專利名稱：氣體壓力泵的氣體閥及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種氣體壓力泵的氣體閥及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，屬流體輸送機(jī)械領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氣體壓力泵是電動(dòng)泵之外一種重要的泵的型式。它以有壓氣體直接作用于液體介質(zhì)的表面之上而將其壓送出去。所說的氣體為廣義概念，包括空氣、天然氣、水蒸汽等。液體的進(jìn)入和排出一般由兩只單向閥(合稱液體閥)控制，而氣體的進(jìn)入和排出則由設(shè)在泵上部的進(jìn)氣閥和排氣閥(合稱氣體閥)控制。氣體閥由浮子通過一定的機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，跟隨泵內(nèi)液位的變化而轉(zhuǎn)換其開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)泵內(nèi)壓力低時(shí)，液體通過進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y進(jìn)入泵內(nèi)，液位升高。當(dāng)泵內(nèi)液位上升到預(yù)定水平(高液位)時(shí)，浮子就通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使進(jìn)氣閥開通、排氣閥關(guān)閉。于是有壓氣體就從泵上部進(jìn)入，泵內(nèi)壓力升高，液體經(jīng)排液?jiǎn)蜗蜷y被壓出，液位下降。當(dāng)液位下降到預(yù)定水平(低液位)時(shí)，浮子就通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使進(jìn)氣閥關(guān)閉、排氣閥開通。于是泵內(nèi)的有壓氣體排出，泵內(nèi)壓力降低，液體重新進(jìn)入，液位又開始上升，泵進(jìn)入另一次循環(huán)，以至無窮。 迄今采用的氣體閥絕大多數(shù)為塞閥，少部分為回轉(zhuǎn)閥或活塞閥。塞閥由于其自身
結(jié)構(gòu)，存在的問題之一是閥只在一個(gè)精確的位置處于關(guān)閉狀態(tài)，稍微偏離這個(gè)位置，閥就會(huì)
半開或全開?；剞D(zhuǎn)閥和活塞閥由于現(xiàn)有設(shè)計(jì)的缺陷，存在的問題是閥只在一個(gè)精確的位置
處于開通狀態(tài)，稍微偏離這個(gè)位置，閥就會(huì)半關(guān)或全關(guān)。由于浮子的運(yùn)動(dòng)是相對(duì)緩慢而連續(xù)
的，如果簡(jiǎn)單地以浮子驅(qū)動(dòng)氣體閥，就會(huì)出現(xiàn)氣體閥門開關(guān)的模糊狀態(tài)，以致進(jìn)氣和排氣達(dá)
成某種平衡而使液位靜止，浮子停滯不動(dòng)，泵的工作循環(huán)中斷?？梢姡贡庙樌ぷ?，氣體
閥的開與關(guān)必須是明確的，閥位的轉(zhuǎn)換必須是一個(gè)突發(fā)而利落的過程。這就要求驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)
具有突然翻轉(zhuǎn)的功能。但是，現(xiàn)有技術(shù)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)都具有復(fù)雜的構(gòu)造，由此引起較高的制造
費(fèi)用和故障頻率。尤其是最常見的塞閥，其密閉需要的力量較大，再加上泵內(nèi)壓力變化對(duì)閥
開通和關(guān)閉的額外影響，使驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)越加龐大，更限制了泵在狹小場(chǎng)合中的應(yīng)用。
參考專利文獻(xiàn) 中國(guó)專利89221854.1、92101950.5、92204985.8、92240510.7、96122533.5、98102150. 6、02109676. 7。加拿大專利CA 2509805、 CA 2160629、 CA 2210099、 CA 2187408。 日本專利59-206700、 11-324906、 10-073098、2003-90493、2001-132894。 美國(guó)專利4092087、2007745、2209617、2223417、3138113、3415199、4469472、
5141404、3606585、3905724、4025237、4332530、4360038、5358037、1439591、4295801、
5004405、5641272、1127726、1372931、1767477、2241765、3972650、2860660、5358038、
5662459、5662460、5938409、1306762、1397190、1767452、2400651、4192341、5141405、
5230361、5366349、5451144、5944490、1092382、1409476、5487647、5971715、6095759、
6736603、6808370、1635692、1727082、1893066、2394169、5445501、5655888、5755560、
5865603、5934881、6244828、6244829、6935844、5495890、5611672、7048513、2961880、3402614、5401142、5426990、7070394、1131209、1148315、1198836、1799453、2172110、1561159、1530218、5941691、6099260。

發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)上述的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型推出的氣體壓力泵的氣體閥包括進(jìn)氣閥和排氣閥，氣體閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括浮子及其配套的彈性裝置。氣體閥由兩端相通的套筒(簡(jiǎn)稱閥套)和與之以微小間隙配合的腔體或芯管組成，豎直布置。閥套可在腔體內(nèi)或芯管外沿軸線方向往復(fù)滑動(dòng)。該腔體或芯管在適當(dāng)?shù)奈恢瞄_多個(gè)沿周向均布的孔。進(jìn)氣閥上的孔通向有壓氣源，為進(jìn)氣孔；排氣閥上的孔通向排氣空間，為排氣？L。進(jìn)氣孔和排氣孔統(tǒng)稱氣孔。當(dāng)閥套脫離氣孔時(shí)，氣體閥即處于開通。當(dāng)閥套將氣孔覆蓋時(shí)，氣體閥即被有一定軸向長(zhǎng)度的微小的徑向間隙密封而處于關(guān)閉。 閥套下方與浮子相接，由浮子帶動(dòng)隨泵內(nèi)的液位上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。閥套與浮子連接處設(shè)有平衡孔，以便氣體閥腔體或芯管上的氣孔與泵通風(fēng)并消除泵內(nèi)壓力變化對(duì)氣體閥運(yùn)動(dòng)的附加影響。所說的浮子典型地為細(xì)長(zhǎng)筒狀，在其軸向適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)有上、下兩個(gè)凸檔。在泵體內(nèi)相對(duì)于浮子軸線沿周向均勻地設(shè)多只頭部呈楔角狀的彈性裝置。浮子上兩凸檔的間距與閥套的長(zhǎng)度相匹配。彈性裝置處在適當(dāng)?shù)奈恢?，以便?dāng)浮子下凸檔與之齊平時(shí)，浮子與閥套即處于高位，進(jìn)氣閥開通，排氣閥關(guān)閉；而當(dāng)浮子上凸檔與之齊平時(shí)，浮子與閥套即處于低位，進(jìn)氣閥關(guān)閉，排氣閥開通。 彈性裝置自然狀態(tài)下頭部頂尖所處的圓周直徑小于浮子上兩凸檔的直徑，于是當(dāng)浮子在上升和下降過程中凸檔與之相遇時(shí)，凸檔便將彈性裝置的頭部向外推，彈性裝置變形后又反作用于浮子，使其從低位開始上升時(shí)或從高位開始下降時(shí)受到一定阻力而暫時(shí)駐停。但隨著泵內(nèi)液位的繼續(xù)上升或下降，浮子受到的浮力便增大或減小，直至浮子突然脫離彈性裝置的束縛而迅速上升或下降，繼而借慣性動(dòng)量突破第二道凸檔而被鎖定到高位或低位，實(shí)現(xiàn)閥位的突然轉(zhuǎn)換和暫時(shí)鎖定。 —種氣體壓力泵的氣體閥及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征是氣體閥由兩端相通且下端設(shè)有平衡孔的兩個(gè)套筒和與之以微小間隙配合并在適當(dāng)?shù)奈恢醚刂芟蚓鶆蜷_多個(gè)孔的腔體組成，兩腔體分別經(jīng)其上的開孔將泵與有壓氣源和排氣空間聯(lián)通，套筒下方連接軸向適當(dāng)位置上設(shè)有上、下兩個(gè)凸檔的浮子，該浮子周圍沿周向均勻地設(shè)多只頭部呈楔角狀的彈性裝置并可以借慣性動(dòng)量穿梭于兩凸檔分別被彈性裝置束縛并暫時(shí)鎖定的位置之間且使進(jìn)氣閥和排氣閥的開關(guān)狀態(tài)突然轉(zhuǎn)換。這是本發(fā)明的基本型。 —種氣體壓力泵的氣體閥及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征是在上述基本型的基礎(chǔ)上，與氣體閥套筒相配合的也可以是在適當(dāng)?shù)奈恢醚刂芟蚓鶆蜷_多個(gè)孔的芯管，兩芯管分別經(jīng)其上的開孔將泵與有壓氣源和排氣空間聯(lián)通。 —種氣體壓力泵的氣體閥及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征是在上述基本型的基礎(chǔ)上，進(jìn)氣閥和排氣閥也可以合并為一體。 —種氣體壓力泵的氣體閥及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征是在上述基本型的基礎(chǔ)上，頭部呈楔角狀的彈性裝置也可以不必需要頭部呈楔角狀的滑塊、繞線彈簧和滑道，而是被簡(jiǎn)化為具有楔角狀彎曲的懸臂異形彈簧。 —種氣體壓力泵的氣體閥及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征是在上述基本型的基礎(chǔ)上，與套筒配合的腔體或芯管的配合面可以是光面，也可以開槽形成迷宮密封，還可以在槽中裝密封環(huán)。 本實(shí)用新型所提出的簡(jiǎn)單的氣體閥結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)閥位轉(zhuǎn)換所需要的力量非常小且不受泵內(nèi)壓力波動(dòng)的影響，閥位轉(zhuǎn)換前閥套的小量運(yùn)動(dòng)并不影響閥的開通或關(guān)閉狀態(tài)，使得驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的負(fù)擔(dān)小、設(shè)計(jì)容易，并提高了氣體閥的可靠性，還可以在需要時(shí)減小整體尺寸而使泵適應(yīng)狹小場(chǎng)合，是對(duì)氣體壓力泵的氣體閥及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)顯著改進(jìn)。

圖1是本實(shí)用新型基本實(shí)施例的原理構(gòu)造圖，表示泵進(jìn)液過程中，浮子及閥套被鎖定在低位，進(jìn)氣閥關(guān)閉，排氣閥開通的狀態(tài)。 圖2是本實(shí)用新型基本實(shí)施例的原理構(gòu)造圖，表示泵排液過程中，浮子及閥套被
鎖定在高位，進(jìn)氣閥開通，排氣閥關(guān)閉的狀態(tài)。 圖3-5表示本實(shí)用新型基本實(shí)施例的一些變形。 圖3表示本實(shí)用新型基本實(shí)施例中的閥套腔體變形為芯管。 圖4表示本實(shí)用新型基本實(shí)施例中的進(jìn)氣閥和排氣閥合并為一體。 圖5表示本實(shí)用新型基本實(shí)施例中的彈性裝置被簡(jiǎn)化為懸臂異形彈簧。 所有圖形中出現(xiàn)的零部件的編號(hào)和名稱及其要素羅列如下1進(jìn)氣閥；1--1進(jìn)氣閥閥套；1--2進(jìn)氣閥腔體；1--2，進(jìn)氣閥芯管；2排氣閥；2--1排氣閥閥套；2--2排氣閥腔體2--2，排氣閥芯管；3浮子；4彈性裝置；4--1頭部呈楔角狀的滑塊4--2繞線彈簧；4--3滑道。A泵體B進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷yC排液?jiǎn)蜗蜷yD泵排氣管E泵進(jìn)氣管F氣閥腔體開孔F，氣閥芯管開孔G閥套平衡孔[0046] H 浮子凸檔 LL 低液位 HL 高液位
具體實(shí)施方式圖l和圖2是本實(shí)用新型基本實(shí)施例的原理結(jié)構(gòu)，其中圖l表示泵的進(jìn)液過程，圖 2表示泵的排液過程。圖1中，浮子3及閥套1-1和2-1被鎖定在低位，進(jìn)氣閥1的腔體1-2 上的氣孔被閥套1-1覆蓋而使之關(guān)閉，排氣閥2的腔體2-2上的氣孔未被覆蓋而使泵內(nèi)空 間經(jīng)閥套2-l而與排氣空間相通。液體通過泵的進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y進(jìn)入泵內(nèi)，而使泵內(nèi)液位升高。 于是浮子3受到的浮力越來越大，直至大于浮子3及閥套1-1和2-1的重力而對(duì)外表現(xiàn)為 提升力。彈性機(jī)構(gòu)4的楔角狀頭部4-l受浮子上凸檔的擠迫而被逐漸分開。彈簧4-2的彈 力被楔角狀頭部4-1的斜坡分化而作用于浮子3，使之暫時(shí)不能動(dòng)彈，閥位繼續(xù)維持，泵內(nèi) 液位繼續(xù)升高而對(duì)浮子3產(chǎn)生更大的浮力。當(dāng)浮子上凸檔脫離彈性裝置楔角狀頭部4-l的 斜坡時(shí)，浮子3受到的提升力達(dá)到最大而約束力急劇減小，開始加速上升。適當(dāng)選定彈簧剛 度、變形量和浮子重量及尺寸，使浮子3聚集的慣性動(dòng)量足以讓其下凸檔突破彈性裝置4的 阻礙而將氣體閥位置在瞬間翻轉(zhuǎn)到如圖2所示的狀態(tài)。此時(shí)浮子3及閥套1-1和2-1被鎖 定在高位，進(jìn)氣閥1的腔體1-2上的氣孔脫離閥套l-l，使有壓氣源經(jīng)氣孔和閥套1-1與浮 子3連接部的間隙與泵內(nèi)相通，排氣閥2的腔體2-2上的氣孔被閥套2-1覆蓋而使之關(guān)閉。 有壓氣體將泵內(nèi)的液體從泵的出口單向閥壓出，而使泵內(nèi)液位下降。于是浮子3受到的浮 力越來越小，直至小于浮子3及閥套1-1和2-1的重力而對(duì)外表現(xiàn)為下墜力。彈性機(jī)構(gòu)4 的楔角狀頭部4-1受浮子下凸檔的擠迫而被逐漸分開。彈簧4-2的彈力被楔角狀頭部4-1 的斜坡分化而作用于浮子3，使之暫時(shí)不能動(dòng)彈，閥位繼續(xù)維持，泵內(nèi)液位繼續(xù)下降而使浮 子3失去更多的浮力。當(dāng)浮子下凸檔脫離彈性裝置楔角狀頭部4-1的斜坡時(shí)，浮子3受到 的下墜力達(dá)到最大而約束力急劇減小，開始加速降落。適當(dāng)選定彈簧剛度、變形量和浮子重 量及尺寸，使浮子3聚集的慣性動(dòng)量足以讓其上凸檔突破彈性裝置4的阻礙而將氣體閥位 置在瞬間翻轉(zhuǎn)回到如圖1所示的狀態(tài)，完成了泵的一個(gè)工作循環(huán)。 對(duì)上述基本實(shí)施例作適當(dāng)?shù)淖冃?，就可以在相同的基本原理之下工作。如圖3所 示，閥套腔體1-2和2-2變形為芯管1-2'和2-2'。如圖4所示，進(jìn)氣閥1和排氣閥2合并 為一體。如圖5所示，彈性裝置4不再需要多個(gè)零件，而是被簡(jiǎn)化為懸臂異形彈簧。另外， 與閥套配合的腔體或芯管的配合面可以如基本型中的光面，也可以開槽形成迷宮密封，還 可以在槽中裝密封環(huán)。 顯而易見，雖然上述的變形并不能窮盡所有的實(shí)施方法，但基本實(shí)施例已經(jīng)包含 了本實(shí)用新型的全部要義。對(duì)本實(shí)用新型的任何非實(shí)質(zhì)性的更改都并不超出本實(shí)用新型所 要求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求一種氣體壓力泵的氣體閥及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征是氣體閥由兩端相通且下端設(shè)有平衡孔的兩個(gè)套筒和與之以微小間隙配合并在適當(dāng)?shù)奈恢醚刂芟蚓鶆蜷_多個(gè)孔的腔體組成，兩腔體分別經(jīng)其上的開孔將泵與有壓氣源和排氣空間聯(lián)通，套筒下方連接軸向適當(dāng)位置上設(shè)有上、下兩個(gè)凸檔的浮子，該浮子周圍沿周向均勻地設(shè)多只頭部呈楔角狀的彈性裝置并可以借慣性動(dòng)量穿梭于兩凸檔分別被彈性裝置束縛并暫時(shí)鎖定的位置之間且使進(jìn)氣閥和排氣閥的開關(guān)狀態(tài)突然轉(zhuǎn)換。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體壓力泵的氣體閥及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征是與氣體閥套筒 相配合的也可以是在適當(dāng)?shù)奈恢醚刂芟蚓鶆蜷_多個(gè)孔的芯管，兩芯管分別經(jīng)其上的開孔將 泵與有壓氣源和排氣空間聯(lián)通。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體壓力泵的氣體閥及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征是進(jìn)氣閥和排氣 閥也可以合并為一體。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體壓力泵的氣體閥及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征是頭部呈楔角狀 的彈性裝置也可以不必需要頭部呈楔角狀的滑塊、繞線彈簧和滑道，而是被簡(jiǎn)化為具有楔 角狀彎曲的懸臂異形彈簧。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體壓力泵的氣體閥及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征是與套筒配合的 腔體或芯管的配合面可以是光面，也可以開槽形成迷宮密封，還可以在槽中裝密封環(huán)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種氣體壓力泵的氣體閥及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，屬流體輸送機(jī)械領(lǐng)域。所說氣體閥包括進(jìn)氣閥和排氣閥，其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括浮子及其配套的彈性裝置。氣體閥由兩端相通且下端設(shè)有平衡孔的套筒和與之以微小間隙配合并在適當(dāng)?shù)奈恢醚刂芟蚓奸_多個(gè)孔的腔體或芯管組成，開孔分別與有壓氣源和排氣空間相通。套筒處在高位和低位時(shí)進(jìn)氣閥和排氣閥分別處于不同的開關(guān)狀態(tài)。閥套下方連接的浮子典型地為細(xì)長(zhǎng)筒狀，在其軸向適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)有上、下兩個(gè)凸檔。在泵體內(nèi)相對(duì)于浮子軸線沿周向均勻地設(shè)多只頭部呈楔角狀的彈性裝置。浮子借慣性動(dòng)量穿梭于兩凸檔分別被彈性裝置束縛并暫時(shí)鎖定的位置之間，進(jìn)氣閥和排氣閥的開關(guān)狀態(tài)也隨之突然轉(zhuǎn)換。
文檔編號(hào)F16K31/24GK201461557SQ200920088799
公開日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月25日
發(fā)明者王國(guó)慶 申請(qǐng)人:王國(guó)慶;王國(guó)軍