[发明专利]一种隔膜泵

说明书

技术领域

本发明涉及一种隔膜泵，具体涉及一种空气颗粒物采集用隔膜泵。

背景技术

环境空气中悬浮着大量不同粒径的固态颗粒物，在对环境空气悬浮颗粒物的浓度检测中，采样器从空气中不同质量和粒径的颗粒物中分离出PM2.5(粒径在小于等于2.5微米的颗粒物)，再将含有PM2.5的空气以一定流速通过滤膜，采集特定的时间，PM2.5过滤在滤膜上，再对滤膜进行称量，去除滤膜的本底重量，增加的重量与采集的总体积的比值得到单位体积的空气中含有的颗粒物浓度，以此来评估环境空气质量。采样器利用空气动力学原理，采样过程中，采样的气流流速有特定要求，国家标准《HJ656-2013环境空气颗粒物PM2.5手工监测方法(重量法)技术规范》要求的PM2.5采样切割器与EPA(美国环境保护局)排放标准要求的一致，采样器对应的采样流量都是(1m³/h)16.7L/min并且要求气流波动不大于±2％。采样时长为每天采样24小时。同时，采样的气流需要克服滤膜的阻力，标准要求的采样滤膜是采用玻璃纤维材质或是聚四氟乙烯材质制作，其中聚四氟乙烯材质的滤膜化学性能较稳定常用于污染源分析领域，但聚四氟乙烯滤膜透气性能较差，在16.7L/min的流速下阻力较大，气阻能达到30KP左右，并随着采集的颗粒物越多，其阻力不断上升，这就对采样泵的抽气带载能力要求较高，而且，在用于便携式空气颗粒物检测仪器中，为能使仪器更加便携，抽气泵在满足主要的压力和流量的前提下，体积越小，重量越轻越好。现有能够满足采样泵流量需求的抽吸泵，一般都是用于其他领域，体积和功耗都比较大，明显不符合便携、低能耗要求，另外在固定污染源检测中，烟尘颗粒物采集所需要的采样泵需要在60L/min的流量下克服采样滤筒60KP的阻力。

目前国内外采样器多用碳片旋片泵(俗称刮板泵，圆周分布多个旋片)，能够满足空气颗粒物采集的刮板泵，其体积大，重量大，功耗大，另外刮板泵的刮板是采用碳片制作的，在运行过程中碳片不断摩擦排放出大量碳粉，对环境造成二次污染。只能通过后端过滤，将碳粉收集在过滤器中，定期更换，增加了成本而且增加了后期维护的频次。

目前空气颗粒物采样器中也有采用隔膜泵采样的，但隔膜泵产生的气流脉动较大，影响颗粒物的采集效率。原因是驱动电机的回转运动带动偏心轮旋转，偏心轮通过连杆带动橡胶隔膜片上下运动，偏心轮每旋转一圈，橡胶隔膜片上下运动一个周期，完成一次抽气和一次排气过程。该种隔膜泵应用在普通抽吸气体或者液体的领域中，不会去关注气流脉动，而在空气颗粒物采集领域中，采样切割器采用空气动力学原理，气流脉动将直接影响切割器的切割效率，因此，目前隔膜泵所产生的脉动气流直接影响颗粒物的采集效率。为使得气流的脉动减小，基于空气具有压缩性的特性，对于隔膜泵而言，提高转速可以有效减小隔膜泵的气流脉动，但同时带来的问题是橡胶隔膜片要克服高频次长时间的曲挠，而带来的寿命问题。现有的隔膜泵技术很难用于环境空气颗粒物监测仪器领域。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是隔膜泵在用于空气颗粒物采集中为降低气流脉动而提高转速带来的膜片寿命低的问题，以及阀片响应慢带来的隔膜泵效率损失问题。

本发明为了解决上述技术问题，公开了一种隔膜泵，包括壳体、设置于壳体内的隔膜抽吸结构组件、用于驱动所述隔膜抽吸结构组件的电机、设置于所述壳体一端的泵头组件，所述电机的输出轴上固定设置有偏心轮，所述隔膜抽吸结构组件包括与所述偏心轮偏心连接的连杆、与所述连杆连接的关节轴承、与关节轴承连接的圆形压片、以及环形的隔膜片，所述隔膜片的内环边由所述压片压合固定，外环边与所述泵头组件固定，所述泵头组件包括泵头座、设置于所述泵头座上表面的阀片座、以及设置于所述阀片座上表面的泵头上盖，所述隔膜片的外环边夹在所述泵头座和所述阀片座之间，所述泵头座和所述阀片座所围成的密封空间为泵头内腔，所述泵头上盖中具有进气通道和排气通道，所述进气通道和泵头内腔之间设置有多个进气单向阀，所述排气通道和泵头内腔之间设置有多个排气单向阀，所述进气单向阀和排气单向阀的阀片均为双瓣膜结构，包括环形密封圈和设置在环形密封圈内部的圆形阀芯，所述圆形阀芯通过两个相对称的连接部与所述环形密封圈连接。

进一步的，所述压片为金属材质，所述压片的直径与所述泵头内腔的内径之比为：2∶3。

进一步的，所述关节轴承包括一个具有外球面的内圈和一个有内球面的外圈，所述压片中心具有向下凸出的凸台，所述凸台中心开有用于安装所述关节轴承外圈的安装孔，所述连杆与所述关节轴承的内圈连接。