[发明专利]具有惯性控制的泄漏补偿阀的隔膜泵

说明书

本发明涉及具有泄漏补偿阀的隔膜泵，并涉及设置泄漏补偿阀尺寸的方法。

隔膜泵通常包括通过隔膜与液压腔分隔的泵送腔，其中泵送腔连接吸入接头(suction connection)和压力接头(pressure connection)。脉动工作流体压力可以施加到液压腔，其中可以填充有工作流体。脉动工作流体压力导致隔膜的脉动，因此泵送腔的容积周期性地扩大和缩小。用这样的方式，当泵送腔的容积扩大时，泵送介质可以通过吸入接头吸入，吸入接头通过相应的止回阀连接到泵送腔，并且当泵送腔的容积缩小时，泵送介质通过压力接头在压力下释放，该压力接头也通过相应的止回阀连接到泵送腔。

通常，工作流体是液压油。然而，基本上其他适当的流体例如水溶性的矿物质补充料也可以使用。

隔膜将待泵送的介质与驱动装置分隔，因此，一方面防止由于泵送介质而破坏驱动装置，另一方面，也防止由驱动装置导致的对泵送介质的损害，例如污染。

脉动工作流体压力通常由与工作流体接触的可动活塞产生。

为此，例如，活塞在圆柱状中空的元件中来回运动，因此液压腔的容积扩大和缩小，导致液压腔中的压力升高和降低，从而使得隔膜运动。

尽管有非常多种类措施的目的是防止工作流体流过活塞，但是实际上，它不能防止少量工作流体在各个行程中从一方面留在活塞和另一方面圆柱状中空元件之间，因此，逐渐地，在液压腔中的工作流体的数量是减少的。这导致实际上压缩行程不再通过隔膜完成，因为不能获得充足的工作流体执行隔膜的压缩运动。

那么，举例来说，DE1034030提议通过间设阀、即所谓的泄漏补偿阀而将液压腔连接到工作流体的储蓄器。

通过该泄漏补偿阀，工作流体可以根据需要增补到液压腔。然而，这样做的时候必须很小心，不能给液压腔增加太多工作流体，否则在泵压行程过程中隔膜将在泵送腔中运动太远，在某些情况下可能接触到阀或者其他元件，并由此损坏。

因此，泄漏补偿阀通常包括关闭体，例如以关闭球体的形式，其可以在阀门关闭的关闭位置和阀门打开的打开位置之间来回运动。该关闭体利用压力元件，例如弹簧偏压到关闭位置。该压力元件设计成当液压腔中的压力比设定压力p_L低时，关闭体仅沿打开位置的方向运动。

因为在吸入行程中、即当活塞向后运动时，在液压腔中的压力不可避免地减小，设定压力p_L必须设置成在吸入行程中，流体不能通过泄漏补偿阀进入液压腔。仅在吸入行程结束时当活塞几乎不运动时，泄漏补偿阀才让可能缺少的任何工作流体进入。

在该例子中，在压力行程结束时必须小心操作，在泵送腔中压力为最大值。在这此情况下，当吸入行程开始时，隔膜将沿液压腔的方向运动，直到在泵送腔中的压力降低到在吸入接头处的静压。当吸入行程继续时，这引起压力脉冲，即所谓的尤考斯基(Joukowsky)脉冲，因为在泵送腔中，泵腔介质现在通过吸入接头供给，这导致在吸入管线中的速度急剧变化。该压力脉冲在液压腔中产生高频压力振荡。液压腔中的压力将暂时极大地减小。

为了防止泄漏补偿阀在该压力脉冲过程中打开以使工作流体可以流入液压腔，该设定压力p_L必须设定得相对地低，这意味着泄漏补偿阀的压力元件的尺寸必须相对地大。

然而，在已知的隔膜泵中，这是不利的，因为在吸入行程结尾，难以降低到泄漏补偿阀的设定压力之下。这样，必须采取适当的结构措施以保证在吸入行程结尾时，如果在液压腔中的工作流体太少，泄漏补偿阀实际上确定能打开。这增加了隔膜泵的成本。

从现有技术的描述出发，本发明的目的是提供一种带有泄漏补偿阀的隔膜泵，其能够减少甚至克服上述的缺点。另外，本发明的目的是提供一种设置泄漏补偿阀尺寸的方法，其能够减少甚至克服上述的缺点。

上述目的依照本发明通过上述限定类型的隔膜泵完成，其中关闭体的质量大到足以使由于液压腔中的压力脉冲使得压力下降持续时间不超过1毫秒时，关闭体沿打开位置的方向运动不超过0.2mm。

实际上已经观察到压力脉冲，即所谓的尤考斯基(Joukowsky)脉冲，它在当在泵送腔中的压力下降至在吸入接头的压力时出现，其具有高频，即在小于一个毫秒的时间间隔出现。根据本发明，则关闭体是这样建设的，因此其质量和惯量足够地大，当产生压力脉冲时，由于惯量，关闭体可以沿打开位置的方向运动不超过0.2mm。因为在一个毫秒之后，压力又已经爬升，关闭体的运动停止。通常，小于0.2mm的关闭体的运动足够地小，其产生的用于工作流体的缝隙太小，不能够泵送大量的工作流体进入到液压腔中。