CN1099103A - 具有两级空气调节阀的双膜片泵 - Google Patents

Abstract

一种双膜片泵，用可选择地切换压缩空气进入两 个膜片腔之一来驱动；空气调节阀是一个阀杯，它可 在阀板的小孔上滑移并由空气活塞致动；空气活塞通 过通道联接到一个先导阀。该先导阀是另一个杯状 阀，也可以在阀板的气口上滑移，通过伸入膜片腔在 预定的位置和膜片元件接触的销使杯状阀致动。

Description

本发明涉及膜片式泵装置;更具体地说，本发明是关于一种具有两级空气调节阀调节泵送作用的双膜片泵。

双膜片泵在这种技艺中是众所周知的，它的特征是一种压缩空气源可以分别引入两个膜片腔的每个腔中，在此引起相应的膜片变形，对被引入膜片腔中的液态物料造成泵送作用。每个膜片有效地把腔分成两半，第一半腔对变动的空气压力是敏威的，而第二半腔则暴露于被泵送的液体物料中。

把压缩空气传送到双膜片泵典型地是由一空气阀门控制，而空气阀门则典型地是由联到膜片上的机械连杆来调节。所以，膜片的变形使调节器牵动空气阀门，因而把压缩空气引入膜片腔中，然后这又造成第二膜片变形，直到机械调节器在相反方向牵动空气阀门。只要进入的压缩空气的压力超过膜片腔传送部分中所容液体的压力，相关膜片的这种往复运动就继续不停。当液体压力与压缩空气压力相等时，膜片不再往复运动;泵就处在被称为停止的状态。这种停止状态一直维持到出现压力不平衡，空气压力驱动力压在膜片上又再引起膜片运动。控制进入膜片腔的压缩空气流的调节器阀典型地用机械联接到膜片本身，因而在膜片的预定位置上使阀门致动。有些情况中，双膜片泵采用，机械地联接到膜片的先导阀，然后先导阀把压缩空气流引导到调节器阀，调节器阀把压缩空气流引导到膜片腔。为实现这些阀功能的任一种或者两种，采用过各种型式的滑阀。

功能在于把压缩空气流引入膜片腔的调节器阀通常同时从另一膜片腔中把压缩空气排出。通过调节器阀排出的空气进行急速而突然的减压，在调节器阀附近造成温度急剧降低。重复的排气循环，特别是当压缩空气中有明显的水分时，在调节器阀附近和排气腔中就会形成霜冻出现。这种霜冻出现会积累并造成结冰效应，在极端情况下会阻碍调节器阀继续运动，因而使泵送系统失效。

已知技术的双膜式泵的另一个问题涉及由调节器阀的磨损引起的低效率。调节器阀典型的循环速率在泵的使用寿命内高达每分钟数百次。当这些调节器逐渐磨损，和调节器相关的空气密封出现泄漏，降低了泵的加压作用。当泄漏情况成为如此严重，不再能使调节器有效地工作时，就会终于导致泵失效。

本发明包括一个有先导阀和调节阀的双膜片泵。调节阀上有可以在淬硬金属板上滑动的阀杯，金属板上有六个气口，其中三个用作先导阀与调节阀之间的压缩空气与排出的气的通路，另外三个气口用作膜片腔与调节阀之间的压缩空气与排出的气的通路，调节器滑阀有一热交换器，暴露在进入的热压缩空气中，还有一阀杯则受到废气的减压与冷却作用。热交换器从进入的热空气吸收热量来防止在调节器和排气口区域内形成霜冻。

本发明的主要目的和优点是提供一种供具有自密封设计和控制温度的热交换器的双膜片泵上使用的空气调节阀和先导阀。

本发明的又一目的与优点是提供一种双膜片泵用的先导阀与调节阀，其中两种阀构成在淬硬金属板上的滑动件。

本发明另一个目的和优点是提供一种供双膜片泵用的自密封调节器阀，该阀由较少的零件所构成而且维修时容易接近，无需把泵整个拆卸。

本发明的再一个目的和优点是提供一种基本上包围在排气室周围的外气室，以利用比较热的进入空气调节较冷的废气温度。

其他进一步的目的与优点从下面的说明及权利要求并参考附图就会明白。

图1是本发明的泵的端面正视图;

图2是泵的侧视图;

图3是沿图1中3-3线所取的横截面图;

图4是沿图2中4-4线所取横截面图;

图5是沿图1中5-5线所取泵的俯视图;

图6是沿图5中6-6线所取横截面图;

图7是调节阀装置的等轴侧图。

首先参看图1及图2，表示本发明的几个正视图。双膜片泵10有泵壳12，上面附装有一对膜片盖14，16。进液管18也是附装到壳体12上，排液管20也一样。排气消音器22可拆卸地联到壳体12。被泵10所泵送的液体接到进口24，25之一或同时与两者连接，被泵10送出的液体则通过出口26，27排出。后面将更详细描述的调节器阀装置通过可卸盖板28容易接近便于拆卸。

图3表示沿图1中3-3取的泵10的横截面图。第一及第二膜片腔30，32分别在膜片盖14，16之内形成。进气管18通过进气球阀34，35联到膜片腔30，32。排气管20则通过排气球阀38，39联到膜片腔30，32。膜片40夹持在盖14和壳体12之间，由此把膜片腔30与膜片空气腔44隔离开。膜片42夹持在盖板16与壳体12之间，由此把膜片腔32与膜片空气腔46隔离开。膜片40的中央部分夹持在两个板41a，41b之间，而这两板用紧固件48联接到膜片连杆50上。膜片42的中央部分夹持在两个板43a，43b之间，而这两板用紧固件49联接到膜片连杆50上。连杆50联接两膜片40，42，使两膜片协调移动。连杆50可以在穿过壳体12的中央开口内滑动，由于连杆50与中央开口间有充分的间隙，空气可以在其中通过。

调节器腔52联接到接纳压缩空气源的进气口51。排气消音器22联接到开向排气腔56的排气口55。排气通道57也开向排气腔56，但排气通道57是通过连杆50与穿过壳体12的开口之间的间隙和排气通道58流动连通。先导阀60由于它在阀板62上的位置可以滑动，控制着流入通道58的空气流。阀板62有三个可以通过空气的气口，中央气口和通道58对齐。通过阀板62上靠外边的两个气口联接到通道64，66。先导阀60的下表面形状呈杯状，因而称为阀杯。阀杯的大小足以允许空气在位于阀杯下的任意两个气口之间流通。在图3所示位置中，先导阀60位置正好处于把它下方的阀杯接通通道66与58间的流通位置，使排气流联接到排气腔56。在先导阀的另一个位置，滑阀60上的阀杯接通通道64与58之间的流道，使排气流通向排气腔56。

先导阀60联接到调节器销68，69。这两销分别可以水平滑动通过通向膜片空气腔44，46的通道。调节器销68把先导阀60联接进入膜片气腔44，而调节器销69则把先导阀60联接进入膜片气腔46。调节器销68，69各自的端部可以分别被板41b，43b触到。这些板分别使调节器销水平滑动，因而滑动先导阀也一致地水平滑动。如图3中表示的，调节器销69突入膜片气腔46，因而只要膜片42向左移动就可与板43b相接触。调节器销69相应的向左运动将使包括调节器销69，先导阀60和调节器销68的整个装置滑移，从而使调节器销68的端部突入膜片气腔44。

图4表示沿图2中4-4线所取横截面图。此图中，排气消音器22与先导阀60及调节器阀70之间的排气通道全部都可看清。例如，与先导阀60相关的排气通道包括通道58，围绕连杆50的间隙，通道57，排气腔56及出气口55。调节器阀70的排气通道71直接联接进入排气腔56。在泵壳12中可以形成一个外腔53，方式如图4中虚线轮廓所表示的。而且，外腔53与进气腔52之间可以构成空气通道54，因而可以使较温热的进气自由地在整个外腔53内循环。外腔53基本上包围着排气腔56。相对地比较温热的进气循环进入外腔53，倾向于使排气腔56变暖。这种变暖的过程减少了在排气腔56里造成霜冻的可能，而且还减少了由于相对较冷的排气通过出气口55而造成的凝结。

图5表示沿图1中5-5线所取的泵10的俯视图。在此图中可以清楚看出可拆卸的盖板28。

图6表示沿图5中6-6线所取的横截面图，表示调节器阀70的横截面图。调节器阀70联接到一对可以分别在各自的缸体内滑移的活塞72，74。活塞72通过通道73与先导阀通道64成气流联通;活塞74则通过通道75与先导阀通道66成气流联通。调节器阀70的下底面带有杯状的凹坑，可以在阀板62上滑移。阀板62有三个通气口。中央气口通过通道71与排气腔56相联，而两边的气口分别和膜片气腔44，46相联通。第一通道76把阀板62上的第一外边气口联到膜片气腔44;第二通道78则把阀板62另一外边气口联到膜片气腔46。在图6中所示位置上，由于在通道78与71之间造成气流通路，调节器阀70的位置是在从膜片空气腔46把空气排到排气腔56中去的位置上。在另一个位置上，调节器阀70在通道76与通道71之间造成排气流通。

图7等轴侧视图中很好地表示调节器阀70与先导阀60的工作。先导阀60与调节器阀70都是可以在阀板62上滑移的滑阀。对这两个阀中的每个阀，阀板62上各有排成一行的三个小孔气口供通过气流之用。先导阀60在调节器销68，69的控制下滑移过三个气口，而销68，69则是由于与膜片板41b或43b之一相接触而移动。在图7所示位置中，先导阀60通过它的杯状下底面61，在通道64与通道58之间造成气流连通。通道66是开放到调节器腔52的，而在工作中调节器腔52充满着从进气口51来的压缩空气。（参看图3，4）。所以，调节器腔52中的压缩空气自由地通过通道66;而通道66是和与调节器阀70相关联的活塞74有气流的联通。先导阀60在另一个位置时允许通道58与通道66之间有气流联通，因而把通向调节器腔52内的压缩空气的通道64打开。于是调节器腔52中的压缩空气能自由通过通道64进入调节器阀70中接触到活塞72。先导阀60在它的两个工作位置中任何一个位置上都能使通道64，66中的一个通道联通到排气通道58上，同时能使另一通道接受压缩空气，传到和调节器阀70相关的活塞72，74中的一个上。

调节器阀70也能在阀板62上滑移，并有一杯状的下底面77。杯状底面77可以把调节阀腔52中的压缩空气通过通道76或通道78之一传送到膜片空气腔之一中去。图7中所示位置，调节器阀70是在通道76与通道71之间提供气体连通的两个气口位置上;通道71是引向排气腔56的排气通道。所以，膜片空气腔44通过通道76向排气腔56排气，同时膜片腔46通过通道78接纳压缩空气。

调节器阀70最好用几种不同的材料制成。阀杯80最好用耐磨、低摩擦系数的塑料做成;热交换器82最好用传热特性好的铝或其他金属材料做成，并有许多散热片帮助传热;热交换器82用O形圈81固定到阀杯80上。O形圈可压缩地配合在两零件之间并在该处形成气密封。先导阀60最好用耐磨，低摩擦系数的塑料做成。一种在调节器阀70中和先导阀60中性能良好的塑料是用有聚四氟乙烯纤维的乙缩醛做的。

工作时，压缩空气先导入第一个膜片空气腔使膜片向外变形，同时使另一膜片向内变形。达到予定的变形量后，向内变形的膜片接触一个调节器销，使先导阀在阀板62上滑移到一个新的位置。这时先导阀允许压缩空气流到第二个调节器阀活塞，把调节器阀移向第二个位置，并在允许压缩空气流到第二膜片腔时断开到第一膜片空气腔的压缩空气流。同时，调节器阀70的新位置使第一膜片空气腔向排气腔56排气。在这种模式中，只要压缩空气继续送到调节器腔50里去，而且使各个膜片变形的压缩空气的力仍然大到足以克服泵送液体的背压力的话，泵10内部的两个膜片将不断地循环动作。每当一个膜片向内变形一次，液体就被抽入向内变形膜片的膜片腔里;而同时另一膜片从它的膜片腔里通过它的输出单向球阀向外压出液体。当膜片向相反方向变形时，这种泵压过程就反向;但在每种情况下液体通过单向球阀34，35之一向内送到一个膜片腔，并通过单向球阀38，39之一向外送到输出管。（参看图3）。

调节器阀70每次往复，就把膜片腔之一中的压缩空气释放到排气腔56，由此通过消音器22向外排出。这引起有压力的膜片腔的急速减压，而当空气进入排气通道71和排气腔56时，引起空气的急速膨胀。空气急速膨胀产生一种冷却效应，使排气通道壁和调节器装置的温度在阀继续工作时降低。如果压缩空气有任何明显的水分，这种冷却效应就会在最靠近空气受压缩的地点的表面上即邻近排气通道71的区域里引起霜冻现象。在一定条件下，这种霜冻现象严重到足以堵塞通道并阻碍调节器阀作任何运动。所以，调节器阀70做成有一个金属热交换器来把热量传送到排气通道区。因为热交换器位置在调节器腔52里，该处有相当连续的压缩空气流，所以热交换器特别有效。被引入调节器腔52的压缩空气和排出空气比较是比较暖的空气，所以来自这部分空气的热可以通过调节器阀70的热交换器结构传送，以防止形成霜冻。

本发明可以以其它特定的并不偏离其精神或其主要贡献的形式来实施;所以，所举的实施例应该在所有方面都认为是示例性的而非限制性的，所附权利要求中所引用的参考数字不是为指明本发明范围所作的说明。

Claims (20)

1、一种双膜片泵装置，具有一对轴向一线排列的、相互连接的膜片分别在膜片腔里能往复运动，该腔有泵液部分和空气部分，其特征在于，包括：

a)一个调节器腔，位于分别的两膜片腔的中间，和一对滑动销，每个销伸展在调节器腔和一个膜片腔的空气部分之间并能因膜片的接触而滑动；

b)一个先导阀，在所述调节器腔中联接所述一对可滑动销；

c)一个位于所述调节器腔中的调节器阀，所述调节器阀有一对可滑动的调节元件，还有为移动与所述先导阀相联接的所述调节元件的机构；

d)联接所述调节器阀到各个所述膜片腔的空气部分的通道；

e)用来把压缩空气引入所述调节器腔的装置，及可以通过所述调节元件的运动来有选择地开向所述调节腔的调节器阀诸通道，所述调节器阀诸通道联通到把所述调节器阀联接到各个所述膜片腔的空气部分的所述诸通道；利用所述膜片的预定位置引起所述先导阀的动作，而这又引起所述调节器阀的动作，把压缩空气导入相应的所述膜片腔的空气部分之一。

2、按照权利要求1所述的装置，其特征在于在所述泵装置中还包括一个排气腔，和把所述先导阀联接到所述排气腔的第一通道，和把所述调节器阀联到所述排气腔的第二通道。

3、按照权利要求2所述的装置，其特征在于所述调节器阀还包括为提高所述第二通道温度的热交换器装置。

4、按权利要求3所述的装置，其特征在于所述热交换器装置还包括固定在所述调节器阀上的金属散热翼片。

5、按照权利要求1所述的装置，其特征在于所述调节器阀的调节元件每个还包括一个可以在气缸内滑移的活塞。

6、按照权利要求5所述的装置，其特征在于使所述调节器阀元件运动的所述装置还包括联接在所述先导阀与所述各气缸间的各空气通道。

7、按照权利要求6所述的装置，其特征在于还包括在所述调节器腔上的可拆卸的盖。

8、按照权利要求6所述的装置，其特征在于还包括有在所述泵装置里的一个排气腔，和把所述先导阀联接到所述排气腔的第一通道，和把所述调节器阀联接到所述排气腔的第二通道。

9、按照权利要求8所述的装置，其特征在于所述调节器阀还包括用来提高所述诸第二通道温度的热交换器装置。

10、按照权利要求9所述的装置，其特征在于所述热交换器装置还包括固定在所述调节器阀上的金属散热翼片。

11、一种双膜片泵装置，其特征在于，包括：

a）一个壳体，有一对排在同一轴线上的膜片腔，并有一中间壳体部分;

b）一对可卸的盖，每个盖装在所述膜片腔之一上，并有一柔性膜片夹在每个所述盖与所述壳体之间;

c）一根沿所述轴线可滑动地配装在所述中间壳体部分内的轴，及把所述轴的两端分别装定到每个所述膜片上的装置;

d）在所述中间壳体部分内的一个调节器阀腔，和为把压缩空气传送到所述调节器阀腔内的装置;

e）在所述调节器阀腔内的一个调节器阀，具有把所述压缩空气选择性地输送到所述膜片腔之一中去的装置，并有对所述作选择性输送的装置进行控制的装置;

f）在所述调节器阀腔中的先导阀，并有联接到所述调节器阀控制装置，为响应所述膜片的预定位置启动所述调节器阀控制装置的机构;

g）在所述中间壳体部分中的一个排气腔，和联接所述排气腔到所述先导阀及所述调节器阀的诸通道。

12、按照权利要求11所述的装置，其特征在于所述调节器阀还包括一个能在一阀板上滑移的阀杯，所述阀板有三个排成一线的通气小孔，中央气口联到通向所述排气腔的所述通道，而其余两个气口各自分别联接到引向所述膜片腔之一的通道。

13、按照权利要求12所述的装置，其特征在于还包括一个固定到所述阀杯上的热交换器。

14、按照权利要求13所述的装置，其特征在于所述热交换器还包括一个有许多延伸入所述调节器腔的散热叶片的金属件。

15、按照权利要求14所述的装置，其特征在于所述调节器阀控制装置还包括至少一个联接到所述阀杯的空气活塞，和在所述至少一个空气活塞与所述先导阀之间联接的空气通道。

16、按照权利要求15所述的装置，其特征在于响应所述膜片预定位置的所述先导阀装置还包括一对安装在所述中间壳体部分内可以滑移的销，销的各自的第一端伸进各自的膜片腔中，而销的第二端与所述先导阀相连接。

17、按照权利要求16所述的装置，其特征在于所述先导阀还包括一个可以在阀板上滑移的阀杯，所述阀板有三个排成一线的通气小孔，中央小孔联接到所述排气腔的所述通道，而各个其余的小孔联接引向所述调节器阀的至少一个空气活塞的通道。

18、按照权利要求17所述的装置，其特征在于所述销的第二端被联接到所述先导阀杯。

19、按照权利要求18所述的装置，其特征在于还包括一个联接到所述排气腔的消音器。

20、按照权利要求11所述的装置，其特征在于所述壳体中紧靠着所述排气腔还有一个外腔，和联接在所述外腔与所述调节器阀腔之间的气流通道。

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