CN114270039A

CN114270039A - 隔膜泵

Info

Publication number: CN114270039A
Application number: CN202080058334.8A
Authority: CN
Inventors: 岩田大辉
Original assignee: Tacmina Corp
Current assignee: Tacmina Corp
Priority date: 2019-08-27
Filing date: 2020-08-25
Publication date: 2022-04-01
Anticipated expiration: 2040-08-25
Also published as: JP6895493B2; JP2021032169A; US20220275797A1; CN114270039B; WO2021039807A1

Abstract

本发明为隔膜泵，具有：隔膜(22)，其构成泵室(20)的壁部的一部分，该泵室具有保持所移送的液体的空间、且该隔膜能够以在该泵室的内外方向上进行往复运动的方式发生弹性变形；以及驱动装置(3)，其用于使该隔膜向所述内外方向上的内侧发生弹性变形，所述驱动装置构成为，在所述内外方向上的外侧对到达下止点(P1)的状态下的所述隔膜进行支承，所述下止点被设定在比所述隔膜处于不发生弹性变形的状态下的中立位置(P0)更靠近所述内外方向上的内侧。

Description

隔膜泵

关联申请的相互参照

本申请基于日本发明专利申请2019－154441号主张优先权，并通过引用纳入本申请说明书的记载中。

技术领域

本发明涉及对液体进行移送的隔膜泵。

背景技术

例如专利文献1所公开的那样，隔膜泵具有：能够弹性变形的隔膜，该隔膜被配置成其一面侧向泵室(专利文献1中为吸送室)内露出；以及泵主体，其使该隔膜以在相对于所述泵室内的内外方向上发生弹性变形的方式运动。

泵主体构成为反复进行将隔膜向泵室的内侧推压的动作、和将隔膜向泵室的外侧拉拽的动作，由此，来移送液体。

然而，上述现有的隔膜泵的隔膜在被泵主体向外侧拉拽并到达下止点后，成为朝向泵室的外侧膨胀的状态。因此，在泵室的内压较高的情况下，隔膜有可能受到泵室内的压力而比下止点更向所述内外方向上的外侧变形。该情况下，若因泵室的内压而导致隔膜向泵室的内侧的变形受到阻碍，则会产生所移送的液体的排出量减少的问题。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2018－197509号公报

发明内容

发明欲解决的课题

因此，本发明鉴于该实情，其课题在于提供一种能够提高液体的排出效率的隔膜泵。

用于解决课题的手段

本发明的隔膜泵，具有：

隔膜，其构成泵室的壁部的一部分，该泵室具有保持所移送的液体的空间、且该隔膜能够以在该泵室的内外方向上进行往复运动的方式发生弹性变形；

驱动装置，其用于使该隔膜向所述内外方向上的内侧发生弹性变形，

所述隔膜的下止点被设定在比所述隔膜处于不发生弹性变形的状态下的中立位置更靠近所述内外方向上的内侧，

所述驱动装置构成为，在所述内外方向上的外侧对到达所述下止点的状态下的所述隔膜进行支承。

在本发明的隔膜泵中，

所述隔膜还可以构成为，通过被所述驱动装置朝向所述内外方向上的内侧推压而向上止点侧移动，且通过基于所述隔膜本身的弹力的弹性恢复而向所述下止点侧移动。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的隔膜泵的立体图。

图2是同一实施方式的隔膜泵的俯视图。

图3是同一实施方式的扬程单元的立体图。

图4是同一实施方式的驱动装置的立体图。

图5是同一实施方式的隔膜泵的使驱动装置的上表面成为开放的状态的俯视图。

图6是图2的VI－VI线的剖视图。

图7是同一实施方式的隔膜的立体图。

图8是同一实施方式的隔膜的纵剖视放大图。

图9是同一实施方式的隔膜与凸轮的说明图。

图10是同一实施方式的隔膜泵的动作说明图，是隔膜到达下止点的状态的说明图。

图11是同一实施方式的隔膜泵的动作说明图，是隔膜从下止点朝向上止点的中途状态的说明图。

图12是同一实施方式的隔膜泵的动作说明图，是隔膜到达上止点的状态的说明图。

图13是同一实施方式的隔膜泵的动作说明图，是隔膜从上止点朝向下止点的中途状态的说明图。

具体实施方式

以下，边参照附图边对本发明的一个实施方式的隔膜泵进行说明。

本实施方式的隔膜泵构成为以每规定间隔对规定量的液体进行移送。

如图1及图2所示，隔膜泵1具有扬程单元2和驱动装置3，所述扬程单元2具有泵室20(参照图6)，该泵室能够对所移送的液体进行临时保持且能够改变容积(内部空间的大小)，所述驱动装置3将用于使泵室20的容积发生变化的动力向扬程单元2传递。

如图6所示，扬程单元2具有：泵扬程21，其具有构成所述泵室20的壁部且不能够变形的固定壁部210、及供吸入到泵室20内的液体流动的吸入侧流路211、和供从泵室20排出的液体流动的排出侧流路212；与所述固定壁部210协作构成泵室20的隔膜22；对所述吸入侧流路211进行开闭的吸入侧阀机构23；对所述排出侧流路212进行开闭的排出侧阀机构24；配置在泵扬程21与驱动装置3之间的间隔件25(参照图6)。

如图3所示，泵扬程21除了所述固定壁部210、所述吸入侧流路211、所述排出侧流路212以外，还具有用于配置隔膜22的配置部213(参照图6)。

泵扬程21的外表面包含供间隔件25抵接的抵接面214(参照图6)。而且，固定壁部210与配置部213形成在该抵接面214上。

固定壁部210为凹状且底面为平坦面。另外，固定壁部210的底面的主视形状为圆形。

配置部213从固定壁部210的外周全周向外侧扩开形成，其主视形状为环状。配置部213的底面也为平坦面。此外，抵接面214、配置部213、以及固定壁部210为一体结构且为台阶状。

隔膜22具有如图7所示的具有弹性的板状的隔膜主体部220、和如图8所示的用于连结隔膜主体部220与驱动装置3(后述的轴312)的连结部221。此外，隔膜22为树脂制，隔膜主体部220与连结部221一体成型。

如图7所示，隔膜主体部220的主视形状为圆形。

本实施方式的隔膜22具有：相对于固定壁部210隔开间隔对置配置的变形部220a；从该变形部220a的外周全周向外侧扩开且被配置于配置部213的环状缘部220b(参照图8)；从环状缘部220b的一面(朝向配置部213侧配置的一面)突出的密封部220c。

变形部220a相对于固定壁部210隔开间隔地对置配置。

环状缘部220b构成为被配置部213与间隔件25夹持，由此，隔膜22构成为被固定于配置部213。

因此，隔膜22构成为，在环状缘部220b的位置被固定的状态下，变形部220a在相对于固定壁部210接近、分离的接离方向(即，泵室20的内外方向)上变形。在本实施方式的隔膜22中，整个变形部220a以向固定壁部210侧鼓出的方式弹性变形，并通过弹性恢复而回到原先的形状，由此，从固定壁部210分离。这样，变形部220a构成为相对于固定壁部210进行往复运动。

另外，若变形部220a向接近固定壁部210的方向运动(若向固定壁部210侧鼓出)，则泵室20的容积减小，若变形部220a向从固定壁部210分离的方向运动(若通过弹性恢复而回到原先的形状)，则泵室20的容积变大。

因此，变形部220a在自身的可动范围内(即，在接离方向上进行往复运动的范围内)，在到达最远离固定壁部210的位置即最外位置(所谓下止点)时，泵室20的容积最大，在到达最接近固定壁部210的位置即最内位置(所谓上止点)时，泵室20的容积最小。

如图9所示，在将处于没有发生弹性变形状态的变形部220a的位置作为假想的中立位置P0的情况下，最外位置P1被设定在比该中立位置P0靠近固定壁部210的位置，最内位置P2被设定在比最外位置P1更靠近固定壁部210的位置。此外，图9至图13为示意地表示隔膜22等的结构的图。

因此，变形部220a在被组装入隔膜泵1的状态下总是以朝向固定壁部210侧鼓出的方式发生弹性变形。由此，变形部220a构成为总是处于产生张力的状态，另外构成为，若变形部220a朝向接近固定壁部210的方向运动则张力提高，若变形部220a朝向从固定壁部210分离的方向运动则张力下降。

此外，变形部220a构成为，在将到达弹性界限时产生的应力设为100％的情况下，在到达最内位置P2的状态下产生的应力为100％以下，变形部220a在不发生塑性变形的范围内发生弹性变形。

在以下的说明中，将相对于固定壁部210的接离方向中接近固定壁部210的方向称作“接近方向”，将接离方向中从固定壁部210分离的方向称作“分离方向”。另外，有时还将接离方向中接近固定壁部210的动作称作“前进”，将接离方向中从固定壁部210分离的动作称作“后退”并进行说明。

连结部221形成在隔膜主体部220的两面中的、朝向固定壁部210的相反侧配置的一面上，位于与隔膜主体部220的中央部对应的位置。

如图6所示，吸入侧阀机构23具有：与吸入侧流路211连通的吸入侧连通路230；配置在吸入侧连通路230内的吸入侧球231；吸入侧阀座部232，其构成为在吸入侧连通路230内的上游侧承接所述吸入侧球231且通过切换与吸入侧球231的抵接状态与非接触状态来切换吸入侧连通路230的开闭状态；以及吸入侧承接部233，其在吸入侧连通路230内且在比吸入侧阀座部232更下游侧承接所述吸入侧球231。

在吸入侧阀座部232上形成有直径比吸入侧球231的直径小的贯穿孔。而且，在抵接有吸入侧球231后，该吸入侧球231与该贯穿孔的周围紧密接触，由此，限制吸入侧连通路230内的液体的流通(即，吸入侧连通路230被关闭)。

在吸入侧承接部233上形成有多个使吸入侧连通路230的内部与外部连通的贯穿孔，各贯穿孔的内径都比吸入侧球231的外径小。

排出侧阀机构24具有：与排出侧流路212连通的排出侧连通路240；配置在排出侧连通路240内的排出侧球241；排出侧阀座部242，其构成为在排出侧连通路240内的上游侧承接所述排出侧球241且通过切换与排出侧球241的抵接状态与非接触状态来切换排出侧连通路240的开闭状态；以及排出侧承接部243，其在排出侧连通路240内且在比排出侧阀座部242更下游侧承接所述排出侧球241。

在排出侧阀座部242上形成有直径比排出侧球241的直径小的贯穿孔。而且，在抵接有排出侧球241后，该排出侧球241与该贯穿孔的周围紧密接触，由此，限制排出侧连通路240内的液体的流通(即，排出侧连通路240被关闭)。

在排出侧承接部243上形成有多个使排出侧连通路240的内部与外部连通的贯穿孔。另外，各贯穿孔的内径都比排出侧球241的外径小。

如图5所示，驱动装置3具有：电动马达等驱动源30；将由该驱动源30产生的驱动力向隔膜22传递的传递机构31；以及收容驱动源30与传递机构31的箱体32。而且，在箱体32的外表面形成有供扬程单元2抵接的区域(参照图4)

传递机构31具有：呈轴状、且通过驱动源30的驱动力以自身的中心轴线作为中心进行旋转的旋转轴310；安装在旋转轴310上的凸轮311；以与隔膜22和凸轮311接触的状态配置、且伴随凸轮311的旋转在接离方向上进行往复运动的轴312。

凸轮311构成为在从该隔膜22向后退方向侧分离的位置处对隔膜22进行支承。在本实施方式中，凸轮311构成为经由轴312对隔膜22进行支承。凸轮311构成为通过外周面并经由轴312对隔膜22进行支承。如图9所示，该外周面中包含在隔膜22到达最外位置P1的状态下成为隔膜22的支点的最后支承点311a、和在隔膜22到达最内位置P2的状态下(参照图12)成为隔膜22的支点的最前支承点311b。

从最后支承点311a到凸轮311的旋转中心的距离W1比从最前支承点311b到凸轮311的旋转中心的距离W2小。这两个距离W1、W2之差比从隔膜22的中立位置P0到最内位置P2的距离小。

另外，从凸轮311的旋转中心到外周面的距离被设定为随着从最后支承点311a朝向最前支承点311b而逐渐增大。

轴312的轴线方向上的一端部被连结于隔膜22的连结部221，而其相对于凸轮311则为非连结，其轴线方向的另一端面被配置为与凸轮311的外周面抵接。因此，凸轮311的外周面与轴312的另一端面的抵接位置成为凸轮311对隔膜22的支点。

在传递机构31中，若使凸轮311旋转，则所述支点在接离方向上位移。而且，若所述支点在接近方向上位移，则能够经由轴312将变形部220a向固定壁部210侧推压而使变形部220a前进，若所述支点在分离方向上位移，则通过变形部220a的弹性恢复，无需施加牵引力就能够使变形部220a后退。

本实施方式的隔膜泵1的结构如上所述。接下来，对隔膜泵1的动作进行说明。

如图10和图11或图11和图12所示，在使凸轮311旋转时，在凸轮311的外周面相对于轴的另一端面的抵接位置移动到最前支承点311b侧的情况下，由于所述支点在接近方向上位移，因此，隔膜22朝向最内位置P2移动，泵室20内的容积减小。由此，泵室20的内压升高，成为排出侧阀机构24打开且吸入侧阀机构23关闭的状态，泵室20内的液体从排出侧流路212向外部排出。

如图12和图13所示，在使凸轮311旋转时，在凸轮311的外周面相对于轴312的另一端面的抵接位置向最后支承点311a侧移动的情况下，由于所述支点在分离方向上位移，因此，隔膜22朝向最外位置P1移动，泵室20内的容积增大。由此，泵室20的内压下降，成为排出侧阀机构24关闭且吸入侧阀机构23打开的状态，液体从吸入侧流路211流入泵室20内。

通过反复进行该动作，能够以每规定的周期对规定量的液体进行移送。

在本实施方式的隔膜泵1中，即使在隔膜22到达下止点的状态下，由于隔膜22在朝向内外方向中的内侧(泵室20内侧)变形的状态下被驱动装置3支承，因此，能够维持在隔膜22上产生张力的状态。

因此，隔膜22能够通过张力来抵抗从泵室20内的液体受到的压力，从而难以向泵室20的外侧变形。即，隔膜22难以向比下止点更外侧发生变形。这尤其对于液体为高压的情况是有利的。

因此，本实施方式的隔膜泵1，在排出液体时能够以较小的驱动力使隔膜22向泵室20内充分地变形，由此，能够抑制液体排出量的减少。另外，由于隔膜22不会向比中立位置P0更外侧发生变形，因此，在排出流体时，能够抑制用于使隔膜22朝向内侧变形所需的力增大，故而，能够发挥以下效果，即能够抑制相对于使隔膜22变形的外力的、液体的排出效率降低的情况。

而且，由于构成为在隔膜22的变形部220a被驱动装置3压出至上止点后，通过自身的弹性恢复而回到原先的形状，并由此到达下止点侧，因此，本实施方式的隔膜泵1不需要对变形部220a施加朝向外侧的拉伸力(分离方向上拉伸的力)的拉伸机构，就能够使变形部220a移动到下止点侧。

因此，本实施方式的隔膜泵1能够削减零件数量。另外，不需要通过驱动装置3对变形部220a施加拉伸力，与之相伴，就没有必要将变形部220a固定(例如，螺纹紧固)于驱动装置3，因此，能够容易地将包括隔膜22在内的扬程单元2从驱动装置3进行拆卸。

此外，本实施方式的隔膜泵不限于上述一个实施方式的结构，在不脱离本发明的主旨的范围内当然能够进行各种变更。

在上述实施方式中，隔膜22的变形部220a为平板状，但例如还可以形成为波纹板状。另外，在隔膜22被组装入隔膜泵1的状态下，只要最外位置P1被设定在比中立位置P0更内侧，则在不施加外力的状态(不发生弹性变形的状态)下，变形部220a可以位于比环状缘部220b更内侧或更外侧。

附图标记的说明

1…隔膜泵，2…扬程单元，3…驱动装置，20…泵室，21…泵扬程，22…隔膜，23…吸入侧阀机构，24…排出侧阀机构，25…间隔件，30…驱动源，31…传递机构，32…箱体，210…固定壁部，211…吸入侧流路，212…排出侧流路，213…配置部，214…抵接面，220…隔膜主体部，220a…变形部，220b…环状缘部，220c…密封部，221…连结部，230…吸入侧连通路，231…吸入侧球，232…吸入侧阀座部，233…吸入侧承接部，240…排出侧连通路，241…排出侧球，242…排出侧阀座部，243…排出侧承接部，310…旋转轴，311…凸轮，311a…最后支承点，311b…最前支承点，P0…中立位置，P1…最外位置，P2…最内位置

Claims

1.一种隔膜泵，其特征在于，具有：

隔膜，其构成泵室的壁部的一部分，该泵室具有保持所移送的液体的空间、且该隔膜能够以在该泵室的内外方向上进行往复运动的方式发生弹性变形；以及

2.根据权利要求1所述的隔膜泵，其特征在于，

所述隔膜构成为，通过被所述驱动装置朝向所述内外方向上的内侧推压而向上止点侧移动，且通过基于所述隔膜本身的弹力的弹性恢复而向所述下止点侧移动。