CN107850059A

CN107850059A - 膜泵

Info

Publication number: CN107850059A
Application number: CN201680039446.2A
Authority: CN
Inventors: 达妮埃莱·米诺亚; 斯特凡诺·利沃蒂
Original assignee: Cyclotouch (common) Co Ltd
Current assignee: Cyclotouch (common) Co Ltd; Seko SpA
Priority date: 2015-07-06
Filing date: 2016-07-06
Publication date: 2018-03-27
Also published as: RU2018103786A3; RU2018103786A; EP3320209B1; EP3320209A1; US20180171995A1; ITUB20151971A1; JP2018519468A; WO2017006255A1

Abstract

一种膜泵(100；101)，所述膜泵(100；101)包括：具有工作室(16)的泵体(6)；具有分配室(15)的头部(5)，所述泵体(6)和所述头部(5)在联接表面(S)处联接以限定形成于所述泵体(6)的终端壁(36)和所述头部(5)的终端壁(35)之间的泵送室(L)；以及在所述联接表面(S)处定位或可定位在所述泵送室(L)中的至少一个膜(4)，所述至少一个膜配置成将所述工作室(16)与所述分配室(15)分离，所述膜(4)成形为借助于包含在所述工作室(16)中的流体在泵送室(L)内从吸入配置移动到所述的输送配置，其特征在于，所述泵(100；101)还包括联接或可联接到所述膜(4)的密封装置(7；70)，其中所述密封装置(7；70)成形为在所述膜(4)的所述吸入配置在所述泵体(6)的所述终端壁(36)和所述膜(4)之间限定第一间隙(C)，使得所述第一间隙(C)配置成将所述膜(4)的弯曲部分(F)与所述泵体(6)的所述终端壁(36)间隔，和/或在所述膜(4)的所述输送配置在所述头部(5)的所述终端壁(35)和所述膜(4)之间限定第二间隙(C)，使得所述第二间隙(C)配置成将所述膜(4)的弯曲部分(F)与所述头部(5)的所述终端壁(35)间隔。

Description

膜泵

技术领域

本发明涉及一种膜泵，特别是一种计量膜泵，其允许以简单、可靠、高效且经济的方式大幅减少泵运行期间可能的膜破损，提高泵效率并且减少维护干预需求。

背景技术

众所周知，计量膜泵允许从所谓的工作流体(包含在工作室(例如液压室)中，其中工作流体是液体)到所谓的泵送流体(包含在泵送室中)的移动的输送，同时保持两种流体物理分离。

计量泵运行的原理是基于膜的弹性变形能力，所述膜通过由包含在工作室内的位移流体(例如气态流体或液体)特别在面向泵体的膜的表面上施加的应力而移动。该应力可以是由于机械现象，例如由活塞运动导致的流体上的作用，或气动现象，例如通过在工作室中引入和释放流体(例如压缩液体或压缩空气)。由工作流体施加在膜表面上的力确定膜的移动以及吸入阀和排出阀的打开和关闭，或者，因此产生从低压吸入管线到高压输送管线的泵送流体的流动。

现有技术中的一些膜计量泵，例如在欧洲专利申请号EP1 291 524中描述的泵，提供了在膜的吸入配置处与泵体壁邻接的膜的使用。

然而，现有技术的膜泵具有一些缺点。

事实上，位于工作室和泵送室之间的膜的具体布置必需在彼此面对的膜与泵体和气缸盖的相应壁之间频繁接触，例如在膜的每次吸入和/或排出运动时。

已知类型的膜泵的缺点是与上述的终端壁的频繁接触导致膜的挠性表面的快速劣化。另外，由于接触引起的应力也会导致膜从理想的工作位置的不希望位移。

在任何情况下，如果膜损坏和/或从其工作位置移动，则泵运行的效率会受到损害。

所以，现有技术的膜泵需要频繁的维护干预，以便防止可能的故障并且为了更换膜而干预。维护干预要求熟练工人的参与，结果导致高成本；膜的不正确定位会导致膜的表面与上述壁之间的摩擦的不期望的增加，导致膜损坏现象的加速。

所以，本发明所提出和解决的技术问题在于提供一种计量膜泵，其允许克服上面参考现有技术所述的缺点。

发明内容

该问题由根据权利要求1的计量膜泵解决。本发明的优选特征在从属权利要求中说明。

有利地，本发明的目的允许借助于限制膜的挠性表面与泵体和头部的相应终端壁之间的接触面积的可能性来保持膜的完整性。

另一个优点是能够增加计量泵的生命周期的持续时间，而不会改变与可变形膜的结构密切相关的效率。

还有一个优点是能够便于泵的组装，并且允许简单和快速并且因此不昂贵的安装和维护干预。

从通过非限制性示例给出的一些实施例的以下详细描述，本发明的其它优点、特征和使用模式将变得显而易见。

附图说明

为了示例而不是限制的目的，现在将根据其优选实施例，特别是参考附图中的图来描述本发明，其中：

图1示出了根据本发明的膜泵的第一实施例的侧视截面图；

图2(a)，2(b)，2(c)，2(d)，2(e)示出了根据本发明的膜泵的优选实施例的细节的替代形式；

图3示出了根据本发明的膜泵的第二实施例的侧视截面图；

图4示出了根据本发明的膜泵的第三实施例的侧视截面图，特别是包括图2(e)的细节；

图5示出了根据本发明的膜泵的第四实施例的侧视截面图；

图6示出了根据本发明的膜泵的第五实施例的侧视截面图；

图7示出了根据本发明的膜泵的第六实施例的侧视截面图；

图8示出了根据本发明的膜泵的第七实施例的侧视截面图；

图9示出了根据本发明的膜泵的第八实施例的侧视截面图；

图10示出了根据本发明的膜泵的第九实施例的侧视截面图；

图11示出了根据本发明的膜泵的第十实施例的侧视截面图。

在图中，相同的附图标记将用于相似的元件。在以下描述中，诸如“右”，“左”，“前”，“后”，“底”，“顶”，“上”，“下”，“侧”等的方向术语参考附图中的图被使用。由于本发明的部件和/或元件和/或实施例可以以各种不同的取向定位和/或操作，因此仅仅通过示例而非限制的方式使用方向术语。

具体实施方式

参考图1，可以看到根据本发明的膜泵100的第一实施例(特别是计量泵)包括头部5和泵体6。如图所示，头部5包括分配室15，所述分配室15成形为允许工作流体从吸入阀1滑动到输送阀2。特别地，在第一实施例中，分配室15包括从相应的阀开始流动到泵送室L中的吸入通道和输送通道，如下面将详细描述。

如图1中所示，泵体6和头部5在联接表面S(例如环形联接表面)处彼此联接以限定在泵体6的终端壁36与头部5的另一终端壁35之间的泵送室L。

膜4在前述联接表面S处放置或定位在泵送室L中，并且配置成将工作室16与分配室15分离。膜4成形为在泵送室L内借助于包含在工作室16中的流体移动。特别地，通过由于机械方式(例如通过如图1中所示的活塞3的移动)或气动方式(例如在工作室16中交替地引入和释放压缩空气)而发生的在工作室16内部产生的压力变化来移动膜。

借助于工作室16内部的流体施加的压力变化确定膜从吸入配置到输送配置的移动，在所述吸入配置其有利地布置在终端壁36附近并且不接触终端壁36，在所述输送配置其布置在上述的终端壁35附近(并且可能不接触终端壁35)。在图1中，膜4显示为处于吸入配置。

例如由弹性材料制成的膜4成形为允许从包含在工作室中的流体到包含在泵送室中的流体的移动的输送，从而保持两种流体物理地分离。

有利地，根据本发明的膜泵100包括联接或可联接到膜4的密封装置7，所述密封装置7配置成以一种方式在吸入配置与工作室16的出口26邻接使得相对于工作室16密封包括在膜和泵体之间的区域C，如下面将详细描述。另外或替代地，密封装置7配置成以这样的方式在膜输送配置与分配室15的入口25邻接使得相对于分配室15密封包括在膜和头部之间的区域C'，如下面将详细描述。

在这里描述的第一实施例中，密封装置包括成形为固定到膜4，特别是固定在膜的中心区域处的盘7的元件。

如图1中所示，盘7在组装配置定位在面对泵体6的终端壁36的膜的面上，并且例如在膜的生产或模制阶段期间固定到膜4。

特别地，在图1所示的实施例中，盘7以这样的方式加厚使得确保膜4与终端壁36的间隔。

可选地，盘7以这样的方式由金属材料或热固性聚合物材料制成，使得在使用期间和在膜的可能的制造过程期间确保盘的原始形状的稳定性和维持。

例如，在通过模制过程以塑料材料制造膜的阶段中，塑料材料在实现过程中渗透到沿着盘厚度存在的特定狭缝中。特别地，盘7和膜4以不可逆的方式彼此固定。

提供了将盘7紧固到膜4的替代实施例，例如，提供了相应地定位在先前实现的膜4的相对面上的两个盘元件7之间的机械联接。

如图1和2(a)，2(b)中所示，加厚盘7具有远侧终端部分，例如面向泵体6的基部，所述基部以这样的方式被成形使得完全覆盖工作室16的出口26。特别地，盘7的远侧终端部分(可选地为大致平坦的基部)具有边缘27，所述边缘27成形为可选地借助于形状联接与工作室16的出口26的边缘邻接。

在未示出的其它实施例中，可以通过出口26的合适形状来实现期望的间隔。例如，借助于出口的边缘的增厚或出口边缘处的突起，可以保证与盘7的边缘邻接，特别是建立密封区域，如将在下面更详细地描述。

如图1，2(a)和2(b)中所示，边缘27具有凹凸图案，其配置成与设在出口26的边缘上的相应凹凸图案联接。在所示的示例中，这些凹凸图案相对于盘7的纵向轴线倾斜45°，并且以一种方式定向使得允许盘7的远端与出口26之间的联接。替代实施例包括盘7和出口的边缘之间的其它联接结构，例如部件之间的其它联接构造。也提供了垫圈或部件之间的替代密封元件的放置以确保密封区域的实现。

在所述的示例中，出口26的边缘与盘7的上边缘27之间的联接提供了相对于位于工作室16中的流体的密封端面。

有利地，当膜采取吸入配置时膜4的具体安装配置允许实现膜表面与泵体6的终端壁26之间的第一间隙C。间隙C配置成通过泵送室L的至少一个壁间隔膜4的至少弯曲部分F。特别地，弯曲部分F被限定为包括在固定在膜的中心区域处的密封装置和在连接表面S处固定到泵送室的膜边缘之间的膜4的部分。例如，弯曲部分F是在泵的运行状态期间在两侧相应地暴露于工作流体和泵送流体的膜的部分。

如图1中所示，在吸入配置，膜4位于终端壁36附近并且不与终端壁36接触。

通过盘7的边缘27和出口26的边缘之间的干涉来停止膜4朝向工作室16的前进。特别地，干涉提供了密封面的实现，因此包含在间隙C中的流体的一部分不能从间隙挤出，至少直到膜4在朝着输送配置的相反方向上受到应力。

在图1所述的示例中，盘7的厚度确定间隙C的最大高度。有利地，在吸入配置，膜4不会干涉泵体的壁36，原因是其由包含在间隙C中的流体支撑。

所以，通过提供用于控制、防止和保持膜4的完整性的系统，间隙C成形为至少将膜4的弯曲部分与终端壁36间隔。间隙C的实现使得可以控制膜4的挠性部分的最大延伸，因此允许防止和减少膜4的任何损坏。

一般地，例如可以取决于参考终端壁的形状，盘7的厚度和/或取决于出口26的边缘的厚度而变化的间隙C的具体构造可以取决于特定膜4的弹性程度，并且然后取决于膜4在吸入配置可以达到的最大延伸值适当地确定尺寸。

可选地，间隙C的体积被最小化，从而确保对膜4的必要支撑，同时最小化包含在间隙C中的流体量，从而限制由于进入间隙C体积中的流体动力学过程的管理而导致的可能的结构问题(例如，由于达到高压和/或在使用液体作为过程流体的情况下实现气泡导致的问题)。

有利地，间隙C具有当膜采取两个吸入或输送配置中的一个时实现的分离的液压功能(或流体功能，例如在气泵的情况下)，而不管泵的具体操作条件如何。特别地，在泵的停止条件下，在具有低或负吸入压力(以及高压力)的操作条件下，或在安全操作条件下，例如通过在吸入期间和输送期间涉及膜上的快速压力值变化的安全阀(内部或外部)的激活确定的条件，也实现液压的分离效果。

在这里描述的示例中，盘7可以以不同的方式固定在膜上，从而在吸入配置确定不同程度的最大延伸。

如图2(a)和2(b)中所示，加厚盘7可以在盘的底表面处或中心线部分处固定到膜4。图2(b)中所示的配置例如可应用于由比用于图2(a)的配置的膜更刚性和更不易变形的材料制成的膜。所以，在由刚性较大且变形较小的材料制成的膜的情况下，较低的界面厚度足以保护膜免于由于与终端壁36的不希望的接触而导致的磨损和损坏现象。

如图2(c)和2(d)中所示，另一密封装置70可以通过将多个部件组装在一起而获得，例如相应地将加厚的盘7'或7”通过榫槽联接(特别是借助于螺纹联接)而联接到间隔元件77'或77”。间隔元件77'和77”成形为限制或保持在膜的最大延伸极限以下，膜4从吸入配置行进到输送配置。

而且，间隔元件用于改变空隙C的体积并使其适应特定情况的要求(例如，管理流体动态过程，如上所述)。

在本发明的第一实施例中，泵体6的终端壁36具有从壁的外边缘(例如在联接表面S附近)朝向工作室的出口26渐缩的形状，以便确保相对于膜4的弯曲部分F的期望间隔。在图1所示的示例中，终端壁36成形为圆锥形表面部分。通常提供端壁36的替代构造，例如，根据泵操作参数，使用的工作流体，密封装置7的配置和使用的膜4而变化。

作为非限制性示例，泵体6的终端壁36可以具有凹入的表面，特别是在从联接表面S朝向工作室16的出口26延伸的部分处。

图3示出了根据本发明的膜泵100的第二实施例，其中另一邻接表面设在工作室16的内部，并且密封装置7以这样的方式成形使得在工作流体B的输送阶段期间限制膜4朝向分配室15的移动。特别地，盘7包括另一间隔元件，所述另一间隔元件以这样的方式安装成与设在工作室16中的另一邻接表面干涉使得限制膜4进入输送配置的最大延伸。

在图2(e)中，相对于密封装置70示出了图4的放大细节，所述密封装置包括借助于弹簧29弹性地联接到间隔元件77”'的盘7”'。基本上用作多阀装置的图4的密封装置70成形为通过增加流体的通过表面来限制工作流体B的流体动力学负荷的损失。在泵的工作阶段期间，在输送和吸入阶段期间，工作流体B也通过设在间隔件77”'的表面上的通道109。所以，在相等的流率下，流体速度减小，导致负荷损失的有利减少。

特别地，在泵的输送阶段期间弹簧29配置成将盘7”'保持在基本上由元件隔离件77”'间隔的配置。因此，工作流体B保持流体动力地连接到界面C，直到吸入阶段，与此相对应，通过关闭工作流体B的通过，将盘7”'定位成抵靠在间隔件77”'上。在该吸入位置，间隙C施加膜4的整个弯曲部分的期望支撑。在图5中示出了密封装置70的替代实施例。对于图2(e)中详细示出的图4的配置，图5中的密封装置70包括抵靠在位于工作室16的出口26处的间隔元件上的盘。如已经参考图4所述，在图5中也示出了实施例，其允许减少工作流体B的负荷损失，在泵的工作状态下增加有用于流体通过的表面。

通常，如例如图6中所示，为了改善运行，膜4以一种方式在工作室16的方向上被预张紧使得保证更有效地响应工作流体B的运动的请求。

有利地，膜的预张紧有助于保持盘7的边缘27与工作室16的出口26之间的连接，其确保形成间隙C。

根据本发明的泵的另一实施例提供在组装膜时进行可选地由金属材料制成的膜的预张紧。然后膜可以在它们的边缘处以预张紧配置固定到联接表面S。特别地，根据本发明的膜4可以由PTFE和/或橡胶和/或金属材料和/或塑料材料制成。

有利地，由金属材料制成的膜抵抗非常高的工作压力，例如允许以工作流体B与泵送流体A之间的数千巴的压差工作(其中1巴＝100kPa)。

与由金属材料制成的膜发生的情况相反，由塑料材料制成的膜不保持在组装阶段中提供的预张紧。

提供弹性装置(例如图6中所示的弹簧)的使用以便确保膜4的预张紧。特别地，弹簧可以是螺旋型的，或是例如杯形弹簧，或是电磁弹簧。

特别地，膜4通过工作室16的方向上的力被预加载，其具有这样的强度使得在工作室内部产生比分配室中的压力更高的压力，可选地至少1巴以上。因此，通过膜4的预加载，在室16中产生人造压力，从而避免工作流体的空化现象。

根据本发明的膜泵100的其它实施例提供了使用致动装置来调节膜4的预加载强度。例如机械和/或液压和/或气体和/或电和/或磁类型的致动装置。

在计量泵涉及使用多重膜的情况下，提供上述密封装置固定到至少一个膜，而不依赖于具体的定位。也就是说，取决于具体的要求，密封装置可以被施加在面向工作室16的膜上，或面向分配室15的膜上，或两个膜上。例如，在图7和8中，相应地提供具有插入流体的双膜泵和具有插入真空的双膜泵。在图中未示出的根据本发明的泵的又一替代实施例提供了多个串联安装的膜(例如三个膜)的使用。在中心膜也设有密封盘7的情况下，在两个连续膜之间限定的另外的流体间隙的实现将是可能的。

有利地，在两侧中的一侧的流体的突然损失的情况下(例如，在过压阀的干预之后，或者在设在泵中的一个或多个阀未完全密封的情况下)，例如通过与工作压力无关地增加或减少工作流体的量，根据本发明的计量泵的密封装置7支撑膜4并允许正确量的工作流体(在膜和活塞之间)的恢复。

有利地，根据本发明的计量膜泵允许借助于液压系统或借助于机械和液压系统来监测适量的工作流体，其中通过检测膜的具体定位来致动泵驱动。例如，在图9所示的实施例中，工作流体的恢复阀仅在检测到膜4的正确定位之后才被机械致动。特别地，活塞与膜之间的液体(例如油)的量借助于膜的向后位置来控制，这样的机械致动的检测允许打开阀的中心管道以使液体恢复。

在图10中示出了根据本发明的泵101的第九优选实施例，其中盘7位于膜4的面向分配室15的面上。例如，分配室15成形为在吸入阀1和输送阀2之间的直管道。分配室15的入口25定位在直管道的侧表面上。加厚盘7具有远端的一部分，例如面向头部5的基部，其成形为完全覆盖分配室1的入口25。特别地，盘7的远端部分(可选地为大致平坦的基部)具有边缘47，所述边缘47成形为可选地以形状联接的方式与分配室15的入口25的边缘邻接。

例如，边缘47具有凹凸图案，所述凹凸图案配置成与设在入口25的边缘上的相应凹凸图案联接，特别是这样的凹凸图案相对于盘7的纵向轴线倾斜45°，并且以一种方式定向成使得允许盘7的远端与入口25之间的联接。

入口25和边缘47之间的联接相对于位于分配室15中的流体产生密封面。

膜的具体安装配置允许在膜的弯曲部分和头部5的终端壁35之间的第二间隙C'的实现。因此，有利地，膜的弯曲部分从流体间隙C'被支撑，并且因此不会与头部5的终端壁接触，极大地增加了膜的使用寿命周期。

在图11中示出了根据本发明的泵101的第十实施例，其中盘7成形为在至少中心线部分处固定到膜，并且在相应地面向主体泵6和头部5的膜的两个面上具有两个突出部分。特别地，该实施例允许在膜4的入口配置实现第一间隙C，并且在膜的输送配置实现第二间隙C”，因此避免膜接触头部5的终端壁35，尤其是在泵的排出阶段期间膜受到高应力的情况下，最大程度地防止膜两侧的可能损坏。有利地，头部5的终端壁35可以具有渐缩的形状，例如至少包括从壁的外边缘(例如对应于联接表面S)开始朝向分配室15的入口25的锥形部分。

如已经针对泵体6的终端壁36所示，终端壁35可以呈现多种构造，这些构造也不同于在本文中描述的附图中所示的构造，例如根据泵工作参数，使用的工作流体，使用的密封装置7和膜4的配置而变化。在上面已描述了优选实施例中并且已提出了本发明的变型，但是应当理解的是，本领域技术人员可以进行修改和变化，而不脱离附带权利要求限定的相关保护范围。

Claims

1.一种膜泵(100；101)，所述膜泵(100；101)包括：

具有工作室(16)的泵体(6)；

具有分配室(15)的头部(5)，所述泵体(6)和所述头部(5)在联接表面(S)处联接以限定形成于所述泵体(6)的终端壁(36)和所述头部(5)的终端壁(35)之间的泵送室(L)；以及

在所述联接表面(S)处定位或可定位在所述泵送室(L)中的至少一个膜(4)，所述至少一个膜配置成将所述工作室(16)与所述分配室(15)分离，所述膜(4)成形为借助于包含在所述工作室(16)中的流体在所述泵送室(L)内从吸入配置移动输送配置，

其特征在于，所述泵(100；101)还包括联接或可联接到所述膜(4)的密封装置(7；70)，其中所述密封装置(7；70)成形为在所述泵体(6)的所述终端壁(36)和所述膜(4)的弯曲部分(F)之间限定第一间隙(C)，所述弯曲部分(F)是包括在所述密封装置(7；70)和所述联接表面(S)之间的膜部分(4)，其中所述第一间隙(C)适于在所述膜(4)的所述吸入配置将所述膜(4)的所述弯曲部分(F)与所述泵体(6)的所述终端壁(36)间隔开，和/或在所述头部(5)的所述终端壁(35)和所述膜(4)的所述弯曲部分(F)之间限定第二间隙(C')，其中所述第二间隙(C')适于在所述膜(4)的所述输送配置将所述膜(4)的所述弯曲部分(F)与所述头部(5)的所述终端壁(35)间隔开。

2.根据前述权利要求所述的膜泵(100；101)，其中所述密封装置(7；70)成形为在所述膜(4)的所述吸入配置抵靠所述工作室(16)的出口(26)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的膜泵(101)，其中所述密封装置(7；70)成形为在所述膜(4)的所述输送配置抵靠所述分配室(15)的入口(25)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的膜泵(100；101)，其中所述密封装置(7；70)包括大致圆柱形元件，所述圆柱形元件成形为固定或可固定在所述膜(4)的表面上的加厚盘(7)。

5.根据前述权利要求所述的膜泵(100；101)，当从属于权利要求2时，其中所述盘(7)的至少远端部分具有边缘(27)，所述边缘成形为可选地以形状联接的方式邻接所述出口(26)的相应边缘。

6.根据权利要求4或5中任一项所述的膜泵(101)，当从属于权利要求3时，其中所述盘(7)的远端的至少一部分具有边缘(47)，所述边缘成形为可选地以形状联接的方式邻接所述入口(25)的相应边缘。

7.根据前述权利要求中任一项所述的膜泵(100；101)，其中所述密封装置(70)包括固定或可固定到所述盘(7'，7'，7”')的间隔元件(77'，77”，77”')。

8.根据前述权利要求中任一项所述的膜泵(100；101)，其中所述膜(4)在所述工作室(16)的方向上被预张紧。

9.根据前述权利要求中任一项所述的膜泵(100；101)，其中所述膜(4)由金属材料制成。

10.根据权利要求8或9中任一项所述的膜泵(100；101)，所述膜泵(100；101)包括配置成用于预张紧所述膜(4)的预张紧装置。

11.根据前述权利要求所述的膜泵(100；101)，其中所述预张紧装置配置成在所述工作室(16)的方向上预张紧所述膜(4)。

12.根据权利要求10或11中任一项所述的膜泵(100；101)，其中所述预张紧装置包括沿着所述密封装置(7,70)的轴向延伸部定位或可定位的弹簧，所述弹簧可选地选自下列：螺旋弹簧、杯形弹簧和电磁弹簧。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的膜泵(100；101)，其中所述预张紧装置包括致动装置，所述致动装置可选地选自下列：机械致动器装置，液压致动器装置，电致动器装置和磁致动器装置。