兩聯動控制的平流泵的製作方法

2023-12-09 07:08:31

專利名稱：兩聯動控制的平流泵的製作方法
技術領域：
本發明涉及流體輸送泵，尤其是採用兩聯動控制的平流泵。
技術背景平流泵廣泛用於石油、石化、製藥、食品等工業領域。目前國內相應的產品的控制精 度一般都較低，流量誤差〉±5%,雖然有的產品經過結構改裝後流量精度有所提高，使其流 量誤差能夠控制在±1%，但由於其結構複雜，不利於調試，大大限制了其產品在市場上的 推廣應用。目前平流泵所採用的結構大多是利用單個步進電機驅動一個非圓齒輪(假定為非 圓齒輪a)，然後利用非圓齒輪a同時帶動兩個相同的非圓齒輪(假定為非圓齒輪b和非圓 齒輪c)轉動，在非圓齒輪b和c上各用一個連杆和對應的柱塞泵相連，從而非圓齒輪b和 c的旋轉運動就轉化為兩對應柱塞泵按預定的運動規律作往復直線運動。由於在該結構中 採用3個非圓齒輪的配合運動來實現柱塞泵預定的運動規律，所以安裝調試十分困難，而 且齒輪之間的磨損量較大，極大的影響了平流泵輸出流量的精度和使用壽命。發明內容本發明的目的在於克服目前平流泵普遍存在的上述缺陷，提供一種兩聯動控制平流泵。 通過下述措施使整個平流泵安裝調試方便，控制容易，輸出流量精度高，流量誤差〈土1%， 具有較長的使用壽命。本發明的兩聯動控制平流泵的主要特點在於採用兩步進電機的聯動控制。利用單片機 就可實現對兩步進電機的單獨控制，從而通過簡單的程序控制就可以使兩步進電機按預定 的規律運動。本發明的兩聯動控制平流泵在結構上分為三部分人機互動界面、控制部分和執行部 分。其中人機互動界面包括鍵盤和顯示部分，視平流泵的工作要求及環境，為控制部分傳 遞工作參數和回顯工作狀態值；控制部分以單片機為核心，根據人機互動部分傳遞過來的 工作參數以及系統的反饋信號控制執行部分按預期的要求工作；執行部分則由兩步進電機、 曲柄連杆機構和柱塞泵三個部分構成，通過單片機傳遞過來的控制信號，利用兩步進電機 的聯動控制使平流泵按要求穩定輸送出液體，即以恆流的方式工作。本發明的兩聯動控制平流泵還可以恆壓方式工作。在平流泵的輸出埠安裝一個壓力變送器，對輸出埠的壓力值進行實時檢測，壓力變送器將檢測到的信號反饋給控制部分的單片機，通過相應的程序段控制步進電機加快轉速或反轉，從而加快柱塞泵推送液體的速度或下降輸出埠的壓力值，使輸出埠的壓力值動態的維持在恆定值。


圖l兩聯動控制平流泵功能結構2兩聯動控制平流泵執行部分的連接中代號表示i一人機互動界面ii一控制部分m—執行部分 i-i一鍵盤i-2—顯示部分 ii-l一單片機 ii-2 —光電隔離及驅動電路 l一步進電機 2—齒輪 3—曲柄連杆機構 4一柱塞泵5—液體輸入管道 6—液體輸出管道 7—壓力變送器 8—蓄能器 9—單向閥 10—柱塞泵 ll一曲柄連杆機構 12—齒輪13—步進電機具體實施方式
本發明的兩聯動控制平流泵的實施例結構見附圖，兩聯動控制平流泵包括人機互動界面i 、控制部分n和執行部分ni三部分，其中人機互動界面包括鍵盤i -i和顯示部分i -2， 控制部分包括單片機n-i，光電隔離及驅動電路n-2和壓力變送器7，執行部分包括歩進電機l、 13，齒輪2、 12，曲柄連杆機構3、 11，柱塞泵4、 10，液體輸入管道5，液體輸 出管道6，蓄能器8，單向閥9，其中人機互動界面與單片機相連，光電隔離及驅動電路 與歩進電機相連，壓力變送器的輸入端連接柱塞泵輸出埠，輸出端接單片機，人機互動 界面為控制部分傳遞工作參數和回顯工作狀態值；控制部分根據人機互動界面部分傳遞過 來的信號控制執行部分工作；執行部分的步進電機1帶動齒輪2轉動，步進電機13帶動齒 輪12轉動，曲柄連杆機構3 —頭連接齒輪2，另一頭連接柱塞泵4、曲柄連杆機構11 一頭 連接齒輪12，另一頭連接柱塞泵IO，曲柄連杆機構3將齒輪2的旋轉運動轉化為柱塞泵 4的往復直線運動，曲柄連杆機構11將齒輪12的旋轉運動轉化為柱塞泵10的往復直線運 動，兩柱塞泵具有相同的運動階段，柱塞泵4和柱塞泵10通過液體輸入管道5 、液體輸 出管道6)和單向閥9相連，蓄能器8接於平流泵埠。本發明的兩聯動控制平流泵的恆流工作方式，所述的人機互動界面視平流泵的工作要 求及環境，為控制部分傳遞工作參數和回顯工作狀態值；控制部分根據人機互動部分傳遞 過來的工作參數以及系統的反饋信號控制執行部分按預期的要求工作，步進電機1有規律 的帶動齒輪2轉動，步進電機13有規律的帶動齒輪12轉動，然後通過曲柄連杆機構3、 曲柄連杆機構11將齒輪2和齒輪12有規律的旋轉運動轉化為柱塞泵4和柱塞泵10的對應 規律的往復直線運動。兩柱塞泵具有相同的運動階段，即加速一勻速一減速一換向一加速 一勻速一……，通過對兩步進電機的控制來實現，當柱塞泵4勻速向外輸送液體時，柱塞 泵10的泵腔則在柱塞泵4勻速階段吸滿液體，當柱塞泵4開始減速時，柱塞泵0便開始
作加速運行，當柱塞泵4減速為零時，柱塞泵IO便轉入勻速向外輸送液體階段，同樣，柱 塞泵4的泵腔在柱塞泵IO勻速期間就吸滿液體，當柱塞泵IO進入減速階段時，柱塞泵4 便開始加速向外輸送液體，隨後進入下一周期的運行。由於柱塞泵4和柱塞泵IO運動形式 相同，它們的加速度和減速度大小相等方向相反，所以它們速度的疊加在任何時刻都能夠 維持在勻速階段的速度大小。從而使連續往外輸送的液體的流量值恆定，另外在平流泵端 口增設一個蓄能器，使整個平流泵能夠連續無脈動的輸送液體。本發明的兩聯動控制平流泵在以恆壓方式工作時。在平流泵的輸出埠安裝一個壓力 變送器7，當泵腔內液體有微小的洩露時，輸出埠壓力值會很快下降，為此利用壓力變 送器對輸出埠的壓力值進行實時檢測，當壓力值有所下降，壓力變送器立刻把該信號反 饋給單片機，通過相應的程序段控制步進電機加快轉速，從而加快柱塞泵推送液體的速度， 對輸出埠的壓力值進行補償，使輸出埠液體壓力值上升，當輸出埠液體的瞬間壓力 超過預定值時，壓力變送器便立刻將該信號反饋給單片機，同樣通過相應的程序段，單片 機對步進電機發出控制信號，讓推送液體的步進電機反轉，從而使輸出埠的壓力值下降。 所以利用壓力變送器對輸出埠壓力值的實時檢測，可使輸出埠的壓力值動態的維持在 恆定值。本發明的兩聯動控制平流泵採用了兩步進電機的聯動控制，通過單片機可以對兩步進 電機單獨進行控制，使平流泵的控制變得簡單靈活，同時安裝調試也方便。由於採用兩聯 動的反饋控制，減少了平流泵因磨損程度對輸送液體流量精度的影響，使其在較長的時間 內都具有很高的控制精度。本發明的兩聯動控制平流泵在第一次工作或者需要重新安裝時，只要運行一段初始化 程序，便可藉助簡單靈活的兩聯動控制對平流泵進行初始化，然後通過人機互動界面選擇 平流泵的工作方式，平流泵便可按預先設定的要求進入工作狀態。
權利要求
1、一種雙聯動控制平流泵，包括人機互動界面I、控制部分II和執行部分III三部分，其中人機互動界面I包括鍵盤(I-1)和顯示部分(I-2)，控制部分II包括單片機(II-1)，光電隔離及驅動電路(II-2)和壓力變送器(7)，執行部分包括步進電機(1、13)、齒輪(2、12)、曲柄連杆機構(3、11)、柱塞泵(4、10)、液體輸入管道(5)、液體輸出管道(6)、蓄能器(8)和單向閥(9)，其中人機互動界面與單片機相連，光電隔離及驅動電路與步進電機相連，壓力變送器的輸入端連接柱塞泵輸出埠，輸出端接單片機，執行部分的步進電機(1)帶動齒輪(2)轉動，步進電機(13)帶動齒輪(12)轉動，曲柄連杆機構(3)一頭連接齒輪(2)，另一頭連接柱塞泵(4)、曲柄連杆機構(11)一頭連接齒輪(12)，另一頭連接柱塞泵(10)，柱塞泵(4)和柱塞泵(10)通過液體輸入管道(5)、液體輸出管道(6))和單向閥(9)相連、蓄能器(8)接於平流泵埠。
2、 權利要求1所述的雙聯動控制平流泵恆流工作方式，其特徵是，所述的人 機交互界面I視平流泵的工作要求及環境，為控制部分II傳遞工作參數和回顯工 作狀態值信號；控制部分根據傳遞過來的工作參數以及系統的反饋信號控制執行 部分按預期的要求工作，當柱塞泵(4)勻速向外輸送液體時，柱塞泵(10)的泵 腔則在柱塞泵(4)勻速階段吸滿液體，當柱塞泵(4)開始減速時，柱塞泵(10) 便開始作加速運行，當柱塞泵(4)減速為零時，柱塞泵(10)便轉入勻速向外輸 送液體階段，同樣，柱塞泵(4)的泵腔在柱塞泵(10)勻速期間就吸滿液體，當 柱塞泵(10)進入減速階段時，柱塞泵(4)便開始加速向外輸送液體，隨後進入 下一周期的運行。
3、 權利要求1所述的雙聯動控制平流泵的恆壓工作方式。其特徵是在平流泵 的輸出埠安裝一個壓力變送器(7)。對輸出埠的壓力值進行實時檢測，壓力 變送器將檢測到的信號反饋給控制部分的單片機，通過相應的程序段控制步進電 機加快轉速或反轉，從而加快柱塞泵推送液體的速度或下降輸出埠的壓力值， 使輸出埠的壓力值動態的維持在恆定值。
全文摘要
一種兩聯動控制的平流泵，包括人機互動界面、控制部分和執行部分。其中人機互動界面包括鍵盤和顯示部分，為控制部分傳遞工作參數和回顯工作狀態值；控制部分以單片機為核心，根據人機互動部分傳遞過來的信號控制執行部分按預期的要求工作；執行部分則由兩步進電機、曲柄連杆機構和柱塞泵三個部分構成，通過單片機傳遞過來的控制信號，利用兩步進電機的聯動控制使平流泵按要求穩定輸送出液體，恆流工作。在平流泵的輸出埠安裝一個壓力變送器，對輸出埠的壓力值進行實時檢測，將檢測到的信號反饋給控制部分，通過相應的程序控制步進電機加快轉速或反轉，加快柱塞泵推送液體的速度或下降輸出埠的壓力值，使輸出埠的壓力值動態的維持恆定。
文檔編號F04B23/06GK101149049SQ20071016832
公開日2008年3月26日 申請日期2007年11月12日 優先權日2007年11月12日
發明者春 祁, 黃安貽 申請人:武漢理工大學