CN106837754A - 多相管道隔膜泵 - Google Patents
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Abstract
一种多相管道隔膜泵,包括泵壳及偶数个管道容置腔,在每个管道容置腔内各设有两根弹性软管,在泵壳外部连接有N/2个液体输入管接头及N/2个液体输出管接头,其通过连通软管相连通,各弹性软管的两端各连接有一个单向阀,在泵壳内腔内设有斜偏轴,斜偏轴外部连接有摆轮,该摆轮的凸缘延伸至各管道容置腔的两根弹性软管之间。斜偏轴在转动时带动摆轮作圆锥摆动,并通过其凸缘挤压或松开弹性软管,使得液体单向排出和吸入,多根相位不同的弹性软管内的液体通过液体输入管接头汇流输入,并通过液体输出管接头汇流输出。本发明的管道隔膜泵可制成单级或多级,其具有液体处理量大,工作效率高,便于清洗消毒,使用寿命长,成本低,易于生产制造等特点。
Description
【技术领域】
本发明涉及液体泵,特别是涉及一种结构及制造简单,使用寿命长,生产成本低的多相管道隔膜泵。
【背景技术】
泵是一种输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体,使液体能量增加。泵广泛应用于输送水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等液体,也可输送液、气混合物及含悬浮固体物的液体。传统的泵包括离心泵、隔膜泵、活塞泵,蠕动泵等。在化工、食品、制药、生物工程等领域,对流量脉动和流量精度有较高要求,而传统泵无法完全满足要求,使用中无法保证产品质量。传统的蠕动泵(管道泵)是通过对管道的压死点移动吸入或排出液体,其虽具有便于清洗消毒,成本低的特点,但由于管道压死点受力大且易于疲劳,导致其使用寿命低,且其具有流态差等缺陷。传统隔膜泵虽流态好,寿命较蠕动泵长,但制造复杂,成本高,且不利于清洗消毒。已有的管道隔膜泵虽较好地解决了上述问题,但要提高产量时,就要相应增大泵管的直径和长度,然而泵管的直径和长度增大后,却导致管道隔膜泵的处理速度和效率降低。
【发明内容】
本发明旨在解决上述问题,而提供一种液体处理量大,工作效率高,便于清洗消毒,使用寿命长,成本低,易于生产制造的多相管道隔膜泵。
为实现上述目的,本发明提供一种多相管道隔膜泵,包括具有圆柱状内腔的泵壳及设于所述圆柱状内腔侧壁上的多个内凹的管道容置腔,其特征在于,在所述圆柱状内腔侧壁上分别设有偶数个形状相同的内凹的管道容置腔,偶数个管道容置腔按360°÷N均匀分布,其中,N为偶数值,在每个管道容置腔内各设有两根弹性软管,在泵壳外部连接有N/2个液体输入管接头及N/2个液体输出管接头,同一平面上的相邻两个弹性软管的入水端连接到同一液体输入管接头,相邻两个弹性软管的出水端连接到同一液体输出管接头,N/2个液体输入管接头和N/2个液体输出管接头各通过连通软管相连通,且其中一个液体输入管接头为总液体输入管接头,其中一个液体输出管接头为总液体输出管接头,各弹性软管的两端各密封连接有一个单向阀,在泵壳的内腔内设有斜偏轴,所述斜偏轴与电机相连接,该斜偏轴外部通过第三轴承连接摆轮,该摆轮的摆轮主体外侧设有凸缘,该凸缘延伸至各管道容置腔的两根弹性软管之间,当电机带动斜偏轴转动时,使得摆轮作圆锥摆动,在摆动过程中通过凸缘挤压或松开所述弹性软管,使得液体通过单向阀被单向排出和吸入,多根相位不同的弹性软管内的液体通过液体输入管接头汇流输入,并通过液体输出管接头汇流输出。
泵壳由第一壳体和第二壳体对合连接而成,该第一壳体和第二壳体为矩形块状体,第一壳体和第二壳体的一端中央分别设有轴承孔,该轴承孔内分别装有第一轴承和第二轴承,第一壳体和第二壳体位于所述轴承孔内侧设有圆柱形半腔体,该圆柱形腔体外侧设有360÷N个弧形槽体,第一壳体和第二壳体的圆柱形半腔体对合形成圆柱状内腔,第一壳体和第二壳体的360÷N个弧形槽体对合形成所述的多个管道容置腔。
圆柱形半腔体与第一壳体、第二壳体的轴承孔同轴线,所述弧形槽体由弧形的槽体主体及位于槽体主体两端的转折连接部构成,其中,所述转折连接部延伸至所述第一壳体和第二壳体的外表面,所述槽体主体与第一壳体、第二壳体的轴承孔同轴线。
液体输入管接头及液体输出管接头是与所述泵壳的侧面形状相对应的条块状体,该液体输入管接头及液体输出管接头设有主通道和位于其一侧且与所述主通道连通的四个弹性软管接口及至少一个连通软管接口,N/2个液体输入管接头和N/2个液体输出管接头中,总液体输入管接头及总液体输出管接头带有外伸接头,且其主通道一端封闭,多个液体输入管接头和液体输出管接头的主通道的两端封闭。
斜偏轴包括位于两端的两段同轴线的圆柱体和位于两段圆柱体之间的倾斜圆柱体,该倾斜圆柱体上端设有第一凸肩、第二凸肩,倾斜圆柱体下端设有内凹的台阶,该倾斜圆柱体的轴线与两段圆柱体的轴线相交于圆柱状内腔的中部。
摆轮包括盘状体、凸缘及卡环,其中,所述盘状体为设有轴承孔的圆柱形盘状体,轴承孔内通过卡环固定有第三轴承,所述凸缘由盘状体中央向外延伸。
斜偏轴两端分别由所述第一轴承和第二轴承支承,所述摆轮由装在轴承孔内的一组第三轴承支承,所述第三轴承由斜偏轴的第二凸肩限位,所述第一轴承和第二轴承分别由第一凸肩和台阶限位。
所述弹性软管的外部缠绕有高强度纤维绳,高强度纤维绳内浸入有润滑脂。
单向阀包括阀体、阀盖和膜片,其中,阀体的一侧设有下凹的弧面,另一侧设有进液孔,在弧面与进液孔之间布满小通孔,阀体的外侧面呈弧面,所述阀盖的一端设有出液孔,阀盖与阀体对合连接,所述膜片由圆形膜片体和连接柱构成,其连接柱与阀盖相连接,其膜片体装在阀体的弧面上。
本发明的贡献在于,其有效克服了传统蠕动泵和隔膜泵存在的弊端。本发明的多相管道隔膜泵用于输送液体的弹性软管可呈多相设置,即可通过一个摆轮控制多对弹性软管,因此可有效提高泵的处理量和液体输送效率。该多相管道隔膜泵通过具有良好密封性能的单向阀控制回流,所以无须通过压死点阻止液体回流。还由于在弹性软管外部缠绕有高强度纤维绳,阻止了弹性软管的膨胀变形和由于摆轮作用所产生的磨损,且由于在纤维绳中浸入有润滑脂,对弹性软管起到润滑和保护作用,同时大幅提高了弹性软管的耐压能力,并大大提高了软管的使用寿命,降低了设备运营成本。本发明的多相管道隔膜泵通过斜置的摆轮结构,使得当电机驱动斜偏轴转动时,带动摆轮作圆锥摆动而挤压或松开软管,使得液体通过单向阀被单向排出和吸入,多根相位不同的软管内的液体通过液体输出管接头汇流输出,多根相位不同的软管内的液体通过液体输入管接头汇流输入,实现了流体输送。本发明的多相管道隔膜泵既可以是单摆轮的,也可以是多摆轮的,因此可实现大流量液体输送。本发明的多相管道隔膜泵使得液体的流态更好,泵的工作效率更高,且使用寿命更长,工作压力更高。此外,本发明的多相管道隔膜泵还具有清洗及消毒灭菌方便,结构简单,易于实施,使用范围广等特点。
【附图说明】
图1是本发明的外形示意图,其中,图1A为正视图,图1B为图1A的后视图,图1C为图1A的俯视图。
图2是本发明的整体结构示意图,其中,图2A为剖视图,图2B为图2A的A向视图,图2C为图2A的B向视图。
图3是本发明的第一壳体结构示意图,其中,图3A为仰视图,图3B为图3A的C向视图。
图4是本发明的第二壳体结构示意图,其中,图4A为仰视图,图4B为俯视图,图4C为图4A的D向视图。
图5是本发明的总液体输入管接头和总液体输出管接头结构示意图,其中,图5A为外形示意图,图5B为图5A的E向视图,图5C为图5A的F向视图。
图6是本发明的液体输入管接头和液体输出管接头结构示意图,其中,图6A为外形示意图,图6B为图6A的G向视图,图6C为图6A的H向视图。
图7是本发明的斜偏轴结构剖视图。
图8是本发明的摆轮结构剖视图。
图9是本发明的单向阀结构剖视图。
图10是本发明的多级结构示意图。
【具体实施方式】
下列实施例是对本发明的进一步解释和说明,对本发明不构成任何限制。
参阅图1、图2,本发明的多相管道隔膜泵100包括泵壳10、输入管接头21、液体输出管接头22、弹性软管30、单向阀40、斜偏轴50及摆轮60。
如图3A、图3B及图4A~图4C所示,所述泵壳10由第一壳体11和第二壳体12对合,并用螺钉紧固而成。所述第一壳体11结构如图3A、图3B所示,该第一壳体11为矩形块状体,在第一壳体11的一端中央设有轴承孔111,该轴承孔111内装有用于支承斜偏轴50的第一轴承71。在第一壳体11上位于所述轴承孔111内侧设有圆柱形半腔体112,该圆柱形半腔体112外侧设有弧形槽体113。所述第二壳体12结构如图4A~图4C所示,该第二壳体12的一端中央设有轴承孔121,该轴承孔121内装有用于支承斜偏轴50的第二轴承72。第二壳体12位于所述轴承孔121内侧设有圆柱形半腔体122,该圆柱形半腔体122外侧设有弧形槽体123。所述圆柱形半腔体112、122与第一壳体和第二壳体的轴承孔111、121具有相同的轴线。所述弧形槽体113、123由弧形的槽体主体1131、1231及位于槽体主体两端的转折连接部1132、1232构成,其中,所述转折连接部1132、1232延伸至所述第一壳体11和第二壳体12的外表面,所述槽体主体1131、1231与第一壳体和第二壳体的轴承孔111、121同轴线。如图2A所示,所述第一壳体11和第二壳体12的圆柱形半腔体112、122对合形成圆柱状内腔10A,用于装设斜偏轴50及摆轮60。第一壳体11和第二壳体12的弧形槽体113、123对合形成所述管道容置腔10B,用于装设弹性软管30。
如图1A~图1C、图5A~图5C、图6A~图6C所示,在泵壳10外部两侧连接有N/2个液体输入管接头21和N/2个液体输出管接头22中,其中N为偶数值,本实施例中,N为4,则液体输入管接头21和液体输出管接头22各有两个,其用于连接液体输入管道和液体输出管道。该液体输入管接头21和液体输出管接头22与8根弹性软管30相连通。所述液体输入管接头21及液体输出管接头22的结构相同,它是与所述泵壳10的侧面形状相对应的条块状体,其内设有主通道211、221,在与主通道211、221相垂直的一侧设有与所述主通道211、221连通的四个弹性软管接口212、222,且所述液体输入管接头21及液体输出管接头22上还设有两个连通软管接口213、223,该主通道211、221由液体输入管接头21及液体输出管接头22的一端延伸至另一端。在两个液体输入管接头21和两个液体输出管接头22中,其中一个液体输入管接头为总液体输入管接头21A,一个液体输出管接头为总液体输出管接头22A,该总液体输入管接头21A和总液体输出管接头22A带有连接外部液体输入管道和液体输出管道连接用的外伸接头21A1、22A1,且其主通道211一端封闭,另一端敞口。两个液体输入管接头21B和液体输出管接头22B的主通道211、221的两端封闭。液体先进入总液体输入管接头21A,然后经连通软管23分流到另一个液体输入管接头21B后,再进入各弹性软管30。同样,流到两个液体输出管接头22A、22B的液体经连通软管23汇流到总液体输出管接头22A后输出。
如图2A~图2C所示,在所述圆柱状内腔10A侧壁上分别设有偶数个形状相同的内凹的管道容置腔10B,偶数个管道容置腔10B按360°÷N均匀分布,其中,N为偶数值。本实施例中,N为4,则管道容置腔10B按360°÷4=90°的相位分布。在如图2B,该四个管道容置腔10B是相互独立的弧形腔体,各管道容置腔10B的两端位于圆柱状内腔10A侧壁上沿径向的十字对称轴线两侧,其腔体则位于相垂直的十字对称轴线之间。如图1A、图1C所示,在所述圆柱状内腔10A下部的侧壁上设有两个连通软管容置腔10C,用于装设连通软管23。
如图1A~图1C所示,在所述四个管道容置腔10B内各设有两条弹性软管30,各弹性软管30的两端分别与所述液体输入管接头21及液体输出管接头22相连接。该软管30由高强度弹性材料,如橡胶、塑胶或硅胶材料制成。本实施例中,为防止该弹性软管30在摆轮60的作用下因反复形变而疲劳受损,在弹性软管30的外部缠绕有高强度纤维绳,使得弹性软管30的外表面由高强度纤维绳所覆盖,不仅保持了弹性软管的弹性,同时增加了弹性软管的强度和耐磨性。为增加摆轮60对弹性软管30施压时的润滑性,在高强度纤维绳内还浸入有润滑脂,对弹性软管30外表面起到润滑作用。因此可将摆轮60对弹性软管30的压损和磨损降到最低。所述八根弹性软管30装在按90°相位分布的四个管道容置腔10B中,使得摆轮60按顺序施压于各弹性软管30,从而形成持续的液体流入和流出。图1A、图1C中,两个连通软管容置腔10C内各装有两个连通软管23,各连通软管23的两端分别与液体输入管接头21及液体输出管接头22上的连通软管接口213、223相连接,用于将相对侧的两个液体输入管接头21及液体输出管接头22相连通。
如图1B所示,在各弹性软管30内与所述第一壳体11和第二壳体12的弧形槽体的转折连接部1132、1232相对应的部位各设有一个单向阀40,如图9所示,本实施例中,所述单向阀40包括阀体41、阀盖42和膜片43。所述阀体41为圆形柱状体,其上侧设有下凹的弧面,其下侧设有进液孔411,在弧面与进液孔411之间布满多个小通孔412,液体经多个小通孔412进入到阀体41另一侧的出液孔421。阀体41的外侧面是与液体输出管接头22进液口形状相匹配的弧面。所述阀盖42的上端设有出液孔421,阀盖42的下端设有套状腔体,液体经出液孔421进入液体输出管接头22。所述阀盖42的套体卡接在阀体41端部的内凹的台阶处而将两者对合连接。所述膜片43由圆形膜片体431和连接柱432构成,其连接柱432嵌入阀盖42中央的连接孔内,其膜片体431贴合于阀体41的弧面上。当液体进入时,液体顶开膜片体431,经阀盖42的套状腔体由阀盖42的出液孔421流出,而如果液体向相反方向流动时则将膜片体431压紧而堵住阀体的小通孔412,实现了液体单向排出和吸入。
如图1A、图7所示,在泵壳的内腔10A内设有斜偏轴50,该斜偏轴50两端分别由所述第一轴承71和第二轴承72支承,且该斜偏轴50一端与电机(图中未示出)相连接。所述斜偏轴50由位于两端的两段同轴线的圆柱体51、52及位于两段圆柱体51、52之间的倾斜于两段圆柱体51、52的倾斜圆柱体53一体形成,所述倾斜圆柱体53的轴线与两段圆柱体51、52的轴线相交于圆柱状内腔10A的中部。在所述倾斜圆柱体53上端设有第一凸肩54和第二凸肩55,倾斜圆柱体53下端设有内凹的台阶56,其中,第一凸肩54用于对第一轴承71进行轴向限位,第二凸肩55用于对第三轴承73进行轴向限位,台阶56用于对第二轴承72进行轴向限位。
如图1A及图8所示,在所述斜偏轴50外部通过设于上下两端的两个第三轴承73连接有摆轮60,其结构如图8所示,该摆轮60包括盘状体61、凸缘62及卡环63。所述盘状体61为圆柱形盘状体,其内设有轴承孔611,轴承孔611内装有第三轴承73,第三轴承73则通过卡环63用螺钉固定。所述凸缘62为向外侧凸起的轴对称弧形构成,其设于摆轮主体61外侧,并向外延伸至所述管道容置腔10B内的两条弹性软管30之间,用作弹性软管30的施压部件,通过圆锥摆动挤压或松开所述弹性软管30,使得液体通过单向阀被单向排出和吸入。所述摆轮60由装在轴承孔611内的第三轴承73支承。
很显然,本发明的多相管道隔膜泵100也可设置为多相多级,以增加液体处理量。在图10所示的实施例中,所述斜偏轴50为多节,多节斜偏轴50上设有多个摆轮60,管道容置腔10B的偶数值及弹性软管30的数量,以及输入管接头21、液体输出管接头22、单向阀40及摆轮60的数量均作相应的增加即可。
本发明的多相管道隔膜泵100的工作原理如图1A~图1C所示,开启电源后,通过电机驱动斜偏轴50转动,斜偏轴50则通过第三轴承73使摆轮60作圆锥摆动,摆轮60在摆动过程中通过其凸缘62挤压或松开所述弹性软管30,使得液体通过单向阀40被单向排出和吸入,在此过程中,由于单向阀40的作用,使得弹性软管30内的液体只能单向流动,而无回流问题,因此摆轮的凸缘62在摆动过程中对弹性软管30的挤压或松开无须将弹性软管30压死,且由于弹性软管30外部包覆有纤维绳并浸润有润滑脂,因此可大大延长弹性软管30的使用寿命。且由于多个弹性软管30的相位不同,使得摆轮60按顺序施压于各弹性软管30,从而形成持续的液体流入和流出,相位不同的弹性软管30内的液体通过液体输入管接头21汇流输入,并通过液体输出管接头22汇流输出。
尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示,但本发明的保护范围并不局限于此,在不偏离本发明构思的条件下,对以上各构件所做的变形、替换等均将落入本发明的权利要求范围内。
Claims (9)
1.一种多相管道隔膜泵,包括具有圆柱状内腔(10A)的泵壳(10)及设于所述圆柱状内腔(10A)侧壁上的多个内凹的管道容置腔(10B),其特征在于,在所述圆柱状内腔(10A)侧壁上分别设有偶数个形状相同的内凹的管道容置腔(10B),偶数个管道容置腔(10B)按360°÷N均匀分布,其中,N为偶数值,在每个管道容置腔(10B)内各设有两根弹性软管(30),在泵壳(10)外部连接有N/2个液体输入管接头(21)及N/2个液体输出管接头(22),同一平面上的相邻两个弹性软管(30)的入水端连接到同一液体输入管接头(21),相邻两个弹性软管(30)的出水端连接到同一液体输出管接头(22),N/2个液体输入管接头(21)和N/2个液体输出管接头(22)各通过连通软管(23)相连通,且其中一个液体输入管接头(21A)为总液体输入管接头,其中一个液体输出管接头(22A)为总液体输出管接头,各弹性软管(30)的两端各密封连接有一个单向阀(40),在泵壳的内腔(10A)内设有斜偏轴(50),所述斜偏轴(50)与电机相连接,该斜偏轴(50)外部通过第三轴承(73)连接摆轮(60),该摆轮(60)的摆轮主体(61)外侧设有凸缘(62),该凸缘(62)延伸至各管道容置腔(10B)的两根弹性软管(30)之间,当电机带动斜偏轴(50)转动时,使得摆轮(60)作圆锥摆动,在摆动过程中通过凸缘(62)挤压或松开所述弹性软管(30),使得液体通过单向阀被单向排出和吸入,多根相位不同的弹性软管(30)内的液体通过液体输入管接头(21)汇流输入,并通过液体输出管接头(22)汇流输出。
2.如权利要求1所述的多相管道隔膜泵,其特征在于,所述泵壳(10)由第一壳体(11)和第二壳体(12)对合连接而成,该第一壳体(11)和第二壳体(12)为矩形块状体,第一壳体(11)和第二壳体(12)的一端中央分别设有轴承孔(111、121),该轴承孔(111、121)内分别装有第一轴承(71)和第二轴承(72),第一壳体(11)和第二壳体(12)位于所述轴承孔(111、121)内侧设有圆柱形半腔体(112、122),该圆柱形腔体(112、122)外侧设有360÷N个弧形槽体(113、123),第一壳体(11)和第二壳体(12)的圆柱形半腔体(112、122)对合形成圆柱状内腔(10A),第一壳体(11)和第二壳体(12)的360÷N个弧形槽体(113、123)对合形成所述的多个管道容置腔(10B)。
3.如权利要求2所述的多相管道隔膜泵,其特征在于,所述圆柱形半腔体(112、122)与第一壳体、第二壳体的轴承孔(111、121)同轴线,所述弧形槽体(113、123)由弧形的槽体主体(1131、1231)及位于槽体主体两端的转折连接部(1132、1232)构成,其中,所述转折连接部(1132、1232)延伸至所述第一壳体(11)和第二壳体(12)的外表面,所述槽体主体(1131、1231)与第一壳体、第二壳体的轴承孔(111、121)同轴线。
4.如权利要求1所述的多相管道隔膜泵,其特征在于,所述液体输入管接头(21)及液体输出管接头(22)是与所述泵壳(10)的侧面形状相对应的条块状体,该液体输入管接头(21)及液体输出管接头(22)设有主通道(211、221)和位于其一侧且与所述主通道(211、221)连通的四个弹性软管接口(212、222)及至少一个连通软管接口(213、223),N/2个液体输入管接头(21)和N/2个液体输出管接头(22)中,总液体输入管接头(21A)及总液体输出管接头(22A)带有外伸接头(21A1、22A1),且其主通道(211)一端封闭,多个液体输入管接头(21B)和液体输出管接头(22B)的主通道(211、221)的两端封闭。
5.如权利要求1所述的多相管道隔膜泵,其特征在于,所述斜偏轴(50)包括位于两端的两段同轴线的圆柱体(51、52)和位于两段圆柱体(51、52)之间的倾斜圆柱体(53),该倾斜圆柱体(53)上端设有第一凸肩(54)、第二凸肩(55),倾斜圆柱体(53)下端设有内凹的台阶(56),该倾斜圆柱体(53)的轴线与两段圆柱体(51、52)的轴线相交于圆柱状内腔(10A)的中部。
6.如权利要求1所述的多相管道隔膜泵,其特征在于,所述摆轮(60)包括盘状体(61)、凸缘(62)及卡环(63),其中,所述盘状体(61)为设有轴承孔(611)的圆柱形盘状体,轴承孔(611)内通过卡环(63)固定有第三轴承(73),所述凸缘(62)由盘状体(61)中央向外延伸。
7.如权利要求5所述的多相管道隔膜泵,其特征在于,所述斜偏轴(50)两端分别由所述第一轴承(71)和第二轴承(72)支承,所述摆轮(60)由装在轴承孔(611)内的一组第三轴承(73)支承,所述第三轴承(73)由斜偏轴的第二凸肩(55)限位,所述第一轴承(71)和第二轴承(72)分别由第一凸肩(54)和台阶(56)限位。
8.如权利要求1所述的多相管道隔膜泵,其特征在于,所述弹性软管(30)的外部缠绕有高强度纤维绳,高强度纤维绳内浸入有润滑脂。
9.如权利要求1所述的多相管道隔膜泵,其特征在于,所述单向阀(40)包括阀体(41)、阀盖(42)和膜片(43),其中,阀体(41)的一侧设有下凹的弧面,另一侧设有进液孔(411),在弧面与进液孔(411)之间布满小通孔(412),阀体(41)的外侧面呈弧面,所述阀盖(42)的一端设有出液孔(421),阀盖(42)与阀体(41)对合连接,所述膜片(43)由圆形膜片体(431)和连接柱(432)构成,其连接柱(432)与阀盖(42)相连接,其膜片体(431)装在阀体(41)的弧面上。
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