带有热释放的往复泵阀组件的制作方法
【专利摘要】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。
【专利说明】带有热释放的往复泵阀组件
【技术领域】
[0001 ] 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】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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】
[0005]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。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。[0010]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。
[0011]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。
[0012]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】
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]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。
[0019]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。
[0020]泵组件36是双作用泵，与止回阀92和96 —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。
[0021]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。
[0022]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。
[0023]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。
[0024]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。
[0025]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)。
[0026]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。[0027]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。
[0028]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。
[0029]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。
[0030]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。
[0031]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。
【权利要求】
1.一种活塞泵，包括: 汽缸，包括入口和出口 ； 活塞，在所述入口和所述出口之间设置在汽缸内； 第一止回阀，设置在活塞和所述入口之间； 第一旁路通道，延伸穿过第一止回阀；和 第二旁路通道，沿着汽缸从第一止回阀延伸。
2.根据权利要求1所述的活塞泵，其中第一止回阀包括: 靠近所述入口定位球座； 设置在球座内的球；和 将所述球偏压到球座中的弹簧； 其中，第一旁路通道延伸穿过球座。
3.根据权利要求1所述的活塞泵，其中第一旁路通道包括远离与所述球配合的配合面在内部延伸通过球座的孔。
4.根据权利要求1所述的活塞泵，其中活塞包括: 圆盘状的活塞头，包括: 与汽缸的直径匹配的直径；和 高度； 密封件，围绕活塞头延伸以接合汽缸。
5.根据权利要求4所述的活塞泵，其中第二旁路通道的长度长于所述圆盘状的活塞头的高度。
6.根据权利要求4所述的活塞泵，还包括多个第二旁路通道。
7.根据权利要求4所述的活塞泵，其中第二旁路通道包括沿汽缸的内表面延伸的沟槽。
8.根据权利要求1所述的活塞泵，还包括设置在所述活塞内的第二止回阀。
9.根据权利要求1所述的活塞泵，进一步包括: 空气马达，具有连接到汽缸内的活塞的活塞杆。
10.一种往复泵，包括: 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，在入口止回阀和所述第二端之间设置在汽缸内； 设置在活塞内的出口止回阀；和 清除回路，延伸穿过入口止回阀和出口止回阀以流体地连接所述第一端和所述第二端。
11.根据权利要求10所述的往复泵，其中清除回路包括: 第一旁路通道，延伸穿过入口止回阀；和 第二旁路通道，在活塞和出口止回阀附近延伸。
12.根据权利要求11所述的往复泵，其中: 入口止回阀，包括: 第一球座，设置在连接到汽缸的阀壳体中；第一球；和 第一弹簧，用于朝向第一球座和远离活塞偏压第一球； 出口止回阀，包括: 设置在活塞中的第二球座； 第二阀；和 第二弹簧，用于朝向第二球座和朝向入口止回阀偏压第二球。
13.根据权利要求12所述的往复泵，其中: 第一旁路通道包括穿过入口止回阀的第一球座的孔；并且 第二旁路通道包括沟道，该沟道位于汽缸的内部上以延伸穿过活塞和出口止回阀。
14.根据权利要求10所述的往复泵，进一步包括: 连接到汽缸的第一端的吸入管。
15.根据权利要求14所述的往复泵，进一步包括: 设置在吸入管中的填装止回阀。
16.一种在往复式活塞泵中提供热释放的方法，所述方法包括下述步骤: 通过使活塞在汽缸中在第一端和第二端之间往复运动，将流体从泵的上游的容器泵送到泵的下游的分配器；以及 当活塞不往复运动时，通过使热膨胀的流体通过将分配器流体地连接到容器的清除回路，释放由流体的热膨胀在分配器和泵之间产生的流体压力。
17.根据权利要求16所述的方法，其中清除回路包括: 旁路泵和容器的之间的止回阀的第一通道；和 旁路汽缸内的活塞的第二通道。
18.根据权利要求17所述的方法，其中: 第一通道包括形成在止回阀的阀座中的孔；并且 第二通道包括从所述第一端到大于活塞的高度的高度形成在汽缸的内部上的沟槽。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括设置在活塞中的第二止回阀。
20.根据权利要求19所述的方法，其中第一通道和第二通道形成从分配器开始延伸、穿过汽缸的第二端、围绕活塞、穿过汽缸的第一端、并且穿过止回阀的流体流径。
21.根据权利要求16的方法，进一步包括下述步骤: 当活塞不往复运动时，使用清除回路平衡汽缸中在活塞的相反两侧上的压力。
【文档编号】F15B13/02GK103502654SQ201280020370
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2012年4月25日 优先权日:2011年4月27日
【发明者】马克·L·鲍克, 游再兴, 吴学水, 小·克林顿·克雷格·格朗达哈尔 申请人:格瑞克明尼苏达有限公司