CN111183286B - 旋转隔膜正排量泵 - Google Patents

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Abstract

一种旋转泵，包括：壳体(1)，其限定了环形腔室，环形腔室具有围绕所述环形腔室间隔开的入口端口和出口端口(12；11)；柔性环形隔膜(3)，其形成所述腔室的一侧并与所述壳体(1)的环形壁相对地间隔开，隔膜(3)在其边缘密封在壳体(1)上；分隔件(13)，从入口端口和出口端口(12；11)之间的位置到隔膜(3)横跨腔室延伸。隔膜(3)构造成渐进地压靠在壳体(1)的相对壁上，以迫使在分隔件(13)的一侧上的入口端口(12)处吸入的流体围绕腔室并将流体在分隔件(13)另一侧的出口端口(11)处排出。环形隔膜(3)的外表面在隔膜(3)的面对入口端口(12)的部分和/或隔膜3的面对出口(11)的部分处具有槽(40)。

Description

旋转隔膜正排量泵
技术领域
本发明涉及一种旋转隔膜正排量泵。
背景技术
在申请人自己的较早的EP0819853中公开了这种泵。
这种旋转泵包括：壳体，该壳体限定了环形腔室，该环形腔室具有围绕该腔室间隔开的入口端口和出口端口；形成该腔室的一侧的柔性环形隔膜，所述柔性环形隔膜与壳体的环形壁相对地间隔开，该隔膜在其边缘处被密封到壳体；从入口端口和出口端口之间的位置到所述隔膜、跨越腔室延伸的分隔件；其中，隔膜构造成渐进地压靠在壳体的相对壁上，以迫使在分隔件的一侧上的入口端口处被吸入的流体围绕腔室，并在分隔件的另一侧处的出口端口处排出流体。
在EP0819853中，申请人为隔膜增加了加强环，以增加隔膜的中央部分的刚度，以便它可以应对更高的负载并延长泵的使用寿命。
该泵已经在商业上成功用于例如医疗分析和水分配的应用。所有这些应用都处于相对较低的压力(通常低于200kPa，但更通常低于100kPa)。但是，在更高的压力下，当前的泵设计的寿命会更加有限。
发明内容
本发明涉及泵的改进构型，以允许其在更长的时间段内在更高压力下更可靠地操作。
根据本发明，提供了一种旋转泵，包括：壳体，该壳体限定出环形腔室，该环形腔室具有围绕该环形腔室间隔开的入口端口和出口端口；柔性的环形隔膜，该环形隔膜形成该环形腔室的一侧并与壳体的环形壁相对地间隔开，该环形隔膜在其边缘处被密封至该壳体；分隔件，所述分隔件从所述入口端口和所述出口端口之间的位置到所述环形隔膜并跨越所述环形腔室延伸；其中，所述环形隔膜被构造成渐进地压靠在相对的所述壳体的环形壁上，以迫使在所述分隔件的一侧上的所述入口端口处吸入的流体围绕所述环形腔室，并在所述分隔件的另一侧处的所述出口端口处排出流体；其特征在于，所述环形隔膜的外表面具有槽，所述槽位于所述环形隔膜的面对所述入口端口的部分处和/或位于所述环形隔膜的面对所述出口端口的部分处。
在隔膜的面对入口端口和/或出口端口的部分处设置的槽显著地减少或消除了隔膜材料被迫向上进入入口端口和/或出口端口的可能性，随着时间的流逝，该可能性会导致隔膜故障。因此，泵可以以更高的压力运行。
优选地，槽被限制在环形隔膜的面对入口端口的外表面的部分和/或隔膜的面对出口端口的部分。将槽仅限制在这些区域中，就可以使隔膜的外表面与壳体的环形壁完全接触，从而确保流体可靠地围绕泵循环。
可以在有或没有加强环的情况下进行这种改型，但是优选地，设置围绕旋转装置并连接到隔膜的中央区域的加强环。
旋转泵的构造优选使得隔膜不相对于壳体旋转。
附图说明
现在将参照附图描述根据本发明的泵的示例，其中：
图1是泵在垂直于旋转轴线的平面中的横截面，该横截面穿过入口端口和出口端口；
图2是图1的放大部分，示出了邻近于出口端口的区域；
图3是在如图1中以III-III示出的轴向平面中的横截面，其包括隔膜和壳体之间的线接触；
图4示出了图3的左下区域的细节；
图5是隔膜的侧视图；和
图6是隔膜的分解立体图。
具体实施方式
如图1和3所示，刚性壳体1的管状部分具有围绕内表面延伸的环形凹槽2，该环形凹槽用作泵腔室。在其松弛状态下，柔性隔膜3位于壳体的壁内，从而使凹槽自由地容纳泵送的流体。刚性的加强环4模制到隔膜中，并且该加强环始终与通过偏心联接器6安装到轴7的轴承5的外表面紧密接触，该轴7延伸穿过并安装在轴承壳体中(未示出)。轴7与环形凹槽同心地安装，但相对于壳体1的轴线8偏心地安装，并由马达(未示出)提供动力。如果不存在加强环，则当管件在真空下塌陷时，隔膜会拉伸并且性能会降低(类似于蠕动泵所经历的那样)。
随着驱动轴7旋转，轴承5、加强环4和隔膜3的中央部分都在壳体内一起沿轨道绕转(orbit)。隔膜3的两端通过端盖9夹紧到壳体1，从而相对于大气提供有效的静态密封。当隔膜3的中央部分在凹槽2内沿轨道绕转时，在隔膜和凹槽之间存在线接触10，从而提供了抵接部，该抵接部将流体朝着出口端口11推动并同时通过入口端口12将流体吸入。因此，泵在输出口和吸入口处分别提供对称的且正弦变化的压力循环和抽吸循环。由于隔膜不相对于壳体旋转，因此它们之间的滑动作用最小化，因此几乎没有磨损。
从图1可以看出，隔膜模制件的另一个特征是弹性分隔件13，该弹性分隔件防止出口端口11与入口端口12之间的连通。它位于作为壳体一部分的向下悬垂的壁14、15之间。由于分隔件是弹性的，因此它可以适应隔膜的往复运动，同时保持两个端口与大气之间的静态压力密封。这样，泵所需的所有顺应性密封功能都由隔膜模制件提供，并且由于它们都不是滑动密封件，因此不会受到明显的磨损。
上面的描述同样适用于EP0189853的现有技术的泵。现在将描述对本泵的改型。
端盖9最好地在图4中示出。它们在端盖的最外表面处具有第一端部20，在相对的最内表面处具有第二端部21。在第一端部20处是径向向外延伸的凸缘22，该凸缘22通过与壳体1中的环形凸缘23的配合而将隔膜3夹紧到壳体1。然后将凸缘22固定到壳体1以将其保持在适当位置。
端盖9具有离开第一端部20向内渐缩的锥形外表面24。当隔膜位于其径向最内位置时，该外表面24支撑隔膜3，如图3的右手侧所示。
在第二端部21的径向最内部分处是环形突起25。该突起25的存在形成凹部26，该凹部26使端盖9在与第二端部21相邻的区域中的外径阶梯式减小。从图4可以看出，第二端部21与轴承5间隔非常小的距离，从而形成第一轴向间隙27，在这种情况下小于0.4mm，优选地为0.25mm。在凹部26和加强环4之间存在第二轴向间隙28。同样，该间隙小于0.4mm，优选地为0.25mm。
从图4中可以明显看出，端盖9通过凸缘22抵靠柔性隔膜3接合而定位。由于上面提到的非常小的间隙，凸缘22不能过度压缩隔膜3，否则端盖9将抵靠加强环4和轴承5。这确保了组件两端处的端盖9可以一致地***，因为这两个端盖会将隔膜3压缩到相同的限制量。
第二间隙28的小的性质还确保了当隔膜3被压靠在端盖9上时(如图3的右手侧所示)，可压缩隔膜3的仅非常小的区域未被支撑。在该位置中，隔膜的相对的外表面承受泵腔室内的全部压力，这将使隔膜材料在相反侧上的任何不受支撑的区域中挤出。即使当泵腔室中的压力增加时，该间隙28的非常小的性质也显著地限制了隔膜3被挤出的可能性。
加强环4具有改进的形状，如图3和4最好地示出的那样。
其包括形成环4的径向最外部分的嵌入部分30和形成环4的径向最内部分的支撑部分31。嵌入部分30在这种情况下具有锯齿状的构型，该构型包括四个环形脊，这些环形脊的横截面具有不带尖角的弯曲构型。这是为了避免在环4中的任何应力集中。这些锯齿状部被设计为在相对有限的轴向区域内提供大的表面积。隔膜3形成为在环4上的包覆模制件，并且锯齿状部的存在使用于在两者之间的连结的表面积最大化。相对较大数量的环32结合其大体弯曲的横截面有效地分散了两个部件之间的载荷传递，从而即使在相对高的载荷下也避免了两个部件的分层。
环4的支撑部分31轴向延伸超过形成隔膜支撑部分34的锯齿状部32。它们具有径向向外面对的表面35，该表面35直接面对隔膜3的内表面。隔膜3未连结至表面35。然而，在其中隔膜3离壳体1最远的位置中，隔膜在该区域中由表面35支撑。
当隔膜处于来自泵腔室内压力的相对较高的向内压力时，该特征为隔膜提供了支撑。如同上述间隙28那样，该支撑防止隔膜材料在该受压位置中挤出。
如图1、图2和图6所示，隔膜3的外表面设置有槽40，该槽在出口附近跨过隔膜的大部分轴向地延伸。在入口处设有类似的槽41。槽40在任何情况下具有与分隔件13相邻的第一边缘42和与第一边缘相对的第二边缘43。槽40、41分别与相应的出口管道44和入口管道45对准，出口管道44和入口管道45分别通向出口端口11和来自于入口端口12。
当隔膜3处于最上位置时，在没有这些槽40、41的情况下，可能的是，在处于高压下时隔膜材料会以有限的程度被挤出到端口中，从而随着时间的推移引起隔膜损坏。槽40、41的存在减小或消除了这种影响。但是，槽终止于与管道44的边缘相邻的边缘43处，因此在边缘43的紧邻下游可获得隔膜的整个厚度。这意味着，当隔膜到达其行程的顶部时，隔膜能够与壳体1完全接合，从而确保点接触10一直保持到出口管道44为止，以便排出液体。为入口管道45提供了类似的几何形状。
加强构件50在图2、图5、图6中最好地示出。尽管在图6中示出了两个这样的加强构件50，但实际上仅需要其中之一。这将取决于在使用中分隔件13的装载方向。
加强构件50包括框架，构成框架的材料比分隔件的材料硬并且因此在压力下更耐偏转。它的形状适合于装配在分隔件的侧面中的浅凹部51中。它优选是压配合，但如果应用需要，可以更牢固地附接。如图6中最佳所示，加强构件50的几何形状使得其可以被视为加强板，其厚度远小于其长度/宽度。
参照图2，当隔膜沿轨道绕转以围绕腔室泵送流体时，分隔件13以某种程度偏转以便适应该沿轨道绕转的运动。另外，入口12或出口11中的流体压力也将使分隔件偏转。在较高的压力负载下，这可能导致隔膜的较软材料接触壁14、15，从而使隔膜3的材料磨损，特别是在壁14、15的底边缘处，其可能会钻入隔膜材料。
从图2可以看出，加强构件50位于壁14、15的底边缘附近，使得任何接触将位于两个较硬的表面之间，从而保护隔膜材料免于磨损。

Claims (3)

1.一种旋转泵，包括：
壳体(1)，该壳体限定出环形腔室(2)，该环形腔室具有围绕该环形腔室间隔开的入口端口(12)和出口端口(11)；柔性的环形隔膜(3)，该环形隔膜形成该环形腔室的一侧并与壳体的环形壁相对地间隔开，该环形隔膜在其边缘处被密封至该壳体；分隔件(13)，所述分隔件跨越所述环形腔室从所述入口端口和所述出口端口之间的位置延伸到所述环形隔膜；
其中，所述环形隔膜(3)被构造成渐进地压靠在相对的所述壳体的环形壁上，以迫使在所述分隔件的一侧上的所述入口端口(12)处吸入的流体围绕所述环形腔室，并在所述分隔件的另一侧处的所述出口端口(11)处排出流体；
其中，所述环形隔膜(3)的外表面具有槽(41、42)，所述槽位于所述环形隔膜的面对所述入口端口(12)的部分处和/或位于所述环形隔膜的面对所述出口端口(11)的部分处。
2.根据权利要求1所述的旋转泵，其特征在于，所述槽(41、42)被限制在所述环形隔膜的面对所述入口端口(12)的外表面的部分和/或所述环形隔膜的面对所述出口端口(11)的部分。
3.根据权利要求1或2所述的旋转泵，其特征在于，还包括加强环(4)，所述加强环围绕旋转装置并连接至所述环形隔膜(3)的中央区域。
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