CN204572404U - 一种隔膜泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种隔膜泵，包括壳体、隔膜抽吸结构组件、电机、泵头组件，电机的输出轴上固定设置有偏心轮，所述隔膜抽吸结构组件包括连杆、与所述连杆连接的关节轴承、与关节轴承连接的圆形压片、以及环形的隔膜片，所述隔膜片的内环边由所述压片压合固定，外环边与所述泵头组件固定，所述泵头组件包括泵头座、阀片座、泵头上盖，进气通道和泵头内腔之间设置有多个进气单向阀，所述排气通道和泵头内腔之间设置有多个排气单向阀，所述进气单向阀和排气单向阀的阀片包括环形密封圈和设置在环形密封圈内部的圆形阀芯，所述圆形阀芯通过两个相对称的连接部与所述环形密封圈连接。本隔膜泵寿命长、抽气负压大，尤其适用空气颗粒物采集。

Description

一种隔膜泵

技术领域

本实用新型涉及一种隔膜泵，具体涉及一种空气颗粒物采集用隔膜泵。

背景技术

环境空气中悬浮着大量不同粒径的固态颗粒物，在对环境空气悬浮颗粒物的浓度检测中，采样器从空气中不同质量和粒径的颗粒物中分离出PM2.5(粒径在小于等于2.5微米的颗粒物)，再将含有PM2.5的空气以一定流速通过滤膜，采集特定的时间，PM2.5过滤在滤膜上，再对滤膜进行称量，去除滤膜的本底重量，增加的重量与采集的总体积的比值得到单位体积的空气中含有的颗粒物浓度，以此来评估环境空气质量。采样器利用空气动力学原理，采样过程中，采样的气流流速有特定要求，国家标准《HJ656-2013环境空气颗粒物PM2.5手工监测方法(重量法)技术规范》要求的PM2.5采样切割器与EPA(美国环境保护局)排放标准要求的一致，采样器对应的采样流量都是(1m/h)16.7L/min并且要求气流波动不大于±2％。采样时长为每天采样24小时。同时，采样的气流需要克服滤膜的阻力，标准要求的采样滤膜是采用玻璃纤维材质或是聚四氟乙烯材质制作，其中聚四氟乙烯材质的滤膜化学性能较稳定常用于污染源分析领域，但聚四氟乙烯滤膜透气性能较差，在16.7L/min的流速下阻力较大，气阻能达到30KP左右，并随着采集的颗粒物越多，其阻力不断上升，这就对采样泵的抽气带载能力要求较高，而且，在用于便携式空气颗粒物检测仪器中，为能使仪器更加便携，抽气泵在满足主要的压力和流量的前提下，体积越小，重量越轻越好。现有能够满足采样泵流量需求的抽吸泵，一般都是用于其他领域，体积和功耗都比较大， 明显不符合便携、低能耗要求，另外在固定污染源检测中，烟尘颗粒物采集所需要的采样泵需要在60L/min的流量下克服采样滤筒60KP的阻力。

目前国内外采样器多用碳片旋片泵(俗称刮板泵，圆周分布多个旋片)，能够满足空气颗粒物采集的刮板泵，其体积大，重量大，功耗大，另外刮板泵的刮板是采用碳片制作的，在运行过程中碳片不断摩擦排放出大量碳粉，对环境造成二次污染。只能通过后端过滤，将碳粉收集在过滤器中，定期更换，增加了成本而且增加了后期维护的频次。

目前空气颗粒物采样器中也有采用隔膜泵采样的，但隔膜泵产生的气流脉动较大，影响颗粒物的采集效率。原因是驱动电机的回转运动带动偏心轮旋转，偏心轮通过连杆带动橡胶隔膜片上下运动，偏心轮每旋转一圈，橡胶隔膜片上下运动一个周期，完成一次抽气和一次排气过程。该种隔膜泵应用在普通抽吸气体或者液体的领域中，不会去关注气流脉动，而在空气颗粒物采集领域中，采样切割器采用空气动力学原理，气流脉动将直接影响切割器的切割效率，因此，目前隔膜泵所产生的脉动气流直接影响颗粒物的采集效率。为使得气流的脉动减小，基于空气具有压缩性的特性，对于隔膜泵而言，提高转速可以有效减小隔膜泵的气流脉动，但同时带来的问题是橡胶隔膜片要克服高频次长时间的曲挠，而带来的寿命问题。现有的隔膜泵技术很难用于环境空气颗粒物监测仪器领域。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是隔膜泵在用于空气颗粒物采集中为降低气流脉动而提高转速带来的膜片寿命低的问题，以及阀片响应慢带来的隔膜泵效率损失问题。

本实用新型为了解决上述技术问题，公开了一种隔膜泵，包括壳体、设置于壳体内的隔膜抽吸结构组件、用于驱动所述隔膜抽吸结构组件的电机、设置于所述壳体一端的泵头组件，所述电机的输出轴上固定设置有偏心轮， 所述隔膜抽吸结构组件包括与所述偏心轮偏心连接的连杆、与所述连杆连接的关节轴承、与关节轴承连接的圆形压片、以及环形的隔膜片，所述隔膜片的内环边由所述压片压合固定，外环边与所述泵头组件固定，所述泵头组件包括泵头座、设置于所述泵头座上表面的阀片座、以及设置于所述阀片座上表面的泵头上盖，所述隔膜片的外环边夹在所述泵头座和所述阀片座之间，所述泵头座和所述阀片座所围成的密封空间为泵头内腔，所述泵头上盖中具有进气通道和排气通道，所述进气通道和泵头内腔之间设置有多个进气单向阀，所述排气通道和泵头内腔之间设置有多个排气单向阀，所述进气单向阀和排气单向阀的阀片均为双瓣膜结构，包括环形密封圈和设置在环形密封圈内部的圆形阀芯，所述圆形阀芯通过两个相对称的连接部与所述环形密封圈连接。

进一步的，所述压片为金属材质，所述压片的直径与所述泵头内腔的内径之比为：2∶3。

进一步的，所述关节轴承包括一个具有外球面的内圈和一个有内球面的外圈，所述压片中心具有向下凸出的凸台，所述凸台中心开有用于安装所述关节轴承外圈的安装孔，所述连杆与所述关节轴承的内圈连接。

进一步的，在所述偏心轮上远离与连杆连接处的位置固设有配重块。

进一步的，所述进气单向阀和排气单向阀为一体结构。

基于上述的一种隔膜泵，本实用新型同时提出了另外一种结构形式的隔膜泵，本隔膜泵为双头泵，包括壳体、电机、对称设置在所述壳体内的隔膜抽吸结构组件，分别设置于所述壳体两端的泵头组件，所述电机的输出轴上固定设置有偏心轮，所述隔膜抽吸结构组件包括与所述偏心轮偏心连接的连杆、与所述连杆连接的关节轴承、与关节轴承连接的圆形压片、以及环形的隔膜片，所述隔膜片的内环边由所述压片压合固定，外环边与该隔膜片所在侧的泵头组件固定，泵头组件包括泵头座、设置于所述泵头座上表面的阀片 座、以及设置于所述阀片座上表面的泵头上盖，隔膜片的外环边夹在所述泵头座和所述阀片座之间，所述泵头座和所述阀片座所围成的密封空间为泵头内腔，泵头上盖中具有进气通道和排气通道，所述进气通道和泵头内腔之间设置有多个进气单向阀，所述排气通道和泵头内腔之间设置有多个排气单向阀，所述进气单向阀和排气单向阀的阀片均为双瓣膜结构，包括环形密封圈和设置在环形密封圈内部的圆形阀芯，所述圆形阀芯通过两个相对称的连接部与所述环形密封圈连接，分别位于壳体两端的两个泵头上盖的进气通道相连通，所述两个泵头上盖的排气通道相连通。

采用上述本实用新型技术方案的有益效果是：本实用新型的隔膜泵，通过在进气通道和泵头内腔之间设置有多个进气单向阀，以及在排气通道和泵头内腔之间设置有多个排气单向阀，在隔膜泵工作过程中，随着橡胶隔膜片连续的上下运动，进气单向阀与排气单向阀交替打开和关闭，在泵头内腔中的压力将进气单向阀或者排气单向阀打开压力恒定的情况下，单向阀的数量越多，每个单向阀分担的压力越小，单向阀内的阀片开度就越小，因此响应速度就越快，此外，本实用新型中通过将进气单向阀和排气单向阀的阀片均为双瓣膜结构，包括环形密封圈和设置在环形密封圈内部的圆形阀芯，所述圆形阀芯通过两个相对称的连接部与所述环形密封圈连接，在泵头内腔中压力下，圆形阀芯均匀受力，相应的圆形阀芯打开时的形变量也会减小，进一步提高了响应速度，响应速度的提高可以有效防止隔膜泵在从抽气转换为排气的瞬间，排气单向阀在打开的同时，进气单向阀还没有完全关闭而造成的漏气，进而避免了由于漏气造成的压力和流量的损失以及反向气流引起气流波动，一方面通过减少压力和流量的损失，可以增加本隔膜泵的采样流量，使其满足空气颗粒物采样器对采样流量的要求，另外一方面减少反向气流引起气流波动，从而提高气流的稳定性，尤其适用于空气颗粒物的采集，解决了现有隔膜泵应用于空气颗粒物采集时，由于气流脉动不稳定，而影响颗粒 物采集效率的问题。

附图说明

图1为本实用新型所提出的隔膜泵的一种实施例的结构示意图；

图2为本实用新型所提出的隔膜泵的一种实施例中阀片的结构示意图；

图3为本实用新型所提出的隔膜泵的另外一种实施例的结构示意图；

图4为本实用新型所提出的隔膜泵一种实施例中在进气时状态结构示意图；

图5是本实用新型所提出的隔膜泵另外一种实施例中的阀片的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例一，本实施例提出了一种隔膜泵，如图1所示，包括壳体10、设置于壳体10内的隔膜抽吸结构组件20、用于驱动所述隔膜抽吸结构组件的电机、设置于所述壳体10一端的泵头组件40，所述电机的输出轴30上固定设置有偏心轮50，所述隔膜抽吸结构组件20包括与所述偏心轮50偏心连接的连杆201、与连杆201连接的关节轴承60、与关节轴承60连接的圆形压片202、以及环形的隔膜片203，所述隔膜片203的内环边由所述压片202压合固定，外环边与所述泵头组件40固定，所述泵头组件40包括泵头座401、设置于所述泵头座401上表面的阀片座402、以及设置于所述阀片座402上表面的泵头上盖403，所述隔膜片203的外环边夹在所述泵头座401和所述阀片座402之间，所述泵头座401和所述隔膜片203所围成的密封空间为泵头内腔401a，所述泵头上盖403中具有进气通道403a和排气通道403b，所 述进气通道403a和泵头内腔401a之间设置有多个进气单向阀404，所述排气通道403b和泵头内腔401a之间设置有多个排气单向阀405，如图2所示，所述进气单向阀404和排气单向阀405的阀片均为瓣膜结构，包括环形密封圈404a和设置在环形密封圈404a内部的圆形阀芯404b，所述圆形阀芯404b通过两个相对称的连接部404c与所述环形密封圈404a连接。本实施例的隔膜泵，通过在进气通道403a和泵头内腔401a之间设置有多个进气单向阀404，以及在排气通道403b和泵头内腔401a之间设置有多个排气单向阀405，在隔膜泵工作过程中，随着橡胶隔膜片连续的上下运动，进气单向阀与排气单向阀交替打开和关闭，在泵头内腔中的压力将进气单向阀或者排气单向阀打开压力恒定的情况下，单向阀的数量越多，每个单向阀分担的压力越小，单向阀内的阀片开度就越小，因此响应速度就越快，此外，本实用新型中通过将进气单向阀和排气单向阀的阀片均为瓣膜结构，包括环形密封圈和设置在环形密封圈内部的圆形阀芯，所述圆形阀芯通过两个相对称的连接部与所述环形密封圈连接，在泵头内腔中压力下，圆形阀芯均匀受力，相应的圆形阀芯打开时的形变量也会减小，如图4所示，A1、A2分别为进气单向阀的阀片的双瓣膜，B1、B2分别为排气单向阀的阀片的双瓣膜，进一步提高了响应速度，响应速度的提高可以有效防止隔膜泵在从抽气转换为排气的瞬间，排气单向阀在打开的同时，进气单向阀还没有完全关闭而造成的漏气，避免了由于漏气造成的压力和流量的损失以及反向气流引起气流波动。一方面通过减少压力和流量的损失，可以增加本隔膜泵的采样流量，使其满足空气颗粒物采样器对采样流量的要求，另外一方面减少反向气流引起气流波动，从而提高气流的稳定性，尤其适用于空气颗粒物的采集，解决了现有隔膜泵应用于空气颗粒物采集时，由于气流脉动不稳定，而影响颗粒物采集效率的问题。

为了方便单向阀的制作，所述进气单向阀404和排气单向阀405的阀片为一体式结构。

当多个进气单向阀404或者多个排气单向阀405时，如图5所示，各单向阀的阀片与各排气单向阀的阀片优选为一体式结构，方便单向阀的制作。

此外，需要说明的是，针对单头泵来说，脉动气流频率与电机的转动频率一致，频率越高，脉动周期越小，气流越接近连续，越趋于平稳。本实施例的隔膜泵通过提高了单向阀的响应速度，相应的电机转动频率具有了提高的空间，通过控制提高电机的输出轴30的转动频率，可以进一步减小脉动气流。

在本实施例中，优选所述压片为金属材质，所述压片的直径与所述泵头内腔的内径之比为2∶3，橡胶材质的隔膜片203较软容易变形，连杆201推动压片202(相当于活塞)运动，使泵头内腔401a的体积发生变化，从而产生压力，迫使单向阀的阀片动作，隔膜泵抽气或压缩时的负载是一定的，压片面积越小，隔膜片203可变形的面积就会越大，相应的对隔膜片203的拉力就越小，由于隔膜片203一旦出现漏气，隔膜泵也即报废，现有的隔膜泵为了提高使用寿命，一般尽量缩小压片202的面积，增大隔膜片203的面积，以减小对隔膜片203的磨损。但是，这样存在的问题是，在压力负载下隔膜片203的变形越大，这样就会导致每次抽气或压缩时，实际的泵头内腔401a的体积变化变小，也即隔膜泵的抽气量和带载能力都有损失，无法满足空气颗粒物采集器中对采样流量的要求，因此，本实施例的隔膜泵通过增大压片202的面积，压片202运动的位移产生的泵头内腔401a的体积变化量增大，相应的抽气以及排气量就会增大，因此这样就可以使得因为橡胶隔膜片在负载作用力下的变形而引起的损失降到最低，进而提高隔膜泵的采样流量，使其满足空气颗粒物采样器对采样流量的要求。

本实施例中通过增加压片202的面积、减小隔膜片203的面积可以增加隔膜泵的采样流量，但是同时带来了另外的问题：压片202的直径越大，在连杆201的作用下，压片202的摆动越大，隔膜片203在连杆201摆动平面 位置的两侧承受的拉力相应增加，无法保证隔膜泵的使用寿命，本实施例中所述连杆201通过关节轴承60与圆形的压片202连接，如图1所示，关节轴承60包括一个具有外球面的内圈601和一个有内球面的外圈602，所述压片202中心具有向下凸出的凸台，所述凸台中心开有用于安装所述关节轴承外圈602的安装孔，所述连杆201与所述关节轴承60的内圈601连接。通过在压片202与连杆201之间安装了关节轴承601，其作用就是减小压片202的摆动，降低隔膜片203两侧的曲挠，进而减小隔膜片203的磨损，延长其使用寿命。

偏心轮50在高速旋转过程中会产生较大震动和噪声，由于在空气颗粒物采样应用领域中，需要将采样泵安装位置较高，若采样泵在一个重心较高的位置产生震动较大的话，将存在极大的安全隐患，需要定期检查，增加人力成本，本实施例中的隔膜泵通过在所述偏心轮50上远离与连杆连接处的位置固设有配重块70，使偏心轮50的转动更加平稳，从而减小泵体的震动和噪声，同时可以提高传动部件轴承的使用寿命。

实施例二，基于实施例一中的一种隔膜泵，本实施例提出了另外一种隔膜泵，本隔膜泵为双头泵，如图3所示，包括壳体10、电机输出轴30、对称设置在所述壳体内的隔膜抽吸结构组件20，分别设置于所述壳体10两端的泵头组件40，所述电机30的输出轴上固定设置有偏心轮50，以其中一侧的隔膜抽吸结构组件20为例，所述隔膜抽吸结构组件20包括与所述偏心轮偏心连接的连杆201、与所述连杆201连接的关节轴承60、与关节轴承60连接的圆形压片202、以及环形的隔膜片203，所述隔膜片203的内环边由所述压片202压合固定，外环边与该隔膜片203所在侧的泵头组件40固定，泵头组件40包括泵头座401、设置于所述泵头座401上表面的阀片座402、以及设置于所述阀片座402上表面的泵头上盖403，隔膜片203的外环边夹在所述泵头座401和所述阀片座402之间，所述泵头座401和所述阀片座402 所围成的密封空间为泵头内腔401a，泵头上盖403中具有进气通道403a和排气通道403b，所述进气通道403a和泵头内腔401a之间设置有多个进气单向阀404，所述排气通道403b和泵头内腔401a之间设置有多个排气单向阀405，如图2所示，所述进气单向阀404和排气单向阀405的阀片均为瓣膜结构，包括环形密封圈404a和设置在环形密封圈404a内部的圆形阀芯404b，所述圆形阀芯404b通过两个相对称的连接部404c与所述环形密封圈404a连接。分别位于壳体两端的两个泵头上盖的进气通道相连通，所述两个泵头上盖的排气通道相连通。在隔膜泵工作过程中，随着橡胶隔膜片连续的上下运动，进气单向阀与排气单向阀交替打开和关闭，在泵头内腔中的压力将进气单向阀或者排气单向阀打开压力恒定的情况下，单向阀的数量越多，每个单向阀分担的压力越小，单向阀内的阀片开度就越小，因此响应速度就越快，此外，本实用新型中通过将进气单向阀和排气单向阀的阀片均为瓣膜结构，包括环形密封圈和设置在环形密封圈内部的圆形阀芯，所述圆形阀芯通过两个相对称的连接部与所述环形密封圈连接，在泵头内腔中体积变化产生的压力下，圆形阀芯均匀受力，相应的圆形阀芯打开时的形变量也会减小，进一步提高了响应速度，响应速度的提高可以有效防止隔膜泵在从抽气转换为排气的瞬间，排气单向阀在打开的同时，进气单向阀还没有完全关闭而造成的漏气，避免了由于漏气造成的压力和流量的损失以及反向气流引起气流波动。一方面通过减少压力和流量的损失，可以增加本隔膜泵的采样流量，使其满足空气颗粒物采样器对采样流量的要求，另外一方面减少反向气流引起气流波动，从而提高气流的稳定性，尤其适用于空气颗粒物的采集，解决了现有隔膜泵应用于空气颗粒物采集时，由于气流脉动不稳定，而影响颗粒物采集效率的问题。

此外，本实施例的隔膜泵通过采用双头泵结构，180度相位交替运行使两个泵头的抽气和排气过程交错，工作过程中一个泵头抽气，另一个泵头排 气，交错运行，补偿间歇，还可以起到进一步减小气流脉动的作用，尤其适用于空气颗粒物采样器中。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种隔膜泵，包括壳体、设置于壳体内的隔膜抽吸结构组件、用于驱动所述隔膜抽吸结构组件的电机、设置于所述壳体一端的泵头组件，所述电机的输出轴上固定设置有偏心轮，所述隔膜抽吸结构组件包括与所述偏心轮偏心连接的连杆、与所述连杆连接的关节轴承、与关节轴承连接的圆形压片、以及环形的隔膜片，所述隔膜片的内环边由所述压片压合固定，外环边与所述泵头组件固定，其特征在于，所述泵头组件包括泵头座、设置于所述泵头座上表面的阀片座、以及设置于所述阀片座上表面的泵头上盖，所述隔膜片的外环边夹在所述泵头座和所述阀片座之间，所述泵头座和所述阀片座所围成的密封空间为泵头内腔，所述泵头上盖中具有进气通道和排气通道，所述进气通道和泵头内腔之间设置有多个进气单向阀，所述排气通道和泵头内腔之间设置有多个排气单向阀，所述进气单向阀和排气单向阀的阀片均为双瓣膜结构，包括环形密封圈和设置在环形密封圈内部的圆形阀芯，所述圆形阀芯通过两个相对称的连接部与所述环形密封圈连接。

2.根据权利要求1所述的隔膜泵，其特征在于，所述压片为金属材质，所述压片的直径与所述泵头内腔的内径之比为：2∶3。

3.根据权利要求2所述的隔膜泵，其特征在于，所述关节轴承包括一个具有外球面的内圈和一个有内球面的外圈，所述压片中心具有向下凸出的凸台，所述凸台中心开有用于安装所述关节轴承外圈的安装孔，所述连杆与所述关节轴承的内圈连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的隔膜泵，其特征在于，在所述偏心轮上远离与连杆连接处的位置固设有配重块。

5.根据权利要求1-3任一项所述的隔膜泵，其特征在于，所述进气单向阀和排气单向阀为一体结构。

6.一种隔膜泵，所述隔膜泵为双头泵，包括壳体、电机、对称设置在所述壳体内的隔膜抽吸结构组件，分别设置于所述壳体两端的泵头组件，所述电机的输出轴上固定设置有偏心轮，所述隔膜抽吸结构组件包括与所述偏心轮偏心连接的连杆、与所述连杆连接的关节轴承、与关节轴承连接的圆形压片、以及环形的隔膜片，所述隔膜片的内环边由所述压片压合固定，外环边与该隔膜片所在侧的泵头组件固定，其特征在于，泵头组件包括泵头座、设置于所述泵头座上表面的阀片座、以及设置于所述阀片座上表面的泵头上盖，隔膜片的外环边夹在所述泵头座和所述阀片座之间，所述泵头座和所述阀片座所围成的密封空间为泵头内腔，泵头上盖中具有进气通道和排气通道，所述进气通道和泵头内腔之间设置有多个进气单向阀，所述排气通道和泵头内腔之间设置有多个排气单向阀，所述进气单向阀和排气单向阀的阀片均为双瓣膜结构，包括环形密封圈和设置在环形密封圈内部的圆形阀芯，所述圆形阀芯通过两个相对称的连接部与所述环形密封圈连接，分别位于壳体两端的两个泵头上盖的进气通道相连通，所述两个泵头上盖的排气通道相连通。

7.根据权利要求6所述的隔膜泵，其特征在于，所述压片为金属材质，所述压片的直径与所述泵头内腔的内径之比为：2∶3。

8.根据权利要求7所述的隔膜泵，其特征在于，所述关节轴承包括一个具有外球面的内圈和一个有内球面的外圈，所述压片中心具有向下凸出的凸台，所述凸台中心开有用于安装所述关节轴承外圈的安装孔，所述连杆与所述关节轴承的内圈连接。

9.根据权利要求6-8任一项所述的隔膜泵，其特征在于，在所述偏心轮上远离与连杆连接处的位置固设有配重块。

10.根据权利要求6-8任一项所述的隔膜泵，其特征在于，所述进气单向阀和排气单向阀为一体结构。