精密計量比例泵的製作方法

2023-10-27 22:22:22 4

專利名稱：精密計量比例泵的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種泵設備，特別涉及一種精密計量比例泵。
背景技術：
血液透析治療是將血液通過一種只能讓小分子物質(如電解質，小分子腎性毒素)通過的半透膜製成的透析器，使血液在膜的一側，透析液在膜的另一側，兩側的溶液通過彌散、滲透作用，即溶質由濃度高的一側向濃度低的一側流動，讓血液中的中、小分子毒素可滲透到透析液中，電解質也可以通過滲透作用達到平衡，從而實現血液淨化目的的治療裝置。在血液透析設備中，比例裝置主要用於透析液迴路中，按比例吸入精確定量濃縮的透析液，使濃縮的透析液(A、B液)與反滲水相混合，形成等滲標準的透析液並進入透析器。同時，比例泵還用於透析液迴路中的超濾，超濾量的精確度直接影響透析的治療效果，利用這種比例泵能夠在平衡的透析液迴路中抽出精確定量的液體，從而達到精確的超濾作用。
現有的用於透析液迴路上控制透析液進出透析器比例的比例裝置主要是隔膜泵，在專利號為01245153.3的中國實用新型中公開了一種「高效計量隔膜泵」，該隔膜泵由電機、電機座、傳動箱、泵頭、進料閥、出料閥、活塞杆、隔膜片和流量調節機構等組成；這種隔膜泵工作時，活塞杆帶動隔膜片往復運動，使泵頭內腔的容積發生變化，在單向進、出料閥的配合下，當容積增大時，泵頭內產生負壓，漿料通過進料閥吸入泵頭；當容積減小時，漿料受隔膜片壓迫，產生正壓，使漿料通過出料閥排出泵頭。上述隔膜泵採用兩個單向閥來控制液體的流向，並採用常用偏心輪裝置驅動連動裝置，該隔膜泵的兩個單向閥在進、出水過程中，由於單向閥的閥球在彈簧的作用下關閉需要一定的時間，即使所需時間較短亦會造成泵頭內腔內漿料的洩漏或單向閥外側的漿料回流至泵頭內腔內，這樣就導致吸入及排出泵頭內腔的漿料比例不一致，從而使其控制精度不夠精確。這種隔膜泵可以用於計量傳送一般的對定量精度要求不高的漿料，但對於計量精度要求較高的透析液比例控制過程，這種隔膜泵並不適用。

發明內容
本實用新型的目的在於克服現有技術存在的缺點，提供一種精確度高、結構簡單、容易控制、安全可靠、穩定性高，符合醫用使用標準，可應用於血液透析治療中控制透析液進出透析器比例的精密計量比例泵。
本實用新型的目的通過下述技術方案實現本精密計量比例泵包括電機、偏心凸輪套、傳動件、隔膜、推桿、進料閥、出料閥、三通接頭，各部件的位置及連接關係是偏心凸輪套設置於電機的轉軸上，傳動件及推桿分別與偏心凸輪套相連接，隔膜與傳動件的端部相連結，進料閥及出料閥分別與推桿相連接，三通接頭的一端與設置隔膜的腔體相連通，另兩端分別與進料閥及出料閥相連接。
所述偏心凸輪套包括沿軸向排列並與軸向垂直的兩個凸輪(兩個凸輪可為一體化結構，亦可為分開獨立的兩個凸輪通過連接件連接在一起的結構形式)，一個凸輪截面為圓形，其圓形的圓心偏離偏心凸輪套的中心軸；另一凸輪的輪廓線由圓心相同但半徑不等的兩段圓弧通過過渡線連接而成，所述另一凸輪的圓心與偏心凸輪套的中心軸相重合。
所述偏心凸輪套的兩個凸輪在周向的相對位置視進料閥及出料閥的相對位置而定；對於進料閥與出料閥之間成一夾角設置的情況，偏心凸輪套的兩個凸輪最凸點之間亦成相同的夾角設置，如對於進料閥與出料閥相對180°設置的狀態，偏心凸輪套的兩個凸輪最凸點亦相對180°設置。
所述偏心凸輪套端部設置有偏心軸，所述偏心軸根據原偏心凸輪套的重心偏移方面而相對設置，用於使偏心凸輪套平穩轉動而不會產生離心擺動的現象。
所述傳動件為傳動杆，所述傳動杆包括有一個與偏心凸輪套的凸輪相配合連接的方形框體，方形框體的下端連接隔膜。
所述傳動件亦可包括有隔膜杆，隔膜杆的一端與傳動杆的下端通過螺紋連接，隔膜杆的另一端與隔膜固定連接。
所述傳動件也可包括有頂杆，所述頂杆的一端伸入方形框體內，可與偏心凸輪套的凸輪頂接，另一端連接有調節螺母，用於調節頂杆伸入方形框體內的長度，從而可調整整個傳動件的起落幅度，這樣即可調節隔膜吸入及排出液體的量。
所述推桿的一端連結有可以轉動的滾子，另一端固定連接有進料閥或出料閥的密封塞，在推桿上套接有復位彈簧，復位彈簧的一端頂接在推桿的凸臺上，另一端頂接在支架體上。
所述推桿還可設置有緩衝結構，所述緩衝結構包括壓杆、緩衝彈簧、彈簧座，壓杆一端連結所述滾子，另一端壓接彈簧座上，壓杆內設置有空腔，空腔內安裝有緩衝彈簧，緩衝彈簧頂接在所述推桿的凸臺上，所述推桿的端部伸入壓杆內的空腔內與緩衝彈簧相連接，在推桿位於壓杆空腔外的部分通過銷與銷槽的配合可活動地連接有彈簧座，所述彈簧座的凸臺兩端同時與壓杆及復位彈簧相頂接。所增加的緩衝結構可使推桿由剛性結構變為柔性結構，避免了因為衝擊力過大而造成密封塞一端的鎖死，同時較柔和的作用力亦可降低密封塞的磨損速度，延長機件的使用壽命。
所述進料閥或出料閥包括一進液口及一出液口，進液口及出液口其中之一沿軸向連通至進料閥或出料閥內的空腔，另一個沿周向連通至進料閥或出料閥內的空腔，與推桿連接的密封塞伸入進料閥或出料閥內的空腔內；當密封塞未完全伸入所述空腔內時，進液口及出液口處於連通狀態；當所述密封塞伸入所述空腔底部並與底部接觸貼合時，進液口及出液口處於不連通狀態。
所述進料閥或出料閥的底部進液口或出液口的周圍設置有凸起的密封邊，密封塞僅需壓接所述凸起的密封邊即可實現對底部進液口或出液口的封閉；由於壓強與作用面積成反比的關係，與貼合整個底部的作用方式相比，密封邊較小的作用面積可實現更好的密封效果。
所述電機為步進電機。
本實用新型的作用過程是當本精密計量比例泵工作時，偏心凸輪套的圓形偏心凸輪在電機的驅動下轉動，可相應地帶動傳動件作平穩往復直線運動，使隔膜腔體14內部的容積發生變化，從而可產生正、負壓排出或吸入液體；同時，由於偏心凸輪套上設置的另一凸輪與圓形偏心凸輪同步轉動，而另一凸輪在轉動的過程中可依次實現(1)進料閥關、出料閥關；(2)進料閥開、出料閥關；(3)進料閥關、出料閥關；(4)進料閥關、出料閥開等幾種狀態，所以當進料閥及出料閥與隔膜腔體14連通後，在偏心凸輪套的兩個凸輪的同步驅動下即可實現等比例運送液體的效果，將本精密計量比例泵接入血液透析的透析液迴路中即可進行高精度的透析液比例控制。
本實用新型相對於現有技術具有如下的優點及效果(1)控制精度高；由於本精密計量比例泵對進料閥及出料閥的結構形式及作用方式作了改進，實現了所輸送液體的吸入與排出過程完全獨立的工作模式，保證了液體定量輸送的高精度，因而完全克服了現有的隔膜泵採用單向閥控制模式存在的開關較慢、容易使輸送液體洩漏導致控制精度不夠精確的缺點；(2)操作方便；由於本精密計量比例泵使用了偏心凸輪套來實現輸送液體過程的自動控制，各部件之間的配合精度高，同步性好，進液、排液及其切換等過程可自動進行而不需要外加任何信號來控制，從而使操控更加簡單、方便，自動化程度高；(3)結構簡單、緊湊、合理，體積小，製造成本低；本實用新型製造工藝較為簡單，由於其體積相應減少，所以其製造成本較低，基於這一技術基礎製造的血液透析設備具有機體小、結構緊湊、移動性好、攜帶更加方便等諸多優點，市場前景較好。


圖1是本實用新型精密計量比例泵的結構示意圖。
圖2是圖1所示精密計量比例泵的左視圖。
圖3是圖1所示精密計量比例泵中的偏心凸輪套的結構示意圖。
圖4是圖3所示偏心凸輪套的左視圖。
圖5是圖1所示傳動件的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步具體的描述，但本實用新型的實施例圖1～圖5示出了本實用新型的具體結構，由圖1及圖2可見，本精密計量比例泵包括步進電機12、電機座4、偏心凸輪套5、傳動件8、推桿7、支架體10、進料閥6、出料閥9、隔膜11、泵蓋2、泵體3、三通接頭1，各部件的位置及連接關係是泵蓋2與泵體3嵌合在一起將形成隔膜腔體14，隔膜11安裝在隔膜腔體14內，其周邊被泵蓋2與泵體3嵌合壓緊，隔膜腔體14開有平衡孔13用於平衡腔內、外的氣壓，在泵體3上設置有電機座4，步進電機12安裝於電機座4上，偏心凸輪套5連接於步進電機12的轉軸上，傳動件8安裝於電機座4上，推桿7安裝於支架體10上，支架體10亦連接於電機座4上，傳動件8和推桿7分別與偏心凸輪套5相連接，所述隔膜11與傳動件8的端部相連結，進料閥6及出料閥9分別與推桿7相連接，三通接頭1的一個接口與安裝有隔膜11的隔膜腔體14相連通，另兩個接口分別與進料閥6及出料閥9通過管路(附圖中未示出)相連通。
所述偏心凸輪套5的形狀及結構如圖3與圖4所示，由圖3可見，偏心凸輪套5包括沿軸向排列並與軸向垂直的兩個凸輪5-1、5-2，兩個凸輪5-1、5-2為一體化結構，其中凸輪5-2的截面為圓形，其圓形的圓心B偏離偏心凸輪套的中心軸A；另一凸輪5-1的輪廓線由圓心相同但半徑不等的兩段圓弧5-1-1、5-1-2通過過渡線5-1-3連接而成，凸輪5-1的圓心與偏心凸輪套5的中心軸A相重合，偏心凸輪套5的兩個凸輪5-1、5-2在周向的相對位置視進料閥6及出料閥9的相對位置而定；對於進料閥6與出料閥9相對180°設置的狀態(如本實施例)，偏心凸輪套5的兩個凸輪5-1、5-2最凸點C、D亦相對180°設置。本偏心凸輪套5的端部還設置有偏心軸5-3，所述偏心軸5-3根據原偏心凸輪套5的重心偏移方面而相對設置，用於使偏心凸輪套5平穩轉動而不會產生離心擺動的現象。
所述傳動件8與偏心凸輪套5的凸輪5-2相配合傳動，傳動件8的結構如圖5所示，由圖5可見，所述傳動件8包括傳動杆8-1、隔膜杆8-2、頂杆8-3，傳動杆8-1包括有一個與凸輪5-2相配合連接的方形框體8-1-1，傳動杆8-1的下端與隔膜杆8-2通過螺紋相連接，隔膜杆8-2的另一端與隔膜11固定連接；傳動杆8-1的方形框體8-1-1上端連接有頂杆8-3，頂杆8-3的一端伸入方形框體8-1-1內與凸輪5-2頂接，另一端與調節螺母8-4螺紋連接，通過調整調節螺母8-4的位置，可以調節頂杆8-3伸入方形框體8-1-1內的長度，從而可調整整個傳動件8的起落幅度，這樣即可調節隔膜11擺動的幅度從而調節其吸入及排出液體的量。
所述推桿7與偏心凸輪套5的凸輪5-1相配合傳動，推桿7包括可以轉動的滾子7-1、壓杆7-2、緩衝彈簧7-3、彈簧座7-4、推桿主體7-5、復位彈簧7-6，滾子7-1頂接在凸輪5-1上，與凸輪5-1相接觸傳動，壓杆7-2的一端連結滾子7-1，另一端壓接在彈簧座7-4上，壓杆7-2內設置有空腔，空腔內安裝有緩衝彈簧7-3，緩衝彈簧7-3頂接在位於空腔內的推桿主體7-5的凸臺7-7上，推桿主體7-5位於壓杆7-2空腔外的部分通過銷7-8與銷槽7-9的配合可活動地連接有彈簧座7-4(銷7-8與彈簧座7-4相對固定，銷7-8並可在銷槽7-9內滑動)，所述彈簧座7-4的凸臺兩端同時與壓杆7-2及復位彈簧7-6相頂接，復位彈簧7-6的另一端頂接在支架體10上。
所述進料閥6與出料閥9的結構相同，以出料閥9為例說明其結構特點，由圖1可見，出料閥9包括一進液口9-2及一出液口9-3，出液口9-3沿軸向連通至出料閥9內的空腔9-4中，進液口9-2沿周向連通至出料閥9內的空腔9-4中，與推桿主體7-5連接的密封塞9-1伸入出料閥9內的空腔9-4內；當密封塞9-1未完全伸入所述空腔9-4內時，進液口9-2及出液口9-3處於連通狀態；當密封塞9-1伸入所述空腔9-4底部並與底部接觸貼合時，進液口9-2及出液口9-3處於不連通狀態。出料閥9的底部出液口9-3的周圍設置有凸起的密封邊9-5，密封塞9-1僅需壓接所述凸起的密封邊9-5即可實現對底部出液口9-3的封閉；由於壓強與作用面積成反比的關係，與貼合整個底部的作用方式相比，密封邊9-5較小的作用面積可實現更好的密封效果。
本實用新型的作用過程是當本精密計量比例泵工作時，偏心凸輪套5的圓形偏心凸輪5-2在步進電機12的驅動下轉動，可相應地帶動傳動件8作平穩的往復直線運動，使隔膜腔體14內部的容積發生變化，從而可產生正、負壓進行排出或吸入液體；同時，由於偏心凸輪套5上設置的凸輪5-1與圓形偏心凸輪5-2同步轉動，而凸輪5-1在轉動的過程中可依次實現(1)進料閥6關、出料閥9關(當凸輪5-1的圓弧5-1-1同時與進料閥6及出料閥9的滾子接觸時)；(2)進料閥6開、出料閥9關(當凸輪5-1的圓弧5-1-2與進料閥6的滾子接觸而圓弧5-1-1與出料閥9的滾子接觸時)，這時液體被吸入隔膜腔體14；(3)進料閥6關、出料閥9關(當凸輪5-1的圓弧5-1-1同時與進料閥6及出料閥9的滾子接觸時)，這時已吸入的液體充滿隔膜腔體14；(4)進料閥6關、出料閥9開(當凸輪5-1的圓弧5-1-1與進料閥6的滾子接觸而圓弧5-1-2與出料閥9的滾子接觸時)，這時隔膜腔體14中的液體從出料閥9排出；(5)進料閥6關、出料閥9關，這時液體從隔膜腔體14中完全排空；通過這幾種開關方式周而復始地作用可以進行精確定量的液體運送；所以當進料閥6及出料閥9與隔膜腔體14連通時，在偏心凸輪套5的兩個凸輪5-1、5-2的同步驅動下即可實現等比例運送液體的效果，將本精密計量比例泵接入血液透析的透析液迴路中即可進行高精度的透析液比例控制。
權利要求1.一種精密計量比例泵，其特徵在於包括電機(12)、偏心凸輪套(5)、傳動件(8)、隔膜(11)、推桿(7)、進料閥(6)、出料閥(9)、三通接頭(1)，偏心凸輪套(5)設置於電機(12)的轉軸上，傳動件(8)及推桿(7)分別與偏心凸輪套(5)相連接，隔膜(11)與傳動件(8)的端部相連結，進料閥(6)及出料閥(9)分別與推桿(7)相連接，三通接頭(1)的一端與設置隔膜(11)的腔體相連通，另兩端分別與進料閥(6)及出料閥(9)相連接。
2.根據權利要求1所述的精密計量比例泵，其特徵在於所述偏心凸輪套(5)包括沿軸向排列並與軸向垂直的兩個凸輪(5-1、5-2)，一個凸輪(5-2)截面為圓形，其圓形的圓心偏離偏心凸輪套(5)的中心軸；另一凸輪(5-1)的輪廓線由圓心相同但半徑不等的兩段圓弧(5-1-1、5-1-2)通過過渡線(5-1-3)連接而成，其圓心與偏心凸輪套(5)的中心軸相重合。
3.根據權利要求2所述的精密計量比例泵，其特徵在於所述偏心凸輪套(5)的兩個凸輪(5-1、5-2)在周向的相對位置是對於進料閥(6)與出料閥(9)之間成一夾角設置的情況，偏心凸輪套(5)的兩個凸輪(5-1、5-2)最凸點之間亦成相同的夾角設置。
4.根據權利要求3所述的精密計量比例泵，其特徵在於對於進料閥(6)與出料閥(9)相對180°設置的狀態，偏心凸輪套(5)的兩個凸輪(5-1、5-2)最凸點亦相對180°設置。
5.根據權利要求2或3所述的精密計量比例泵，其特徵在於所述偏心凸輪套5端部設置有偏心軸(5-3)。
6.根據權利要求1所述的精密計量比例泵，其特徵在於所述傳動件(8)為傳動杆，包括有一個與偏心凸輪套(5)的凸輪(5-2)相配合連接的方形框體(8-1-1)。
7.根據權利要求6所述的精密計量比例泵，其特徵在於所述傳動件(8)包括隔膜杆(8-2)，隔膜杆(8-2)的一端與傳動杆的下端通過螺紋連接，隔膜杆(8-2)的另一端與隔膜(11)固定連接。
8.根據權利要求6所述的精密計量比例泵，其特徵在於所述傳動件(8)包括頂杆(8-3)，所述頂杆(8-3)的一端伸入方形框體(8-1-1)內，與偏心凸輪套(5)的凸輪(5-2)頂接，另一端連接有調節螺母(8-4)。
9.根據權利要求1所述的精密計量比例泵，其特徵在於所述推桿(7)設置有緩衝結構，所述緩衝結構包括壓杆(7-2)、緩衝彈簧(7-3)、彈簧座(7-4)，壓杆(7-2)一端連結滾子(7-1)，另一端壓接彈簧座(7-4)上，壓杆(7-2)內設置有空腔，空腔內安裝有緩衝彈簧(7-3)，緩衝彈簧(7-3)頂接在推桿(7)的凸臺(7-7)上，在推桿(7)的推桿主體(7-5)位於壓杆(7-2)空腔外的部分通過銷(7-8)與銷槽(7-9)的配合可活動地連接有彈簧座(7-4)。
10.根據權利要求1所述的精密計量比例泵，其特徵在於所述進料閥(6)或出料閥(9)的底部進液口或出液口的周圍設置有凸起的密封邊(9-5)。
專利摘要本實用新型提供一種精密計量比例泵，包括電機、偏心凸輪套、傳動件、隔膜、推桿、進料閥、出料閥、三通接頭，偏心凸輪套設置於電機的轉軸上，傳動件及推桿分別與偏心凸輪套相連接，隔膜與傳動件的端部相連結，進料閥及出料閥分別與推桿相連接，三通接頭的一端與設置隔膜的腔體相連通，另兩端分別與進料閥及出料閥相連接。本精密計量比例泵控制精度高；操作方便、容易；結構簡單、緊湊、合理，體積小，製造成本低；可以較好地適用於血液透析設備中，基於本技術製造的血液透析機具有機體小、結構緊湊、移動性好、攜帶方便等諸多優點，市場前景較好。
文檔編號A61M1/10GK2673397SQ20032011942
公開日2005年1月26日 申請日期2003年12月19日 優先權日2003年12月19日
發明者尹良紅 申請人:暨南大學