CN100582484C - 内循环压力平衡超高压液压隔膜式计量泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内循环压力平衡超高压液压隔膜式计量泵，采用的技术方案是，单向阀阀组与泵头连接，柱塞与缸体内壁密封配合，膜片安装在泵头与膜板、缸体之间，膜板与缸体的配合是合适的间隙配合；膜片、泵头和单向阀阀组之间形成介质腔；前膜板与泵头为一个整体，泵头进出口管直接贯通，管侧根椐泵的流量分布合适直径和数量的通孔，与介质腔连通；膜片、膜板、缸体、补油阀总成和泄压排气二阀组总成之间形成液压腔；液压腔，油池、补油阀总成和泄压排气二组阀总成组成内循环压力平衡系统。本发明使非金属膜片液压隔膜泵出口压力达到25MPa；通过对泄压阀、排气阀、补油阀的革新使内循环液压平衡系统运行可靠稳定，从而提高膜片的寿命。

Description

内循环压力平衡超高压液压隔膜式计量泵

技术领域

本发明涉及计量泵领域，特别是涉及到液压式隔膜泵领域。

背景技术

计量泵广泛应用于化工、炼油、制药、电力、造纸、食品、城市供水、工业用水、环境保护等场合。计量泵属于容积泵的一种，分柱塞泵与隔膜泵两大类，隔膜泵可细分为液压式隔膜泵与机械隔膜泵。液压式隔膜泵因膜片材质不同又可分为金属隔膜计量泵与非金属隔膜计量泵，目前国内市场使用的产品主要是非金属隔膜计量泵，额定压力一般在16MPa左右。计量泵的主要特点是计量准确，输出压力高，流量可无级调节。柱塞式计量泵主要特点是结构简单、输出压力高，但易泄漏。液压式隔膜计量泵主要特点是结构较复杂，密封性好，无泄漏，因而广泛用于有毒、腐蚀、易燃、易爆等场合。

目前市场上在广泛使用的非金属隔膜泵存在的主要问题为：

一、压力低，成熟技术只有16MPa左右，压力大于16MPa时容易造成膜片变形，容积效率低，计量精度下降，甚至膜片破裂，据了解国内尚未见到额定压力大于20MPa的产品。

二、常见的隔膜泵液压系统主要有二种结构组合：

1、一种是泄压阀、放气阀、补油阀集中设置在一只油杯中，油杯下端只有一个接口与液压腔顶部联接。其弊端有：(1)补油、排气、泄压通道合一，相互干扰不利于液压系统的正常工作。(2)由于柱塞密封处微量泄漏，油杯中油会逐渐减少，不及时加注液压油，会引起计量泵中断输送，影响使用寿命。(3)体积笨重，外观臃肿，制造、安装、调试工艺复杂。(4)系统故障率高。

2、另一种是放气阀设置在液压腔顶部，补油阀设置在液压腔底部，泄压阀设置在油池内部，油池与动力机箱润滑油是连通的，有些结构是泄压阀、排气阀、补油阀直接接入机箱内。其弊端有：(1)泄压阀、放气阀、补油阀分别设置增加密封泄漏点，尤其是对高压液压隔膜泵不利，容易引起液压系统的不稳定，减短三阀与膜片的寿命。(2)补油阀的进油口直接联接在油池底部，会将含颗粒的污油吸入液压腔内，易造成泄压阀、放气阀、补油阀阀芯(球)密封面密封不严，甚至磨损，使液压内循环平衡系统造成不稳定状态，可引起压力上不去，膜片提前破损。(3)液压腔内的油品是专用液压油，油池和机箱连通造成液压腔与机箱润滑混为一体，液压系统故障率高。

3、常规液压隔膜式计量泵的泵头与前膜板为分体式结构，如液压腔补油少许超量(这是很可能发生的现象)，前膜板即会被膜片顶破，造成膜片破损，使泵的故障率明显提高，同时因密封面多，易泄漏。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种内循环压力平衡超高压液压隔膜式计量泵，对原有产品进行了进行技术创新，消除了原有产品的弊端。

本发明采用的技术方案是，内循环压力平衡超高压液压隔膜式计量泵，包括油池、泵头、膜板、膜片、缸体、柱塞和单向阀阀组，单向阀阀组与泵头连接，柱塞与缸体内壁密封配合，还包括补油阀总成和泄压排气二阀组总成；膜片安装在泵头与膜板、缸体之间，膜板与缸体的配合是合适的间隙配合；膜片、泵头和单向阀阀组之间形成介质腔；前膜板与泵头为一个整体，泵头进出口管直接贯通，管侧根椐泵的流量分布合适直径和数量的通孔，与介质腔连通；膜片、膜板、缸体、补油阀总成和泄压排气二阀组总成之间形成液压腔；液压腔，油池、补油阀总成和泄压排气二组阀总成组成内循环压力平衡系统。

所述膜片、泵头、膜板和缸体之间的密封结构为：膜板沉入缸体沉孔内，膜片密封安装在泵头、膜板与缸体之间，膜片外圈有可限制膜片挤压变形的限位结构，膜板与缸体的配合是合适的间隙配合，膜板密封面低于缸体密封面0.15～0.20mm。此时膜片的密封面面积增大，密封面形成一个台阶及一条环形密封线，可见同等工作压力下该结构密封压力小，密封效果更好，提高了膜片的工作压力与使用寿命。

所述补油阀总成包括调压螺母、压簧、补油阀阀体、补油阀阀球、补油阀阀座和供油管，供油管一端连接补油阀阀座，补油阀阀座上端外表面密封套装补油阀阀体，补油阀阀座顶端安放有补油阀阀球，补油阀阀球上设置压簧，压簧另一端依靠压簧座固定，压簧座上方设置有能够调节压簧压力的调压螺母，补油阀阀球、压簧和压簧座都设置在补油阀阀体内腔里；供油管另一端与油池连接。通过调节压簧行程，可满足不同型号计量泵补油工况，可避免过量补油或欠补油弊端。

所述供油管连接油池的一端安装有滤芯接头，滤芯接头上设置有能够过滤液压油杂质的滤网。在安装时，滤芯接头高出油池底平面，可保证吸入油无杂质，提高各阀组性能，延长其使用寿命。

所述泄压排气二组阀总成包括泄压阀体、泄压阀座、泄压阀芯、排气阀球、排气阀套、针管、配重球、弹簧、调节螺钉和回油管，泄压阀座上安装泄压阀芯，排气阀套设置在泄压阀芯上，泄压阀芯顶端安放排气阀球，排气阀球上设置针管，针管一端与排气阀球配合，另一端与配重球配合，排气阀套上端设置有能够限制排气阀球行程的限位装置；弹簧一端安装在泄压阀芯上，另一端依靠弹簧座定位，弹簧座上设有能够调节弹簧行程的调节螺钉，回油管一端连接油池，另一端连接泄压阀体；泄压阀芯、排气阀球、弹簧和排气阀套都设置在泄压阀体内腔里。将泄压阀和排气阀合二为一，结构简洁、紧凑，调节简便，排气阀套设在泄压阀芯上，以阀套控制排气阀球的起跳高度，使其排气时，带出的油量控制在10-30滴/分，设置配重球，强制阀球回位。

本发明提供的内循环压力平衡超高压液压隔膜式计量泵克服了传统计量泵的弊端，具有以下优点：1、使非金属膜片液压隔膜泵出口压力达到25MPa；2、通过对泄压阀、排气阀、补油阀的革新使内循环液压平衡系统运行可靠稳定，从而提高膜片的寿命；3、改进泄油系统与补油阀结构，确保泄压阀、排气阀与补油阀的性能，并延长使用寿命；4、内循环压力平衡系统超高压液压隔膜式计量泵前膜板与泵头成为整体，泵头进出口管直接贯通，管侧根椐泵的流量分布合适直径和数量的小通孔，与介质腔连通，使泵头故障率明显降低，膜片寿命大为提高。

附图说明

图1为本发明计量泵总装图

图2为泄压排气二组阀总成图

图3为补油阀总成图

图4为现有技术的泵头、膜片、膜板、缸体之间的密封结构示意图

图5为本发明计量泵的泵头、膜片、膜板、缸体之间的密封结构示意图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步详细描述本发明。

内循环压力平衡超高压液压隔膜式计量泵，包括油池、泵头1、膜板3、膜片4、缸体2、柱塞8和单向阀阀组(进口单向阀组10和出口单向阀组5)，单向阀阀组与泵头1连接，柱塞8与缸体2内壁密封配合，还包括补油阀总成9和泄压排气二组阀总成6；膜片4安装在泵头1与膜板3、缸体2之间，膜板3与缸体2的配合是合适的间隙配合；膜片4、泵头1和单向阀阀组之间形成介质腔；前膜板与泵头为一个整体，泵头进口管32和泵头出口管33直接贯通，管侧根椐泵的流量分布合适直径和数量的通孔，与介质腔连通；膜片4、膜板3、缸体2、补油阀总成9和泄压排气二阀组总成6之间形成液压腔；液压腔，油池、补油阀总成9和泄压排气二组阀总成6组成内循环压力平衡系统。

所述膜片4、泵头1、膜板3和缸体2之间的密封结构为：膜板3沉入缸体2沉孔内，膜片4密封安装在泵头1、膜板3与缸体2之间，膜片4外圈有可限制膜片挤压变形的限位结构，膜板3与缸体2的配合是合适的间隙配合，膜板3密封面低于缸体2密封面0.15～0.20mm。此时膜片的密封面面积增大，密封面形成一个台阶及一条环形密封线，可见同等工作压力下该结构密封压力小，密封效果更好，提高了膜片的工作压力与使用寿命。

所述补油阀总成9包括调压螺母23、压簧25、补油阀阀体26、补油阀阀球27、补油阀阀座28和供油管29，供油管29一端连接补油阀阀座28，补油阀阀座28上端外表面密封套装补油阀阀体26，补油阀阀座28顶端安放有补油阀阀球27，补油阀阀球27上设置压簧25，压簧25另一端依靠压簧座24固定，压簧座24上方设置有能够调节压簧压力的调压螺母23，补油阀阀球27、压簧25和压簧座24都设置在补油阀阀体26内腔里；供油管29另一端与油池连接。通过调节压簧25行程，可满足不同型号计量泵补油工况，可避免过量补油或欠补油弊端。

所述供油管29连接油池的一端安装有滤芯接头30，滤芯接头30上设置有能够过滤液压油杂质的滤网31。在安装时，滤芯接头30高出油池底平面，可保证吸入油无杂质，提高各阀组性能，延长其使用寿命。

所述泄压排气二组阀总成6包括泄压阀体18、泄压阀座11、泄压阀芯12、排气阀球14、排气阀套13、针管15、配重球16、弹簧17、调节螺钉20和回油管21，泄压阀座11上安装泄压阀芯12，排气阀套13设置在泄压阀芯12上，泄压阀芯12顶端安放排气阀球14，排气阀球14上设置针管15，针管15一端与排气阀球14配合，另一端与配重球16配合，排气阀套13上端设置有能够限制排气阀球行程的限位装置，本实施例采用开口销22；弹簧17一端安装在泄压阀芯12上，另一端依靠弹簧座19定位，弹簧座19上设有能够调节弹簧行程的调节螺钉20，回油管21一端连接油池，另一端连接泄压阀体18；泄压阀芯12、排气阀球14、弹簧17和排气阀套13都设置在泄压阀体18内腔里。将泄压阀和排气阀合二为一，结构简洁、紧凑，调节简便，排气阀套设在泄压阀芯上，以阀套控制排气阀球的起跳高度，使其排气时，带出的油量控制在10～30滴/分，设置配重球，强制阀球回位。

液压式隔膜式计量泵的工作过程：动力机箱7带动柱塞8往复运动，当柱塞8向后移动时，液压腔中的液压油向后流动，并带动膜片4向后挠曲变形，溶液腔容积增大，此时出口单向阀组5关闭，进口单向阀组10打开，溶液进入泵头1，柱塞8到后止点时，泵头1的吸液过程结束。当柱塞8向前移动时，液压腔中的液压油向前流动，并带动膜片4向前挠曲变形，溶液腔容积减小，此时进口单向阀组10关闭，出口单向阀组5打开，溶液排出泵体外。柱塞8连续的往复运动，计量泵即可完成连续定量的输送溶液。

内循环压力平衡系统主要由液压腔、补油阀总成、泄压排气二阀组、油池组成，其原理如下：泄压阀可调节液压腔的额定压力，使液压腔中的液压油压力保持与输送溶液的压力始终相等。液压油通过膜片推动溶液运动，由作用力与反作用原理可知膜片两面受力是均等的，当压力超压时泄压阀开启减压，保护膜片不受损伤。排气阀可使集中在液压腔上部的空气排出。补油阀可连续补充液压腔内因各种因素而缺损的液压油，以此保证计量泵的额定流量与精度。

本发明针对高压型液压隔膜泵，密封点越少越好的原则，将排气阀与泄压阀组合的一起形成泄压排气二阀组6，工作情形为：液压式隔膜泵在正常运行时，其内循环液压系统是处在动态平衡状态，如果出口管道发生堵塞、操作者操作失误或补油阀超额补油，都会引起压力无限升高直至计量泵损害，泄压阀的功能即是对泵的超压保护，当压力超压时，液压油顶开泄压阀芯12沿泄压阀体18内壁经回油管21流回油池。液压腔内液压油在补油过程中，会将少量空气带入液压腔，空气会不断地在液压腔顶部聚集，造成计量泵流量减少，设置排气阀套13后，当柱塞8前行时，油压升高气体沿泄压阀芯12中的小孔上行顶开排气阀球14溢流出，经回流管排入大气。柱塞8后行时排气阀球14、针管15、配重球16同时起作用，排气孔及时关闭。

当液压隔膜式计量泵调量增加时，油腔内需要补油，排气阀排气时会带走少量的油，柱塞与填料间亦会有微量的油渗漏，此时油腔内需要补油、否则计量泵流量会减少。补油阀总成9的工作情形为：当液压腔需要补油时，油池中的液压油通过滤网31经滤芯接头30和供油管29进入，依靠油压作用，液压油克服压簧25的压力顶开补油阀阀球27通过补油阀阀体26内腔流入液压腔；补油完成后，在压簧25的作用下，补油阀阀球27贴合在补油阀阀座28顶端，关闭补油回路。

改进泵头、膜片、膜板、缸体之间的密封结构，如图4所示，原结构是泵头101与前膜板501为分体式结构，膜片401夹在前膜板501与膜板301之间，膜片401外圈无限位，高压工况时，夹紧力很大，如液压腔补油少许超量(这是很可能发生的现象)，前膜板501即会被膜片401顶破，造成膜片破损，使泵的故障率明显提高，同时因密封面多，易泄漏，膜片401很容易变形破损。图5是改进后的结构，前膜板与泵头1成为整体，泵头进口管32和泵头出口管33直接贯通，管侧根椐泵的流量分布合适直径和数量的小通孔，与介质腔连通，膜板3沉入缸体2沉孔内，膜片4密封安装在泵头1与膜板3、缸体2之间，膜片4外圈有限位，可限制膜片压迁变形，膜板与缸体的配合是合适的间隙配合，膜板3密封面低于缸体2密封面0.15～0.20mm，此时膜片4的密封面面积增大，密封面形成一个台阶及一条环形密封线，可见同等工作压力下该结构密封压力小，密封效果更好，提高了膜片的工作压力与使用寿命。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。

本发明可用其他的不违背本发明的精神和主要特征的具体形式来概述。因此，无论从哪一点来看，本发明的上述实施方案都只能认为是对本发明的说明而不能限制本发明，权利要求书指出了本发明的范围，而上述的说明并未指出本发明的范围，因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在权利要求书的范围内。

Claims (5)

1、一种内循环压力平衡超高压液压隔膜式计量泵，包括油池、泵头、膜板、膜片、缸体、柱塞和单向阀阀组，还包括补油阀总成和泄压排气二组阀总成；单向阀阀组与泵头连接，柱塞与缸体内壁密封配合；膜片安装在泵头与膜板、缸体之间，膜板与缸体的配合是合适的间隙配合；膜片、泵头和单向阀阀组之间形成介质腔；前膜板与泵头为一个整体，泵头进出口管直接贯通，管壁根椐泵的流量分布合适直径和数量的通孔，与介质腔连通；膜片、膜板、缸体、补油阀总成和泄压排气二阀组总成之间形成液压腔；液压腔，油池、补油阀总成和泄压排气二组阀总成组成内循环压力平衡系统。

2、根据权利要求1所述的内循环压力平衡超高压液压隔膜式计量泵，其特征在于，所述膜片、泵头、膜板和缸体之间的密封结构为：膜板沉入缸体沉孔内，膜片密封安装在泵头、膜板与缸体之间，膜片外圈有可限制膜片挤压变形的限位结构，膜板与缸体的配合是合适的间隙配合，膜板密封面低于缸体密封面0.15～0.20mm。

3、根据权利要求1或2所述的内循环压力平衡超高压液压隔膜式计量泵，其特征在于，所述补油阀总成包括调压螺母、压簧、补油阀阀体、补油阀阀球、补油阀阀座和供油管，供油管一端连接补油阀阀座，补油阀阀座上端外表面密封套装补油阀阀体，补油阀阀座顶端安放有补油阀阀球，补油阀阀球上设置压簧，压簧另一端依靠压簧座固定，压簧座上方设置有能够调节压簧压力的调压螺母，补油阀阀球、压簧和压簧座都设置在补油阀阀体内腔里；供油管另一端与油池连接。

4、根据权利要求3所述的内循环压力平衡超高压液压隔膜式计量泵，其特征在于，所述泄压排气二组阀总成包括泄压阀体、泄压阀座、泄压阀芯、排气阀球、排气阀套、针管、配重球、弹簧、调节螺钉和回油管，泄压阀座上安装泄压阀芯，排气阀套设置在泄压阀芯上，泄压阀芯顶端安放排气阀球，排气阀球上设置针管，针管一端与排气阀球配合，另一端与配重球配合，排气阀套上端设置有能够限制排气阀球行程的限位装置；弹簧一端安装在泄压阀芯上，另一端依靠弹簧座定位，弹簧座上设有能够调节弹簧行程的调节螺钉，回油管一端连接油池，另一端连接泄压阀体；泄压阀芯、排气阀球、弹簧和排气阀套都设置在泄压阀体内腔里。

5、根据权利要求3所述的内循环压力平衡超高压液压隔膜式计量泵，其特征在于，所述供油管连接油池的一端安装有滤芯接头，滤芯接头上设置有能够过滤液压油杂质的滤网。

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