CN107044408B - 一种柱塞液压隔膜泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柱塞液压隔膜泵，包括泵体、驱动组件，所述泵体内设有动力端、液力端以及由动力端驱动作直线运动的柱塞，所述动力端包括包括转动连接于泵体的曲轴、转动连接于曲轴的连杆、转动连接于连杆远离曲轴一端且连接于柱塞的滑块，所述液力端包括与泵体呈密封配合的缸盖、设置于缸盖内的隔膜、对称设置于缸盖的出液阀组和进液阀组，所述液力端设置有至少两组，所述柱塞与液力端一一对应设置且均连接于滑块，所述滑块沿直线运动且推动其中至少一根柱塞朝向隔膜运动并同时推动其中至少一根柱塞背离隔膜运动。本发明提供了能够持续进行吸液和出液，并提升工作中产生的压力以及减轻负载的一种柱塞液压隔膜泵。

Description

一种柱塞液压隔膜泵

技术领域

本发明涉及隔膜泵，特别涉及一种柱塞液压隔膜泵。

背景技术

柱塞液压隔膜泵是结合柱塞式计量泵和隔膜式计量泵的特点而设计的一种计量泵，该计量泵与介质的接触部分为隔膜，而驱动部分为液压柱塞，由于隔膜根据被计量介质的不同可选用不同的材质，如海波隆、氟化橡胶、泰氟隆等，而液压驱动可实现高压计量的需要，所以柱塞隔膜计量泵的使用领域和工况压力大大提高。

中国专利公开号CN101037992A的专利文件公开了一种高真空隔膜泵，高真空隔膜泵包括泵体和油池缸，泵体上设有压力流体进液阀和出液阀，其间设置隔膜及其固定支架，所述的活塞为阶梯状，油池缸经补偿阀与活塞和活塞腔之间的空腔单向连通，活塞和活塞腔之间的空腔经油压调控阀与隔膜油压腔单向连通。上述技术方案中的活塞往背离隔膜油压腔的方向移动时，强制隔膜向活塞一侧移动，从而使液缸介质腔容积变大，压力降低，在大气压力作用下，液体吸入介质腔，反之，当活塞向前运动时，隔膜贴向前端，使液缸介质腔容积变小，压力升高，液体排出介质腔，从上述吸液排液的一个过程可知，活塞的一个往复过程只能实现一次定量的液体的吸入和排出，并且吸入和排出都是一个间断的过程，无法连续地进行吸液和排液。

发明内容

本发明的目的是提供一种柱塞液压隔膜泵，通过滑块来带动不同的柱塞分别作朝向和背离其对应的隔膜运动，实现连续的吸液和排液。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种柱塞液压隔膜泵，包括泵体、驱动组件，所述泵体内设有动力端、液力端以及由动力端驱动作直线运动的柱塞，所述动力端包括转动连接于泵体的曲轴、转动连接于曲轴的连杆、转动连接于连杆远离曲轴一端且连接于柱塞的滑块，所述液力端包括与泵体呈密封配合的缸盖、设置于缸盖内的隔膜、对称设置于缸盖的出液阀组和进液阀组，所述液力端设置有至少两组，所述柱塞与液力端一一对应设置，所述曲轴受力转动推动其中至少一根柱塞朝向隔膜运动并同时推动其中至少一根柱塞背离隔膜运动。

通过采用上述技术方案，驱动组件通过曲柄连杆机构带动柱塞运动，因为多根柱塞受力于曲轴的作用而作直线运动，当曲轴开始作持续的旋转运动时，其中至少一根柱塞朝向隔膜运动，使隔膜对液力端中的空腔进行挤压，进而使液体从出液阀组中泵出，与此同时至少一根柱塞受力于曲轴并往背离隔膜的方向运动，此时通过该隔膜的运动而增大了该液力端中的容积和降低了压强，进而使液体从进液阀组中进入，当曲轴受力转动时，总有一个液力端进行吸液同时有一个液力端进行排液，从而完成不间断地吸液和排液的过程，提升了工作效率；并且每一根柱塞由同一根曲轴来进行驱动，减少了曲轴的负载，也能减小曲轴的长度。

本发明进一步设置为：多根所述柱塞均连接于滑块，至少一根所述柱塞固定连接于滑块且至少一根所述柱塞与滑块之间连接有传动组件，所述传动组件包括铰接于柱塞的传动杆、一端铰接于传动杆背离柱塞一端且另一端铰接于滑块的中间杆，所述中间杆中心转动连接于泵体。

通过采用上述技术方案，驱动组件通过曲柄连杆机构带动柱塞运动，因为多根柱塞都和滑块相连接，从而都能受力于滑块，当曲轴开始作持续的旋转运动时，通过连杆将曲轴的旋转运动转变为滑块的直线运动，当滑块沿直线运动时，滑块将会带动中间杆绕其中心作转动，因为中间杆的转动轴线位于其中心位置，中间杆的两端沿滑块的运动方向将会产生相背离的运动，从而使中间杆对铰接于其远离滑块一端的传动杆产生一个往背离滑块运动方向的推动力，最终使与传动杆铰接的柱塞能够沿着直线并往背离滑块的移动方向滑动，从而使同一个滑块能够带动至少两根柱塞产生相背离的方向，实现连续的进液和出液。

本发明进一步设置为：所述连杆与柱塞一一对应设置且均转动连接于同一根曲轴，所述曲轴沿其中心轴向设有与连杆一一对应设置的连杆轴颈，多个所述连杆轴颈沿曲轴中心轴向呈交错设置。

通过采用上述技术方案，当曲轴往复转动一周时，通过连杆轴颈的交错设置，使连接于不同连杆的柱塞产生不同方向的运动，则至少一根柱塞由连杆推动朝向隔膜运动，并至少一根柱塞由连杆拉动背离隔膜运动，从而实现连续的吸液和排液。

本发明进一步设置为：多个所述出液阀组均相连通有出液管，多个所述进液阀组均相连通有进液管。

通过采用上述技术方案，利用同一根出液管和进液管，能够实现多组液力端同时进行吸液或排液，使液体由于不同的液力端实现连续的出液和进液，从而使出液管和进液管中能够充满液体，进而保证每一次都能完成液体的排出和进入。

本发明进一步设置为：所述出液管两端均开设有出液口，所述进液管两端均开设有进液口。

通过采用上述技术方案，利用两个出液口和两个进液口，可以根据实际工作情况来安置整个泵体的位置，可以对不同方位的同一种液体进行吸液，也能将同一种液体往不同的位置进行排出，从而可以满足更多的工况。

本发明进一步设置为：所述泵体设有至少一条直线型腔室和至少一条L型腔室，朝向隔膜运动的所述柱塞滑移且密封配合于直线型腔室，背离隔膜运动的所述柱塞滑移且密封配合于L型腔室。

通过采用上述技术方案，利用L型腔室来实现隔膜运动方向与柱塞运动方向呈垂直，从而可以使不同的液力端不处于同一直线上，减小了液力端在垂直于柱塞运动方向上所占的体积，充分利用了整个泵体沿着柱塞长度方向上的空间，使整个泵体和液力端能够在空间上更加紧凑。

本发明进一步设置为：所述泵体内设有油箱，多根所述柱塞均穿设于油箱，所述油箱与柱塞一一对应设置有液缸，所述液缸连通于直线型腔室或L型腔室，所述柱塞滑移且密封配合于液缸。

通过采用上述技术方案，依靠同一个油箱来实现对多根柱塞的增压效果，从而能够高压泵出，并且每一根柱塞依靠与其对应的液缸来限定其运动的方向，并且利用柱塞和液缸的密封配合而达到无泄漏的效果。

本发明进一步设置为：所述泵体设有气体安全阀，所述缸盖设有用于安装隔膜的隔膜空腔，所述气体安全阀连通于隔膜空腔。

通过采用上述技术方案，液力端在工作过程中，流体介质的热传导易产生高温汽化，加上柱塞的高温往复摩擦产生的气体过多，为了保持隔膜空腔中隔膜的正常工作，利用气体安全阀将隔膜空腔和外界相连通，确保可以隔膜空腔中的气体能够顺利地放出。

本发明进一步设置为：所述油箱与直线型腔室或L型腔室通过气体安全阀单向导通实现液压油由直线型腔室或L型腔室流至油箱，所述隔膜空腔与直线型腔室或L型腔室相连通。

通过采用上述技术方案，当直线型腔室或L型腔室内受柱塞运动而压力增大时，利用气体安全阀实现直线型腔室或L型腔室和油箱的单向导通，使直线型腔室或L型腔室内的液压油回到油箱中。

本发明进一步设置为：所述缸盖设有补油阀，所述油箱与直线型腔室或L型腔室通过补油阀单向导通实现液压油由油箱流至直线型腔室或L型腔室。

通过采用上述技术方案，当直线型腔室或L型腔室内呈真空状态时，补油阀实现单向导通，液压油从油箱通过补油阀进入直线型腔室或L型腔室中，使泵内的工作处于稳定状态。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

其一：结合气体安全阀与隔膜空腔、直线型腔室或L型腔室以及油箱的连通，在柱塞朝向隔膜运动进行排出过程中，气体安全阀打开，使隔膜空腔中的气体排出，同时将直线型腔室或L型腔室中的液压油排出至油箱和隔膜空腔中，从而保持动压平衡状态；

其二：利用多根柱塞同时连接于一个滑块，当其中一根柱塞朝向隔膜运动时，至少一根柱塞往背离隔膜的方向运动，从而该柱塞对应的液力端进行吸液，吸入至液力端中的液体能够对隔膜产生一个反推力，进而对与该液力端对应的柱塞一个反推力，从而能够辅助推动滑块移动，从而减轻动力端的负载，并且提升排出压力或吸液压力，从而获得更大的流量。

附图说明

图1是本实施例一外部结构的俯视图；

图2是本实施例一主要用于体现动力端和柱塞的剖视图；

图3是本实施例一主要用于体现传动组件的示意图；

图4是本实施例一主要用于体现液力端和柱塞的剖视图；

图5是本实施例一外部结构的主视图；

图6是本实施例二主要用于体现曲轴和连杆的示意图。

附图标记：1、泵体；2、驱动组件；21、电机；22、减速器；3、动力端；31、曲轴；32、连杆；33、滑块；4、液力端；41、缸盖；42、隔膜；43、出液阀组；44、进液阀组；5、柱塞；6、传动组件；61、传动杆；62、中间杆；7、出液管；71、出液口；8、进液管；81、进液口；9、直线型腔室；10、L型腔室；11、油箱；12、液缸；13、气体安全阀；14、隔膜空腔；15、补油阀；16、底架；17、滑道；18、活塞环；19、密封圈；20、排出管；23、进入管；24、联轴器；25、连杆轴颈。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

一种柱塞液压隔膜泵，参照图1所示，包括一个呈长方体的底架16，在底架16上设有驱动组件2，驱动组件2包括固定安装于底架16的电机21和减速器22；在底架16上通过螺栓固定安装有一个泵体1，由电机21和减速器22来实现泵体1进行吸液排液的工作。

参照图1-2所示，泵体1内设有动力端3，动力端3包括转动连接于泵体1的曲轴31，曲轴31穿设于泵体1且通过联轴器24连接于减速器22的输出轴；在曲轴31上转动连接有连杆32，连杆32远离曲轴31的一端通过十字头连接有长方体滑块33；在泵体1内设有与曲轴31轴向呈垂直的滑道17，滑道17两端呈贯穿；滑块33滑移配合于滑道17内，滑块33的外壁贴合于滑道17的内壁，并且滑块33远离连杆32的一端伸出于滑道17远离连杆32的一端，而在连杆32的一个行程内滑块33始终滑移于滑道17内；在滑块33背离连杆32的一端面固定连接有一根长度方向与曲轴31轴向呈垂直的柱塞5；结合图3所以，在滑块33宽度方向的两侧壁上均设有传动组件6，传动组件6包括一根铰接于滑块33侧壁的中间杆62，中间杆62的中心位置转动连接于泵体1；中间杆62远离滑块33的一端铰接有一根传动杆61；传动杆61远离中间杆62的一端铰接有一根柱塞5，三根柱塞5的长度方向均呈平行设置。

参照图1和图4所示，在泵体1内设有一个油箱11，油箱11内部充满有液压油；三根柱塞5均穿设且滑移于油箱11，并且柱塞5在滑移过程中和油箱11侧壁保持呈密封配合；在油箱11背离滑块33的一端面设有三个液缸12，三根柱塞5穿设于油箱11背离滑块33的一端分别滑移于其中一个液缸12；柱塞5背离滑块33的一端设有活塞环18和密封圈19，柱塞5远离滑块33的一端与液缸12内壁呈密封配合。

参照图1、图3和图4所示，泵体1内设有和位于中间的液缸12相连通的直线型腔室9以及分别和位于两侧的液缸12相连通的L型腔室10；柱塞5在受力于滑块33而在泵体1内进行移动时，将会对直线型腔室9或者L型腔室10内的液压油进行推动挤压；直线型腔室9和L型腔室10均连通有一个气体安全阀13，气体安全阀13位于泵体1的上端；气体安全阀13通过泵体1内的管道以及软管同时连通于油箱11的上端侧壁，并且油箱11和直线型腔室9或L型腔室10呈单向连通，则液压油只能从直线型腔室9或L型腔室10内流至油箱11中。

参照图4-5所示，在泵体1背离动力端3的一端设有与三根柱塞5一一对应的液力端4；液力端4包括一个密封且通过螺栓可拆卸连接于泵体1的圆盘形缸盖41；其中一个缸盖41连接于泵体1背离动力端3一侧的端面上，另两个缸盖41连接于泵体1背离动力端3一端宽度方向的两个侧壁上，则位于两侧的缸盖41的中心轴向与位于端面的缸盖41的中心轴向呈垂直；在缸盖41内均设有一个隔膜空腔14，位于中间的缸盖41的隔膜空腔14和直线型腔室9相连通；位于两侧的缸盖41的隔膜空腔14和L型腔室10相连通；在隔膜空腔14中均安装有一片隔膜42，隔膜42优选为瓦楞隔膜，并且为了保持工作过程中的动压平衡以及能够顺利地排气，隔膜空腔14和气体安全阀13相连通，同时也与直线型腔室19或者L型腔室10相连通；同时，在缸盖41上位于下方的位置安装有一个补油阀15，隔膜空腔14和油箱11利用补油阀15实现单向导通，则油箱11底端侧壁通过软管连通于补油阀15。

参照图4-5所示，在缸盖41的上下位置分别设有出液阀组43和进液阀组44，缸盖41内部连通于出液阀组43和进液阀组44；出液阀组43和进液阀组44内均通过单向阀实现单向导通。

三个出液阀组43处分别连通有排出管20，三根排出管20均连通于同一根轴向呈水平的出液管7，出液管7的两端呈贯穿且均开设有出液口71；三个进液阀组44处分别连通有进入管23，三根进入管23均连通于同一根轴向呈水平的进液管8，进液管8的两端呈贯穿且均开设有进液口81。

本实施例的工作原理是：由电机21、减速器22驱动曲轴31作转动，曲轴31的转动通过连杆32转化为滑块33在滑道17中的直线运动，滑块33受力于连杆32而往背离曲轴31的一侧运动时，固定连接于滑块33且位于中间的柱塞5朝向与其对应的液力端4中的隔膜42一侧移动，从而通过隔膜42的鼓动而减小缸盖41内的空间，从而使流体介质从出液阀组43和出液管7中排出；与此同时，滑块33在朝向液力端4的一侧滑移时，通过中间杆62和传动杆61使位于两侧的柱塞5朝向曲轴31的一侧移动，从而使L型腔室10内部达到真空，并使隔膜42贴向靠近曲轴31的一侧，位于两侧的液力端4内空间增大，从而流体介质通过进液管8进入至两侧的液力端4中，进入的流体介质将会通过隔膜42对柱塞5起到一个反推力，从而能够增大曲轴31的扭矩且减轻驱动电机21的负载。之后，当曲轴31继续转动，滑块33往朝向曲轴31的一侧移动时，滑块33带动中间的柱塞5往背离液力端4一侧移动，从而使中间的液力端4通过进液管8进行吸液，与此同时，滑块33通过传动组件6将两侧的柱塞5往朝向液力端4一侧推动，从而使两侧的液力端4通过出液管7进行排液，进而在曲轴31的一个行程内，能够完成连续的吸液和排液。

同时，当柱塞5朝向隔膜42一侧移动时，直线型腔室9和L型腔室10内的液压油通过气体安全阀13流至油箱11中，隔膜空腔14中的气体通过泵体1内的管道从气体安全阀13中溢出；当柱塞5往背离隔膜42一侧移动时，气体安全阀13关闭，直线型腔室9或L型腔室10内处于真空状态，补油阀15内的弹簧压力小于真空压力，补油阀15启动液压油从油箱11中进入至直线型腔室9或L型腔室10内，使动力端3和液力端4处于稳定的状态。

实施例二：

一种柱塞液压隔膜泵，与实施例一的不同之处在于，参照图6所示，曲轴31沿其轴向设置有三个连杆轴颈25，以曲轴31中心轴向的方向进行投影，三个连杆轴颈25分布于一个圆周的三个位置；每根连杆轴颈25上均转动连接有一根连杆32；每根连杆32远离曲轴31的一端通过十字头均连接有一个滑块33；每个滑块33均固定连接有一根柱塞5；三根柱塞5中位于中间位置的柱塞5滑移密封配合于直线型腔室9,则位于两侧的柱塞5分别滑移密封配合于L型腔室10。

本实施例的工作原理是：当曲轴31开始转动时，因为连杆轴颈25沿曲轴31轴向交错设置，所以分别与每一根连杆轴颈25相连的连杆32将会产生不同步的运动，假设其中有两根连杆32带着柱塞5往背离隔膜42的一侧移动实现吸液，另一根连杆32则带着与其连接的柱塞5朝向隔膜42一侧移动实现出液，同时，两根由连杆32带动完成吸液的柱塞5之间也在进行不同步的运动，则在吸液和出液的转换过程中存在先后，从而实现连续的吸液和出液的过程。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种柱塞液压隔膜泵，包括泵体（1）、驱动组件（2），所述泵体（1）内设有动力端（3）、液力端（4）以及由动力端（3）驱动作直线运动的柱塞（5），所述动力端（3）包括转动连接于泵体（1）的曲轴（31）、转动连接于曲轴（31）的连杆（32）、转动连接于连杆（32）远离曲轴（31）一端且连接于柱塞（5）的滑块（33），所述液力端（4）包括与泵体（1）呈密封配合的缸盖（41）、设置于缸盖（41）内的隔膜（42）、对称设置于缸盖（41）的出液阀组（43）和进液阀组（44），其特征是：所述液力端（4）设置有至少两组，所述柱塞（5）与液力端（4）一一对应设置，所述曲轴（31）受力转动推动其中至少一根柱塞（5）朝向隔膜（42）运动并同时推动其中至少一根柱塞（5）背离隔膜（42）运动；多根所述柱塞（5）均连接于滑块（33），至少一根所述柱塞（5）固定连接于滑块（33）且至少一根所述柱塞（5）与滑块（33）之间连接有传动组件（6），所述传动组件（6）包括铰接于柱塞（5）的传动杆（61）、一端铰接于传动杆（61）背离柱塞（5）一端且另一端铰接于滑块（33）的中间杆（62），所述中间杆（62）中心转动连接于泵体（1）。

2.根据权利要求1所述的一种柱塞液压隔膜泵，其特征是：所述连杆（32）与柱塞（5）一一对应设置且均转动连接于同一根曲轴（31），所述曲轴（31）沿其中心轴向设有与连杆（32）一一对应设置的连杆轴颈，多个所述连杆轴颈沿曲轴（31）中心轴向呈交错设置。

3.根据权利要求1所述的一种柱塞液压隔膜泵，其特征是：多个所述出液阀组（43）均相连通有出液管（7），多个所述进液阀组（44）均相连通有进液管（8）。

4.根据权利要求3所述的一种柱塞液压隔膜泵，其特征是：所述出液管（7）两端均开设有出液口（71），所述进液管两端均开设有进液口（81）。

5.根据权利要求1所述的一种柱塞液压隔膜泵，其特征是：所述泵体（1）设有至少一条直线型腔室（9）和至少一条L型腔室（10），朝向隔膜（42）运动的所述柱塞（5）滑移且密封配合于直线型腔室（9），背离隔膜（42）运动的所述柱塞（5）滑移且密封配合于L型腔室（10）。

6.根据权利要求5所述的一种柱塞液压隔膜泵，其特征是：所述泵体（1）内设有油箱（11），多根所述柱塞（5）均穿设于油箱（11），所述油箱（11）与柱塞（5）一一对应设置有液缸（12），所述液缸（12）连通于直线型腔室（9）或L型腔室（10），所述柱塞（5）滑移且密封配合于液缸（12）。

7.根据权利要求6所述的一种柱塞液压隔膜泵，其特征是：所述泵体（1）设有气体安全阀（13），所述缸盖（41）设有用于安装隔膜（42）的隔膜空腔（14），所述气体安全阀（13）连通于隔膜空腔（14）。

8.根据权利要求7所述的一种柱塞液压隔膜泵，其特征是：所述油箱（11）与直线型腔室（9）或L型腔室（10）通过气体安全阀（13）单向导通实现液压油由直线型腔室（9）或L型腔室（10）流至油箱（11），所述隔膜空腔（14）与直线型腔室（9）或L型腔室（10）相连通。

9.根据权利要求6所述的一种柱塞液压隔膜泵，其特征是：所述缸盖（41）设有补油阀（15），所述油箱（11）与直线型腔室（9）或L型腔室（10）通过补油阀（15）单向导通实现液压油由油箱（11）流至直线型腔室（9）或L型腔室（10）。