专利名称：行星轮驱动的圆满的蠕动泵的制作方法
技术领域：
一种机械泵，可以广泛应用于被输送的流体必须与管道以外的物体完全隔离以保证其纯洁或保障周围环境的安全的场合，例如分析仪器、医疗器械、医药工业、食品饮料工业、化工、核能工业、航天工业、环保和自动控制等领域。同时本发明特别满足低噪音、低功耗、少维护的要求。
背景技术：
本发明是针对目前国内外各种压轮挤压式蠕动泵设计上的共同缺陷而研制的，这些设计都有一个缺陷就是为了使胶管有地方出、入，泵体的压轮对胶管实行挤压时只工作在其圆形运动轨迹的一段圆弧上，而不是在整个圆周上，这样一来驱动机构工作时就在径向承受了一个单边的、而且是脉动的反作用力，从而产生了几个不好处理的问题1驱动力矩要足够大，以克服由于单边而产生的摩擦力矩，因而效率很低，驱动轴要粗、马达要大，因而整机体积较大；2机件容易磨损，要保持理想的挤压间隙和挤压力，需要特别设计的调节机构或缓冲装置；3工作噪音难以降低。
发明内容
本发明是将硅胶管在泵体的环形槽中绕行360°以上再穿出，为压轮造成一个整圆的工作轨道，再配合独特设计的中心驱动机构，完全以滚动摩擦的传动方式让对称排列着的三个行星压轮(也可以是三个以上)在胶管上面滚动挤压而连续工作。由于工作轨道圆满，驱动机构所受的径向压力可以相互抵消，这就为解决上述几个问题创造了条件。按照这一思路设计并粗糙试制的第一个样机就工作得很好，结构简单，驱动力矩小，噪音极低。在此实例中，只听到微型减速电机齿轮的声音，如果采用无声的步进电机应该是非常安静的。而从受力的情况来分析，在绕行大约480°和600°附近应该还有两个最佳值，使得脉动还可以进一步降至最低。
及
具体实施例方式
本发明中，其可以自动加载和释放的中心驱动机构则是关键中的关键。现将其结构和工作原理叙述如下中心驱动机构由连接马达的驱动轴a；带键的套筒b以及外周留有圆缺缺口而内孔开有不同的键槽的中心轮片系(C1～C5)三部分(图1)组成。套筒在端头用螺母紧固于驱动轴上，几片中心轮片则按一定的次序活动自如地叠装在套筒b上，但可以被套筒上的键g带动，随着驱动轴一起转动。轮片的外径刚好大到可以通过外周的三个行星式压辊轮d将外壳胶管槽内的硅胶管压瘪到密闭(允许有一定的正误差)，在其外周上以压辊的半径为半径开三个对称分布的小圆缺，缺口深度基本上等于硅胶管恢复原状所需的高度即可。各轮片内孔直径的加工精度要求不高，比套筒外径大0.5～1mm都行，而键槽的加工则有所讲究将5片轮片外圆周上的小圆缺相互对齐后同时开出一条键槽(键槽加工的尺寸也要保证让它们能够较松动地套在套筒的键上)，然后取走一片作为C3，将所余四片向泵的工作旋转方向将键槽继续拓宽40°再取走两片作为C2和C4，剩下的两片则再继续向前拓宽40°作为C1和C5(图2)；另外，C3作为启动片，其圆缺后缘的角要去掉，要从圆缺底部开始大致按渐伸线加工成如图3的形状；C2和C4圆缺后缘的角也可以仿照C3稍微修掉一点点。
各中心轮片的厚度相同，5片叠加后总厚度与压辊的长度基本相等，也大约等于胶管压瘪后的宽度的两倍。
其它零件的形状和作用都比较容易理解，它们是压辊、压辊保持器、外壳、外壳盖板和紧固用的螺钉螺帽等。
压辊的直径可取为胶管可挤压的深度的2.5～3倍，长度也等于胶管压瘪后的宽度的两倍，再在两端各伸出一段细小的中心轴，以便被保持器上的长腰圆孔套住；
保持器(图1中e)用来保持三个压辊相互之间的距离，但是不影响它们的滚动和作径向的前后运动，其作用与某些滚柱轴承中的保持器相似，工作时它受力很小，但要注意其尺寸和形状，使得在其所处的狭小位置中被压辊带着运动时，不至于碰到胶管、中心轮等其他零部件，端环的外径不影响胶管的装卸即可。
外壳主要用来形成放置胶管的槽。由于要让胶管围成一个整圆，胶管在出入处不可避免地会有一段要交会并排放置，因此圆槽的宽度为胶管压实后的宽度的两倍，胶管成螺旋状搁置其中。另外，胶管出入口的直线段应与圆形相切引出，做到圆滑过渡。
为了克服蠕动泵在工作时硅胶管可能产生的那种很微弱的向前的爬移，只要在出口处，做一个窄狭壶口或压片，对胶管稍微施加一点压力，或让它改变一下方向就可以制止(附图中没有画出)。
整体的工作原理是这样的当泵在释放状态时，5中心轮片外周上的小圆缺都处于相互对齐的位置，压辊退落到圆缺中，胶管不受压，没有什么形变。当驱动轴向工作方向旋转时，由于启动片C3的键槽最窄，首先被套筒上的键带动向前旋转。而其外周上小圆缺的后缘以改为渐伸线的轮廓，一经转动就会将压辊顶起到轮系的外圆周上将硅胶管压紧；相对转过40°后，C2、C4才会被键带动跟上，最后再转过40°，C1、C5才启动。这时，5片轮片上圆缺被打乱到相互错开的位置，对于压辊来说，就感觉不到小圆缺的存在了，启动过程即告完成。此后，只要驱动轴不出现逆转，且逆转达到一定的角度，各轮片的小圆缺就无法对齐，压辊对胶管就永远处于压紧的工作状态，压辊作为行星轮被中心轮系完全以滚动摩擦的传动方式带动着向前滚压工作。当长时间不用或有需要时，只需将驱动轴反转不到半周，圆缺们就会对齐，“咵”的一声，由于胶管自身的弹性，三个压辊就被弹回到圆缺中，非常自如。如果有必要，此时还可以打开泵壳的盖板f，很方便地更换或安装胶管。
此设计思想的精髓在于整个压辊和驱动轮系没有自己固定的运动圆心，而是在胶管所围成的整个圆周内旋转，旋转时随时以取得各向压力相互抵消的位置为其位置，因此驱动轴没有一点额外的负担，胶管各处所受的压力也比较均匀，加之压辊在胶管和轮系之间象滚柱轴承的滚柱一样滚动，传动效率极高，磨损极小。同时行星轮系本身就是一套减速机构，分担了对马达的变速要求。同时，本设计中所创造的特殊的中心驱动轮机构解决了不工作时胶管长期受压，容易老化变形的问题，无需额外的释放装置和调整间隙的装置。使整个泵体结构简单，工作可靠，加工要求不高，成本低廉，工作能耗小，体积小，噪音小。因此根据其特点称之为‘圆满的蠕动泵’。
另外，根据同样的原理和结构，可以将管道设计成双路、三路甚至多路的，只要将各路管道在圆周上对称分布，同时保证能围成整圆的工作轨道，并注意保证对每路管道的工作段，随时都有至少一个压辊压实在上面就可以了。例如两路的设计，胶管就可以围成如(图4)的状态；三路的设计围成如(图5)等等。也可以加长压辊和轮系以及壳体的高度，设计出更多路的结构。中心轮系也不限于5片，可以是3片、7片等等，(当然，此时各片键槽拓展的角度将不再是40°和80°了)；由于条件有限、时间仓促，试制的样品只有一条键槽，虽然也工作得很好，但从理论上讲，键和键槽设计成于中心轴呈180°对称布置的两个(如图6)会更好。
试制的样品除了压辊、驱动轴、螺母、螺钉是金属件以外全部用有机玻璃加工而成。外壳是由两层有机玻璃先一刀同时车出作为胶管工作轨道的内壁，再分别銑出胶管的出入槽口，然后加上外壳盖板、底部的垫板等叠合，在四周用螺杆螺母紧固而成。如果批量生产，应该用工程塑料之类的材料开模注塑成形。
压模生产仍然可以将壳体做成两层，而在两层之间做一个止口(如图7)，使得在拧松紧固螺杆后，上、下壳体之间可以同心地相对旋转而进行调节，以便胶管在壳体槽中绕行的角度变为一个最佳值。由于绕行角度变化后，那段并列胶管段的长度发生变化。而两根胶管的回弹力无疑是一根胶管的两倍。因此，在每个圆形部件直径没有变动的情形下，绕行角度的变化整体上就引起了压辊对于胶管的压力的变化。我们就可以利用这一点来做微调，使得泵体在更换硅胶管时对不同牌号胶管内、外直径的差异有更好的适应性。
权利要求
本发明属于机械泵的一种，是一种全新的蠕动泵，它是利用一段具有一定回弹力的胶管，在管外施加一个向前行进的压力而在胶管上接连不断地形成一处处向前行进着的封闭区来运送管道中的流体的。应用于被输送的流体必须与管道以外的物体完全隔离以保证其纯洁或保障周围环境的安全的场合。本发明之所以称之为‘圆满的蠕动泵’，其不同于以往所有蠕动泵的技术特征就是让胶管在泵体的环形槽中绕行360°以上再穿出，为压轮造成一个整圆的工作轨道，让对称排列着的三个压轮(也可以是三个以上)完全以滚动摩擦的传动方式在胶管上面滚动挤压而连续工作。由于工作轨道圆满，使得驱动机构所受的径向压力可以相互抵消，这就避免了目前国内外各种压轮挤压式蠕动泵的共同缺陷，避免了驱动轴工作时在径向承受一个相当大的、单边的而且是脉动的反作用力。因此，作为独立权利要求项1.在蠕动泵中，压轮或压辊是在一个由具有一定回弹力的胶管围成的完整的圆周轨道上工作，不管这个圆周是由单一的一条胶管围成还是由几条胶管分段组合围成；只要压辊在圆周上对称分布，也不论压辊数是几个，在此基础上就可以设计出相应的压辊驱动机构，使得驱动轴不受单边的径向压力。
2.作为1.的从属权利要求，设计中以滚动摩擦方式传动的行星轮做压辊应用于蠕动泵；此设计的技术特征是压辊在胶管和轮系之间象滚柱轴承的滚柱一样以行星轮的方式滚动，传动效率极高，磨损极小。同时行星轮系本身就是一套减速机构，分担了对马达的变速要求。使整个泵体结构简单，工作可靠，加工要求不高，成本低，能耗小，体积小，噪音小。要充分体现本设计思想，具体实施时应该加大驱动轮系与驱动轴套之间的配合间隙，让包括压辊在内的整个驱动轮系没有自己固定的运动圆心，而是在胶管所围成的整个圆周内旋转时，随时以取得各向压力相互抵消的位置为其位置，因此驱动轴没有一点额外的负担，胶管各处所受的压力也比较均匀，
3.本设计中所创造的复合中心驱动轮机构，利用驱动轴的正、反转而具有自动加载和释放的离合功能不但解决了‘圆满的’设计中胶管装卸的难题，同时也解决了不工作时胶管长期受压，容易老化变形的问题，免除了额外的释放装置。因此，将这种独特的设计作为本发明第1.项权利要求的另外一项、也是最重要的一项从属权利要求提出。此驱动轮机构的技术特征是它采用外周带小圆缺的多层轮片组成，依靠轮片内孔上键槽开口角度的差异，正转时异步启动，由带渐近线后缘的启动片将行星轮顶起后，自动打乱各轮片上小园缺的相互位置而加载；逆转时园缺自动对齐而卸载。本技术特征中，轮片数也不限于只为5片，3片以上都可以，如果不考虑工艺上的限制，则片数没有上限；如果用于不需要考虑对称性的场合，也可以只是由2片组成。当然，此时各片键槽拓展的角度将随之可以有所变化。另外，只要稍加改造如果将胶管变成一个封闭的胎状弹性垫衬，小圆缺适当加深，同时前缘的形状稍加修改，再从保持器上连接出一个输出轴，就可以将其变成一个低成本的，具有正、反转的转速和力矩都不同的行星轮减速离合机构而应用在其他的机械中。本发明公布之后，如果有应用以上三项技术之一进行产品设计、生产和销售者，都将被视为利用了本发明，必须事先取得发明专利权人的许可，否则，将被认为是侵权行为。
全文摘要
一种机械泵，可用于被输送的流体需要与管道以外的物体完全隔离以保证其纯洁或其周围环境的安全的场合，如分析仪器、医疗、制药、饮食、化工、核能、航天、环保和自动控制等领域。同时本发明特别能满足低噪音、低功耗、少维护的要求。本发明是将硅胶管在泵体的环形槽中绕行360°以上再穿出，配以独特的可自动加载和释放的驱动轮机构，让对称排列的三个压辊以行星轮的方式在胶管上连续滚压而工作。由于工作轨道圆满，驱动机构所受的径向压力可以相互抵消，因此驱动力矩极小、噪音极低。克服了以前各种轮压式蠕动泵由于压轮的工作轨迹不是整圆而产生的种种弊端。其独特的设计可以演变为新型双速离合装置用于其它机械，且成本低、易加工。
文档编号A61M1/10GK1560474SQ20041000836
公开日2005年1月5日 申请日期2004年3月10日 优先权日2004年3月10日
发明者成再君 申请人:成再君