CN1898488A - 泵膜片破裂检测 - Google Patents

Abstract

一种液压驱动泵，包括：暴露于工作流体的第一腔；构造成容纳液压流体的第二腔；以及位于第一和第二腔之间的多层膜片。该多层膜片包括：与被泵送的工作流体接触的第一层；与液压流体接触的第二层；以及包括弹性基体材料和嵌入该弹性基体材料的弹性体导电线路的第三层。该第三层位于所述第一和第二层之间、并且相对于该第一和第二层可移动。导电线路的电阻变化指示所述第一、第二和第三层之一的失效状况。

Description

泵膜片破裂检测

本申请以美国公司“Wanner Engineering，inc.”的名义提交PCT国际专利申请，要求2003年12月2日提交的美国专利申请No.10/726,984的优先权。

技术领域

本发明总体上涉及液压驱动泵，更具体地，涉及用于液压驱动泵的膜片。

背景技术

已知的转动操作的、油压/驱动的膜片泵是一种高压泵，这种泵的固有特性使其能够泵送许多困难的流体，因为在工作流体中，其不与滑动活塞或密封件摩擦。膜片使泵与周围的环境(工作流体)彻底隔离，由此保护泵免受污染。

总体上，膜片泵20示于图9和10。泵20具有一个驱动轴杆22，该驱动轴杆22通过一个位于轴杆后部的锥形大滚珠轴承26和一个位于轴杆前部的小轴承(未示出)刚性地保持在泵壳24上。夹在另一对大轴承(未示出)之间的是一个定角凸轮或摆板28。当驱动轴杆转动时，摆板移动，其前后摆动而将轴向运动转换为线性移动。三个活塞组件30(仅示出一个活塞组件)由摆板28交替地移位。如后面所示，每个活塞都处于一个包括有汽缸的封闭件内，从而该封闭件充满了油。一个处于活塞/汽缸组件30底部的球型止回阀32发挥作用，用以允许来自储油器27(摆板28处于储油器中)的油在抽吸行程中填充封闭件。在输出或泵送行程中，保持在封闭件内的油对膜片34的后侧加压，并且随着摆板的移动，导致膜片向前挠曲而提供泵送操作。理想地，泵液压式地平衡了在整个设计压力范围内作用在膜片上的压力。如后面所述，在实践中不是所有的已知泵都是这样的。无论如何，每个膜片都具有其自身的泵压室，该泵压室包括一个入口和出口止回阀组件36、37。当膜片缩回时，工作流体通过共用入口进入泵内并且通过入口止回阀中的一个。在输出或泵送行程中，膜片将工作流体迫出排放止回阀并且经过多分支共用出口。彼此之间均匀地间隔以120°的膜片依次工作以提供恒定的、几乎无脉动的工作流体流。

膜片34保持在壳体24的两个部分38、40之间。膜片34将泵侧与泵的充满油的液压驱动侧分开。在驱动侧，包括膜柱塞42的驱动活塞组件30容纳在充满油的封闭件内，其起到了传送腔44的作用。一对位于活塞46内的止回阀32将传送腔44与储油器(未示出)分开。摆板28(图2中未示出)接触垫48以驱动活塞46。箭头49指示了凸轮或摆板的大体运动方向。当活塞或膜片结束了向前的行程或泵送行程止回，活塞46的端部50位于上死点(TDC)处。当活塞和膜片在抽吸行程中缩回时，活塞46的端部50位于下死点(BDC)处。

图11A-F示出了传统泵20在正常的标准工作条件下利用传统的偏置弹簧96的操作。示出了典型的压力。示出了凸轮或摆板(图11A-F未示出)的典型矢量方向。抽吸小于14.7psia。输出压力大于14.7psia。在膜片34两侧的压力差设定在大约3psia。

参考图11A，抽吸行程起始于泵送行程的末端。对于假定的条件，泵送腔内的压力从高压立即下降，例如从120psia至10psia。在液压传送腔内的压力为13psia，该压力小于储油器内的压力14.7psia。活塞30处于上死点并且开始朝向下死点移动。偏置弹簧96瞬间将柱塞42、特别是阀槽84向右移动以打开孔口98。由于传送腔内的压力小于在储油器内的压力，止回阀46打开，油从储油器中流到传送腔以为其填充适量的油，所述油量为在先前的泵送行程中所失去的油量。即，在泵送行程的压力下，油流经活塞部件的有些宽松的间隙，从而一些油从传送腔流回储油器。由此，油需要在抽吸行程中重新充入传送腔，从而在接下来的泵送行程中有足够的油以有效地提供压力。

图11B示出了中间行程的设置。泵送腔内的轻微抽吸(示出为10psia)将膜片34和阀槽84保持在左侧而活塞30移向右侧，由此关闭孔口98。由于压力几乎相等并且膜片34与活塞30一起移向右侧，泵送腔充以工作流体。

如图11C所示，随着膜片34向右移动，工作流体继续填充。阀孔口98保持关闭。由于压力几乎相等，从储油器(未示出)至传送腔44的漏油是很小的。因此，膜片两侧合适地充注。

当活塞30抵达下死点时，抽吸行程完成，而输出或泵送行程开始。传送腔内的压力立即增加，例如从13psia至123psia。同样，在泵送腔内的压力立即增加，例如从10psia至120psia。摆板开始将活塞向左移动，这导致压力增加。止回阀32关闭。膜片34随着油和工作流体与活塞向左移动以将工作流体压(泵)出。

在图11E所示的中间行程处，输出继续。一些通过活塞和汽缸之间的间隙的漏油可将膜片柱塞42的阀槽84移向右侧以打开阀孔口98。然而，止回阀32关闭，由此将除了漏油之外的油锁定在传送腔44内。

输出行程结束时的设置如图11F所示。充满的传送腔将膜片32推向左侧，随着其移动而分配工作流体。如图11A-F所述的常规操作在膜片32上产生很小的应力。

活塞46在汽缸47内循环往复。活塞46具有形成活塞外壁的套筒部52。套筒部52包括套筒54和位于端部56，所述端部的末端具有垫48，该垫48与摆板接触。在套筒54内包括一个基座部58。基座部58包括与端部56接触的第一基部60，并且包括用于在第一基部60和套筒54之间密封的密封件62。基座部58还包括位于第一基部60相对端的第二基部64。连接壁66连接了第一基部60和第二基部64。活塞回复弹簧68是一个在第一基部60和膜片止挡件70之间延伸的卷绕弹簧，该止挡件70是泵壳24的一部分。阀壳72容纳在基座部58内并且在第二基部64和端部56之间延伸。密封件74在阀壳72和接近第二基部64的连接壁66之间提供了一个密封机构。

与套筒部52的端部56相对的端部76是开口的。类似地，阀壳72的端部78是开口的。第二基部64具有一个用来容纳柱塞42的杆82的开口80。

膜片柱塞42具有配合在阀壳72内的阀槽84，其中杆82从阀槽84延伸过开口80到达在膜片34的传送腔侧。基板88位于膜片34的泵送腔侧，并且利用一个旋入柱塞42的中空部92的螺钉90将膜片夹在头部86上。中空部92从柱塞42的一端轴向延伸到另一端。螺钉90旋入膜片端。中空部92的活塞端开口。多个径向开口94设置在杆82内。偏置弹簧96是卷绕弹簧并且在第二基部64和阀槽84之间延伸。阀孔口98设置在阀壳72的壁内。一个沟槽100在连接壁66内从阀孔口100的最远行程处延伸到端部56。在端部56的通道104内行程了一个止回阀102，其中该通道104与储油器(未示出)流体连通。由此，流体会从储油器(未示出)流出，经过通道104和止回阀102并通过沟槽100到达阀孔口98。当阀打开时，还会流过卷绕弹簧96所处的空间，并且然后经过多个径向开口94中的一个，并且经过柱塞84的轴向中空部92。还会有从中空部92经过其他径向开口94到达传送腔44的多个部分的流体交流。中空的通道92以及径向开口94提供了从接近膜片34的传送腔44部到达在活塞30的阀壳72内传送腔44部的流体交流。传送腔还包括有活塞回复弹簧68占据的空间。

在膜片34的泵侧，存在入口止回阀组件36，当在抽吸行程中在泵送腔106内产生真空时，该止回阀组件36打开。还存在一个止回阀37，当在泵送或输出行程过程中在泵送腔106内产生压力时该止回阀37打开。

然而传统的膜片泵具有的问题是在某些工作条件下膜片不可预料地破裂。膜片会比通常情况更快或更频繁地失效，会比其他泵部件更快失效。失效污染了具有驱动油的工艺线。最经常导致失效的工作条件是：在高真空输入时产生相应的低出口压力。在通常的泵送***中当入口过滤器开始堵塞时这是预料之中的情况。在此情况下，现在堵塞部需要高真空以使工作流体通过过滤器。同时，所泵送的工作流体体积的减少使得出口压力降低。这产生了这样一种情况：在泵送侧的高度抽吸降低了在传送腔侧在抽吸行程过程中的压力，从而传送腔基本上“要求更多填充流体”，从而流入的油过度填充了传送腔，并且在这样做时没有相应的高压力以在泵送或输出行程中将油送出以进行平衡。油的过度填充将膜片“膨胀”到流体阀孔口，直至膜片撕裂。此外，利用高速、反转的真空/压力泵——例如此装置，阀的高速关闭产生了巨大的压力波——称为雅克夫斯基冲击(Joukobski shock)。该压力波可包括流体压力波或声波或两者的谐波。这些压力波可使得油液在不应当发生的情况下流入驱动活塞。同样，这可导致过度填充并且导致膜片失效。

由于膜片可能发生破裂，液体驱动泵通常不适于许多不能容许此类污染的应用，例如喷漆生产线。除了由于膜片破裂产生的可能污染之外，对于许多应用来说液压传递泵将是优选的选择。因此，存在这样一个需求：能够探测何时膜片失效并且利用该信息来关闭泵。

过去已经使用了各种方法来探测膜片破裂。一个膜片破裂探测***的例子包括使用两个其间有真空的膜片，这公开在美国专利No.5,667,368中。该方法需要使用复杂的硬件来维持真空并且探测真空的消失。

另一膜片破裂探测方法使用两个由液体分隔开的膜片。该方法公开在美国专利No.4,971,523中，包括探测液体的导电率的变化。该方法还要求液体的特性与泵送的流体不同，从而在破裂时可探测到变化。由此，该方法要求中间流体与泵送流体和泵内的油不同，该中间流体可能必须根据泵送的流体的导电率变化。

另一膜片破裂探测方法公开在美国专利No.4,781,535中。该方法使用形成在膜片表面的连续金属线路。监控该线路的连续性以及相对于泵送液体的接地失效。接地失效探测用来提防被流体的导电率掩饰的破损，否则流体的导电率将桥接导电线路。由于要求线路为金属的，若受到任何明显应变，该线路将断裂。该***通过使用复杂的线路形状降低应变而使得应用金属线路成为可能。美国专利No.4,781,535阐释了几个低挠曲、大直径、具有相当较小应变的膜片的示例。

发明内容

本发明大体上涉及包括有一个膜片的液压驱动泵。本发明的膜片包括多个弹性体层，其中弹性体的导电线路嵌入其中一层内。虽然各层可彼此粘接，在一个优选实施方式中，这些层彼此可独立地相对移动，从而每层的磨损和失效独立地发生。

本发明的一个方面涉及用于液压驱动泵的多层膜片。该膜片包括与被泵送的工作流体相接触的第一层、与泵的液压流体相接触的第二层、以及由弹性体材料制成的第三层，其中该第三层包括嵌入弹性体材料内的弹性导电线路。第三层位于第一和第二层之间并且可相对于第一和第二层独立移动。

本发明另一方面涉及一种制造包括有弹性体层和导电线路的泵膜片的方法。该方法包括：形成弹性体层的第一部分；在弹性体层的第一部分的主表面上形成导电线路；以及在第一部分的主表面上、于一部分导电线路上方形成弹性体层的第二部分，使得第一和第二部分彼此成为一体并且导电线路的外周是露出的。导电线路包括例如由硅酮和碳的混合物形成的弹性体材料，该弹性体材料可抵抗至少为20％的应变条件并且是导电的。

本发明的另一方面涉及探测液压泵膜片的破裂的方法，所述膜片包括第一、第二和第三弹性体层。第三层包括有例如硅酮的弹性体材料以及嵌入该弹性体材料内的弹性体导电线路。该方法包括：设置与由液压泵泵送的流体相接触的第一层；设置与液压泵的液压流体相接触的第二层；在第一和第二层之间设置第三层；向导电线路施加电流；探测因使用液压泵内的膜片而导致的电阻变化；以及产生一个探测信号，并且当探测信号处于一个预定范围内时关闭液压泵。

本发明再一方面涉及用于液压驱动泵的多层膜片，该多层膜片包括：具有第一弹性模量的第一层、具有第二弹性模量的第二层、和位于第一和第二层之间的第三层，该第三层的第三弹性模量小于所述第一和第二弹性模量。该膜片还包括一弹性体导电线路，该导电线路与第三层成为一体，并且在一个不与泵内流体接触位置处露出于第三层的外周上。

本发明的另一方面涉及一种液压驱动泵，该液压驱动泵包括暴露于工作流体的第一腔、构造成容纳液压流体的第二腔、和位于第一和第二腔之间的多层膜片。所述膜片包括与工作流体接触的第一层、与液压流体接触的第二层、以及第三层，所述第三层包括例如硅酮的弹性体材料和嵌入在弹性体材料内的弹性导电线路。第三层优选位于第一和第二层之间并且优选地相对于第一和第二层可独立地移动。

附图说明

图1是一个示例泵的前视图，该泵包括一个根据本发明原理的膜片组件；

图2是图1示出的膜片组件的前视立体图；

图3是图1示出的膜片组件的后视立体图；

图4是图1中示出的膜片组件的分解前视立体图；

图5是图1中膜片组件的分解后视立体图；

图6是图2中示出的膜片组件沿着剖面线6-6的剖面图；

图7是图6中示出的剖面图的分解图；

图8是图4中示出的其中一个膜片层的从后部观察的平面图，该膜片具有根据本发明的原理形成在其上的示例导电线路；

图9是传统的膜片泵的立体图；以及

图10是图9中示出的传统膜片的局部剖视图。

图11(a)-(f)示出了在正常的标准操作条件下使用传统的偏置弹簧对传统的泵的操作。

具体实施方式

本发明大体涉及一种用于液压驱动泵的膜片，该膜片为上述传统膜片的改进。相同的部件由相同的标号标示。改进的部件被区分开且进行了描述。本发明大体涉及液压驱动泵，更具体涉及用于液压驱动泵的膜片和对这种膜片的失效的探测。膜片包括至少三个由高抗应变的材料制成的弹性体层。位于另外两层之间的层包括嵌入其中的导电线路。当使用膜片时，导电线路电阻的变化被监控。当电阻值到达某个指示一个或多个膜片层失效或失效可能发生的预定水平时，产生一个失效信号。也探测中间层的破裂，因为导电线路的中断将导致断路，由此将超过预定的电阻水平。失效信号可用来关闭泵，由此阻止在膜片一侧的液压流体与在膜片另一侧被泵送的工作流体在泵内混合。

优选地，膜片层没有粘合在一起，从而当膜片在挠曲变形时它们可独立移动。当各层彼此分离时，降低了在一层内的破裂将传播到相邻层的可能性。由此，可探测在膜片的一层内的破裂，并且在所有层发生失效之前关闭泵。

这里使用的术语“弹性模量”定义为一些特定形式的应力增量与一些特定形式的应变增量之间的比率，例如杨氏模量、体积模量或剪切模量。术语“弹性体”或“弹性体的”定义为聚合材料，例如合成橡胶或塑料，其在室温下可在小应力下被拉伸至其原始长度的至少两倍，一旦立即释放应力，其将恰好地弹力回复至原始长度。

使用根据本发明原理的膜片122的膜片泵120的一个例子示于图1。泵120包括暴露于被泵送的工作流体的第一腔124和容纳液压流体的第二腔126。膜片122位于第一腔124和第二腔126之间，并且可密封地固定在泵内，以在液压流体和工作流体之间提供密封的交界面。除了泵膜片122，泵120还包括相应于在上面的背景技术部分描述的已知膜片泵的特征和功能。

膜片122包括第一层140、第二层142和中间层或第三层144，如图1-7所示。导电线路150形成在第三层144的主表面上(见图8中示出的形成在第三层144上的示例导电线路图案)。层140、142、144可通过第一和第二边缘件152、154保持在一起，该边缘件152、154在固定在一起时形成了一个易于运输和安装的封装组件。当膜片层没有结合在一起从而当使用膜片时它们可彼此独立移动时，使用边缘件来保持膜片层是特别有用的。

第一层140包括第一侧160和第二侧162以及一个外周面164。第一层140的尺寸形成为接合第一环152的内表面以及在其间形成一个密封。由于环152在其中心开口，第一层140的第一侧162在环152的中心处露出。一个阀连接件156镶模在层140内，并且构造成耦合到在泵的液压驱动侧的驱动活塞组件157的阀杆158上(见图1)。

第二层142包括第一侧170和第二侧172以及一个外周表面174。第二层142的尺寸形成为座落在第二环154内并且在其间形成一个密封(见图6)。由于第二环154也在其中心开口，第二面172在环154的中心处露出。

第三层144的第一部分146包括第一侧180和第二侧182以及一个外周表面184。第三层144的第二部分148包括第一侧面190和第二侧面192以及一个外周表面194。如图7所示，第一部分146的直径(D4)大于各个的层140、142和第二部分148的直径D1、D2、D3。较大的直径D4使得第一部分146的一部分暴露在膜片122a的第二部分148以及第一层140和第二层142的最外周表面之外。然后，导电线路150的一部分可形成在第二侧182上，从而，当膜片层装配在一起时线路150的一部分也被露出。导电线路150的暴露部分使得能够在导电线路图案200的第一端202和第二端204处容易地连接电线240、242(见图6和8)而不会妨碍其他膜片层。

第二边缘部154可包括位于外表面230上的第一和第二连接开口220、222以及第一和第二连接件224、226，用来保持第一和第二电线240、242与导电线路150的第一和第二端202、204导电地接触。虽然在此实施方式中示出第一和第二连接件224、226为螺纹紧固件，在其他实施方式中，其他类型的紧固件或固定/保持方法可用来在第一和第二电线240、242与导电线路150之间保持导电接触。

第一边缘件152包括外周表面210和形成在其中的凹陷部212，该凹陷部212的尺寸构造为接合一个位于第二边缘件154的内表面232处保持唇部228。凹陷部212与保持唇部228的接合在第一和第二边缘件152、154之间形成了一个卡合连接以将第一、第二和第三层140、142、144保持在一起。在其他实施方式中，第一、第二和第三层140、142、144可利用除示出的边缘件之外的其他装置保持在一起，例如施加在各层的外边缘的铆钉、紧固件、夹具、粘合剂等。在另一个实施方式中，层140、142、144可利用层置、模制、粘接、热焊、声波焊或其他方式于各层的主表面上固定在一起，从而形成一体的膜片元件而无需独立的环或其他保持结构。然而，如上所述，除了在环元件152、154将各层固定在一起的外边缘处之外，优选地，各层140、142、144彼此之间是可以独立移动的。

语句“彼此之间可独立移动”在这里用来定义当各层在使用过程中变形时各层之间的相对移动。当各层在其整个主表面上粘合在一起时，产生了大的剪力，在各层由不同的材料制成——这些材料具有不同的物理特性从而允许它们彼此之间以不同的比率拉伸或变形——时尤其如此。下面将进一步讨论，膜片122的一些层可具有与其他层不同的弹性模量，这将产生进一步的剪力。此外，如果各层在其主表面上固定在一起，则在一层内的诸如裂纹等失效状况将容易地传播过一个或多个其他层。

使各层140、142、144彼此之间可独立移动的优点是：在多数情况下，一次将只有一层失效，由此在所有层失效之前为泵提供了充分的警报以使之关闭。为了进一步加强各层140、142、144的独立运动，膜片122可包括在各层之间的润滑层，该润滑层也降低了在各层之间的由摩擦导致的磨损。硅脂是可用于此目的的一个润滑剂的例子，尽管也可使用与在膜片中使用的弹性体相容的不导电润滑剂。在两个元件之间使用润滑剂来降低磨损和摩擦在许多应用中是已知的，但是在泵膜片的弹性体层之间使用润滑剂是未知的。

图8示出的导电线路150是一个连续的螺旋线，其中第一和第二端202、204在接近第三层144的第一部分146的外周表面184处在第二表面182上露出。该示例图案仅仅是多种不同图案中的一种，当膜片122在使用过程中变形时，这些图案可用来提供对图案电阻变化的必要的敏感性。导电线路150可由多种不同的材料或者材料的组合形成，只要线路150具有导电性能并且抵抗例如高于20％的高应变状况。这种程度的应变通常排除了使用例如铜和金属合金等金属物质作为线路材料的可能性。用于导电线路150的粘合材料的一个示例是诸如硅胶或氨基甲酸乙酯等弹性体材料，该材料将例如碳粉等导电材料粘合到第一部分146。导电材料提供了所需的导电性能并且对粘合剂的弹性几乎没有影响，从而导电线路可抵抗大于20％的应变。

导电线路150的导电材料可以是导电油墨或其他物质，这些物质可通过粘合剂很好地粘合到弹性体材料上，只要导电材料在高应变状况下仍然保持有导电性即可。银、金和其他导电金属可以粉末的形式使用，所述粉末可通过上述粘合剂有效地固定到第一部分146上。导电线路优选是带有两个自由端的连续元件，从而电源可以将电流通过导电线路并且在使用膜片122的过程中对导电线路的电阻进行监控。

导电线路150可通过任何能够提供非常薄的材料层的施加过程形成，例如丝网印花、压印和喷涂。

第三层144的第一和第二部分146、148在图中以分离的层示出，但是它们最终以如下方式结合起来：在最终产品上形成单一的层，导电线路150嵌入其中。第一和第二部分146、148由可抵抗大于20％的高度应变的诸如硅酮、丁纳橡胶、氯丁橡胶、TPR或氨基甲酸乙酯等弹性体材料制成。优选地，第一和第二部分146、148由同样的材料制成以改善形成于层间的结合。在结合的一种方法中，第一层146使用任何可能的工艺形成。接下来，导电线路150使用例如上面揭示的其中一个方法形成在第一层146上。接下来，第二部分148使用一种如下形成工艺结合到第一部分144：模制、施加液体层(例如喷涂)或利用粘合剂层压两层，从而形成图5中示出的第三层144。在此结合状态下，除了在第一部分146的外边缘之外，优选地，导电线路150被完全遮盖(当膜片被装配好时，暴露部分由边缘件152、154遮盖)，从而免于暴露于泵120的液压流体和工作流体。接近第一部分146的外周表面184的线路150的暴露部分位于第一和第二边缘件152、154之间，从而电接触限于接触第一和第二电线240、244以及第二边缘件154。

为了减少短路或者另外地与导电线路150中的电信号相干涉的可能性，边缘件152、154可由例如玻璃纤维或聚合体材料等非导电材料制成，或者可在装配膜片122时在与导电线路150接触处包括一层这种非导电材料。保护导电线路150、使之不暴露于泵120的流体显著降低了失效被流体的导电性掩盖住的可能性。此外，由于导电线路由嵌入层144内的非常薄的层制成，当层144被切断或破裂时，仅露出非常小的导电材料截面。该接触导电流体的小面积的导电性与当线路完好无损时相比很小，由此有效地消除了对膜片122的接地失效探测的需要。

本发明的一些优点可通过讨论膜片失效的各种模式来描述。最普通的失效模式发生在当液压油体积控制发生失效时允许过多的油位于膜片之后(在第一层140的第一侧160)。在此情况下，膜片向前膨胀，直至其接触第一腔124内的开口，该开口将所述的膜片切开。在膜片的层彼此之间可独立移动的情况下，当仅仅外层(第二层142)被切开时没有油可漏过膜片，因为第一和第二层140、144保持完好无损，并且第二层的失效不会传播到第一和第三层。由于导电线路150能够监控电阻的微小变化——该电阻的微小变化指示实际失效和可能形成的失效状况，这与现有技术中已知的需要导电线路破裂或者导电线路暴露于导电流体中以确定一个膜片层失效的方式相反，因此，泵在所有层都失效之前就关闭掉的机会增加了。

膜片失效的另一类型是疲劳。随着时间流逝膜片层材料劣化并且开始形成裂纹，疲劳就会发生。如果这种类型的失效发生在第一或者第二层140、142中，电阻的也会发生变化，因为更大的应力施加到导电线路上。在第一和第二层140、142同时失效的情况下，第三层将仍然提供流体隔离，直至该层也失效。当第三层是最后失效的层时，由于第一和第二层的失效所导致的电阻峰值可用来引发泵的关闭——该关闭优选地发生在第三层失效之前，从而消除或至少显著减少了工作流体和液压流体在泵内的混合。

形成或制造根据本发明原理的泵膜片的方法可包括：形成弹性体层的第一部分；在弹性体层的第一部分上形成导电线路；以及在弹性体层的第一部分上、在一部分导电线路上形成弹性体层的第二部分，使得第一和第二部分彼此成为一体且导电线路的外周是露出的。该方法的进一步的步骤可包括：将弹性体层设置在第一和第二层之间，以形成一个多层膜片。该方法的另一步骤可包括：在膜片的各层之间施加润滑剂。

探测根据本发明原理的液压泵内的膜片破裂的方法可包括：设置第一弹性体层，使之与待泵送的工作流体相接触；设置第二弹性体层，使之与泵的液压油相接触；设置第三弹性层，使之位于第一和第二层之间；以及在第三层内施加和嵌入导电线路。该方法还可包括向导电线路施加电流和探测导电线路内的电阻变化以及产生一个表示电阻变化的探测信号。该探测信号可用来提供一个警告信息，表示膜片状况发生变化，或者可用来自动关闭液压泵。该方法还可包括以这种方式将各层紧固在一起：当膜片在使用过程中变形时，各层彼此之间可独立移动。

上述说明、示例和数据提供了对本发明的组成物的制造和使用的彻底描述。由于在不背离本发明的要旨和范围的情况下作出本发明的许多实施方式，本发明处于附带的权利要求的范围之内。

Claims (31)

1.一种用于液压驱动泵的多层膜片，该膜片包括：

与泵送的流体接触的第一层；

与泵的液压油接触的第二层；以及

包括有弹性体材料和嵌入在该弹性体材料内的弹性体导电线路的第三层，该第三层位于所述第一层和第二层之间，该第三层可相对于所述的第一层和第二层独立地移动。

2.如权利要求1所述的膜片，其中所述第一层和第二层包括丁纳橡胶。

3.如权利要求1所述的膜片，其中所述第三层包括硅酮。

4.如权利要求1所述的膜片，其中所述导电线路层包括碳和硅酮，并且能够抵制/承受大于20％的高应变。

5.如权利要求1所述的膜片，其中所述导电线路形成为连续的螺旋形，该导电线路的相对端耦合到分离的电线上。

6.如权利要求1所述的膜片，进一步包括构造成将所述第一、第二和第三层保持在一起的第一和第二环。

7.如权利要求1所述的膜片，进一步包括位于所述第三层与第一和第二层之间的润滑剂层。

8.如权利要求1所述的膜片，其中所述模制的第三层包括结合在一起的第一和第二部分，其中所述的导电线路位于该第一和第二部分之间。

9.如权利要求8所述的膜片，其中所述第一部分、第二部分和导电线路各具有一个外径，所述第一部分的外径大于所述线路的外径，而所述导电线路的外径大于所述第二部分的外径。

10.如权利要求1所述的膜片，其中所述第一、第二和第三层包括有弹性体材料并且构造成在高应变状况下抵制破裂。

11.一种形成/制造泵膜片的方法，该膜片包括有弹性体层和导电线路，该方法包括如下步骤：

形成该弹性体层的第一部分，该第一部分具有一个主表面；

在该弹性体层的第一部分的主表面上形成一个导电线路；以及

在该第一部分的主表面上、在所述导电线路的一部分之上形成该弹性体层的一个第二部分，从而，该第一和第二部分彼此成为一体且该导电线路的外周是露出的。

12.如权利要求11所述的方法，其中所述膜片进一步包括第一和第二层，并且该方法进一步包括将所述弹性体层设置在所述的第一和第二层之间。

13.如权利要求11所述的方法，进一步包括在所述第一和第二层与所述弹性体层之间施加润滑剂。

14.如权利要求11所述的方法，其中所述膜片进一步包括一个保持环，并且所述方法进一步包括将所述第一、第二和弹性体层保持在一起。

15.如权利要求11所述的方法，其中所述导电线路构造成具有第一和第二端的连续元件，该方法进一步包括：当电源施加到导电线路上时，对导电线路的电阻变化进行监控。

16.如权利要求15所述的方法，进一步包括当所述电阻的变化达到一个预定值时产生一个失效信号。

17.如权利要求11所述的方法，进一步包括：通过丝网印花法形成所述的导电线路。

18.如权利要求11所述的方法，进一步包括：由包括硅酮的材料形成所述的弹性体层。

19.如权利要求11所述的方法，进一步包括：由包括有硅酮和碳的材料形成所述的导电线路。

20.如权利要求11所述的方法，其中所述的形成第二部分的步骤包括模制、热结合或层压工艺。

21.一种探测液压泵膜片的破裂的方法，所述膜片包括有第一、第二和第三层，所述第三层包括有硅酮材料和嵌入该硅酮材料的弹性体导电线路，该方法包括如下步骤：

设置与由所述液压泵泵送的流体相接触的第一层；

设置与所述液压泵的液压油相接触的第二层；

设置位于所述第一和第二层之间的第三层；

向所述的导电线路施加电流；

探测因在液压泵内使用膜片而导致的电阻变化，并且产生一个探测信号；以及

当探测信号处于一个预定范围内时关闭所述的液压泵。

22.如权利要求21所述的方法，进一步包括以下步骤：在各层的外周处将所述第一、第二和第三层耦合在一起，其中各层的中心部分彼此之间可自由地相对移动。

23.如权利要求21所述的方法，其中所述的探测信号指示在所述第一、第二和第三层的至少一层中是否存在失效状况。

24.如权利要求21所述的方法，进一步包括以下步骤：仅在所述第三层的外周处露出所述的导电线路、以及将电流连接到所述导电线路的露出部。

25.如权利要求21所述的方法，其中所述液压泵进一步包括润滑层，并且该方法进一步包括将润滑层设置在所述第一、第二和第三层之间。

26.一种用于液压驱动泵的多层膜片，该膜片包括：

具有第一弹性模量的第一层；

具有第二弹性模量的第二层；

位于该第一和第二层之间的第三层，并且该第三层的第三弹性模量小于所述的第一和第二弹性模量；以及

一个与该第三层成为一体的弹性体导电线路，并且该导电线路在一个不与泵流体接触的位置处在所述第三层的外周上露出。

27.如权利要求26所述的膜片，其中所述第三膜片包括硅酮，并且所述导电线路包括硅酮和碳。

28.如权利要求27所述的膜片，进一步包括构造成将所述第一、第二和第三层保持在一起的第一和第二环。

29.一种液压驱动泵，包括：

暴露于泵送流体的第一腔；

构造成容纳液压流体的第二腔；和

位于所述第一和第二腔之间的多层膜片，并且该多层膜片包括：

与泵送流体相接触的第一层；

与液压流体相接触的第二层；以及

包括有弹性基体材料和嵌入该弹性基体材料内的弹性体导电线路的第三层，该第三层位于所述第一和第二层之间并且相对于该第一和第二层可移动。

30.如权利要求29所述的泵，其中所述弹性基体材料包括硅酮，并且所述弹性体导电线路包括碳。

31.如权利要求29所述的泵，其中所述导电线路的电阻变化指示所述第、第二和第三层之一的失效状况。

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