[发明专利]用于保护隔膜泵免受压差影响的装置

说明书

一种隔膜泵包括容纳液压流体的传送腔和用于要进行泵送的流体的泵送腔。连接组件包括延伸至传送腔的柱塞。隔膜连接至连接组件并将传送腔与泵送腔分开。压力保护装置安装到连接组件上并被构造为在隔膜上的压差、包括反向压差超过预定值时对传送腔进行密封。压力保护装置位于柱塞与隔膜之间并在隔膜上存在过大压差时支撑隔膜。

相关申请的交叉引用

本申请作为PCT国际专利申请提交于2019年4月17日，并要求2018年4月18日提交的美国临时专利申请第62/659,550号的优先权，该申请的全部公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及用于保护隔膜泵中的隔膜和曲轴箱免受过大压差影响的系统和方法，并且涉及一种具有压力保护装置的隔膜泵。

背景技术

隔膜泵通过利用隔膜使泵送的流体位移来工作。在这种液压驱动的泵中，隔膜通过压在隔膜上的液压流体压力而偏转。已证实这样的泵提供了一种价值、效率和可靠性的出色组合。然而，对于隔膜泵而言，保持适当的密封并延长隔膜的使用寿命是艰巨的任务。

在正常运行期间，泵的推进和控制系统防止或限制了隔膜上的压差或者限制了隔膜承受这样的压力，因而无需额外的隔膜保护。然而，对于某些应用，隔膜可能会承受较大的反向压差。泵不运行时所承受的高吸入压力和高排出压力都有可能在隔膜上产生较大的反向压差。这些反向压差可能会在隔膜压靠在周围结构上以使隔膜符合材料和/或泵几何形状的不连续部分的位置处损坏隔膜。由变形的隔膜接合的间隙、边缘和材料过渡部可能是应力和损坏的目标区域。这种损坏可能导致隔膜破裂和泵失效。此外，如果隔膜破裂并且保持系统压力，则系统流体可能穿过破裂的隔膜进入泵的液压传送腔。如果问题仍未解决，则最终系统流体可能进入曲轴箱并可能损坏泵。

因此，可以看出需要一种新的改进的隔膜泵，其包括带有压力保护装置的隔膜。这种改进的泵和隔膜结构应防止或限制由于隔膜上的高压差(包括过大的反向压差)引起的隔膜损坏。此外，改进的泵和隔膜应防止流体在隔膜破裂时进入泵的液压后端。另外，这种系统应制造和安装简单，不增加泵的尺寸也不影响性能。本发明解决了这些问题以及与隔膜泵和隔膜密封结构相关联的其他问题。

发明内容

本发明涉及一种用于保护隔膜泵中的隔膜免受隔膜上的过大压差影响的系统，并且涉及一种具有压力保护装置的隔膜泵。

隔膜泵包括以往复运动进行移动的隔膜组件，其使泵送腔和液压流体腔之间的隔膜弯曲。隔膜在缩回位置和伸出位置之间来回移动，以对泵送腔中的流体进行泵送。

隔膜组件包括安装到控制元件上的隔膜元件，该控制元件包括控制元件轴部分和控制元件盘部分。紧固件与盘形随动件接合以将隔膜安装到控制元件上。隔膜元件与液压壳体接合并对液压壳体进行密封。控制元件轴还与弹簧接触，该弹簧对液压壳体施力并将隔膜推到其缩回位置。弹簧通常用于在泵运行时在隔膜上产生较小的偏压力。此外，在泵空转时，弹簧还会将隔膜拉回到静止位置。在一个实施方式中，液压壳体限定了柱塞可以延伸穿过其中的中心开口以及通向倾斜斜角部分的径向延伸的内部平面部分和具有径向延伸表面的外部部分。歧管壳体形成为具有中心开口的环形元件并与液压壳体接合。液压壳体与歧管壳体一起在隔膜组件周围形成传送腔。隔膜组件在形成在液压壳体与歧管壳体之间的传送腔中移动。

在传统的隔膜泵中，如果发生过压情况，则来自泵流体的高压会迫使隔膜进入隔膜的液压壳体那一侧上的任何间隙中。然而，本发明利用了压差保护装置，其抵靠控制元件和隔膜安装到隔膜组件上。该保护装置在液压壳体的斜角部分与控制元件的盘部分之间提供了平滑过渡部和连续的表面，并消除了可能使隔膜被压入的间隙和裂缝。因此，即使遇到过大的压力，支撑装置也不允许隔膜元件变形进入不连续部分，并保持连续平滑的构造。支撑装置具有的另一个优点是它还用作在隔膜渗漏时防止流体进入传送腔的密封件。保护性支撑装置由弹性材料制成，以避免金属与金属的接触以及可能的泄漏。合适的材料包括但不限于超高分子量聚乙烯、聚氨酯和橡胶。弹性体材料即使在漫长的闲置时间内也能够保持有效的密封，并保护液压传送腔和曲轴箱免受系统流体的影响。