CN108591032A - 卫生级气动隔膜泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及卫生级气动隔膜泵，包括多个球室，每个球室包括相互连接的上球室和下球室，所有球室的上球室内部为筒状通孔，筒状通孔主要由顺序连通的圆柱形通孔e、圆台形通孔f和圆柱形或圆台形通孔g构成，相邻两个通孔的孔壁圆角过渡，通孔f内壁上均匀分布有多块形状和尺寸相同且独立的限位块，限位块由类等腰三角形平面A、弓形平面B和曲面C围成，面A与孔f的中心轴平行同时与面B垂直，面A分别与孔f的孔壁和面B圆角过渡，面C与孔f的孔壁贴合；筒状通孔孔壁、限位部件表面以及下球室内壁的粗糙度≤4μm。本发明结构简单，成本低廉；采用卡箍固定，拆卸方便；流阻小，内壁光滑，无死角，满足了卫生级的要求。

Description

卫生级气动隔膜泵

技术领域

本发明属于属于隔膜泵领域，涉及一种卫生级气动隔膜泵。

背景技术

气动隔膜泵是一种新型液态物料输送设备。该泵具备体积小、重量轻、安装使用方便灵活等特点。因其可输送含固体颗粒的液体，不存在防爆方面的问题等优点，气动隔膜泵在食品、制药及自来水生产企业的使用越来越普遍。由于食品、制药及自来水行业对加工卫生的要求，对气动隔膜泵的卫生提高了更高的要求。

现有的气动隔膜泵球室如图1所示，主要是由阀球、球座、密封圈及限制阀球冲出球室的阻挡限制筋组成的，其中球座与密封圈之间有一定的间隙，阻拦筋与球室为一体式铸造结构，泵体与上、下接管及薄膜气室腔间的连接采用螺栓连接。球室内部呈胶囊状，阻拦筋一般为十字形，其隔断了球室，一方面，结构复杂易造成铸造缺陷(气孔或砂眼)，形成液流死角，结构复杂增大了流阻，另一方面铸造不便，由于锐角较多，难以进行抛光。此种结构的气动隔膜泵球室难以满足气动隔膜泵卫生级的要求。此外，泵体与各部件通过螺栓连接，不方便拆卸清洗。

因此，开发一种无液流死角、流阻小、拆卸便捷且满足卫生级要求的气动隔膜泵极具现实意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种无液流死角、流阻小、拆卸便捷且满足卫生级要求的气动隔膜泵。本发明对上球室进行重新设计，在上球室内设置规则的限位部件，方便对球室内壁进行抛光，抛光后内壁表面粗糙度较小，使用时不易产生液滴残留，使其满足卫生级的要求。此外将球座与下球室一体成型，消除了内部的死角，简化了结构，减少了零部件。

为了达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

卫生级气动隔膜泵，包括多个球室，每个球室包括相互连接的上球室和下球室，所有球室的上球室内部为筒状通孔，筒状通孔中部设有限制阀球冲出上球室的限位部件；筒状通孔孔壁、限位部件表面以及下球室内壁的粗糙度≤4μm。本发明的卫生级气动隔膜泵球室内壁容易进行抛光，抛光后粗糙度较小，在使用过程中不容易产生液体滞留，使用后内壁观察不到液滴残留，能够满足卫生级的要求。

作为优选的技术方案：

如上所述的卫生级气动隔膜泵，所述多个球室的形状和尺寸相同，分别为球室Q₁、Q₂、Q₃和Q₄。本发明的保护范围并不仅限于此，球室的形状和尺寸不同可也适用于本发明，只需保证各球室与其他部件连接牢靠，无泄漏即可。

如上所述的卫生级气动隔膜泵，所述下球室与球座连接，二者为一体铸造成型件的组成部件，一体铸造成型件内部中空且由顺序连通的圆柱形通孔a、圆台形通孔b、圆柱形通孔c和圆台形通孔d构成，相邻两个通孔的孔壁圆角过渡，通孔c和通孔d为球座的内部腔室；

通孔a的孔径等于通孔b的最大孔径，通孔b和通孔d的最小孔径等于通孔c的孔径，通孔c的孔径小于阀球直径，通孔a的圆形横截面面积与阀球最大横截面积的差值大于通孔c的圆形横截面面积，即阀球在通孔a中运动时，通孔a与阀球之间的环形面积要大于下球室进口端的面积，否则就会造成节流，无法达到设计要求的流量。

如上所述的卫生级气动隔膜泵，所述筒状通孔主要由顺序连通的圆柱形通孔e、圆台形通孔f和圆柱形或圆台形通孔g构成，通孔g的具体形状与泵的规格相关，可根据规格进行调整，相邻两个通孔的孔壁圆角过渡，具体圆角的角度与隔膜泵的规格相关，可根据规格进行调整；

通孔f与通孔e连接的一端面积大于通孔f与通孔g连接的一端，通孔g的最小孔径等于通孔c的孔径，通孔e的圆形横截面面积与阀球最大横截面积的差值大于通孔c和通孔g的最大圆形横截面面积。

如上所述的卫生级气动隔膜泵，所述限位部件由三块独立的且形状和尺寸相同的限位块组成，限位块位于通孔f内，其沿通孔f中心轴方向的高度与通孔f相同；本发明的保护范围并不仅限于此，限位部件也可是由多块限位块同时与一环状物内侧连接形成的整体，限位块的数量也不限于3块，也可少于3块，只是阀球的位置不容易固定，容易在水平方向滚动；所述限位块在通孔f内的分布形式可均匀可不均匀，限位块的形状及尺寸也可不同，限位块的具体位置及高度可根据实际情况进行选择，只要确保能够实现限位即可；

所述限位块由类等腰三角形平面A、弓形平面B和曲面C围成，类等腰三角形与等腰三角形的区别在于两腰为平滑曲线，且两腰之间平滑过渡连接，类等腰三角形的底边与弓形的弦重合，类等腰三角形的腰和弓形的弧与曲面C的边缘重合，平面A与通孔f的中心轴相互平行同时与平面B相互垂直，平面A分别与通孔f的孔壁和平面B圆角过渡，曲面C与通孔f的孔壁贴合；平面A与平面B垂直，一方面降低了加工难度，另一方面如平面A与平面B夹角过大(大于95°)增大流阻，会影响流量。平面A与平面B的夹角为90～93°，对流阻影响不大，也可适用。圆角过渡一方面避免了球与球室撞击力度过大对结构造成的损伤，另一方面，减小了球室内流阻。

三块限位块中的平面B共平面，且弓形的弦分别位于等边三角形的三条边上，等边三角形的内接圆半径小于阀球半径，所述等边三角形的内接圆的具体半径根据实际情况进行设置；

所述上球室和三块限位块一体铸造成型。本发明的球室中所有通孔的高度以及限位块的位置应当保证阀球的运动高度大于球座孔直径(即通孔c的孔径)的四分之一，使管道能够达到全开的状态，阀球的运动高度不宜过高，否则会导致阀球的运动势能增加，造成能量消耗，进而降低设备的效率。

如上所述的卫生级气动隔膜泵，球室内通孔a和通孔e相邻，且二者的孔径相同，如两者孔径不同，连接处会出现台阶，一方面会对液体流动产生影响，另一方面会台阶处容易产生液滴残留，球室中上球室与下球室通过卡箍连接，通过卡箍固定方便后续拆卸清洗。

如上所述的卫生级气动隔膜泵，卫生级气动隔膜泵还包括左泵体、右泵体和中间体组件；

左泵体和右泵体形状和尺寸相同，都是由直管和中空球缺体组成，直管平行于中空球缺体的开口面且与中空球缺体的内部空间连通，左泵体和右泵体分别为一体成型件，本发明中左泵体和右泵体都为对称结构，可上下旋转互换，没有方向要求，现有技术中的气动隔膜泵的泵体为非对称结构，一端设有对阀球进行阻拦的筋条，因而不能上下颠倒；

中间体组件为对称结构，由圆柱形中间件以及与中间件两端连接的圆台形端盖件组成，两端盖件面积较小的一端与中间件连接，面积较大的一端分别与左泵体和右泵体中的中空球缺体通过卡箍连接；

左泵体中的直管两端为i端和j端，右泵体中的直管两端为m端和n端，i端和m端位于中间件中心轴的一侧且分别与球室Q₁和Q₂中的球座通过卡箍连接，j端和n端位于圆柱中心轴的另一侧且分别与球室Q₃和Q₄中的上球室通过卡箍连接。本发明的左泵体、右泵体和中间体组件并不仅限于此，其他形状或尺寸的左泵体、右泵体和中间体组件也可适用于本发明。

如上所述的卫生级气动隔膜泵，球室Q₁和Q₂中的上球室分别与两直管或两弯管的一端通过卡箍连接，两直管或两弯管的另一端为卫生级气动隔膜泵的出水端；或者球室Q₁和Q₂中的上球室分别与两弯管的一端通过卡箍连接，另一端分别与三通接管相对的两端通过卡箍连接，三通接管剩余的一端为出水端。球室与其他部件的连接形式并不仅限于此，其他方便拆卸的形式也可适用于本发明，此外，直管或弯管也可为其他形状管。

如上所述的卫生级气动隔膜泵，球室Q₃和Q₄中的球座分别与两直管或两弯管的一端通过卡箍连接，两直管或两弯管的另一端为卫生级气动隔膜泵的进水端，或者球室Q₃和Q₄中的球座分别与两弯管的一端通过卡箍连接，两弯管的另一端分别与三通接管相对的两端通过卡箍连接，三通接管剩余的一端为进水端。

本发明的管道进出口采用三通接管连接方式，三通接管与泵体之间采用弯管联结，此设计的优点是气动隔膜泵的进出口可在竖直方向做圆周旋转，这样可方便现场管道的连接。将出口端的三通接管拆除后，本气动隔膜泵又可改为一端进液，两端出液，且出口端可在水平方向做圆周旋转，或将弯管改为直管，使出口朝上，这样可方便用户灵活使用。在进口端拆除三通接管即可成为两种不同液体分别进入两侧的泵体，在出口处合为一体，进入管道，进口处的弯管可在水平方向做圆周旋转，或将弯管改为直管，直接与容器相连；也可以同时将进口三通接管、出口三通接管拆除，即成为双通道气动隔膜泵，同样接头可采取上述形式使其旋转一定角度后使用。如将进口处三通接管改为长进口管，该泵还可作为插桶泵使用。以上多种组装方式，做到了产品可灵活配合使用，降低生产、管理成本，同时在用户使用后也可根据生产需求进行快速更换，节约人力物力。

本发明的三通接管和弯管采用同一种规格，具有很好的互换性，卡箍及密封圈采用标准件，大大提高了产品的通用性，降低生产成本，方便快速更换。

如上所述的卫生级气动隔膜泵，所有卡箍连接的两部件之间设有密封圈，卫生级气动隔膜泵中所有的上球室、限位块、下球室、球座、阀球和卡箍的材质为食品级不锈钢，所有密封圈的材质为食品级三元乙丙橡胶。各部件的材质也可为其他食品级材料，只要满足使用需求即可。

发明机理：

本发明对上球室进行重新设计，将上球室的通孔设计为规则的形状(由顺序连通的圆柱形通孔e、圆台形通孔f和圆柱形或圆台形通孔g构成)，并在通孔f孔壁设置规则的限位部件，限位部件为类三角形锥面结构，一方面，其限制了阀球向上运动，杜绝了阀球被吸出的可能，另一方面，限位部件的各面间及限位部件与通孔连接处进行圆角过渡，减小了流阻，方便了介质通过，还有规则的结构便于对球室内壁进行抛光，抛光后内壁表面粗糙度较小，使用时不易产生液滴残留，使其满足卫生级的要求。

本发明还通过一体成型球座与下球室，消除了内部的死角，简化了结构，减少了零部件；同时本发明采用了卡箍这种快拆方式固定各部件，极大的方便了操作者的清洗、检修等工作，降低了劳动成本。

有益效果：

(1)本发明的卫生级气动隔膜泵，结构简单，零部件少，便于加工制造，成本低廉；

(2)本发明的卫生级气动隔膜泵，采用卡箍固定各部件，极大的方便了拆卸工作，降低了劳动成本；

(3)本发明的卫生级气动隔膜泵，流阻小，内壁光滑，无死角，满足了卫生级的要求。

附图说明

图1为现有技术气动隔膜泵上球室的结构示意图；

图2为本发明的卫生级气动隔膜泵的结构示意图；

图3为本发明的卫生级气动隔膜泵球室的结构示意图；

图4为本发明的上球室的主视剖面图；

图5为本发明的上球室的仰视图；

图6为本发明的上球室的示意图；

图7为本发明的上球室剖开后的示意图；

图8为本发明的下球室与球座的示意图；

图9为本发明的三通接管结构示意图；

图10为本发明的弯管结构示意图；

图11为本发明的左泵体的主视图；

图12为本发明的左泵体的结构示意图；

其中，1-三通接管，2-弯管，3-球室Q₂，4-中间体组件，5-右泵体，6-卡箍I，7-密封圈I，8-卡箍II，9-下球室，10-卡箍III，11-密封圈II，12-阀球，13-上球室，14-球座，15-通孔e，16-通孔f，17-通孔g，18-限位部件，19-平面A，20-平面B，21-曲面C，22-通孔a，23-通孔b，24-通孔c，25-通孔d，26-直管，27-中空球缺体。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

卫生级气动隔膜泵如图2所示，主要由4个球室、中间体组件4、左泵体和右泵体5组成；4个球室的形状和尺寸均相同，分别为球室Q₁、Q₂、Q₃和Q₄；

球室Q₂ 3如图3所示，主要由球座14、下球室9、上球室13、卡箍III 10及密封圈II11组成，上球室13和下球室9相互连接，阀球12位于上下球室及球座14围成的空间内；

上球室13如图5和6所示，其内部为如图4所示的筒状通孔，筒状通孔主要由顺序连通的圆柱形通孔e 15、圆台形通孔f 16和圆台形通孔g 17构成，相邻两个通孔的孔壁圆角过渡，通孔f与通孔e连接的一端面积大于通孔f与通孔g连接的一端，通孔g可也为圆柱形，筒状通孔中部设有限制阀球冲出上球室的限位部件18，限位部件由形状和尺寸相同的三块独立的限位块组成，其在通孔f16内壁上均匀分布，其沿通孔f 16中心轴方向的高度与通孔f 16相同。

限位块如图7所示，由类等腰三角形平面A 19、弓形平面B 20和曲面C 21围成，类等腰三角形与等腰三角形的区别在于两腰为平滑曲线，且两腰之间平滑过渡连接，类等腰三角形的底边与弓形的弦重合，类等腰三角形的腰和弓形的弧与曲面C 21的边缘重合，平面A 19与通孔f 16的中心轴相互平行同时与平面B20相互垂直，平面A 19分别与通孔f 16的孔壁和平面B 20圆角过渡，曲面C 21与通孔f 16的孔壁贴合。

三块限位块中的平面B共平面，且弓形的弦分别位于等边三角形的三条边上，等边三角形的内接圆半径小于阀球半径；上球室和三块限位块一体铸造成型。

下球室与球座连接，二者为一体铸造成型件的组成部件，一体铸造成型件如图8所示，内部中空且由顺序连通的圆柱形通孔a 22、圆台形通孔b 23、圆柱形通孔c 24和圆台形通孔d 25构成，相邻两个通孔的孔壁圆角过渡，通孔c 24和通孔d 25为球座的内部腔室；

通孔a 22的孔径等于通孔b 23的最大孔径，通孔b 23和通孔d 25的最小孔径等于通孔c 24的孔径，通孔c 24的孔径等于阀球12直径的1/3，通孔a 22的圆形横截面面积与阀球12最大横截面积的差值大于通孔c 24的圆形横截面面积，其中通孔a 22和通孔e 15相邻且二者的孔径相同，通孔c 24的孔径等于通孔g 17的最小孔径，通孔e 15的圆形横截面面积与阀球12最大横截面积的差值大于通孔c 24和通孔g 17的最大圆形横截面面积。

上球室13与下球室9间设有密封圈II 11，二者通过卡箍III 10固定连接；

左泵体和右泵体5形状和尺寸相同，左泵体如图11和12所示，由直管26和中空球缺体27组成，直管26平行于中空球缺体27的开口面且与中空球缺体27的内部空间连通，左泵体3和右泵体分别为一体成型件；

中间体组件为对称结构，由圆柱形中间件以及与中间件两端连接的圆台形端盖件组成，两端盖件面积较小的一端与中间件连接，面积较大的一端分别与左泵体和右泵体中的中空球缺体通过卡箍I 6连接；

左泵体中的直管两端为i端和j端，右泵体中的直管两端为m端和n端，i端和m端位于中间件中心轴的一侧且分别与球室Q₁和Q₂中的球座通过卡箍连接，j端和n端位于圆柱中心轴的另一侧且分别与球室Q₃和Q₄中的上球室通过卡箍连接。

球室Q₁和Q₂中的上球室分别与两弯管的一端通过卡箍II 8连接，另一端分别与三通接管相对的两端通过卡箍连接，球室Q₃和Q₄中的球座分别与两弯管的一端通过卡箍连接，两弯管的另一端分别与三通接管相对的两端通过卡箍连接，弯管如图10所示，三通接管如图9所示，其中Q₂中的上球室与两弯管的一端设有密封圈I 6；或者，球室Q₁和Q₂中的上球室分别与两弯管的一端通过卡箍连接，两弯管的另一端为卫生级气动隔膜泵的出水端，球室Q₃和Q₄中的球座分别与两弯管的一端通过卡箍连接，两弯管的另一端为卫生级气动隔膜泵的进水端；以上弯管也可为直管。

所有卡箍连接的两部件之间设有密封圈，卫生级气动隔膜泵中所有的上球室、限位块、下球室、球座、阀球和卡箍的材质为食品级不锈钢，所有密封圈的材质为食品级三元乙丙橡胶。

筒状通孔孔壁、限位部件表面以及下球室内壁的粗糙度≤4μm。

经验证，本发明的卫生级气动隔膜泵，结构简单，零部件少，便于加工制造，成本低廉；采用卡箍固定各部件，极大的方便了拆卸工作，降低了劳动成本；流阻小，内壁光滑，无死角，满足了卫生级的要求。

Claims (10)

1.卫生级气动隔膜泵，包括多个球室，每个球室包括相互连接的上球室和下球室，其特征是：所有球室的上球室内部为筒状通孔，筒状通孔中部设有限制阀球冲出上球室的限位部件；筒状通孔孔壁、限位部件表面以及下球室内壁的粗糙度≤4μm。

2.根据权利要求1所述的卫生级气动隔膜泵，其特征在于，所述多个球室的形状和尺寸相同，分别为球室Q₁、Q₂、Q₃和Q₄。

3.根据权利要求2所述的卫生级气动隔膜泵，其特征在于，所述下球室与球座连接，二者为一体铸造成型件的组成部件，一体铸造成型件内部中空且由顺序连通的圆柱形通孔a、圆台形通孔b、圆柱形通孔c和圆台形通孔d构成，相邻两个通孔的孔壁圆角过渡，通孔c和通孔d为球座的内部腔室；

通孔a的孔径等于通孔b的最大孔径，通孔b和通孔d的最小孔径等于通孔c的孔径，通孔c的孔径小于阀球直径，通孔a的圆形横截面面积与阀球最大横截面积的差值大于通孔c的圆形横截面面积。

4.根据权利要求3所述的卫生级气动隔膜泵，其特征在于，所述筒状通孔主要由顺序连通的圆柱形通孔e、圆台形通孔f和圆柱形或圆台形通孔g构成，相邻两个通孔的孔壁圆角过渡；

通孔f与通孔e连接的一端面积大于通孔f与通孔g连接的一端，通孔g的最小孔径等于通孔c的孔径，通孔e的圆形横截面面积与阀球最大横截面积的差值大于通孔c和通孔g的最大圆形横截面面积。

5.根据权利要求4所述的卫生级气动隔膜泵，其特征在于，所述限位部件由三块独立的且形状和尺寸相同的限位块组成，限位块位于通孔f内，其沿通孔f中心轴方向的高度与通孔f相同；

所述限位块由类等腰三角形平面A、弓形平面B和曲面C围成，类等腰三角形与等腰三角形的区别在于两腰为平滑曲线，且两腰之间平滑过渡连接，类等腰三角形的底边与弓形的弦重合，类等腰三角形的腰和弓形的弧与曲面C的边缘重合，平面A与通孔f的中心轴相互平行同时与平面B相互垂直，平面A分别与通孔f的孔壁和平面B圆角过渡，曲面C与通孔f的孔壁贴合；

三块限位块中的平面B共平面，且弓形的弦分别位于等边三角形的三条边上，等边三角形的内接圆半径小于阀球半径；

所述上球室和三块限位块一体铸造成型。

6.根据权利要求5所述的卫生级气动隔膜泵，其特征在于，球室内通孔a和通孔e相邻，且二者的孔径相同，球室中上球室与下球室通过卡箍连接。

7.根据权利要求6所述的卫生级气动隔膜泵，其特征在于，卫生级气动隔膜泵还包括左泵体、右泵体和中间体组件；

左泵体和右泵体形状和尺寸相同，都是由直管和中空球缺体组成，直管平行于中空球缺体的开口面且与中空球缺体的内部空间连通，左泵体和右泵体分别为一体成型件；

中间体组件为对称结构，由圆柱形中间件以及与中间件两端连接的圆台形端盖件组成，两端盖件面积较小的一端与中间件连接，面积较大的一端分别与左泵体和右泵体中的中空球缺体通过卡箍连接；

左泵体中的直管两端为i端和j端，右泵体中的直管两端为m端和n端，i端和m端位于中间件中心轴的一侧且分别与球室Q₁和Q₂中的球座通过卡箍连接，j端和n端位于圆柱中心轴的另一侧且分别与球室Q₃和Q₄中的上球室通过卡箍连接。

8.根据权利要求7所述的卫生级气动隔膜泵，其特征在于，球室Q₁和Q₂中的上球室分别与两直管或两弯管的一端通过卡箍连接，两直管或两弯管的另一端为卫生级气动隔膜泵的出水端；或者球室Q₁和Q₂中的上球室分别与两弯管的一端通过卡箍连接，另一端分别与三通接管相对的两端通过卡箍连接。

9.根据权利要求8所述的卫生级气动隔膜泵，其特征在于，球室Q₃和Q₄中的球座分别与两直管或两弯管的一端通过卡箍连接，两直管或两弯管的另一端为卫生级气动隔膜泵的进水端，或者球室Q₃和Q₄中的球座分别与两弯管的一端通过卡箍连接，两弯管的另一端分别与三通接管相对的两端通过卡箍连接。

10.根据权利要求9所述的卫生级气动隔膜泵，其特征在于，所有卡箍连接的两部件之间设有密封圈，卫生级气动隔膜泵中所有的上球室、限位块、下球室、球座、阀球和卡箍的材质为食品级不锈钢，所有密封圈的材质为食品级三元乙丙橡胶。