專利名稱：隔膜式氣動(dòng)泵的膜片機(jī)構(gòu)的制作方法
發(fā)明的背景本發(fā)明的領(lǐng)域?qū)儆诟裟な娇諝怛?qū)動(dòng)泵。
由壓縮空氣驅(qū)動(dòng)通過一個(gè)致動(dòng)閥的，具有兩個(gè)隔膜的泵已為眾所周知，與此相應(yīng)的可參考的已公開文獻(xiàn)是美國(guó)專利No.5,213,485；美國(guó)專利為No.5,169,296；美國(guó)專利No.4,247,264；美國(guó)專利No.Des.294,946；美國(guó)專利No.Des.294,947；美國(guó)專利No.Des.275,858。在上述的泵中所采用的反饋控制系統(tǒng)中的致動(dòng)閥也已在美國(guó)專利No.4,459,467和美國(guó)專利No.3,071,118中披露，所有上述文獻(xiàn)均結(jié)合在此以供參考。雙隔膜泵中已被采用的反饋控制系統(tǒng)已展示在其他專利中。這類泵中的隔膜片已公開在美國(guó)專利No.4,270,441和美國(guó)專利No.4,238,992中，這些公開文獻(xiàn)亦結(jié)合在此以供參考。
這類泵均包括一個(gè)氣室外殼，該氣室外殼有一中心區(qū)段和面向中心區(qū)段之外的兩個(gè)凹面圓盤，在兩個(gè)凹面圓盤的對(duì)面就是泵室外殼，泵室外殼通過位于入口通道和出口通道上的止逆球閥和入口聯(lián)箱和出口的聯(lián)箱分別相聯(lián)接。膜片向外延展至凹面圓盤與泵室外殼之間的配合面。膜片和凹面圓盤的一邊與泵室外殼之間各自限定了一個(gè)氣室或者是泵室。在中心部位，膜片是由泵活塞固定在其控制軸上，該控制軸滑動(dòng)延伸穿過氣室外殼。
與這類泵結(jié)合在一起的致動(dòng)閥包括一個(gè)反饋控制機(jī)構(gòu)。這類機(jī)構(gòu)在附在膜片和閥活塞的控制軸上有一氣路，壓縮空氣被通到閥活塞上。壓縮空氣是通過閥活塞交替地分配到氣室中去的，閥活塞則被控制軸或泵活塞的位置所控制。而這些位置卻又輪流被通過閥活塞的空氣分配所控制。從而使壓縮空氣交替推動(dòng)膜片前進(jìn)或后退，于是，泵室就交替膨脹或收縮，以便將原料通過它而泵出。這類泵是可以泵動(dòng)各類具有很寬稠度范圍的原料。
在這類泵中使用的膜片可被作成多種形狀。典型的設(shè)計(jì)是包括一個(gè)做成一個(gè)大圓盤的外部接觸部，分別配置在氣室外殼和泵室外殼內(nèi)的相對(duì)通道中。圓盤上有一個(gè)小的唇封以保證可靠的密封，在膜片中心位置上有一個(gè)內(nèi)部附著部，該部中容納泵活塞，通常是設(shè)在內(nèi)部附著部的兩邊而由控制軸統(tǒng)一夾持在一起。一個(gè)環(huán)狀彎曲部位于內(nèi)部附著部和外部接觸部之間，并將這兩部分用過渡部連接在一起。環(huán)狀彎曲部往往是有各種各樣的設(shè)計(jì)，當(dāng)今忱種彎曲部的形狀就有如球的一部分，這就是典型的穹形膜片。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，穹形膜在長(zhǎng)期使用之后會(huì)產(chǎn)生永久變形，這種永久變形當(dāng)然會(huì)在相應(yīng)的形狀下產(chǎn)生應(yīng)力和缺陷。這種形狀的曲率半徑是常數(shù)，在徑向剖面中可見。該膜片的環(huán)狀部分的曲率半徑的曲率中心的軸跡限定出一個(gè)處在平面中的圓，而該平面中也包含了內(nèi)部附著部與過渡部的交界線，當(dāng)采用織網(wǎng)加強(qiáng)件時(shí)，一般都將其設(shè)置在膜片體的中心位置。而膜片靠氣室的未經(jīng)加固的邊緣處則在張力作用下可觀察到有裂縫存在。于是濕氣即由大氣中侵入織網(wǎng)中，最終使膜片脫層。此外，由于被泵的材料與泵室側(cè)面的磨擦而導(dǎo)致織網(wǎng)破損以及未加固的膜片的斷裂。
本發(fā)明是一種用于隔膜式空氣驅(qū)動(dòng)泵中的膜片機(jī)構(gòu)。膜片的形狀包括一個(gè)環(huán)狀彎曲部，采用已經(jīng)完全地永久變形后的穹形膜片，在膜片的這種成形過程中要避免殘余應(yīng)力和不必要的變形損失。本發(fā)明的另一方面是織網(wǎng)加強(qiáng)件是設(shè)置在膜片的靠氣室一側(cè)處以便減少與氣室側(cè)壁拉伸引起的破壞和保護(hù)織網(wǎng)不致被更大程度地磨損。
因此，本發(fā)明的主要目的就是提供一種改良的用于氣動(dòng)往復(fù)泵中的膜片機(jī)構(gòu)。而其余目的和優(yōu)點(diǎn)則將在此后的描述中得到闡明。
附圖的圖面說明為

圖1是第一膜片的平面視圖；圖2是圖1膜片中沿圖1的2-2線的剖面視圖；圖3是圖1膜片中，在圖2中標(biāo)號(hào)為3的部分的剖視圖；圖4是包括圖1膜片的膜片機(jī)構(gòu)的分解后的剖面視圖；圖5是第二膜片的平面視圖6是圖5膜片中沿圖5的6-6線的剖面視圖；圖7是圖5膜片中，在圖6中標(biāo)號(hào)為7的部分的剖視圖；圖8是包括圖5膜片的膜片機(jī)構(gòu)的分解后的剖視圖；圖9是第三膜片的平面視圖；圖10是圖9膜片中沿圖9的10-10線的剖面視圖；圖11是圖9膜片中，在圖10中標(biāo)號(hào)為11的部分的剖視圖；圖12是包括圖9膜片的膜片機(jī)構(gòu)的分解后的剖面視圖；現(xiàn)結(jié)合附圖詳細(xì)描述三個(gè)實(shí)施例中的膜片機(jī)構(gòu)。
每個(gè)實(shí)施例是用于尺寸各不相同的泵中，而它們?cè)谶@里的使用目的都是實(shí)質(zhì)上相同的。因此，各個(gè)實(shí)施例中相同的標(biāo)號(hào)代表相同部件，僅僅作一次描述。
通常標(biāo)號(hào)為20的膜片是一種模制結(jié)構(gòu)。膜片20包括有在氣動(dòng)隔膜泵中的一個(gè)氣室側(cè)和一個(gè)泵室側(cè)。這類膜片可以是氯丁二烯，腈，乙丙烯，或碳氟化合物，所有這些材料在現(xiàn)有的膜片中都可找到，膜片20可見包括有一個(gè)內(nèi)部附著部22，內(nèi)部附著部22是被模制成其外形在自然狀態(tài)下和與相連的膜片活塞相一致。而且貫通內(nèi)部附著部22的中心有一個(gè)孔24以便膜片活塞可以和膜片裝配在一起。
圖4、8和12中的膜片活塞是和一個(gè)控制桿26聯(lián)接在一起的，并包括內(nèi)外件在內(nèi)。圖4和圖8中外件28還包括一個(gè)與之相連的螺桿30。在圖12中控制桿26上又有螺紋段以與外件28中的螺紋孔相配合。外件28有一伸展的具有圓形周邊的法蘭，以便使其彎曲與膜片20有最好的適配。內(nèi)件32包括有一中心孔34并呈盤狀或有一弧形周邊以便也使其彎曲與膜片相適配。圖4和圖8的機(jī)構(gòu)和圖12中機(jī)構(gòu)的差別在于圖4、8中的裝置上安設(shè)有一柔墊片36。圖4和8的機(jī)構(gòu)比圖12的機(jī)構(gòu)要小一些。
內(nèi)部附著部22的外面是一個(gè)內(nèi)部過渡部38，內(nèi)部過渡部38是完全貼在內(nèi)部附著部22的周邊上以便過渡到膜片的彎曲部分。這內(nèi)部過渡部38很容易和自然狀態(tài)下的外件28的外周邊獲得一致的曲率半徑。
內(nèi)部過渡部38的再外面是一個(gè)環(huán)狀彎曲部40。這個(gè)內(nèi)部過渡部38就是將內(nèi)部附著部22和該環(huán)狀彎曲部40聯(lián)接起來的。環(huán)狀彎曲部40的凹面是對(duì)著膜片20的氣室一側(cè)的，并且除了圖1、5和9之外在所有附圖中都可以看到該凹面的徑向剖面，該環(huán)狀彎曲部40有一固定的曲率半徑。因?yàn)樵搹澢?0是環(huán)狀的，所以其固定曲率半徑的曲率中心的軌跡是一個(gè)與氣室側(cè)壁離開一段距離的圓。該曲率是非常重要的，它必須使曲率中心的軌跡基本落在內(nèi)部過渡部38的平面上，就如這些中心點(diǎn)42所指示的那樣。在環(huán)狀彎曲部40的凹面中有一些肋44，它們鋪展在整個(gè)膜片20的周圍，用以在膜片受到伸拉時(shí)不致于沿徑向線產(chǎn)生彎曲從而避免其開裂。
在環(huán)狀彎曲部分40的再外面就是一外部過渡部46，該外部過渡部46也很容易被構(gòu)成具有一固定的曲率半徑。該外部過渡部46就將環(huán)狀彎曲部40和周邊接觸區(qū)聯(lián)接在一起。
周邊接觸區(qū)是由一外部接觸部48所提供。該接觸部48包括一接收在泵結(jié)構(gòu)之中的膜緣。
膜片20經(jīng)過模制而構(gòu)成的這種形狀可提供一種結(jié)構(gòu)，使它在中央位置時(shí)不受應(yīng)力而且也不會(huì)產(chǎn)生永久應(yīng)變?？椌W(wǎng)50是伸展在整個(gè)膜片20之中并與膜片模制在一起的。最佳實(shí)施例中的織網(wǎng)是10盎司/平方英寸的黑尼龍，編織成30×30結(jié)點(diǎn)/英寸。該尼龍織網(wǎng)50是鋪設(shè)在膜片離該氣室側(cè)約膜片厚度三分之一處。這種設(shè)置是尤其重要的，因?yàn)榇颂幠て?jīng)受著主要的應(yīng)力，而且，此處也是膜片泵室側(cè)易于產(chǎn)生的磨損的地方。
泵和膜片20互相交界處的結(jié)構(gòu)是包括在泵室結(jié)構(gòu)54中有一道溝52，在氣室結(jié)構(gòu)58中也有一道溝56。泵、氣室結(jié)構(gòu)54和58在外部接觸部48的膜緣的外面被夾在一起。
因此，本發(fā)明對(duì)隔膜式氣動(dòng)泵的改進(jìn)了的膜片結(jié)構(gòu)作了如上的公開。而且本發(fā)明的實(shí)施例和其應(yīng)用也己闡明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以此作更多不脫離本發(fā)明的范圍的修改。除了所申請(qǐng)的權(quán)利要求書的宗旨外，本發(fā)明不受別的限制。
權(quán)利要求
1.一種用于隔膜式氣動(dòng)泵的膜片機(jī)構(gòu)，其特征在于它包括一具有氣室側(cè)和泵室側(cè)的膜片，該膜片包括一內(nèi)部附著部，一外部接觸部，一處在內(nèi)部附著部和外部接觸部之間的環(huán)狀彎曲部，一連接內(nèi)部附著部和環(huán)狀彎曲部的內(nèi)部過渡部以及一連接環(huán)狀彎曲部和外部接觸部的外部過渡部；環(huán)狀彎曲部具有一在徑向剖面中可見的固定曲率半徑，固定曲率半徑的曲率中心的軌跡基本上是和內(nèi)部過渡部和內(nèi)部附著部相交會(huì)的界線處在同一平面之中；環(huán)狀彎曲部的凹面是對(duì)著氣室一側(cè)的；構(gòu)造織網(wǎng)完全夾在膜片之中并貫通于整個(gè)膜片并與泵室一側(cè)的比較而言略為靠近氣室一側(cè)。
2.一種如權(quán)利要求1所述的膜片機(jī)構(gòu)，其特征在于其中的構(gòu)造織網(wǎng)是夾在靠氣室的一側(cè)，距離大約為膜片厚度的三分之一。
3.一種如權(quán)利要求1所述的膜片機(jī)構(gòu)，其特征在于它還包括頂在外部接觸部上的泵室結(jié)構(gòu)是在膜片的泵室一側(cè)上；頂在外部接觸部上的氣室結(jié)構(gòu)是在膜片的氣室一側(cè)上；膜片活塞保持在內(nèi)部附著部上。
4.一種如權(quán)利要求1所述的膜片機(jī)構(gòu)，其特征在于該膜片是由選自包括氯丁二烯，腈，乙丙烯和碳氟化合物的一組中的材料模制而成的。
5.一種如權(quán)利要求1所述的膜片機(jī)構(gòu)，其特征在于該膜片在氣室一側(cè)有同心的肋。
全文摘要
一種用于圓形結(jié)構(gòu)的隔膜式氣動(dòng)泵中的柔性膜片(20),具有內(nèi)部附著部(22)、外部接觸部(48),和通過過渡部與內(nèi)附著部和外接觸部相鄰的環(huán)狀彎曲部(40),其環(huán)狀彎曲部在靠氣室一側(cè)有固定曲率半徑的凹面,其曲率是使曲率中心基本上和內(nèi)部附著部和環(huán)狀彎曲部之間過渡部(38)處在同一平面內(nèi)。膜片模制而成的形狀可防止膜片使用后產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和永久變形。貫通膜片設(shè)置的織網(wǎng)略靠近氣室一側(cè)并位于約離氣室內(nèi)側(cè)1/3膜厚的地方。
文檔編號(hào)F04B45/04GK1219993SQ9719499
公開日1999年6月16日 申請(qǐng)日期1997年3月10日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月27日
發(fā)明者威爾弗雷德·戴維·巴斯柯爾, 埃里克·L·福爾曼 申請(qǐng)人:懷爾登泵及工程公司