旋转柱塞泵泵组及流体比例输送方法与流程

本发明涉及流体输送设备，特别是涉及一种旋转柱塞泵泵组及流体比例输送方法。

背景技术：

1、在食品行业、医疗行业、化工行业、制药行业、日用品行业等中，旋转式柱塞泵作为精密微量液体流量泵的重要形式，其基本组成如申请人提供的申请号为cn200720082409.8，发明创造名称为旋转式柱塞泵的专利文献所提供的方案。其基本结构组成包括泵杆、泵套以及驱动机构，泵杆的前端设置有缺口并高精度配合于泵套中，在泵套上设置有进出、口接管，泵杆的后端连接在输出旋转运动的驱动机构上，泵杆在驱动机构上的具体连接位置为相对于驱动机构的旋转运动中心偏心。具体工作原理为：当驱动机构旋转时，在驱动机构的作用下，泵杆在泵套内发生沿着泵套轴线的直线往复运动并发生转动，以上往复运动为泵的抽吸、挤压动作，所述转动为切换泵套内容积腔与进出、口接管的导通关系，相较于传统活塞泵，特点之一是避免了为泵体配套单向阀。

2、旋转柱塞泵的流量调整方式通常包括：调整泵杆的运动速度以及泵杆在泵套内的行程，如申请号为cn201822069211.7、cn202121394021.8等专利申请文件所公开的方案，通过调整泵头的角度，即可实现对泵杆在泵套内的行程进行调节，达到调整泵杆完成单次回转、往复运动所输出流体流量的目的。

3、另外，如申请号为cn202210134826.1的专利申请文件提供了一种基于旋转柱塞泵的恒流泵，其基本原理为该恒流泵包括多个为旋转柱塞泵的泵头，这些泵头在同一泵送电机的作用下运动，并配置为这些泵头具有设定的相位差，这样，可使得恒流泵在工作过程中具有更为均匀的流体输出或实现无间隙的连续泵送。

4、鉴于旋转式柱塞泵在工业生产以及其他行业内的重要作用，有必要对旋转柱塞泵的运用进行进一步改进，以使得其能够更好的为各行业服务。

技术实现思路

1、针对上述提出的对旋转柱塞泵的运用进行进一步改进的技术问题，本发明提供了一种旋转柱塞泵泵组及流体比例输送方法。本方案可用于不同种类流体的比例输送，特别适用于不同流体成分的比例混料。

2、针对上述问题，本发明提供的旋转柱塞泵泵组及流体比例输送方法通过以下技术要点来解决问题：旋转柱塞泵泵组，包括泵头组件以及用于驱动泵头组件动作的驱动机构，所述驱动机构包括齿传动组件，所述齿传动组件包括多个相互之间具有齿啮合关系的驱动齿轮；

3、所述泵头组件的数量大于或等于2，各泵头组件的驱动端均连接有用于驱动泵头组件动作的驱动齿轮；

4、部分泵头组件为旋转柱塞泵或者全部泵头组件均为旋转柱塞泵；

5、为旋转柱塞泵的泵头组件中，包括泵头角度可独立调整的泵头组件。

6、本方案在具体运用时，用于两种及以上的流体比例输送，泵头组件对流体的作用方式可以是不同的泵头组件用于泵送不同的流体，也可以是两个及以上的泵头组件用于同一种流体输送，其他泵头组件用于其他流体的输送。在一个具体的实现方式中，泵头组件的数量与需要输送的流体数量相同，每个泵头组件均用于负责其中一种流体的输送；在一个具体实施例中，采用两个或两个以上的泵头组件输送同一种流体，并且泵头组件中至少有一个泵头组件为泵头角度可独立调整的旋转柱塞泵，相较于采用唯一泵头角度可独立调整的旋转柱塞泵输送该流体以及调整流体流量，这样的方式更适合于流体流量大、对流体流量具有微调要求的运用场景，达到保障流量调整精度的目的，比如，其中一个为容积泵的泵头组件在工作过程中容积腔始终保持不变，该泵头组件在运行期间流量输出恒定，另一个泵头角度可调的旋转柱塞泵仅分摊部分流体流量，故该旋转柱塞泵的容积腔较小，在进行泵头角度调整以调整流量时，可以获得更为精准的流量调节量。不同流体可以是成分不同的若干种流体，也可以是成分相同、温度不同的流体等。

7、本方案中，由于驱动机构包括多个相互之间具有齿啮合关系的驱动齿轮，并通过驱动齿轮驱动各泵头组件动作，这样，可利用所述齿啮合关系使得各泵头组件在驱动机构作用下的运动具有同步性，在采用这些泵头组件用于两种及以上的流体输送、泵头组件参数不变的情况下，可使得各流体的输出量具有固定的比例，达到流体比例输送目的。

8、同时，本方案根据流体比例输送中可能存在的流体比例需要被调整的需求，提供一种泵头组件中，具有泵头角度可独立调整的旋转柱塞泵的技术方案，在具体运用时，例如，在驱动机构工作参数不变的情况下，泵头组件参数不变的泵头组件依然按照原有流量实现流体输送，而泵头角度被调整后的旋转柱塞泵流量发生变化，这样，通过以上简单的操作即可调整流体输送比例，以实现可以根据具体输送要求，灵活调整不同种类流体在比例输送过程中的比例。

9、以上仅描述了本泵组可实现流体比例输送以及具体输送比例可以根据实际需求进行调节，当需要对本泵组进行流量调节时，改变驱动机构的工作参数即可，同时在此运用下由于各泵头组件的运动是同步的，故仍然可以保持还有的流体比例特征。

10、同时，由于本泵组中的泵头组件用于比例输送两种及以上种类的流体，故至少有两个泵头组件具有不同的流体吸入管路。

11、同时，所述泵头组件中，泵头角度可调整的旋转柱塞泵以外的其他泵头组件可以是任意形式的泵体，例如离心泵，但为保障流量配置精度，优选为容积泵，比如活塞泵、旋转柱塞泵、隔膜泵等，根据泵头组件的实现形式，驱动机构将驱动齿轮的旋转运动转换为比如直线往复运动即可。较优的运用是泵头组件均为泵头角度可调整的旋转柱塞泵，以在驱动机构工作参数不变的情况下，各泵头组件的流量输出均可被调节。

12、以上泵头角度可独立调整即为：该泵头组件上泵头的角度调节并不影响其他泵头组件或受到其他泵头组件的干涉。

13、作为所述旋转柱塞泵泵组更进一步的技术方案：

14、全部泵头组件均为旋转柱塞泵，各泵头组件的泵头角度均可独立调整。本方案为泵头组件的一种优选配置方案，如上所述的，这样的方式可以运用为不同泵头组件用于泵送不同流体，每种流体的流量均可独立于其他流体被调节，达到调整流体输送比例的目的。

15、在具体实施时，所述驱动机构可设置为还包括驱动电机，所述驱动电机作为驱动齿轮旋转的动力源，驱动齿轮之间可相互直接啮合，也可以通过传动齿轮间接啮合，作为一种方便将本泵组装配为一体并实现相应泵头角度调整的技术方案，还包括泵座，所述泵座包括第一板体以及与第一板体可转动连接的第二板体；

16、所述驱动机构固定于第二板体上，泵头角度可独立调整的旋转柱塞泵固定于第一板体上，第一板体与第二板体之间还设置有角度调节组件，所述角度调节组件用于调整第一板体与第二板体的夹角。本方案中，所述驱动电机、齿传动组件均固定于第二板体上，旋转柱塞泵的泵头固定于第一板体上，具体为泵头的泵套固定于第一板体上，在角度调节组件的作用下第一板体与第二板体之间的夹角发生改变时，泵头上配合于泵套中的泵杆同步于第一板体发生旋转，这样，即改变了泵头在工作过程中的行程。

17、作为角度调节组件的具体实现形式，所述角度调节组件包括连接螺钉、推力轴承、翻转座、套筒以及螺杆；

18、所述连接螺钉螺纹连接于套筒一端，螺杆螺纹连接于套筒的另一端，连接螺钉、推力轴承、套筒以及螺杆四者同轴；

19、所述翻转座上设置有通孔，连接螺钉与套筒形成的结构体穿过所述通孔，连接螺钉的钉帽端以及套筒用于与螺杆连接的一端均位于翻转座的外部；

20、所述推力轴承套设在所述结构体上并夹持在所述钉帽端与翻转座之间，所述翻转座夹持在推力轴承与套筒之间；

21、所述套筒可相对于翻转座绕套筒的轴线转动；

22、所述翻转座与螺杆两者中，其中一者与第一板体可转动连接，另一者与第二板体可转动连接。

23、本方案提供了一种不同于现有技术的角度调节组件，具体的，当转动套筒时，螺杆相对于套筒的伸出长度发生变化，根据套筒的旋转方向，该变化用于为第一板体、第二板体施加推力或拉力，使得第一板体与第二板体的角度发生变化，达到调整旋转柱塞泵泵头端的角度以调整柱塞行程的目的。

24、同时，角度调节组件的具体结构设计具有如下特点：螺杆与套筒螺纹连接，连接螺钉与套筒螺纹连接，翻转座与推力轴承夹持在连接螺钉与套筒之间，以上方案不仅结构简单，同时，通过连接螺钉夹持推力轴承以及翻转座实现本角度调节组件轴向上各部件紧配合，在为套筒施加转矩以使得其转动时，由于所述钉帽端与翻转座之间夹持有推力轴承，在连接螺钉与套筒之间的连接螺纹被安装为具有一定的弹性变形时，由于连接螺钉相对于翻转座转动的阻力仅为发生在推力轴承上的滚动摩擦，故相对于连接螺钉，无论是在套筒正转或者反转时，套筒均可非常容易的带动连接螺钉相对于翻转座转动，避免造成连接螺钉松弛，故本方案在结构简单的基础上，还具有结构可靠性高的特点。

25、对于翻转座与套筒的配合关系，可以是套筒的一端直接正压于翻转座的侧面上，也可以是翻转座的侧面作用于套筒的台阶面上，套筒具有伸入所述通孔的筒段。在连接螺钉旋入套筒的过程中，具体旋入深度受推力轴承的控制：推力轴承其中一端的垫片支撑于翻转座上，所述钉帽端受到推力轴承另一端垫片的支撑。

26、较优的，为使得连接螺钉与推力轴承长期保持理想的配合关系，设置为在翻转座上具有与推力轴承垫片相配合的凹槽，在推力轴承垫片上具有与钉帽端相配合的凹槽，翻转座上的凹槽用于限定推力轴承在该凹槽径向方向上的位置，垫片上的凹槽用于限定钉帽端在该凹槽径向方向的位置，这样可有效避免因为推力轴承侧移导致连接螺钉的杆段与推力轴承上靠近翻转座的垫片接触以及所述杆段与推力轴承的保持架接触。进一步的，套筒具有所述台阶面并且具有嵌入所述通孔中的筒段，以通过套筒的侧壁与通孔的孔壁接触，避免所述杆段与翻转座直接接触。

27、较优的，为保持连接螺钉与套筒之间的紧配合，可通过额外的弹性垫保持连接螺钉与套筒之间的轴向力，该弹性垫可设置在推力轴承与翻转座之间，也可设置在推力轴承与钉帽端之间。

28、较优的，所述套筒呈台阶轴状，套筒用于与连接螺钉相连的一端嵌入所述通孔中，翻转座夹持在套筒上的轴肩与推力轴承的端部之间。本方案为如上提出的通过在套筒上形成的台阶面约束翻转座在套筒轴向上其中一端位置的技术方案，并通过套筒嵌入通孔中的筒段，避免连接螺钉杆段与翻转座直接接触的技术方案。由于为套筒施加转矩时套筒整体同步转动，故套筒与翻转座之间的摩擦力容易克服并且也不会导致其他不良影响，较优的运用是所述通孔的外径与通孔的内径一致，以避免套筒在其径向方向具有相对于翻转座的晃动间隙。

29、所述翻转座可转动连接于第二板体上，翻转座相对于第二板体可绕翻转座的轴线转动；

30、所述螺杆可转动连接于第一板体上，螺杆相对于第一板体可绕垂直于螺杆轴线的转轴转动，所述转轴与翻转座的轴线平行。

31、如上所述的，角度调节组件设置有翻转座的一侧还配置有连接螺钉以及推力轴承，而螺杆的自由端能够可转动连接于其中的一块板体上即可，同时，当第二板体用于安装驱动机构时，相较于用于安装泵头的第一板体，宜将第二板体设置为具有更大的尺寸参数，基于此，为更为合理的利用泵座，设置如上角度调节组件与泵座的配置方式。

32、所述第一板体上设置有第一槽体，所述第二板体上设置有第二槽体；

33、所述翻转座通过第一滚动轴承安装于所述第二槽体中，所述第一滚动轴承的轴线与连接螺钉的轴线垂直；

34、所述螺杆通过第二滚动轴承安装于所述第一槽体中，所述第二滚动轴承的轴线与连接螺钉的轴线垂直。本方案中，利用所述第一槽体以及第二槽体分别为第二滚动轴承以及第一滚动轴承提供在泵座上的安装空间，实现角度调节组件在泵座上的约束，为一种结构简单、装配方便的技术方案。同时，通过采用所述第一滚动轴承以及第二滚动轴承，可使得角度调节组件在伸长以及缩短过程中相对于泵座的翻转发生在以上滚动轴承位置，这样的方式不仅可长期保持角度调节组件与泵座的配合精度，同时发生相应翻转更为灵活，对泵头角度调整精度有利。

35、作为一种具体的实现方式，在第二板体上设置为十字形的第二槽体，第一滚动轴承、翻转座嵌入第二槽体的横向槽中，第二槽体的纵向槽容纳套筒、推力轴承以及连接螺钉，当套筒在螺杆的轴线上相对于螺杆发生轴向移动时，套筒、翻转座、推力轴承绕第一滚动轴承的转动中心发生翻转。第二滚动轴承设置于螺杆的自由端端部，所述第一槽体设置为t型槽，第一槽体的横向槽用于安装第二滚动轴承，第一槽体的纵向槽用于容纳螺杆。对于所述第一滚动轴承以及第二滚动轴承，当通过对应槽体完成各自在第一板体、第二板体上的安装时，各自均可通过对应第一槽体以及第二槽体上横向槽的端部约束各自在第一槽体、第二槽体长度方向的位置，故第一滚动轴承、第二滚动轴承分别与翻转座、螺杆均采用简单的连接机构即可，如第一滚动轴承、第二滚动轴承均为：内圈过盈配合有转轴，相应转轴的与翻转座或者螺杆过盈连接，外圈夹持在相应横向槽中。

36、更进一步的，还包括通过螺钉连接于第二板体上、用于封闭所述第二槽体的第二盖板；

37、还包括通过螺钉连接于第一板体上、用于封闭所述第一槽体的第一盖板。本方案中所述第二盖板用于防止翻转座、第一滚动轴承由第二槽体中脱出，所述第一盖板用于防止第二滚动轴承由第一槽体中脱出，用于提高本结构的可靠性。

38、针对如上通过伸长或缩短角度调节组件实现泵头角度调节的方案，本方案提供一种泵座的具体形式，所述泵座的底侧设置有弹性折弯，所述角度调节组件设置在泵座的顶侧，所述第一板体与第二板体通过均连接在各自上的弹性折弯形成可转动连接关系。本方案中，当需要对泵头角度进行调整时，通过角度调节组件为第一板体与第二板体提供的推力或拉力，迫使所述弹性折弯发生弹性变形以适配第一板体与第二板体各自受力点的距离变化，这样的实现方式下，可以利用发生在弹性折弯上的弹性变形维持泵座的形态：避免泵组在工作过程中，因为震动等影响泵头角度的稳定性。

39、现有技术中，用于流体精密输送的泵多采用伺服电机以及步进电机作为驱动电机，采用现有控制手段可以对驱动电机的工作参数进行高精度控制，通过驱动电机的工作参数也能够反映泵组的具体工作情况，为避免因为如驱动机构电气故障、机械故障等，导致的对泵组具体工作情况监测出现误判断，提高本泵组的可靠性，还包括用于监测驱动齿轮转动状态的传感器。

40、本方案还公开一种基于如上任意一项所述的旋转柱塞泵泵组的流体比例输送方法，该方法中，驱动机构上各驱动齿轮同步转动，各泵头组件在与其相连的驱动齿轮的作用下动作；

41、其中，通过泵头角度可独立调整的泵头组件泵送与任一其他泵头组件所泵送流体不同的流体；

42、在需要进行流体输送比例调整时，调整所述泵头角度可独立调整的泵头组件的泵头角度。本方法为以上泵组在运用于流体比例输送过程中的具体使用方法。

43、本发明具有以下有益效果：

44、本方案中，由于驱动机构包括多个相互之间具有齿啮合关系的驱动齿轮，在采用这些泵头组件用于两种及以上的流体输送、泵头组件参数不变的情况下，可使得各流体的输出量具有固定的比例，达到流体比例输送目的。

45、同时，本方案根据流体比例输送中可能存在的流体比例需要被调整的需求，提供一种泵头组件中，具有泵头角度可独立调整的旋转柱塞泵的技术方案，通过简单的操作即可调整流体输送比例，以实现可以根据具体输送要求，灵活调整不同种类流体在比例输送过程中的比例。