专利名称：精密计量比例泵的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种泵设备，特别涉及一种精密计量比例泵。
背景技术：
血液透析治疗是将血液通过一种只能让小分子物质(如电解质，小分子肾性毒素)通过的半透膜制成的透析器，使血液在膜的一侧，透析液在膜的另一侧，两侧的溶液通过弥散、渗透作用，即溶质由浓度高的一侧向浓度低的一侧流动，让血液中的中、小分子毒素可渗透到透析液中，电解质也可以通过渗透作用达到平衡，从而实现血液净化目的的治疗装置。在血液透析设备中，比例装置主要用于透析液回路中，按比例吸入精确定量浓缩的透析液，使浓缩的透析液(A、B液)与反渗水相混合，形成等渗标准的透析液并进入透析器。同时，比例泵还用于透析液回路中的超滤，超滤量的精确度直接影响透析的治疗效果，利用这种比例泵能够在平衡的透析液回路中抽出精确定量的液体，从而达到精确的超滤作用。
现有的用于透析液回路上控制透析液进出透析器比例的比例装置主要是隔膜泵，在专利号为01245153.3的中国实用新型中公开了一种“高效计量隔膜泵”，该隔膜泵由电机、电机座、传动箱、泵头、进料阀、出料阀、活塞杆、隔膜片和流量调节机构等组成；这种隔膜泵工作时，活塞杆带动隔膜片往复运动，使泵头内腔的容积发生变化，在单向进、出料阀的配合下，当容积增大时，泵头内产生负压，浆料通过进料阀吸入泵头；当容积减小时，浆料受隔膜片压迫，产生正压，使浆料通过出料阀排出泵头。上述隔膜泵采用两个单向阀来控制液体的流向，并采用常用偏心轮装置驱动连动装置，该隔膜泵的两个单向阀在进、出水过程中，由于单向阀的阀球在弹簧的作用下关闭需要一定的时间，即使所需时间较短亦会造成泵头内腔内浆料的泄漏或单向阀外侧的浆料回流至泵头内腔内，这样就导致吸入及排出泵头内腔的浆料比例不一致，从而使其控制精度不够精确。这种隔膜泵可以用于计量传送一般的对定量精度要求不高的浆料，但对于计量精度要求较高的透析液比例控制过程，这种隔膜泵并不适用。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺点，提供一种精确度高、结构简单、容易控制、安全可靠、稳定性高，符合医用使用标准，可应用于血液透析治疗中控制透析液进出透析器比例的精密计量比例泵。
本实用新型的目的通过下述技术方案实现本精密计量比例泵包括电机、偏心凸轮套、传动件、隔膜、推杆、进料阀、出料阀、三通接头，各部件的位置及连接关系是偏心凸轮套设置于电机的转轴上，传动件及推杆分别与偏心凸轮套相连接，隔膜与传动件的端部相连结，进料阀及出料阀分别与推杆相连接，三通接头的一端与设置隔膜的腔体相连通，另两端分别与进料阀及出料阀相连接。
所述偏心凸轮套包括沿轴向排列并与轴向垂直的两个凸轮(两个凸轮可为一体化结构，亦可为分开独立的两个凸轮通过连接件连接在一起的结构形式)，一个凸轮截面为圆形，其圆形的圆心偏离偏心凸轮套的中心轴；另一凸轮的轮廓线由圆心相同但半径不等的两段圆弧通过过渡线连接而成，所述另一凸轮的圆心与偏心凸轮套的中心轴相重合。
所述偏心凸轮套的两个凸轮在周向的相对位置视进料阀及出料阀的相对位置而定；对于进料阀与出料阀之间成一夹角设置的情况，偏心凸轮套的两个凸轮最凸点之间亦成相同的夹角设置，如对于进料阀与出料阀相对180°设置的状态，偏心凸轮套的两个凸轮最凸点亦相对180°设置。
所述偏心凸轮套端部设置有偏心轴，所述偏心轴根据原偏心凸轮套的重心偏移方面而相对设置，用于使偏心凸轮套平稳转动而不会产生离心摆动的现象。
所述传动件为传动杆，所述传动杆包括有一个与偏心凸轮套的凸轮相配合连接的方形框体，方形框体的下端连接隔膜。
所述传动件亦可包括有隔膜杆，隔膜杆的一端与传动杆的下端通过螺纹连接，隔膜杆的另一端与隔膜固定连接。
所述传动件也可包括有顶杆，所述顶杆的一端伸入方形框体内，可与偏心凸轮套的凸轮顶接，另一端连接有调节螺母，用于调节顶杆伸入方形框体内的长度，从而可调整整个传动件的起落幅度，这样即可调节隔膜吸入及排出液体的量。
所述推杆的一端连结有可以转动的滚子，另一端固定连接有进料阀或出料阀的密封塞，在推杆上套接有复位弹簧，复位弹簧的一端顶接在推杆的凸台上，另一端顶接在支架体上。
所述推杆还可设置有缓冲结构，所述缓冲结构包括压杆、缓冲弹簧、弹簧座，压杆一端连结所述滚子，另一端压接弹簧座上，压杆内设置有空腔，空腔内安装有缓冲弹簧，缓冲弹簧顶接在所述推杆的凸台上，所述推杆的端部伸入压杆内的空腔内与缓冲弹簧相连接，在推杆位于压杆空腔外的部分通过销与销槽的配合可活动地连接有弹簧座，所述弹簧座的凸台两端同时与压杆及复位弹簧相顶接。所增加的缓冲结构可使推杆由刚性结构变为柔性结构，避免了因为冲击力过大而造成密封塞一端的锁死，同时较柔和的作用力亦可降低密封塞的磨损速度，延长机件的使用寿命。
所述进料阀或出料阀包括一进液口及一出液口，进液口及出液口其中之一沿轴向连通至进料阀或出料阀内的空腔，另一个沿周向连通至进料阀或出料阀内的空腔，与推杆连接的密封塞伸入进料阀或出料阀内的空腔内；当密封塞未完全伸入所述空腔内时，进液口及出液口处于连通状态；当所述密封塞伸入所述空腔底部并与底部接触贴合时，进液口及出液口处于不连通状态。
所述进料阀或出料阀的底部进液口或出液口的周围设置有凸起的密封边，密封塞仅需压接所述凸起的密封边即可实现对底部进液口或出液口的封闭；由于压强与作用面积成反比的关系，与贴合整个底部的作用方式相比，密封边较小的作用面积可实现更好的密封效果。
所述电机为步进电机。
本实用新型的作用过程是当本精密计量比例泵工作时，偏心凸轮套的圆形偏心凸轮在电机的驱动下转动，可相应地带动传动件作平稳往复直线运动，使隔膜腔体14内部的容积发生变化，从而可产生正、负压排出或吸入液体；同时，由于偏心凸轮套上设置的另一凸轮与圆形偏心凸轮同步转动，而另一凸轮在转动的过程中可依次实现(1)进料阀关、出料阀关；(2)进料阀开、出料阀关；(3)进料阀关、出料阀关；(4)进料阀关、出料阀开等几种状态，所以当进料阀及出料阀与隔膜腔体14连通后，在偏心凸轮套的两个凸轮的同步驱动下即可实现等比例运送液体的效果，将本精密计量比例泵接入血液透析的透析液回路中即可进行高精度的透析液比例控制。
本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果(1)控制精度高；由于本精密计量比例泵对进料阀及出料阀的结构形式及作用方式作了改进，实现了所输送液体的吸入与排出过程完全独立的工作模式，保证了液体定量输送的高精度，因而完全克服了现有的隔膜泵采用单向阀控制模式存在的开关较慢、容易使输送液体泄漏导致控制精度不够精确的缺点；(2)操作方便；由于本精密计量比例泵使用了偏心凸轮套来实现输送液体过程的自动控制，各部件之间的配合精度高，同步性好，进液、排液及其切换等过程可自动进行而不需要外加任何信号来控制，从而使操控更加简单、方便，自动化程度高；(3)结构简单、紧凑、合理，体积小，制造成本低；本实用新型制造工艺较为简单，由于其体积相应减少，所以其制造成本较低，基于这一技术基础制造的血液透析设备具有机体小、结构紧凑、移动性好、携带更加方便等诸多优点，市场前景较好。
图1是本实用新型精密计量比例泵的结构示意图。
图2是图1所示精密计量比例泵的左视图。
图3是图1所示精密计量比例泵中的偏心凸轮套的结构示意图。
图4是图3所示偏心凸轮套的左视图。
图5是图1所示传动件的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步具体的描述，但本实用新型的实施例图1～图5示出了本实用新型的具体结构，由图1及图2可见，本精密计量比例泵包括步进电机12、电机座4、偏心凸轮套5、传动件8、推杆7、支架体10、进料阀6、出料阀9、隔膜11、泵盖2、泵体3、三通接头1，各部件的位置及连接关系是泵盖2与泵体3嵌合在一起将形成隔膜腔体14，隔膜11安装在隔膜腔体14内，其周边被泵盖2与泵体3嵌合压紧，隔膜腔体14开有平衡孔13用于平衡腔内、外的气压，在泵体3上设置有电机座4，步进电机12安装于电机座4上，偏心凸轮套5连接于步进电机12的转轴上，传动件8安装于电机座4上，推杆7安装于支架体10上，支架体10亦连接于电机座4上，传动件8和推杆7分别与偏心凸轮套5相连接，所述隔膜11与传动件8的端部相连结，进料阀6及出料阀9分别与推杆7相连接，三通接头1的一个接口与安装有隔膜11的隔膜腔体14相连通，另两个接口分别与进料阀6及出料阀9通过管路(附图中未示出)相连通。
所述偏心凸轮套5的形状及结构如图3与图4所示，由图3可见，偏心凸轮套5包括沿轴向排列并与轴向垂直的两个凸轮5-1、5-2，两个凸轮5-1、5-2为一体化结构，其中凸轮5-2的截面为圆形，其圆形的圆心B偏离偏心凸轮套的中心轴A；另一凸轮5-1的轮廓线由圆心相同但半径不等的两段圆弧5-1-1、5-1-2通过过渡线5-1-3连接而成，凸轮5-1的圆心与偏心凸轮套5的中心轴A相重合，偏心凸轮套5的两个凸轮5-1、5-2在周向的相对位置视进料阀6及出料阀9的相对位置而定；对于进料阀6与出料阀9相对180°设置的状态(如本实施例)，偏心凸轮套5的两个凸轮5-1、5-2最凸点C、D亦相对180°设置。本偏心凸轮套5的端部还设置有偏心轴5-3，所述偏心轴5-3根据原偏心凸轮套5的重心偏移方面而相对设置，用于使偏心凸轮套5平稳转动而不会产生离心摆动的现象。
所述传动件8与偏心凸轮套5的凸轮5-2相配合传动，传动件8的结构如图5所示，由图5可见，所述传动件8包括传动杆8-1、隔膜杆8-2、顶杆8-3，传动杆8-1包括有一个与凸轮5-2相配合连接的方形框体8-1-1，传动杆8-1的下端与隔膜杆8-2通过螺纹相连接，隔膜杆8-2的另一端与隔膜11固定连接；传动杆8-1的方形框体8-1-1上端连接有顶杆8-3，顶杆8-3的一端伸入方形框体8-1-1内与凸轮5-2顶接，另一端与调节螺母8-4螺纹连接，通过调整调节螺母8-4的位置，可以调节顶杆8-3伸入方形框体8-1-1内的长度，从而可调整整个传动件8的起落幅度，这样即可调节隔膜11摆动的幅度从而调节其吸入及排出液体的量。
所述推杆7与偏心凸轮套5的凸轮5-1相配合传动，推杆7包括可以转动的滚子7-1、压杆7-2、缓冲弹簧7-3、弹簧座7-4、推杆主体7-5、复位弹簧7-6，滚子7-1顶接在凸轮5-1上，与凸轮5-1相接触传动，压杆7-2的一端连结滚子7-1，另一端压接在弹簧座7-4上，压杆7-2内设置有空腔，空腔内安装有缓冲弹簧7-3，缓冲弹簧7-3顶接在位于空腔内的推杆主体7-5的凸台7-7上，推杆主体7-5位于压杆7-2空腔外的部分通过销7-8与销槽7-9的配合可活动地连接有弹簧座7-4(销7-8与弹簧座7-4相对固定，销7-8并可在销槽7-9内滑动)，所述弹簧座7-4的凸台两端同时与压杆7-2及复位弹簧7-6相顶接，复位弹簧7-6的另一端顶接在支架体10上。
所述进料阀6与出料阀9的结构相同，以出料阀9为例说明其结构特点，由图1可见，出料阀9包括一进液口9-2及一出液口9-3，出液口9-3沿轴向连通至出料阀9内的空腔9-4中，进液口9-2沿周向连通至出料阀9内的空腔9-4中，与推杆主体7-5连接的密封塞9-1伸入出料阀9内的空腔9-4内；当密封塞9-1未完全伸入所述空腔9-4内时，进液口9-2及出液口9-3处于连通状态；当密封塞9-1伸入所述空腔9-4底部并与底部接触贴合时，进液口9-2及出液口9-3处于不连通状态。出料阀9的底部出液口9-3的周围设置有凸起的密封边9-5，密封塞9-1仅需压接所述凸起的密封边9-5即可实现对底部出液口9-3的封闭；由于压强与作用面积成反比的关系，与贴合整个底部的作用方式相比，密封边9-5较小的作用面积可实现更好的密封效果。
本实用新型的作用过程是当本精密计量比例泵工作时，偏心凸轮套5的圆形偏心凸轮5-2在步进电机12的驱动下转动，可相应地带动传动件8作平稳的往复直线运动，使隔膜腔体14内部的容积发生变化，从而可产生正、负压进行排出或吸入液体；同时，由于偏心凸轮套5上设置的凸轮5-1与圆形偏心凸轮5-2同步转动，而凸轮5-1在转动的过程中可依次实现(1)进料阀6关、出料阀9关(当凸轮5-1的圆弧5-1-1同时与进料阀6及出料阀9的滚子接触时)；(2)进料阀6开、出料阀9关(当凸轮5-1的圆弧5-1-2与进料阀6的滚子接触而圆弧5-1-1与出料阀9的滚子接触时)，这时液体被吸入隔膜腔体14；(3)进料阀6关、出料阀9关(当凸轮5-1的圆弧5-1-1同时与进料阀6及出料阀9的滚子接触时)，这时已吸入的液体充满隔膜腔体14；(4)进料阀6关、出料阀9开(当凸轮5-1的圆弧5-1-1与进料阀6的滚子接触而圆弧5-1-2与出料阀9的滚子接触时)，这时隔膜腔体14中的液体从出料阀9排出；(5)进料阀6关、出料阀9关，这时液体从隔膜腔体14中完全排空；通过这几种开关方式周而复始地作用可以进行精确定量的液体运送；所以当进料阀6及出料阀9与隔膜腔体14连通时，在偏心凸轮套5的两个凸轮5-1、5-2的同步驱动下即可实现等比例运送液体的效果，将本精密计量比例泵接入血液透析的透析液回路中即可进行高精度的透析液比例控制。
权利要求1.一种精密计量比例泵，其特征在于包括电机(12)、偏心凸轮套(5)、传动件(8)、隔膜(11)、推杆(7)、进料阀(6)、出料阀(9)、三通接头(1)，偏心凸轮套(5)设置于电机(12)的转轴上，传动件(8)及推杆(7)分别与偏心凸轮套(5)相连接，隔膜(11)与传动件(8)的端部相连结，进料阀(6)及出料阀(9)分别与推杆(7)相连接，三通接头(1)的一端与设置隔膜(11)的腔体相连通，另两端分别与进料阀(6)及出料阀(9)相连接。
2.根据权利要求1所述的精密计量比例泵，其特征在于所述偏心凸轮套(5)包括沿轴向排列并与轴向垂直的两个凸轮(5-1、5-2)，一个凸轮(5-2)截面为圆形，其圆形的圆心偏离偏心凸轮套(5)的中心轴；另一凸轮(5-1)的轮廓线由圆心相同但半径不等的两段圆弧(5-1-1、5-1-2)通过过渡线(5-1-3)连接而成，其圆心与偏心凸轮套(5)的中心轴相重合。
3.根据权利要求2所述的精密计量比例泵，其特征在于所述偏心凸轮套(5)的两个凸轮(5-1、5-2)在周向的相对位置是对于进料阀(6)与出料阀(9)之间成一夹角设置的情况，偏心凸轮套(5)的两个凸轮(5-1、5-2)最凸点之间亦成相同的夹角设置。
4.根据权利要求3所述的精密计量比例泵，其特征在于对于进料阀(6)与出料阀(9)相对180°设置的状态，偏心凸轮套(5)的两个凸轮(5-1、5-2)最凸点亦相对180°设置。
5.根据权利要求2或3所述的精密计量比例泵，其特征在于所述偏心凸轮套5端部设置有偏心轴(5-3)。
6.根据权利要求1所述的精密计量比例泵，其特征在于所述传动件(8)为传动杆，包括有一个与偏心凸轮套(5)的凸轮(5-2)相配合连接的方形框体(8-1-1)。
7.根据权利要求6所述的精密计量比例泵，其特征在于所述传动件(8)包括隔膜杆(8-2)，隔膜杆(8-2)的一端与传动杆的下端通过螺纹连接，隔膜杆(8-2)的另一端与隔膜(11)固定连接。
8.根据权利要求6所述的精密计量比例泵，其特征在于所述传动件(8)包括顶杆(8-3)，所述顶杆(8-3)的一端伸入方形框体(8-1-1)内，与偏心凸轮套(5)的凸轮(5-2)顶接，另一端连接有调节螺母(8-4)。
9.根据权利要求1所述的精密计量比例泵，其特征在于所述推杆(7)设置有缓冲结构，所述缓冲结构包括压杆(7-2)、缓冲弹簧(7-3)、弹簧座(7-4)，压杆(7-2)一端连结滚子(7-1)，另一端压接弹簧座(7-4)上，压杆(7-2)内设置有空腔，空腔内安装有缓冲弹簧(7-3)，缓冲弹簧(7-3)顶接在推杆(7)的凸台(7-7)上，在推杆(7)的推杆主体(7-5)位于压杆(7-2)空腔外的部分通过销(7-8)与销槽(7-9)的配合可活动地连接有弹簧座(7-4)。
10.根据权利要求1所述的精密计量比例泵，其特征在于所述进料阀(6)或出料阀(9)的底部进液口或出液口的周围设置有凸起的密封边(9-5)。
专利摘要本实用新型提供一种精密计量比例泵，包括电机、偏心凸轮套、传动件、隔膜、推杆、进料阀、出料阀、三通接头，偏心凸轮套设置于电机的转轴上，传动件及推杆分别与偏心凸轮套相连接，隔膜与传动件的端部相连结，进料阀及出料阀分别与推杆相连接，三通接头的一端与设置隔膜的腔体相连通，另两端分别与进料阀及出料阀相连接。本精密计量比例泵控制精度高；操作方便、容易；结构简单、紧凑、合理，体积小，制造成本低；可以较好地适用于血液透析设备中，基于本技术制造的血液透析机具有机体小、结构紧凑、移动性好、携带方便等诸多优点，市场前景较好。
文档编号A61M1/10GK2673397SQ20032011942
公开日2005年1月26日 申请日期2003年12月19日 优先权日2003年12月19日
发明者尹良红 申请人:暨南大学