申请/专利权人：四川轻化工大学

申请日：2019-07-24

公开（公告）日：2020-12-29

公开（公告）号：CN110259672B

主分类号：F04B43/12(20060101)

分类号：F04B43/12(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.12.29#授权;2019.10.22#实质审查的生效;2019.09.20#公开

摘要：本发明公开了超微型蠕动泵，包括固定件、旋转件和若干个滚珠；固定件包括主体，主体中具有容纳腔和软管保持通道；旋转件通过支撑限位单元可转动地设置在固定件的容纳腔中，旋转件具有沿着周向设置的环状槽和设置在底部的联动连接孔，电机的转动轴联动连接孔与旋转件相连；若干个滚珠布置在环状槽内，滚珠能够随着旋转件的转动而转动并且能够在滚珠的预设安装位置处自由旋转而不脱出；在旋转件的转动过程中，存在至少1个滚珠能够实现对设置在软管保持通道中软管的完全挤压。本发明可避免电机轴尺寸对蠕动泵体积的影响，有助于蠕动泵尺寸的大幅度减小，可降低工作过程中泵管与滚珠之间的摩擦力矩，降低电机力量要求，实现超微型化。

主权项：1.一种超微型蠕动泵，其特征在于，包括固定件、旋转件和若干个滚珠；所述固定件包括主体，所述主体中具有容纳腔和软管保持通道；所述旋转件通过支撑限位单元可转动地设置在固定件的容纳腔中，旋转件具有沿着周向设置的环状槽和设置在底部的联动连接孔，电机的转动轴穿过固定件并通过联动连接孔与旋转件相连，所述支撑限位单元包括将旋转件悬空支撑在固定件容纳腔中的旋转支撑球和将旋转件定位在固定件中心的中心定位球，所述联动连接孔位于旋转件的底部中心并且为深度不超过环状槽底部高度的盲孔；所述若干个滚珠布置在环状槽内，所述滚珠能够随着旋转件的转动而转动并且能够在滚珠的预设安装位置处自由旋转而不脱出，所述环状槽中滚珠的预设安装位置的上表面、下表面和侧表面上分别设置有凹槽并形成三点式滚珠支撑槽，每个滚珠设置在相应的三点式滚珠支撑槽内；其中，在旋转件的转动过程中，存在至少1个滚珠能够实现对设置在软管保持通道中软管的完全挤压。

全文数据：一种超微型蠕动泵技术领域本发明涉及蠕动泵的技术领域，更具体地讲，涉及一种超微型蠕动泵。背景技术蠕动泵是一种常用的液体输送装置，在液体输运过程中具有较好的稳定性，被大范围应用于需要准确定量及微流速液体输运领域。在一些便携式设备及手持设备中，对蠕动泵的体积及性能要求较高。当前市面上常见的滚柱式蠕动泵，一般都是体积庞大，很难满足要求。与之相比，滚珠式蠕动泵的体积大幅度减小，且在微流速领域具有更为优异的性能。然而，受电机尺寸及性能参数的限制，即便是新型的滚珠式蠕动泵也很难实现更小的体积。其主要原因有两点：一是蠕动泵的旋转部位的中心需要电机轴连接，从而实现旋转件与电机轴的联动，传统的步进电机电机轴直径一般都在3mm或以上，这就导致套接于电机轴的旋转件尺寸很难缩小；同时，电机轴贯穿套接于旋转件，导致旋转件上所分布的滚珠离中心位置较远，此时，滚珠与泵管之间产生的摩擦力的力矩较大，工作时所需的电机驱动力较大，导致小体积的电机无法满足力量要求。发明内容为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种在保证蠕动泵转动性能的基础上大幅度减小泵头体积和降低电机驱动力的要求，实现了蠕动泵的微体积的超微型蠕动泵。本发明公开了一种超微型蠕动泵，包括固定件、旋转件和若干个滚珠；所述固定件包括主体，所述主体中具有容纳腔和软管保持通道；所述旋转件通过支撑限位单元可转动地设置在固定件的容纳腔中，旋转件具有沿着周向设置的环状槽和设置在底部的联动连接孔，电机的转动轴穿过固定件并通过联动连接孔与旋转件相连；所述若干个滚珠布置在环状槽内，所述滚珠能够随着旋转件的转动而转动并且能够在滚珠的预设安装位置处自由旋转而不脱出；其中，在旋转件的转动过程中，存在至少1个滚珠能够实现对设置在软管保持通道中软管的完全挤压。根据本发明超微型蠕动泵的一个实施例，所述环状槽中滚珠的预设安装位置的上表面、下表面和侧表面上分别设置有凹槽并形成三点式滚珠支撑槽，每个滚珠设置在相应的三点式滚珠支撑槽内。根据本发明超微型蠕动泵的一个实施例，所述若干个滚珠沿着圆周方向均匀分布且为满珠排列或间隔排列。根据本发明超微型蠕动泵的一个实施例，所述软管保持通道由位于固定件中容纳腔的内壁面上的圆弧状凹槽和位于所述圆弧状凹槽两端并由主体内侧贯穿至主体外侧的孔状通道组成，软管保持通道的数量为至少1根。根据本发明超微型蠕动泵的一个实施例，所述圆弧状凹槽与滚珠的位置相对应并且滚珠与软管保持通道的圆弧状凹槽之间形成月牙状间隙，所述软管位于软管保持通道内且软管的被挤压段位于所述月牙状间隙内，软管的一侧与圆弧状凹槽的底部弧面接触且另一侧与滚珠接触。根据本发明超微型蠕动泵的一个实施例，所述支撑限位单元包括将旋转件悬空支撑在固定件容纳腔中的旋转支撑球和将旋转件定位在固定件中心的中心定位球。根据本发明超微型蠕动泵的一个实施例，所述旋转件的上下底面与端面之间的外沿分别设置有第一半圆状凹槽并且固定件的底盘和上盖内表面上分别设置有与所述第一半圆状凹槽相对应的第二半圆状凹槽，所述旋转支撑球布置在所述第一半圆状凹槽与第二半圆状凹槽之间并布满整个圆周。根据本发明超微型蠕动泵的一个实施例，所述旋转件的上底面中心设置有第一中心定位槽并且固定件的上盖内表面上设置有与所述第一中心定位槽相对应的第二中心定位槽，所述中心定位球布置在所述第一中心定位槽与第二中心定位槽之间。根据本发明超微型蠕动泵的一个实施例，所述联动连接孔位于旋转件的底部中心并且为深度不超过环状槽底部高度的盲孔。根据本发明超微型蠕动泵的一个实施例，所述固定件还包括底盘和顶盖并且所述固定件由底盘、主体和顶盖装配而成，底盘上设置有固定孔和中心孔，所述固定件通过底盘上的固定孔固定在电机的端面上，电机的转动轴穿过所述中心孔套接至旋转件的联动连接孔。本发明提供的超微型蠕动泵可避免电机轴尺寸对蠕动泵体积的影响，有助于蠕动泵尺寸的大幅度减小，另外还可降低工作过程中泵管与滚珠之间的摩擦力矩，降低电机力量要求，从而实现蠕动泵的超微型化。附图说明图1示出了根据本发明示例性实施例的超微型蠕动泵的横向剖面结构示意图。图2示出了根据本发明示例性实施例的超微型蠕动泵的纵向剖面结构示意图。附图标记说明：1-固定件、11-圆弧状凹槽、12-底盘、121-固定孔、122-中心孔、13-主体、14-软管保持通道、15-顶盖、16-容纳腔；2-旋转件、21-联动连接孔、22-环状槽、221-三点式滚珠支撑槽、23-第一中心定位槽、24-第一半圆状凹槽、25-第二中心定位槽、26-第二半圆状凹槽；3-滚珠、4-软管、51-中心定位球、52-旋转支撑球。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。下面结合附图对本发明的超微型蠕动泵进行具体说明。图1示出了根据本发明示例性实施例的超微型蠕动泵的横向剖面结构示意图，图2示出了根据本发明示例性实施例的超微型蠕动泵的纵向剖面结构示意图。如图1和图2所示，根据本发明的示例性实施例，所述超微型蠕动泵包括固定件1、旋转件2和若干个滚珠3。其中，固定件1为容纳基础组件，旋转件2能够与电机配合实现在固定件1中的转动，滚珠3作为挤压单元能够在旋转件2的带动下和固定件1的配合限位作用下实现对插入超微型蠕动泵内的软管4的间隔性完全挤压而实现流体的输送。具体地，本发明的固定件1包括底盘12、主体13和顶盖15，主体13中具有容纳腔16和软管保持通道14，其中，容纳腔16主要用于容纳旋转件2和滚珠4并提供二者运动的空间，软管保持通道14则用于容纳软管4并且其设置应该能够使置于其中的软管5与滚珠4和旋转件2配合实现管体内液体的挤压输送。固定件1由底盘12、主体13和顶盖15装配形成，实现对整体蠕动泵的密封。底盘12上设置有固定孔121和中心孔122，则固定件1可以通过底盘12上的固定孔121固定在电机的端面上并由电机作为蠕动泵的动力源。旋转件2通过支撑限位单元可转动地设置在固定件1的容纳腔16中，旋转件2具有沿着周向设置的环状槽22和设置在底部的联动连接孔21，电机的转动轴穿过固定件1并通过联动连接孔21与旋转件2相连，环状槽22用于容纳滚珠3。旋转件2位于固定件1的容纳腔内并在支撑限位单元的作用下悬空且限位在容纳腔的中部，当旋转件2转动时，其表面不会与固定件1的容纳腔内表面直接接触，能够显著降低摩擦及磨损。优选地，联动连接孔21位于旋转件2的底部中心并且为深度不超过环状槽底部高度的盲孔，则电机的转动轴穿过中心孔122套接至旋转件2的联动连接孔21。根据本发明的示例性实施例，支撑限位单元包括将旋转件2悬空支撑在固定件容纳腔中的旋转支撑球52和将旋转件2定位在固定件1中心的中心定位球51。其中，旋转件2的上下底面与端面之间的外沿分别设置有第一半圆状凹槽24并且固定件1的底盘和上盖内表面上分别设置有与第一半圆状凹槽相24对应的第二半圆状凹槽26，旋转支撑球52布置在第一半圆状凹槽24与第二半圆状凹槽26之间并布满整个圆周，从而形成双轴承结构。同时，旋转件2的上底面中心设置有第一中心定位槽23并且固定件1的上盖内表面上设置有与第一中心定位槽23相对应的第二中心定位槽25，中心定位球51布置在第一中心定位槽23与第二中心定位槽25之间。在支撑限位单元的旋转支撑球52和中心定位球51以及联动连接孔21的作用下，旋转件2可随电机的转动轴联动旋转，同时旋转时不会产生倾斜或偏移。并且由于联动连接孔21的设置，此时滚珠3可以放置在更为靠近旋转件2中心的位置，有助于减小泵体体积和降低受力力矩，从而实现蠕动泵的超微型化。若干个滚珠3布置在旋转件2的环状槽22内，滚珠3能够随着旋转件2的转动而转动并且能够在滚珠3的预设安装位置处自由旋转而不脱出，其中环状槽22优选地设置在旋转件2的中间段。根据本发明，在环状槽22中滚珠的预设安装位置的的上表面、下表面和侧表面上分别设置有凹槽并形成三点式滚珠支撑槽221，每个滚珠3则设置在相应的三点式滚珠支撑槽221内，滚珠3在三点式滚珠支撑槽221内可以自由旋转，同时在三个凹槽的限制作用下又不会移动或掉出三点式滚珠支撑槽221。若干个滚珠沿着圆周方向均匀分布且为满珠排列或间隔排列，但优选为满珠排列，可以最大程度降低蠕动泵的脉动并提高输液稳定性。其中，在旋转件2的转动过程中，存在至少1个滚珠3能够实现对设置在软管保持通道14中软管4的完全挤压。由此，当电机转动时，电机的转动轴带动旋转件2同步转动，而旋转件2又带动滚珠4转动，若干个滚珠4不断地对软管进行间隔性的完全挤压，进而实现对管内液体的输运。本发明所述的完全挤压是指将软管内的流通通道挤压至完全闭合而无间隙存在，该完全挤压是瞬时性的，即在旋转件2的转动过程中持续地存在至少一个滚珠实现对软管的完全挤压，由此通过若干个滚珠接替的间隔性完全挤压和松开实现流体输送，这也是本领域技术人员公知的蠕动泵输液原理。本发明固定件1中的软管保持通道14由位于固定件1中容纳腔16的内壁面上的圆弧状凹槽11和位于圆弧状凹槽11两端并由主体内侧贯穿至主体外侧的孔状通道组成，软管保持通道14的数量为至少1根，软管保持通道14的数量等于蠕动泵的输送液体通道数，如图1中示出的示例性实施例，主体13中设置有两根软管保持通道14，则能够实现两路液体输送，但本发明不限于此。其中，圆弧状凹槽11与滚珠3的位置相对应并且滚珠3与软管保持通道14的圆弧状凹槽11之间形成月牙状间隙，软管4位于软管保持通道14内且软管的被挤压段位于月牙状间隙内，软管4的一侧与圆弧状凹槽11的底部弧面接触且另一侧与滚珠3接触。其中，圆弧状凹槽11的弧长由滚珠的分布情况决定，需要保证在转动过程中必须有1个以上的滚珠能实现对软管的完全挤压。由此，本发明能够在保证蠕动泵转动性能的基础上大幅度减小泵头体积并降低电机驱动力的要求，从而实现了蠕动泵的微型化。本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

权利要求：1.一种超微型蠕动泵，其特征在于，包括固定件、旋转件和若干个滚珠；所述固定件包括主体，所述主体中具有容纳腔和软管保持通道；所述旋转件通过支撑限位单元可转动地设置在固定件的容纳腔中，旋转件具有沿着周向设置的环状槽和设置在底部的联动连接孔，电机的转动轴穿过固定件并通过联动连接孔与旋转件相连；所述若干个滚珠布置在环状槽内，所述滚珠能够随着旋转件的转动而转动并且能够在滚珠的预设安装位置处自由旋转而不脱出；其中，在旋转件的转动过程中，存在至少1个滚珠能够实现对设置在软管保持通道中软管的完全挤压。2.根据权利要求1所述的超微型蠕动泵，其特征在于，所述环状槽中滚珠的预设安装位置的上表面、下表面和侧表面上分别设置有凹槽并形成三点式滚珠支撑槽，每个滚珠设置在相应的三点式滚珠支撑槽内。3.根据权利要求2所述的超微型蠕动泵，其特征在于，所述若干个滚珠沿着圆周方向均匀分布且为满珠排列或间隔排列。4.根据权利要求1所述的超微型蠕动泵，其特征在于，所述软管保持通道由位于固定件中容纳腔的内壁面上的圆弧状凹槽和位于所述圆弧状凹槽两端并由主体内侧贯穿至主体外侧的孔状通道组成，软管保持通道的数量为至少1根。5.根据权利要求1所述的超微型蠕动泵，其特征在于，所述圆弧状凹槽与滚珠的位置相对应并且滚珠与软管保持通道的圆弧状凹槽之间形成月牙状间隙，所述软管位于软管保持通道内且软管的被挤压段位于所述月牙状间隙内，软管的一侧与圆弧状凹槽的底部弧面接触且另一侧与滚珠接触。6.根据权利要求1所述的超微型蠕动泵，其特征在于，所述支撑限位单元包括将旋转件悬空支撑在固定件容纳腔中的旋转支撑球和将旋转件定位在固定件中心的中心定位球。7.根据权利要求6所述的超微型蠕动泵，其特征在于，所述旋转件的上下底面与端面之间的外沿分别设置有第一半圆状凹槽并且固定件的底盘和上盖内表面上分别设置有与所述第一半圆状凹槽相对应的第二半圆状凹槽，所述旋转支撑球布置在所述第一半圆状凹槽与第二半圆状凹槽之间并布满整个圆周。8.根据权利要求6所述的超微型蠕动泵，其特征在于，所述旋转件的上底面中心设置有第一中心定位槽并且固定件的上盖内表面上设置有与所述第一中心定位槽相对应的第二中心定位槽，所述中心定位球布置在所述第一中心定位槽与第二中心定位槽之间。9.根据权利要求1所述的超微型蠕动泵，其特征在于，所述联动连接孔位于旋转件的底部中心并且为深度不超过环状槽底部高度的盲孔。10.根据权利要求1或9所述的超微型蠕动泵，其特征在于，所述固定件还包括底盘和顶盖并且所述固定件由底盘、主体和顶盖装配而成，所述底盘上设置有固定孔和中心孔，所述固定件通过底盘上的固定孔固定在电机的端面上，电机的转动轴穿过所述中心孔套接至旋转件的联动连接孔。

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