CN103629092A - 一种双级抽气用隔膜泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抽气用隔膜泵的结构设计，其采用双级结构，气体经过隔膜泵两级之后，具有较高的压力。该双级隔膜泵泵腔采用节段式泵腔，由两个可复制的独立腔体（首末级腔体）组成，两腔内部结构相同，具有一定的互换性。各腔体内部布置活塞盘、隔膜片、腔体单向连通阀，腔体被活塞盘和隔膜片组成的活塞体分为上下腔。节段式泵腔之间通过各级上下盘依次连接组成泵体，泵体上布置级间单向连通阀、进出气口单向阀以及进出气口。连接轴在驱动机构的作用下做往复运动，各级活塞体与连接轴固定连接同步运动。活塞体的往复运动，加之隔膜片的变形，各级上下腔容积发生变化，各级上下腔体内气体压力发生变化，在压力差的作用首末腔体单向连通阀、级间单向连通阀与进出气口单向阀实现开闭，隔膜泵完成进气、排气的过程，完成对气体的输送。

Description

一种双级抽气用隔膜泵

技术领域

本发明涉及一种双级抽气用隔膜泵。

背景技术

隔膜泵是一种容积泵，其通过隔膜的往复运动实现对流体的输送。在各个行业中隔膜泵被广泛使用，通常隔膜泵所具有的扬程可以满足生产生活需求，但在一些使用隔膜泵的特殊行业，生产需在一定高压条件下进行，输送的介质需要产生高压，单个隔膜泵往往不能满足要求，需将多个泵串联于系统中，以此来达到所需的高压。对于多个分设的泵需要多个独立的动力源来提供动力，泵及动力源的分散设置使得系统结构复杂化，系统能耗加大，系统运行的故障率增大，可靠性降低。因此，需要开发一种高扬程隔膜泵，在容积泵中增大扬程可以通过提高增压比来实现，较高的增压比使得隔膜两侧存在较大的压力差，对隔膜有较高的要求，需要使用特殊材料，增压比越大压力差越大，对零件的强度要求也越高，需要改进泵的结构。在保证最终压比的情况下，可采用多级隔膜泵降低单级压缩比，采用节段式泵腔结构以复制单级结构。依此，隔膜泵结构变化小，同时各零件具有一定的互换性，设计生产成本较低。

发明内容

本发明旨在提供一种输送气体用的高扬程隔膜泵，其采用双级结构。气体通过隔膜泵的两级增压后，排出气体具有较高压力，从而达到提高隔膜泵扬程的效果。

实现上述双级隔膜泵采取的技术方案如下：

双级隔膜泵泵腔采用节段式泵腔，由两个可复制的独立腔体（首级腔和末级腔）组成。每个腔体内部结构相同，具有一定的互换性。每个节段式腔体由上下腔、活塞盘、环形隔膜片、上下腔体单向连通阀组成；节段式泵腔之间通过上下盘体依次连接形成泵体，首级下盘布置进气口单向阀并添加进气口，末级上盘布置出气口单向阀并添加出气口，进出气口分别连接进出口管路，在首级上盘与末级下盘之间镶嵌至少1个级间单向连通阀，首级下盘外部布置连接轴导向密封体。连接轴与驱动机构相连，通过导向密封体，穿过首级下盘，连接首级活塞盘，穿过首级上盘与末级下盘连接末级活塞盘。

连接轴在驱动机构的作用下做往复运动，使得各级活塞盘做往复运动，加之隔膜片的变形，各级上下腔容积发生变化，各级上下腔体内气体压力发生变化，在压力差的作用首末腔体单向连通阀、级间单向连通阀与进出气口单向阀实现开闭，隔膜泵完成进气、排气的过程，最终实现输送气体的作用。

附图说明

图1.双级隔膜泵结构图

图中：1、连接轴，2、导向密封体，3、密封圈，4、首级下盘，5、首级下活塞盘，6、首级隔膜片，7、首级上活塞盘，8、首级上盘，9、穿杠螺栓，10、级间密封环，11、末级下盘，12、末级下活塞盘，13、末级隔膜片，14、末级上活塞盘，15、末级上盘16、出气口单向阀，17、出气口，18、驱动机构，19、进气口，20、进气口单向阀，21、首级下腔，22、首级活塞盘紧固螺栓，23、首级腔体单向连通阀，24、首级上腔，25、级间单向连通阀，26、级间连接轴密封圈27、末级下腔，28、末级上腔，29、末级活塞盘紧固螺栓，30、末级腔体单向连通阀，31、连接轴连接螺栓。

具体实施方式

依据实际空间条件隔膜泵在运行过程中，可进行水平、竖直、倾斜布置。

结合图1，对竖直布置时的双级隔膜泵实施形态进行说明，其他布置状态下的实施形态相同。

双级隔膜泵靠近驱动机构18的一端为首级低压进气端。首级上盘8、首级下盘4包围部分为首级腔体，末级上盘15、末级下盘11包围部分为末级腔体。首末级腔体为节段式腔体可复制，具有一定的互换性。

首级腔体结构如下：首级腔体被首级上活塞盘7、首级下活塞盘5、首级隔膜片6分割为首级上腔24、首级下腔21。首级隔膜片6为环形，在首级隔膜片6内外圈的正反面分设一对环形凸台，通过首级上盘8、首级下盘4，压紧首级隔膜片6外圈，在首级上盘8、首级下盘4对称布置两个环形凹槽，配合首级隔膜片6外圈凸台，在压紧首级隔膜片6外圈的同时起到密封作用。在首级上活塞盘7、首级下活塞盘5对称布置两个环形凹槽，与首级隔膜片6内圈凸台配合，设置首级活塞盘紧固螺栓22以压紧首级上活塞盘7、首级下活塞盘5及首级隔膜片6内圈。在首级上活塞盘7、首级下活塞盘5之间镶嵌至少1个首级腔体单向连通阀23，连通首级上腔24与首级下腔21。

末级腔体结构如下：末级腔体被末级上活塞盘14、末级下活塞盘12、末级隔膜片13分割为末级上腔28、末级下腔27。末级隔膜片13为环形，在末级隔膜片13内外圈的正反面分设一对环形凸台，通过末级上盘15、末级下盘11，压紧末级隔膜片13外圈，在末级上盘15、末级下盘11对称布置两个环形凹槽，配合末级隔膜片13外圈凸台，在压紧末级隔膜片13外圈的同时起到密封作用。在末级上活塞盘14、末级下活塞盘12对称布置两个环形凹槽，与末级隔膜片13内圈凸台配合，设置末级活塞盘紧固螺栓29以压紧末级上活塞盘14、末级下活塞盘12及末级隔膜片13内圈。在末级上活塞盘14、末级下活塞盘12之间镶嵌至少1个末级腔体单向连通阀30，连通末级上腔28与末级下腔27。

首级下盘4布置进气口单向阀20并添加进气口19，末级上盘15布置出气口单向阀16并添加出气口17，进气口19与出气口17分别与进出口管路相连，在首级上盘8与末级下盘11之间镶嵌至少1个级间单向连通阀25，连通首级上腔24与末级下腔27。

从驱动机构18开始依次向上，各级活塞盘串联于连接轴1上，与其同步运动，具体布置方式如下：

首级下盘4外部布置导向密封体2，并在导向密封体2和首级下盘4外部之间增设一个密封圈3。连接轴1末端与驱动机构18相连，依次穿过导向密封体2、密封圈3、首级下盘4，连接首级上活塞盘7、首级下活塞盘5，在连接轴1与首级下活塞盘5接触位置设置一个轴肩，首级上活塞盘7与连接轴1通过螺纹连接，在连接轴1首级上活塞盘7外部位置设置一个卡环，通过轴肩、螺纹、卡环将首级上活塞盘7、首级下活塞盘5与连接轴1固定连接，使得首级上活塞盘7、首级下活塞盘5随连接轴1同步运动。连接轴1穿过首级上盘8和末级下盘11，进入末级腔体，在首级上盘8和末级下盘11与连接轴1接触位置上对称设置一对级间密封圈26，同时在二者之间添加一个级间密封环，防止级间泄露。连接轴1穿过末级下腔27，在末级上活塞盘14、末级下活塞盘12中间位置通过通过连接轴连接螺栓31与其固定连接，二者同步运动。在末级上盘15与连接轴连接螺栓31对应位置设置一个凹槽，避免连接轴1运动到顶端时与末级上盘15发生干涉，同时减小了隔膜泵的轴向尺寸。

各级上下盘组成了隔膜泵的泵体，通过穿杠螺栓9连接起来。

隔膜泵的工作过程：

连接轴1在驱动机构18的作用下做往复运动，使得各级活塞盘做往复运动，同时各级隔膜片发生变形。

当连接轴1向下运动时，各级活塞盘下移，各级隔膜片发生变形，各级上腔体积增大，气体压力减小，各级下腔体积减小，气体压力增大，出气口单向阀16关闭，进气口单向阀20关闭，级间单向连通阀25关闭，各级上下腔单向连通阀打开，各级气体从下腔体进入上腔体。

当连接轴1向上运动时，各级活塞盘上移，各级隔膜片发生变形，各级下腔体积增大，气体压力减小形成低压，各级上腔体积减小，气体压力增大，进气口单向阀20打开，气体进入首级下腔21；各级腔体单向连通阀关闭，级间单向阀25打开，气体从首级上腔24进入末级下腔27，当末级上腔29压力大于打开出气口单向阀16所需的压力时，出气口单向阀16打开，末级上腔29气体排出。

连接轴1在驱动机构18的作用下做完成一次往复运动，隔膜泵首末两级均完成一次进气、排气的过程，气体经过两次增压后排出，获得较高压力。当连接轴1做循环往复运动时，隔膜泵即可完成对气体的输送。

结论

以上，为本发明专利参照几个实施例做出的具体说明，但是本发明并不限于上述实施例，也包含本发明构思范围内的其他实施例或变形例。

Claims (8)

1.一种抽气用隔膜泵，其采用双级结构，首末两级隔膜片固定在活塞盘上，活塞盘串联在连接轴上，与其同步运动，活塞盘上布置有腔体连通阀；其由泵腔、泵体和连接驱动机构组成；泵腔：两个节段式腔体（首末级腔体），各腔体结构相同；各腔体由活塞盘、环形隔膜片、上下腔体单向连通阀组成，另外，腔体被活塞盘和隔 

膜片分割为上下腔；泵体：各节段式泵腔之间通过各级上下盘依次连接组成泵体，泵体通过穿杠螺栓连接固定；泵体上布置级间单向连通阀、进出气口单向阀以及进出气口；连接驱动机构：主要有连接轴、驱动机构以及与连接轴相关的密封导向体；连接轴在驱动机构的作用下做往复运动，各级活塞盘与连接轴固定连接同步运动；活塞体的往复运动，加之隔膜片的变形，各级上下腔容积发生变化，各级上下腔体内气体压力发生变化，在压力差的作用首末腔体单向连通阀、级间单向连通阀与进出气口单向阀实现开闭，隔膜泵完成进气、排气的过程，完成对气体的输送。 

2.如权利要求1所述的隔膜泵，其特征在于：各级环形隔膜片内外圈正反两面分设一对环形凸台，各级上下盘对称布置两个环形凹槽与隔膜片外圈凸台配合。 

3.如权利要求1所述的隔膜泵，其特征在于：各级上下盘包裹的空间被活塞盘和隔膜片分割成上下腔体，首级下盘和末级上盘分别布置进出气口以及进出气单向阀。 

4.如权利要求1所述的隔膜泵，其特征在于：各级活塞盘分为上下两部分，在上下两部分之间布置至少1个腔体单向连通阀，在各级上下活塞盘对称布置两个环形凹槽与隔膜片外圈凸台配合，活塞盘上设置活塞盘紧固螺栓以压紧上下活塞盘及隔膜片内圈；在首级上盘与末级下盘之间镶嵌至少1个级间单向连通阀。 

5.如权利要求1所述的隔膜泵，其特征在于：首级下盘外部布置连接轴导向密封体，并在导向密封体和首级下盘外部之间增设一个密封圈；在首级上盘和末级下盘上对称设置一对级间密封环，防止级间泄露。 

6.如权利要求1所述的隔膜泵，其特征在于：连接轴连接首级活塞盘，在连接轴与首级下活塞盘接触位置设置一个轴肩，首级上活塞盘与连接轴通过螺纹连接，在连接轴首级上活塞盘外部位置设置一个卡环，通过轴肩、螺纹、卡环将首级活塞盘与连接轴固定连接，使得首级活塞盘随连接轴同步运动。 

7.如权利要求1所述的隔膜泵，其特征在于：末级活塞盘在其中间位置，通过连接轴连接螺栓与连接轴固定连接，二者同步运动。 

8.如权利要求1所述的隔膜泵，其特征在于：在末级上盘与连接轴连接螺栓对应位置设置一个凹槽，避免连接轴运动到顶端时与末级上盘发生干涉，同时减小了隔膜泵的轴向尺寸。 

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