滾珠直徑最大處，球形滾珠（21)在球形滾珠槽內(nèi)布滿； 階梯式柱塞后端（5)上開有鍵槽，并通過鍵（15)與泵主體（8)連接； 柱塞孔（9)的最左端空腔處即為泵腔，泵腔上下對(duì)稱分別開一個(gè)第一吸液口（11)和一 個(gè)第一排液口（12)，在泵體（8)上下對(duì)稱分別設(shè)有一條與第一吸液口（11)連通的吸液液路 (13)和一條與第一排液口（12)連通的排液液路（14)，在泵體（8)與驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸（3) 接觸范圍內(nèi)上下對(duì)應(yīng)分別開一個(gè)與吸液液路（13)連通的第二吸液口（16)和一個(gè)與排液液 路（14)連通的第二排液口（17)，在其旁邊上下對(duì)應(yīng)分別開一個(gè)與外部吸液管路連接的第 三吸液口（18)和一個(gè)與外部排液管路連接的第三排液口（19)，在驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸（3)上開 與端面凸輪正弦周期數(shù)相等的連通槽（4); 當(dāng)驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸（3)驅(qū)動(dòng)階梯式柱塞向右平移時(shí)，泵吸液，驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸（3)上 的連通槽（4)連通第二吸液口（16)和第三吸液口（18)，而第二排液口（17)和第三排液口 (19)被隔離，從而實(shí)現(xiàn)從外部吸液管路抽入溶液到泵腔中；當(dāng)驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸3驅(qū)動(dòng)階梯 式柱塞向左平移時(shí)，泵吸液，驅(qū)動(dòng)端面凸輪軸（3)上的連通槽（4)連通第二排液口（17)和 第三排液口（19)，而第二吸液口（16)和第三吸液口（18)被隔離，從而實(shí)現(xiàn)將泵腔中溶液向 外部排液管路輸出。
【文檔編號(hào)】F04B53/14GK203879700SQ201420258843
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】趙升噸, 張宇, 郭桐, 陳超, 景飛 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)