CN101936282B - 气动式双隔膜泵 - Google Patents

Abstract

本发明属于隔膜泵技术领域，涉及一种气动式双隔膜泵，是在泵体的左右侧对称设置有左、右隔膜组件及由左、右隔膜组件形成的左、右气压腔和左、右液压腔，左右液压腔的进口与出口管路上分别设置有进出液单向阀，左、右隔膜组件用连杆固定连接，在进气管路上设置有调压阀及空气过滤器，在排气管路上设置有消音器，左、右隔膜组件与连杆的移动或左、右气压腔内气压的变化由换向阀和不平衡阀进行控制，其中的不平衡阀垂直于连杆或阀杆设置，不平衡阀及换向阀分体制造，其密封圈均设置有支撑装置，优点是：本发明的体积小、空气传导快捷，产品采用全螺栓连接，开放式设计，便于拆、装和更换零件，泵的启动压力稳定，使用寿命长。

Description

气动式双隔膜泵

技术领域

本发明属于隔膜泵技术领域，特指一种气动式双隔膜泵。 

背景技术

气动式双隔膜泵的最普通形式是具有球形止回阀（单向阀）的气体驱动的双隔膜泵，由一个进液管、一个出液管、一个马达体、两个气腔、两个液腔、一套隔膜组件、一套二级驱动阀组件、四个球形止回阀等部件或装置组成。 

现有技术中，EP0304210、USP5378122、USP5611678、USP5711658和ZL94102643.4披露的都是一种气动式双隔膜泵，这种泵的运行是由一个联合滑动机构和驱动阀组件控制，驱动阀组件位于隔膜泵的两气腔之间，驱动件沿轴线在两个气腔之间往复运动，驱动件向驱动阀开/关流体压力通道，驱动阀控制向两个气腔流动的气体，稳定的驱动信号是通过整个行程或泵周期来提供的，所有这些发明展示的附图和说明中，驱动阀轴线，驱动件轴线和隔膜连杆轴线都是平行的，就连它们的运动轴线也是平行的，其不足之处在于：一是这三个轴的腔体位于两气腔之间的马达体上，导致马达体结构复杂，体积庞大；二是EP0304210、USP5378122、USP5611678、USP5711658和ZL94102643.4披露的驱动阀腔中的滑动件都是一个件，一端的截面积大，另一端的截面积小，由于是一个零件，该零件两端的材质相同，形状复杂，不便于制造；三是USP5611678介绍了驱动件腔和驱动阀腔的结构，该结构是在圆筒形材料内部适当部位开需要数量的密封槽，密封圈安装在密封槽内，驱动件滑杆和驱动阀滑杆安装在内部，在内部滑动，这种结构从设计和功能的实现上讲不够科学，不能将密封圈 牢固定位，也就是说该设计的密封圈是活动的或有一定的活动范围，随着驱动件和驱动阀杆件的运动，密封圈也被带动在密封圈槽内发生位移，当滑杆向左运动时，密封圈被带着运动到密封槽的左边，当滑杆向右运动时，密封圈被带着运动到密封槽的右边，这样会影响封气位置的精确性，也会影响密封圈的寿命，这种结构设计密封圈和密封槽的尺寸公差与配合也是一个问题，槽宽了密封圈在密封槽内移动空间大，槽窄了密封圈装配困难，槽深了，密封圈同滑杆接触的力小，易产生串气，槽浅了密封圈同滑杆接触力大，滑杆运动时密封圈对滑杆运动的摩擦阻力也大，需要的泵的启动气压也大。 

发明内容

本发明的目的是提供一种体积小、便于制造、密封性好、效率高、使用寿命长的气动式双隔膜泵。 

本发明的目的是这样实现的： 

气动式双隔膜泵，是在泵体的左右侧对称设置有左、右隔膜组件，左、右隔膜组件之间设置有马达体，左、右隔膜组件的内表面与马达体的左右侧壁之间分别形成有左、右气压腔，左、右隔膜组件的外表面与泵体之间形成有左、右液压腔，左液压腔的进口与出口管路上分别设置有进液单向阀和出液单向阀，右液压腔的进口与出口管路上分别设置有进液单向阀和出液单向阀，一连杆穿过马达体的隔膜连杆腔与左、右隔膜组件的中心部固定连接并可在隔膜连杆腔内移动，左、右隔膜组件与连杆的移动或左、右气压腔内气压的变化由换向阀和不平衡阀进行控制，所述的换向阀是；在左、右隔膜组件之间的马达体上设置有与所述连杆轴向平行的贯通左、右气压腔的换向阀腔，换向阀腔内壁的两头分别设置有衬套，衬套之间设置有用支架分隔支撑的密封圈，衬套、支 架及密封圈的中心孔内设置有用左、右隔膜组件推动其左右移动的阀杆，所述的不平衡阀是：在马达体上设置有垂直于连杆或阀杆的不平衡阀腔，不平衡阀腔两端分别设置有隔垫，隔垫之间设置有若干个轴隔，轴隔及隔垫上设置有密封圈，不平衡阀腔内的一侧设置有活塞，另一侧设置有与活塞相接触传力的滑阀，不平衡阀的前、后气压腔联通口与左、右气压腔联通，马达体上设置的高压气体进气口分别与换向阀和不平衡阀的进气口联通，高压气体排气口分别与换向阀和不平衡阀的排气口联通，换向阀的中部接口与不平衡阀的活塞外腔联通，换向阀的排气口与不平衡阀的活塞内腔联通，换向阀阀杆的左右移动控制不平衡阀之活塞的前后移动，来控制不平衡阀之滑阀的前后移动，进而控制左、右气压腔中的一个气压腔进气、一个气压腔排气，使得连杆及左、右隔膜组件一同向左或向右的往复移动以对进入液压腔内的液体进行增压并输出高压液体，为了降低噪音，于气体出口安装了消音器。 

上述的隔膜连杆腔内的连杆上固定有衬套，衬套与连杆之间、衬套与隔膜连杆腔之间均设置有密封圈。 

上述的换向阀的两衬套之间并列排放有三个支架，相邻两支架的环形端面之间及衬套的环形端面与支架之间均支撑有密封圈，所述的支架的两端与圆环形密封圈切合，中间部分为四个均布的支柱。 

上述的不平衡阀的两隔垫之间的轴隔有四个，所述的轴隔的一侧为环形体，环形体的一端面的中部设置有凸环、另一端面上设置有四个支柱，凸环前设置有压合密封圈的平垫；凸环的内外侧均设置有环形密封圈。 

上述的左右液压腔的进口与出口分别通过进液管和出液管联通后与单一的进液口和出液口联通，进液管和出液管均为圆形管，圆形的进液管、出液管 及进液口和出液口上下对称安装，进液口与出液口为同向或反向安装。 

上述的单向阀是球形单向止回阀。 

上述的隔膜组件包括隔膜、隔膜垫片、隔膜支撑板及隔膜螺钉，用隔膜螺钉依次穿过隔膜支撑板、隔膜及隔膜垫片的中心孔紧固连接在连杆上。 

本发明相比现有技术突出的优点是： 

1、本发明的换向阀和不平衡阀为二级驱动机构，换向阀腔、不平衡阀腔和隔膜连杆腔都位于马达体上，不平衡阀腔轴线同换向阀腔轴线和隔膜连杆腔轴线垂直，换向阀轴线和隔膜连杆轴线平行，不平衡阀运动轴线同换向阀运动轴线和隔膜连杆运动轴线垂直，换向阀运动轴线同隔膜连杆运动轴线平行，由于不平衡阀的长度较长，与换向阀或隔膜连杆垂直设置，可大大减少两隔膜组件之间的距离，进而使整机的体积大大减小，空气在泵体内的流通管路短，空气传导快捷。 

2、本发明将不平衡阀的滑杆及活塞为分体式结构，便于制造，活塞和滑阀可选择不同的材质以适应不同功能，能提高零件往复运动的寿命。 

3、本发明的换向阀及不平衡阀的密封圈能牢固定位，不但能在轴向上将密封圈定位，在径向上也能将密封圈定位，能够准确确定密封圈同其中滑动的滑杆或阀杆的配合过盈量，这样泵需要的启动压力稳定，不会产生不同的泵具有不同的启动压力。 

4、本发明的换向阀和不平衡阀采用敞开式设计，产品采用全螺栓连接，为开放式设计，便于拆、装和更换零件。 

附图说明

图1是本发明的主视图。 

图2是本发明的侧视图。 

图3是本发明经过隔膜连杆腔轴线且垂直于泵支撑面方向的剖视图。 

图4是本发明经过隔膜连杆轴线且平行于支撑面的剖视图。 

图5是本发明经过不平衡阀腔轴线且垂直于泵支撑面的剖视图。 

图6是本发明经过隔膜连杆腔轴线且垂直于泵支撑面的局部剖视图。 

图7是本发明经过换向阀轴线且垂直于泵支撑面的局部剖视图。 

图8是本发明的换向阀组件的主视图。 

图9是图5中换向阀附近的局部放大图。 

图10是本发明的不平衡阀组件的主视图。 

图11是图9中的活塞及滑阀运动至右极限位置时的局部放大图。 

图12是本发明的换向阀中的阀杆运动至左侧极限位置时，阀杆及滑阀分别在换向阀及不平衡阀内的位置及气体流向示意图。 

图13是本发明的换向阀中的阀杆运动至右侧极限位置时，阀杆及滑阀分别在换向阀及不平衡阀内的位置及气体流向示意图。 

具体实施方式

下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图1—13： 

气动式双隔膜泵，是在泵体1的左右侧对称设置有左、右隔膜组件6，左、右隔膜组件6之间设置有马达体2，左、右隔膜组件6的内表面与马达体2的左右侧壁之间分别形成有左、右气压腔66b、66a，左、右隔膜组件6的外表面与泵体2之间形成有左、右液压腔65b、65a，左、右液压腔65b、65a的外盖11用螺栓X3固定在泵体1上，左液压腔65b的进口与出口管路上分别设置有进液单向阀81a和出液单向阀82a，右液压腔65a的进口与出口管路上分别设 置有进液单向阀81b和出液单向阀82b，一连杆4穿过马达体2的隔膜连杆腔21与左、右隔膜组件6的中心部用螺栓X2进行固定连接并可在隔膜连杆腔21内移动，在进气管路上设置有调压阀及空气过滤器，在排气管路上设置有消音器8，左、右隔膜组件6与连杆4的移动或左、右气压腔66b、66a内气压的变化由换向阀7和不平衡阀5进行控制，所述的换向阀7是；在左、右隔膜组件6之间的马达体2上设置有与所述连杆轴向平行的贯通左、右气压腔66b、66a的换向阀腔22，换向阀腔内壁的两头分别设置有衬套72，衬套72之间设置有用支架73分隔支撑的密封圈74，衬套72、支架73及密封圈74的中心孔内设置有用左、右隔膜组件6推动其左右移动的阀杆71，所述的不平衡阀5是：在马达体2上设置有垂直于连杆4或阀杆71的不平衡阀腔23，不平衡阀腔内壁的两端分别设置有隔垫55，隔垫55之间设置有若干个轴隔51，轴隔51及隔垫55上设置有密封圈52（52a），不平衡阀腔23内的一侧设置有活塞53，活塞53上设置有U形密封圈531，另一侧的隔垫55、轴隔51及密封圈52（52a）的中心孔内设置有与活塞53相接触传力的滑阀54，不平衡阀5的前、后气压腔联通口F、E与左、右气压腔66b、66a联通，马达体2上设置的高压气体进气口分别与换向阀7的进气口a和不平衡阀5的进气口A联通，高压气体排气口分别与换向阀7的排气口d和不平衡阀5的排气口D联通，不平衡阀5的排气口D通过内部通路81接消音器8后通往大气，换向阀7的中部接口通过不平衡阀5的活塞外腔连通口B与不平衡阀5的活塞外腔531联通，换向阀7的排气口d与不平衡阀5的活塞内腔532联通，换向阀阀杆71的左右移动控制不平衡阀5之活塞53的前后移动，来控制不平衡阀5之滑阀54的前后移动，进而控制左、右气压腔66b、66a中的一个气压腔进气、一个气压腔排气，使得连杆4及左、 右隔膜组件6一同向左或向右的往复移动以对进入液压腔65b或65a内的液体进行增压并输出高压液体。 

上述的隔膜连杆腔21内的连杆4上固定有衬套41，衬套41与连杆4之间、衬套41与隔膜连杆腔21之间均设置有密封圈42，衬套41的两端用卡簧48固定在隔膜连杆腔21两端面的马达体2上。 

上述的换向阀7的两衬套72之间并列排放有三个支架73，相邻两支架73的环形端面之间及衬套72的环形端面与支架73之间均通过支架73上的弧形面支撑有密封圈74，所述的支架73的两端与圆环形密封圈切合，中间部分为四个均布的支柱，两衬套72分别从换向阀腔22的外端面用螺栓X1固定在马达体2上，阀杆71的中部设置有导通用的细颈部。

上述的不平衡阀5的两隔垫55之间的轴隔71有四个，所述的轴隔51的一侧为环形体511，环形体511的一端面的中部设置有凸环514、另一端面上设置有四个支柱513，凸环514前设置有压合密封圈的平垫512；凸环514的内外侧均设置有环形密封圈52、52a，支柱513的外径小于环形体511的外径，上述的活塞和滑阀为分体式结构，滑阀的中部设置有导通用的两个细颈部及轴向的盲孔及径向的通孔。 

上述的左右液压腔65b、65a的进口与出口分别通过进液管3a和出液管3联通后与单一的进液口31a和出液口31联通，进液管3a和出液管3均为圆形管，圆形的进液管3a、出液管3及进液口31a和出液口31上下对称安装。 

上述的单向阀81a、82a、82a、82b是球形单向止回阀。 

上述的隔膜组件6包括隔膜62、隔膜垫片63、隔膜支撑板61及隔膜螺钉X2，用隔膜螺钉X2依次穿过隔膜支撑板61、隔膜62及隔膜垫片63的中心孔紧 固连接在连杆4上。 

本发明的工作原理： 

为了描叙方便，将图1的左侧定义为本发明的左方、右侧定义为本发明的右方；图2的左侧定义为本发明的前方、右侧定义为本发明的后方；图4的上侧定义为本发明的前方、下侧定义为本发明的后方、左侧定义为本发明的左方、右侧定义为本发明的右方。 

换向阀本身不能滑动，只有在运动中的隔膜垫片与其接触并推动其运动时它才会克服密封圈等对其产生的摩擦阻力而运动，在没有同隔膜垫片接触时换向阀处于静止状态，这便保证了驱动信号的稳定性，保证了提供给不平衡阀的信号的稳定性，换向阀实质上是一个滑动式二位气道开关，在工作过程中其静止位置只有两个，即右极限位置和左极限位置，位于不同的位置联通和关闭不同的气道，换向阀内阀杆移动控制换向阀的进气口与出气口联通或进气口关闭、出气口与排气口联通，进而控制不平衡阀内的活塞及滑阀的移动，以便接通气源与左或右气压腔进气、右或左气压腔排气，左、右隔膜组件及连杆一通向左或右移动，左或右液压腔被压缩，液体压力升高打开出液单向阀对外供应高压液体，右或左液压腔压力降低而打开进液单向阀进液，反之，右或左液压腔被压缩，液体压力升高打开出液单向阀对外供应高压液体，左或右液压腔压力降低而打开进液单向阀进液。 

例如：在隔膜组件6向左运动到一定位置时，右隔膜垫片63便会接触换向阀滑杆71的右端面，随后推动换向阀滑杆71一起向左运动到极限位置（参见图12），这样换向阀7就联通了进入不平衡阀腔前端的压缩空气进气通道依次由A-G至换向阀7的进气口a-b,再由进口B进入不平衡阀的活塞前腔531，不平 衡阀两端活塞和滑阀的截面积不等，前端活塞的截面积大于后端滑阀的截面积，前端的压力大于后端的压力，将不平衡阀推到后端，不平衡阀位置改变，压缩空气由进气口A联通右气腔66a的进气通道，关闭右气腔66a的排气通道，同时也打开了左气腔66b的排气通道，关闭了左气腔66b的进气通道。右气腔开始进气，左气腔开始排气，压缩空气经由不平衡阀进入右气腔66a，右气腔66a不断充满压缩空气，体积增大，压缩空气推动隔膜组件6向右运动而挤压右液压腔65a内的液体，液体将压力传递到右边下面的进液单向阀81b，关闭进液单向阀81b，阻止液体倒流，同时液体将压力传递给右边上面的出液单向阀82b，打开出液单向阀82b，液体随之排入出液管3，随着右隔膜向右运动，左膜隔在隔膜连杆4的拉动下也同时向右运动使左气腔66b内的气体经排气道排出，随着气体的排出，左气腔66b体积不断缩小，而与其隔壁的左液压腔65b的体积随着隔膜组件6的向右运动体积不断增大，液体压力不断减小，当左液压腔65b的内部压力减小到低于出液管3的内部压力时，出液管3内部液体产生倒流趋势，液体的倒流将出液单向阀82a推到阀座上，关闭出液单向阀82a，阻止了液体的倒流，当左液压腔65b的内部压力降低到小于周围大气压和吸程压力差时，外部液体在大气压作用下，进入进液管3a，打开左边下面的进液单向阀81a，液体流入左液压腔65b。 

当隔膜组件6向右运动到一定位置时，左隔膜垫片63接触换向阀滑杆71的左端面，随之推动换向阀滑杆71向右运动到右极限位置（参见图13），关闭了换向阀7的进气口a,换向阀7的中部接口b与排气口d联通，活塞前腔531内的压缩空气依次经通路B—b—d排空，活塞后腔532内的压力大于活塞前腔531的压力，滑阀54推动着活塞53一起运动到不平衡阀腔23的前端极限位置， 不平衡阀位置变换打开了左气腔66b的进气通道，关闭左气腔66b的排气通道，打开右气腔66a的排气通道，关闭右气腔66a的进气通道，左气腔66b开始进气，右气腔66a开始排气，压缩空气经由不平衡阀5进入左气腔66b，左气腔66b不断充填压缩空气，体积增大，压缩空气推动隔膜组件6向左运动而挤压左液压腔65b内的液体，液体将压力传递到左边下面的进液单向阀81a，关闭进液单向阀81a，阻止液体倒流，同时液体将压力传递给左边上面的出液单向阀82a，打开出液单向阀82a，液体随之排入出液管3。随着隔膜组件6向左运动，右隔膜在隔膜连杆4的拉动下也同时向左运动使右气腔66a内的气体经排气道排出，随着气体的排出，右气腔66a体积不断缩小，而与其隔壁的右液压腔65a体积随着隔膜组件6的向左运动体积不断增大，液体内部压力不断减小，当右液压腔65a的内部压力减小到低于出液管3内部压力时，出液管3内部液体产生倒流趋势，液体的倒流将右侧上面的出液单向阀82b关闭，阻止了液体的倒流，当右液压腔65a内部压力降低到小于周围大气压和吸程压力差时，外部液体在大气压作用下，进入进液管3a，打开右边下面的进液单向阀81b，液体流入右液压腔65a。 

如此便是本发明的一个动作循环过程，隔膜组件6及连杆不断的循环往复运动的过程便是隔膜泵不断地从进液管吸取液体和从出液管排出液体的过程。 

本发明所使用的材料： 

为适应各种溶剂，特别是腐蚀性很强的酸、碱、盐溶剂和各种有机溶剂，本发明所用材料有不锈钢、铝、铸铁、聚丙烯、聚偏二氟乙烯； 

隔膜、球、球座的材质有氯丁橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、氟橡胶、热塑 性弹性体、热塑性树脂弹性体、聚四氟乙烯，为适应磨损性强的溶剂隔膜、球、球座还使用加玻纤的材料，泵内部零件为满足功能要求还使用了碳钢、不锈钢、合金钢、特种钢等。 

上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。 

Claims (7)

1.气动式双隔膜泵，是在泵体的左右侧对称设置有左、右隔膜组件，左、右隔膜组件之间设置有马达体，左、右隔膜组件的内表面与马达体的左右侧壁之间分别形成有左、右气压腔，左、右隔膜组件的外表面与泵体之间形成有左、右液压腔，左液压腔的进口与出口管路上分别设置有进液单向阀和出液单向阀，右液压腔的进口与出口管路上分别设置有进液单向阀和出液单向阀，一连杆穿过马达体的隔膜连杆腔与左、右隔膜组件的中心部固定连接并可在隔膜连杆腔内移动，其特征在于：左、右隔膜组件与连杆的移动或左、右气压腔内气压的变化由换向阀和不平衡阀进行控制，所述的换向阀是；在左、右隔膜组件之间的马达体上设置有与所述连杆轴向平行的贯通左、右气压腔的换向阀腔，换向阀腔内壁的两头分别设置有衬套，衬套之间设置有用支架分隔支撑的密封圈，衬套、支架及密封圈的中心孔内设置有用左、右隔膜组件推动其左右移动的阀杆，所述的不平衡阀是：在马达体上设置有垂直于连杆或阀杆的不平衡阀腔，不平衡阀腔内壁的两端分别设置有隔垫，隔垫之间设置有若干个轴隔，轴隔及隔垫上设置有密封圈，不平衡阀腔内的一侧设置有活塞，另一侧的隔垫、轴隔及密封圈的中心孔内设置有与活塞相接触传力的滑阀，不平衡阀的前、后气压腔联通口与左、右气压腔联通，马达体上设置的高压气体进气口分别与换向阀和不平衡阀的进气口联通，高压气体排气口分别与换向阀和不平衡阀的排气口联通，换向阀的中部接口与不平衡阀的活塞外腔联通，换向阀的排气口与不平衡阀的活塞内腔联通，换向阀阀杆的左右移动控制不平衡阀之活塞的前后移动，来控制不平衡阀之滑阀的前后移动，进而控制左、右气压腔中的一个气压腔进气、一个气压腔排气，使得连杆及左、右隔膜组件一同向左或向右的往复移动以对进入液压腔内的液体进行增压并输出高压液体。

2.根据权利要求1所述的气动式双隔膜泵，其特征在于：所述的隔膜连杆腔内的连杆上固定有衬套，衬套与连杆之间、衬套与隔膜连杆腔之间均设置有密封圈。

3.根据权利要求1所述的气动式双隔膜泵，其特征在于：所述的换向阀的两衬套之间并列排放有三个支架，相邻两支架的环形端面之间及衬套的环形端面与支架之间均支撑有密封圈，所述的支架的两端与圆环形密封圈切合，中间部分为四个均布的支柱。

4.根据权利要求1所述的气动式双隔膜泵，其特征在于：所述的不平衡阀的两隔垫之间的轴隔有四个，所述的轴隔的一侧为环形体，环形体的一端面的中部设置有凸环、另一端面上设置有四个支柱，凸环前设置有压合密封圈的平垫；凸环的内外侧均设置有环形密封圈。

5.根据权利要求1所述的气动式双隔膜泵，其特征在于：所述的左右液压腔的进口与出口分别通过进液管和出液管联通后与单一的进液口和出液口联通，进液管和出液管均为圆形管，圆形的进液管、出液管及进液口和出液口上下对称安装。

6.根据权利要求1所述的气动式双隔膜泵，其特征在于：所述的单向阀是球形单向止回阀。

7.根据权利要求1所述的气动式双隔膜泵，其特征在于：所述的隔膜组件包括隔膜、隔膜垫片、隔膜支撑板及隔膜螺钉，用隔膜螺钉依次穿过隔膜支撑板、隔膜及隔膜垫片的中心孔紧固连接在连杆上。

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