CN105209758B - 具有位置控件的隔膜泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隔膜泵，包括：泵送腔室；吸力连接件和压力连接件，吸力连接件和压力连接件都连接到泵送腔室；工作腔室，其填充有液压流体；用于向液压流体施加振荡压力p₁的装置；隔膜，其使泵送腔室与工作腔室彼此分开并且能在压力冲程位置与吸力冲程位置之间来回运动，其中泵送腔室在隔膜的压力冲程位置中的体积小于在隔膜的吸力冲程位置中的体积；以及，储存腔室，其用于容纳在压力p₂的液压流体，其中储存腔室与工作腔室由具有闭合部分的阀而彼此连接。根据本发明，为了提供在开头所提到的具有简单构造并且确保隔膜不能运动超过压力冲程位置太远的类型的隔膜泵，隔膜联接到闭合部分，使得当隔膜从压力冲程位置运动到离吸力冲程位置更远的位置时阀打开。

Description

具有位置控件的隔膜泵

技术领域

本发明关于一种液压驱动的隔膜泵。这种隔膜泵具有：输送机腔室；吸力连接件和压力连接件，吸力连接件和压力连接件都连接到输送机腔室；工作腔室，其填充有液压流体；用于向液压流体施加振荡压力p₁的装置；隔膜，其将输送机腔室与工作腔室彼此分开，并且能在压力冲程位置与吸力冲程位置之间往复运动，其中输送机腔室在隔膜的压力冲程位置处的体积小于在隔膜的吸力冲程位置处的体积；储存腔室，其用于容纳在压力p₂下的液压流体，其中储存腔室和工作腔室由具有闭合部分的阀连接在一起。

背景技术

在操作中，吸力连接件和压力连接件分别通过止回阀连接到吸力管道和压力管道。

隔膜在能在吸力冲程的方向上被弹性偏压。隔膜将占据如下的位置，在该位置，作用于隔膜上的力、即一方面由输送机腔室中的流体压力和可选地由弹性偏压在吸力冲程位置的方向上施加的力且另一方面由工作腔室中的流体压力在压力冲程位置的方向上施加的力彼此抵消。

如果在工作腔室中的流体压力由此减小并且因此变得小于输送机腔室中的压力，这导致隔膜在吸力冲程位置方向上的运动。由于与此有关的输送机腔室体积增加，在输送机腔室中的压力也降低。如果在输送机腔室中的流体压力降低到低于由吸力管道和止回阀中的压力所预定的值(大体上为周围压力)，止回阀向吸力管道打开并且通过吸力连接件将递送流体从吸力管道吸出到输送机腔室内。

如果从另一方面来说，在工作腔室中的压力升高，那么隔膜从吸力冲程位置在压力冲程位置的方向上运动，由此，在输送机腔室中的压力升高，并且在输送机腔室中的递送流体由压力连接件压入到压力管道内。

向液压流体施加振荡压力由此导致隔膜振荡运动并且与之相关的振荡泵送过程以使递送流体从吸力管道进入到压力管道内。

这种液压驱动的隔膜泵特别地用于在很高压力下递送流体，因为隔膜被液压流体均匀地加载并且具有更长的使用寿命。

通常由运动活塞来实施对液压流体作用的振荡压力。甚至关于个别可运动零件的最佳机械加工，然而，可能存在使液压流体环绕活塞的旁通流动，使得在工作腔室中的流体量不同于最佳量，这意味着隔膜运动超过压力冲程位置，这可能导致隔膜穿孔或损坏，或者隔膜不再到达压力冲程位置，由此，减小了每个冲程的递送体积。这都是不希望的。

EP 0 547 404描述了一种液压驱动的隔膜泵。在该泵中，工作腔室通过泄露补足阀连接到储存腔室。如果在工作腔室中的压力降低到低于预定液压压力，泄露补足阀打开并且液压流体还可以进一步从工作腔室流入到储存腔室内。此外，在EP 0 547 404中的隔膜连接到控制滑动件，在隔膜远离吸力冲程位置运动超过压力冲程位置的情形下，控制滑动件连接到阀构件，阀构件中断工作腔室中布置有产生振荡压力的活塞的部分与工作腔室中布置有隔膜的部分之间的液压连通。

然而，那种结构相对复杂，并且，如果由于阀元件的设计配置而不能保证活塞与隔膜工作腔室的液压密封分离，也易于出现故障。此外，需要在其中安置活塞的工作腔室的部分中设置额外泄压阀，在利用阀构件闭合到隔膜工作腔室的连通的情况下，泄压阀允许液压流体出来。

因此，将所描述的现有技术作为基本出发点，本发明的目的在于提供一种在本说明书的开始部分陈述的类型的隔膜泵，其能具有简单的结构并且可靠地确保隔膜不会运动太而超过压力冲程位置。

发明内容

根据本发明，实现了该目的，其中隔膜联接到闭合部分使得在隔膜从压力冲程位置运动到离吸力冲程位置更远的位置时，阀打开。

因此，如果因为例如在工作腔室中存在太多液压流体，使得隔膜应运动超过压力冲程位置，隔膜到闭合元件的联接导致阀打开并且液压流体能从工作腔室逸出到储存腔室内，这导致在工作腔室中的压力显著降低并且因此防止隔膜进一步运动超出压力冲程位置。替代地，由于在工作腔室中的压降，隔膜将再次在压力冲程位置的方向上往回运动，由此，由联接到闭合部分的隔膜再次闭合阀。

这种措施确保了可靠地防止隔膜显著地运动超过压力冲程位置到离吸力冲程位置更远的位置。

例如，可设置固定到隔膜上的拉杆，闭合部分连接到拉杆。

在一优选实施例中，设置成闭合部分可运动地固定到拉杆，使得闭合部分能相对于拉杆在两个位置之间往复运动，这两个位置使得在隔膜的压力冲程位置，当闭合部分处于第一位置时，阀闭合，而在闭合部分的第二位置，阀打开。

在另一优选实施例中，闭合部分被弹性地偏压到第一位置。

因此，利用这种措施，隔膜能执行特定运动而无需闭合部分打开阀。仅当隔膜进入离开吸力冲程位置比离开压力冲程位置更远的位置时，由于到隔膜的机械连接而将闭合部分从阀座移出，从而打开阀。

在另一优选实施例中，闭合部分的弹性偏压的量值使得，当p₂–p₁>a适用于在储存腔室中的压力与工作腔室中的压力之间的压差时，其中a是预定压力，闭合部分从第一位置在第二位置的方向上运动并且阀打开。在那种情况下，a通过选择弹性偏压件的弹簧常数来确定。

这种措施确保了在工作腔室中流体损失的情况下，一旦在工作腔室中的压力降低到低于预定值，能从储存腔室再填充流体。

在另一优选实施例中，隔膜在吸力冲程的方向上被弹性偏压，其中弹性偏压优选地由弹性偏压的拉杆造成。

利用那种措施，确保了隔膜从压力冲程位置到吸力冲程位置的返回运动，即使在输送机腔室中不存在或者存在过于低的递送流体压力时也是如此。在大部分使用情形下，泵必须在吸力连接件处吸入递送流体，使得在输送机腔室中的流体压力随后降低并且需要偏压，以使隔膜在吸力冲程的方向上运动。

另一优选实施例设置成工作腔室布置于外壳中，其中外壳具有壁元件和阀座，壁元件具有通向储存腔室的通路，其中优选地，壁元件可运动地布置于外壳中的开口中。

换言之，阀可以打开，甚至不需要闭合部分运动，只要壁元件和跟随它的阀座相对于闭合部分运动。

可以通过壁元件和因此阀座的可运动的布置来避免额外地设置泄压阀。如果在工作腔室中的压力升高太多，这将导致壁元件和因此阀座在开口中运动，结果导致闭合部分从阀座移出并且因此阀打开，使得由于与储存腔室的连通而使工作腔室中的压力再次降低。

优选地，壁元件在外壳开口的方向上弹性偏压，其中抵接元件优选地布置于开口中，壁元件被朝向该抵接元件弹性偏压。

在该方面，壁元件的弹性偏压的量值有利地使得，当p₁–p₂>b适用于在工作腔室中的压力与储存腔室中的压力之间的压差时，其中b是预定压力，壁元件远离闭合部分运动，并且其结果是所述阀打开。

附图说明

通过下文优选实施例的描述，本发明的另外的优点、特征和可能用途将会显然。在附图中：

图1示出了处于压力冲程位置的隔膜泵的根据本发明的实施位置的示意图，

图2示出了处于吸力冲程位置的隔膜泵的根据本发明的实施位置的示意图，

图3示出了工作腔室中存在太多液压流体的情形的示意图，

图4示出了工作腔室中存在太少液压流体的情形的示意图，以及

图5是示出泄压功能的示意图。

具体实施方式

图1是隔膜泵的一部分的示意图。根据本发明的隔膜泵具有输送机腔室(未图示)、连接到输送机腔室的吸力连接件(未图示)和压力连接件(未图示)。工作腔室7被填充有液压流体。通过通路12，振荡压力p₁可以作用于液压流体。

本发明还提供一种隔膜(未图示)，其将输送机腔室与工作腔室7彼此分开。隔膜被夹持在输送机腔室外壳(未图示)与部件3之间。由拉杆1的头部2将该隔膜保持在这个位置。然后输送机腔室在图1中处于拉杆1的头部2的左边。

图1示出了拉杆1处于其压力冲程位置，也就是说，这是压力冲程结束时拉杆1及因此隔膜应占据的位置。该位置通常通过如下方式而达到，即工作腔室7中的压力p₁升高，使得加压流体借助于通路18向连接到拉杆1的头部2的隔膜施加压力并且在输送机腔室的方向上、即在图1中向左推压隔膜。

利用一方面抵靠支承于部件3而另一方面抵靠支承于拉杆1上的套环形扩大部的弹簧4，拉杆1和因此由头部2连接到拉杆1的隔膜在吸力冲程的方向上、即在图1中向右被弹性偏压。当在工作腔室7中的压力p₁因此降低时，弹簧4设置为使拉杆1和跟随它的隔膜在吸力冲程的方向上运动，由此增加输送机腔室的体积。在图2中示出了相对应的吸力冲程位置。在那个位置，隔膜(未图示)承靠在部件3的圆锥形表面上。

由于通过通路12传输到工作腔室7的振荡压力，拉杆2交替地与弹簧4的弹簧力成相对关系地在压力冲程位置(在图1中示出)的方向上运动以及通过弹簧4的弹簧力在吸力冲程位置(在图2中示出)的方向上运动。

仅当正确量的液压流体存在于工作腔室7中时，才确保隔膜泵的最佳功能，因为只有那样，隔膜和跟随它的拉杆2才能完全执行所希望的运动。

拉杆2连接到闭合部分5，闭合部分5与壁元件9中的阀座相协作。壁元件9具有连通部17，利用连通部17，工作腔室7与储存腔室8连通，在储存腔室8中，以压力p₂(其基本上为周围压力)填充液压流体。

在图1和图2所示的压力冲程位置和吸力冲程位置，闭合元件5在泵的常规操作期间定位于壁元件9的阀座中，从而闭合在工作腔室7与储存腔室8之间的连通部17。为了确保这一点，闭合元件6可运动地布置于拉杆1中。为此目的，拉杆具有合适的槽15，固定到闭合元件6上的销14接合到槽15内。这种结构使得闭合元件6能在纵向方向上相对于拉杆1在两个位置之间往复运动。这些位置也被选择为，在压力冲程与吸力冲程之间的运动时，即，在图1和图2所示的两个常用极端位置之间的运动时，闭合元件5可以保持在工作腔室7与储存腔室8之间的连通部17闭合。为了可靠地确保这一点，额外地设置有弹簧6，弹簧6在壁元件9的方向上(也就是说在阀座的方向上)推压闭合元件。为此目的，弹簧6承靠在拉杆1上。

然而，由于总是存在的泄漏，可能发生在工作腔室7中存在太多液压流体。结果导致隔膜运动超过图1所示的压力冲程位置，离图2所示的吸力冲程位置更远。这是不合需要的，因为这可能导致隔膜损坏或甚至破坏。

在图示实施例中，隔膜超过压力冲程位置的运动导致图3所示的情形。在隔膜和因此拉杆1向左运动太远时，图示结构使得连接到闭合元件的销14在槽15中于一侧抵接，并且由于隔膜向左运动，闭合元件5被从壁元件9中的阀座提出。由于那种措施，在工作腔室7与储存腔室8之间的连通部17被打开，并且流体能从工作腔室7流到储存腔室8内。发生这种情况，直到压力p₁再次降低，也就是说，直到过量流体通过连通部17流出而进入储存腔室内使得弹簧4再次处于将隔膜移回到压力冲程位置的位置。

原则上来说，也可能发生过少的液压流体包含在工作腔室7中的情形。而这导致泵不再到达图1所示的压力冲程位置，并且因此不再能在每个泵冲程中递送计划量的流体。此外，在工作腔室7中太少的液压流体意味着在工作腔室中的压力p₁至少在吸力冲程结束时、即基本上在图2所示的吸力冲程位置处显著降低。这种压力降低公认地不会对泵操作造成任何不利影响，而是可以用于提供对泄露的补足。

然而，从图4可以看出，压力p₁降低到低于预定值导致在储存腔室8中占主导的流体压力p₂处于克服弹簧6的力将闭合元件5从阀座提出的位置，使得在这种情形下，在工作腔室7与储存腔室8之间的连通部17也打开，并且流体从储存腔室8流出并进入工作腔室7内，直到压力再次升高并且弹簧6使得闭合元件5再次闭合连通部17。

最后，由于某些原因，对于所描述的隔膜泵，可能发生在压力管道上的压力显著升高，使得无法再利用工作腔室7中的振荡压力p₁使隔膜运动到图1所示的压力冲程位置。替代地，在工作腔室7中的压力p₁显著升高，这也可导致隔膜损坏。因此，在图示实施例中，设置为结合了通路17和阀座的壁元件9能在工作腔室7的外壳11中的开口中运动。一方面支承于储存腔室外壳13上并且另一方面支承于壁元件9上的弹簧10在抵接件16的方向上将壁元件9推压到工作腔室外壳11中的开口中。然而，如果现在实现了工作腔室7中的压力p₁超过预定值的情形，尽管根本没有到达压力冲程位置，其结果是壁元件9克服弹簧10力远离抵接件16运动并且由此使闭合元件5脱离与阀座的接合，并且在工作腔室7与储存腔室8之间的连通部17打开，由此可以释放工作腔室中增加的压力p₁。因此，隔膜运动到图2所示的其吸力冲程位置。由于隔膜承靠在元件3的圆锥形表面上，在该位置隔膜收到保护。

附图标记列表

1 拉杆

2 头部

3 部件

4 弹簧

5 闭合元件

6 弹簧

7 工作腔室

8 储存腔室

9 壁元件

10 弹簧

11 外壳

12 通路

13 储存腔室外壳

14 销

15 槽

16 抵接件

17 连通部

18 通路

Claims (8)

1.一种隔膜泵，包括：

输送机腔室；

吸力连接件和压力连接件，所述吸力连接件和所述压力连接件都连接到所述输送机腔室；

工作腔室，所述工作腔室填充有液压流体；

用于向所述液压流体施加振荡压力p₁的装置；

隔膜，所述隔膜将所述输送机腔室与所述工作腔室彼此分开，并且能够在压力冲程位置与吸力冲程位置之间往复运动，其中，所述输送机腔室在所述隔膜的所述压力冲程位置中的体积小于在所述隔膜的所述吸力冲程位置中的体积，

储存腔室，所述储存腔室用于容纳处于压力p₂的液压流体，

其中所述储存腔室和所述工作腔室由具有闭合部分的阀连接在一起，

其中所述隔膜联接到所述闭合部分，使得在所述隔膜从所述压力冲程位置运动到离所述吸力冲程位置更远的位置时，所述阀打开；

其中，设置有固定到所述隔膜的拉杆，其中所述闭合部分连接到所述拉杆；

其中，所述闭合部分可运动地固定到所述拉杆，使得所述闭合部分能够相对于所述拉杆在第一位置和第二位置之间往复运动，所述第一位置和所述第二位置使得在所述隔膜的压力冲程位置处，当所述闭合部分处于所述第一位置时，所述阀闭合，并且在所述闭合部分的所述第二位置，所述阀打开；

其特征在于，所述闭合部分被弹性地偏压到所述第一位置；

以及，所述闭合部分的所述弹性偏压的量值使得，当p₂–p₁>a适用于在所述储存腔室中的压力与所述工作腔室中的压力之间的压差时，其中a是预定压力，所述闭合部分从所述第一位置在所述第二位置的方向上运动，并且所述阀打开。

2.根据权利要求1所述的隔膜泵，其特征在于，所述隔膜在所述吸力冲程的方向上被弹性偏压。

3.根据权利要求1或2所述的隔膜泵，其特征在于，所述工作腔室布置于外壳中，其中所述外壳具有带阀座的壁元件。

4.根据权利要求3所述的隔膜泵，其特征在于，所述壁元件在所述外壳开口的方向上被弹性偏压。

5.根据权利要求4所述的隔膜泵，其特征在于，所述壁元件的所述弹性偏压的量值使得，当p₁–p₂>b适用于在所述工作腔室中的压力与所述储存腔室中的压力之间的压差时，其中b是预定压力，所述壁元件远离所述闭合部分运动，并且因此所述阀打开。

6.根据权利要求2所述的隔膜泵，其特征在于，所述弹性偏压由弹性偏压拉杆造成。

7.根据权利要求3所述的隔膜泵，其特征在于，所述壁元件可运动地布置于所述外壳中的开口中。

8.根据权利要求4所述的隔膜泵，其特征在于，抵接元件布置于所述开口中，所述壁元件被朝向所述抵接元件弹性偏压。