CN111255664A - 隔膜泵 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够实现密封面的位置的精度高的伞阀、并能够实现成本降低与小型化的隔膜泵。隔膜泵(11)具备开闭通向泵室(48)的吸入通路(51)的吸入阀(37)。吸入阀(37)由弹性材料形成，并且吸入阀(37)包含轴(42)以及阀芯(81)。轴(42)的上端部包含突起(82)。隔膜保持器(31)包含供轴(42)的下端部插入的轴孔(41)以及供吸入通路(51)的一部分开口的阀座面(43)。隔膜壳体(32)将轴(42)的上端部推向下端部，并与隔膜保持器(31)共同夹持轴(42)。由此，阀芯(81)紧贴于阀座面(43)。

Description

隔膜泵
技术领域
本发明涉及一种包含由弹性材料形成的伞阀的隔膜泵。
背景技术
例如在日本特开2018-112127号公报(文献1)以及日本特开2013-192639号公报(文献2)中公开了具备伞阀的隔膜泵。
文献1所公开的隔膜泵具备由伞阀构成的吸入阀。参照图7以及图8说明该吸入阀。如图7所示，吸入阀1安装于壳体构件2的贯通孔，开闭形成于壳体构件2的吸入通路5。壳体构件2与隔膜6的泵部7共同形成泵室8。
吸入阀1包含：插入于贯通孔3的轴4、以及在位于泵室8内的轴4的一端部设置的板状的阀芯9。在图7所示的轴4的另一端部，设有直径比贯通孔3的孔径大的限位部4a、以及从该限位部4a朝向长度方向突出的提手部4b。在吸入阀1装入壳体构件2前，如图8所示，提手部4b形成得较长，使得限位部4a位于轴4的中间部。
通过将轴4穿过贯通孔3、并且提拉提手部4b以使限位部4a从壳体构件2突出，从而吸入阀1安装于壳体构件2。之后，如图7所示，提手部4b在限位部4a的附近被切断。在吸入阀1安装于壳体构件2的状态下，轴4拉拽阀芯9与限位部4a，阀芯9以规定的按压力被按压于壳体构件2的阀座面2a。需要说明的是，图7示出吸入阀1打开的状态。
文献2所公开的伞阀包含轴、以及形成于轴的轴线方向的中央部的板状的阀芯。该伞阀配置于两个壳体构件之间。轴的一端部嵌合于一方的壳体构件的轴孔，轴的另一端部嵌合于另一方的壳体构件的轴孔。该伞阀构成为，在轴的两端部分别嵌合于轴孔的状态下，阀芯与一方的壳体构件的阀座面紧贴。
在文献1所公开的隔膜泵中，在将伞阀组装于壳体构件2后将提手部4b切断，因此增加了切断作业从而导致了成本上升。另一方面，若采用不切断提手部4b而遗留提手部4b的结构，则为了避免与提手部4b的干涉而无法将其它部件配置在最适合的位置，导致了隔膜泵大型化。因此，在文献1所公开的隔膜泵中，由于伞阀的提手部4b的原因，由此出现了难以同时实现成本降低与小型化这样的问题。
文献2所公开的伞阀不需要提手部4b，因此容易实现成本降低与小型化。但是，在该伞阀中，由于轴、壳体构件的轴孔的制造误差，阀芯在轴的轴线方向上的位置难以恒定，出现了密封面的位置的精度变低这样的问题。因此，将阀芯按压于阀座面的力并不恒定，导致质量参差不齐。
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的目的在于，提供一种能够实现密封面的位置的精度高的伞阀、并能够实现成本降低与小型化的隔膜泵。
用于解决课题的手段
为达成该目的，本发明的隔膜泵(11)具备：
隔膜(24)，其包含泵部(25)；
泵壳体(35)，其收容所述隔膜(24)并且与所述泵部(25)共同形成泵室(48)；
吸入通路(51)，其供流体由于所述泵室(48)扩张而朝向所述泵室(48)流动；
排出通路(53)，其供由于所述泵室(48)收缩而从所述泵室(48)排出的流体流动；
吸入阀(37)，其配置于所述吸入通路(51)并且开闭所述吸入通路(51)；以及
排出阀(46)，其配置于所述排出通路(53)并且开闭所述排出通路(53)，
所述吸入阀(37)以及所述排出阀(46)中的至少一方的阀由弹性材料形成，并且
所述吸入阀(37)以及所述排出阀(46)中的至少一方的阀包含：轴(42)，其包含第一端部以及第二端部；以及板状的阀芯(81)，其从所述轴(42)的所述第一端部沿与所述轴(42)的轴线正交的方向延伸，
所述泵壳体(35)包含：
第一壳体构件(31)，其包含轴孔(41)和阀座面(43)，所述轴孔(41)由供所述轴(42)的所述第二端部插入的非贯通孔构成，所述阀座面(43)供所述吸入通路(51)的一部分或者所述排出通路(53)的一部分开口；以及
第二壳体构件(32)，其将插入在所述轴孔(41)中的所述轴(42)的所述第一端部推向所述第二端部，并与所述第一壳体构件(31)共同夹持所述轴(42)，
所述轴(42)的所述第一端部包含朝向所述第二壳体构件(32)突出的突起(82、91)，
所述阀芯(81)形成为，通过使所述轴(42)被所述第一壳体构件(31)与所述第二壳体构件(32)夹设，由此所述阀芯(81)紧贴于所述阀座面(43)。
所述突起(82)也可以为从所述轴(42)的所述轴线的方向观察时形成为圆环状并且具有山形状的剖面的突条。
所述突起(91)也可以形成为山形状。
发明效果
在本发明中，阀的轴(42)被第一壳体构件(31)与第二壳体构件(32)夹着而被保持。此时，轴(42)在轴线方向上被压缩，由此阀芯(81)被以规定的按压力按压于阀座面(43)。因此，不使用提手部就能够组装阀，因此不需要在阀形成提手部。
当轴(42)被压缩时，突起(82)进行弹性变形。轴(42)从第一壳体构件以及第二壳体构件(31、32)受到的按压力的大小在部件的公差范围内增减。当该按压力相对大时，突起(82)的弹性变形量增加，当该按压力相对小时，突起(82)的弹性变形量变少。由于突起(82)这样进行弹性变形，因此容易将阀芯(81)按压于阀座面(43)的力调节至合适的程度。这意味着阀芯(81)的密封面的位置的精度变高。
因此，根据本发明，能够提供一种能够实现密封面的位置的精度高的伞阀、并能够实现成本降低与小型化的隔膜泵(11)。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的隔膜泵的剖视图。
图2是将阀部放大而示出的剖视图。
图3是将主要部分放大而示出的剖视图。
图4是吸入阀的剖视图。
图5是从轴线方向观察吸入阀时的俯视图。
图6是表示突起的变形例的剖视图。
图7是表示相关联的隔膜泵的一部分的剖视图。
图8是相关联的伞阀的剖视图。
具体实施方式
以下，参照图1～图6详细说明作为本发明的一个实施方式的隔膜泵。
图1所示的隔膜泵11安装在位于图1中的最下方的位置的马达12，隔膜泵11被该马达12驱动而动作。该实施方式的隔膜泵11是将空气吸入并排出的泵。该隔膜泵11具备：固定于马达12的驱动部13、以及安装于该驱动部13的阀部14。
<驱动部>
驱动部13具备：固定于马达12的驱动部用壳体15、以及收容于该壳体15中的驱动机构16。壳体15形成为有底圆筒状，通过固定用螺栓17固定于马达12的驱动机构16具备：安装于马达12的旋转轴18的曲柄体19、以及经由驱动轴20与该曲柄体19连结的驱动体21等。
驱动轴20相对于旋转轴18朝向规定的方向倾斜。驱动体21包含：旋转自如地支承于驱动轴20的圆柱状的轴部22、以及从该轴部22朝向径向外侧突出的多个臂部23。臂部23设置于每个后述的隔膜24的泵部25，臂部23从轴部22呈放射状地朝向径向外侧延伸。在臂部23穿设有贯通孔23a。在该贯通孔23a中卡合有隔膜24的连结片26。连结片26在将臂部23贯通的状态下固定于臂部23。
根据该驱动机构16，通过曲柄体19以及驱动轴20和马达12的旋转轴18共同旋转，驱动体21进行摆动，隔膜24的泵部25反复进行收缩和扩张。
<阀部>
阀部14具备：安装于上述的驱动部用壳体15的开口部分的隔膜保持器31、配置于该隔膜保持器31上的隔膜24、在与隔膜保持器31之间夹着隔膜24的状态下安装于隔膜保持器31的隔膜壳体32、配置于该隔膜壳体32上的分隔壁33、以及经由分隔壁33安装于隔膜壳体32的盖34等。
隔膜保持器31、隔膜壳体32以及盖34从马达12的轴线方向观察时形成为圆形。在该实施方式中，泵壳体35由隔膜保持器31、隔膜壳体32、盖34以及上述的驱动部用壳体15构成。泵壳体35收容以隔膜24为首的上述构件。
<隔膜保持器>
隔膜保持器31形成为能够与驱动部用壳体15连接的圆板状，具有如图2所示的多个贯通孔。这些贯通孔是指，供隔膜24的泵部25插入的每个泵部的缸孔36、以及被吸入阀37开闭的吸入孔38。这些缸孔36和吸入孔38在由驱动部用壳体15与隔膜保持器31围起的壳体内空间S开口。
吸入孔38构成了后述的吸入通路51的一部分，吸入孔38与壳体内空间S、以及形成于隔膜保持器31的中心部的圆形凹部39连通。在圆形凹部39的中心部形成有由非贯通孔构成的轴孔41。在该轴孔41中嵌合有吸入阀37的轴42。吸入阀37的结构将会在后叙述。圆形凹部39的底面形成为平坦的形状，从而构成阀座面43。吸入孔38与轴孔41在该阀座面43开口。
<隔膜>
隔膜24被隔膜保持器31与隔膜壳体32夹着而被保持。隔膜24具备：朝向隔膜壳体32开口的多个杯状的泵部25、位于比这些泵部25靠隔膜保持器31的中心侧并设置在每个泵部25的多个第一贯通孔44、位于隔膜保持器31的中心部的第二贯通孔45、位于比泵部25靠隔膜保持器31的外周侧并设置在每个泵部25的多个板状的排出阀46以及多个贯通孔47等。
泵部25在隔膜保持器31的周向上分别配置于将隔膜24分割为多个的位置。这些泵部25插入于形成在隔膜保持器31的缸孔36中。泵部25的开口部分被隔膜壳体32封闭。在该泵部25与隔膜壳体32之间形成有泵室48。即，包含隔膜壳体32的泵壳体35与泵部25共同形成泵室48。在呈杯状的泵部25的底部设有活塞49。在该活塞49上设有朝向与泵室48相反的方向突出的连结片26。该连结片26与上述那样的驱动机构16的驱动体21连结。
在隔膜壳体32中构成泵室48的壁的部分，形成有构成吸入通路51的一部分的第一槽52、以及构成排出通路53的一部分的第二槽54。第一槽52从泵室48朝向隔膜壳体32的中心侧延伸，并且第一槽52与隔膜24的第一贯通孔44连接。
吸入通路51由第一槽52、第一贯通孔44、隔膜保持器31的吸入孔38以及圆形凹部39等形成。虽然未图示，但圆形凹部39与设置于每个泵室48的全部的吸入通路51连接。通过泵室48扩张，打开后述的吸入阀37，壳体内空间S的空气在吸入通路51中朝向泵室48流动。
第二槽54从泵室48延伸至与隔膜24的排出阀46对置的位置。排出阀46形成为在隔膜壳体32的外周部关闭第二槽54的一端部(下游侧端部)。排出阀46在泵室48内的压力比隔膜24的贯通孔47(排出通路53)内的压力高时打开排出通路53。另外，排出阀46在泵室48内的压力比贯通孔47(排出通路53)内的压力低时关闭排出通路53。隔膜24的贯通孔47与隔膜壳体32的通路孔55的一端部连接。该通路孔55的另一端部与形成于隔膜壳体32和后述的分隔壁33之间的输入侧空间56连接。
排出通路53由第二槽54、贯通孔47以及通路孔55等形成。排出阀46配置于排出通路53，并且开闭排出通路53。排出阀46通过泵室48收缩而打开，从泵室48排出的空气在排出通路53中流动。
分隔壁33被夹在隔膜壳体32与盖34之间而被保持。分隔壁33由包含合成橡胶在内的橡胶材料等弹性材料形成为板状，并且分隔壁33将隔膜壳体32与盖34之间分隔。在分隔壁33与隔膜壳体32之间形成有输入侧空间56，在分隔壁33与盖34之间形成有输出侧空间57。
输入侧空间56与输出侧空间57被分隔壁33分隔。在输出侧空间57中，设置于盖34的一侧部(在图2中为左侧部)的出口通路61、设置于盖34的另一侧部的主排气通路62、以及设置于盖34的中心部的副排气通路63经由未图示的连通路连接。
在分隔壁33的一侧部(在图2中为左侧部)设有朝向盖34突出的筒状阀芯64。该筒状阀芯64与隔膜壳体32的圆柱65共同构成单向阀66。该单向阀66使输入侧空间56的空气朝向输出侧空间57流动，另一方面，该单向阀66阻止从输出侧空间57向输入侧空间56的逆流。圆柱65构成单向阀66的阀座。筒状阀芯64呈覆盖圆柱65的外周面的圆筒状。筒状阀芯64的突出端以能够分离的方式与圆柱65的外周面在周向的整个区域内紧贴。筒状阀芯64的基端部的直径比圆柱65的直径大。该筒状阀芯64与圆柱65之间的空间为输入侧空间56的一部分。
在分隔壁33中，设有急排阀71的阀芯72、以及与副排气通路63连接的圆形孔73。急排阀71由阀芯72以及供主排气通路62开口的阀座74构成，阀芯72在输入侧空间56与输出侧空间57的压力差的作用下移动，由此开闭主排气通路62。隔膜壳体32的柱状突起75插入于圆形孔73。柱状突起75与圆形孔73的孔壁面间隔开微小的间隙而与圆形孔73的孔壁面分离。因此，输入侧空间56经由柱状突起75与圆形孔73之间的微小的间隙、以及盖34的副排气通路63向大气中开放。
<吸入阀>
如图2以及图3所示，吸入阀37为伞阀，具备轴42以及阀芯81。轴42形成为圆柱状，具有作为第一端部的上端部、以及作为第二端部的下端部。轴42的下端部插入于隔膜保持器31的轴孔41。在轴42的上端部设有朝向隔膜壳体32突出的突起82。阀芯81形成为从轴42的上端部朝向与轴线C(参照图3)正交的方向延伸的板状。该实施方式的阀芯81形成为所谓的伞状。吸入阀37由包含合成橡胶在内的橡胶材料等弹性材料形成。因此，包含突起82的轴42与阀芯81一体地形成。
隔膜壳体32中的与轴42对置的部分设有柱状体83。该柱状体83形成为圆柱状，该柱状体83穿过隔膜24的第二贯通孔45而与突起82接触。柱状体83的与突起82接触的前端面形成为平坦的形状。
包含突起82的轴42的全长比该隔膜泵11的完成状态下的隔膜保持器31的轴孔41的底部与隔膜壳体32的柱状体83的前端的间隔稍长。因此，具有柱状体83的隔膜壳体32将插入于轴孔41的轴42的上端部推向下端部，并与隔膜保持器31共同夹持轴42。在该实施方式中，隔膜保持器31构成“第一壳体构件”，隔膜壳体32构成“第二壳体构件”。
该实施方式的突起82为具有山形状的剖面的突条，如图5所示，突起82从轴42的轴线方向观察时形成为圆环状。在吸入阀37装入隔膜保持器31与隔膜壳体32之间的状态下，突起82的前端被柱状体83的前端面推压而进行弹性变形，使得突起82屈曲。
如图5所示，阀芯81从轴42的轴线方向观察时呈圆形。阀芯81的外径比隔膜保持器31的圆形凹部39的内径小。
该实施方式的阀芯81形成为朝向隔膜壳体32凸起、并且以成为球面的一部分的方式弯曲的形状。轴42被隔膜保持器31与隔膜壳体32夹着，由此该阀芯81以规定的按压力紧贴于圆形凹部39的阀座面43。通过阀芯81紧贴于阀座面43，吸入孔38的开口被关闭，从而吸入通路51被关闭。
吸入阀37在泵室48内的压力比吸入孔38(吸入通路51)内的压力低时打开吸入通路51。另外，吸入阀37在泵室48内的压力比吸入孔38(吸入通路51)内的压力高时关闭吸入通路51。即，吸入阀37配置于吸入通路51，并且开闭吸入通路51。
<动作>
在这样构成的隔膜泵11中，当马达12驱动时，马达12的旋转运动通过驱动机构16转换为上下运动，从而隔膜24的泵部25反复进行收缩和扩张。在隔膜24的泵部25扩张时，吸入阀37打开从而壳体内空间S的空气通过吸入通路51被吸入泵室48。另外，在隔膜24的泵部25收缩时，排出阀46打开，泵室48内的空气被输送至输入侧空间56。由于输入侧空间56的压力上升，急排阀71关闭，输入侧空间56的空气通过单向阀66而朝向输出侧空间57流动，从而输入侧空间56的空气被供给至出口通路61。
当马达12停止时，输入侧空间56的空气通过副排气通路63而朝向泵外排出，因此输入侧空间56内的压力降低，伴随于此，急排阀71打开。由于急排阀71打开，由此输出侧空间57内的空气、即出口通路61内的空气通过主排气通路62而向泵外排出。
在该隔膜泵11的吸入阀37中，轴42被隔膜保持器31与隔膜壳体32夹着而被保持。此时，轴42在轴线方向上被压缩，由此阀芯81以规定的按压力按压于阀座面43。因此，不使用如相关的伞阀那样的提手部就能够组装吸入阀37，因此在不需要吸入阀37形成提手部。
当轴42被压缩时，突起82进行弹性变形。轴42从隔膜保持器31与隔膜壳体32受到的按压力的大小在部件的公差的范围内增减。当该按压力相对大时，突起82的弹性变形量增加，当该按压力相对小时突起82的弹性变形量变少。因此，尽管在该吸入阀37中各部件的尺寸精度存在公差，也容易将阀芯81按压于阀座面43的力调节至合适的程度。这意味着阀芯81的密封面的位置的精度变高。
因此，根据该实施方式，能够提供一种能够实现密封面的位置的精度高的伞阀、并能够实现成本降低与小型化的隔膜泵11。
该实施方式的吸入阀37的突起82为具有山形状的剖面的突条，从轴的轴线的方向观察时形成为圆环状。因此，从隔膜壳体32的柱状体83受到的按压力容易传递至圆形的阀芯81。其结果是，阀芯81形成为在周向的整个区域均衡地紧贴于阀座面43，因此密封性能变高。
<变形例>
吸入阀的突起能够如图6所示那样形成。在图6中，对与已通过图1～图5进行说明的构件同等的构件标注了相同的附图标记，省略该构件的详细的说明。
图6所示的吸入阀37的突起91形成为一个山形状，与轴42被定位在同一轴线上。该实施方式的突起91形成为圆锥状。这种山形状的突起91相较于如图1～图5所示那样的由环状的突条构成的突起82容易进行弹性变形。因此，通过利用如图6所示的突起91，即使在从柱状体83受到的按压力相对小的情况下突起91也进行弹性变形，因此阀芯81的密封面的位置精度变高。
在上述的实施方式中，表示了将本发明应用于吸入阀37的例子。但是，本发明并不局限于这样的限定。即本发明也能够应用于排出阀，还能够应用于吸入阀与排出阀这两方。
在利用具有与图4～图6所示的吸入阀37相同的结构的排出阀46的情况下，在隔膜壳体32形成有圆形凹部39。圆形凹部39的底面构成阀座面43。在阀座面43开设有供排出阀46的轴42的下端部(第二端部)插入的由非贯通孔构成的轴孔41、以及构成排出通路53的一部分的第二槽54。另外，在隔膜保持器31中，在与排出阀46的轴42对置的部分形成有柱状体83。隔膜保持器31将插入于轴孔41的轴42的上端部(第一端部)推向下端部，并与隔膜壳体32共同夹持轴42。由此，排出阀46的阀芯81紧贴于阀座面43。在该情况下，隔膜壳体32构成“第一壳体构件”，隔膜保持器31构成“第二壳体构件”。
另外，在上述的实施方式中，表示了将本发明应用于空气用的隔膜泵11的例子。但是，本发明也能够应用于将其他气体、液体等流体吸入并排出的泵。

Claims (3)

1.一种隔膜泵(11)，其特征在于，具备：
隔膜(24)，其包含泵部(25)；
泵壳体(35)，其收容所述隔膜(24)并且与所述泵部(25)共同形成泵室(48)；
吸入通路(51)，其供流体由于所述泵室(48)扩张而朝向所述泵室(48)流动；
排出通路(53)，其供由于所述泵室(48)收缩而从所述泵室(48)排出的流体流动；
吸入阀(37)，其配置于所述吸入通路(51)并且开闭所述吸入通路(51)；以及
排出阀(46)，其配置于所述排出通路(53)并且开闭所述排出通路(53)，
所述吸入阀(37)以及所述排出阀(46)中的至少一方的阀由弹性材料形成，并且
所述吸入阀(37)以及所述排出阀(46)中的至少一方的阀包含：轴(42)，其包含第一端部以及第二端部；以及板状的阀芯(81)，其从所述轴(42)的所述第一端部沿与所述轴(42)的轴线正交的方向延伸，
所述泵壳体(35)包含：
第一壳体构件(31)，其包含轴孔(41)和阀座面(43)，所述轴孔(41)由供所述轴(42)的所述第二端部插入的非贯通孔构成，所述阀座面(43)供所述吸入通路(51)的一部分或者所述排出通路(53)的一部分开口；以及
第二壳体构件(32)，其将插入于所述轴孔(41)的所述轴(42)的所述第一端部推向所述第二端部，并与所述第一壳体构件(31)共同夹持所述轴(42)，
所述轴(42)的所述第一端部包含朝向所述第二壳体构件(32)突出的突起(82、91)，
所述阀芯(81)形成为，通过使所述轴(42)被所述第一壳体构件(31)与所述第二壳体构件(32)夹着，由此所述阀芯(81)紧贴于所述阀座面(43)。
2.根据权利要求1所述的隔膜泵(11)，其特征在于，
所述突起(82)为从所述轴(42)的所述轴线的方向观察时形成为圆环状并且具有山形状的剖面的突条。
3.根据权利要求1所述的隔膜泵(11)，其特征在于，
所述突起(91)形成为山形状。
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