CN1077009A - 用于往复机械的气阀致动装置 - Google Patents

Abstract

一种用于将空气流导入双动式往复运动电机内 的气体控制阀，该阀具有一个以其一端枢轴地连接到 电机上并沿其长度机械地连接在一个往复运动电机 构件上的第一杆件；一个枢轴地连接到与第一杆件连 接的同一点上的第二杆件，该杆件具有一个弹簧卡锁 机构，用以将其定位在两个枢轴位置中的任何一个； 两个连杆都有可以对准的横向槽，一根压缩螺旋弹簧 连接在这两条槽内；和一个连接在所述第二杆件上并 可与其一同枢轴移动的滑动阀件。

Description

本发明涉及往复机械，特别是涉及一种用于往复机械的气阀致动装置。本发明特别适用于双动式气动往复隔膜泵和类似的装置，其中，一对隔开的隔膜泵送腔由一根公共的轴互连。本发明在某些工业用途中还可以作为一个导阀应用，其作为传感一个较小范围的机械运动的结果，将加压流体源导向数个通道中的任何一个中。

往复机械，尤其是往复式电机和泵机械，利用一个阀装置来控制行程和反向机构，以使往复动作出现。这种机械通常使用一个换向阀，该阀在接近行程的端部通过往复式机械驱动，使作用在一个活塞和/或隔膜上的驱动力从一个方向转换到相反的方向。在双动式泵中，利用阀换向机构将驱动流体以泵的一侧排出，并允许驱动流体进入泵的另一侧。在大多数情况下，双动式往复泵设有沿一公共轴安排的有源泵送元件，一根公共轴将这些元件互连起来。因此，该公共轴随着驱动元件（可以是活塞或隔模元件）一起往复运动。换向机构很方便地与往复运动的公共轴偶合，以便传感行程的位置并在适当的行程位置致动一个换向阀，将加压的驱动流体从泵的一侧送到另一侧。

使这些流体变向流动的阀致动装置必须能在一个宽范围的往复速度内进行可靠的动作。在非常慢的往复速度时，阀致动装置必须不致于产生不稳定或不完全的致动，因为这可能会使泵“失速”并中止操作。在非常高的往复速度时，阀致动装置必须能非常快地致动，以便使该泵输送必要的和要求的液体流动速率。慢的速度要求表明阀致动装置在转换点具有可靠的快速操作。高速要求表明阀致动装置具有相对低的质量和惯性。

因此，本发明的一个主要目的是提出一种用于往复机械的致动装置，该装置在一个宽的操作速度范围能准确和可靠的致动。

本发明的另一个目的是提出一种往复机械阀致动装置，该装置在往复机械的一个预定位置上具有准确的作用，不论操作的速度如何。

本发明的再一个目的是提出一种用于双动式隔膜泵的气阀致动装置，它具有简单和可靠的结构。

本发明的又一目的是提出一种用于双动式往复泵的气阀致动装置，其可以作为一种便宜和简单的换向阀操作。

本发明提出的阀致动装置用于往复机械，尤其是用于气动操作的双动式隔膜和活塞泵，其中，致动装置连接到一根将两个泵送元件互连起来的公共轴上。该轴的往复运动偶合到一根致动连杆上，而连杆又绕着一根垂直于驱动轴往复运动方向的轴枢轴地安装。一根锁杆也枢轴地绕着同一个轴安装并与致动装置连杆紧密对齐，然而在别的方面却未连接到驱动轴上。该铁杆带有一个滑动的钟形阀并与一个弹簧卡锁机构偶合，该弹簧卡锁机构允许锁杆在绕着它的枢轴的两个预定位置的任何一个位置定位。锁杆和致动装置连杆具有通过其上的各条对准的槽，一根螺旋弹簧连接在这些槽中，因此，将两个杆件朝着一个对准的关系推压。在本发明的一个较佳实施例中，一个致动插头放在螺旋弹簧的里面，其长度小于槽的长度，由此限制一个杆件相对另一个杆件绕着枢轴的最大角度偏差。由于偶合机构，致动连杆与驱动轴的往复运动一致地绕着枢轴摆动，而锁杆通过弹簧卡锁机构保持在一个固定的位置;在致动装置连杆的一个特定的角度偏差位置，螺旋弹簧和/或弹簧插头克服弹簧卡锁机构的力，使锁杆跟随着致动装置连杆。锁杆迅速地移动到它的第二卡锁位置，同时滑动钟形阀，钟形阀使加压的流体的流动改道，从泵的一侧流到另一侧，同时将泵的预先加压侧排到一个排出口。

从这里提供的对较佳实施例的详细说明并参照附图将会对本发明有更完全的了解。应该理解到，该实施例仅仅是用于举例说明并不限制本发明的范围，因为对于熟悉本领域的人员来说在不脱离本发明的精神范围内可作出各种变化和变更型，这些变化和变更型应包括在本发明的范围内。以下：

图1是对应于本发明的双动式隔膜泵的等角视图;

图2是沿图3中的2-2线截取的剖面图;

图3是沿图1中的3-3线截取的剖面图;

图4A-4D显示本发明在四个不同的操作位置;

图5显示致动装置的一个另一形式的部分展开图，以及

图6显示致动装置和驱动轴之间的机械连接的一种形式。

首先参见图1，它显示了一个双动式隔膜泵10的等角视图。泵10具有一对对准的泵送室12，13，其中的每一个都含有一个隔膜，这两块隔膜由一个公共的轴互连。泵送室12、13的中间是一个具有一块可移动的盖板26的致动装置壳体14。泵送室12和13有一对液体输送通道16、17，用于从泵送室接收液体和以增加的压力和流动输送速度输送液体。合适的止回阀用于泵送室12和13，以控制流入和流出泵送室的方向。在图2所示的实施例中，通道16是一条进入通道，而通道17是输送通道。致动装置壳体14有一条与其连接的加压空气入口管道20，一条空气出口管道21从那里伸出。由管道20提供的加压空气作为泵10的操作作用的驱动能源。

接着参见图2，其显示沿图3中的2-2线截取的泵10的剖面图。致动装置壳体14内形成有一个腔室24，以提供容纳阀致动机构的空间，这部分内容将在下面进行说明。进口20a进入腔室24，并连接在加压空气入口管道20上。一个出口21a也通入腔室24并连接在空气出口管道21上。通道22连接在泵送室12和腔室24之间，通过一个孔口28通入腔室24内。一条通道23连接在泵送室13和腔室24之间，通过一个孔口29通入腔室24内。一根公共的轴30在泵送室12和13内的各个隔膜之间将它们连接起来并通过腔室24。轴30上的一条中心槽31用于帮助进行轴30和阀致动装置之间的驱动连接，这部分内容将在下面说明。腔室24内形成有一个枢孔32，用于接受阀致动装置的枢轴销，这部分内容也在后面说明。隔膜56由一个隔膜固定机构56a夹住在泵送室12内。同样地，隔膜57由隔膜固定机构57a夹住在泵送室13内。

图3显示沿图1中的3-3线截取的视图，其中阀致动装置40处于操作状态。图3还显示了盖板26，它进入操作位置固定在致动装置壳体14上。空气入口通道20和空气出口通道21通入由腔室24产生的腔室。阀致动装置40借助于一个枢轴销34枢轴地连接在壳体14上。枢轴销34最好固定在一个销杆44上，而一个致动装置连杆42则绕着枢轴销34可自由地移动。一个螺旋弹簧50位于锁杆44和致动装置连杆42上的槽35，36内，其目的将在下面结合图4A-4D进行说明。锁杆44具有一个靠在其下表面固定的钟形阀46，并且在其上表面具有两个卡锁凹部。一个卡锁球48由一根压簧49推动与锁杆44的上表面相接触。

图6显示一个用作轴槽31和致动装置连杆42之间的机械连接的轭架15。该轭架15具有一个弯曲的下表面25，其尺寸设定成使其贴靠着轴槽31连接。轭架15的上部形成一个凸出部27，它可插入致动装置连杆42上的一个开口27a内。使用轭架15，轴30的往复运动传递给致动装置连杆42，由此使致动装置连杆42以摆动的方式绕着销34作枢轴转动。凸出部27并不与锁杆44连接，而是通过一个开口连接在致动装置连杆42上。

图4A至4D显示处于四个不同操作位置的阀致动装置40的底部视图。图4A中致动装置连杆42和锁杆44处于对准位置，它们在腔室24内各自枢轴地转动到一个极端枢轴位置。在这个位置上，锁杆44与腔室24的外壁面24a接触。这个位置表示活塞30的最右位置，正如图4A-4D所示，也相当于活塞轴30开始从它的最右位置按图4A中的箭头方向向左移动的转向位置。在图4A中所示的致动装置连杆42位置中，钟形阀46在孔口28和排出口21a之间提供一个流动连通通道。孔口29暴露在由腔室24形成的腔室内部，并暴露在由管道20进入的加压空气源中。进入孔口29的加压空气流流至泵送室13，由此在泵送室13内将隔膜向外压。相反，在泵送室12内的空气通过孔口28到排出口21a并排入大气中，也就是说，泵送室12被减压，而泵送室13被加压。

图4B显示位于另一位置从底部看的阀致动装置40，其中，作为随着活塞轴30向左移动的结果致动装置连杆42已向左枢轴地转动了一个预定的量。在弹簧卡锁机构47的影响下，锁杆44保留在它的最右位置，弹簧卡锁机构趋向于将它保持在这个位置。结果，螺旋弹簧50通过在致动装置连杆42和锁杆44上的槽35和36的相互不对准而被压缩。由弹簧50的压缩而产生的弹性力随着致动装置连杆42向左枢轴转动逐渐增加地施加在锁杆44上。值得注意的是，在图4B所示的位置中，孔口29仍暴露在由腔室24形成的腔室内的加压空气中，孔口28以流动关系保持与排出口21a连接。

图4C显示螺旋弹簧50的弹力已增加到足以使锁杆44从其卡锁位置释放并向左移动到它的第二卡锁位置之后致动装置连杆和锁杆的各自位置。在这个位置，锁杆44与腔室24的内壁24a接触，钟形阀46提供了一条从孔口29到排出口21a的流动通道。孔口28暴露在腔室24内的加压空气中并将这些加压空气送入泵送室12内。这就使得泵送室12内的隔膜向外移动，由此使轴30向右移动，如图4C中的箭头所示。致动装置连杆42继续随轴30一起移动，并根据轴30的移动开始向右枢轴转动。

图4D显示轴30向右移动一预定量和致动装连杆42枢轴运动之后，致动装置连杆和锁杆的位置。在这个位置，致动装置连杆42已绕着销34枢轴转动了一个预定的角度量。在卡锁弹簧装置47的影响下，锁杆44保持在它的最左位置，而螺旋弹簧50的压缩力产生一个对着锁杆44逐渐增加的向右的力。当致动装置连杆42的向右运动达到足够量时，螺旋弹簧50的弹力足够大到能克服弹簧卡锁力的作用，将卡锁44保持在图4D中所示的位置，然后锁杆44将突然向右移动到它的第一卡锁位置，即如图4A所示的位置。经过操作的所有位置之后，即完成了由阀致动装置40产生的致动循环。值得特别注意的是，根据作用在锁杆44上的总的弹力，它将占据两个卡锁位置中的任何一个。当螺旋弹簧50的压缩力超过作用在锁杆44上的弹簧卡锁力时，弹簧卡锁力被克服，锁杆44迅速地被压入到它的另一卡锁位置。

图5显示另一种结构，其中阀致动装置40可以具有更为精确的和预定的切换作用。在这个例子中，一个插入件52松松地插在螺旋弹簧50内并由该弹簧50约束在其内。当致动装置连杆42与锁杆44对准时，插入件52可沿着螺旋弹簧50的轴线在槽35、36内自由地移动。当致动装置连杆42和锁杆44由于致动装置连杆42的枢轴运动而未对准时，插入件52的自由移动通道逐渐减小。在其种程度的未对准位置，插入件52连接在槽35、36的各个侧壁之间，致动装置连杆42的进一步枢轴运动促使锁杆44产生一个相应的枢轴运动。这种运动克服了卡锁弹簧力并使锁杆44立即搭锁到它的另一卡锁位置。图5所示的另一结构的优点是在致动装置连杆42的一个可断定的和预定的枢轴位置上确实提供了锁杆44的正确运动。它消除了作用在锁杆44上的弹簧力的平衡方面的任何不精确性，尤其是消除了经过长时期使用后弹簧力特性可能出现变化而引起的不精确性。因此，图5所示的另一种结构对阀致动装置在一个持续的使用期后仍具有精确的作用是较理想的。

图5还显示了致动装置连杆42的致动机构的另一种结构。这种结构不是如上述的那样利用轭架15将枢轴运动传递给致动装置连杆42，而是利用另一种形式的致动装置。在一些往复运动机械中它是特别有用的，其中，活塞或隔膜的往复运动可以通过一对可移动的杆件54、55被追踪。杆件54、55可以对准，对便对应于活塞或其它驱动件的往复运动一起移动，而且在至少一部分往复运动行程过程中与致动装置连杆42接触。在这个例子中，杆件54、55侧向移动与致动装置连杆42接触，由此使致动装置连杆42绕着它的枢轴销34枢转，从而获得与上述情况相同的相对枢轴运动。当然，在这种结构中，不必使用轭架15或类似结构。但是，在这种结构中，理想的情况是使致动装置连杆42沿其各个边形成部分凸出的唇边42a、42b。这种凸出的唇边结构为杆件54、55提供了一种更可靠的接触面。

在操作过程中，液体进口和出口管适当地连接到待泵送的液体源和泵送目的地，加压空气通道20连接上了加压空气。加压空气源一般通过一个阀和调节机构供送，以便加压的程度可以被控制。加压空气一进入致动装置壳体，它就立刻进入泵送室12、13中的一个，这取决于阀致动装置40的初始位置。这就使得加压腔室内的隔膜向外移动，由此使连接轴按相同的方向移动，并使阀致动装置相应地操作。在一个预定的轴位置，阀致动装置栓牢，使加压空气的气流改道至另一泵送室，并使第一泵送室内的加压空气放气。这就使得轴按相反的方向移动继续泵的连续循环。如果增加加压空气，泵的往复作用相应地增加，如果减少加压空气，泵的往复作用相应地减少。

本发明在不脱离其精神或基本特征的情况下可按其它一些形式来实施，因此，本发明要求保护的范围由所附的权利要求书来限定。

Claims (8)

1、一种在具有往复构件的机械中控制气流通道的气体控制阀，其特征在于它包括：

a)一个枢轴地将其两端的最接近一端连接到所述机械上并连接到所述往复构件上的第一杆件，所述第一杆件具有一条通过其上的横向槽；

b)一个枢轴地将其两端的最接近一端连接到所述机械上的第二杆件，所述杆件具有将所述第二杆件推入两个预定的卡锁位置中的任何一个位置的弹簧卡锁装置，所述的第二杆件具有一条通过其上的横向槽，该槽与所述第一杆件上的横向槽对准；

c)一个连接在所述第二杆件上并能与其一起移动的滑动阀件；

d)位于所述机械上的至少两条空气通道，所述空气通道具有暴露的孔口，以便由所述滑动阀件在预定位置与其相连接。

e)一根连接在所述第一和第二杆件的所述横向槽内的压缩弹簧，通过所述压缩弹簧的最大弹力足以克服所述弹簧卡锁装置。

2、如权利要求1所述的气体控制阀，其特征在于它还包括一个位于所述压缩弹簧内并与所述两条横向槽连接的可滑动插入件。

3、如权利要求1所述的气体控制阀，其特征在于它还包括一条在所述机械的往复运动构件上的槽和一个安装在所述槽上面的轭架，所述轭架具有一个凸出的凸出部，所述的第一杆件还包括一个配置在所述轭架的凸出部上面的开口。

4、如权利要求1所述的气体控制阀，其特征在于：所述滑动阀件还包括一个可滑动的钟形阀，所述空气通道还包括具有相邻孔口的三条空气通道，因而所述的钟形阀可以将所述三条空气通道的二条连接到空气流连接装置上。

5、一种双动式可往复运动的泵，它具有相对的泵送缸和一个连接在泵送缸之间的往复运动轴，其特征在于它包括：

a）一条环绕着所述轴的槽和一个安装在所述槽上面的轭架，所述轭架具有一个凸出的凸出部;

b）一个枢轴地沿一条垂直于所述往复运动轴的轴线连接的第一杠杆，它具有一个配合在所述轭架凸出部上的开口，所述第一杆件具有一条穿过其上的横向槽;

c）一个枢轴地沿垂直于所述往复运动轴的轴线连接并邻近于所述第一杠杆的第二杆件，所述第二杆件具有一条穿过其上的横向槽，该槽可以与通过所述第一杆件的横向槽对准;

d）连接到所述第二杆件上，用于将所述第二杆件推入两个绕着所述轴线的预定枢轴位置中的任何一个位置的卡锁装置;

e）一个连接到所述第二杆件上的滑动阀，它具有按照所述第二杆件的两个枢轴位置选择性地将空气流导入所述相对的泵送缸的装置;

f）一根位于所述第一和第二杆件上的两条横向槽内的压缩弹簧。

6、如权利要求5所述的泵，其特征在于：它还包括一个位于所述压缩弹簧内的插入件，所述插入件的长度尺寸小于所述横向槽的长度尺寸。

7、如权利要求6所述的泵，其特征在于：所述的滑动阀还包括三个相距很近的孔口和一个可滑动的钟形阀件，钟形阀件可在一个第一位置（其中，中心孔口与一个第一外侧孔口连通）和一个第二位置（其中，中心孔口与一个第二外侧孔口连通）之间移动。

8、一种用于在具有一个气体驱动的可往复运动的驱动件的电机上导入一条气流通道的空气控制阀，其特征在于它包括：

a）一个用其两端的最近一端枢轴地连接到电机上的第一杆件，该杆件沿着它的长度连接到所述可往复运动的驱动件上并具有一条穿过其上的横向槽;

b）一个用其两端的最近一端枢轴地连接到所述电机上的第二杆件，该杆件具有一条穿过其上的横向槽，该槽可与所述第一杆件上的横向槽对准;

c）作用在所述第二杆件上的弹簧卡锁装置，该装置将所述第二杆件推入两个预定的枢轴位置中的任何一个位置;

d）一个连接到所述第二杆件上的滑动阀件，该阀件可与其一起枢轴移动进入空气流通道，以便将空气流导入两个方向的任何一个方向的通道，每个通道对应于所述第二杆件的枢轴位置之一;

e）一根连接在所述第一和第二杆件上的所述横向槽内的压缩螺旋弹簧。

Images