專利名稱：隔膜泵的制作方法
技術領域：
本發明涉及容積式泵。
現有隔膜泵都是雙隔膜泵，有兩種基本型式。氣動隔膜泵它的兩個隔膜腔對置于兩側，由一梭閥或電磁閥控制壓縮空氣輪流驅動兩隔膜往復運動，使隔膜的輸液腔的容積發生變化，從而實現液體輸送。機動(電動)隔膜泵它的兩個隔膜腔并置于同側，由原動機(電動機)通過蝸輪減速器和兩連桿驅動兩個油缸的活塞，輪流推動活塞前的液壓油和隔膜同步往復運動來實現液體的輸送。這類泵具有良好的自吸和密封性能，適用于輸送各種腐蝕性液體、帶顆粒液體，以及高粘度、易揮發、易燃、劇毒的液體。但是，它的結構和布置均不甚合理，單位排量小，并且輸出的壓力和流量有明顯的脈動，此外，傳動效率低，特別是機動式；輸送帶顆粒液體時往往會出現卡住或堵塞現象。
本發明的一個目的是發展出兩個完全新型的隔膜泵系列，把現有的左右對置的氣動式或同側并置的機動式的雙(作用)隔膜泵發展為有五個隔膜腔呈徑向星形布置的五(作用)隔膜泵。氣動隔膜泵的五個隔膜腔通過拉桿－－曲軸機構同步同向帶動配氣閥來實現五腔輪流供氣驅動；機動隔膜泵則是原動機通過曲軸－連桿機構輪流驅動五個隔膜腔的油缸活塞來實現液體輸送。因此，本發明的隔膜泵的體積小、重量輕、結構布置合理，單位排量大，并且輸出壓力和流量基本上無脈動，這對提高中、高壓隔膜泵的工作平穩性和工作壽命具有決定性意義。
本發明的另一個目的是通過供氣換向閥可以排除氣動式隔膜泵在輸送帶顆粒液體時的卡住或堵塞現象。
本發明還有一個目的是低壓的氣動隔膜泵可以發展為中、高壓的液壓式隔膜泵系列，只要在材料選擇和隔膜腔的結構上適當修改即可實現。
按照本發明制作的隔膜泵，上述目的即可達到。
本發明的隔膜泵的結構是泵體上五個碗形隔膜腔呈徑向均勻布置，每腔被隔膜分隔為兩部分隔膜外側與泵腔蓋構成輸液腔，該腔的進、出口分別設有與環形的吸入管和排出管連通的吸入閥和排出閥；隔膜內側與泵體構成驅動腔，碗形隔膜的周緣依靠泵腔蓋壓緊并用螺釘緊固、形成完全密封的輸液腔。氣動隔膜泵的各隔膜的內側連接一拉桿，拉桿的中部外螺紋處聯接一導向活塞，以保證隔膜在氣壓驅動下同時帶動拉桿往復運動時不會偏斜或扭動。拉桿下端穿過導向缸下部孔及密封圈，通過銷接的連接桿與曲軸偏心園滑配的套環連接。槽形套環外周均布五對銷孔分別通過上述連接桿與五個拉桿連接。套環的兩側由軸用擋圈固定它在曲軸偏心園上的軸向位置。曲軸兩軸端支承在上、下泵蓋的向心球軸承上。曲軸下端通過連接十字塊與配氣閥閥芯聯接，使閥芯與曲軸同步同向轉動。配氣閥由閥體和閥芯組成。閥體兼作下泵蓋，以支承曲軸下端的軸承。閥體上設有進氣、排氣孔，以及通到泵體的五個隔膜驅動腔、呈徑向布置的五條供氣道。配氣閥閥芯為受力平衡的五槽結構中槽為配氣槽，它與閥體通各驅動腔的五條供氣道的位置相對應；配氣槽的兩側為進氣槽和回氣槽，分別與閥體的進氣孔和回氣孔的位置相對應；外側為平衡槽。配氣槽被中間的隔墻分隔為左、右兩部分，這兩部分通過閥芯各自的軸向孔分別與進氣槽和回氣槽繼而與閥體的進、回氣孔連通。為減少閥芯兩側承受的不平衡氣壓力，外側平衡槽也設有與配氣槽同向的隔墻，讓配氣槽左邊氣道與外側平衡槽的右邊相通，而配氣槽右邊氣道與平衡槽的左邊相通，使配氣槽左、右不平衡力能得到平衡。五個驅動腔在壓縮空氣推動隔膜作往復運動時，經拉桿、連接桿、套環、曲軸和連接十字塊帶動閥芯對五個驅動腔輪流配氣。因此，拉桿－－曲軸在這里是機械反饋機構。為減小曲軸軸承、曲軸與套環間的摩擦損失，在上泵蓋外可裝設壓注油咀或油杯，通過曲軸的軸向和徑向油孔定期注油或潤滑脂。
對于機動星形隔膜泵，其泵體結構與氣動式基本相同(包括隔膜、輸液腔及其吸入和排出閥、環形的吸入管和排出管等)，但無配氣閥及輸氣管道，碗形隔膜無連接拉桿、隔膜內側驅動腔下部為敞口的油缸，缸中的活塞與連桿采用球面鉸接，并以卡環鎖緊。連桿大端做成馬鞍形園柱面，緊貼在曲軸的偏心園上，并用兩個擋圈夾持著。曲軸兩端支持在兩個錐滾軸承上，其一端與齒輪減速器的輸出軸花鍵連接，另一端伸出驅動裝在下泵蓋的潤滑用齒輪泵的主動齒輪。原動機通過減速器經曲軸－連桿機構直接驅動活塞，推動活塞前面的液壓油同步運動，從而實現隔膜的往復運動。當曲軸通過連桿－活塞壓縮某一隔膜驅動腔中液壓油時，則其輸液腔容積縮小，于是其吸入閥關閉、排出閥開啟，向外輸出液體。當曲軸通過連桿－活塞帶動活塞反向運動時，輸液腔容積增大，則其排出閥關閉、吸入閥開啟，輸液腔吸入液體。曲軸每旋轉一周，各腔活塞往復運動一次，曲軸一連桿機構在這里是動力傳遞機構。由于連桿大端與曲軸偏心園是園柱面接觸，與活塞是球鉸連接，因此，活塞對缸體的側推力很小，摩擦損失小，工作平穩可靠。為彌補油缸中液壓油的泄漏和防止超壓，各缸均有油道與儲油器(減速器下部)中的補油閥和安全閥連通。為了減少各相對運動零件的摩擦損失，曲軸下端驅動一小齒輪泵(設在下泵蓋上)，輸出的低壓潤滑油一路經曲軸的軸向和徑向油孔通到連桿大端鞍形園柱面和小端球鉸面；另一路用管接到減速器以潤滑齒輪。
本發明的上述和其它特點、目的和優點，在
以下結合附圖的詳細描述和權利要求中，將會變得更加明顯。
圖1是氣動隔膜泵的工作原理圖；圖2是氣動隔膜泵的縱向剖面圖；圖3的左半視圖是圖2的A向視圖，右半視圖是圖2的B－B向視圖；圖4是機動隔膜泵的工作原理圖；圖5是機動隔膜泵的縱向剖視圖；圖6的左半視圖是圖5的A向視圖，右半視圖是圖5的B－B向視圖；圖7是液壓隔膜泵的隔膜腔的結構示意圖。
參照附圖，本發明的氣動隔膜泵通常包括環形的吸入管(1)和排出管(2)、泵體(3)、隔膜(5)、泵腔蓋(4)、吸入閥(6)、排出閥(7)、拉桿(10)、連接桿(11)、導向活塞(12)、套環(13)、曲軸(8)、連接十字塊(14)、配氣閥閥體兼下泵蓋(15)、閥芯(16)、上泵蓋(17)和軸承(18)等。
當各腔隔膜和配氣閥閥芯位于圖1、a)所示位置時，閥芯配氣槽的中間隔墻位于垂直位置，一驅動腔的供氣道正處于被隔墻關閉、進回氣中斷的過渡狀態，設隔墻右邊通進氣槽，則壓縮空氣這時輸入二、三驅動腔；隔墻的左邊通回氣槽，四、五驅動腔通回氣。這時，二、三腔的隔膜在氣壓的作用下被推壓向輸液腔一側，使其容積減小，因此該兩腔的吸入閥關閉，排出閥開啟，輸液腔中液體被排到排出管中。同時作用在兩隔膜上壓力通過拉桿、連接桿和套環對曲軸偏心園各作用一個力f，這兩力的合力F對曲軸的旋轉中心產生轉矩，推動曲軸轉動；而此時四、五驅動腔通過配氣閥的閥 回氣槽連通，它們的隔膜在曲軸轉動和拉桿的帶動下，使其輸液腔容積增大，于是該兩腔的吸入閥開啟、排出閥關閉，把吸入管中的液體吸入以填補輸液腔增大之容積。隨著曲軸帶動配氣閥閥芯同步同向旋轉，各腔的配氣狀況也隨之改變。當閥芯轉到圖1、b)位置時，一腔從過渡狀態轉變為與回氣連通，四腔轉變為過渡狀態。二、三腔仍通進氣，氣壓繼續使其輸液腔容積縮小，在排出液體的同時，隔膜通過拉桿使曲軸順時針方向轉動；五、一腔通回氣，曲軸通過拉桿帶動隔膜使輸液腔容積繼續增大而吸入液體；四腔隔膜處于最靠內、輸液腔容積最大位置，此時配氣閥的中隔墻正好將該腔的供氣道關閉。當曲軸帶動配氣閥閥芯轉動至圖1、c)位置時二、三和四腔通進氣，氣壓推動隔膜，使這三個輸液腔的容積縮小排出閥開啟輸出液體，同時，這三腔在拉桿上產生的拉力合力對曲軸產生轉矩使配氣閥閥芯同步同向旋轉；五、一腔通回氣，拉桿帶動隔膜使輸液腔容積增大，吸入閥開啟而吸入液體。由上可知，由于各驅動腔氣道與配氣閥的相位配合，并隨曲軸旋轉而同步同向變化。因此，在各隔膜腔工作和曲軸轉動過程中，無論閥芯轉到任何位置，在連續供氣的條件下，五個隔膜腔中總有兩個或三個腔的隔膜在氣壓作用下，使其輸液腔排出液體，并通過拉桿對曲軸產生轉矩帶動配氣閥閥芯同步同向旋轉，為五個腔輪流配氣以實現連續工作；同時，隨著曲軸轉動，總有三個或兩個腔的隔膜在拉桿的帶動下，使該腔容積增大，吸入液體為輸出作準備。五個腔各吸、壓液體一次，曲軸轉一周，即曲軸轉一周，配氣閥也同步同向轉一周，為五個腔各配氣一次。如果進、回氣口交換，則各腔進、回氣順序相反，對輸液腔輸液的流向無影響。因此，在配氣閥的進、回氣孔處設一兩位四通閥，若發現有異物卡在閥口，可采用換向交換進、回氣口的方式予以排除。
對于中、高壓液壓隔膜泵，除從強度方面考慮調整泵體及另件的材料外，把隔膜腔改成圖7所示結構，并在輸液流道上增設安全閥以防超壓即可。
參照附圖，本發明的機動隔膜泵通常包括少齒差齒輪減速器(9)〔它的殼體兼作內齒圈，還起隔膜泵上泵蓋和儲油器的作用，故內設有補油閥(25)和安全閥(26)，并與各隔膜驅動腔相通〕，泵體(3)、曲軸(8)、連桿(20)、隔膜(5)、泵腔蓋(4)、吸入閥(6)、排出閥(7)、環形的吸入管(1)和排出管(2)，下泵蓋(21)、齒輪泵(22)和齒輪泵調壓閥(23)等。
本發明的兩種隔膜泵的主要特點是五個隔膜腔呈徑向均勻布置，氣動式通過拉桿一曲軸機構使配氣閥對五腔輪流配氣(或配液)驅動；機動式通過曲軸一連桿一活塞機構對五腔輪流直接驅動。因此，不僅在結構和布置上簡單、合理，而且實現五作用運行，增大排量，并使輸出壓力和流量基本無脈動。氣動式增設換向閥，可排除輸送帶顆粒液體的卡住或堵塞現象。機動式采用少齒差齒輪減速器和連桿的鞍面接觸及球面鉸接，使其傳動效率明顯提高。
權利要求1.一種隔膜泵，由環形吸入管(1)和排出管(2)、星形的泵體(3)、隔膜(5)、泵腔蓋(4)、吸入閥和排出閥(6、7)、拉桿(10)、連接桿(11)、導向活塞(12)、套環(13)、曲軸(8)、連接十字塊(14)、配氣閥閥體(15)和閥芯(16)、上泵蓋(17)及軸承(18)組成，其特征在于有兩個以上的隔膜腔呈徑向均勻布置，各腔的隔膜在氣壓的作用下往復運動時，通過配氣反饋控制機構(拉桿曲軸機構)，使配氣閥對各腔輸流供氣，即通過各隔膜驅動腔的氣道與配氣閥的進，回氣道相位的相互配合，保證在連續供氣條件下，總有兩個或三個驅動腔通進氣，使其輸液腔輸出液體；三個或兩個驅動腔通回氣，其輸液腔吸入液體，形成本發明的氣動五作用隔膜泵，(I)所述的泵體(3)是兩個以上呈徑向均勻布置的、帶導向缸的碗形驅動腔的整體鑄件，各腔的口緣裝上隔膜和泵腔蓋即構成隔膜腔，每個輸液腔的下側有與吸入管連接的吸入閥，上側有與排出管連接的排出閥；(Ⅱ)所述的配氣反饋控制機構是用螺釘連接在隔膜(5)上的拉桿(10)穿過導向缸底孔，通過連接桿(11)與滑套在曲軸(8)偏心園上的套環(13)銷接，再經曲軸轉動帶動連接十字塊(14)，同步同向驅動配氣閥閥芯來實現對各隔膜腔輪流配氣的機構；(Ⅲ)所述的配氣閥由閥體(15)和與閥體內孔滑配的閥芯(16)組成，閥體兼作氣動隔膜泵的下泵蓋，以支承曲軸下端軸承，閥芯是受力平衡的多槽結構，它的中槽為配氣槽，其位置與閥體通各驅動腔的五條輸氣道位置相對應；中槽兩側為進氣槽和回氣槽，分別與閥體的進氣孔和回氣孔位置相對應；外側兩槽為平衡槽，配氣槽被中隔墻(其厚度等于或稍大于閥體一個供氣孔的直徑)分隔為兩部分，這兩部分通過在閥芯上各自的軸向孔分別與進氣槽和回氣槽繼而與閥體上的進，回氣孔連接，因為配氣槽兩側氣壓不等，為減少閥芯受力不平衡，平衡槽也設有與配氣槽中隔墻同向的隔墻，讓配氣槽左邊的氣道與平衡槽右邊相通，而配氣槽右邊則與平衡槽左邊相通，(Ⅳ)所述的吸入閥和排出閥(6、7)都是單向閥，閥芯采用球閥或錐閥，(Ⅴ)所述的上泵蓋(17)用以支承曲軸的上端軸承，泵蓋上的螺孔用以裝設油環或壓注油咀。
2.按照權利要求1所述的隔膜泵，其特征在于其驅動方式為氣動。
3.一種隔膜泵由行星齒輪減速器(9)、星形的泵體(3)、曲軸(8)、活塞(19)、連桿(20)、隔膜(5)、泵腔蓋(4)、吸入閥(6)和排出閥(7)、環形的吸入管和排出管(1、2)、下泵蓋(21)、潤滑齒輪泵(23)、調壓閥(24)、液壓油儲油器(減速器殼體)、液壓油補油閥(25)和安全閥(26)組成，本發明的隔膜泵的特征在于有兩個以上呈徑向均勻布置的隔膜腔，原動機經減速器、曲軸和連桿驅動活塞，推動活塞前的液壓油同步運動，從而實現各腔隔膜的順序往復運動，曲軸旋轉一周，各腔隔膜按曲軸旋轉方向順序各往復運動一次，形成本發明的機動隔膜泵，(Ⅰ)所述的泵體(3)是兩個以上呈徑向均勻布置帶有敞口油缸的碗形隔膜驅動腔的整體鑄件，各腔口裝上隔膜(5)和泵腔蓋(4)，隔膜外側為輸液腔，內側與活塞之間構成液壓驅動腔，各輸液腔下側有一與吸入管連接的吸入閥(6)，上側有一與排出管連接的排出閥(7)，(Ⅱ)所述的活塞(19)，其外徑與油缸內孔滑配，并有兩道密封環槽；活塞內側有球窩，以便與連桿球頭鉸接，并以卡環鎖緊，(Ⅲ)所述的連桿(20)，其小端為球狀，大端做成鞍形園柱面，以便緊貼在曲軸的偏心園上，并用兩個擋圈夾持住，(Ⅳ)所述的曲軸(8)，它的一端與減速器(9)輸出軸聯接，另一端傳動一小型潤滑齒輪泵(22)，齒輪泵從下泵蓋(21)的油池中吸油；輸出的一路經曲軸的軸向和徑向油孔送至連桿的大、小端，另一路經油管送至減速器以潤滑齒輪，(Ⅴ)所述的儲油器即減速器殼體下部，其中設有補油閥(25)和安全閥(26)，它們都與各隔膜驅動腔相通，以保證各腔補漏和超壓安全，(Ⅵ)所述的減速器(9)是孔銷式少齒差行星齒輪減速器，也可以采用其它行星齒輪傳動的減速器。
4.按照權利要求3所述的隔膜泵，其特征在于驅動方式為機械傳動。
5.按照權利要求1或3所述的隔膜泵，其特征在于上述隔膜腔為星形布置的五個或七個隔膜腔。
6.按照權利要求3所述的隔膜泵，其特征在于機械傳動采用曲軸－連桿－活塞機構，連桿的球形小端與活塞球鉸，大端的鞍形園柱面緊貼在曲軸偏心園上，使幾個隔膜腔能布置在同一軸面上，這樣，不僅結構合理緊湊，而且活塞和缸體承受側向力很小，提高了傳動效率。
專利摘要本實用新型公開了一類新型隔膜泵，此類泵的幾個隔膜腔呈徑向均勻布置。其一種是通過專用配氣閥為各隔膜腔輪流配氣，使各腔隔膜按預定順序往復運動的氣動多隔膜泵；另一種是采用機械傳動機構直接按預定順序驅動多個隔膜腔，實現多作用輸送液體的機動隔膜泵。它們各自可以發展成獨立系列。與雙隔膜比較，其結構和布置緊湊合理，單位排量增大，效率提高，輸出壓力和流量基本無脈動，工作平穩、可靠性，以及工作壽命都將獲得明顯提高。
文檔編號F04B43/02GK2055873SQ8920227
公開日1990年4月11日 申請日期1989年2月21日 優先權日1989年2月21日
發明者黃濤 申請人:黃濤