CN210829620U - 一种双缸交替运作手动泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双缸交替运作手动泵，涉及试压检测设备技术领域。本实用新型包括泵体、流体通道、柱塞组、连杆组以及流体控制阀组，其中，泵体的高压缸和低压缸通过流体通道非串联的连通，以允许连杆组带动柱塞组交替运作，加快注水升压的速度并降低打压阻力，使整个手动操作过程更省时省力。

Description

一种双缸交替运作手动泵

技术领域

本实用新型涉及试压检测设备技术领域，特别是一种双缸交替运作手动泵。

背景技术

压力脉冲试验是利用柱塞(活塞)往复运动来压缩和释放液体介质，使液体内压强周期性的升高、下降变化来对承压元器件进行疲劳破坏，进而检测承压元器件的寿命指标。整个过程包括升压、保压和降压三个步骤。由于要进行疲劳破坏，需要进行很长时间的测试，次数可能多大数百万次，单个产品测试可持续数月。为满足此种工况，要求压力脉冲试验设备要具有:1、升、降压速度快—提升频率，缩短时间；2、平均无故障工作时间长—减少停机维护时间； 3、使用成本低—节能降耗。

现有压力脉冲试验用手动泵如图1所示，其柱塞通过人工控制手柄驱动，高压出口阀连接接头，并通过管路连接测试工件或压力容器。工作过程为：人力上抬手柄，使柱塞上升到最上面，将高压缸内“柱塞腔”充满工作介质，利用人力驱动柱塞向下运动，压缩“柱塞腔”内的介质，使“柱塞腔”压力升高，压力通过管路传递到测试工件，压力上升到需要的压力后，柱塞保持不动，完成升压过程，进入保压状态，保压完成后，柱塞落下，此时“柱塞腔”和工件内的压力逐渐下降，到柱塞下降到初始位置时压力降为初始压力，完成一次压力测试。

现有手动泵存在如下不足：在升压过程中，随着柱塞上下压缩介质，柱塞腔内的压力逐渐升降，施加在柱塞上的推力逐渐增大，柱塞到达最下端时推力达到最大。为满足使用要求，人力作用的功率往往要按着柱塞的最大推力来进行作用，这使得在升压过程中会觉得越来越吃力。然而减小柱塞的受压面积虽然能减少部分功率，但是其注水量过小可能会导致时间浪费。

实用新型内容

本实用新型的实用新型目的在于：针对现有手动泵无法兼顾省时与省力的问题，本实用新型提出一种双缸交替运作手动泵，该手动泵的流体通道内非串联的连接有高压缸和低压缸，通过连杆组带动高压柱塞和低压柱塞交替运作实现高压缸和低压缸交替吸入/排出流体，加快注水升压的速度并降低打压阻力。

本实用新型采用的技术方案如下：

根据本实用新型公开的一种双缸交替运作手动泵，包括:

泵体，包括限定彼此分隔开的高压缸和低压缸的壁；

流体通道，位于所述泵体中且具有流体出入口；

柱塞组，包括密封连接高压缸的高压柱塞和密封连接低压缸的低压柱塞；

连杆组，设置于泵体外部且连接柱塞组；以及

流体控制阀组，至少包括控制流体流向的进液阀和出液阀；

其中，所述高压缸和低压缸通过流体通道非串联的连通，以允许连杆组带动柱塞组交替运作。

进一步的，连杆组带动柱塞组交替运作时：a)高压缸和低压缸交替吸入流体；b)高压缸和低压缸交替排出流体。

进一步的，同一流体入口流入流体通道的流体交替吸入高压缸和低压缸，且所述高压缸和低压缸交替排出的流体通过同一流体出口流出流体通道。

进一步的，所述高压柱塞和低压柱塞均平行于同一运动轴线运动；所述高压柱塞和所述低压柱塞的沿运动轴线的一个方向的运动限定了各自的吸入行程，所述高压柱塞和所述低压柱塞的沿运动轴线的另一个方向的运动限定了各自的加压行程。

进一步的，所述高压柱塞的受压面积小于所述低压柱塞的受压面积；所述连杆组允许高压柱塞的吸入行程、高压柱塞的加压行程、低压柱塞的吸入行程以及低压柱塞的加压行程中的任意两个均非同步进行。

进一步的，所述流体通道至少包括用于向压力容器泵送流体的主供液通道和用于为压力容器保压的保压通道；所述高压缸和低压缸并联接入所述主供液通道。

进一步的，所述主供液通道具有主进液口和用于连接压力容器的主出液口，所述主供液通道包括连通主进液口的主进液通道和连通主出液口的主出液通道，所述高压缸和低压缸的入口分别连通主进液通道，所述高压缸和低压缸的出口分别连通主出液通道；所述高压缸和低压缸接入主进液通道的支路上均设置有进液阀；所述主出液通道设置有出液阀。

进一步的，所述流体通道还包括设置有溢流阀的溢流通道，所述溢流通道的入口接入主出液通道，所述溢流通道的出口接入保压通道。

进一步的，所述保压通道具有保压出液口和用于连接压力容器的保压进液口，所述保压通道设置有用于对连接在主供液通道和保压通道之间的压力容器进行保压的调节溢流阀。

进一步的，所述保压进液口与调节溢流阀之间设置有节流阀。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：本实用新型为双缸交替运作手动泵设置分离的高压缸和低压缸，并通过连杆组带动高压柱塞和低压柱塞交替往复运动；交替进行的高压柱塞吸入行程和低压柱塞吸入行程，以及交替进行的高压柱塞加压行程和低压柱塞加压行程，使得升压阶段前期两柱塞受力小而大流量加速注水，升压阶段后期两柱塞受力增大时，低压缸免受高压缸压力影响而憋压卡死，连杆组运作更省力，且整个升压阶段平稳高效，压力无明显回落。在满足现有压力试验要求的情况下，本实用新型的双缸交替运作手动泵可降低系统所需功耗。

附图说明

图1是现有手动泵的结构示意图；

图2是本实用新型的双缸交替运作手动泵低压缸排液及高压缸吸液时的剖视图；

图3是本实用新型的双缸交替运作手动泵高压缸排液及低压缸吸液时的剖视图；

图4是本实用新型图3中A-A向的剖视图；

图5是本实用新型图3中B-B向的剖视图；

图中标记：1-泵体；2-高压缸；3-低压缸；4-高压柱塞；5-低压柱塞； 6-进液阀；7-出液阀；8-调压溢流阀；9-节流阀；10-溢流阀；11-手杆；12- 第一连杆；13-第二连杆；14-铰接件；Ⅰ-1-主进液通道；Ⅰ-2-主出液通道；Ⅰ-3-主进液口；Ⅰ-4-主出液口；Ⅱ-保压通道；Ⅱ-1-保压进液口；Ⅱ-2-保压出液口；Ⅲ-溢流通道。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图2和图3，本实施例公开的一种双缸交替运作手动泵及其试压装置，包括泵体1、流体通道、柱塞组、连杆组和流体控制阀组。这里所述的流体通道可以根据需要的泵体1设计尺寸和排布，使泵体1在可用材料空间内获得最有效的应用。本实施例的双缸交替运作手动泵适于作为各种压力容器、设备(如化工容器、泵体1、阀门和管道等)在试验压力时的加压设备。

本实施例中的泵体1可由高强度材料构成，并且包括限定了高压缸2和低压缸3的圆柱形的内壁，其中高压缸2和低压缸3为分离式结构，其各自具有独立的入口和出口。柱塞组包括高压柱塞4和低压柱塞5，高压柱塞4和低压柱塞5均大致呈圆柱形并设置在泵体1对应的圆柱形的内壁中。柱塞组响应于连杆组，施加的力通过连杆组带动柱塞组往复运动，连杆组允许高压柱塞4和低压柱塞5交替进行吸入行程及加压行程。

高压柱塞4和低压柱塞5受压面积不同，高压柱塞4的受压面积小于低压柱塞5的受压面积。柱塞的受压面积越大，其打压时所需的作用力越大，所以在设计高压柱塞4是考虑减小受力面积使其在打压时可以比较省力。高压柱塞 4和低压柱塞5的柱塞端穿过缸体外部开设的开口分别进入高压缸2、低压缸3，并通过密封件与内壁密封连接以防止流体经开口流出。高压柱塞4和低压柱塞 5的连接端可活动的连接连杆组。在图2的实施例中，高压柱塞4和低压柱塞 5在连杆组的带动下均平行于竖直的运动轴线往复运动，其中高压柱塞4和低压柱塞5的沿运动轴线向上的运动限定了各自的吸入行程，高压柱塞4和低压柱塞5的沿运动轴线向下的运动限定了各自的加压行程。

流体通道形成于泵体1内，且非串联的连通高压缸2和低压缸3，从而使连杆组可带动柱塞组的高压柱塞4和低压柱塞5交替运作。优选的，连杆组可带动柱塞组的高压柱塞4和低压柱塞5单独运作和交替运作。连杆组带动柱塞组交替运作时：a)高压缸2和低压缸3交替吸入流体；b)高压缸2和低压缸 3交替排出流体。允许高压缸2和低压缸3配合交替运作以提高加压效率，同时避免高压缸2成为低压缸3吸液侧阻力或排液侧阻力，尤其是防止低压缸3在升压阶段受高压缸2压力影响而出现打压费力和憋压卡死的问题。在图2的实施例中，流体通道包括主供液通道，高压缸2和低压缸3并联接入主供液通道。高压缸2和低压缸3的入口分别连通主供液通道的主进液通道Ⅰ-1，高压缸2和低压缸3的出口分别连通主供液通道的主出液通道Ⅰ-2。流体由开设在泵体1外部的主进液口Ⅰ-3流入主进液通道Ⅰ-1，经由连通主进液通道Ⅰ-1 的两条支路分别吸入高压缸2和低压缸3，排出高压缸2及低压缸3的流体再经两条支路进入主出液通道Ⅰ-2，主出液通道Ⅰ-2的主出液口Ⅰ-4开设在泵体1外部，主出液口Ⅰ-4连接接头并通过管道连通压力容器入口。本实施例中，流体控制阀组包括设置在主出液通道Ⅰ-2上的出液阀7，以及设置在主进液通道Ⅰ-1连接高压缸2、低压缸3的两条支路上的两个进液阀6。

为进一步优化施力方案，降低吃力感，连杆组允许高压柱塞4的吸入行程、高压柱塞4的加压行程、低压柱塞5的吸入行程以及低压柱塞5的加压行程中的任意两个均非同步进行。高压柱塞4的吸入行程、高压柱塞4的加压行程、低压柱塞5的吸入行程以及低压柱塞5的加压行程构成柱塞组一次完成的往复运动。在柱塞组一次完成的往复运动中，主进液口Ⅰ-3流入流体通道的流体交替吸入高压缸2和低压缸3，且高压缸2和低压缸3交替排出的流体通过主出液口Ⅰ-4流出主供液通道。柱塞组优选的运动顺序为：a)低压柱塞5的加压行程；b)高压柱塞4的吸入行程；c)低压柱塞5的吸入行程；d)高压柱塞4 的加压行程。在打压的前期注水状态时，泵体1的主出水口所连接压力容器不带压，为节约时间，让柱塞组的低压柱塞5首先进行加压注水；在此状态下，如果所连接压力容器的容积较小的情况下可能只用打压低压柱塞5便可以使其注满工作介质。因此，出于缩短打压时间和优化施力方案的目的，本实施例的柱塞组优选上述运动方式。

进行压力测试的压力容器一般通过出口连接外置的保压装置进行保压。本实施例中，流体通道还包括保压通道Ⅱ，其具有开设在泵体1外部的保压出液口Ⅱ-2和保压进液口Ⅱ-1，保压进液口Ⅱ-1连接接头并通过管道连通压力容器的出口；流体控制阀组至少还包括设置在保压通道Ⅱ上的调节溢流阀10。当压力容器内压力值高于预设保压值时，压力传递至调节溢流阀10，部分流体通过调节溢流阀10溢流出保压出液口Ⅱ-2从而使压力容器内流体的压力保持在预定范围内。

申请人在实际操作中发现，在升压阶段后期和保压阶段，需要进行高频率打压作业时，容易出现连杆组打压吃力，压力容器内升压或保压不平稳的问题。本实施例中，流体控制阀组至少还包括设置在保压通道Ⅱ的保压进液口Ⅱ-1 与调节溢流阀10之间的节流阀9。需要进行高频率打压作业时开启节流阀9 调节流量，使高速打压时压力容器升压或保压平稳，且减小连杆组吃力感，其他状态下节流阀9关闭。

为应对升压阶段后期打压吃力的问题，流体通道还包括溢流通道Ⅲ，溢流通道Ⅲ入口接入主出液通道Ⅰ-2，溢流通道Ⅲ出口接入保压通道Ⅱ；流体控制阀组至少还包括设置在溢流通道Ⅲ上的溢流阀10。在图2的实施例中，具体的说，调节溢流阀10为三通阀，溢流通道Ⅲ的出口通过调节溢流阀10连通保压通道Ⅱ的保压出液口Ⅱ-2。溢流通道Ⅲ可有效防止低压柱塞5出现操作吃力或憋压卡死的情况，低压柱塞5由于受压面积大于高压柱塞4，因此打压时所需压力更大，当主出液通道Ⅰ-2压力高于预定压力值时，溢流阀10开启泄压。

本实施例中，连杆组优选的包括手杆11、第一连杆12和第二连杆13，第一连杆12与手杆11同轴设置并一体成型，第一连杆12的远端滑动铰接低压柱塞5的连接端，使得第一连杆12的远端的铰接件14可沿低压柱塞5的轴线方向滑动以及绕铰接件14转动，第二连杆13的两端分别铰接第一连杆12的近端以及高压柱塞4连接端。初始状态下，高压柱塞4位于加压行程末端，低压柱塞5位于吸入行程末端，连杆组可通过如下方式带动柱塞组进行一次完整的往复运动：a)第一连杆12远端带动低压柱塞5下压，且铰接件14滑动至下行行程末端，低压柱塞5完成加压行程，低压缸3排出流体；b)第一连杆 12近端通过第二连杆13带动功能高压柱塞4抬升，且铰接件14保持在下行行程末端，高压柱塞4完成吸入行程，高压缸2吸入流体；c)铰接件14滑动至上行行程末端，第一连杆12远端带动低压柱塞5抬升，低压柱塞5完成吸入行程，低压缸3吸入流体；d)第一连杆12近端通过第二连杆13带动功能高压柱塞4下压，高压柱塞4完成加压行程，高压缸2排出流体。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双缸交替运作手动泵，其特征在于包括:

泵体(1)，包括限定彼此分隔开的高压缸(2)和低压缸(3)的壁；

流体通道，位于所述泵体(1)中且具有流体出入口；

柱塞组，包括密封连接高压缸(2)的高压柱塞(4)和密封连接低压缸(3)的低压柱塞(5)；

连杆组，设置于泵体(1)外部且连接柱塞组；以及

流体控制阀组，至少包括控制流体流向的进液阀(6)和出液阀(7)；

其中，所述高压缸(2)和低压缸(3)通过流体通道非串联的连通，以允许连杆组带动柱塞组交替运作。

2.如权利要求1所述的双缸交替运作手动泵，其特征在于，连杆组带动柱塞组交替运作时：a)高压缸(2)和低压缸(3)交替吸入流体；b)高压缸(2)和低压缸(3)交替排出流体。

3.如权利要求2所述的双缸交替运作手动泵，其特征在于，同一流体入口流入流体通道的流体交替吸入高压缸(2)和低压缸(3)，且所述高压缸(2)和低压缸(3)交替排出的流体通过同一流体出口流出流体通道。

4.如权利要求1所述的双缸交替运作手动泵，其特征在于，所述高压柱塞(4)和低压柱塞(5)均平行于同一运动轴线运动；所述高压柱塞(4)和所述低压柱塞(5)的沿运动轴线的一个方向的运动限定了各自的吸入行程，所述高压柱塞(4)和所述低压柱塞(5)的沿运动轴线的另一个方向的运动限定了各自的加压行程。

5.如权利要求1所述的双缸交替运作手动泵，其特征在于，所述高压柱塞(4)的受压面积小于所述低压柱塞(5)的受压面积；所述连杆组允许高压柱塞(4)的吸入行程、高压柱塞(4)的加压行程、低压柱塞(5)的吸入行程以及低压柱塞(5)的加压行程中的任意两个均非同步进行。

6.如权利要求1-5任一项所述的双缸交替运作手动泵，其特征在于，所述流体通道至少包括用于向压力容器泵送流体的主供液通道和用于为压力容器保压的保压通道(Ⅱ)；所述高压缸(2)和低压缸(3)并联接入所述主供液通道。

7.如权利要求6所述的双缸交替运作手动泵，其特征在于，所述主供液通道具有主进液口(Ⅰ-3)和用于连接压力容器的主出液口(Ⅰ-4)，所述主供液通道包括连通主进液口(Ⅰ-3)的主进液通道(Ⅰ-1)和连通主出液口(Ⅰ-4)的主出液通道(Ⅰ-2)，所述高压缸(2)和低压缸(3)的入口分别连通主进液通道(Ⅰ-1)，所述高压缸(2)和低压缸(3)的出口分别连通主出液通道(Ⅰ-2)；所述高压缸(2)和低压缸(3)接入主进液通道(Ⅰ-1)的支路上均设置有进液阀(6)；所述主出液通道(Ⅰ-2)设置有出液阀(7)。

8.如权利要求6所述的双缸交替运作手动泵，其特征在于，所述流体通道还包括设置有溢流阀(10)的溢流通道(Ⅲ)，所述溢流通道(Ⅲ)的入口接入主出液通道(Ⅰ-2)，所述溢流通道(Ⅲ)的出口接入保压通道(Ⅱ)。

9.如权利要求6所述的双缸交替运作手动泵，其特征在于，所述保压通道(Ⅱ)具有保压出液口(Ⅱ-2)和用于连接压力容器的保压进液口(Ⅱ-1)，所述保压通道(Ⅱ)设置有用于对连接在主供液通道和保压通道(Ⅱ)之间的压力容器进行保压的调节溢流阀(10)。

10.如权利要求9所述的双缸交替运作手动泵，其特征在于，所述保压进液口(Ⅱ-1)与调节溢流阀(10)之间设置有节流阀(9)。

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