Одновинтовой микродозатор
SINGLE-SCREW MICRODISPENSER

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при производстве дозаторов, предназначенных для высокоточного объемного дозирования жидкостей, а также тиксотропных и пастообразных веществ в условиях автоматизированного производства.
Известна конструкция зубчатого механизма, содержащего винтовой ротор, вращающийся внутри винтовой обоймы (см. US2085115A, F16H1/00, 29.06.1937). Этот принцип лег в основу целого класса винтовых объемных машин. В частности, известен одновинтовой насос, содержащий статор, размещенный в нем винт, приводной вал, кинематически связанный с винтом и приводным валом карданный вал с головками, зафиксированный посредством установленных в отверстиях приводного вала и винта пальцев, и соединенную с приводным валом полумуфту привода, установленную на приводном валу, отличающийся тем, что насос снабжен цилиндрическими гильзами, втулками, имеющими буртики и овальные отверстия, и самоцентрирующимися подшипниками, в каждой головке карданного вала выполнена цилиндрическая расточка, в последней соосно с пальцем и навстречу одна другой установлены две втулки, между которыми размещен подшипник, а каждый палац зафиксирован посредством охватывающей его цилиндрической гильзы (см. RU2067221С1, 30.04.1992, F04 C5/00).
Описанная конструкция не может быть применима для решения задач точного дозирования жидкостей, в виду того что предложенная конструкция карданной передачи не может быть масштабирована до размеров, соответствующим размерам рабочих органов одновинтовых дозаторов.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является одновинтовой насос, содержащий статор и размещенный в нем ротор, кинематически связанный с карданным и приводным валами с помощью шарниров, в которых установлены крестовины карданного вала, изолированные от окружающей среды предварительно изготовленными защитными диафрагмами, отличающийся тем, что каждый шарнир содержит два полукорпуса, скрепленных попарно с опорами подшипников крестовин карданного вала, его защитные диафрагмы выполнены в виде монолитно заформованного вокруг крестовин и по всей наружной поверхности шарнира эластомера, а соединение шарниров с ротором и приводным валом - в виде шестигранных легкоразъемных муфт (см. RU2333390C1, 02.02.2007, F04C 2/107).
В описанной конструкции передача вращательного движения передается напрямую от электропривода посредством карданной передачи, что не позволяет использовать в качестве рабочего органа миниатюрные винтовые пары, а также не позволяет обеспечить точное управление угловым положением ротора относительно винтовой обоймы, что делает такую конструкцию не применимой для нужд высокоточного объёмного дозирования.
Сущность изобретения заключается в том, что рабочим органом одновинтового микродозатора является миниатюрная винтовая пара, содержащая полимерную обойму и вращающийся в ней ротор, кинематически связанный с электроприводом, отличающегося тем, что передача вращательного движения от электропривода к винтовому ротору осуществляется с помощью кинематической цепи, состоящей из следующих последовательно соединенных элементов: электропривод, планетарный редуктор, соединительная муфта, вал ступичного узла, гибкий вал, ротор.
На фиг. 1 представлена схема одновинтового микродозатора, общий вид в разрезе.
Одновинтовой микродозатор содержит электропривод с цифровым управлением 1, что позволяет программно задавать необходимую величину поворота вала двигателя. Электропривод соединен с планетным редуктором 2, что обеспечивает повышение точности углового позиционирования и повышения крутящего момента на выходном звене. Посредством соединительной муфты 3 выходной вал 4 планетарного редуктора 2 связан с валом 5 ступичного узла 6. Для восприятия осевых и радиальных нагрузок вал 5 устанавливается в подшипниках 7, количество и размер которых зависит от типоразмера винтовой пары. Вал 5 и винтовой ротор 8 связаны с помощью гибкого вала 9, особенностью которого является высокая жесткость на кручение, растяжение и сжатие при одновременно низкой жёсткости на изгиб, что обеспечивает точное угловое перемещение ротора 8, но при этом не ограничивает перемещение оси ротора 8 параллельно оси винтовой обоймы 10. Винтовая обойма 10 изготавливается из эластомерного материала, обладающего достаточной механической и химической стойкостью к дозируемому веществу. Винтовая пара, содержащая ротор 8 и статор 10, размещается в корпусе 11, имеющем входное отверстие 12 и выходное отверстие 13. Защиту подшипников 7 и редуктора 2 от дозируемого вещества обеспечивает уплотнение 14, материал и конструкция которого зависит от условий работы микродозатора.
Одновинтовой дозатор работает следующим образом. На электропривод 1 подается управляющий сигнал, вызывающий поворот вала электродвигателя на определенный угол, величина которого с помощью планетарного редуктора 2 уменьшается в соответствии с передаточным числом редуктора. Вращение с выходного вала 4 редуктора 2 передается через соединительную муфту 3 к валу 5, который посредством гибкого вала 9 обеспечивает поворот ротора 8 на величину, строго пропорциональную величине поворота вала электродвигателя. Вращательное движение ротора 8 внутри винтовой обоймы 10 обеспечивает перенос вещества подающегося через отверстие 12 в проточную камеру корпуса 11 к выходному отверстию 13, при этом объём вещества, проходящий через поперечное сечение выходного отверстия 13 пропорционален величине поворота ротора 8 относительно обоймы 10.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет производить точное автоматизированное дозирование жидкостей, а также тиксотропных и пастообразных веществ микродозами заданного объема.