CN1136393C

CN1136393C - 隔膜泵

Info

Publication number: CN1136393C
Application number: CNB971263531A
Authority: CN
Inventors: 山田和正
Original assignee: Yamada T S Co Ltd
Current assignee: Yamada T S Co Ltd; YTS Co Ltd
Priority date: 1997-09-18
Filing date: 1997-12-29
Publication date: 2004-01-28
Anticipated expiration: 2017-12-29
Also published as: KR19990028192A; DE69730958T2; EP0903496A3; JPH1193844A; DE69730958D1; JP3083275B2; EP0903496A2; TW362140B; US6126403A; CN1211685A; KR100330428B1; EP0903496B1

Abstract

一隔膜泵具有在泵腔室里形成一泵室和一驱动室的隔膜，驱动流体提供给驱动室，而泵流体从泵室里被排出。隔膜泵上安装着压力控制装置，当泵室里的压力超过邻近由隔膜隔开的泵室的驱动室的压力时，压力控制装置根据来自压力传感器的输出信号控制驱动流体的压力，这样，泵室里的压力将变得高于邻近驱动室里的压力。由此可防止隔膜的反向现象。即在隔膜往复运动过程中，应该向泵室膨胀的隔膜被代之以向驱动室收缩。

Description

隔膜泵

技术领域

本发明涉及对一种隔膜泵进行改进，这种隔膜泵通过形成一泵室和一驱动室的隔膜连续地排出泵流体。

背景技术

按照现有技术的一隔膜泵具有如图1-4所示的结构。如图1所示，形成一泵室2和一驱动室3的隔膜4安装在往复杆1的一端，而形成一泵室5和一驱动室6的隔膜7安装在往复杆1的另一端。隔膜泵具有一控制器8和转换控制阀9和10。当往复杆1向一(第一)侧(箭头A的方向)被驱动时，如图1所示，驱动流体(例如，气体)被提供给在往复杆1第一侧上的驱动室3，而从在该侧的泵室2里排出泵流体。同时，在往复杆1另一(第二)侧的驱动室6里的驱动流体(气体)被排出，而在该侧的泵室5吸入泵流体。图2显示了在向第一侧驱动往复杆过程中发生的情况。

当往复杆1到达它在第一侧的停止位置时，一接近传感器11检测到该停止位置，如图3所示，为了响应该情况，转换控制阀9和10转换，从而将驱动流体提供给在往复杆1第二侧的驱动室6，以便向该侧(箭头B的方向)驱动往复杆1，并从该侧的泵室5里排出泵流体。同时，在往复杆1第一侧处的驱动室3里的驱动流体被排出，而在该侧的泵室2吸入泵流体。当往复杆1到达它在第二侧的停止位置时，该停止位置被一接近传感器12检测到，如图4所示，为了响应该情况，转换控制阀9和10再一次转换，重复上述操作。这样，往复杆1反复往复运动，以便通过这种往复运动方式排出泵流体。

在往复杆1往复运动过程中，由于某些原因会发生一些情况，即从一个泵室里排出的泵流体的压力超过在相邻的驱动室里的驱动流体的压力。例如，如果在往复杆向第一侧移动过程中(即，在泵流体排出过程中)，由于某些原因而使泵室压力超过驱动室3的压力，由此将会发生危险，即使应该向泵室2侧膨胀的隔膜4向驱动室3收缩，如图2中的虚线4’所示。这叫做隔膜反向现象。这种现象还发生在这样的情况下，即在往复杆1向第二侧移动过程中(即，在泵流体进入泵室2的过程中)泵室2里的压力超过驱动室3里的压力(见图3中的虚线4’)。

当隔膜反向现象发生时，将出现一种情况，即不可能实现稳定的、数量上精确的泵流体输出。此外，如果这种隔膜反向现象经常发生，那么泵流体可能在泵室里经受扰动。如果泵流体含有纤维，那么由反向现象产生的扰动将破坏纤维。如果泵流体里含有气泡，那么气泡将被扰动破坏。纤维和气泡的这种破坏是不受欢迎的。此外，反向现象将缩短隔膜的使用寿命。而这需要频繁地更换隔膜并造成长时间的停工。如果因为缩短的使用寿命而使隔膜破裂，可能发生泵流体外流。如果泵流体是有毒的或危险的物质，这种外流可能发生严重的后果。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种隔膜泵，其中，在操作隔膜泵时和在隔膜泵静止时可防止反向现象，该反向现象是一隔膜应该向泵室膨胀时向驱动室收缩或相反，由此，调整隔膜的弯曲，使隔膜在泵操作过程中被迫正确地反向，以便可以可靠地、准确地泵出流体。

按照本发明，通过提供一隔膜泵达到上述目的，该隔膜泵通过一形成一泵室和一驱动室的隔膜连续地输出泵流体，该隔膜泵包括控制驱动流体压力的压力控制装置，该驱动流体供应给通过中间的隔膜而邻近该泵室的驱动室，这样，当泵室里的压力等于或大于驱动室里的压力时，驱动室里的压力变得高于泵室里的压力，由此，可在与泵室压力无关的情况下防止隔膜的反向。

在本发明的一个实施例里，压力控制装置包括检测驱动室里的压力的压力传感器，或检测泵室里的压力的压力传感器，或检测驱动室和泵室里的各自压力的诸压力传感器。

在本发明的该实施例里，隔膜泵还包括一引导隔膜往复运动的连接体。

该连接体是一杆体，一板体或一弹簧。

隔膜泵的进一步特征是，当泵流体流动经过泵室时，压力控制装置动作。

另一方面，当泵流体未流动经过泵室时，压力控制装置动作。

按照本发明的另一方面，通过提供一隔膜泵实现上述目的，该隔膜泵具有一对隔膜，每一隔膜限定一泵室和一驱动室，以便通过一对隔膜的往复运动连续地排出泵流体，该隔膜泵包括控制驱动流体压力的压力控制装置，该驱动流体供应给通过各自的中间隔膜而邻近该泵室的驱动室，这样，当泵室里的压力等于或大于驱动室里的压力时，驱动室里的压力变得高于泵室里的压力，由此，防止各隔膜的反向。

在本发明的一实施例里，压力传感器包括检测各驱动室里的压力的压力传感器，或检测各泵室里的压力的压力传感器，或检测各驱动室和各泵室里的压力的诸压力传感器。

在本发明的该实施例里，隔膜泵进一步包括一引导隔膜往复运动的连接体。

该连接体是一杆体，一板体或一弹簧。

按照本发明的再一个方面，上述目的是通过提供一隔膜泵实现的，该隔膜泵包括一具有两端、各端安装一限定一泵室和一驱动室的隔膜的连接体，以及一控制连接体的往复时间、并定时使提供驱动流体给各驱动室的供应被转换的控制回路，其中，当向第一侧驱动连接体时，驱动流体提供给位于连接体第一侧的驱动室，泵流体从位于第一侧的泵室被排出，而泵流体被吸入位于连接体第二侧的泵室，同时，驱动流体从位于第二侧的驱动室里排出，当向第二侧驱动连接体时，驱动流体提供给位于连接体第二侧的驱动室，泵流体从位于第二侧的泵室被排出，而泵流体被吸入位于连接体第一侧的泵室，同时，驱动流体从位于第一侧的驱动室里排出，由此，通过连接体的往复移动连续排出泵流体，隔膜泵还包括安装在各泵室里、以便检测各泵室里的泵流体压力的压力传感器，安装在各驱动室里、以便检测各驱动室里的驱动流体压力的压力传感器，以及压力控制装置，以便根据来自压力传感器的输出信号控制驱动流体的压力，这样，当泵室里泵流体的压力等于或大于通过各自的中间隔膜而邻近该泵室的驱动室里的驱动流体的压力时，邻近各泵室的各驱动室里的驱动流体压力变得高于在泵室里的泵流体的压力。

提供驱动流体的管道与各驱动室连接，而压力控制装置安装在各管道长度的某一点上。

这样，本发明适用于包括单一隔膜的单隔膜泵和包括两隔膜的双隔膜泵。连接体用来引导必须有的隔膜往复移动。该连接体可是一伸缩型或简单杆型的杆体，一小型的盘状板，或一诸如螺旋弹簧的弹簧。该连接体适合于支承泵腔室里的隔膜或与隔膜互相连接，以确保隔膜在双隔膜泵里的适当运动。

压力传感装置安装在驱动室里，或泵室里，或这两者里。然而，另一方面，不提供压力传感装置，在这种情况下，可通过使驱动流体相对泵流体的压力保持例如0.5kg/cm²的正压力、即通过一压力屏障在驱动流体的压力和泵流体的压力之间产生一压力差，而防止隔膜反向，该压力差可用来防止隔膜反向。

由于水头压力之类的情况，甚至当隔膜泵不工作时，泵流体的压力也可能升高。在这种情况下，通过泵室和驱动室之间的压力差产生隔膜反向。如果将水头压力考虑进去的上述背压提供给在驱动室一侧的气室，可防止隔膜反向。

本发明的其它特征和优点通过下面结合附图的描述将变得更加清楚，其中，所有附图中相同的标号表示相同的或类似的零件。

附图的简要说明

图1是描述按照现有技术的一隔膜泵的剖视图，显示了该泵在往复杆从第二侧移至第一侧后立即发生的状态；

图2是描述按照现有技术的一隔膜泵的剖视图，显示了该泵在往复杆从第二侧向第一侧移动同时发生的状态；

图3是描述按照现有技术的一隔膜泵的剖视图，显示了该泵在往复杆到达位于第一侧的停止位置、转换控制阀已转换后立即发生的状态；

图4是描述按照现有技术的一隔膜泵的剖视图，显示了该泵在往复杆到达位于第二侧的停止位置前立即发生的状态；

图5是描述按照本发明的一隔膜泵的剖视图，它显示了该泵的状态，其中，当该泵处于静止状态时往复杆在中间位置上；

图6是描述按照本发明的一隔膜泵的剖视图，它显示了该泵的状态，其中，往复杆已到达位于第一侧的停止位置；

图7是描述按照本发明的一隔膜泵的剖视图，显示了该泵在往复杆到达位于第一侧的停止位置、转换控制阀已转换后立即发生的状态；以及

图8是描述按照本发明的一隔膜泵的剖视图，显示了该泵在往复杆到达位于第二侧的停止位置前立即发生的状态。

具体实施方式

现在，参考图5至8描述按照本发明的一隔膜泵的较佳实施例。

如图5所示，在隔膜泵腔室20的中央设置一作为连接体的往复杆21，并可沿水平方向移动。一环形磁性板22固定在往复杆21的正中央。在往复杆21的一端设置隔膜23，另一端设置隔膜24。隔膜23和24的中央部分利用安装件25和26分别固定在往复杆21的两端，而它们的外周部分利用安装件27固定在隔膜泵腔室20上。允许往复杆21移动的空间28和29按照往复杆的运动方向而位于往复杆21的两侧。空间28由隔膜23分割成泵室30和驱动室31，而空间29由隔膜24分割成泵室32和驱动室33。在正常情况下，即，在没有流体的情况下，隔膜23处于向泵室30一侧膨胀的状态，而隔膜24处于向泵室32膨胀的状态。

在隔膜泵腔室20的下部提供一供应泵流体给泵室30和32的供应管道34。在隔膜泵腔室20的上部提供一输出管道35，以便将泵室里的泵流体输送到泵外。泵室30和32的下部还分别设置与供应管道34连通的进气口36和37。泵室30和32的上部分别设置与输出管道35连通的出气口38和39。进气口36和37及出气口38和39上分别设有球阀40、41、42和43，以便作为单向阀打开和关闭各口。

隔膜泵腔室20具有分别与驱动室31和33连通的管道44和45。管道44通过管道46和转换控制阀47与驱动流体供应管48连通，而管道45通过管道49和转换控制阀50与驱动流体供应管48连通。驱动流体供应管48的作用是提供作为驱动流体的气体给驱动室31和33。转换控制阀47和50分别具有进气口51和52；出气口53和54；以及断流阀55和56及57和58。转换控制阀47和50由一控制器59控制。

控制器59的主要功能是检测往复杆21移动的位置，并交替地转换转换控制阀47和50，由此控制往复杆21的操作时间，并根据来自(下面描述的)压力传感器的输出信号调整作为驱动流体的供应气体的压力。隔膜泵腔室20内设有作为接近传感器、面对磁性板往复移动区域的电磁传感器60和61。电磁传感器60和61的输出信号提供给控制器59。

泵室30设有检测泵室30里的泵流体压力的压力传感器62(电容器型压力传感元件或压电元件)，紧靠泵室30的驱动室31设有检测驱动流体压力的压力传感器63，泵室32设有压力传感器64，而紧靠泵室32的驱动室33设有压力传感器65。压力传感器62-65的输出信号提供给控制器59。

在管道46和49长度的某一点上设置压力调整器66和67，以便作为压力控制装置调整流入管道44和45的驱动流体的压力。压力调整器66和67由控制器59控制。

当隔膜泵处于静止状态时，往复杆21位于中间位置上，如图5所示。这时，球阀40和41在它们自身重力作用下己关闭在供应管道34一侧的进气口36和37的入口36a和37a，而在泵室30和32一侧的入口36b和37b被打开。球阀42和43已关闭在泵室30和32一侧的出气口38和39的出口38a和39a，而在输出管道35一侧的出口38b和39b被打开。

将供电电压提供给控制器59，由此使转换控制阀47转换到进气口51一侧，而转换控制阀50转换到出气口54一侧。这时，驱动流体提供给驱动室31，而驱动流体从驱动室33被挤入大气，由此，往复杆21向第一侧(箭头A的方向)移动，如图6所示。结果，泵室30一侧的体积减少，而泵流体压力升高，由此推动并移动堵塞泵室30一侧的出气口38的出口38a的球阀42。从而使出气口38打开。应该注意的是，球阀40仍使进气口36的入口36a保持关闭。因此，在泵室30里的泵流体通过输出管道35被排出泵外。

同时，驱动室33的体积减少，而泵室32的体积增加。由此，泵室32里的压力下降，而进气口37的入口37a打开。球阀43仍使出气口39的出口39a保持关闭。因此，泵流体通过供应管道34提供给泵室32。

当往复杆21到达第一侧的停止位置，如图6所示，电磁传感器60检测到该停止位置，控制器59响应，使转换控制阀47转换到出气口53一侧，使转换控制阀50转换到进气口52一侧，如图7所示。这样，驱动流体提供给驱动室33，而驱动室31里的驱动流体被挤入大气，由此，向第二侧(箭头B的方向)驱动往复杆21，如图8所示。结果，泵室32一侧的体积减少，而泵流体的压力升高，由此，推动并移动堵塞泵室32一侧的出气口39的出口39a的球阀43。于是，出气口39打开。应该注意到，球阀41仍关闭进气口37的入口37a。因此，泵室32里的泵流体通过输出管道35被排出泵外。

同时，驱动室31的体积减少，而泵室30的体积增加。由此，泵室30里的压力下降，而进气口36的入口36a打开。因此，泵流体通过供应管道34提供给泵室30。

假定在往复杆21往复运动过程中，由于某些原因而使泵室30里的压力超过驱动室31里的压力。在这种情况下，控制器59根据来自压力传感器62和63的输出信号控制压力调整器66，从而升高在驱动室31里的驱动流体的压力。其次，假定在往复杆21往复运动过程中，由于某些原因而使泵室32里的压力超过驱动室33里的压力。在这种情况下，控制器59根据来自压力传感器64和65的输出信号控制压力调整器67，从而升高在驱动室33里的驱动流体的压力。

这样，按照本发明，驱动室里的驱动流体的压力保持在高于泵室里的泵流体的压力的水平上。由此可防止所谓的反向现象，其中，在隔膜的驱动过程中，应该向泵室膨胀的隔膜改为向驱动室收缩。

防止反向现象可在所有的时间内确保可靠的和准确的泵操作。

由于在不脱离本发明的精神和范围的情况下可提供许多显而易见的、不同的实施例，因此，应该明白，本发明除了由附后的权利要求书限定外，不受具体的

实施例限制。

Claims

1.一种隔膜泵，通过一限定一泵室和一驱动室的隔膜连续输送泵流体，该隔膜泵包括：

控制驱动流体压力的压力控制装置，该驱动流体供应给通过所述中间隔膜而邻近所述泵室的所述驱动室里，这样，当所述泵室里的压力等于或大于所述驱动室里的压力时所述驱动室里的压力变得高于所述泵室里的压力，由此在与所述泵室里的压力无关的情况下防止所述隔膜反向，

其特征在于，所述压力控制装置包括检测所述泵室压力的一压力传感器。

2.一种隔膜泵，通过一限定一泵室和一驱动室的隔膜连续输送泵流体，该隔膜泵包括：

其特征在于，所述压力控制装置包括检测所述驱动室压力和所述泵室压力的诸压力传感器。

3.一种隔膜泵，具有一对分别限定一泵室和一驱动室的隔膜，通过一对隔膜的往复运动连续地输送泵流体，该隔膜泵包括：控制驱动流体压力的压力控制装置，这驱动流体供应给通过各自的中间隔膜而邻近所述泵室的所述驱动室里，这样，当所述泵室里的压力等于或大于所述驱动室里的压力时，所述驱动室里的压力变得高于所述泵室里的压力，由此防止各隔膜反向，

其特征在于，所述压力控制装置包括检测各泵室压力的诸压力传感器。

4.一种隔膜泵，具有一对分别限定一泵室和一驱动室的隔膜，通过一对隔膜的往复运动连续地输送泵流体，该隔膜泵包括：控制驱动流体压力的压力控制装置，这驱动流体供应给通过各自的中间隔膜而邻近所述泵室的所述驱动室里，这样，当所述泵室里的压力等于或大于所述驱动室里的压力时，所述驱动室里的压力变得高于所述泵室里的压力，由此防止各隔膜反向，

其特征在于，所述压力控制装置包括检测各驱动室压力和各泵室压力的诸压力传感器。

5.一种隔膜泵，包括一具有两端、各端安装一形成一泵室和一驱动室的隔膜的连接体，以及一控制连接体的往复时间、并定时使提供驱动流体给各驱动室的供应被转换的控制回路，其中，当向第一侧驱动所述连接体时，驱动流体提供给位于所述连接体第一侧的驱动室，泵流体从位于第一侧的泵室被排出，而泵流体被吸入位于所述连接体第二侧的泵室，同时，驱动流体从位于第二侧的驱动室里排出，当向第二侧驱动所述连接体时，驱动流体提供给位于所述连接体第二侧的所述驱动室，泵流体从位于第二侧的所述泵室被排出，而泵流体被吸入位于所述连接体第一侧的所述泵室，同时，驱动流体从位于第一侧的所述驱动室里排出，由此，通过所述连接体的往复移动连续排出泵流体，

其特征在于，该隔膜泵还包括：

安装在各泵室里、以便检测各泵室里的泵流体的压力的压力传感器；

安装在各驱动室里、以便检测各驱动室里的驱动流体的压力的压力传感器；以及

压力控制装置，以便根据来自所述压力传感器的输出信号控制驱动流体的压力，这样，当泵室里泵流体的压力等于或大于通过各自的中间隔膜而邻近该泵室的驱动室里的驱动流体的压力时，邻近各泵室的各驱动室里的驱动流体的压力变得高于在泵室里的泵流体的压力。

6.如权利要求5所述的隔膜泵，其特征在于，供应驱动流体的管道与所述各驱动室连接，所述压力控制装置安装在沿各管道长度的某一点上。