CN101245777B - 具有泄漏补偿设备的液压致动隔膜泵 - Google Patents

Abstract

一种隔膜泵(3)包括：在泵本体(1、2)中、设置在执行往复运动的活塞(8)和隔膜(3)之间的液压控制腔(7)，该泵包括用于补偿液压腔(7)泄漏的装置，所述装置包括通过可由隔膜(3)驱动到打开位置的常闭补偿活门(15)而向液压腔内开口的补充导管(14)，其特征是上述补偿活门(15)由压抵用于控制所述活门的杆(16)的自由端(16a)的隔膜(3)驱动，隔膜(3)受到抽吸助力弹簧(13)的力，所述弹簧(13)与上述活门(15)协作、通过将控制杆(16)的自由端(16a)回推向隔膜(3)而返回到其关闭位置，所述弹簧(13)与活门(15)协配而组成抽吸超行程时不需要隔膜(3)变形就可移动的移动组件。

Description

具有泄漏补偿设备的液压致动隔膜泵

技术领域

本发明涉及其隔膜在液压流体万一从驱动腔泄漏时可受到保护的液压致动隔膜泵。

背景技术

抽吸的超行程是由于在用于驱动隔膜的液压腔内缺少液体而引起的。实际上，在某些类型的泵中，这种超行程不会发生，因为在抽吸冲程终止时，隔膜抵靠于用于限制其冲程的一表面上。这可导致液压腔内发生气穴现象，并且，无论如何泵的立体容积都会降低。在某些泵中，其隔膜的抽吸冲程没有任何机械限制，超行程不仅会降低性能，而且还会导致隔膜的过度疲劳和变形，这些都会危害到其寿命长度。

传输的超行程是由于在用于驱动隔膜的液压腔内液体过多而引起的。例如如果泵停止了很长时间而在工作腔内建立了抽吸的话，就可能会遇到这种情况。由于可运作的机械间隙的缘故，液压控制腔会使其体积渐渐增加并通过毛细管路而充满来自储液器的流体。下次泵起动时，该隔膜就可能破裂。

这些现象是众所周知的，且已有众多设备来纠正它们。可注意到具有隔膜可支承抵靠的后板或栅格、以及在液压腔内达到抽吸临界值时打开的、用于补充腔体的额定止回阀的泵。如果临界值很大，液压腔内油的膨胀过度且流率稳定性受到损害。已经发现由于移动元件的惯性在抽吸阶段的开始具有抽吸最高峰值，且会引起额定阀的过早打开，导致对传输有害的过度补偿。

文件FR2557928描述了根据泵运行原理给出的、自动的泄漏补偿装置。该***也容易受到过度补偿。

还注意到文件EP0547404。其中描述的设备采用与隔膜所达到的位置相关联而打开或关闭的阀门。

因此，为了消除传输超行程，阀门中断液压腔两部分之间的连通，由此，当隔膜已经到达传输终点基准位置时，将与隔膜接触的液体和与活塞接触的液体隔离。然后，过多的驱动流体通过安全阀传输到贮槽。

同样，为了消除抽吸超行程，当隔膜达到抽吸终点基准位置时，阀门打开。该打开将液压腔通过补充导管与油贮槽连通，而活塞的额外运动可将补偿体积的油吸入液压腔中。

对于由隔膜控制或驱动以改变状态的补偿阀而言，要可能做到这一点，隔膜就必须产生一个适于用来克服来自将阀门保持在其关闭补充管状态的弹簧的抗力的力。需要克服的该力会对泵可传输的吸入量进行限制。换言之，在抽吸压力降低的泵运作情况下，补偿设备可不运作，然后液压驱动腔内发生气穴现象而不可能打开阀门。因此可以理解，降低将阀门推抵其阀座的力以避免抽吸中过度恶化泵运作是最有利的。但是几乎不可能将该力降低到对应于0.3巴(3米水柱或300百帕)的值以下。

因此，由隔膜驱动的、装有泄漏补偿***的隔膜泵具有中等大小的抽吸功率。

发明内容

本发明涉及一种泵，其中对于从液压腔的泄漏进行的补偿是受驱动控制的、且其中抽吸功率得到了相当大的提高。

因此本发明提供了一种隔膜泵，包括在本体中、设置在执行往复运动的活塞(8)和隔膜(3)之间的液压控制腔，该泵包括用于补偿液压腔泄漏的装置，所述装置包括通过可由隔膜驱动到打开位置的常闭补偿活门而向液压腔内开口的补充导管。

根据本发明的主要特征，上述补偿活门由支承抵靠用于控制所述活门的杆的自由端的隔膜驱动，而隔膜受到抽吸助力弹簧的力，所述弹簧与上述活门协作、通过将控制杆的自由端回推向隔膜而返回到其关闭位置，所述弹簧与所述活门协配而组成抽吸超行程时不需要隔膜变形就可移动的移动组件。

抽吸助力弹簧在距活门一段距离处支承抵靠位于杆端部的肩部，所述杆固定在隔膜上并从隔膜延伸进泵的液压腔。

该特定设置具有的优点是使打开补偿活门的作用不需要克服任何用于将其保持在关闭状态的力。这可使可获得抽吸量增加，与通常的7米水柱相比，可接近10米水柱。该活门和肩部沿着隔膜移动的方向移动。

在运作中，用于将补偿活门保持在关闭状态的力作为较大或较小的弹簧压力的函数而变化，因为在弹簧支承抵靠的肩部与补偿活门之间有相对移动。

此外，该弹簧的力趋向于使隔膜返回到后部位置，从而增加了在传输冲程中所需要克服的力。该增加导致了液压控制腔内存在的压力总是大于工作腔内的压力，这是有利的，尤其是在降低从工作油中抽气的量方面。

对于补偿活门有两种可能的实施例，或者是滑阀形式的实施例，或者是提升阀形式的实施例。此外，固定到隔膜的弹簧所支承抵靠的肩部可用来限制隔膜的传输冲程，或者通过作为挡座，或者作为用于将邻近隔膜的控制腔的部分与邻近活塞并设有安全阀的所述腔的剩余部分隔离开的阀门。

其它的特征和优点将从以下给出的本发明隔膜泵实施例的描述中显现出来。

附图说明

参见附图，其中：

图1是根据本发明泵的截面图；

图2是局部截面图，示出了另一实施例，其中隔膜受到抗传输超行程的保护；以及

图3示出了补偿活门的变型实施例。

具体实施方式

通常，液压控制隔膜泵包括由两个部分1和2所组成的泵本体，该部分1、2具有夹在它们之间的隔膜3的周界。

隔膜和本体的部分1一起限定泵腔4，抽吸导管5和传输导管6都终止于该腔、并都装有止回阀(未示出)。

隔膜和本体的部分2一起限定填充有液压流体的腔体7，所述液压流体可通过往复运动驱动的活塞8循环地向前(向图的左边)或向后位移。这提供了对泵腔4体积变化的液压控制。

腔体7还通常装有安全阀9，用于将传输压力限制在预定安全值内、且它通常与用于对控制流体抽气的设备结合使用。

在图1中，应可观察到腔体7具有两个部分。大致圆柱形的部分7a在活塞8旁边，而部分7b端口张开在隔膜3旁边。部分7a和7b通过分隔件2a由连接导管10相互连接。

补充导管14设置在本体2(分隔件2a)内、并从油贮槽14a伸出来，且装有止回阀14b。每当所述开口被活门元件15打开时，导管14就向腔体7内开口，所述活门元件通常将导管14与腔体7隔离。

活门元件15是装有管状驱动杆16的提升阀，而所述管状驱动杆16以密封方式可滑动地安装通过本体的部分2的壁2a，而远离提升阀15而邻近隔膜3的端部16a，并且，具有当隔膜靠近基准位置时，到达抽吸冲程终端。

当抵靠壁2a时，提升阀15关闭环形管路17的出口，环形管路17至少部分形成在连接到提升阀的杆16的周围，且导管14的端部在环形管路17中开口。提升阀15的杆16形成套管，固定到隔膜3的杆12在其中滑动。该杆12在其自由端设有肩部11(在该实例中是钟形)以形成用于弹簧13的挡座，弹簧13提供了抽吸时对隔膜3的阻力、且其另一端支承抵靠倾向于将其压抵壁2a的提升阀15。

隔膜的硬度做成在没有任何抽吸时它趋向于打开提升阀15，由此当隔膜3到达其基准位置时(相应于隔膜静止构造中的位置)，它会已经将提升阀15移动、并打开导管14和腔体7之间的连通。这种打开不需要克服任何力，因为当隔膜与用于提升阀15的控制杆16接触时，提升阀15上的弹簧力被抵消了。然后该力作用在肩部11和隔膜3之间，它们共同组成和提升阀15一起的、不可变形移动组件。因此不需要力来打开补偿阀，且在抽吸阶段腔体7内的压力基本上等于泵腔4内的压力，因而可进行大真空量抽吸，且在任何情况下压力总小于0.3巴。

在传输冲程的开始，提升阀15关闭，然后就必须在可将隔膜3向前移动之前克服弹簧13的力。然后腔体7内的压力通常大于泵腔4内的压力，这对泵的良好运作(例如，对任何溶解气体的较少抽气)是有利的。在传输冲程终止时，肩部11可通过支承抵靠提升阀15或壁2a来限制隔膜3的冲程。

在图2所示的变型例中，肩部11是钟形11a的形式，它形成为适于关闭通路10到液压腔的部分7a的出口的一个阀门，且当隔膜3通过传输终止基准位置时，它可将部分7b与所述部分7a隔开。该部分7a与安全阀9永久连通，从而使活塞8的任何连续冲程在隔膜3达到传输终止位置之后，使得多余流体通过安全阀9传输到油贮槽中。

在图3中，活门元件15由滑阀18组成，滑阀18可滑动地安装在泵的本体2的分隔件2a内的孔中。该滑阀18是管状的、并在其远离隔膜的端部具有挡圈19，并具有压抵这里的弹簧13并压在肩部11(阀门11a)下方，因此趋向于将挡圈19压抵连接导管10所通过的本体2的分隔件2a。滑阀18的外径是阶梯状的，从而使挡圈19压抵分隔件2a时，大外径部分18a盖住导管14对孔的出口。当挡圈19远离分隔件2a时，滑阀18的小直径部分打开导管14的出口，而腔体7可通过抽吸来补充。

滑阀18形成套管，阀门11a或肩部11的杆12在其中滑动。远离挡圈19的滑动的端部18c位于靠近抽吸冲程终止时隔膜所达到的基准位置。

一旦隔膜3达到其抽吸终止基准位置、即一旦其与滑阀18的端部18c接触时，导管14通入在分隔件2a中的孔内的出口就被盖住，由此产生与参照图1和图2所进行的描述相同的效果。

返回图1，可以看出，泵本体的部分2构成液压腔体7的外壳。该外壳属于总体结构20，该总体结构还形成用于驱动电动机21的支座、以及用于电动机21和活塞8之间传输机构的壳体，该机构未示出并通常是包括蜗轮和蜗杆的一个***，该蜗轮装有用于驱动活塞往复的偏心轮。

该壳体还包括用于传输机构的润滑油槽22。该壳体20通过过滤器23与泵本体的部分2的贮槽14a相通。因此，当腔体7中需要补偿时，从贮槽14a吸取流体，贮槽14a接着用通过过滤器23吸取的润滑油填补，该润滑油本身来自壳体20内的油槽。应当发现，在该图中，腔体7内的流体通过安全阀9传输返回到壳体20内油槽22中。

这种布置简化了泵的结构。使用由隔膜控制的补偿阀的现有技术泵都具有用于液压控制腔的单独流体，以保证其纯度，因为润滑流体逐渐填充有来自它所润滑的移动部件的细粒。为了能够保存可接受量的抽吸，必须将额定阀门定为最小水平，这样就可用非常小的力来获得位移。这些力比那些用来克服由可能阻塞阀门的粒子所产生的不合需要的摩擦力所需要的力要小。本发明的装置使得有可能不用阀门返回弹簧及其用于补偿目的力：这就可接受较为不纯的流体。

Claims (7)

1.一种隔膜泵，其在泵本体(1、2)中包括：设置在一执行往复运动的活塞(8)和一隔膜(3)之间的液压控制腔(7)，所述泵包括用于补偿液压控制腔(7)泄漏的补偿装置，所述补偿装置包括通过可由隔膜(3)驱动到打开位置的常闭补偿活门(15)向液压控制腔内开口的补充导管(14)，其特征在于，所述补偿活门(15)由压抵用于控制所述活门的杆(16)的自由端(16a)的隔膜(3)驱动，所述隔膜(3)受到抽吸助力弹簧(13)的力，所述弹簧(13)与上述活门(15)协作、通过将所述控制杆(16)的自由端(16a)回推向所述隔膜(3)而返回到活门关闭位置，所述弹簧(13)与所述活门(15)协作而组成抽吸超行程时不需要所述隔膜(3)变形就可移动的移动组件。

2.如权利要求1所述的隔膜泵，其特征在于，所述补偿活门是提升阀(15)。

3.如权利要求1或2所述的隔膜泵，其特征在于，所述补偿活门是滑阀(18)。

4.如权利要求1所述的隔膜泵，其特征在于，所述抽吸助力弹簧(13)设置在所述活门(15)和肩部(11)之间，所述肩部(11)由固定到所述隔膜并沿着所述活门(15)的轴线延伸的杆(12)的端部承载。

5.如权利要求4所述的隔膜泵，其特征在于，所述肩部(11)组成用于在传输冲程终止时限制隔膜(3)位移的挡座。

6.如权利要求5所述的隔膜泵，其特征在于，所述液压控制腔(7)有两个部分，其中一个部分(7a)在活塞附近，而另一个部分(7b)在隔膜附近，两个部分通过通路(10)互连，所述挡座(11)形成阀门(11a)，用于关闭通入所述液压控制腔的邻近活塞的部分(7a)的所述通路(10)的出口。

7.如权利要求1所述的隔膜泵，包括一总体结构(20)，所述总体结构(20)形成用作驱动电动机(21)的支座、以及用于从电动机(21)到泵的活塞(8)的传输机构以及用于润滑该机构的油的油槽(22)的壳体，其特征在于，所述液压控制腔(7)通过所述补充导管(14)和过滤器(23)与所述壳体(20)永久连通。

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