专利名称：两联动控制的平流泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及流体输送泵，尤其是采用两联动控制的平流泵。
技术背景平流泵广泛用于石油、石化、制药、食品等工业领域。目前国内相应的产品的控制精 度一般都较低，流量误差〉±5%,虽然有的产品经过结构改装后流量精度有所提高，使其流 量误差能够控制在±1%，但由于其结构复杂，不利于调试，大大限制了其产品在市场上的 推广应用。目前平流泵所采用的结构大多是利用单个步进电机驱动一个非圆齿轮(假定为非 圆齿轮a)，然后利用非圆齿轮a同时带动两个相同的非圆齿轮(假定为非圆齿轮b和非圆 齿轮c)转动，在非圆齿轮b和c上各用一个连杆和对应的柱塞泵相连，从而非圆齿轮b和 c的旋转运动就转化为两对应柱塞泵按预定的运动规律作往复直线运动。由于在该结构中 采用3个非圆齿轮的配合运动来实现柱塞泵预定的运动规律，所以安装调试十分困难，而 且齿轮之间的磨损量较大，极大的影响了平流泵输出流量的精度和使用寿命。发明内容本发明的目的在于克服目前平流泵普遍存在的上述缺陷，提供一种两联动控制平流泵。 通过下述措施使整个平流泵安装调试方便，控制容易，输出流量精度高，流量误差〈土1%， 具有较长的使用寿命。本发明的两联动控制平流泵的主要特点在于采用两步进电机的联动控制。利用单片机 就可实现对两步进电机的单独控制，从而通过简单的程序控制就可以使两步进电机按预定 的规律运动。本发明的两联动控制平流泵在结构上分为三部分人机交互界面、控制部分和执行部 分。其中人机交互界面包括键盘和显示部分，视平流泵的工作要求及环境，为控制部分传 递工作参数和回显工作状态值；控制部分以单片机为核心，根据人机交互部分传递过来的 工作参数以及系统的反馈信号控制执行部分按预期的要求工作；执行部分则由两步进电机、 曲柄连杆机构和柱塞泵三个部分构成，通过单片机传递过来的控制信号，利用两步进电机 的联动控制使平流泵按要求稳定输送出液体，即以恒流的方式工作。本发明的两联动控制平流泵还可以恒压方式工作。在平流泵的输出端口安装一个压力变送器，对输出端口的压力值进行实时检测，压力变送器将检测到的信号反馈给控制部分的单片机，通过相应的程序段控制步进电机加快转速或反转，从而加快柱塞泵推送液体的速度或下降输出端口的压力值，使输出端口的压力值动态的维持在恒定值。
图l两联动控制平流泵功能结构2两联动控制平流泵执行部分的连接中代号表示i一人机交互界面ii一控制部分m—执行部分 i-i一键盘i-2—显示部分 ii-l一单片机 ii-2 —光电隔离及驱动电路 l一步进电机 2—齿轮 3—曲柄连杆机构 4一柱塞泵5—液体输入管道 6—液体输出管道 7—压力变送器 8—蓄能器 9—单向阀 10—柱塞泵 ll一曲柄连杆机构 12—齿轮13—步进电机具体实施方式
本发明的两联动控制平流泵的实施例结构见附图，两联动控制平流泵包括人机交互界面i 、控制部分n和执行部分ni三部分，其中人机交互界面包括键盘i -i和显示部分i -2， 控制部分包括单片机n-i，光电隔离及驱动电路n-2和压力变送器7，执行部分包括歩进电机l、 13，齿轮2、 12，曲柄连杆机构3、 11，柱塞泵4、 10，液体输入管道5，液体输 出管道6，蓄能器8，单向阀9，其中人机交互界面与单片机相连，光电隔离及驱动电路 与歩进电机相连，压力变送器的输入端连接柱塞泵输出端口，输出端接单片机，人机交互 界面为控制部分传递工作参数和回显工作状态值；控制部分根据人机交互界面部分传递过 来的信号控制执行部分工作；执行部分的步进电机1带动齿轮2转动，步进电机13带动齿 轮12转动，曲柄连杆机构3 —头连接齿轮2，另一头连接柱塞泵4、曲柄连杆机构11 一头 连接齿轮12，另一头连接柱塞泵IO，曲柄连杆机构3将齿轮2的旋转运动转化为柱塞泵 4的往复直线运动，曲柄连杆机构11将齿轮12的旋转运动转化为柱塞泵10的往复直线运 动，两柱塞泵具有相同的运动阶段，柱塞泵4和柱塞泵10通过液体输入管道5 、液体输 出管道6)和单向阀9相连，蓄能器8接于平流泵端口。本发明的两联动控制平流泵的恒流工作方式，所述的人机交互界面视平流泵的工作要 求及环境，为控制部分传递工作参数和回显工作状态值；控制部分根据人机交互部分传递 过来的工作参数以及系统的反馈信号控制执行部分按预期的要求工作，步进电机1有规律 的带动齿轮2转动，步进电机13有规律的带动齿轮12转动，然后通过曲柄连杆机构3、 曲柄连杆机构11将齿轮2和齿轮12有规律的旋转运动转化为柱塞泵4和柱塞泵10的对应 规律的往复直线运动。两柱塞泵具有相同的运动阶段，即加速一匀速一减速一换向一加速 一匀速一……，通过对两步进电机的控制來实现，当柱塞泵4匀速向外输送液体时，柱塞 泵10的泵腔则在柱塞泵4匀速阶段吸满液体，当柱塞泵4开始减速时，柱塞泵0便开始
作加速运行，当柱塞泵4减速为零时，柱塞泵IO便转入匀速向外输送液体阶段，同样，柱 塞泵4的泵腔在柱塞泵IO匀速期间就吸满液体，当柱塞泵IO进入减速阶段时，柱塞泵4 便开始加速向外输送液体，随后进入下一周期的运行。由于柱塞泵4和柱塞泵IO运动形式 相同，它们的加速度和减速度大小相等方向相反，所以它们速度的叠加在任何时刻都能够 维持在匀速阶段的速度大小。从而使连续往外输送的液体的流量值恒定，另外在平流泵端 口增设一个蓄能器，使整个平流泵能够连续无脉动的输送液体。本发明的两联动控制平流泵在以恒压方式工作时。在平流泵的输出端口安装一个压力 变送器7，当泵腔内液体有微小的泄露时，输出端口压力值会很快下降，为此利用压力变 送器对输出端口的压力值进行实时检测，当压力值有所下降，压力变送器立刻把该信号反 馈给单片机，通过相应的程序段控制步进电机加快转速，从而加快柱塞泵推送液体的速度， 对输出端口的压力值进行补偿，使输出端口液体压力值上升，当输出端口液体的瞬间压力 超过预定值时，压力变送器便立刻将该信号反馈给单片机，同样通过相应的程序段，单片 机对步进电机发出控制信号，让推送液体的步进电机反转，从而使输出端口的压力值下降。 所以利用压力变送器对输出端口压力值的实时检测，可使输出端口的压力值动态的维持在 恒定值。本发明的两联动控制平流泵采用了两步进电机的联动控制，通过单片机可以对两步进 电机单独进行控制，使平流泵的控制变得简单灵活，同时安装调试也方便。由于采用两联 动的反馈控制，减少了平流泵因磨损程度对输送液体流量精度的影响，使其在较长的时间 内都具有很高的控制精度。本发明的两联动控制平流泵在第一次工作或者需要重新安装时，只要运行一段初始化 程序，便可借助简单灵活的两联动控制对平流泵进行初始化，然后通过人机交互界面选择 平流泵的工作方式，平流泵便可按预先设定的要求进入工作状态。
权利要求
1、一种双联动控制平流泵，包括人机交互界面I、控制部分II和执行部分III三部分，其中人机交互界面I包括键盘(I-1)和显示部分(I-2)，控制部分II包括单片机(II-1)，光电隔离及驱动电路(II-2)和压力变送器(7)，执行部分包括步进电机(1、13)、齿轮(2、12)、曲柄连杆机构(3、11)、柱塞泵(4、10)、液体输入管道(5)、液体输出管道(6)、蓄能器(8)和单向阀(9)，其中人机交互界面与单片机相连，光电隔离及驱动电路与步进电机相连，压力变送器的输入端连接柱塞泵输出端口，输出端接单片机，执行部分的步进电机(1)带动齿轮(2)转动，步进电机(13)带动齿轮(12)转动，曲柄连杆机构(3)一头连接齿轮(2)，另一头连接柱塞泵(4)、曲柄连杆机构(11)一头连接齿轮(12)，另一头连接柱塞泵(10)，柱塞泵(4)和柱塞泵(10)通过液体输入管道(5)、液体输出管道(6))和单向阀(9)相连、蓄能器(8)接于平流泵端口。
2、 权利要求1所述的双联动控制平流泵恒流工作方式，其特征是，所述的人 机交互界面I视平流泵的工作要求及环境，为控制部分II传递工作参数和回显工 作状态值信号；控制部分根据传递过来的工作参数以及系统的反馈信号控制执行 部分按预期的要求工作，当柱塞泵(4)匀速向外输送液体时，柱塞泵(10)的泵 腔则在柱塞泵(4)匀速阶段吸满液体，当柱塞泵(4)开始减速时，柱塞泵(10) 便开始作加速运行，当柱塞泵(4)减速为零时，柱塞泵(10)便转入匀速向外输 送液体阶段，同样，柱塞泵(4)的泵腔在柱塞泵(10)匀速期间就吸满液体，当 柱塞泵(10)进入减速阶段时，柱塞泵(4)便开始加速向外输送液体，随后进入 下一周期的运行。
3、 权利要求1所述的双联动控制平流泵的恒压工作方式。其特征是在平流泵 的输出端口安装一个压力变送器(7)。对输出端口的压力值进行实时检测，压力 变送器将检测到的信号反馈给控制部分的单片机，通过相应的程序段控制步进电 机加快转速或反转，从而加快柱塞泵推送液体的速度或下降输出端口的压力值， 使输出端口的压力值动态的维持在恒定值。
全文摘要
一种两联动控制的平流泵，包括人机交互界面、控制部分和执行部分。其中人机交互界面包括键盘和显示部分，为控制部分传递工作参数和回显工作状态值；控制部分以单片机为核心，根据人机交互部分传递过来的信号控制执行部分按预期的要求工作；执行部分则由两步进电机、曲柄连杆机构和柱塞泵三个部分构成，通过单片机传递过来的控制信号，利用两步进电机的联动控制使平流泵按要求稳定输送出液体，恒流工作。在平流泵的输出端口安装一个压力变送器，对输出端口的压力值进行实时检测，将检测到的信号反馈给控制部分，通过相应的程序控制步进电机加快转速或反转，加快柱塞泵推送液体的速度或下降输出端口的压力值，使输出端口的压力值动态的维持恒定。
文档编号F04B23/06GK101149049SQ20071016832
公开日2008年3月26日 申请日期2007年11月12日 优先权日2007年11月12日
发明者春 祁, 黄安贻 申请人:武汉理工大学