CN103147963B

CN103147963B - 机械式多重自控补排油液压式隔膜泵

Info

Publication number: CN103147963B
Application number: CN201210340326.XA
Authority: CN
Inventors: 陈根生; 张生昌; 朱连帮; 滕国荣
Original assignee: Jiangsu Shuangda Pump & Valve Co Ltd; Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Jiangsu Shuangda Pump & Valve Co Ltd; Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2032-09-14
Also published as: CN103147963A

Abstract

本发明涉及一种机械式多重自控补排油液压式隔膜泵，属于容积泵技术领域。该泵的主流道中部装有隔膜，两端分别为泵入口端和泵出口端；泵体一侧支撑筒状活塞；筒状活塞的内孔中装有排油伺服限位滑阀和补油伺服限位滑阀，且设有排油伺服限位滑阀的后限位和补油伺服限位滑阀的前限位结构；两滑阀之间装有弹簧，且当处于限位状态时分别阻塞筒状活塞壁上的排油通道和补油通道；隔膜中心与穿过的排油伺服限位滑阀和补油伺服限位滑阀中心的开阀栓轴固连；开阀栓轴外圆设有排油伺服限位滑阀的内限位和补油伺服限位滑阀外限位结构。本发明使排油和补油过程的油量控制完全取决于液压腔内压力的实时状态，因此实现了油量的精准控制，提高了隔膜泵的容积效率。

Description

机械式多重自控补排油液压式隔膜泵

技术领域

本发明涉及一种隔膜泵，尤其是一种机械式多重自控补排油液压式隔膜泵，属于容积泵技术领域。

背景技术

在煤化工和矿山冶金行业中，液压式隔膜泵在工艺流程中是输送原料—浆料介质的主要设备。隔膜的使用寿命长短是考核和判别该设备使用性能优劣的主要技术指标。而影响隔膜使用寿命的主要因素是隔膜前后挠曲的变形应力得不到有效的控制，致使其在极限挠曲位置隔膜变形时挠曲应力在某一局部集中致使隔膜破裂，因此在工作中控制隔膜挠曲变形的技术尤为重要。通常隔膜挠曲应力的控制通过对隔膜液压油腔的工作油量的控制实现。

通常采用补油或排油的方法对隔膜液压油腔的油量进行控制，其中常见的是以电磁信号控制补、排油。其典型结构如图1所示，其工作过程为：①排油：当曲柄滑块机构带动的活塞6’前行，驱动隔膜2’趋近前死点（图示前挠曲变形前极限位置）时，与隔膜相连的电磁导杆1’触及排液电磁传感器3’，产生排油电磁信号，该信号经变送器和电路控制系统转换处理成电磁阀执行的机械动作，开启排油通道，实现在隔膜前行至最大挠曲度时排出多余的油。②补油：活塞6’后行，迫使隔膜2’趋近后死点（后死点挠曲变形极限位置）时，与隔膜相连的电磁导杆1’触及补液电磁传感器4’，产生补油信号，该信号经变送器和电路控制系统转换处理成由补油系统执行的机械动作，开启补油通道，实现隔膜后行至最大挠曲度时补偿不足的油。由于该系统存在信号非电转化，补、排油动作在毫秒和微秒之间启动，容易产生故障。并且补油和排油系统的运行独立于泵主体运动，整个控制系统结构复杂，易产生故障的环节较多，影响了泵运行的可靠性。

检索发现，申请号为ZL93220573.9的中国实用新型专利公开了液压隔膜泵用隔膜最大挠曲机械式自控机构，该专利针对上述电磁方式控制隔膜最大挠曲变形所存在的弊端，采用机械式自控机构控制隔膜的最大挠曲变形。其工作过程如图2所示：①排油：活塞[或柱塞]6’向右运动时，隔膜2’受压向右挠曲变形，与其相连的控制杆1’也随之向右移动一个距离，控制杆的中空a、杆身径向孔道b以及杆身外圆上的环形槽c与泵体上的孔道e构成通路，液压腔内的多余的油由通路通过控制阀7’排出。②补油：活塞[或柱塞]6’向左运动时，在负压作用下，隔膜向左挠曲变形，控制杆向左随动，杆身中空a、杆身径向孔道b以及杆身外圆上的环形槽c与泵体上的孔道d构成通路，来自油箱的油通过补偿阀5’经此通路流入液压腔，补偿不足的油。该专利相对于用电磁方式控制隔膜挠曲变形的油量以达到隔膜前后最大挠曲度作出了有益的改进。但由于其中补、排油油路的闭合和开启动作是在控制杆和泵体之间通过控制杆往复移动直接实现，对于瞬间补排油的油量不能做到精准控制，即当活塞[或柱塞]向右运动时，与隔膜相连的控制杆在与泵体上孔道形成排油通路的瞬间，液压腔内的油就开始向液压腔外排出，此时隔膜并非处于最大挠曲状态，排油量的多少取决于控制杆的位移闭合排油通路，而非隔膜最大挠曲变形时的压力；同理，当活塞[或柱塞]向左运动时，与隔膜相连的控制杆在与泵体上孔道构成补油通路瞬间，由于此时的液压腔处于负压状态，来自油箱的油即刻便进入液压腔，又由于控制杆的运动受速度和惯性的影响，补油的油路通道并不能在补油量处于最恰当的时刻即时关闭，因此造成液压腔过多补油。无论是过多排油还是过多补油都会给泵的运行带来下述不利影响：

①当活塞[或柱塞]右行过程中排油油路因控制杆随隔膜向右挠曲变形位移与泵体孔道形成通路，由于液压腔压力高于液压腔外部压力，排油动作即开始，此时活塞持续右行而隔膜的挠曲形成的体积变化并不能与之形成等效，持续右行的活塞[或柱塞]在未到达右行极限位置时的剩余行程中所做的功随液压腔内的油向外排放而成为无效做功。这就使得隔膜泵的容积效率大为降低。

②当活塞[或柱塞]左行过程中补油油路因控制杆随隔膜向左挠曲变形位移与泵体孔道位移形成通路，液压腔处于负压状态，由于液压腔内压力低于于液压腔外部压力，补油动作即开始，此时活塞持续左行而隔膜的挠曲形成的体积变化并不能与之形成等效，持续左行的活塞[或柱塞]在未到达左行极限位置时的剩余行程中所做的功随外部的油向液压腔内吸入而成为无效做功，同样，瞬间补油的时间和补油量不能精准控制也使得泵的容积效率大为下降。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提出一种可以对瞬间补、排油的油量实现精准控制的机械式多重自控补排油液压式隔膜泵，从而使其容积效率得到提高。

为了达到上述目的，本发明的机械式多重自控补排油液压式隔膜泵包括具有主流道的泵体，所述主流道中部装有隔膜，两端分别为泵入口端和泵出口端；所述泵体一侧支撑与之形成移动副的筒状活塞；所述筒状活塞的内孔中装有环状的排油伺服限位滑阀和补油伺服限位滑阀，且分别设有所述排油伺服限位滑阀的后限位和所述补油伺服限位滑阀的前限位结构；所述排油伺服限位滑阀和补油伺服限位滑阀之间装有弹簧，当所述排油伺服限位滑阀和补油伺服限位滑阀处于限位状态时，分别阻塞所述筒状活塞壁上的排油通道和补油通道；所述隔膜中心与穿过的排油伺服限位滑阀和补油伺服限位滑阀中心的开阀栓轴固连；所述开阀栓轴外圆设有所述排油伺服限位滑阀的内限位和所述补油伺服限位滑阀的外限位结构；当所述筒状活塞处于向前运动状态时，所述隔膜向前挠曲变形，所述开阀栓轴抵压排油限位滑阀，所述排油限位阀口开启，所述排油通道处于排油伺服状态；当所述筒状活塞处于回缩运动状态时，所述隔膜向后挠曲变形，所述开阀栓轴抵压补油限位滑阀，所述补油限位阀口开启，所述补油通道处于补油的伺服状态。

这样，借助纯机械的排油和补油控制，可以使排油和补油过程的油量控制完全取决于液压腔内压力的实时状态，因此实现了油量的精准控制，提高了隔膜泵的容积效率。

本发明进一步的完善是，所述排油通道和补油通道远离所述排油伺服限位滑阀和补油伺服限位滑阀的一端分别装有单向定压排油阀和单向定压补油阀。这样，在隔膜处于最大挠曲变形状态下，当开启排油或补油通道后，隔膜液压腔的压力可以在瞬间自主启闭单向定压排油阀或单向定压补油阀，实现瞬间精确排油或补油控制，进一步提高隔膜泵的容积效率。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为现有电磁控制排油、补油隔膜泵的结构示意图。

图2为现有机械控制排油、补油隔膜泵的结构示意图。

图3本发明实施例一的结构示意图。

图4为图3的局部放大图。

图3和图4中，1、单向定压排油阀；2、排油通道；3、排油限位阀口；4、排油伺服限位滑阀；5、泵出口端；6、单向定压补油阀；7、泵出口阀；8、补油通道；9、补油伺服限位滑阀；10、补油限位阀口；11、隔膜； 12、泵入口阀； 13、泵入口端；14、活塞；15、开阀栓轴。

具体实施方式

实施例一

本实施例的机械式多重自控补排油液压式隔膜泵如图3、图4所示，包括具有垂向主流道的泵体，主流道中部装有隔膜11，且两端分别通过泵入口阀12和泵出口阀7与泵入口端13和泵出口端5连通。泵体一侧支撑与之形成移动副的筒状活塞14，该筒状活塞由驱动机构带动，可以水平方向往复运动。筒状活塞14的内孔中装有环状的排油伺服限位滑阀4和补油伺服限位滑阀9，且分别设有作为排油伺服限位滑阀4后限位的孔内台阶和作为补油伺服限位滑阀9前限位的轴位挡圈。排油伺服限位滑阀4和补油伺服限位滑阀9之间装有使其产生相互分离趋势的弹簧。当排油伺服限位滑阀4和补油伺服限位滑阀9分别处于各自的限位状态时，分别阻塞筒状活塞壁上的排油通道2和补油通道8。排油通道2和补油通道8远离排油伺服限位滑阀4和补油伺服限位滑阀9的一端分别装有单向定压排油阀1和单向定压补油阀6。

隔膜11中心与穿过的排油伺服限位滑阀4和补油伺服限位滑阀9中心的开阀栓轴15通过连接轴固连。开阀栓轴15的外圆通过阶梯轴肩和阶梯轴套分别形成排油伺服限位滑阀4的内限位和补油伺服限位滑阀的外限位结构。内限位和外限位的间距大于前限位和后限位的间距。

工作时，当筒状活塞处于向前运动状态时，隔膜向前挠曲变形，开阀栓轴抵压排油限位滑阀，排油限位阀口开启，排油通道处于排油伺服状态——当活塞前行至前伸极限位置时，隔膜处于最大挠曲状态，若液压腔内压力瞬时高于工作腔压力（单向定压排油阀设定的隔膜极限挠曲状态下的压力值）时，单向定压排油阀开启，液压腔压力油经由伺服状态下的排油通路向腔体外排油卸压；隔膜处于前伸变形至最大挠曲状态时若瞬时的液压腔内压力不高于工作腔压力时，单向定压排油阀便不开启，伺服状态下的排油通路便不进行排油；上述排油过程的油量控制完全取决于液压腔内压力的实时状态，既保证隔膜向右的挠曲变形达到最大的挠曲形态，又保证隔膜不超过其极限挠度。。当筒状活塞处于回缩运动状态时，隔膜向后挠曲变形，开阀栓轴抵压补油限位滑阀，补油限位阀口开启，补油通道处于补油的伺服状态——当活塞继续回缩至后缩极限位置时，隔膜后缩变形至最大挠曲状态，若液压腔内压力低于设定的隔膜极限挠度状态下的压力（单向定压补油阀的开启压力）时，单向定压补油阀开启，液压腔体外部的来油经由伺服状态下的补油通道向液压腔内补充不足的油量；隔膜处于后缩变形至最大挠曲状态时若瞬时的液压腔内压力不低于所设定的隔膜极限状态下单向定压补油阀补油压力值时，单向定压补油阀便不开启，处于伺服状态下的补油通道便不进行补油；上述补油过程的油量控制完全取决于液压腔内压力的实时状态，既保证隔膜向左的挠曲变形达到最大的挠曲形态，又保证隔膜不超过其极限挠度。

实践证明，本实施例的隔膜泵与现有技术相比，具有如下显著优点：

1、纯机械结构，切实可行，性能可靠。

2、无需独立于主运动之外的运动系统支持补排油控制，避免了信号非电转化导致的控制误差。

3、控制精确，无论补油还是排油均由隔膜液压腔运行实时工况压力自行控制，即在隔膜变形的最大挠曲状态下进行精确的补油或排油，科学合理。

Claims

1.一种机械式多重自控补排油液压式隔膜泵，包括具有主流道的泵体，所述主流道中部装有隔膜，两端分别为泵入口端和泵出口端；所述泵体一侧支撑与之形成移动副的筒状活塞；其特征在于:所述筒状活塞的内孔中装有环状的排油伺服限位滑阀和补油伺服限位滑阀，且分别设有所述排油伺服限位滑阀的后限位和所述补油伺服限位滑阀的前限位结构；所述排油伺服限位滑阀和补油伺服限位滑阀之间装有弹簧，当所述排油伺服限位滑阀和补油伺服限位滑阀处于限位状态时，分别阻塞所述筒状活塞壁上的排油通道和补油通道；所述隔膜中心与穿过的排油伺服限位滑阀和补油伺服限位滑阀中心的开阀栓轴固连；所述开阀栓轴外圆设有所述排油伺服限位滑阀的内限位和所述补油伺服限位滑阀的外限位结构；当所述筒状活塞处于向前运动状态时，所述隔膜向前挠曲变形，所述开阀栓轴抵压排油限位滑阀，所述排油限位阀口开启，所述排油通道处于排油伺服状态；当所述筒状活塞处于回缩运动状态时，所述隔膜向后挠曲变形，所述开阀栓轴抵压补油限位滑阀，所述补油限位阀口开启，所述补油通道处于补油的伺服状态。

2.根据权利要求1所述的机械式多重自控补排油液压式隔膜泵，其特征在于：所述排油通道和补油通道远离所述排油伺服限位滑阀和补油伺服限位滑阀的一端分别装有单向定压排油阀和单向定压补油阀。

3. 根据权利要求1或2所述的机械式多重自控补排油液压式隔膜泵，其特征在于：所述主流道两端分别通过泵入口阀和泵出口阀与泵入口端和泵出口端连通。

4.根据权利要求3所述的机械式多重自控补排油液压式隔膜泵，其特征在于：所述排油伺服限位滑阀后限位为孔内台阶，所述补油伺服限位滑阀前限位为轴位挡圈。

5.根据权利要求4所述的机械式多重自控补排油液压式隔膜泵，其特征在于：所述开阀栓轴的外圆通过阶梯轴肩和阶梯轴套分别形成排油伺服限位滑阀的内限位和补油伺服限位滑阀的外限位结构。

6.根据权利要求5所述的机械式多重自控补排油液压式隔膜泵，其特征在于：所述内限位和外限位的间距大于所述前限位和后限位的间距。