CN1288343C - 薄膜式泵压装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种薄膜式泵压装置，它可防止工作流体漏泄，同时薄膜周边部分从夹紧部分中拉出。该薄膜式泵压装置包括一对薄膜、一个主体部分，和一对外壳构件，流体通过中心杆11的往复移动从吸入口吸入，并从排放口排出。其中外壳构件由Teflon制成，薄膜具有环形唇部，在外壳构件上具有确定环形凹口的环形壁，环形螺纹构件与环形壁的外表面啮合以将环形唇部压靠在主体部分和外壳构件上。

Description

薄膜式泵压装置

发明背景

本发明关于薄膜式泵的改进。一种薄膜式泵压装置包括：一个主体部分，它可操作地支撑一个中心杆，从而允许杆往复移动，上述中心杆具有一对分别附着到其两侧上的薄膜和一对外壳构件，外壳构件安置成从相对侧固定上述主体部分，它的作用是与上述主体部分一起从相对侧沿其厚度方向夹紧相应薄膜的周边部分，其中通过中心杆的往复移动，流体通过流体吸入口吸入并从流体排放口排出。

作为一种薄膜式泵压装置，人们已知道它包括：一对盘状薄膜，每个薄膜具有确定流体传送腔和工作流体腔的薄膜部分；一个主体部分可操作地支撑中心杆，从而允许它作往复移动；每个上述薄膜的中部分别安装到上述中心杆的每端上；一对外壳构件具在其中形成的连通腔，以在流体吸入口和排放口之间向通过流体传送腔提供连通；该外壳构件安置成从相对侧固定上述主体部分，其功能是与上述主体部分一起，从相对侧沿厚度方向夹紧上述相应薄膜的周边部分(作为例子，参见日本专利公报NO.Hei 6-31650)。

在这种传统的薄膜式泵压装置中，工作流体交替地供到薄膜一侧的一个工作流体腔和薄膜另一侧的另一个工作流体腔，并与工作流体供给到这两个工作流体腔相对应，中心杆往复移动，使一个和另一个工作腔交替地产生体积扩大，使从流体吸入口吸入的流体交替地进入相应的转送腔，并排放出去，这样交替地从相应的流体转送腔吸入相应的流体转送腔，从而使流体源源不断地从流体排放口排出。

在这种传统的薄膜式泵压装置中，相应薄膜的周边部分夹在主体部分和相应的安置在相对侧的外壳构件之间，其中主体部分和一对外壳构件用拉杆螺钉构件沿薄膜的厚度方向固定在一起，从而使薄膜的周边部分夹在外壳构件和主体部分之间。

因此，在这种结构中，如果采用Teflon(注册商标)作为外壳构件的材料，就会出现问题。由于Teflon材料本身与金属相比具有较大的线胀系数，它随温度变化而产生的收缩和膨胀程度较大，因此在传统的构形中，薄膜的周边部分仅简单地由拉杆螺钉构件沿夹紧部分的厚度方向夹紧在一对外壳构件和主体部分之间，这会引起夹紧部分的松弛，会使工作液体或传送的流体从夹紧部分泄漏到外部。

也就是说，Teflon材料是软的，在室温(23℃)范围内就会变形，这与不锈钢制成的拉杆螺钉构件不同，因此，即使在室温条件下，一对外壳构件和主体部分夹紧，用拉杆螺钉构件将它们三个构件固定在一起，在温度下降到操作环境温度时，外壳构件沿拉杆螺钉构件的延伸方向的收缩量大于拉杆螺钉构件的收缩量，从而会出现由拉杆螺钉构件固定的该对外壳构件和主体部分松弛的情况，这将会出现一个问题，即在薄膜夹紧部分中产生一个间隙，工作流体或待传送的流体通过该间隙流到外部。

发明概述

为了克服这个问题，当薄膜式泵压装置将在低温工作环境下工作时，在该装置开始操作之前，进一步地拧紧拉杆螺钉构件，从而增加成对外壳构件和主体部分之间的固定力，然而由于在工作环境温度上升时外壳构件在拉杆螺钉构件的延伸方向上膨胀得比拉杆螺钉构件要多，因此，外壳构件和主体部分之间的固定力也上升到过度压紧状态，因此会使外壳构件变形，由此可能会缩短薄膜式泵压装置的寿命。

另外，这种薄膜式泵压装置还涉及其它问题，由于在夹紧薄膜的周边部分的夹紧部分中出现松弛，在中心杆往复移动期间，有时薄膜的周边部分会滑动，从而会从夹紧部分中拉出，导致装置破裂。

本发明有鉴于上述情况，其目的是提供一种薄膜式泵压装置，它能防止工作流体或待转送的流体通过夹紧在主体部分和外壳构件之间的薄膜的周边部分的夹紧部分泄漏，同时可防止薄膜的周边部分在中心杆往复移动时从主体部分和外壳构件之间的夹紧部分上拉出，因此可延长该装置的寿命。

按照权利要求1限定的本发明，提供了一种薄膜式泵压装置，它包括：一对盘状薄膜，每个具有确定一个流体传送腔和一个工作流体腔的薄膜部分；一个主体部分可操作地支撑一根中心杆，从而允许它作往复移动，上述一对薄膜的中部附着到上述中心杆的相应的端部；一对外壳构件安置成从相对侧固定上述主体部分，并与上述主体部分一起从相对侧沿薄膜的厚度方向夹紧上述相应薄膜的周边部分，其中流体通过流体吸入口吸入，并从流体排放口排出，通过上述中心杆的往复移动使工作流体供到上述相应工作流体腔产生变换。

上述薄膜式泵压装置的特征在于：上述外壳构件由Teflon(注册商标)材料制成，上述薄膜具有形成在外周边部分上的环形唇部，该唇部确定周向部分的最外侧，并沿着上述中心杆的往复移动的方向和薄膜厚度方向延伸，上述外壳构件或上述主体部分的任意一个设有形成环形凹口的环形壁部分，该凹口用来接纳上述环形唇部。

按照权利要求2限定的本发明，提供了一种薄膜式泵压装置，其中上述外壳构件具有形成在其中的连通通道，用以通过上述流体传送腔在上述流体吸入口和上述流体排放口之间提供连通。

按照权利要求3限定的本发明，提供一种薄膜式泵压装置，其中上述主体部分具有形成在其中的连通通道，用以通过上述流体传送腔在上述流体吸入口和上述流体排放口之间提供连通。

按照权利要求4限定的本发明，提供一种薄膜式泵压装置，其中螺纹部分形成在上述壁部分的外表面上，一个环形螺纹构件与上述螺纹部分啮合，从而使上述环形唇部压向上述本体部分和上述外壳构件之间的夹紧部分。

按照权利要求5限定的本发明，提供一种薄膜式泵压装置，其中上述环形凹口做成使上述环形唇部的接近通道从进口到其最内部逐渐变窄。

按照权利要求6限定的本发明，提供一种薄膜式泵压装置，其中上述环形螺纹构件具有一个压紧壁部分，该壁部分用于将上述环形唇部直接或间接地沿螺纹进行方向压入并推入上述环形凹口中。

按照权利要求7限定的本发明，提供一种薄膜式泵压装置，其中上述薄膜由Teflon(注册商标)制成。

按照权利要求8限定的本发明，提供一种薄膜式泵压装置，其中一个圆筒部分形成在上述薄膜的中部，在上述圆筒部分的内表面上形成螺纹部分，从而使它与上述中心杆的螺纹部分啮合；另一个螺纹部分形成在上述圆筒部分的外表面上，其中一个增强的环形构件与形成在上述外表面上的螺纹部分啮合，从而与上述中心杆的任一侧一起夹紧上述圆筒部分，上述中心杆由PPS制成。

按照权利要求9限定的本发明，提供一种薄膜式泵压装置，其中上述增强的环形构件由PP或PVC制成。

按照权利要求10限定的本发明，提供一种薄膜式泵压装置，其中O形圈安置在上述本体部分与上述环形唇部相接触的位置。

附图概述

图1是本发明的薄膜式泵压装置的纵向剖视图，

图2是图1所示的外腔构件的放大的平面视图，

图3是该图4的B-B线的外腔构件的剖视图；

图4是图2所示的外腔构件的顶视图，

图5是沿图2的A-A线的外腔构件的剖视图，

图6是图1所示的中心杆的放大侧视图，

图7是图1所示的薄膜的放大的剖视图，

图8是图1所示的增强的环形构件的放大的剖视图，

图9是图1所示的环形螺纹件的放大的平面视图，

图10是沿图9的C-C线的环形螺纹件的剖视图，

图11是部分放大的视图，用以说明相互固定的环形壁部和环形螺纹件；和

图12是按照本发明的、从图1所示导出的薄膜式泵压装置的另一

实施例的纵向剖视图。

发明的详细描述

图1是本发明的薄膜式泵压装置的纵向剖视图，其中用参照数字1来总的表示薄膜式泵压装置。该薄膜式泵压装置1包括一个主体部分2和设置在上述主体部分2的相对侧上的一对外壳构件3、3。不锈钢(SUS)用作制作主体部分2的材料，其外表面涂覆Teflon(注册商标)。Teflon还用作制成外壳构件3、3的材料。

该对外壳构件3、3包括一对外腔构件4、4，一个吸入管件5和一个排放管件6。吸入管件5具有流体吸入口7和流体传送腔8。排放管件6具有流体排放口9和流体传送腔10。主体部分2在其中部可操作地支撑一根中心杆11，从而允许它作往复移动。一对薄膜12、12装在中心杆11的相对侧上。上述一对薄膜12中的每一个具有弯曲的薄膜部分13，它用来确定流体传送腔14和工作流体腔15。

主体部分2还设有连通口16a和16b，每个都与未示出的转换阀和转换降压孔17a和17b连通。连通口16a和16b的作用是提供象工作液体那样作用的压缩空气，使压缩空气从转换阀供到工作流体腔15，并通过转换阀使工作流体腔15中的压缩空气供到外部的大气中。

主体部分2还包括一个推杆19，它具有作为一个整体的开关体18，用以打开和关闭降压孔17a和17b。压杆19由螺旋弹簧20压向工作流体腔19并突入该腔中。每对外腔构件4的周边部分中设有水平延伸的三个通孔22，拉杆螺纹构件21穿过该孔插入，正如在图2和3的放大视图中所示，一对通孔24、24在上下方向上延伸，拉杆螺纹构件23、23穿过该孔插入，如图3和4所示。

在每个外腔构件4、4中，如图3～5所示，一个通孔25形成在该对通孔24、24之间，该通孔在上下方向上延伸以形成连通通道。另外，在每个外腔构件4、4的一个侧壁上加工有确定流体传送腔14的流体传送腔结构壁26和确定包围上述流体传送腔结构壁26的环形凹口27的环形壁部28。每对外腔构件4、4由薄壁构件制成，从而尽可能地减小其厚度方向的热膨胀和收缩量。

通孔25的下部起到接头部分29A的作用，通过该接头来连接吸入管件5的圆筒部分5a，通孔25的下部起到接头部分29b的作用，通过该接头来连接排放管件6的圆筒部分6a。通孔25通过设在两个接头部分29A和29B之间的半球形空间25A与流体传送腔14连通。在接头部分29A和29B中，分别设置了球阀30～33。每个接头部分29A和29B设有阀座34，连通通道35设在阀座34中。

在中心杆11的任一端，如放大的图6中所示，在其外表面上设有螺纹部分36。PPS可用作中心杆11的材料，Teflon(注册商标)可用作薄膜12的材料。

正如在放大的图7中所示，在薄膜12的中部形成一圆筒部分37，在其中也设有螺纹部分38，该螺纹将与形成在中心杆11任一端部上的螺纹部分36啮合。采用这样的构形，薄膜12和中心杆11相互固定，以形成螺纹连接。

在圆筒部分37的外表面上形成螺纹部分39。一个环形台阶部分39′形成在圆筒部分37的内表面上。该圆筒部分37由一环形构件40增强，如图8中的放大视图所示。

在增强的环形构件40的内表面上设有螺纹部分41，它将与形成在圆筒部分37外表面上的螺纹部分39啮合。PP或PVC可用作增强的环形构件40的材料。增强的环形构件40的作用是与中心杆11一起，从相对侧夹紧圆筒部分37，由此确保在薄膜式泵压装置1的操作期间防止中心杆11从薄膜12中拉出。亦即它可防止由中心杆11的往复移动带动的圆筒部分37在其直径方向上膨胀。推杆19的凸出端安置成面向增强的环形构件40的一个侧壁面40a。在中心杆11作往复移动时，增强的环形构件40与在体积减小的工作流体腔中的推杆19的凸出端接触，从而使推杆19在克服圈簧20的偏压力的方向上移动，由此使开关阀体18进入打开状态。

薄膜12做成特殊的形状，其壁厚从中部到薄膜部分13逐步变薄，如图7所示。与先有技术不同，该薄膜由具有一定厚度的Teflon板制成，其弯曲的薄膜部分用这种薄的Teflon板通过吹塑法制成，采用这种厚度从中部向薄膜部分13逐步变薄的薄膜12的形状可使加到薄膜部分13上的应力均匀分布。

薄膜部分13做成具有预定厚度的弯曲的形状，位于薄膜部分13外侧的周边部分42用作夹紧部分，它们将被夹在主体部分2和外腔构件4之间。薄膜12还包括环形唇部43，它形成在外周部上以进一步确定周边部分42的外侧，上述环形唇部43沿薄膜厚度方向伸向两侧。

主体部分2和外腔构件4由3个拉杆螺钉构件21固定在一起，其中薄膜12的周边部分42在沿其厚度方向夹紧时夹在它们之间。

环形唇部43由图9所示的环形螺纹件44推入环形凹口27中，上述环形螺纹件44包括形成在其内表面上的螺纹部分45。另外，环形螺纹件44包括一个压紧壁部分46，它沿着螺纹方向直接与环形唇部43接触。

在确定环形凹口27的环形壁部28的外表面上，形成如放大的图11所示的与环形螺纹件44的螺纹部分45啮合的螺纹部分47，其中环形唇部43通过环形螺纹件44压向主体部分2和外腔构件4之间的周边部分42的夹紧部分48而受压变形。此时，环形唇部43受到环形螺纹部分44通过环形壁部28的均匀压力。

在环形凹口27中，环形唇部43的接近通道55从环形唇部43的进口49到其最里面部分逐渐变窄，其中环形壁部28的内表面做成一个斜面，这样环形唇部43的接近通道55从进口49到最内部逐渐变窄。这种结构可提供如虚线指出区域的密封面，这就能确保待传送的流体不会通过主体部分2和外腔构件4之间的夹紧部分48漏泄出去。

主体部分2还包括一个O形圈50，它放置在与环形唇部43相接触的位置，由此可确保来自工作流体腔15的工作流体不会漏泄到外部去。

在主体部分2已与一对外腔构件4、4沿水平方向连接、以及环形唇部42已采用环形螺纹件44压住并变形、以确保薄膜12已牢固地夹在主体部分2和外腔构件4之间后，吸入管5和排放管6用4个拉杆螺钉构件23从上下方向固定到外腔构件4、4上。

下面将大致地描述这种薄膜式泵压装置的操作情况。

现在参见图1，假定用作工作流体的压缩空气从转换阀(未示出)通过连通口16b供到位于右侧的工作流体腔15，中心杆11向右运行，其中在右侧的工作流体腔15的体积增大，同时左侧的工作流体腔15中的压缩空气由转换阀通过连通口16a排放到外部的大气中，因此，左侧的工作流体腔15的体积减小。亦即，在这种情况下，薄膜式泵压装置处于下列状态：位于右侧的流体传送腔14是处于体积减小的过程中，而位于左侧的流体传送腔14处于体积增大的过程中。

此时右侧流体传送腔14中的压力增大使球阀32与吸入管件5侧部上的阀座34接触，球阀33离开排放管件6侧部上的阀座34，因此允许右侧液体传送腔14中的流体如箭头“a”所示，通过右侧通孔25从流体排放口9排出。另一方面，左侧流体传送腔14中的压力减小，使球阀30离开吸入管件5侧部的阀座34，并使球阀31与排放管件6侧部上的阀座34接触，由此允许流体从流体吸入口7通过左侧通孔25，如箭头“b”所示那样吸入流体传送腔14。

当左侧增强的环形件40的一个侧壁面40a与左侧推杆19的凸出端接触时，左侧推杆19在克服圈簧20的偏压力的方向上移动，使开关阀18将降压孔17a转换成打开状态，从而使转换阀的转换压力腔(未示出)中的空气通过转换减压孔17a流入左侧的工作流体腔15，然后该空气再通过连通口16a排放到外面的大气中，由此，转换阀及时地开关使来自转换阀的压缩空气通过连通口16a供到左侧的工作流体腔15，因此增大了左侧的工作流体腔15的体积。

这还使中心杆11向左移动，中心杆向左的移动减小了左侧流体传送腔14的体积，因此增大了其中的压力，进而使球阀30与吸入管件5侧部上的阀座34接触，球阀31离开排放管件6侧部上的阀座34，由此允许左侧流体传送腔14中的流体从排放口9通过左侧的孔25排出。

另一方面，右侧工作流体腔15中的工作流体从转换阀通过连通口16b排放到外部的大气中，因此减小了上述腔的体积，右侧流体传送腔14的体积增大，因此其中的压力减小，由此使球阀32离开吸入管件5侧部上的阀座34，球阀33与排放管件6侧部上的阀座34接触。

这就允许流体从流体吸入口7通过通孔25吸到右侧的流体传送腔14，基于中心杆11的重复的往复移动，要传送的流体交替地吸入一个流体传送腔14、14，同时已经吸入一个流体传送腔14、14的流体连续地从流体排放口9排出。应该注意，作为例子，在日本专利公报NO.Hei 6-31650中已详细描述了在这种薄膜式泵压装置中的转换阀的作用。

另一个实施例的描述

图12表示本发明另一个实施例的薄膜式泵压装置1，其中在流体吸入口7和流体排放口9之间建立连通的流体连通通道51和52形成在主体部分2上。

另外，流体传送腔14形成在主体部分2的侧部，工作流体腔15形成在外腔构件4的侧部，推杆19也安置在其中。推杆19的凸出端做成将面向薄膜12的中部。

在这样的结构中，薄膜12的中部与推杆19的凸出端接触使推杆在克服弹簧53的偏压力的方向上移动，由此使开关阀体18处于打开状态。在主体部分2中，环形壁部28做成能提供使环形唇部43进入的环形凹口27。

在外腔构件4中，形成一个接触法兰部分，该部分与环形螺纹构件44的压紧壁部分46接触。该主体部分2和外腔构件4通过将环形螺纹构件44和形成在环形壁部28的外表面上的螺纹部分47啮合而固定在一起。在固定时，环形唇部43间接地由压紧壁部分46加压并推入环形凹口27。

按照这种构形，由于主体部分2和外腔构件4由环形螺纹构件44固定成一个整体，就没有必要用拉杆螺钉构件21来将主体部分2和外腔构件4、4沿水平方向夹紧成一个整体。

另外，由于在这种构件中，主体部分2和外腔构件4沿环形螺纹构件44的整个圆周上均匀地固定成一个整体，可避免使夹紧压力以局部集中方式加在主体部分2和外腔构件4上，因此可防止外腔构件变形。

按照权利要求1～9中的任何一个限定的本发明，由于薄膜式泵压装置采用了这样的构形，即形成在薄膜的外周边部分中的环形唇部通过采用环形螺纹构件从垂直于薄膜壁厚方向压靠主体部分和外腔构件，因此密封了夹在主体部分和外腔构件之间的薄膜周边部分的夹紧部分，因此允许环形唇部在温度变化时在其延伸方向的热膨胀和收缩，因此即使采用Teflon(注册商标)作为制造外腔构件的材料，也可防止工作流体或待传送的流体从夹紧部分漏泄到外部。

另外，还可防止在中心杆往复移动期间薄膜从主体部分和外腔构件之间的夹紧部分中拉出。

尤其是在权利要求4限定的本发明中，与权利要求1～3中任一个限定的发明相比，它能以更可靠的方式防止待送的流体的漏泄。

另外，按照权利要求5限定的本发明，在环形螺纹构件与环形壁部啮合时，环形唇部可推入环形凹口，因此可提高操作效率。

另外，按照权利要求7或8中任何一个限定的本发明，即使采用Teflon作为制造薄膜的材料，也可防止中心杆在其往复移动时从薄膜中拉出。

特别是按照权利要求9限定的本发明，可有效地防止工作流体从工作流体腔漏泄到外部。

Claims (9)

1.一种薄膜式泵压装置，包括：一对盘状薄膜，每个具有确定一个流体传送腔和一个工作流体腔的薄膜部分；一个主体部分，该主体部分可操作地支撑一根中心杆，从而允许它作往复运动，上述一对薄膜的中部连接到上述中心杆的相应的端部，在所述主体部分的相对侧安置一对外壳构件，并且所述外壳构件与上述主体部分一起沿着上述相应薄膜的厚度方向从薄膜的相对侧夹紧上述相应薄膜的周边部分，其中通过相应于在将工作流体供应到所述相应的工作流体腔中产生的变换使所述中心杆作往复运动，使得流体通过流体吸入口吸入并从流体排放口排出，

上述薄膜式泵压装置的特征在于：上述外壳构件由聚四氟乙烯材料制成，上述薄膜具有环形唇部，该环形唇部形成在确定周向部分外侧的外周部分上，并沿着上述中心杆的往复运动方向和沿着薄膜的厚度方向延伸，上述外壳构件或上述主体部分中的一个具有形成一环形凹口的环形壁部，该凹口用以接纳上述环状唇部的进入，其中一个螺纹部分形成在上述环形壁部分的外表面上，一个环形螺纹构件与上述螺纹部分啮合，以将上述环形唇部压向在上述主体部分和上述外壳构件之间的夹紧部分。

2.按照权利要求1所述的薄膜式泵压装置，其中上述外壳构件具有形成在其中的连通通道，该通道通过上述流体传送腔在上述流体吸入口和上述流体排放口之间提供连通。

3.按照权利要求1所述的薄膜式泵压装置，其中上述主体部分具有形成在其中的连通通道，该通道通过上述流体传送腔在上述流体吸入口和上述流体排放口之间提供连通。

4.按照权利要求1～3中任何一个所述的薄膜式泵压装置，其中上述环形凹口做成使上述环形唇部的接近通道从进口到最里面部分逐渐变窄。

5.按照权利要求4所述的薄膜式泵压装置，其中上述环形螺纹构件具有压紧壁部分，该压紧壁部分用以将环形唇部直接或间接地沿螺纹运行方向压紧以推入上述环形凹口。

6.按照权利要求1～3中任何一个所述的薄膜式泵压装置，其中上述薄膜由聚四氟乙烯制成。

7.按照权利要求1所述的薄膜式泵压装置，其中一个圆筒部分形成在上述薄膜的中部，一个螺纹部分形成在上述圆筒部分的内表面上，从而与上述中心杆的螺纹部分接合；另一个螺纹部分形成在上述圆筒部分的外表面上，其中一个增强的环形构件与形成在上述圆筒部分的上述外表面上的上述螺纹部分接合，从而与上述中心杆一起从任一侧夹紧上述圆筒部分，上述中心杆由聚苯硫醚制成。

8.按照权利要求7所述的薄膜式泵压装置，其中上述增强的环形构件由聚丙烯或聚氯乙烯制成。

9.按照权利要求1～3中任何一个所述的薄膜式泵压装置，其中一个O形圈安置在上述主体部分与上述环形唇部相接触的位置上。

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