CN102301139B - 具有弹性隔膜和液压控制的泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液压控制的隔膜泵，包括：泵腔室(3)，该泵腔室(3)形成在泵压头和泵本体(9)之间，且该泵本体(9)具有由隔膜所形成的可动壁，该隔膜可从其静止形状弹性地变形，该静止形状与隔膜在泵的抽吸行程结束时所处的状态相对应；恒定容积的中间液压腔室(8)，该液压腔室(8)形成在泵本体(9)中并且包括活塞(10)，该活塞被驱动在所述中间腔室(8)内进行往复运动；泄漏补偿容积，该泄漏补偿容积用于补偿来自中间腔室(8)的泄漏，且该中间腔室经由自由止回阀(13)通过充气通道(28、21、18)连接于泄漏补偿容积，该自由止回阀(13)是非额定的并使流体朝工作腔室(8)传递，该隔膜泵的特点在于，止回阀(13)和所述补偿容积的至少一部分(34)在泵的工作位置中、以中间液压腔室(8)的较高位点容纳在装配于泵本体(9)的本体(23、31)中。

Description

具有弹性隔膜和液压控制的泵

技术领域

本发明涉及液压控制的隔膜泵，更具体地涉及用于使存在于活塞和隔膜之间的中间腔室中的液体保持合适容积的装置。

背景技术

存在于中间腔室中的液体具有会由于如下三个主要原因而减小的容积：存在漏洞；存在会影响泵的性能的溶解气体；以及存在使流体能在过压的情形下排出的安全阀。

因此，采用此种类型的泵，需要提供用于通常从辅助槽罐中对所述腔室进行充气的***。称为补偿***的所述***应保持中间腔室中的液体容积，从而使隔膜可在所有的工作状况下行进通过与由活塞所扫过的汽缸容量相对应的距离，并且不会产生损坏隔膜或干扰流动的风险。

已知的充气装置具有两种主要类型：自动装置和受控装置。自动装置由简单的额定(rated)吸气阀所构成，该额定吸气阀从某一水平的减压开始从槽罐打开至中间腔室。受控装置包括一个或多个阀，这些阀通过隔膜的运动而机械地打开，并且仅仅当隔膜处于其极限后方位置时发生充气。

在两种情形中，隔膜可在无显著刚度或弹性的条件下变形，使得泵的抽吸水平是中间腔室中压力的函数。在这些情况下，自动***具有如下缺点：与活塞泵的抽吸能力相比，大大地减小泵的抽吸能力，而由于阀需要是额定的，因而阀中间腔室中发生气穴现象之前尽可能迟地打开，并且在发生此种打开的时刻抽吸马上停止。如果隔膜并未行进通过其整个吸气行程，则泵的汽缸容量会受影响。

某些已知的受控***包括与固定基座协配的阀，且充气导管通过该固定基座开向中间腔室，当趋于越过泵的吸气行程的末端时，该阀通过弹簧抵靠于其固定基座并且由隔膜打开。在大多数情形中，隔膜是柔性的并且几乎不具有刚度。

在某些低流量的泵中，所使用的隔膜呈可弹性变形的拱顶或锥形的形式，并且具有较大的刚度且对其静止形状具有记忆性，该静止形状与吸气行程结束时相对应，且当压力不再存在于中间腔室中时，隔膜弹性地回复至该静止形状。

这些泵的小汽缸容量防止用于执行充气功能的已知装置简单地移位。因此，适于将补偿***改适成这些泵的具体工作状况。本发明在于进行此种改适，且本发明致使用于补偿工作腔室的回路小型化，此外还具有具体是尺寸减小和泵具有较高流量的优点。

发明目的

因此，本发明提供一种液压控制的隔膜泵，包括：泵腔室，该泵腔室形成在泵压头和泵本体之间，且该泵本体具有由隔膜所形成的可动壁，该隔膜可从其静止形状弹性地变形，该静止形状与隔膜在该泵的抽吸行程结束时所处的状态相对应；恒定容积的中间液压腔室，该液压腔室在与隔膜齐平的泵腔室附近形成在该泵本体中，并且包括活塞，该活塞被驱动在所述中间腔室内进行往复运动；泄漏补偿容积，该泄漏补偿容积用于补偿来自中间腔室的泄漏，且该中间腔室经由自由止回阀通过充气通道连接于泄漏补偿容积，该自由止回阀是非额定的并使流体朝该工作腔室传递，该隔膜泵的特点在于，止回阀和补偿容积的至少一部分在该泵的工作位置中、以中间液压腔室的较高位点容纳在装配于该泵本体的本体中。

为装配起见，所装配的本体分成两个部分，称为下方分隔元件和保持元件，该下方分隔元件承载自由止回阀的基座，而保持元件用于保持分隔元件和形成用于补偿容积的槽罐并且用于封闭槽罐。

中间腔室(或工作腔室)的容积在主容积和较小的次容积之间共享，主容积由活塞在其往复运动中的端部所掠过，而较小的次容积由极短的充气导管和功能性空间所形成，且这些功能性空间由于泵本体由组装在一起的多个部分构成以限定工作腔室而存在。该容积由此减小以使泵操作的需求最小，而死容积较小并且实际上不具有任何密封垫圈，这些密封垫圈会经受高压并由此可能通过变形而改变工作腔室的容积。由于所使用的流体具有相当高的质量并且不具有任何固体颗粒且具有较少的溶解气体，因而形成工作腔室次容积的部分的通道可以具有较小的部段。

因此，本发明可将对中间液压腔室进行充气所需流体的补偿容积的容量减小至少许立方厘米。补偿容积也在所装配的本体以及处于大气压力下的各种功能性间隙和通道之间共用，所装配的本体通过形成径向地安装在泵本体中、例如安装在所述本体的在用于引导工作活塞的承靠表面附近部分中的槽罐而包含该容积的主要部分，各种功能性间隙和通道位于用于引导工作活塞的承靠表面附近并且与槽罐连通。

根据本发明，自由止回阀可完全摆脱使其抵靠于其基座的任何弹簧，而当回复力由重力提供时这会发生，或者该自由止回阀可以是借助弹簧来闭合的阀，该弹簧具有平衡重力的功能，例如如果重力的作用是用于使阀件远离其基座而运动的话。

此外，工作腔室还经由泄放通道并通过额定安全阀而连接于补偿容积槽罐，该额定安全阀在工作腔室中的压力低于额定值时关闭通道。上述装配本体包括与分隔元件中的自由阀平行的泄放通道。

此外，排放通道设置成在中间液压腔室和用于补偿容积的槽罐之间与额定安全阀平行。

应注意的是，所装配本体的顶壁是透明的。

有利地是，该安全阀有利地包括杆，该杆具有构成指示工作腔室中存在过量压力的指示件的自由端部。

最后，形成补偿容积的部分的空间设置在活塞及其引导套筒之间，并且形成用于收集活塞和套筒之间泄漏的装置。

从下文给出的对本发明实施例的描述中，本发明的其它特征和优点会显现出来。

附图说明

参照附图，附图中：

图1是示出本发明的泵的功能图；

图2是图1所示泵的第一实施例的剖视图，而图2A是图2的局部放大视图；以及

图3示出本发明的一较佳变型实施例的局部放大视图。

具体实施方式

参见图1，可见包括泵压头1的液压控制泵压头，该泵压头与隔膜2协配以限定泵腔室3。隔膜2可从其静止形状(如图所示形状)弹性变形，该静止形状与该隔膜在泵的吸气行程结束时的形状相对应。将隔膜的刚度设计成：使得泵的抽吸力由隔膜通过其自身作用而返回至其静止为止的能力所限定。更确切地说，泵是低流量且中压或高压泵。

泵腔室经由抽吸通道4和输送通道5连接于外部，且该抽吸通道4和输送通道5装配有包含在阀盒6和7中的相对应止回阀。

隔膜为形成于泵的本体9中的中间液压腔室8构成可变形壁。由本身已知的电动机和传动装置机械地驱动活塞10在中间腔室8中往复运动。腔室8的容积在理论上是恒定的，且由活塞10在所述腔室中所掠过的容积与泵腔室3的容积变化相对应。虽然包含在腔室中的流体实际上是不可压缩的，然而该腔室的容积由于活塞和用于引导该活塞在泵本体内部往复运动的导向件之间发生泄漏而改变。此外，工作流体包含溶解气体，该溶解气体在工作流体经受压缩-减压循环过程中释放。首先，安全阀使得流体能在泵腔室中发生堵塞的情形下从中间腔室中排出。因此，腔室8的容积并不恒定，并且适于采取措施在活塞10的吸气行程中、通过抽吸充分数量的流体来补偿所漏失的流体。

为此，中间腔室8经由两个通道12a和12b与补偿槽罐11连通。通道12a是将工作腔室连接于补偿槽罐11的充气通道。通道12a包括自由的止回阀13，即阀件自由地下降到其基座上或者通过非常弱的辅助弹簧抵靠于基座。流动方向从槽罐11朝中间腔室8行进。

通道12b是泄放通道并且包括构成用于腔室8的上述安全阀的额定阀15。如果腔室8中的压力超过阈值的话，则该阀使流体从腔室8流至槽罐11，该阈值例如可通过借助螺栓16来调整阀的额定值来进行调整。用于排放包含在腔室8中的气体的排放通路可设置成与安全阀15平行，例如该排放通路由通道14所代表。

可理解地是，活塞10的向后行程使得隔膜3能弹性地回复至其静止位置。倘若隔膜在活塞到达其后方中心死点之前到达该静止位置，则在腔室8中发生抽吸，这致使经由阀13从槽罐11中吸入一定容积的液体。此外，在泵工作的同时，包含在腔室8的工作液体中的气体在压缩和抽吸循环过程中经由通道14连续地排出。通过预防措施，通道12a位于腔室8的上方，以利用气体在所述腔室的高点处的自然积聚。最后，如果在泵腔室中发生堵塞，则腔室8中的流体可通过开向槽罐11的安全阀15经由通道12b排出。

通道12a的相对于其流传递方向位于止回阀13下游的部分在现有技术的泵中、有助于满足补偿泵的汽缸容量损失的需要。通常该通道部分被制成由连结件连接在一起的独立管的形式，并且与小流量泵的工作腔室的容积相比具有较大的容积，而假定包含在管中的流体在泵工作过程中经受压力变化，则这些连结件会致使所述流体发生泄漏。

本发明涉及具有如下其中一个优点的结构测量：使在加强的密封下所限定的流体“死”容积最小，以减小泵的工作腔室的补偿需求。

图2和2A示出上述某些元件并给出相同的参考标记。活塞10可滑动地安装在引导套17中，且该引导套17装配于泵本体9中，使得该引导件17与泵的本体9协配，该泵的本体接纳该引导件，以在中间腔室8旁边限定环形空间18，且该环形空间开至中间腔室8并且形成通道12a的一部分或腔室8的一部分。

在该实施例中，套筒17也与活塞10协配，以限定用于收集工作液体泄漏的收集腔室19。

腔室8、环形空间18以及腔室19由通道20和21连接于形成在泵的本体9中的空腔22，且管状分隔元件23容纳在该空腔22中。空腔22中的分隔元件限定腔室24，来自泄漏收集腔室19的通道20开向该腔室24。

管状分隔元件23的底部具有与腔室24连通的中心通道25。该通道开向其中容纳安全阀15的分隔元件外壳26。该阀15的基座由外壳26围绕通道25的出口的底部所构成。在该基座上方，阀15在外壳26中限定环形腔室27，且通道21的形成在分隔元件23中的延伸部28开向该环形腔室27。

形成在阀15中的腔室29经由包括止回阀13的通道30与通道25连通、由此与腔室24连通，且该止回阀将流体从腔室24朝腔室29传递。

可见，在该实施例中的止回阀13是具有相对于由额定阀15在出口处承载的基座、从通道30运动到腔室29中的滚珠的阀。该止回阀的行程由容纳在安全阀15中的邻抵件13a所限制。腔室29在滚珠上方并且在邻抵件13a下方。

环形腔室27经由通过安全阀15的本体的通道29a与腔室29永久连通。阀15面向外壳26的底部的端部是锥形的，由此使得存在于腔室29且由此存在于腔室8中的压力能存在于腔室27a中并能应用于安全阀15的较大工作区域。在环形腔室27上方，安全阀15在外壳26中滑动。

在分隔元件23内侧，安全阀15通过弹簧R抵靠于其基座。

管状元件31形成补偿槽罐34的封壳，并且与空腔22的锥形部分22a螺纹协配，以将分隔元件23紧紧地保持在所述空腔的底部处。该管状元件承载穿孔的横向分隔件32，该横向分隔件32用于支承螺栓16，而该螺栓16用于对安全阀15的回复弹簧的额定值进行调整。

因此，弹簧R在元件31的内部空间中在螺栓16和阀15之间延伸，而元件31的内部空间构成作为补偿容积11的主要部分的槽罐34。

形成在分隔元件23中的通道33将槽罐34永久地连接于腔室24。垫圈35设在通道21和28之间的连接处。

可拆除透明盖36装配在该组件的顶部上并且关闭补偿容积，同时可进入该组件以使油能被加入(如果需要的话)，并还允许对泵的操作执行各种检查。工作油的水平、即包含在中间液压腔室和补偿容积中的流体被调整，以从功能上位于穿孔分隔件32上方。

应观察到的是，充气通道12a位于止回阀13下游的部分(参见图1)在此包括腔室29、孔29a、通道28以及通道21，且泄放通道12b的上游部分除了上述通道和空间以外还包括腔室27和腔室27a。补偿容积由液压回路的处于大气压力的所有部分构成，这些部分称为腔室、通道、容积以及孔19、20、24、25、30、33和34。

本实施例中的排放通道14由存在于止回阀13的邻抵件13a和安全阀15的内表面之间的圆柱形功能间隙所构成，并且还由存在于安全阀15和元件23的外壳26之间的功能间隙所构成。

在操作中，当活塞10沿抽吸方向A运动时，隔膜朝其静止状态的弹性回弹是可能的。通常，腔室8中的压力大于大气压力。然而，腔室8中的液体容积会小于工作腔室中的容积(通常将由于所述流体的永久泄漏并且为了排放而与腔室8自由地连通的所有辅助通道和腔室的容积加起来)。在这些情形下，活塞吸气行程的最终部分会致使所述腔室中压力间隙，而止回阀13打开。因此，附加的液体进入中间液压腔室8中，使得泵的汽缸容量被保持。因此，补偿流量在需要时被馈送至液压腔室。

在输送行程过程中(附图中的方向C)，腔室8中的压力相当高，由此将止回阀13闭合。就在该部分行程中会发生泄漏。如果压力高于与安全阀15的额定值相对应的临界值，则该安全阀15的阀件打开，且过量压力经由导管25、24和33排放到分隔元件23上方的空间34中。槽罐34的表面处油中的湍流***作者示作此种故障的指示。在本实施例中，并且如果需要的话，工作流体沿毛细通道14在泵的每个行程进行排放，而该毛细通道14存在于止回阀13的邻抵件13a和安全阀15的阀件之间。

图3示出本发明的一较佳变性的实施例。本实施例的不同之处在于装配于泵本体9的本体。分隔元件23串联地承载两个球形止回阀40和41。这些阀不再设置于安全阀15的本体内部。由通道28所伸出的通道21与腔室29围绕第二止回阀41的部段29b连通。腔室29位于元件23上方并且类似于滑动件42的安全阀15的阀件的孔口面那样挖空，而滑动件42具有从腔室29的高点伸出的内部通道43。

在过量压力的影响下，滑动件抵抗回复弹簧R的作用而提升，且该过量压力是会发生在工作腔室8、18中并且经由通道21和28到达腔室29的压力。滑动件42不再确切地说是流体在过压下通过的安全阀。与该滑动件在其中被可滑动地引导的元件31一起构成可变容量，而该可变容量构成膨胀腔室，以将通道中的压力限制成由弹簧R的额定值所设定的压力。弹簧R倾向于将滑动件42压靠于分隔元件23，由此使腔室29的容积最小。在滑动件42和元件31之间，功能性间隙用作从通道43出口处的排放通道14。

为了将该实施例与图1所示实施例进行比较，通道12a的加压部分包括通道21、28、具有其部段29b的腔室29(加上盲通道43的容积)，而通道12b的加压部分包括通道和空间28、29b、29和43，且空间29和29b是变容空间。

最后，应提及的是，滑动件42设有杆44，而该杆具有端部44a，该端部可上色并且构成对工作腔室中的过量压力并由此对泵的异常操作的指示件。通过透明窗口36，操作者可易于观察到杆44的端部44a在该壁下方的任何动作，例如指示泵的输送回路关闭。然后，操作者可快速干预。为了确保该指示件是可见的，用于将安全阀定额的螺栓16在该变型中由中空螺栓16a所替代。

已发现经受高压和周期变化的流体容积由不可变形的壁所限制，即除了在通道21和28之间的结合部处的O形垫圈35之外、不包括任何垫圈的壁。此种设置有助于确保泵的汽缸容量随时间保持稳定。

此种变型的实施例按如下所述操作。在流体从泵的工作容积中流失的情形中，在吸气行程结束时，腔室29中的压力小于大气压力。止回阀40和41打开，且工作容积进行充气。在输送行程中，止回阀40和41通过输送压力压靠于它们的基座，且工作流体保持捕获在工作腔室中，而不考虑泄漏，且泄漏在以下抽吸行程中是较小且被补偿的。

这些实施例的其中一个优点在于组件的紧凑性，且补偿腔室在形成于泵的本体中、且主要形成于包含补偿阀和安全阀的装配本体中的各种外壳中共用。沿活塞的工作方向所占据的空间由此减小，这是由于传统上用于在作用于活塞上的电动机和工作腔室之间、容纳于泵壳体中的补偿容积现在使其大部分容积位于壳体外部。

此外，圆柱形分隔元件23容纳两个阀，并且其自身容纳在泵本体中垂直于活塞10的轴线延伸的凹槽22中。补偿、安全以及排放功能加上显示功能由如下组件所提供：该组件如同芯筒那样安装在泵本体9的横向凹槽22中，即圆柱形分隔元件23、两个止回阀40和41、弹簧R以及管状元件31，该管状元件31用于将所述分隔元件固定于泵本体的空腔22中，从而将补偿容积的主槽罐34关闭，该芯筒承载用于将安全阀定额的装置或者在膨胀腔室中滑动的滑动件，并且可借助透明盖36来监测该装置的操作，尤其是通过视觉指示来确定泵的输送压力。

Claims (10)

1.一种液压控制的隔膜泵，包括：泵腔室(3)，所述泵腔室(3)形成在泵压头(1)和泵本体(9)之间，且所述泵本体(9)具有由隔膜(2)所形成的可动壁，所述隔膜可从其静止形状弹性地变形，所述静止形状与所述隔膜在所述泵的抽吸行程结束时所处的状态相对应；恒定容积的中间液压腔室(8)，所述中间液压腔室(8)在与所述隔膜(2)齐平的泵腔室(3)附近形成在所述泵本体中，并且包括活塞(10)，所述活塞被驱动在所述中间液压腔室(8)内进行往复运动；泄漏补偿容积(11)，所述泄漏补偿容积(11)用于补偿来自所述中间液压腔室(8)的泄漏，且所述中间腔室经由自由止回阀(13)通过充气通道(12a)连接于所述泄漏补偿容积(11)，所述自由止回阀(13)是非额定的并使流体朝所述中间液压腔室(8)传递，所述隔膜泵的特征在于，所述自由止回阀(13)和所述补偿容积的至少一部分在所述泵的工作位置中、以所述中间液压腔室(8)的较高位点容纳在装配于所述泵本体(9)的本体(23、31)中。

2.如权利要求1所述的隔膜泵，其特征在于，所装配的本体分成两个部分，称为下方分隔元件(23)和保持元件(31)，所述下方分隔元件承载所述自由止回阀(13)的基座，而所述保持元件用于保持所述分隔元件和形成用于所述补偿容积的所述至少一部分的补偿容积槽罐(34)并且用于封闭所述补偿容积槽罐(34)。

3.如权利要求2所述的隔膜泵，其特征在于，上述所装配的本体(23、31)限定泄放通道，所述泄放通道将所述中间液压腔室连接于所述补偿容积槽罐(34)，所述补偿容积槽罐(34)与所述自由止回阀(13)平行并且当压力低于额定值时、通过额定安全阀(15)关闭。

4.如权利要求3所述的隔膜泵，其特征在于，排放通道(14)设置成在所述中间液压腔室(8)和所述补偿容积槽罐(34)之间、与所述额定安全阀(15)平行。

5.如权利要求3所述的隔膜泵，其特征在于，所述自由止回阀(13)的基座由所述额定安全阀(15)的本体所承载。

6.如权利要求3所述的隔膜泵，其特征在于，所述止回阀(13)和所述额定安全阀(15)位于引导成垂直于所述活塞(10)的轴线的共同轴线上。

7.如权利要求2所述的隔膜泵，其特征在于，上述所装配的本体(23、31)限定泄放通道，所述泄放通道将所述中间液压腔室连接于膨胀腔室(29、29b)，所述膨胀腔室(29、29b)与所述自由止回阀(13)平行并且由滑动件(42)所限定，所述滑动件(42)在所述元件(31)中滑动并经受弹簧(R)的作用，以趋于使所述膨胀腔室的容积最小。

8.如权利要求2所述的隔膜泵，其特征在于，所述补偿容积槽罐(34)由透明外壁(36)所闭合，所述透明外壁(36)使得所述补偿容积槽罐(34)的内含物能被视觉观察到。

9.如权利要求1所述的隔膜泵，其特征在于，所述补偿容积(11)的一部分(19)实施在所述活塞(10)及其引导套筒(17)之间，以在所述活塞(10)和所述套筒(17)之间构成泄漏收集腔室(19)。

10.如权利要求7所述的隔膜泵，其特征在于，所述滑动件(42)包括杆(44)，所述杆(44)使其自由端部(44a)构成指示所述中间液压腔室(8)中存在过量压力的指示件。