一種雙向活塞泵及其控制方法與流程
2023-11-05 12:03:07 2
本發明屬於活塞泵領域，尤其涉及一種雙向活塞泵及其控制方法。
背景技術：
活塞泵是往復式計量泵，其工作原理決定了在完成一個工作行程後，需要反向運動吸料，存在工作的真空期，不能連續工作。
目前市場上的活塞泵大多是單向工作，不能連續工作，浪費時間。少部分雙向活塞泵也可以實現連續工作，但在連續工作中有斷流現象，無法實現勻速出料，出料速度控制不精確。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題為提供一種雙向活塞泵及其控制方法，旨在提高活塞泵的工作效率，同時實現活塞泵的勻速出料。
為解決上述技術問題，本發明是這樣實現的，一種雙向活塞泵，包括控制系統、第一單向計量泵、第二單向計量泵、第一驅動機構和第二驅動機構，所述第一、第二驅動機構與所述控制系統電連接，所述控制系統控制所述第一、第二驅動機構的運轉或靜止，所述第一、第二單向計量泵分別與所述第一、第二驅動機構連接，各單向計量泵均具有中空的腔體以及吸料口和出料口，且所述腔體與所述吸料口和出料口連通，所述吸料口處安裝有氣動球閥，所述出料口處安裝有單向閥；各驅動機構均包括可伸縮的活塞杆，所述活塞杆的端部穿設在所述單向計量泵的腔體內，並沿所述腔體往復運動，所述控制系統控制所述第一、第二驅動機構驅動兩個活塞杆反向運動。
進一步地，所述驅動機構還包括電機、絲杆和絲母，所述絲母可繞其軸線轉動，所述絲母與所述電機的輸出端傳動連接，所述絲杆穿設在所述絲母內，並與所述絲母螺紋連接。
進一步地，所述驅動機構還包括絲母固定套、旋轉輪和同步輪，所述絲母固定在絲母固定套上，所述同步輪安裝在所述絲母固定套上，並與所述絲母同步轉動，所述旋轉輪安裝在所述電機的輸出端上，並與所述同步輪通過同步帶傳動連接。
進一步地，所述驅動機構還包括滑塊，所述滑塊的一端與所述絲杆連接，其另一端與所述活塞杆連接。
進一步地，所述雙向活塞泵還包括底座，所述單向計量泵和驅動機構設置在所述底座上，所述驅動機構還包括導軌，所述導軌固定在所述底座上，所述滑塊可移動地設置在所述導軌上，並可沿所述導軌往復運動。
進一步地，所述驅動機構還包括導向板和配合所述電機限定所述活塞杆的運動極限點和出料零點的接近式開關，所述導向板固定在所述底座上，並位於所述滑塊的一側，所述導向板上開設有導向槽，所述接近式開關固定在所述導向槽內，並接近所述滑塊。
進一步地，所述活塞泵還包括兩位五通電磁閥以及配合所述驅動機構限定所述活塞杆的運動極限點和出料零點的接近式開關，所述兩位五通電磁閥與所述氣動球閥連接，並控制所述氣動球閥的開啟和關閉。
進一步地，所述控制系統為運動控制卡或PLC。
本發明還提供了一種雙向活塞泵的控制方法，包括以下步驟：
控制系統控制第一驅動機構運轉，並打開第一單向計量泵吸料口處的氣動球閥，第一驅動機構拉動活塞杆，第一單向計量泵開始吸料；
吸料完成後，所述控制系統控制吸料的電機反轉，並關閉氣動球閥，所述第一單向計量泵開始出料；同時，所述控制系統控制第二驅動機構運轉，並打開第二單向計量泵的氣動球閥，驅動機構拉動活塞杆，第二單向計量泵開始吸料；
所述第一單向計量泵出料完成後，所述控制系統控制所述第二驅動機構反轉，並關閉氣動球閥，所述第二單向計量泵開始出料；同時，所述控制系統控制所述第一驅動機構反轉，並打開吸料口處的氣動球閥，所述第一單向計量泵再次吸料，以此往復運行。
進一步地，所述第一單向計量泵出料過程中，所述第二單向計量泵吸料完成，所述控制系統控制所述第二驅動機構靜止，直至所述第一單向計量泵出料完成後，接近式開關配合控制系統控制驅動機構運轉，所述第二個單向計量泵開始出料；
所述第二單向計量泵出料過程中，所述第一單向計量泵吸料完成，所述控制系統控制所述第一驅動機構靜止，直至所述第二單向計量泵出料完成後，接近式開關配合控制系統控制驅動機構運轉，所述第一單向計量泵開始出料。
本發明與現有技術相比，有益效果在於：本發明的一種雙向活塞泵，由兩個單向計量泵和兩個驅動機構組成兩套裝置，每一套裝置的驅動機構包括可伸縮的活塞杆，所述活塞杆的端部穿設在所述單向計量泵的腔體內，並沿所述腔體往復運動，所述控制系統控制所述兩個驅動機構驅動兩個活塞杆反向運動，從而使得其中一套裝置出料的時候，另一套裝置的活塞杆反向吸料。當出料的裝置出料完畢開始反向吸料時，另一套裝置的活塞杆吸料完成開始出料，兩套裝置一套出料一套吸料，實現了雙向活塞泵的連續出料，提高了活塞泵的工作效率。此外，通過控制系統控制所述兩個驅動機構的運轉，調節泵體出料行程以及活塞杆的推進速度，增強了對泵體流速的調節，實現活塞泵的勻速出料。
附圖說明
圖1是本發明實施例提供的一種雙向活塞泵的整體結構示意圖。
圖2是圖1的剖面結構示意圖。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
如圖1和圖2所示，為本發明實施例提供的一種雙向活塞泵100，包括控制系統(未圖示)、底座1、第一單向計量泵2、第二單向計量泵2』、第一驅動機構3和第二驅動機構3』。第一、第二驅動機構3、3』與所述控制系統電連接，所述控制系統控制第一、第二驅動機構3、3』的運轉或靜止。第一、第二單向計量泵2、2』分別與第一、第二驅動機構3、3』連接組成一套裝置並設置在所述底座1上。本發明實施例中的控制系統為運動控制卡或PLC(Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器)。
各單向計量泵結構相同，皆具有中空的腔體21以及吸料口22和出料口23，且所述腔體21與所述吸料口22和出料口23連通。所述吸料口22處安裝有氣動球閥4，所述出料口23處安裝有單向閥5。各驅動機構結構相同，皆包括可伸縮的活塞杆31，所述活塞杆31的端部穿設在所述單向計量泵的腔體21內，並沿所述腔體21往復運動，所述控制系統控制各驅動機構驅動兩個活塞杆31反向運動。工作時，一套裝置的活塞杆31逐漸靠近相應單向計量泵的出料口23，用於出料；另一套裝置的活塞杆反向運動用於吸料。當用於出料的一套裝置出料完畢後，開始反向吸料，另一套裝置吸料完畢，開始出料，以此往復運行，從而實現所述雙向活塞泵100的連續出料。
具體地，各驅動機構還包括電機32、絲杆33、絲母34、旋轉輪35、絲母固定套39和同步輪40。所述電機32和同步輪40安裝在所述底座1的側壁11上，所述絲母34可繞其軸線轉動。所述絲母34固定在絲母固定套39上，所述同步輪40安裝在所述絲母固定套39上，並與所述絲母40同步轉動。所述旋轉輪35安裝在所述電機32的輸出端上，並與所述同步輪40通過同步帶(未圖示)傳動連接。通過電機32的輸出軸帶動所述旋轉輪35轉動，所述旋轉輪35通過同步帶帶動所述同步輪40轉動。所述絲母34與所述同步輪40同步轉動，並帶動與所述絲母34螺紋連接的絲杆33沿所述絲杆33的軸線方向往復運動。所述絲杆33的往復運動帶動與所述絲杆33連接的活塞杆31在腔體21內往復運動，以實現所述單向計量泵的吸料和出料。
為了防止絲杆33與活塞杆31直接連接時，絲杆33可能會發生轉動，從而帶動活塞杆31轉動而影響出料精度，在所述絲杆33和活塞杆31之間設有滑塊36以及導軌37。所述滑塊36的一端與所述絲杆33連接，其另一端與所述活塞杆31連接；所述導軌37固定在所述底座1上，所述滑塊36可移動地設置在所述導軌37上，並可沿所述導軌37往復運動。所述絲杆33在其軸線方向上往復運動，並帶動所述滑塊36在所述導軌37上往復運動，進而通過所述滑塊36帶動所述活塞杆31在腔體21內往復運動，從而使所述絲杆33沿其軸線方向運動時不會發生轉動，進而保證所述活塞泵100出料的穩定性。
所述驅動機構3還包括導向板38和配合所述電機限定所述活塞杆的運動極限點和出料零點的接近式開關50、60，所述導向板38固定在所述底座1上，並位於所述滑塊36的一側。所述導向板38上開設有導向槽381，所述接近式開關50和接近式開關60固定在所述導向槽381內，並接近所述滑塊36，用以感應所述滑塊36的運行位置，從而控制所述活塞杆31的推行位置。
所述活塞杆31的行程長度由電機32控制，所述活塞杆31行程長度的兩端即為活塞杆31的行程起點和行程終點，所述行程起點和行程終點即為所述活塞杆31的運動極限點。實際運行時，活塞杆31從行程起點開始推進，需要推進一小段距離後腔體21內的壓力才能夠擠開單向閥5，活塞杆31實際開始出料的地方稱為出料零點，所述出料零點位於行程起點和行程終點之間並靠近所述行程起點。所述活塞杆31的行程起點和行程終點分別由接近式開關50和接近式開關60限定，當其中一個活塞杆31運行到行程終點時，通過所述接近式開關50和接近式開關60配合電機32，使另一個活塞杆31開始出料。
同時，因為活塞杆31的吸料過程比出料過程要快，因此，當第一單向計量泵2的活塞杆31正在出料時，第二單向計量泵2』的活塞杆已經運行到出料零點待命。此時，在所述控制系統的控制下，與第二單向計量泵2』連接的電機處於靜止狀態，待第一單向計量泵2的活塞杆31出料完畢後，通過接近式開關60配合控制系統啟動靜止狀態下的電機，所述第二單向計量泵2』開始出料。
所述活塞泵100還包括兩位五通電磁閥(未圖示)，所述兩位五通電磁閥與所述氣動球閥4連接，並控制所述氣動球閥4的開啟和關閉。
具體工作時，先通過兩位五通電磁閥控制第一單向計量泵2的氣動球閥4開啟，此時氣動球閥4與外界連通，控制系統控制電機32運轉並拉動活塞杆31，則腔體21內形成真空，料液在外界大氣壓作用下被壓入腔體21內，實現吸料。吸料完成後，兩位五通電磁閥控制所述氣動球閥4關閉，所述控制系統控制電機32反轉，此時活塞杆31前推，腔體21內壓力升高，單向閥5被擠開，料液勻速從出料口流出腔體，此時，第二單向計量泵2』開始吸料。當第一單向計量泵2出料完成後，所述活塞杆31在電機32的帶動下再次開始吸料，此時，第二單向計量泵2』開始出料，以此往復運行，實現了所述活塞泵100的連續出料。
本發明實施例還提供了一種雙向活塞泵100的控制方法，包括以下步驟：
第一單向計量泵2吸料：控制系統控制第一驅動機構3運轉，並打開第一單向計量泵2吸料口22處的氣動球閥4，第一驅動機構3拉動活塞杆31，第一單向計量泵2開始吸料。
第一單向計量泵2出料，第二單向計量泵2』吸料:第一單向計量泵2吸料完成後，所述控制系統控制吸料的電機32反轉，並關閉氣動球閥4，第一單向計量泵2開始出料。同時，所述控制系統控制第一驅動機構3』運轉，並打開第二單向計量泵2』的氣動球閥4，第二驅動機構3』拉動活塞杆31，所述第二單向計量泵2』開始吸料。所述第一單向計量泵2出料過程中，所述第二單向計量泵2』靜止，直至所述第一單向計量泵2出料完成後，接近式開關配合控制系統控制第二驅動機構3』運轉，第二單向計量泵2』開始出料。
第二單向計量泵2』出料，第一單向計量泵2再次吸料：所述第一單向計量泵2出料完成後，所述控制系統控制第二驅動機構3』反轉，並關閉氣動球閥4，第二單向計量泵2』開始出料。同時，所述控制系統3控制第一驅動機構3反轉，並打開吸料口處的氣動球閥4，所述第一單向計量泵2再次吸料。所述第二單向計量泵2』出料過程中，所述第一單向計量泵2吸料完成，所述控制系統控制第一驅動機構3靜止，直至所述第二單向計量泵2』出料完成後，接近式開關配合控制系統控制驅動機構3運轉，第一單向計量泵2開始出料。
本發明的一種雙向活塞泵100，由兩個單向計量泵和兩個驅動機構組成兩套裝置，每一套裝置的驅動機構包括可伸縮的活塞杆31，所述活塞杆31的端部穿設在所述單向計量泵的腔體21內，並沿所述腔體21往復運動，所述控制系統控制所述兩個驅動機構驅動兩個活塞杆31反向運動，從而使得其中一套裝置出料的時候，另一套裝置的活塞杆反向吸料。當出料的裝置出料完畢開始反向吸料時，另一套裝置的活塞杆吸料完成開始出料，兩套裝置一套出料一套吸料，以此往復運行，實現了雙向活塞泵100的連續出料，提高了活塞泵的工作效率。此外，通過控制系統控制所述兩個驅動機構的運轉，調節泵體進料行程以及活塞杆31的推進速度，增強了對泵體流速的調節，實現活塞泵100的勻速出料。兩個電機分別驅動兩個單向計量泵相比於一個電機驅動兩個單向計量泵，有效解決了換向時的流量脈動，提高了活塞泵100的計量精度。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。