[發明專利]一種伺服電機直驅的端面凸輪式單缸微流量柱塞泵

有效

• 申請號: 201410213529.1
• 申請日: 2014-05-20
• 公開（公告）號: CN103982390A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 趙升噸;張宇;郭桐;陳超;景飛
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F04B17/03
• 分類號: F04B17/03;F04B53/14;F04B53/16
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

技術領域

本發明涉及醫療器械中溶液化學成分分析領域的關鍵零部件，具體涉及一種伺服電機直驅的端面凸輪式單缸微流量柱塞泵。

背景技術

近些年，色譜儀技術有了很大的發展，可以應用于環境分析，食品飲料分析，以及聯用分析等。作為一種快速準確而有效果分析方法，色譜儀的應用越來越廣泛。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，對混合物進行先分離，而后分析鑒定的儀器，它的操作對象主要為混合溶液。輸液泵作為輸送混合液的主要結構，在其中發揮重要的作用。色譜儀檢測時，通常只需要很少量的溶液即可，根據系統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。

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液體高速回轉而把機械能傳遞給所輸送的液體。根據泵的葉輪和流道結構特點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）和旋渦泵（peripheral?pump）。噴射式泵（jet?pump）是靠工作流體產生的高速射流引射流體，然后再通過動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動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，容積式泵按照運動部件運動方式的不同分為：往復泵和回轉泵兩類；按照運動部件結構不同又分為：活塞泵，柱塞泵，齒輪泵、螺桿泵、葉片泵和水環泵。容積式柱塞泵的優點在于泵的流量可通過改變柱塞的截面積控制，對于設計流速范圍可控，流速精度高的微流量輸液泵，容積式柱塞泵很適合。

現有的技術中，用于油田抽油，或水井抽水等，泵的設計追求流量越大越好，對于液相色譜儀中所需要的極低流量的微流量泵的設計還比較少，已有的一些小流量泵，如蠕動泵等，流量可控范圍較大，但當其工作在極低流量處時精度不能保證，因此設計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。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的是提供一種伺服電機直驅的端面凸輪式單缸微流量柱塞泵，具有流速范圍可控、流速精度高的優點。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種伺服電機直驅的端面凸輪式單缸微流量柱塞泵，包括泵主體8，泵主體8固定在支架20上，泵主體8中心開有一個階梯式柱塞孔9，泵端蓋10安裝在泵主體8的左側，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；

伺服電機1通過傳動軸2與驅動端面凸輪軸3的后端連接，驅動端面凸輪軸3的前端端面凸輪形狀為三個周期的正弦線首尾連接，圍繞驅動端面凸輪軸3一圈所得的形狀，階梯式柱塞后端5的尾端是與驅動端面凸輪軸3的前端相對應的端面凸輪結構，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外部設有彈簧6，在彈簧6的推力作用下，階梯式柱塞后端5與驅動端面凸輪軸3的前端通過球形滾珠21緊密連接；在驅動端面凸輪軸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，泵腔上下對稱分別開一個第一吸液口11和一個第一排液口12，在泵體8上下對稱分別設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與驅動端面凸輪軸3接觸范圍內上下對應分別開一個與吸液液路13連通的第二吸液口16和一個與排液液路14連通的第二排液口17，在其旁邊上下對應分別開一個與外部吸液管路連接的第三吸液口18和一個與外部排液管路連接的第三排液口19，在驅動端面凸輪軸3上開與端面凸輪正弦周期數相等的連通槽4；

當驅動端面凸輪軸3驅動階梯式柱塞向右平移時，泵吸液，驅動端面凸輪軸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，從而實現從外部吸液管路抽入溶液到泵腔中；當驅動端面凸輪軸3驅動階梯式柱塞向左平移時，泵吸液，驅動端面凸輪軸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，從而實現將泵腔中溶液向外部排液管路輸出。

本發明具有以下優點：

1）結構緊湊。巧妙的利用的驅動端面凸輪軸3的旋轉與吸排液過程的對應關系，將連通槽4開在驅動軸3上，使得結構緊湊，系統體積減小。