專利名稱：隔膜泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種改進(jìn)了的隔膜泵，并且尤其涉及一種改進(jìn)了的隔膜泵，它包括位于隔膜液壓驅(qū)動(dòng)側(cè)的防過(guò)度充滿元件。
背景技術(shù)：
已知的旋轉(zhuǎn)作業(yè)、油支持/驅(qū)動(dòng)的隔膜泵是一種能夠抽吸許多不同液體的高壓泵，因?yàn)樵诠に嚵黧w中，它沒有滑動(dòng)的活塞或密封件會(huì)損壞。隔膜將泵與周圍環(huán)境完全隔絕(工藝流體)，從而保護(hù)泵不受雜質(zhì)污染。
圖1中完整示出了一個(gè)隔膜泵20。由馬達(dá)21驅(qū)動(dòng)的泵20具有驅(qū)動(dòng)軸22，該軸由位于軸后部的大的錐形滾柱軸承26和在軸前部的小軸承(未示出)剛性固定于泵殼24中。夾在另一對(duì)大軸承(未示出)之間的是一固定角度的凸輪或擺板28。隨著驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，擺板移動(dòng)，前后振蕩，將軸向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)。三個(gè)活塞組件30(只示出了一個(gè))輪流由擺板28移動(dòng)。如下面所示的那樣，每一個(gè)活塞在一個(gè)包括圓筒的閉合區(qū)域中，以使該閉合區(qū)域充滿油。在活塞/圓筒組件底部的止回球閥32使來(lái)自儲(chǔ)油池27(擺板28在儲(chǔ)油池中)的油在吸液沖程中將閉合區(qū)域充滿。在輸出或充液沖程中，保持在閉合區(qū)域中的油擠壓隔膜34的后側(cè)，并且隨著擺板的移動(dòng)而造成隔膜向前彎曲以提供抽吸動(dòng)作。理想的情況是，泵可在整個(gè)設(shè)計(jì)壓力范圍內(nèi)液壓平衡隔膜兩側(cè)的壓力。如下面所要討論的那樣，在實(shí)踐中，對(duì)于已有的泵來(lái)說(shuō)并不是在所有情況下都如此。無(wú)論如何，每一個(gè)隔膜都有自己的增壓室，其中包括進(jìn)口和出口止回閥組件36、37(同樣見圖2)。隨著隔膜收縮，工藝流體通過(guò)共用進(jìn)口進(jìn)入泵，且通過(guò)進(jìn)口止回閥中的一個(gè)。在輸出或充液沖程中，隔膜將工藝流體壓出工藝流體排液止回閥，且通過(guò)總管共用出口?；ハ嘁?20°等角度間隔的隔膜持續(xù)工作來(lái)提供持續(xù)的、實(shí)際上無(wú)脈動(dòng)的工藝流體流。
更詳細(xì)地說(shuō)，在圖2中示出了隔膜泵20的一部分的橫截面圖。隔膜34固定在外殼24的兩個(gè)部分38、40之間。隔膜34將泵側(cè)與泵的充滿油的液壓驅(qū)動(dòng)側(cè)分隔開。在驅(qū)動(dòng)側(cè)，包括隔膜柱塞42的驅(qū)動(dòng)活塞組件30包含在充當(dāng)傳動(dòng)室44的、充滿油的閉合區(qū)域中。活塞46中的多個(gè)止回閥32將傳動(dòng)室44從儲(chǔ)油池(未示出)分隔開。擺板28(沒有在圖2中示出)與襯墊48接觸以驅(qū)動(dòng)活塞46。箭頭49表示凸輪或擺板的一般運(yùn)動(dòng)方向。當(dāng)活塞和隔膜完成向前或充液沖程時(shí)，活塞46的端部50位于上死點(diǎn)(TDC)。當(dāng)活塞和隔膜在吸液沖程中收縮時(shí)，活塞46的端部50位于下死點(diǎn)(BDC)。
活塞46在圓筒47中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)?；钊?6具有形成活塞外壁的套筒部件52。套筒部件52包括套筒54和在端部處的端部56，端部56具有與擺板接觸的襯墊48。在套筒54中包含有基座部件58?；考?8包括與端部56接觸的第一基座60，并包括用于提供第一基座60和套筒54之間密封的密封件62。在與第一基座60相對(duì)的一端處，基座部件58還包括第二基座64。連接壁66將第一和第二基座60和64連接在一起?；钊貜?fù)彈簧68是一個(gè)卷簧，它在第一基座60和作為泵殼24一部分的隔膜止檔塊70之間延伸。閥套72包含在基座部件58內(nèi)，并在第二基座64和端部56之間延伸。密封件74在閥套72和連接壁66之間靠近第二基座64處形成密封機(jī)構(gòu)。
與套筒部件52的端部56相對(duì)的端部76是開口的。同樣，閥套72的端部78也是開口的。第二基座64具有用于接納柱塞42的桿子82的開口80。
隔膜柱塞42使滑閥84配合在閥套72中，同時(shí)桿子82從滑閥84處通過(guò)開口80延伸到位于隔膜34的傳動(dòng)室側(cè)的頂部86處。基座板88在隔膜34的充液室側(cè)，且使用螺絲90將隔膜夾緊在頂部86處，螺絲90是旋進(jìn)柱塞42的中空部分92中的。中空部分92從柱塞42的一端延伸到另一端。將螺絲90旋進(jìn)隔膜端。中空部分92的活塞端是開口的。在桿子82中設(shè)有多個(gè)徑向的開口94。偏壓彈簧96是卷簧，并在第二基座64和滑閥84之間延伸。在閥套72的壁上設(shè)有閥口98。槽100在連接壁66中從閥口98延伸到端部56。在通道104中的端部56中形成有止回閥32，通道104與儲(chǔ)油池(未示出)流體連通。這樣，從儲(chǔ)油池(未示出)經(jīng)過(guò)通道104和止回閥32由槽100與閥口98流體連通。當(dāng)閥孔(spool valve)打開時(shí)，通過(guò)卷簧96所在的空間、然后再通過(guò)多個(gè)徑向開口94中的一個(gè)和通過(guò)柱塞84的軸向中空部分92又進(jìn)一步存在流體連通。從中空部分92通過(guò)另一個(gè)徑向開口94到傳動(dòng)室44的不同部分也存在流體連通。中空通道92同徑向開口94一起提供從傳動(dòng)室44在隔膜附近的部分到傳動(dòng)室44在活塞30的閥套72中部分的流體連通。傳動(dòng)室還包括由活塞回復(fù)彈簧68占據(jù)的空間。
在隔膜34的泵側(cè)有進(jìn)口止回閥組件36，該組件在增壓室106中產(chǎn)生真空的吸液沖程中打開。還有一個(gè)止回閥37，它在增壓室106中產(chǎn)生壓力的充液或輸出沖程中打開。
圖3(a)-3(f)出示出了傳統(tǒng)的泵20在正常、標(biāo)準(zhǔn)的情況下使用傳統(tǒng)的偏壓彈簧96的工作情況。示出了典型的壓力。示出了凸輪或擺板(沒有在圖3(a)-3(f)中示出)的典型矢量方向。吸力小于14.7psia。輸出壓力大于14.7psia。隔膜34兩側(cè)的壓差設(shè)置在約3psi。
參見圖3(a)，吸液沖程在充液沖程結(jié)束時(shí)開始。根據(jù)假定狀態(tài)，增壓室中的壓力立即從高壓處下降(比如從120psia到10psia)。在液壓傳動(dòng)室中的壓力為13psia，這小于儲(chǔ)油池中的14.7psia?；钊?0處于上死點(diǎn)并開始向下死點(diǎn)移動(dòng)。偏壓彈簧96立即將柱塞42、以及特別是將滑閥84移動(dòng)到閥口98右邊。因?yàn)閭鲃?dòng)室中的壓力小于儲(chǔ)油池中的壓力，止回閥32打開且油從儲(chǔ)油池流到傳動(dòng)室中，從而適當(dāng)?shù)貙⒃诔湟簺_程中損失的油補(bǔ)充上。即，在充液沖程的壓力下，油流過(guò)活塞部件稍稍有些松開的間隙，而使一些油從傳動(dòng)室流回到儲(chǔ)油池中。這樣，需要在吸液沖程中往傳動(dòng)室中重新注油，從而使得在下一充液沖程中有足夠多的油來(lái)提供足夠的壓力。
圖3(b)示出了在中間沖程中的結(jié)構(gòu)。在增壓室中的微小吸力(顯示為10pisa)使得在活塞30向右移動(dòng)時(shí)，隔膜34和滑閥84保持在左邊，因而關(guān)閉閥口98。由于壓力差不多是平衡的、且隔膜34隨著活塞30向右移動(dòng)，增壓室中充滿了工藝流體。
如圖3(c)所示，隨著隔膜34向右移動(dòng)，工藝流體繼續(xù)注入。閥口98仍然關(guān)閉。由于壓力差不多是平衡的，很少有油從儲(chǔ)油池(未示出)漏到傳動(dòng)室44中。這樣，隔膜的兩側(cè)都適當(dāng)充滿。
當(dāng)活塞30到達(dá)下死點(diǎn)時(shí)，吸液沖程完成，輸出或充液沖程開始，如圖3(d)所示。在傳動(dòng)室中的壓力立即增加，例如從13psia到123psia。同樣，增壓室中的壓力也立即增加，例如從10psia到120psia。擺板開始將活塞30移到左邊，這造成壓力的產(chǎn)生。止回閥32關(guān)閉。隔膜34隨著油和同活塞留在一起的工藝流體協(xié)同運(yùn)動(dòng)，將工藝流體推出(泵出)。
在圖3(e)所示的中間沖程中，還繼續(xù)有輸出。一些通過(guò)活塞和圓筒之間的容隙漏出的油會(huì)將隔膜柱塞42的滑閥84移到右邊以打開閥口98。但是，止回閥32是關(guān)閉的，因此除了泄漏的以外，將油鎖定在傳動(dòng)室中。
輸出沖程在圖3(f)所示的結(jié)構(gòu)中結(jié)束。充滿了的傳動(dòng)室44將隔膜推到左邊，在移動(dòng)過(guò)程中將液體分散。如圖3(a)-3(f)的正常工作不會(huì)在隔膜32上產(chǎn)生壓力。
然而，傳統(tǒng)的隔膜泵的一個(gè)問題是在一定的工作條件下未預(yù)計(jì)到的隔膜破裂。隔膜會(huì)比正常條件更快地、或更頻繁地故障，它會(huì)比泵的其它元件損壞得更快。故障會(huì)造成驅(qū)動(dòng)油污染工藝管線。最經(jīng)常造成故障的工作情況是高真空進(jìn)口帶有相應(yīng)的低出口壓力。在典型的泵系統(tǒng)中，當(dāng)進(jìn)口過(guò)濾器開始堵塞時(shí)會(huì)發(fā)生這種情況。在那種情況下，這種堵塞就要求有高真空來(lái)將工藝流體推過(guò)過(guò)濾器。同時(shí)，所抽吸的工藝流體量的下降使出口壓力下降。這造成的情況是充液側(cè)的高吸力使吸液沖程中傳動(dòng)室側(cè)的壓力下降，從而傳動(dòng)室就會(huì)“要求更多的灌注液體”，并因此使流入的油過(guò)度充滿傳動(dòng)室，而且沒有相應(yīng)的高壓來(lái)在充液或輸出沖程中將油推出以達(dá)到平衡。油的過(guò)度充滿使隔膜“鼓”進(jìn)流體閥口直到隔膜撕裂。此外，對(duì)于諸如此類裝置的高速、回動(dòng)式、真空/壓力泵，閥門的高速關(guān)閉會(huì)產(chǎn)生巨大的壓力尖峰，稱作儒可夫斯基沖擊波。該尖峰可以包括流體壓力或聲波及它們兩者的諧波。這些壓力尖峰會(huì)“要求”油在不應(yīng)該的時(shí)候流入驅(qū)動(dòng)活塞。再一次，這會(huì)造成過(guò)度充滿并導(dǎo)致隔膜故障。提供圖4(a)-4(f)來(lái)示出過(guò)度充滿故障模式。
在圖4(a)中，吸液沖程開始，由于假定工藝流體的進(jìn)口側(cè)是堵塞的或被阻隔的，在輸出沖程中只產(chǎn)生一個(gè)低壓。即，舉例來(lái)說(shuō)，增壓室106中的壓力為14psia，并在如圖3(a)那樣動(dòng)作時(shí)達(dá)到10psia。然而，吸力使真空度迅速增加，從而增壓室106中的壓力進(jìn)一步降低到比如圖4(b)所示的3psia。隔膜34和柱塞42處于左邊遠(yuǎn)端，使閥口98保持關(guān)閉，且偏壓彈簧96有些壓縮。油只是瞬時(shí)流過(guò)止回閥32、閥口98和桿子82中的各個(gè)通道。
在如圖4(b)所示的吸液沖程的中間沖程中，隔膜的任何運(yùn)動(dòng)立即造成增壓室106中更高的真空，這使在活塞46向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，隔膜34和柱塞42保持在左邊。閥口98關(guān)閉，但是因?yàn)樵趥鲃?dòng)室中發(fā)展形成較低的壓力(比如6psia)，由于系統(tǒng)內(nèi)的容差，會(huì)有從儲(chǔ)油池(未示出)到傳動(dòng)室44的油泄漏。在傳統(tǒng)隔膜泵中的弱偏壓彈簧96使柱塞42、尤其是滑閥84位置處于太左邊遠(yuǎn)端，并使傳動(dòng)室44中的較低壓力得以發(fā)展和繼續(xù)。
如圖4(c)所示，在進(jìn)口或吸液沖程結(jié)束時(shí)，柱塞42和隔膜34保持在太左邊遠(yuǎn)端的位置，且傳動(dòng)室44中的低壓繼續(xù)造成泄漏，并且在許多這樣的沖程后，傳動(dòng)室44在開始輸出沖程之前就已過(guò)度充滿。
圖4(d)示出了輸出沖程開始時(shí)的結(jié)構(gòu)?；钊?6開始向左運(yùn)動(dòng)。由于在增壓室106中壓力較低，直到輸出沖程的后期才在傳動(dòng)室44中建立起壓力。
如圖4(e)中的中間沖程所示，過(guò)度充滿的油傳動(dòng)室44將隔膜34和滑閥84以相同的速率向左移動(dòng)。當(dāng)基座板88和隔膜34到達(dá)泵的充液側(cè)的壁108時(shí)，傳動(dòng)室44中的壓力最終上升。壓力大于儲(chǔ)油池壓力14.7psia的短暫時(shí)間并不足夠使油從傳動(dòng)室44漏回儲(chǔ)油池以平衡吸液沖程中的流體泄漏。這樣，由于傳動(dòng)室44中過(guò)度充滿油，隔膜34扭曲。弱彈簧96被壓縮。
圖4(f)中示出了輸出沖程的結(jié)束。過(guò)度充滿的傳動(dòng)室44推動(dòng)基座板88充分抵靠壁108，且隔膜34伸進(jìn)出口止回閥組件37的端口。此時(shí)傳動(dòng)室44中壓力迅速上升，最終造成隔膜34或者被它所遇到的各種表面所切割，或者破裂。此時(shí)，泵發(fā)生故障。結(jié)果，就會(huì)有殘余工藝流體進(jìn)入活塞組件30的污染和油進(jìn)入工藝流體管線的污染。
這樣，當(dāng)在隔膜的增壓室側(cè)存在高真空(即過(guò)濾器堵塞或進(jìn)口閥關(guān)閉)時(shí)，隔膜不會(huì)隨活塞運(yùn)動(dòng)。由于滑閥84和閥口98是關(guān)閉的，這一般不會(huì)造成問題。然而，如果這一情況存在一段較長(zhǎng)的時(shí)間，滑閥和閥口之間的泄漏加上活塞和外殼之間的泄漏相結(jié)合，使傳動(dòng)室中過(guò)度充滿油。在輸出沖程中，壓力必須足夠高以重新排出泄漏的量。然而，由于止回球閥32阻止了任何通過(guò)閥口的排放，只有在活塞和外殼周圍將它排出。由于泵的進(jìn)口被阻塞且無(wú)法抽送較多的工藝流體量，在輸出工藝流體時(shí)的壓力較低并且/或者只在該沖程的一部分中。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，已發(fā)現(xiàn)為了使“漏出的量和漏進(jìn)的一樣”，出口壓力必須在100psig以上。如果泵不是漏出傳動(dòng)室的量和漏進(jìn)的一樣，那么增加的量由驅(qū)動(dòng)活塞驅(qū)動(dòng)，直到隔膜鼓起并進(jìn)入端口或縫隙中并造成破裂為止。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種從馬達(dá)獲得驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的隔膜泵。該泵具有一外殼，該外殼包覆適于容納所要抽吸的特定流體(工藝流體)的增壓室、適于容納特定液壓流體(油)的傳動(dòng)室以及液壓流體儲(chǔ)油池。該泵具有一隔膜，隔膜具有傳動(dòng)室側(cè)和增壓室側(cè)。隔膜由外殼支承，且置于增壓室和傳動(dòng)室之間，并適于向著增壓室和離開增壓室作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。泵具有在外殼中的圓筒中的活塞，活塞適于隔膜在動(dòng)力沖程和吸液沖程之間的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
在液壓流體儲(chǔ)油池和傳動(dòng)室之間形成用于液壓流體的流體連通通道。在流體連通通道中的閥門使液壓流體在閥門打開時(shí)可以可選擇地從液壓流體儲(chǔ)油池流到傳動(dòng)室。
為傳動(dòng)室設(shè)置防過(guò)度充滿元件。防過(guò)度充滿元件保護(hù)隔膜，使之不會(huì)因?yàn)閭鲃?dòng)室中充入了超過(guò)最大充滿量而達(dá)到過(guò)度充滿狀態(tài)而有超出設(shè)計(jì)限制的變形。
在一個(gè)實(shí)施例中，流體連通通道是第一流體連通通道，且閥門包括進(jìn)口閥。防過(guò)度充滿元件包括第二流體連通通道，該流體連通通道是用于傳動(dòng)室和液壓流體儲(chǔ)油池之間液壓流體的，并且還包括在第二連通通道中的出口閥，在出口閥打開時(shí)所述第二連通通道允許液壓流體可選擇地從傳動(dòng)室流到液壓流體儲(chǔ)油池。
在另一個(gè)實(shí)施例中，閥門包括滑閥?；y可移動(dòng)地與活塞和隔膜連接。防過(guò)度充滿元件包括活塞，該活塞具有用于滑閥的機(jī)械止檔塊，從而使傳動(dòng)室無(wú)法達(dá)到會(huì)使隔膜變形超出設(shè)計(jì)限制的過(guò)度充滿狀態(tài)。
在再一個(gè)實(shí)施例中，隔膜泵包括一彈簧，該彈簧通過(guò)將彈簧的第一端與隔膜連接、且彈簧的第二端由活塞支承以與活塞一起運(yùn)動(dòng)而將隔膜從增壓室推開。當(dāng)彈簧具有適當(dāng)?shù)某叽鐝亩『迷趥鲃?dòng)室達(dá)到最大充滿狀態(tài)前閉合時(shí)，該彈簧形成防過(guò)度充滿元件。
本發(fā)明保持了美國(guó)專利3775030所描述的偏壓油驅(qū)動(dòng)。然而，本發(fā)明揭示了對(duì)防過(guò)度充滿元件的使用。這樣，在高真空狀態(tài)下，防過(guò)度充滿元件克服了在增壓室中的吸力，并防止油過(guò)度充滿傳動(dòng)室(因此隔膜不會(huì)發(fā)生故障)。這樣，此處所描述的改進(jìn)優(yōu)化了隔膜泵的耐用性和效率。


圖1是傳統(tǒng)隔膜泵的立體圖；圖2是傳統(tǒng)隔膜泵的局部橫截面圖；圖3(a)-3(f)是示出了正常狀態(tài)下的傳統(tǒng)隔膜泵的局部橫截面圖；圖4(a)-4(f)是示出了會(huì)造成隔膜故障的高真空狀態(tài)下的傳統(tǒng)隔膜泵的局部橫截面圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的隔膜泵的局部橫截面圖，它具有作為防過(guò)度充滿元件的機(jī)械止檔塊；圖6是根據(jù)本發(fā)明的隔膜泵的局部橫截面圖，它具有和偏壓彈簧在一起的機(jī)械止檔塊；圖7(a)-7(f)是隔膜泵的局部橫截面圖，示出了具有機(jī)械止檔塊和高彈簧常數(shù)偏壓彈簧的本發(fā)明的工作情況；圖8是說(shuō)明弱的傳統(tǒng)偏壓彈簧和根據(jù)本發(fā)明的強(qiáng)偏壓彈簧的曲線圖；圖9是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的偏壓彈簧的彈簧常數(shù)范圍的曲線圖；
圖10是根據(jù)本發(fā)明的隔膜泵的局部橫截面圖，它具有設(shè)計(jì)用來(lái)達(dá)到位于最大充滿位置的固定高度以充當(dāng)防過(guò)度充滿元件的偏壓彈簧；圖11是根據(jù)本發(fā)明的隔膜泵的局部橫截面圖，示出了充當(dāng)防過(guò)度充滿元件的閥門系統(tǒng)；圖12-15是示出了圖11所示隔膜泵工作狀態(tài)的局部橫截面圖；以及圖16-17與圖11類似的隔膜泵的局部橫截面圖，不過(guò)包括一偏壓彈簧。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是對(duì)上述傳統(tǒng)隔膜泵的改進(jìn)。在所有圖中相同的部件由相同的標(biāo)號(hào)標(biāo)識(shí)。改進(jìn)后的部件將區(qū)分出并加以說(shuō)明?？梢岳斫猓倪M(jìn)的部件可導(dǎo)致泵的性能和耐久性的協(xié)同提高。
需要解決傳動(dòng)室44過(guò)度充滿的問題，以在動(dòng)力沖程中隔膜34不會(huì)膨脹到破裂點(diǎn)。
如圖5所示，根據(jù)本發(fā)明的一種可能是取消偏壓彈簧96，并為滑閥84引進(jìn)機(jī)械止檔塊160。通過(guò)限制滑閥84的行程，隔膜34的行程或膨脹也得到了限制。也就是說(shuō)，作為滑閥84被機(jī)械止檔塊106所阻擋的結(jié)果，整個(gè)柱塞42以及隔膜34在動(dòng)力沖程過(guò)程中行程受到限制。由于取消了偏壓彈簧96，由它所占據(jù)的空間也被取消，從而基座部件58向內(nèi)伸到桿子82附近。機(jī)械止檔塊160在基座部件58中所要求的位置形成凸肩。滑閥84的凸肩162與機(jī)械止檔塊160在動(dòng)力沖程的設(shè)計(jì)端部處相接觸，以將柱塞42和隔膜34止擋住。
參見圖5，圖中機(jī)械止檔塊160所能放置的最右邊位置是基座板88恰好接觸壁108之前、同時(shí)凸肩162接觸機(jī)械止檔塊160的位置。接觸點(diǎn)將會(huì)是傳動(dòng)室44的最大充滿狀態(tài)，這是與傳動(dòng)室44的體積將會(huì)比所指出的最大充滿狀態(tài)要大任何體積的過(guò)度充滿狀態(tài)相比較而言的。隔膜34具有一設(shè)計(jì)限制，該限制使得當(dāng)傳動(dòng)室44在小于最大充滿狀態(tài)的充滿狀態(tài)下時(shí)，隔膜34不會(huì)破裂。
雖然使用機(jī)械止檔塊可以取消偏壓彈簧96，但是使用足夠強(qiáng)的偏壓彈簧，用來(lái)在達(dá)到最大充滿狀態(tài)前使液壓流體停止充入傳動(dòng)室還是有優(yōu)點(diǎn)的。使用偏壓彈簧96的優(yōu)點(diǎn)在于可以無(wú)須與機(jī)械止檔塊剛性接觸而達(dá)到壓力平衡，而該接觸會(huì)使壓力陡然上升。對(duì)于象隔膜泵一樣的高速泵，與機(jī)械止檔塊重復(fù)接觸是噪音和疲勞的潛在來(lái)源。偏壓彈簧96的存在還可在正常工作中提供了較小的壓力偏移，正如在以上討論中被認(rèn)為是在傳統(tǒng)的泵中有用的那樣。
如圖6所示，機(jī)械止檔塊160與偏壓彈簧96一起使用。對(duì)于這個(gè)結(jié)構(gòu)，機(jī)械止檔塊160仍然是防過(guò)度充滿元件，但偏壓彈簧96在正常工作中提供壓力偏移，并且當(dāng)凸肩162到達(dá)機(jī)械止檔塊160時(shí)幫助緩沖滑閥84。在這一點(diǎn)上，相對(duì)于弱偏壓彈簧，強(qiáng)偏壓彈簧更有優(yōu)勢(shì)。
圖7(a)-(f)示出了在工作狀態(tài)下的一種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，其中根據(jù)本發(fā)明的泵具有強(qiáng)偏壓彈簧126，這區(qū)別于弱彈簧96。在圖8中將傳統(tǒng)的泵中的弱偏壓彈簧96與強(qiáng)偏壓彈簧126區(qū)分開。
圖8是X軸為彈簧長(zhǎng)度的曲線圖，單位是英寸。在沿Y軸的左側(cè)，該圖標(biāo)定的是單位為磅的活塞施加在隔膜上的力。沿Y軸的右側(cè)，提供的是隔膜上的有效壓力，單位是磅/平方英寸(psi)。從美國(guó)專利3775030可以知道，在傳統(tǒng)的泵中，應(yīng)在傳動(dòng)室中44提供少量的過(guò)剩壓力(比如3psi)，以使泵可在正常條件下正常工作。結(jié)果，傳統(tǒng)的泵具有弱彈簧，從而對(duì)于不同的彈簧長(zhǎng)度，在正常工作中被壓縮時(shí)，由偏壓彈簧保持的過(guò)剩壓力并沒有和3psi有太大區(qū)別。典型彈簧的彈簧常數(shù)在圖8中顯示為線140。然而，如上結(jié)合圖4(a)-4(f)所述的那樣，如果向泵供應(yīng)工藝流體的管線被阻塞(比如過(guò)濾器臟了)，傳統(tǒng)的泵會(huì)有隔膜34故障的問題。這樣，為了對(duì)泵進(jìn)行改進(jìn)，考慮了兩個(gè)參考點(diǎn)。第一個(gè)參考點(diǎn)發(fā)生在圖2中的閥口98剛好閉合或關(guān)上時(shí)。在閥口98剛好關(guān)上的點(diǎn)上，偏壓彈簧應(yīng)在流體充液側(cè)充分地阻擋流體吸力，以防止吸力將隔膜固定在那一側(cè)，并從而使并不要求的油注入傳動(dòng)室。既然很明顯，負(fù)壓將使油不斷地進(jìn)入傳動(dòng)室，而這也并不是所希望的，那么，最小值當(dāng)然是0。使用以上討論的傳統(tǒng)的泵的經(jīng)驗(yàn)表明，3psi工作良好。更大的壓力，達(dá)到大約8psi是可以接收的。因此，0-8psi的范圍是合適的。參考點(diǎn)1在圖8中顯示為數(shù)字142。
第二個(gè)參考點(diǎn)發(fā)生在傳動(dòng)室44中的油量充到最大時(shí)，即在圖4(f)所示的基座板88接觸壁108時(shí)。第二個(gè)參考點(diǎn)顯示為數(shù)字144。對(duì)于弱彈簧140，在閥門關(guān)閉參考點(diǎn)142處的壓力稍稍大于3psi，并且在最大充滿參考點(diǎn)144處的壓力在4psi左右。通常，這是對(duì)偏壓彈簧96的設(shè)計(jì)方案。然而，為了解決之前所討論的在泵的增壓室高真空條件下的問題，認(rèn)為有必要大致滿足在正常工作條件下的參考點(diǎn)1，而在高真空條件下還認(rèn)為彈簧應(yīng)在傳動(dòng)室44中提供大約10.5psi的壓力，如圖8中數(shù)字146處所示的，這就使儲(chǔ)油池和傳動(dòng)室之間沒有很大的壓差，并在凸肩162到達(dá)機(jī)械止檔塊160時(shí)緩沖凸肩160。儲(chǔ)油池為大氣壓力，或?qū)嶋H上是14.7psi。當(dāng)由一直線連接起來(lái)以后，這兩個(gè)點(diǎn)決定了用于改進(jìn)型泵的彈簧常數(shù)。
圖7(a)-(f)示出了由圖10中的線148表示的、在使用強(qiáng)彈簧的類型的工作情況。
圖7(a)-(f)假定了使用強(qiáng)偏壓彈簧和真空狀態(tài)，即阻塞的工藝管線。除了弱偏壓彈簧由強(qiáng)偏壓彈簧取代以外，圖7(a)-(f)與圖4(a)-4(f)類似。
在圖7(a)中，吸液沖程開始。由于工藝流體的進(jìn)口被阻塞，在輸出沖程中沒有產(chǎn)生壓力，從而在吸液沖程中的吸力迅速給增壓室106帶來(lái)真空狀態(tài)。隔膜34和柱塞42位于太左邊遠(yuǎn)端、且關(guān)閉端口98，并且稍稍擠壓偏壓彈簧97。
參見圖7(b)，示出了在中間沖程的結(jié)構(gòu)。隨后造成傳動(dòng)室44中較低壓力的增壓室106中的較低壓力將隔膜34和柱塞42保持在左邊，但并不象圖4(b)中所示的、在傳統(tǒng)泵里那樣地左邊，因?yàn)榇嬖谳^高彈簧常數(shù)的強(qiáng)偏壓彈簧97。對(duì)傳動(dòng)室44的充滿因而就被限制在此種狀態(tài)下隔膜34的伸長(zhǎng)量之內(nèi)。
圖7(c)中，吸液沖程在下死點(diǎn)處結(jié)束。在增壓室中的高吸力依然存在，但強(qiáng)彈簧(見圖8中的參考點(diǎn)146)平衡了該吸力，因而使傳動(dòng)室44中的壓力上升，并防止傳動(dòng)室44在開始輸出沖程前過(guò)度充滿。例如，在一個(gè)優(yōu)選情況下，傳動(dòng)室和充液室之間大約有10.5psi的壓差要偏壓彈簧來(lái)平衡。
輸出沖程如圖7(d)所示那樣地開始。由于在充液室中壓力很低，活塞46向左移動(dòng)。在傳動(dòng)室中除了有強(qiáng)偏壓彈簧97引起的壓力以外，沒有建立其它壓力，因此隔膜34、柱塞42和活塞46繼續(xù)一起運(yùn)動(dòng)。
在圖7(e)所示的中間沖程中，止回閥102保持關(guān)閉，且強(qiáng)彈簧97偏壓以造成流出傳動(dòng)室的泄漏，而不是流入。
輸出沖程繼續(xù)如圖7(f)所示那樣地結(jié)束。由于傳動(dòng)室44沒有過(guò)度充滿，隔膜34沒有鼓起，并且盡管通到充液室的管線是被阻塞的，泵仍繼續(xù)進(jìn)行正常工作。因此，強(qiáng)偏壓彈簧97和機(jī)械止檔塊160避免了圖4(a)-4(f)中所示的故障模式。
這樣，一旦滑閥移過(guò)關(guān)閉端口，強(qiáng)偏壓彈簧阻止它繼續(xù)前進(jìn)。如圖8所示，在正常的端口關(guān)閉位置(參考點(diǎn)1)，較弱的彈簧和較強(qiáng)的彈簧都在隔膜上有只超過(guò)4磅的力，或大約3.5-4.5psi的壓力。這樣，美國(guó)專利3775030中的積極的油驅(qū)動(dòng)偏壓得到保持。然而，現(xiàn)在隨著繼續(xù)向彈簧最大壓縮方向移動(dòng)，與弱彈簧僅僅5磅左右的力相比，強(qiáng)彈簧具有超過(guò)12磅的力。增加的力限制隔膜在高真空條件下移動(dòng)得太遠(yuǎn)。因?yàn)楝F(xiàn)在來(lái)自油傳動(dòng)室側(cè)的拉力是彈簧力加上充液室和傳動(dòng)室之間的壓差，所以這是現(xiàn)實(shí)的。傳統(tǒng)的弱彈簧只能有效地抵消5psi的真空度；改進(jìn)后的強(qiáng)彈簧優(yōu)化為可抵消約10.5psi的真空度，這是實(shí)際可以達(dá)到的(雖然理論上可以達(dá)到14.7psi)。雖然根據(jù)最高可能壓力設(shè)計(jì)可以確保油不會(huì)被推進(jìn)已經(jīng)充滿的傳動(dòng)室中，但只需要在泵的整個(gè)吸液和輸出循環(huán)中沒有油的凈增長(zhǎng)就可以了。換句話說(shuō)，只要在吸液和輸出沖程中有更多的時(shí)間內(nèi)液壓傳動(dòng)室在大氣壓力以上而不是以下，在腔室中就不會(huì)有油量的平均增加。
進(jìn)行了真空隔膜破裂試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果在表1中示出。對(duì)圖2所示的泵進(jìn)行改型后再使用，使之具有較強(qiáng)的偏壓彈簧97的彈簧常數(shù)，如表1中所示的。在進(jìn)口(止回閥36)處保持真空。該真空在15英寸或更低汞柱下保持?jǐn)?shù)個(gè)小時(shí)，然后升到20英寸或更高汞柱直到出現(xiàn)故障或試驗(yàn)結(jié)束為止。
表1


頭三個(gè)試驗(yàn)是用具有43.1lb/in彈簧常數(shù)的強(qiáng)彈簧。在第一個(gè)試驗(yàn)中，隔膜在97小時(shí)時(shí)破裂，在第二個(gè)試驗(yàn)中在55小時(shí)時(shí)破裂。在第二個(gè)試驗(yàn)以后，對(duì)泵進(jìn)行檢查并在閥套中發(fā)現(xiàn)毛邊，從而將滑閥84粘住，導(dǎo)致隔膜鼓起并被基座板90掛住。將閥套去毛邊，然后進(jìn)行試驗(yàn)3。隔膜在106小時(shí)時(shí)破裂。確定除了因時(shí)間而發(fā)生故障以外，毛邊并不是本結(jié)果的必要因素。彈簧常數(shù)為43.1lb/in的彈簧使故障在約100小時(shí)時(shí)發(fā)生。
試驗(yàn)4-6是使用具有53.7lb/in的彈簧常數(shù)的偏壓彈簧進(jìn)行的。在每一個(gè)試驗(yàn)中，泵運(yùn)行超過(guò)100小時(shí)，且對(duì)于試驗(yàn)6，泵運(yùn)行超過(guò)200小時(shí)，而隔膜沒有破裂。
從試驗(yàn)中可以得出，具有43.1lb/in彈簧常數(shù)的偏壓彈簧恰好可以接受。很清楚，既然沒有發(fā)生故障，具有53.7lb/in彈簧常數(shù)的偏壓彈簧是可以接受的。試驗(yàn)的結(jié)論在圖9中示出。線150顯示的是具有43.1lb/in彈簧常數(shù)的偏壓彈簧。線148顯示的是具有53.7lb/in彈簧常數(shù)的偏壓彈簧。虛線152表示具有可能需要的最大彈簧常數(shù)的偏壓彈簧。也就是可在參考點(diǎn)2處得到的最大真空度，在基座板88接觸壁108(見圖4(e))的該點(diǎn)為14.7psia。象這樣的泵是決不會(huì)達(dá)到這樣的真空度的。因此線152是以虛線顯示，而且是大概的。無(wú)論如何，這給出了最大彈簧常數(shù)在何處的一般概念。
對(duì)于具體的泵，彈簧常數(shù)可以在假設(shè)以下設(shè)計(jì)假定后，用以下方法計(jì)算。首先，中間沖程處隔膜的平衡面積大致地是與活塞面積一樣的。第二，隔膜兩側(cè)所需的最小壓差必須同泵的設(shè)計(jì)抽吸壓力相等。第三，最大壓差是14.7psi。根據(jù)這些，可以做出以下陳述1、充滿距離是隔膜和活塞在(i)最大充滿位置和(ii)中間位置(閥門剛關(guān)閉)時(shí)之間的距離差。
2、充滿彈簧力是設(shè)計(jì)抽吸壓差乘以活塞面積。
3、中間彈簧力是中間工作壓差乘以活塞面積。
4、彈簧常數(shù)是充滿彈簧力減去中間彈簧力，再除以充滿距離?；谶@些假設(shè)和說(shuō)明，彈簧常數(shù)可以由以下計(jì)算得到k＝Ap(Ps-Pn)/d0其中k是彈簧常數(shù)，Ap是活塞面積，d0是充滿距離，Ps是設(shè)計(jì)抽吸壓差，Pn是中間工作壓差。
基于上述試驗(yàn)，合適的最大設(shè)計(jì)抽吸壓差是在8.4-14.7psia之間。合適的中間工作壓差是0到8psia。
在圖8和9中注意到，本發(fā)明的強(qiáng)偏壓彈簧需要比傳統(tǒng)的彈簧要短。這有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)泵關(guān)閉時(shí)，偏壓彈簧不會(huì)繼續(xù)將油推出傳動(dòng)室并經(jīng)過(guò)活塞組件/外殼的界面回到儲(chǔ)油池。有了強(qiáng)彈簧，一旦傳動(dòng)室適當(dāng)?shù)爻錆M且泵停止后彈簧不會(huì)再施加顯著的力。那就意味著具有處于合適的充液點(diǎn)的油充滿，而且在下次啟動(dòng)時(shí)不必重新注滿。
有了更強(qiáng)、更短的彈簧97，就有可能進(jìn)一步地將彈簧的尺寸設(shè)置成在傳動(dòng)室44的最大充滿位置處彈簧達(dá)到壓實(shí)的高度。如圖10所示，當(dāng)基座板88接觸壁108時(shí)，即當(dāng)傳動(dòng)室44達(dá)到最大充滿狀態(tài)時(shí)，偏壓彈簧97是壓實(shí)的。如早先所指出的，較佳地，彈簧在基座板88接觸壁108之前的一點(diǎn)達(dá)到壓實(shí)狀態(tài)。如圖10所示，還注意到機(jī)械止檔塊160并不是必須的。這樣，彈簧97壓縮并最終到達(dá)其壓實(shí)高度，因而阻止柱塞42在圖10中繼續(xù)向右移動(dòng)。在此結(jié)構(gòu)中，偏壓彈簧97是防過(guò)度充滿元件。
以上討論的具有各種不同防過(guò)度充滿元件的隔膜泵都包括液壓流體儲(chǔ)油池和傳動(dòng)室之間流體的流體連通通道，在流體連通通道中有一閥門，該閥門是用于使液壓流體在閥門打開時(shí)可選擇地從液壓流體儲(chǔ)油池流到傳動(dòng)室。參見圖2，流體連通通道從液壓流體儲(chǔ)油池(未示出)通過(guò)止回閥32，然后再通過(guò)包括閥口98和滑閥84的閥孔流到包括位于閥孔隔膜側(cè)的空間的傳動(dòng)室44。這一連通通道連同這些閥門一起使油可以流到傳動(dòng)室44并對(duì)液流進(jìn)行控制。如參考圖3(a)-(f)所討論的那樣，在正常的工作條件下，對(duì)油的控制使傳動(dòng)室中的油量保持相對(duì)恒定，并使泵工作良好。然而，如上所討論的，還有某些情況，它們會(huì)造成此類閥門失去對(duì)傳動(dòng)室中油量的控制。最常見的就是以上結(jié)合圖4(a)-(f)所討論的在泵的進(jìn)口處的過(guò)度吸力。在以上討論了對(duì)于此類結(jié)構(gòu)的防過(guò)度充滿元件的變型旨在解決這一問題。另一個(gè)對(duì)防過(guò)度充滿元件的變型是提供一個(gè)油控制閥，它不僅控制進(jìn)入傳動(dòng)室的油流，還將過(guò)量的油從傳動(dòng)室中釋放出來(lái)。此類系統(tǒng)在圖11中示出。
除了所描述的不同以外，圖11所示的泵和圖2所示的泵是一樣的。外殼24的部分38和40將隔膜34可操作地固定在它們之間。由于擺板(未示出)擺動(dòng)襯墊48，活塞46在圓筒47內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)?；钊?6具有形成活塞外壁的套筒部件52。套筒部件52包括套筒54和在端部處的端部56，端部具有與擺板接觸的襯墊48。
基座部件164包含在套筒部件52內(nèi)。圖11中的基座部件164與圖2中的基座部件58有區(qū)別。此外，在圖11的泵中，沒有閥套72和偏壓彈簧97。
基座部件164包括基座部分166和圓筒部分168?；糠?66與套筒部件52的端部56接觸，且包括一個(gè)或多個(gè)用于基座部分166和套筒54之間密封的密封件170。圓筒部分168延伸過(guò)套筒部件52的開口端一小段距離，但不會(huì)遠(yuǎn)到在動(dòng)力或輸出沖程結(jié)束時(shí)會(huì)撞到部分40的任何部分。圓筒部分168在自身和套筒54之間形成用于活塞回復(fù)彈簧68的同心空間。
基座部件164具有中心的、柱形的開口172，它是用于接納隔膜柱塞176的桿子174的。隔膜34在桿子174與端部56相對(duì)的一端處固定于頂部86和基座板88之間。桿子174是中空的，且具有諸插口178，這些插口是用于與端口180如以下所述的那樣地配合。傳動(dòng)室44形成于隔膜34的活塞側(cè)，且增壓室106形成于隔膜34的相對(duì)一側(cè)。
在活塞組件30中形成有閥門系統(tǒng)182，從而為傳動(dòng)室44提供防過(guò)度充滿元件。在端部56的通道184與在基座部件164的通道186流體連通，從而與第一進(jìn)口閥孔188和通往傳動(dòng)室的第二進(jìn)口止回閥190一起形成第一連通通道。
第一進(jìn)口閥孔188包括端口180和插口178，該閥孔還充當(dāng)進(jìn)口端口，以使兩個(gè)端口在閥門打開時(shí)對(duì)準(zhǔn)，而在閥門關(guān)閉時(shí)不對(duì)準(zhǔn)。此時(shí)，桿子174充當(dāng)滑閥。
第二進(jìn)口止回閥190是一個(gè)止回球閥，它在從液壓流體儲(chǔ)油池到傳動(dòng)室44的流向上是打開的，并且在從傳動(dòng)室44到液壓流體儲(chǔ)油池的流向上是關(guān)閉的。滾珠192位于與第一基座166相對(duì)的基座部件164端部194附近。
第二連通通道包括端部66中的通道196和基座部件164中的通道198，這兩個(gè)通道互相之間流體連通。第二連通通道還包括第一出口閥孔200和第二出口止回閥202。第一出口閥孔包括端口204。端口204與充當(dāng)滑閥的桿子174相交，從而當(dāng)桿子174的端部206在圖11中向右行進(jìn)得足夠遠(yuǎn)時(shí)，第一出口閥孔200打開。當(dāng)桿子174向右移動(dòng)從而關(guān)閉端口204時(shí)，第一出口閥孔200關(guān)閉。這樣，桿子174的端部206相對(duì)于端口204放置，以使第一出口閥孔200在閥門系統(tǒng)182中運(yùn)行正常。
第二出口止回閥202是一個(gè)止回球閥，它在從液壓流體儲(chǔ)油池到傳動(dòng)室44的流向上是關(guān)閉的，并且在從傳動(dòng)室44到液壓流體儲(chǔ)油池的流向上是打開的。第二出口止回閥202具有位于通道198的端部56附近的滾珠208。
在工作中，閥門系統(tǒng)182的功能在圖12-15中示出，這些圖與示出傳統(tǒng)泵的工作狀態(tài)的圖3b和3e對(duì)應(yīng)。圖12示出了傳動(dòng)室44中的液壓流體過(guò)少且泵處于壓縮沖程的狀態(tài)。第一連通通道中的第二進(jìn)口止回閥190在進(jìn)口側(cè)關(guān)閉，且第一出口閥孔200在出口側(cè)關(guān)閉。這樣，沒有液壓流體可以離開傳動(dòng)室44。即，由于傳動(dòng)室44中的液壓流體已經(jīng)很少，壓縮沖程不會(huì)導(dǎo)致更多的液壓流體從傳動(dòng)室44通過(guò)閥門系統(tǒng)被壓出。
圖13示出了傳動(dòng)室44中的液壓流體過(guò)少且泵處于吸液沖程的狀態(tài)。第二進(jìn)口止回閥190打開，因?yàn)閭鲃?dòng)室44中的壓力低于液壓流體儲(chǔ)油池中的壓力。第一進(jìn)口閥孔188打開，因?yàn)閭鲃?dòng)室44中液壓流體的匱乏造成隔膜34在圖13中向左運(yùn)動(dòng)，從而使充當(dāng)滑閥的桿子174向左運(yùn)動(dòng)，且充當(dāng)端口的插口178與端口180對(duì)準(zhǔn)。既然在進(jìn)口側(cè)第一連通通道的兩個(gè)閥門都打開，油就流進(jìn)傳動(dòng)室44中。這樣，在壓縮沖程過(guò)程(圖12)中沒有液壓流體的損失，且在吸液沖程中液壓流體流進(jìn)傳動(dòng)室44中。因此，閥門系統(tǒng)的功能是糾正傳動(dòng)室44中液壓流體過(guò)少的狀態(tài)。
圖14示出了傳動(dòng)室44中的液壓流體過(guò)多且泵處于壓縮沖程的狀態(tài)。在這一情況下，由于液壓流體過(guò)多，隔膜34更加向右，因而造成第一進(jìn)口閥孔188關(guān)閉。但是，第一出口閥孔200是打開的。同樣，由于在壓縮沖程中傳動(dòng)室44中的壓力上升，第二出口止回閥202打開，從而使液壓流體可以通過(guò)第二連通通道流進(jìn)液壓流體儲(chǔ)油池中。
圖15示出了傳動(dòng)室44中的液壓流體過(guò)多且泵處于吸液沖程的狀態(tài)。由于液壓流體過(guò)多，圖15中隔膜34偏向右，這造成第一進(jìn)口閥孔188關(guān)閉。另一方面，第一出口閥孔200打開。由于泵處于吸液沖程，傳動(dòng)室44中的壓力減小且低于液壓流體儲(chǔ)油池中的壓力。這樣，第二出口止回閥202打開，且液壓流體從傳動(dòng)室44通過(guò)第二連通通道流進(jìn)液壓流體儲(chǔ)油池中。這樣，對(duì)于傳動(dòng)室44中液壓流體過(guò)多的情況，閥門系統(tǒng)在壓縮和吸液沖程中都動(dòng)作，以使液壓流體流回液壓流體儲(chǔ)油池中。
在圖11到15的泵中沒有偏壓彈簧。如圖16和17所示，可以將閥門系統(tǒng)182稍作改動(dòng)而設(shè)置偏壓彈簧。參見圖16，柱塞208與圖2中的柱塞42類似。柱塞208具有實(shí)心桿子210，而不是如圖11中桿子178那樣的空心桿子。桿子210旋進(jìn)或以其它方式與滑閥212連接?；y212具有比桿子210大的直徑。結(jié)果，在桿子210和基座部件216中通道214的柱形壁之間存在同心空間。通道214與圖11中的通道172類似，除了有柱形壁218延伸通過(guò)基座部件216的端部220、且柱形壁具有向內(nèi)延伸的法蘭222以外，該法蘭222與圖2中的泵的第二基座64結(jié)構(gòu)類似。偏壓彈簧224位于桿子210和通道214的柱形壁之間的同心空間中，且在滑閥212和法蘭222之間延伸。
由于桿子210不象圖11中泵的桿子178那樣是中空的，必須提供一種不同的、形成第一進(jìn)口閥孔188和第二出口閥孔200流體連通的方法。通道226通過(guò)基座部件216的實(shí)心部分延伸，與第一進(jìn)口閥孔188的端口180徑向?qū)?zhǔn)。這樣，當(dāng)?shù)谝贿M(jìn)口閥孔188由于滑閥212移動(dòng)到圖16中左邊足夠遠(yuǎn)而打開時(shí)，流體可以通過(guò)通道226、偏壓彈簧224所在的同心空間和端口180流出或流進(jìn)傳動(dòng)室44。
如圖17所示，在傳動(dòng)室44和通道214之間、在滑閥212和端部56之間的通道214部分設(shè)有通道228。這樣，當(dāng)滑閥212移動(dòng)到圖16中右邊足夠遠(yuǎn)、從而打開第一出口閥孔200的端口204時(shí)，液壓流體可以通過(guò)通道228、通道214和端口204流出或流進(jìn)傳動(dòng)室44。
具有或不具有偏壓彈簧的閥門系統(tǒng)182控制隔膜34后面?zhèn)鲃?dòng)室44中的液壓流體量，兩者都是通過(guò)在沒有足夠的液壓流體時(shí)使液壓流體流進(jìn)、而在液壓流體過(guò)剩時(shí)使液壓流體流出來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這樣，閥門系統(tǒng)就是一個(gè)防過(guò)度充滿元件。
沒有偏壓彈簧的閥門系統(tǒng)56在泵運(yùn)行時(shí)并不在隔膜兩側(cè)產(chǎn)生壓差。具有偏置彈簧的閥門系統(tǒng)中，彈簧具有上述長(zhǎng)度，當(dāng)液壓室中液壓流體適量時(shí)彈簧放松且不向隔膜施加偏置力，且具有在閥門在出口側(cè)打開的點(diǎn)上可提供隔膜兩側(cè)壓差的強(qiáng)度。以上關(guān)于偏壓彈簧的討論可應(yīng)用于相關(guān)的具有閥門系統(tǒng)的泵。
已經(jīng)列出了許多為隔膜泵中的傳動(dòng)室提供防過(guò)度充滿元件的不同實(shí)例。這類防過(guò)度充滿元件保護(hù)隔膜，使之不會(huì)因?yàn)閭鲃?dòng)室中充入了超過(guò)最大充滿量的液體而達(dá)到過(guò)度充滿狀態(tài)、而有超出設(shè)計(jì)限制的變形。這樣，該隔膜就具有更長(zhǎng)的壽命。
最后，可以理解，以上的說(shuō)明、例子和數(shù)據(jù)提供了對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和使用的完整描述。但是，由于可以進(jìn)行許多的實(shí)施方式而不背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和范圍，本發(fā)明由所附權(quán)利要求書解釋。
權(quán)利要求
1.一種從馬達(dá)獲得驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的隔膜泵，包括一外殼，該外殼具有適于容納所要抽吸的特定流體的增壓室、適于容納特定液壓流體的傳動(dòng)室以及液壓流體儲(chǔ)油池；一隔膜，該隔膜具有傳動(dòng)室側(cè)和增壓室側(cè)，所述隔膜由所述外殼支承，且與所述外殼、所述增壓室側(cè)的所述增壓室和所述傳動(dòng)室側(cè)的所述傳動(dòng)室一同形成；一活塞，該活塞在所述外殼中的圓筒中適于使隔膜往復(fù)運(yùn)動(dòng)以獲得動(dòng)力沖程和吸液沖程，所述圓筒形成所述傳動(dòng)室的一部分，所述活塞包括用于在所述液壓流體儲(chǔ)油池和所述傳動(dòng)室之間液壓流體的流體連通通道和在所述通道中的閥門，該閥門可選擇地使液壓流體在所述閥門打開時(shí)可以從所述液壓流體儲(chǔ)油池流到所述傳動(dòng)室中；以及用于所述傳動(dòng)室的防過(guò)度充滿元件；其中所述防過(guò)度充滿元件保護(hù)所述隔膜，使之不會(huì)因?yàn)樗鰝鲃?dòng)室中充入了超過(guò)最大充滿量的液體而達(dá)到過(guò)度充滿狀態(tài)，從而有超出設(shè)計(jì)限制的變形。
2.如權(quán)利要求1所述的隔膜泵，其特征在于，所述流體連通通道是第一流體連通通道，且所述閥門包括進(jìn)口閥，所述防過(guò)度充滿元件包括第二流體連通通道及出口閥，該流體連通通道是用于所述傳動(dòng)室和所述液壓流體儲(chǔ)油池之間液壓流體的，該出口在所述第二連通通道中，在所述出口閥打開時(shí)，所述第二連通通道允許液壓流體可選擇地從所述傳動(dòng)室流到所述液壓流體儲(chǔ)油池。
3.如權(quán)利要求1所述的隔膜泵，其特征在于，所述閥門包括滑閥，所述滑閥可移動(dòng)地與所述活塞和所述隔膜連接，所述防過(guò)度充滿元件包括所述活塞，該活塞具有用于所述滑閥的機(jī)械止檔塊，從而使所述傳動(dòng)室無(wú)法達(dá)到會(huì)使所述隔膜變形超出設(shè)計(jì)限制的過(guò)度充滿狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求1所述的隔膜泵，其特征在于，包括一彈簧，該彈簧通過(guò)將所述彈簧的第一端與所述隔膜連接，且所述彈簧的第二端由所述活塞支承以與活塞一起運(yùn)動(dòng)，將所述隔膜從所述增壓室推開，所述彈簧具有從以下公式得到的彈簧常數(shù)k＝Ap(Ps-Pn)/d0其中Ap＝活塞面積，d0＝充滿距離，Ps＝泵的設(shè)計(jì)抽吸壓差，Pn＝泵的中間工作壓差，并且其中設(shè)計(jì)抽吸壓差范圍是在8.4到14.7psia之間，而中間工作壓差范圍是0到8psia。
5.如權(quán)利要求4所述的隔膜泵，其特征在于，所述防過(guò)度充滿元件為所述彈簧，該彈簧的尺寸設(shè)置成恰好在所述傳動(dòng)室達(dá)到所述最大充滿狀態(tài)前完全閉合。
6.一種從馬達(dá)獲得驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的隔膜泵，包括一外殼，該外殼具有適于容納所要抽吸的特定流體的增壓室、適于容納特定液壓流體的傳動(dòng)室以及液壓流體儲(chǔ)油池；一隔膜，該隔膜具有傳動(dòng)室側(cè)和增壓室側(cè)，所述隔膜由所述外殼支承，且與所述外殼、所述增壓室側(cè)的所述增壓室和所述傳動(dòng)室側(cè)的所述傳動(dòng)室一同形成；一活塞，該活塞在所述外殼中的圓筒中適于使隔膜往復(fù)運(yùn)動(dòng)以獲得動(dòng)力沖程和吸液沖程，所述圓筒形成所述傳動(dòng)室的一部分，所述活塞包括在所述液壓流體儲(chǔ)油池和所述傳動(dòng)室之間的第一和第二連通通道的部分，在所述第一連通通道中有第一進(jìn)口閥系統(tǒng)，且在所述第二連通通道中有第二出口閥系統(tǒng)；其中所述第一和第二連通通道和所述第一和第二閥門系統(tǒng)在所述傳動(dòng)室中保持合適量的液壓流體，以防止所述活塞在所述動(dòng)力沖程和所述吸液沖程中移動(dòng)時(shí)所述隔膜變形超出設(shè)計(jì)限制。
7.如權(quán)利要求6所述的隔膜泵，其特征在于，所述第一進(jìn)口閥系統(tǒng)包括第一進(jìn)口閥孔和第二進(jìn)口止回閥，而所述第二出口閥系統(tǒng)包括第一出口閥孔和第二出口止回閥。
8.如權(quán)利要求7所述的隔膜泵，其特征在于，所述活塞包括帶有通道的基座部件，該通道形成所述第一和第二連通通道的一部分，且所述第一進(jìn)口和出口閥孔包括一共用的滑閥，所述滑閥可以自由地在所述通道中移動(dòng)，所述滑閥與所述隔膜連接所述第一進(jìn)口閥孔包括在所述基座部件中的第一進(jìn)口端口，所述滑閥可選擇地在所述通道中移動(dòng)，以分別打開所述第一進(jìn)口和出口端口中的一個(gè)，而打開所述第一進(jìn)口和出口閥孔中的一個(gè)，從而使液壓流體能從中通過(guò)。
9.一種從馬達(dá)獲得驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的隔膜泵，包括一外殼，該外殼具有適于容納所要抽吸的特定流體的增壓室、適于容納特定液壓流體的傳動(dòng)室以及液壓流體儲(chǔ)油池；一隔膜，該隔膜具有傳動(dòng)室側(cè)和增壓室側(cè)，所述隔膜由所述外殼支承，且與所述外殼、所述增壓室側(cè)的所述增壓室和所述傳動(dòng)室側(cè)的所述傳動(dòng)室一同形成；一活塞，該活塞在所述外殼中的圓筒中適于使隔膜往復(fù)運(yùn)動(dòng)以獲得動(dòng)力沖程和吸液沖程，所述圓筒形成所述傳動(dòng)室的一部分；用于從所述液壓流體儲(chǔ)油池向所述傳動(dòng)室提供液壓流體的裝置；以及用于防止所述傳動(dòng)室變得過(guò)度充滿液壓流體、保護(hù)所述隔膜、使之不會(huì)因?yàn)樗鰝鲃?dòng)室中充入了超過(guò)最大充滿量的液體而有超出設(shè)計(jì)限制的變形的裝置。
全文摘要
一種隔膜泵，它可解決由于油傳動(dòng)室中的過(guò)度充滿而導(dǎo)致的隔膜故障的問題。它設(shè)置有一種形式為機(jī)械止檔塊、完全閉合的卷簧、或閥門系統(tǒng)、或其它類型的防過(guò)度充滿元件。
文檔編號(hào)F04B43/073GK1788162SQ200480012963
公開日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2004年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月16日
發(fā)明者K·E·萊哈克, R·D·亨布里 申請(qǐng)人:旺納工程股份有限公司