专利名称：用以控制正排量泵中软管等弹性泵管的组合装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的组合装置，尤其是用于控制正排量泵中的软管等弹性泵管或泵通道。
背景技术：
作为正排量泵中一个分类的蠕动泵尤其适用于泵送耐磨的、有腐蚀性的浆状或高粘度液体和有液体悬浮的固体等难泵送物质。当泵送作为基本功能需要辅以精确测量、高卫生标准和防漏功能时也可以优选蠕动泵。蠕动泵被广泛地用于食品、药品、油料和化学品制造领域。在重工业中，蠕动泵用于泵送液体和矿物/无机悬浮物等材料。
为了进行合适地操作，在泵转子的一个周期内，蠕动泵通过从头到尾地蠕动压缩上述软管，要能够使一定量的流体介质沿着软管/管道移动，同时使下一定量的流体充满上述软管。传统地，这种泵送顺序是通过旋转非转轴靴(shoe)或者压辊来完成，因而上述软管易于在上述轴靴/压辊和泵头周壁之间的尖端处逐渐压缩。而且可选择上述软管/管道具有足够的弹性和加强力，以使上述软管能够在压缩之后立即恢复圆形形状，但会在腔内产生真空，减少了进入软管的下一定量流体的数量。
非常普遍地，这种泵结构是通过将直软管/管道弯曲成半圆，以便于进入上述泵头的腔内来完成的，因而上述软管被两个径向相反的轴靴或压辊径向压缩。这种泵的特征在于上述轴靴或压辊在上述软管上施加着压缩力，且上述泵通常一半充填着润滑剂(例如甘油)，用于将摩擦生热传递到泵外壳从而排出泵外，还可以减小在压缩上述软管的过程中所产生的滑动或滚动摩擦。但在转子高速旋转或高落差操作时，上述泵迅速生热，以致需要在规定间隔内停下来进行冷却。如果泵是专门用于连续操作的，则该泵和驱动电机/传动系统会尺寸过大，从而导致投资增加和成本上升。由于在更换泵壳和轴的密封件的同时还需要排出并更换润滑剂，所以在维护和调试上述泵时，还会产生其他的成本费用。
而且在这种现有的结构中，转子的轴靴/压辊在吸入端开始压缩上述软管，因而对软管固定结构和软管本身都会产生瞬时的力冲击。这种冲击在泵转子的单个周期内产生两次，从而对软管尤其是软管附连着的固定端部都会产生非常大的压力。
在一些泵结构中，已经尝试过利用压轮在轴承上沿任意轨迹滚动来减小高摩擦和快速脉动冲击。在这里，软管被弯曲成整圆，因而软管的吸入端和排出端搭接在一起。这种单接触滚轮可以将上述压轮和软管之间的摩擦降低到最小，因而基本上不需要润滑。而且超过上述软管整圆的上述单接触泵可以等分泵送脉冲的数量，也就是每转子周期从上述泵中仅仅产生一个流体脉冲，而不是两个。由于转子的压缩区域较大，上述转子可以在较慢的速度下关闭上述软管的腔，从而相比双接触泵，使流体脉冲开始/结束都减缓，所以还能够使流体脉动影响逐渐减小。这种结构还可以减小摩擦，因而产生的热量减少，从而有利于转子在高速下连续操作，所以由较小的泵，齿轮系和电机就可以获得所需的体积流量。
但是，在高速下的连续操作对上述软管尤其是软管端部的固定处影响非常剧烈。因而现有蠕动式正排量泵的常见问题就是上述软管端部附连固定到泵壳的问题。上述软管通常由管夹/插头固定到泵壳外侧的支承凸缘上。软管端部的附连固定需要承载着对泵产生的输送管压力，并密封软管馈穿开口，以便作为泵中软管润滑剂的流体媒介不会从泵壳内泄漏，同时将软管固定到泵壳上非常紧密得使由转子施加在软管上的应力不会将软管端部拉开。
专利公开FR11148777中的现有技术公开了这样一种结构，即借助于曲柄，辊在泵腔内任意旋转。该参考文献的图2示出了上述泵结构。应该注意的是，在泵腔内，弹性泵流体通道并不覆盖360°的整个圆。
在专利公开AU19971675，即“具有动态泵管的轨道蠕动泵”中公开了一种通过交替驱动装置在泵腔内旋转的振动压缩环。泵管沿着泵腔内周延伸360°，泵的吸气/排气端在相对泵壳的切线方向进入/离开泵腔。参考文献的附图示出了泵管的截面图。
现有结构的关键不足是在于缺乏能够设定压缩力的调节机构。尤其是，在泵软管等弹性流体通道上施加压缩力很不方便，因而转子和泵腔之间的距离不可能相对恒定值产生变化。除了上述缺陷以外，上述软管经常通过非常笨拙的方式附连固定到泵壳上。换句话说，对它的实际功能和日常保养的技术实施都被完全忽略了。
经常，上述问题彼此相关而且互为起因。但很明显的是对蠕动泵的效率和维护操作来说，使系统更简单，软管的附连固定更可靠，以及设置软管压缩的调节机构都至关重要。
发明内容
本发明的目的就是克服上述缺陷。本发明的目的通过一种组合装置来实现，该装置可控制软管等弹性泵管或泵通道，尤其是用于正排量泵中的软管/通道。
本发明中装置的叙述由随后权利要求的特征部分所公开。本发明不同于现有技术，优点在于泵设置有适于调节泵压和/或施加在软管/管上压力的装置，上述装置特征在于可无级地偏心调节。除此以外，本发明的特征在于上述蠕动泵适于单独使用或与偏心调节机构、以及与控制泵软管/管上施加压力的附连软管固定系统结合使用。
附图简述下面，将参考附图来详细说明本发明，其中
图1为蠕动软管泵实施例的示意图；图2为本发明中用于蠕动泵的偏心调节机构的侧视截面图；图3为本发明中偏心调节机构设定在最上方位置的前视截面图；图4为本发明中偏心调节机构设定在最下方位置的前视截面图；图5为本发明中偏心调节机构的截面图；图6为本发明中适于蠕动泵的附连固定系统的纵向截面图；
图7为本发明中适于蠕动泵的附连固定系统的截面图。
优选实施例详述参考图1，示出了蠕动泵的主要元件。该泵包括泵体1，软管2和安装在轴承上可自由旋转的转子3，这些轴承都安装在偏心调节衬套5上。上述偏心调节衬套5依次安装在曲轴销上，图2中的参考标记为10。上述曲轴安装在泵体1的后壁上的轴承上，相对于泵腔34对中。软管等弹性泵管或泵通道被插入到容纳有转子的泵腔内，因而软管靠在泵腔内周上，以便于盖住整个圆周。上述软管端部附连固定到泵体的馈穿开口8上。上述曲柄使转子由驱动装置驱动从而在泵腔内旋转，并相距泵腔内周一给定距离。该距离设定得要小于上述软管/管侧壁的两折厚度。因此，上述转子压缩插入到泵腔内的软管，从而随着转子的旋转，可防止在转子前方的软管内泵送的流体媒介量经由转子压缩软管的地方从反方向泄漏。随着转子在泵腔内的旋转，转子滚过软管表面，从而推动软管内的流体媒介。随着转子的逐步动作，软管在被转子压缩之后立即恢复圆形轮廓，上述软管产生真空，使软管再次充满泵送的流体介质。
在图2、3和4中，所示的偏心调节机构包括偏心调节衬套5，蜗轮6，正齿轮9，锁盖4，锁销11和锁紧螺栓12。上述偏心调节机构用于调节图4中所示的转子外表面和泵腔内周之间的间隙23，从而确定施加在软管上的压缩力。可通过旋转安装在曲柄销10上的偏心衬套5来调节上述转子间隙。上述转子依次安装在设置于偏心衬套外周上的轴承上。图3中所示的调节衬套的偏心距19可相对衬套外周在衬套上偏心地钻孔来完成。
上述偏心调节衬套的旋转有助于蜗轮等减速齿轮设置在偏心衬套和曲柄之间。上述减速齿轮由蜗轮6构成，即减速齿轮的驱动轴嵌入上述偏心衬套的实体部分。正齿轮9即从动齿轮被安装在曲柄销的端部上。或者，从动正齿轮9还可以直接加工到曲柄销的端部上。随着驱动轴的旋转，上述偏心衬套转动曲柄销，因而转子外周和泵腔内周之间的距离23如图4所示，也不断变化。如图3所示，泵内转子到泵体之间的最大跨距等于衬套5的壁厚20、21之差。
蜗轮或自锁齿轮都可有利地用作为减速齿轮。这就能够通过一个操作者来精确而又容易地进行转子间隙调节。由于施加到软管上的压缩力不可能向后旋转上述衬套，所以自锁减速齿轮就能够防止上述衬套失控而转动。利用有齿减速齿轮，上述转子间隙调节可以不需要任何专用工具和调整垫片。
在运行泵中，偏心调节衬套连续地受力，从而旋转偏心衬套。由于锁盖4，上述偏心衬套被锁定到曲柄销上，因而使减速齿轮不必在泵运行过程中将所有的旋转力施加到上述偏心衬套上。如图2所示，上述锁盖被螺栓12夹在偏心衬套的圆锥表面14上，上述螺栓经由该锁盖，被固定到图3中曲柄端部的螺纹孔22内。除了提供锥形装配的锁紧力以外，上述紧固螺栓压紧设置在锁盖凸缘和偏心衬套之间的O形密封环15，以便于防止软管润滑剂或其他污染物进入上述偏心衬套、曲轴销之间的区域和减速齿轮。因而经由锁盖的螺钉仅仅用于提供夹紧力，使锁盖牢牢压靠在圆锥面13上。上述力可旋转偏心衬套，且经由锁盖和偏心衬套之间的圆锥面进行传递，通过曲轴和锁盖之间的锁紧固定，该力被传递到曲轴端部上。上述锁紧固定由曲轴端部内或键槽内的锁紧销11来完成。上述锁盖分别设置有和上述锁紧销或键相配合的凹槽13。
通过上述锁盖，安装在偏心衬套上的轴承内圈还可以被轴向夹紧在偏心衬套的凸台17和曲柄的凸台16之间。这需要在固定状态下夹紧轴承的内圈，在偏心衬套和曲柄的凸台之间进行紧密配合，从而防止轴承相对于偏心衬套产生间隙。
基于正排量泵的蠕动泵的特征在于在泵送过程中，上述软管/管的内表面会受到侵蚀。这种侵蚀就减小了软管的壁厚，还会减小在泵转子和泵体之间间隙的软管压缩力。因此在软管使用过程中，必须要调节软管的压缩力。在连续的使用过程中，软管的已知厚度会磨损到一个未知的数值，在这种情况下，在现有技术中就很难建立一个有效的方法来调节软管的压缩力。无效的调节方法需要由实际操作经验来辅助，需要经常调用严重超压和泵受损情况。作为比较，本发明中公开的偏心调节装置能够利用扭矩校正扳手简单地对软管压缩调节运行时间。蜗杆的端部18可借助于上述扭矩扳手进行旋转。当该蜗杆被上述扭矩扳手转动时，可以在蜗杆转动过程中施加一个精确设定的扭矩。由于所施加的扭矩总是恒定，所以施加在软管上的压缩力就变得足够精确且为一恒定值。在软管压缩力的调节过程中，非常重要的是要时时地施加恒定的压紧扭矩，以便于补偿因软管磨损而产生的松弛。
在图3中，示出了偏心调节被设定为具有最小压缩间隙时的情况。在图4中，示出了偏心调节被设定在压缩间隙23具有最大值的位置处。
在图5中，示出了根据本发明的偏心调节装置的另一个实施例。该调节装置的修改尤其适于在小尺寸泵内设定软管压缩，其中基于上述减速齿轮的调节设置并不经济或者物理可用。
图5中的偏心调节装置包括在曲柄轴端部的锁紧螺母25，锁紧锥体27和偏心衬套5。在该实施例中，软管压缩调节是基于和图2中所示的相同偏心调节原理。这两个实施例之间的实际差别可以从下列技术中看出，即提供了用于旋转上述锥体的扭矩，且具有将上述偏心衬套锁紧就位的配置。通过常用扳手或钳子作用它的凸缘处的键头(keyhead)，从而转动上述衬套，使偏心衬套在曲轴销上旋转。上述偏心衬套被上述锁紧锥体27锁紧到所需的调节位置。该锁紧锥体借助于锁紧螺母25被压到曲轴端部的外螺纹26上。利用接头垫片，将该锁紧螺母固定到上述曲轴上。上述锁紧锥体可借助于其凸缘上的展开螺纹(extractor thread)而旋开。为此，该锁紧锥体的凸缘设置有两个螺纹孔24，因而可安装展开螺栓(extractor bolt)以去掉上述锁紧锥体。将上述螺栓拧紧，直到它们的尖端和偏心衬套的内凸台相接触，从而它们使偏心衬套脱开。为了进行精确地软管压缩调节，在接头垫片和偏心衬套之间，可以设置着一个具有调节所需刻度的刻度板。通过利用和固定上述接头垫片相同的键槽，将该刻度板固定到上述曲轴上。
在图6、7中示出了实现上述装置的根据本发明的附连软管固定系统。该附连系统包括插入到软管端部的橡胶凸缘32，由两个波形板33构成的密封板，以及两个半个开口筒夹28和安装凸缘7，如有需要，可利用常用管路凸缘来替换上述安装凸缘。
上述软管在径向彼此相对的相反侧。上述密封板的截面为要比上述两半上筒夹开口34的宽度厚0.5-1mm。
上述泵体中的馈穿开口尺寸相同，或稍微大于插入到软管端部内的软管端部凸缘32的外径。为了将软管安装到泵腔内，上述软管端部经由馈穿开口从上述泵腔内侧向外通过。软管端部的自由长度从馈穿开口突出，且被修剪为上述软管厚度的两倍。上述开口筒夹28被置于软管端部，在软管端部凸缘32之后，以便于上述密封板33保持在两个半个开口筒夹之间。接着，开口筒夹被固定到已经插入到软管端部内的软管端部凸缘。上述开口筒夹的凸缘后侧放置有一个O形环29。最后，软管端部被非常深地推回到泵腔内，以使开口筒夹的凸缘靠在泵体1上。此后，在开口筒夹的凸缘和斜面30之间的间隙内压缩上述开口筒夹上的O形环，该斜面为上述泵体的馈穿开口边缘，因而能够施加一个将两个半个开口筒夹压靠在上述密封板上的力。因此，在开口筒夹的周边和泵腔之间产生一种密封。上述附连固定系统包括软管端部凸缘，开口筒夹和O形环，且被安装螺钉7紧固到泵体馈穿开口的边缘部。为了容纳软管端部凸缘，上述安装凸缘具有一个下沉的凸台31，用于防止软管端部凸缘紧固过大。上述下沉凸台的深度设置得使安装凸缘和开口筒夹的凸缘相接触时，在软管端部处对软管端部凸缘的压缩大约为30％。上述压缩量足以将软管端部保持就位。对软管端部凸缘过大的压缩会对软管端部凸缘产生损伤，从而影响上述凸缘的强度。在某些条件下，可以在安装凸缘上，在和标准管路凸缘相同的位置上钻出固定孔，这些标准管路凸缘对应于额定尺寸和压力规定的泵。而且如有需要，也可以由常用管路凸缘代替上述安装凸缘。
嵌入在上述软管端部凸缘内的钢环能够进一步保证软管端部凸缘可以保持自身形状，且该凸缘即使受到大机械载荷也不会从附连位置上脱落。上述密封板能够密封两个用于夹紧泵软管的半个开口筒夹之间的纵向间隙，还可以在安装泵软管的过程中作为指示器，来确认上述泵软管是否被直线夹紧，以免扭曲。上述密封板浇铸而成，从而使它们在泵软管正确安装时能够处于水平位置。
对于本领域的普通技术人员来说，显而易见的是，本发明并不限于上述示意性实例，在本发明随后权利要求书的精神和范围内还可以有不同的变化。除了上述的这些以外，通过本发明的装置结构还可以获得更多的优点。上述附连软管固定系统结构简单且对上述泵软管以抗拉的方式进行固定。这里公开的上述设置使用了带凸缘的软管和密封的软管馈穿开口。上述软管固定系统还可以有利于校正又易于安装软管，且对这种安装进行确认。另外，还可以使用标准管路凸缘来进行泵送连接。
而且，偏心调节装置的优点和创造性在于能够在磨损的软管上精确而又可靠地设定软管压缩力。在上述偏心调节衬套装置中，上述轴承借助于锁盖，可无晃动地紧固到上述偏心衬套上，且进一步借助于该锁盖将偏心衬套锁紧并密封压缩调节齿轮。所有的这些调节均可以由一个操作者来实施，而不需要专用工具，也不用存放多个分开的备用零件。
对于效率、操作可靠性，尤其是对于易于保养功能来说，根据本发明的装置在蠕动泵的结构上有着实质上的改进。本发明的特征在于这里公开的装置相关于通过不断地压缩弹性软管来泵送流体和泥浆，从软管吸入端开始，到软管排出端结束，因而在压缩处之前，上述连续压缩可以将流体或泥浆向前传递。上述两种机械结构可以有利地用于根据本发明的装置中。本发明的目的是尤为新颖而又有创造性的方式，将泵软管插入到泵腔内，提供软管端部的附连固定系统，将停工时间降为最低的软管更换方法，以及对软管压缩进行调节的调节/锁紧机构。
权利要求
1.一种控制软管等尤其是用于蠕动泵(peristaltic pump)中的弹性泵管或泵通道的组合装置，其特征在于，上述泵设置有调节施加在软管/管上的泵压和/或压缩力的装置，上述装置包括可无级调节的偏心调节机构。
2.如权利要求1所述的组合装置，其特征在于，上述蠕动泵可以单独使用，或者和上述偏心调节机构以及用于控制泵软管/管上施加的压力的附连软管固定系统相结合使用。
3.如权利要求1或2所述的组合装置，其特征在于，上述偏心调节机构包括偏心调节衬套(5)，蜗轮(6)，正齿轮(9)，锁盖(4)，锁销(11)和至少一个锁紧螺栓(12)。
4.如权利要求1-3中任一项所述的组合装置，其特征在于，通过旋转安装在曲轴销(10)上的偏心衬套(5)，上述偏心调节机构可用于调节泵转子外表面和泵腔内周之间的间隙(23)。
5.如权利要求1-4中任一项所述的组合装置，其特征在于，上述调节衬套的偏心距(19)是通过相对于衬套的外周在衬套上偏心钻孔完成的。
6.如权利要求1-5中任一项所述的组合装置，其特征在于，上述偏心调节衬套的旋转由在偏心衬套和曲轴之间的蜗轮等减速齿轮来实现，上述减速齿轮由蜗轮(6)嵌入偏心衬套的实体部分中构成。
7.如权利要求1-6中任一项所述的组合装置，其特征在于，上述正齿轮(9)安装在曲轴销的端部或直接加工到上述曲轴销的端部上。
8.如权利要求1-7中任一项所述的组合装置，其特征在于，使用可在端部(18)旋转蜗轮(6)的校正扭矩扳手，就能够控制上述软管压缩的调节力。
9.如权利要求1-8中任一项所述的组合装置，其特征在于，借助于锁盖(4)，上述偏心调节衬套被锁紧到曲轴销上，该锁盖被螺栓(12)夹在偏心衬套的圆锥面(14)上，因而上述锁紧螺栓施加的力能够同时压紧锁盖凸缘和偏心衬套之间的O形密封环(15)。
10.如权利要求1-9中任一项所述的组合装置，其特征在于，借助于曲轴销端部和锁盖之间的锁销(11)能够防止锁盖产生转动。
11.如权利要求1-10中任一项所述的组合装置，其特征在于，通过锁盖，安装在偏心衬套上的轴承内圈还可以轴向地夹在偏心衬套凸台(17)和曲轴凸台(16)之间。
12.如权利要求1-11中任一项所述的组合装置，其特征在于，上述附连软管固定系统包括插入到软管端部内的橡胶凸缘(27)，便利地包括两个波形板(gills)(33)的密封板，和两个半个开口筒夹(28)，如有必要，还可以有一个安装凸缘(7)。
13.如权利要求1-12中任一项所述的组合装置，其特征在于，上述密封板(33)从软管端部凸缘突出，密封板外边缘的径向尺寸和软管端部凸缘的外径相匹配，上述密封板位于上述软管外周附近彼此相对的相反侧，因而上述密封板的截面要比分成两半的筒夹的开口(34)宽度厚0.5-1mm。
14.如权利要求1-13中任一项所述的组合装置，其特征在于，上述泵体上的馈穿开口的尺寸和插入到软管端部内的软管端部凸缘(32)的外径相等，或稍大一些，上述开口筒夹被置于软管端部凸缘上，在软管端部凸缘(32)之后，从而使上述密封板能够设置在上述两个半个开口筒夹之间。
15.如权利要求1-14中任一项所述的组合装置，其特征在于，上述开口筒夹的凸缘被固定在插入到软管端部内的软管端部凸缘上，开口筒夹的凸缘后侧设置着一个O形环(29)，被压紧在开口筒夹的凸缘和泵体馈穿开口边缘的斜面(30)之间的间隙内，从而施加一个力，将上述两半开口筒夹压紧在密封板上，并可以密封开口筒夹和泵体之间的间隙。
16.如权利要求1-15中任一项所述的组合装置，其特征在于，为了安装凸缘，设置有一个下沉凸台(31)，用于防止软管端部凸缘紧固过大。
全文摘要
公开了一种用于控制软管等弹性泵管或泵通道从而尤其是用于蠕动泵中的组合装置。本发明的特征在于上述泵设置有用于调节软管/管上施加的泵压力和/或压缩力的装置，上述装置包括可无级调节的偏心调节机构。
文档编号A61M5/142GK1754043SQ200480005353
公开日2006年3月29日 申请日期2004年2月27日 优先权日2003年2月28日
发明者M·里希梅基 申请人:拉罗克斯弗劳塞斯有限公司