带有热释放的往复泵阀组件

摘要

本发明公开一种往复泵，包括汽缸、入口止回阀、活塞、出口止回阀和清除回路。汽缸具有第一端和第二端。入口止回阀靠近汽缸的第一端定位。活塞在入口止回阀和第二端之间设置在汽缸内。出口止回阀设置在活塞内。清除回路跨过入口止回阀和出口止回阀延伸，以流体地连接第一端和第二端。

说明书

技术领域

本发明一般地涉及往复式活塞泵，并且更具体地涉及用在往复式活塞 泵中的阀。

背景技术

往复式活塞泵通常包括空气驱动马达，该空气驱动马达使用如在本领 域中是已知的适当的换向阀和先导阀将压缩空气的稳流转换成空气马达 轴的直线往复运动。空气马达轴然后被用于驱动线性地往复运动的活塞， 该活塞可以被配置为使用适当的止回阀泵在两个方向上进行泵送。

这些类型的线性往复运动的双作用式活塞泵常用在润滑分配系统中， 以传送诸如油之类的高粘度润滑剂。这些泵系统通常安装在被布置用于大 体积分配操作的商业设施中。例如，大型容器或筒被连接到泵入口，有时 通过使用延伸管。同样，诸如手动操作式喷嘴之类的流体分配装置通过冗 长的延长软管连接到泵，使得喷嘴可以被带到特定的位置。由于在每次使 用后清除这些系统的便利和浪费因素，这是不希望的。然而，如果润滑剂 很长一段时间没有被分配，保留在延长软管中的润滑剂可以破坏系统。特 别地，润滑剂的由于温度波动的热膨胀可能会导致润滑剂的压力增加到破 裂延长软管或任何其他压力容器部件的这种程度。例如，为了安全性和便 利因素，有时容器和泵可以被储存在设施的外部。在泵系统的下游，如在 分配器和延长软管中的温度升高会导致油膨胀，这会导致系统压力过度地 上升。

传统的润滑系统包括在泵的附近的延长软管中的卸压阀，以允许热膨 胀的润滑剂从系统中渗出。然而，这样的解决方案需要使用额外的管和容 器以捕获被清除的润滑剂，这对系统增加了不希望的不便、费用和复杂性。 因此，需要更简单和更便宜的排出机构。

发明内容

本发明涉及往复泵。往复泵包括汽缸、入口止回阀、活塞、出口止回 阀和清除回路。汽缸具有第一端和第二端。入口止回阀靠近汽缸的第一端 定位。活塞在入口止回阀和第二端之间设置在汽缸内。出口止回阀设置在 活塞内。清除回路跨过入口止回阀和出口止回阀延伸，以流体地连接第一 端和第二端。

附图说明

图1是包括流体容器、空气源和具有本发明的热释放系统的线性位移 泵的润滑剂分配系统的示意性视图。

图2是图1的线性位移泵的透视图，示出了连接到空气马达组件的泵组 件。

图3是图2的线性位移泵的分解视图，示出空气马达组件、泵组件和阀 套件的连接。

图4是图2的线性位移泵的剖视图，示出利用空气马达活塞杆和活塞固 定器连接到泵活塞的空气马达活塞。

图5是图4的泵组件的特写视图，示出本发明的流体止回阀和旁路通 道。

图6是图5的细节A的特写视图，示出入口止回阀附近的第一旁路通道。

图7是图5的细节B的特写视图，示出泵活塞附近的第二旁路通道。

具体实施方式

图1是包括流体容器12、空气源14、分配器16和线性位移泵18的润滑 剂分配系统10的示意性视图，该线性位移泵18具有本发明的热释放系统。 通过空气分配管路20将加压空气从空气源14提供至润滑剂分配系统10。空 气分配管路20接合到空气源管路22中，空气源管路22直接地连接到空气源 14。在一个实施例中，空气源14包括压缩机。空气源管路22可以连接到多 个分配管路，用于为多个分配器提供动力。空气分配管路20包括诸如过滤 器24、阀26和空气调节器28之类的其它部件。在空气入口30处将加压空气 从空气分配管路20供给至空气马达组件34。泵18被连接到接地32。加压空 气驱动泵18内的空气马达组件34，空气马达组件34驱动泵组件36内的活 塞。在驱动空气马达组件34之后，压缩空气在排气口38处离开泵18。

泵组件36内的活塞的操作通过流体管路40从容器12抽取诸如油之类 的润滑剂。流体管路40可以包括具有止回阀的吸入管，所述止回阀定位为 淹没在容器12内以保持泵36被填装。泵18加压润滑油，并且将其推入被连 接到分配器16的排出管路42。分配器16包括当由操作者致动时分配润滑剂 的手动操作阀。被加压的润滑剂因此从泵汽缸36内的活塞头定位到分配器 16内的阀。因此，加压流体不提供任何额外的空间来容纳流体的热膨胀。 传统润滑剂分配系统在管路42中并入安全阀，安全阀在过压的条件下打 开。然而，并入这样的安全阀为系统增加了额外的复杂性，从而增加了部 件的数量和成本。此外，并入这些安全阀，需要系统的操作者方面的安装。 在本发明的润滑剂分配系统10中，泵18设置有集成的热释放系统，其自动 操作而不需要操作者的激活或安装。本发明的这种热释放系统也无需额外 的部件，从而最大限度地降低复杂性和费用。虽然参照润滑剂和润滑剂分 配系统进行描述，但本发明的泵18可以用于泵送在其他系统中的其它流 体。

图2是图1的线性位移泵18的透视图，显示连接到空气马达组件34的空 气泵组件36。泵18还包括入口30、流体入口44、流体出口46、空气马达汽 缸48和换向空气阀套件50。如上所述，压缩空气被提供给入口30，以驱动 汽缸48内的空气马达。使用过的空气在排气口38处从泵18中排出。换向空 气阀套件50包括交替地将压缩空气提供到汽缸48内的空气活塞的相反两 侧的阀，如本领域已知的那样。诸如油之类的流体在流体入口44处被抽吸 进入泵汽缸36的底部，并且在流体出口46处排出。本发明的热释放系统允 许出口46上游的流体向后穿过泵组件36内的活塞和入口44内的止回阀，以 行进回到入口44上游的容器12(图1)，从而提供溢出清除回路，以释放来 自流体的热膨胀的压力。

图3是图2的线性位移泵18的分解视图，显示空气马达组件34、泵组件 36和阀套件50的连接。空气马达组件34包括汽缸48、空气活塞52、底盖54、 出口壳体56和活塞杆58。空气马达组件34还包括活塞密封件60、盖密封61、 紧固件62、紧固件密封件63、先导阀64A和64B、密封件65A和65B、轴承66、 U形杯密封68、盖紧固件70、活塞杆紧固件71、以及活塞杆垫圈72。泵组 件36包括汽缸73、适配器74、进气阀壳体76、活塞固定器78、和泵活塞80。 泵组件36还包括弹簧销82、第一弹簧83、第一球84、活塞密封件85、汽缸 密封件86A和86B、第二弹簧87、第二球88、和过滤器89。将与图4同时讨 论图3。

图4是图2的线性位移泵18的横截面视图，显示使用空气马达活塞杆58 和泵固定器78连接到泵活塞80的空气马达活塞52。泵18包括空气马达组件 34、泵组件36和阀套件50，其中每一个包括参照图3列出的部件。空气马 达活塞52使用固定器71和垫圈72连接到活塞杆58。活塞52驻留在空气马达 汽缸48内部的汽缸壁90内。活塞52以密封件60被约束在活塞52和汽缸壁90 之间的方式跨靠着汽缸壁90。阀套件50在活塞52的任一侧上流体地连接到 汽缸的相对侧90A和90B。出口壳体56通过多个紧固件70连接到汽缸48。底 盖54通过多个紧固件62连接到出口壳体56。活塞杆58延伸穿过底盖54和出 口壳体56。活塞汽缸73通过适配器74连接到出口壳体56。活塞固定器78通 过活塞汽缸73内的螺纹连接和销82连接到活塞杆58。泵活塞80通过任何适 当的机械连接，例如通过螺纹接合，连接到活塞固定器78。泵活塞位于汽 缸73内。泵活塞80以密封件85被约束在活塞80和汽缸73之间的方式跨靠在 活塞汽缸73上。

第一球84和第一弹簧83设置在活塞80和活塞固定器78之间。第一弹簧 83偏置第一球84抵靠在活塞80中的球座上，以形成第一止回阀或出口阀 92。入口阀壳体76通过任何合适的机械连接，例如通过螺纹接合，连接到 活塞汽缸73。第二球88和第二弹簧87被布置在阀壳体76内并由法兰94保 持。第二弹簧87偏置第二球88抵靠在阀壳体76中的球座上，以形成第二止 回阀或入口阀96。过滤器89压配合或搭扣配合到阀壳体76中以位于球88和 入口44之间。

阀套件50包括换向阀，换向阀在活塞52的任一侧上交替地提供空气到 汽缸壁90的相对侧90A和90B，如本领域已知的那样。活塞杆58由此被驱动 以在底盖54内部的轴承66内线性地往复运动。密封件60防止空气在活塞52 周围经过。活塞52由活塞杆58驱动以在汽缸壁90内线性地往复运动。如在 本领域中已知的那样，使用先导阀64A和64B(图3)通过活塞52的冲击控 制阀套件50的换向阀。密封件65B在底盖54和出口壳体56之间密封，而密 封件65A围绕活塞杆58密封。密封件65A防止来自汽缸壁90的空气进入底盖 54，密封件65B防止空气进入出口壳体56。轴承66有利于活塞杆58平滑移 动，U形杯密封件68防止来自活塞汽缸73内部的流体进入汽缸壁90。活塞 杆58驱动活塞固定器78和泵活塞80以将流体从入口44泵送到出口46。

泵组件36是双作用泵，与止回阀92和96一起，使得在活塞80的上行冲 程和下行冲程两者中将流体泵出出口46。当活塞杆58在上行冲程中向上行 进(参考图4的方位)时，活塞固定器78和泵活塞80通过螺纹接合和弹簧 销82被向上牵引。泵活塞80的向上运动在泵汽缸73的腔73A内产生真空， 这导致第二止回阀96打开，并且来自入口44和容器12(图1)的流体被抽 吸进入汽缸73。具体来说，克服弹簧87的作用力，球88通过真空被抽吸远 离其在阀壳体76中的球座。在腔73A中产生的真空还有助于保持球84靠着 其在活塞80中的球座上，这增强弹簧83的作用力。通过第一止回阀92防止 汽缸73的腔室73B内已经存在的任何流体从室73B向上游行进返回到腔 73A。具体而言，通过第一止回阀92的球84防止腔73B内的流体通过固定器 78中的孔98(图3)向后行进。活塞80推动腔73B中存在的流体进入出口壳 体56，其中流体被推动通过出口46(图3)。在下行冲程中，活塞80推动腔 73A内的流体进入活塞80内的开口99。当来自腔73A中的流体的压力推动球 84远离其在活塞80中的球座时，流体被推动通过第一止回阀92。在通过开 口99并且进入活塞固定器98以后，流体通过孔98(图3)行进进入腔73B中。 同时，在腔73B内的流体被挤出出口46(图3)。从而活塞80可以继续在汽 缸73内往复运动，在上行冲程和下行冲程两者中泵送流体。

由于泵18的双作用泵送，即使当泵18没有被主动地操作时，在填充泵 18的同时两个腔73A和73B也保持加压流体的充满。腔73B内的流体被流体 地连接到出口46(图3)、排出管路42(图1)和分配器16(图1)。由于阀 92和分配器16内的阀被关闭并且阀96被关闭以防止活塞80和活塞杆58的 组件向下移动，这个流体被捕获在固定的体积内，没有空间容纳来自热加 热的体积膨胀。因此，加压流体的由于环境温度升高引起的任何热膨胀增 加腔73A和73B内的压力，因此需要排出流体。流体的热膨胀向下推动活塞 80，进一步加压在腔室73A内的流体。本发明提供两种模式的清除或排气 以适应活塞80的双作用泵送。具体而言，设置清除回路以允许流体排出回 到入口44、流体管路40(图1)和提供额外体积的容器12(图1)。设置第 一清除通道以允许流体被捕获在腔73A内以旁路止回阀96并且进入入口 44。设置第二清除通道以允许腔室73B内的流体旁路止回阀92并且进入腔 室73A。

图5是图4的泵组件36的特写视图，示出本发明的流体止回阀92和96 以及旁路通道100和102。图6是图5的细节A的特写视图，显示止回阀96附 近的第一旁路通道入口100。图7是图5的细节B的特写视图，示出泵活塞80 的第二旁路通道102。将要同时讨论图5，6和7。

出口止回阀92包括球84，球84通过弹簧83被推靠在球座104上。入口 止回阀96包括球88，球88通过弹簧87被推靠在球座106上。球座104形成在 活塞80中，并且球座106形成在壳体76。出口阀92在汽缸73的腔73B和73A 之间提供屏障，允许流体从腔73A流动进入腔73B，但是不在相反的方向上 流动。入口阀96在腔73A和入口44之间提供屏障，允许流体从入口44流动 进入腔73A，但是不在相反的方向上流动。

如图6所示，旁路通道100流体地连接到腔73和入口44。在所示实施例 中，旁路通道100延伸通过壳体76的内部。特别地，旁路通道100包括在入 口阀96的球座106附近并离开进入入口44的孔。在所示实施例中，旁路通 道100具有约0.5mm(-0.020英寸)的直径。旁路通道100从球座106的接触 球88的部分隔开，以防止球88擦伤或旁路通道100由于球88产生凹陷或者 损坏。

如图7所示，旁路通道102流体地连接到腔73A和腔73B。在所示实施例 中，旁路通道102延伸穿过汽缸73。特别地，旁路通道102包括沿着汽缸73 的内表面延伸的沟槽或凹槽。虽然仅显示单个通道，汽缸73可以设置有多 个旁路通道102。例如，两个旁路通道102可以在汽缸73的内表面上彼此间 隔一百八十度。所示实施例中，旁路通道102的直径为约0.5mm(-0.020英 寸)。

参考图5-7的方位，旁路通道102在活塞80的底部行进到的最低点处开 始。这允许活塞80和入口阀96之间的腔73A内的流体被流体地连接到旁路 通道102。在所示实施例中，参照图5-7的方位，旁路通道102沿着汽缸73 的内表面延伸以接合壳体76的顶端部。旁路通道102不需要沿着汽缸73的 整个长度或高度延伸。旁路通道102具有大于活塞80的高度的长度。这允 许活塞80和出口46(图3)之间的腔73B内的流体只有在活塞80是在图5的 最底端位置处或附近时才被流体地连接到旁路通道102。

当在管路42中的流体开始热膨胀时，腔73A和73B内的压力开始上升， 已经在腔73A内的流体直接通过旁路通道100排出。此外，腔73B内的流体 向下推动活塞80，从而还将腔73A内的流体推出旁路通道100。管路42中的 造成腔73B内高压的持续的流体热膨胀将导致活塞80达到下行冲程的极 限，从而再次固定分配器16(图1)和出口阀92之间的容积。在腔73B内的 流体通过旁路通道100排出以后，使用本发明的清除回路，如由温度控制， 腔73A内的流体压力可以继续释放。为了允许腔73B内的流体的无限制的热 膨胀，当活塞80被移动进入入口阀96附近时，腔73B流体地连接到腔73A。 特别地，当活塞80移动进入一位置，旁路通道102在该位置延伸穿过活塞 80以从腔73B、通道102、腔73A和通道100形成连续路径时，形成完整的清 除回路。因此，分配器16(图1)和容器12(图1)之间的路径总是存在的， 以允许泵18的上游侧的任何体积的流体排出回到泵18的下游侧的容器12。 虽然这条路径在泵18的操作过程中保持打开，由于通道100和102的小直 径，在泵抽吸作用中的任何低效率对泵18的整体操作并无重大影响。

当活塞80向下移动时，活塞杆58也向下方拉动，这反向驱动空气马达 组件34(图4)，从而压缩汽缸90B中的空气。调节器阀28(图1)允许来自 空气马达组件34的汽缸48(图4)内的空气通过阀套件50泄露，而不是压 缩到冻结或锁定活塞52的任何进一步运动的程度。通过消除空气马达组件 34内的空气产生背压，调节器阀28允许本发明的热释放的平滑操作。本发 明的热释放系统可以在没有调节器阀的情况下操作，但是汽缸壁90内的空 气的压缩增加流体将流过通道100和102的激活压力。在其它实施例中，可 以使用位于闭合位置的主排气阀代替调节器阀28。

本发明的热释放系统为泵18的操作提供了进一步的好处。旁路通道 102防止活塞52如在关闭之后停止在将先导阀64B保持在打开位置中的转 换位置处，将先导阀64B保持在打开位置中将导致来自空气源14(图1)的 压缩空气连续地流入阀套件50。旁路通道102允许在腔73A或73B中的加压 流体在两个腔之间慢慢地平衡，以将空气活塞52移动远离汽缸壁90的两端 以及移开与先导阀64B的接合。同样地，旁路通道100防止活塞52如在关闭 之后停止在将先导阀64A保持在打开位置中的切换位置处，将先导阀64A保 持在打开位置中将导致压缩来自空气源14(图1)的空气连续地流入阀套 件50。旁路通道100允许在腔73A或73B中的加压流体在两个腔之间慢慢地 平衡，以移动空气活塞52远离汽缸壁90的两端以及移开与先导阀64A的接 合。

本发明的热释放系统提供简单的、预安装的热释放。热释放清除回路 被形成在现有部件中，从而消除额外部件的费用。另外，热释放清除回路 是出厂时安装的，这消除了安装单独的热释放系统的需要。这增加系统的 固有安全性。此外，本发明的热释放清除回路使得能够无限地清除泵的下 游的流体，大大地增加了由系统提供的安全和保护。

尽管已经参照优选实施例对本发明进行了描述，本领域技术人员将认 识到，在不脱离本发明的精神和范围的情况下能够在形式和细节上做出变 化。