一种恒速恒压泵的制作方法

1.本实用新型涉及恒速恒压泵技术领域，尤其涉及一种恒速恒压泵。


背景技术：

2.压泵是一种保持输出压力恒定的泵，而恒压恒速泵是石油、页岩气、煤层气勘探开发评价中的关键设备,在实验中需要连续提供无脉冲的液体动力源，恒速恒压泵作为一种常规分析仪器广泛应用于计量、石油和化工领域，主要用于提供高精度流量或高精度恒定高压的液体或气体的驱替，与模拟地层压力不同条件的实验室仪器或装置配套使用，如进行岩芯渗透率的研究，用于提高原油采收率研究等，驱替泵一般都是多个同时使用
3.现有市面上的恒速恒压计量泵存在以下不足之处，一方面是市面上的计量泵采用的蜗轮蜗杆传动装置在长时间高负荷的运转容易引起局部松动，局部的松动对计量泵的精度造成一定的影响。另一方面是现有的传动装置结构复杂，搬运笨重，拆卸困难。另外，常规的恒速恒压泵密封件是o型圈密封，泵在长时间工作容易磨损发生泄漏，且o型圈不耐二氧化碳。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种恒速恒压泵，该恒速恒压泵精度高、体积小、稳定可靠，可以对液态二氧化碳进行加压、驱替，适用于多种高温高压场合使用。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
6.一种恒速恒压泵，包括两个结构相同的柱塞泵，所述柱塞泵包括泵体和与所述泵体连接的伺服驱动机构，两个所述柱塞泵并排设置于箱体内部，并贯穿所述箱体上端面延伸出去，两个所述柱塞泵均与设置于所述箱体内部的plc主机相连接，所述plc主机还连接有用于显示及控制所述plc主机的触摸显示屏，所述柱塞泵还包括与所述泵体相连接的气动阀，所述气动阀用于控制所述泵体进行吸液和排液动作；
7.所述泵体包括泵筒体，所述泵筒体内设置有柱塞，所述泵筒体上设置有上堵头，所述泵筒体上端螺纹连接有用于固定所述上堵头的压帽，所述上堵头上端设置有压力传感器；
8.所述伺服驱动机构包括伺服电机，所述伺服电机连接于行星减速机，所述行星减速机连接于中空减速机，所述中空减速机通过传动连接块连接于滚珠丝杠，所述滚珠丝杠连接于所述泵筒体底端。
9.进一步地，所述泵筒体下端固定连接于第一固定座，所述滚珠丝杠上端套接于第二固定座，所述第一固定座与所述第二固定座固定连接，所述泵筒体和所述滚珠丝杠通过所述第一固定座和所述第二固定座固定于所述箱体上端面。
10.进一步地，所述第二固定座下端设置有限位装置。
11.进一步地，所述第二固定座与所述滚珠丝杠连接处设有深沟球轴承和平面滚珠轴承。
12.进一步地，所述上堵头与所述压力传感器之间设置有用于密封所述上堵头的密封垫片。
13.进一步地，所述上堵头下端部设置有第一弹簧蓄能密封圈。
14.进一步地，所述上堵头贯穿所述压帽，所述压帽上端与所述上堵头连接处设置有用于固定所述压帽的挡圈。
15.进一步地，所述柱塞上端设置有导向环，所述柱塞上方沿所述导向环设置有第二弹簧蓄能密封圈，所述第二弹簧蓄能密封圈上方设置有第二弹簧蓄能密封圈挡盖。
16.进一步地，所述箱体上设有与所述plc主机电连接的usb接口、rs485通讯接口，可在需要时通过计算机进行特殊编程和数据下载。
17.进一步地，所述箱体上还设置有电源接口和电源按钮。
18.与现有技术相比本实用新型能产生的有益效果包括：
19.1、本实用新型采用plc与触摸屏相结合的方式，操作简单，可直观观察泵的动作，并配合伺服电机对泵的进、退、进给速度等进行精密控制，自动化程度高；
20.2、本实用新型选用新型的中空减速机作为旋转传动负载装置，具有高传动效率、高精度、高刚性和高性能，无齿隙，定位精度≤3min，重复精度可达到
±
5弧秒，使用高精度齿轮结构和径向轴承，提高了扭矩和刚性，承载更稳重，搭配伺服电机定位精度高，可在短时间内实现惯性负载的定位；
21.3、本实用新型选用的中空减速机与现有技术中使用蜗轮蜗杆机构相比，可减少机械设计、零件调配、中心距和间隙的调整等环节耗费的时间和费用，降低成本、提高可靠性；
22.3、本实用新型采用双泵的设计可相互配合切换，保证连续供液；
23.4、本实用新型能自动检测泵筒体内的压力、流量信号，并具有压力保护功能；
24.5、本实用新型提供的恒速恒压泵的密封圈为泛塞圈，耐高温、高压及二氧化碳，可以对液态二氧化碳进行加压、驱替，适用于多种高温高压场合使用，使用范围广，稳定可靠。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1是本实用新型实施例提供的一种恒速恒压泵的结构示意图；
27.图2是图1中a处的局部放大图；
28.图3是图1中b处的局部放大图；
29.图4是本实用新型实施例提供的一种恒速恒压泵的后视图；
30.图5是本实用新型实施例提供的一种恒速恒压泵的俯视图；
31.图6是本实用新型实施例提供的一种恒速恒压泵的工作原理图；
32.附图标记：
33.1、泵筒体；2、柱塞；3、上堵头；4、压帽；5、密封垫片；6、压力传感器；7、第一固定座；8、第二固定座；9、限位装置；10、深沟球轴承；11、平面滚珠轴承；12、第一弹簧蓄能密封圈；13、挡圈；14、导向环；15、第二弹簧蓄能密封圈；16、第二弹簧蓄能密封圈挡盖；17、气动阀；
18、进口阀；19、出口阀；20、伺服电机；21、行星减速机；22、中空减速机；23、传动连接块；24、滚珠丝杠；30、箱体；31、usb接口；32、rs485通讯接口；33、电源接口；50、触摸显示屏。
具体实施方式
34.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
35.请参考图1
‑
图5，图1是本实用新型实施例提供的一种恒速恒压泵的结构示意图，图2是图1中a处的局部放大图；图3是图1中b处的局部放大图；图4是本实用新型实施例提供的一种恒速恒压泵的后视图；图5是本实用新型实施例提供的一种恒速恒压泵的俯视图。
36.一种恒速恒压泵，包括两个结构相同的柱塞泵，柱塞泵包括泵体和与泵体连接的伺服驱动机构，两个柱塞泵并排设置于箱体30内部，并贯穿箱体30上端面延伸出去，两个柱塞泵均与设置于箱体30内部的plc主机(图中未示出)相连接，plc主机还连接有用于显示及控制plc主机的触摸显示屏50，柱塞泵还包括与泵体相连接的气动阀17，气动阀17用于控制泵体进行吸液和排液动作。
37.泵体包括泵筒体1，泵筒体1内设置有柱塞2，泵筒体1上设置有上堵头3，泵筒体1上端螺纹连接有用于固定上堵头3的压帽4，上堵头3上端设置有用于监测泵筒体内压力的压力传感器6，压力传感器6与plc主机电连接。
38.伺服驱动机构包括伺服电机20，伺服电机20连接于行星减速机21，行星减速机21连接于中空减速机22，中空减速机22通过传动连接块23连接于滚珠丝杠24，滚珠丝杠24连接于泵筒体1底端。
39.泵筒体1下端固定连接于第一固定座7，滚珠丝杠24上端套接于第二固定座8，第一固定座7与第二固定座8固定连接，泵筒体1和滚珠丝杠24通过第一固定座7和第二固定座8固定于箱体30上端面；
40.第二固定座8下端设置有限位装置9，包括上限位和下限位，用于对泵筒体内柱塞进行限位。第二固定座8与滚珠丝杠24连接处设有深沟球轴承10和平面滚珠轴承11，深沟球轴承10用于承受轴向载荷和径向载荷，平面滚珠轴承11用于承受整个泵体的轴向载荷，
41.上堵头3与压力传感器6之间设置有用于密封上堵头3的密封垫片5，上堵头3下端部设置有第一弹簧蓄能密封圈12，上堵头3贯穿压帽4，压帽4上端与上堵头3连接处设置有用于固定压帽4的挡圈13，柱塞2上端设置有导向环14，柱塞2上方沿导向环14设置有第二弹簧蓄能密封圈，第二弹簧蓄能密封圈上方设置有第二弹簧蓄能密封圈挡盖16。
42.箱体30上设有与plc主机电连接的usb接口31、rs485通讯接口32，可在需要时通过计算机进行特殊编程和数据下载，箱体30上还设置有电源接口33和电源按钮。
43.本实用新型实施例的工作原理：
44.本实用新型实施例中，伺服电机开始工作后，由伺服电机经过行星减速机，通过中空减速机带动丝杠转动，丝杠的转动带动泵筒体内的活塞作往复运动，随后活塞在泵筒体内的往复运动，通过吸液阀和排液阀交替地启闭，液体被不断吸入和排出；通过改变活塞往复运动速度来实现泵出口压力恒定。
45.请参考图6，图6为本实用新型实施例提供的一种恒速恒压泵的工作原理图，其中，s1、l1分别为a泵的上限位和下限位，s2、l2分别为b泵的上限位和下限位，本实用新型实施例提供的恒速恒压泵有单缸运行、双缸并联和串联三种工作方式，每一种工作方式又分为恒流和恒压两种控制操作，根据实际具体应用可以选择不同的工作方式和控制操作。
46.(1)单缸运行：启动a泵和b泵中任意一个泵，对负载按照需要实现恒流(即恒速)、恒压控制操作。需要注意的是当泵运行至距上限位或下限位10mm时均要逐渐减速，到达限位后出液阀不能马上关闭，进液阀不能马上开启，需等到泵内压力为零后方可关闭和开启相应的阀门。
47.(2)双缸并联：启动a泵和b泵，对负载按照需要实现恒流(即恒速)、恒压控制操作。与上述单缸运行工作方式不同之处在于，可以实现比一个泵泵腔更大的流量。
48.(3)双缸串联：a泵和b泵都参与工作但不同时工作。通过对a泵和b泵进行切换控制来实现对负载连续、平稳的供液，供液的方式分为恒流和恒压。
49.恒流方式：首先a泵和b泵在工作开始时都位于初始位置，即分别位于下限位置l1和下限位置l2，设定系统初始参数，使系统以满足恒流要求的负载流速v实现进给，如果a泵先启动，则a泵打开出口阀并进泵，b泵不动，当a泵的活塞至距上限位10mm处时开始换泵，a泵逐渐减速，速度从v下降至0，同时b泵启动，b泵出口阀打开，并逐渐加速，速度从0上升至v，在转换过程中，a泵和b泵的速度满足：v
a
v
b
＝v。
50.其中，v
a
为a泵工作速度，v
b
为b泵工作速度，v为负载流速。
51.当a泵至上限位停止时，b泵全速工作。此时a泵中尚有残存压力，因此此时a泵进液阀不能马上打开，出液阀不能马上关闭，当压力传感器检测到a泵中的压力p
a
＝0后，a泵退泵，其出液阀关闭，进液阀打开，从a泵吸液口吸进液体，上述过程重复进行。
52.恒压方式：目的是保持外部负载的压力恒定。首先a泵和b泵在工作开始时都位于初始位置，即分别位于下限位置l1和下限位置l2，然后打开a泵和b泵的进液阀，关闭出液阀，吸入液体，保证此时a泵和b泵内的压力都为0，若任何一个不为0，则需要先退压；吸入液体后关闭所有阀门，设定外部负载压力p，使得a泵和b泵内的压力都等于p；
53.若a泵先启动，则a泵的出口阀打开并进泵，当a泵运行到距上限位20mm时减速，开始换泵工作，b泵出口阀打开，a泵出口阀关闭，由b泵提供压力恒压的动力源。a泵退泵(a泵退泵的速度要大于b泵进泵的速度)，当a泵中压力减小至零时，打开a泵的进口阀，吸入液体，然后关闭其进口阀。当b泵运行至离距上限位20mm时减速，开始换泵，过程和a泵切换到b泵一样，上述过程重复进行，进入循环换泵状态，可达到恒压连续出液的目的。
54.本实用新型实施例提供的恒速恒压泵使用温度范围为
‑
50～260℃，所使用的泛塞圈密封件耐压70mpa，可以用于液态二氧化碳的加压、驱替，选用的中空减速机旋转负载传动装置，具有高传动效率、高精度、高刚性、高性能，无齿隙，定位精度≤3min，重复精度可达到
±
5弧秒，使用高精度齿轮结构和径向轴承，提高了扭矩和刚性，承载更稳重，搭配伺服电机定位精度高，可在短时间内实现惯性负载的定位。通过直接连接可提高可靠性、降低成本。与使用蜗轮蜗杆机构相比，可减少机械设计、零件调配、中心距和间隙的调整等环节耗费的时间和费用。
55.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案的范围内，利用上述揭示的技
术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于本实用新型技术方案范围内。