CN2055873U - 隔膜泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一类新型隔膜泵，此类泵的几个隔膜腔呈径向均匀布置。其一种是通过专用配气阀为各隔膜腔轮流配气，使各腔隔膜按预定顺序往复运动的气动多隔膜泵；另一种是采用机械传动机构直接按预定顺序驱动多个隔膜腔，实现多作用输送液体的机动隔膜泵。它们各自可以发展成独立系列。与双隔膜比较，其结构和布置紧凑合理，单位排量增大，效率提高，输出压力和流量基本无脉动，工作平稳、可靠性，以及工作寿命都将获得明显提高。

Description

本发明涉及容积式泵。

现有隔膜泵都是双隔膜泵，有两种基本型式。气动隔膜泵：它的两个隔膜腔对置于两侧，由一梭阀或电磁阀控制压缩空气轮流驱动两隔膜往复运动，使隔膜的输液腔的容积发生变化，从而实现液体输送。机动（电动）隔膜泵：它的两个隔膜腔并置于同侧，由原动机（电动机）通过蜗轮减速器和两连杆驱动两个油缸的活塞，轮流推动活塞前的液压油和隔膜同步往复运动来实现液体的输送。这类泵具有良好的自吸和密封性能，适用于输送各种腐蚀性液体、带颗粒液体，以及高粘度、易挥发、易燃、剧毒的液体。但是，它的结构和布置均不甚合理，单位排量小，并且输出的压力和流量有明显的脉动，此外，传动效率低，特别是机动式；输送带颗粒液体时往往会出现卡住或堵塞现象。

本发明的一个目的是发展出两个完全新型的隔膜泵系列，把现有的左右对置的气动式或同侧并置的机动式的双（作用）隔膜泵发展为有五个隔膜腔呈径向星形布置的五（作用）隔膜泵。气动隔膜泵的五个隔膜腔通过拉杆－－曲轴机构同步同向带动配气阀来实现五腔轮流供气驱动；机动隔膜泵则是原动机通过曲轴－连杆机构轮流驱动五个隔膜腔的油缸活塞来实现液体输送。因此，本发明的隔膜泵的体积小、重量轻、结构布置合理，单位排量大，并且输出压 力和流量基本上无脉动，这对提高中、高压隔膜泵的工作平稳性和工作寿命具有决定性意义。

本发明的另一个目的是通过供气换向阀可以排除气动式隔膜泵在输送带颗粒液体时的卡住或堵塞现象。

本发明还有一个目的是低压的气动隔膜泵可以发展为中、高压的液压式隔膜泵系列，只要在材料选择和隔膜腔的结构上适当修改即可实现。

按照本发明制作的隔膜泵，上述目的即可达到。

本发明的隔膜泵的结构是：泵体上五个碗形隔膜腔呈径向均匀布置，每腔被隔膜分隔为两部分：隔膜外侧与泵腔盖构成输液腔，该腔的进、出口分别设有与环形的吸入管和排出管连通的吸入阀和排出阀；隔膜内侧与泵体构成驱动腔，碗形隔膜的周缘依靠泵腔盖压紧并用螺钉紧固、形成完全密封的输液腔。气动隔膜泵的各隔膜的内侧连接一拉杆，拉杆的中部外螺纹处联接一导向活塞，以保证隔膜在气压驱动下同时带动拉杆往复运动时不会偏斜或扭动。拉杆下端穿过导向缸下部孔及密封圈，通过销接的连接杆与曲轴偏心园滑配的套环连接。槽形套环外周均布五对销孔分别通过上述连接杆与五个拉杆连接。套环的两侧由轴用挡圈固定它在曲轴偏心园上的轴向位置。曲轴两轴端支承在上、下泵盖的向心球轴承上。曲轴下端通过连接十字块与配气阀阀芯联接，使阀芯与曲轴同步同向转动。配气阀由阀体和阀芯组成。阀体兼作下泵盖，以支承曲轴下端的轴承。阀体上设有进气、排气孔，以及通到泵体的五个隔膜驱动腔、呈径向布置的五条供气道。配气阀阀芯为受力平衡的五槽结构：中槽为配气槽，它与阀体通各驱动腔的五条供气道的位置相对应；配气槽的两侧为进气槽和回气槽，分别与阀体的进气孔和回气孔的位置相对应；外侧为平衡槽。配气槽被中间的隔墙分隔为左、右两部分，这两部分通过阀芯各自的轴向孔分别与进气槽和回气槽继而与阀体的进、回气孔连通。为减少阀芯两侧承受的不平衡气压力，外侧平衡槽也设有与配气槽同向的隔墙，让配气槽左边气道与外侧平衡槽的右边相通，而配气槽右边气道与平衡槽的左边相通，使配气槽左、右不平衡力能得到平衡。五个驱动腔在压缩空气推动隔膜作往复运动时，经拉杆、连接杆、套环、曲轴和连接十字块带动阀芯对五个驱动腔轮流配气。因此，拉杆－－曲轴在这里是机械反馈机构。为减小曲轴轴承、曲轴与套环间的摩擦损失，在上泵盖外可装设压注油咀或油杯，通过曲轴的轴向和径向油孔定期注油或润滑脂。

对于机动星形隔膜泵，其泵体结构与气动式基本相同（包括隔膜、输液腔及其吸入和排出阀、环形的吸入管和排出管等），但无配气阀及输气管道，碗形隔膜无连接拉杆、隔膜内侧驱动腔下部为敞口的油缸，缸中的活塞与连杆采用球面铰接，并以卡环锁紧。连杆大端做成马鞍形园柱面，紧贴在曲轴的偏心园上，并用两个挡圈夹持着。曲轴两端支持在两个锥滚轴承上，其一端与齿轮减速器的输出轴花键连接，另一端伸出驱动装在下泵盖的润滑用齿轮泵的主动齿轮。原动机通过减速器经曲轴－连杆机构直接驱动活塞，推动活塞前面的液压油同步运动，从而实现隔膜的往复运动。当曲轴通过连杆－活塞压缩某一隔膜驱动腔中液压油时，则其输液腔容积缩小，于是其吸入阀关闭、排出阀开启，向外输出液体。当曲轴通过连杆－活塞带动活塞反向运动时，输液腔容积增大，则其排出阀关闭、吸入阀开启，输液腔吸入液体。曲轴每旋转一周，各腔活塞往复运动一次，曲轴一连杆机构在这里是动力传递机构。由于连杆大端与曲轴偏心园是园柱面接触，与活塞是球铰连接，因此，活塞对缸体的侧推力很小，摩擦损失小，工作平稳可靠。为弥补油缸中液压油的泄漏和防止超压，各缸均有油道与储油器（减速器下部）中的补油阀和安全阀连通。为了减少各相对运动零件的摩擦损失，曲轴下端驱动一小齿轮泵（设在下泵盖上），输出的低压润滑油一路经曲轴的轴向和径向油孔通到连杆大端鞍形园柱面和小端球铰面；另一路用管接到减速器以润滑齿轮。

本发明的上述和其它特点、目的和优点，在下面结合附图的详细描述和权利要求中，将会变得更加明显。

附图说明：

图1是气动隔膜泵的工作原理图；

图2是气动隔膜泵的纵向剖面图；

图3的左半视图是图2的A向视图，右半视图是图2的B－B向视图；

图4是机动隔膜泵的工作原理图；

图5是机动隔膜泵的纵向剖视图；

图6的左半视图是图5的A向视图，右半视图是图5的B－B向视图；

图7是液压隔膜泵的隔膜腔的结构示意图。

参照附图，本发明的气动隔膜泵通常包括：环形的吸入管（1）和排出管（2）、泵体（3）、隔膜（5）、泵腔盖（4）、吸入阀（6）、排出阀（7）、拉杆（10）、连接杆（11）、导向活塞（12）、套环（13）、曲轴（8）、连接十字块（14）、配气阀阀体兼下泵盖（15）、阀芯（16）、上泵盖（17）和轴承（18）等。

当各腔隔膜和配气阀阀芯位于图1、a）所示位置时，阀芯配气槽的中间隔墙位于垂直位置，一驱动腔的供气道正处于被隔墙关闭、进回气中断的过渡状态，设隔墙右边通进气槽，则压缩空气这时输入二、三驱动腔；隔墙的左边通回气槽，四、五驱动腔通回气。这时，二、三腔的隔膜在气压的作用下被推压向输液腔一侧，使其容积减小，因此该两腔的吸入阀关闭，排出阀开启，输液腔中液体被排到排出管中。同时作用在两隔膜上压力通过拉杆、连接杆和套环对曲轴偏心园各作用一个力f，这两力的合力F对曲轴的旋转中心产生转矩，推动曲轴转动；而此时四、五驱动腔通过配气阀的阀  回气槽连通，它们的隔膜在曲轴转动和拉杆的带动下，使其输液腔容积增大，于是该两腔的吸入阀开启、排出阀关闭，把吸入管中的液体吸入以填补输液腔增大之容积。随着曲轴带动配气阀阀芯同步同向旋转，各腔的配气状况也随之改变。当阀芯转到图1、b）位置时，一腔从过渡状态转变为与回气连通，四腔转变为过渡状态。二、三腔仍通进气，气压继续使其输液腔容积缩小，在排出液体的同时，隔膜通过拉杆使曲轴顺时针方向转动；五、一腔通回气，曲轴通过拉杆带动隔膜使输液腔容积继续增大而吸入液体；四腔隔膜处于最靠内、输液腔容积最大位置，此时配气阀的中隔墙正好将该腔的供气道关闭。当曲轴带动配气阀阀芯转动至图1、c）位置时二、三和四腔通进气，气压推动隔膜，使这三个输液腔的容积缩小排出阀开启输出液体，同时，这三腔在拉杆上产生的拉力合力对曲轴产生转矩使配气阀阀芯同步同向旋转；五、一腔通回气，拉杆带动隔膜使输液腔容积增大，吸入阀开启而吸入液体。由上可知，由于各驱动腔气道与配气阀的相位配合，并随曲轴旋转而同步同向变化。因此，在各隔膜腔工作和曲轴转动过程中，无论阀芯转到任何位置，在连续供气的条件下，五个隔膜腔中总有两个或三个腔的隔膜在气压作用下，使其输液腔排出液体，并通过拉杆对曲轴产生转矩带动配气阀阀芯同步同向旋转，为五个腔轮流配气以实现连续工作；同时，随着曲轴转动，总有三个或两个腔的隔膜在拉杆的带动下，使该腔容积增大，吸入液体为输出作准备。五个腔各吸、压液体一次，曲轴转一周，即曲轴转一周，配气阀也同步同向转一周，为五个腔各配气一次。如果进、回气口交换，则各腔进、回气顺序相反，对输液腔输液的流向无影响。因此，在配气阀的进、回气孔处设一两位四通阀，若发现有异物卡在阀口，可采用换向交换进、回气口的方式予以排除。

对于中、高压液压隔膜泵，除从强度方面考虑调整泵体及另件的材料外，把隔膜腔改成图7所示结构，并在输液流道上增设安全阀以防超压即可。

参照附图，本发明的机动隔膜泵通常包括：少齿差齿轮减速器（9）〔它的壳体兼作内齿圈，还起隔膜泵上泵盖和储油器的作用，故内设有补油阀（25）和安全阀（26），并与各隔膜驱动腔相通〕，泵体（3）、曲轴（8）、连杆（20）、隔膜（5）、泵腔盖（4）、吸入阀（6）、排出阀（7）、环形的吸入管（1）和排出管（2），下泵盖（21）、齿轮泵（22）和齿轮泵调压阀（23）等。

本发明的两种隔膜泵的主要特点是：五个隔膜腔呈径向均匀布置，气动式通过拉杆一曲轴机构使配气阀对五腔轮流配气（或配液）驱动；机动式通过曲轴一连杆一活塞机构对五腔轮流直接驱动。因此，不仅在结构和布置上简单、合理，而且实现五作用运行，增大排量，并使输出压力和流量基本无脉动。气动式增设换向阀，可排除输送带颗粒液体的卡住或堵塞现象。机动式采用少齿差齿轮减速器和连杆的鞍面接触及球面铰接，使其传动效率明显提高。

Claims (6)

1、一种隔膜泵，由环形吸入管(1)和排出管(2)、星形的泵体(3)、隔膜(5)、泵腔盖(4)、吸入阀和排出阀(6、7)、拉杆(10)、连接杆(11)、导向活塞(12)、套环(13)、曲轴(8)、连接十字块(14)、配气阀阀体(15)和阀芯(16)、上泵盖(17)及轴承(18)组成，其特征在于有两个以上的隔膜腔呈径向均匀布置，各腔的隔膜在气压的作用下往复运动时，通过配气反馈控制机构(拉杆曲轴机构)，使配气阀对各腔输流供气，即通过各隔膜驱动腔的气道与配气阀的进，回气道相位的相互配合，保证在连续供气条件下，总有两个或三个驱动腔通进气，使其输液腔输出液体；三个或两个驱动腔通回气，其输液腔吸入液体，形成本发明的气动五作用隔膜泵，

(I)所述的泵体(3)是两个以上呈径向均匀布置的、带导向缸的碗形驱动腔的整体铸件，各腔的口缘装上隔膜和泵腔盖即构成隔膜腔，每个输液腔的下侧有与吸入管连接的吸入阀，上侧有与排出管连接的排出阀；

(Ⅱ)所述的配气反馈控制机构是用螺钉连接在隔膜(5)上的拉杆(10)穿过导向缸底孔，通过连接杆(11)与滑套在曲轴(8)偏心园上的套环(13)销接，再经曲轴转动带动连接十字块(14)，同步同向驱动配气阀阀芯来实现对各隔膜腔轮流配气的机构；

(Ⅲ)所述的配气阀由阀体(15)和与阀体内孔滑配的阀芯(16)组成，阀体兼作气动隔膜泵的下泵盖，以支承曲轴下端轴承，阀芯是受力平衡的多槽结构，它的中槽为配气槽，其位置与阀体通各驱动腔的五条输气道位置相对应；中槽两侧为进气槽和回气槽，分别与阀体的进气孔和回气孔位置相对应；外侧两槽为平衡槽，配气槽被中隔墙(其厚度等于或稍大于阀体一个供气孔的直径)分隔为两部分，这两部分通过在阀芯上各自的轴向孔分别与进气槽和回气槽继而与阀体上的进，回气孔连接，因为配气槽两侧气压不等，为减少阀芯受力不平衡，平衡槽也设有与配气槽中隔墙同向的隔墙，让配气槽左边的气道与平衡槽右边相通，而配气槽右边则与平衡槽左边相通，

(Ⅳ)所述的吸入阀和排出阀(6、7)都是单向阀，阀芯采用球阀或锥阀，

(Ⅴ)所述的上泵盖(17)用以支承曲轴的上端轴承，泵盖上的螺孔用以装设油环或压注油咀。

2、按照权利要求1所述的隔膜泵，其特征在于其驱动方式为气动。

3、一种隔膜泵由行星齿轮减速器（9）、星形的泵体（3）、曲轴（8）、活塞（19）、连杆（20）、隔膜（5）、泵腔盖（4）、吸入阀（6）和排出阀（7）、环形的吸入管和排出管（1、2）、下泵盖（21）、润滑齿轮泵（23）、调压阀（24）、液压油储油器（减速器壳体）、液压油补油阀（25）和安全阀（26）组成，本发明的隔膜泵的特征在于：有两个以上呈径向均匀布置的隔膜腔，原动机经减速器、曲轴和连杆驱动活塞，推动活塞前的液压油同步运动，从而实现各腔隔膜的顺序往复运动，曲轴旋转一周，各腔隔膜按曲轴旋转方向顺序各往复运动一次，形成本发明的机动隔膜泵，

（Ⅰ）所述的泵体（3）是两个以上呈径向均匀布置带有敞口油缸的碗形隔膜驱动腔的整体铸件，各腔口装上隔膜（5）和泵腔盖（4），隔膜外侧为输液腔，内侧与活塞之间构成液压驱动腔，各输液腔下侧有一与吸入管连接的吸入阀（6），上侧有一与排出管连接的排出阀（7），

（Ⅱ）所述的活塞（19），其外径与油缸内孔滑配，并有两道密封环槽；活塞内侧有球窝，以便与连杆球头铰接，并以卡环锁紧，

（Ⅲ）所述的连杆（20），其小端为球状，大端做成鞍形园柱面，以便紧贴在曲轴的偏心园上，并用两个挡圈夹持住，

（Ⅳ）所述的曲轴（8），它的一端与减速器（9）输出轴联接，另一端传动一小型润滑齿轮泵（22），齿轮泵从下泵盖（21）的油池中吸油；输出的一路经曲轴的轴向和径向油孔送至连杆的大、小端，另一路经油管送至减速器以润滑齿轮，

（Ⅴ）所述的储油器即减速器壳体下部，其中设有补油阀（25）和安全阀（26），它们都与各隔膜驱动腔相通，以保证各腔补漏和超压安全，

（Ⅵ）所述的减速器（9）是孔销式少齿差行星齿轮减速器，也可以采用其它行星齿轮传动的减速器。

4、按照权利要求3所述的隔膜泵，其特征在于驱动方式为机械传动。

5、按照权利要求1或3所述的隔膜泵，其特征在于上述隔膜腔为星形布置的五个或七个隔膜腔。

6、按照权利要求3所述的隔膜泵，其特征在于机械传动采用曲轴－连杆－活塞机构，连杆的球形小端与活塞球铰，大端的鞍形园柱面紧贴在曲轴偏心园上，使几个隔膜腔能布置在同一轴面上，这样，不仅结构合理紧凑，而且活塞和缸体承受侧向力很小，提高了传动效率。

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