[发明专利]具有偏置阀轴线的隔膜泵位置控制

说明书

本申请作为PCT国际专利申请于2008年5月1日提出，对于除美国之外的所有国家的申请人为美国国营(national)公司Wanner工程公司，仅对美国的申请人为美国公民Richard D.HEMBREE，并要求2007年5月2日提交的美国实用专利申请No.11/743,505的优先权。 

技术领域

本发明总体涉及流体泵，更具体地涉及液压驱动隔膜泵。 

背景技术

液压驱动隔膜泵可分成至少两组。第一组包括液压活塞或柱塞采用与隔膜行程不同的行程的泵。这些泵称为异步泵。异步泵通常用于大隔膜泵中的计量，在大隔膜泵中希望具有仅偏移少量(“短行程”)的大直径隔膜。短行程隔膜一般由行程更长的液压柱塞或活塞驱动。活塞的长行程使得利用小直径的活塞成为可能，这导致须在其整个行程移动活塞的曲轴和曲轴箱上的载荷更小。 

第二组包括隔膜中心与液压活塞移动相同距离的泵。这些泵称为同步泵。同步泵内的隔膜位置由活塞内的阀控制并维持活塞和隔膜中心之间距离恒定。 

用于同步泵中隔膜位置控制的示例阀系统在US3,884,598(Wanner)中公开，该专利文件以引用的方式并入于此。Wanner公开了一种系统，该系统检测隔膜相对于活塞的位置，然后起到保持隔膜位置恒定的作用。Wanner系统对于必须高速运转或者泵吸磨损材料的泵是有用的，因为系统允许采用不需在行程末端接触到止动表面的弹性体隔膜。但是，如果活塞的移动超过隔膜的移动距离，该系统将不能够恰当地保持隔膜后面的液压流体的数量以便泵恰当地运转。 

一些示例异步泵在US5,246,351(Horn)、US5,667,368(Augustyn)和US4,883,412(Malizard)中说明。所有这些示例泵采用类似方法控制隔膜位置。 这些泵中的每一个随时调整每个行程顶部或底部处的油量。当隔膜向前移动太远并达到移动极限时检出过满状态。这引起比液压流体的正常压力更高的压力，这使得阀即时打开并释放一些多余的流体。该多余的压力产生于隔膜达到止动位置或者简单地是需要更高的压力以进一步移动隔膜的偏移端点处时。该压力没有传送到泵吸流体，并因此跨隔膜产生了不平衡压降。该处理由过满产生的压力的方法需要隔膜包括适合于处理该不平衡压力而隔膜不失效的材料和结构。隔膜材料和设计上的这一限制导致采用非常大的直径、低偏移的隔膜，从而大大地增加了泵的尺寸和成本。 

已知的异步液压传动泵至少由于上述原因不允许采用相对较小且能够经受大偏移的高度挠性的弹性体隔膜。因此，这些类型隔膜的使用限于同步泵。同步泵中的活塞行程必须相对较短，因为其受限于隔膜行程。这使得曲轴和曲轴箱承受更大直径活塞的更大载荷，使得泵的驱动侧更加昂贵。 

另一个示例液压传动泵在US3,769,879(Lofquist)中公开。Lofquist公开了随隔膜的每个行程移动以在活塞行程末端处暂时打开隔膜之后的液压室(比如传送室)和流体储存器之间端口的滑柱。该端口和移动的滑柱仅允许流体的小脉冲穿过每个行程以便补偿过满或未满状态。 

Lofquist在极端未满或过满状态下(比如由泵吸流体的极低或极高泵进口压力引起的状态)具有一些显著的缺点。在极端过满状态下，伴随每个行程的流体的小脉冲不足以即时补偿过满，这会引起隔膜的应力直到产生足够行程以补偿过满状态。Lofquist的另一个缺点涉及隔膜偏置的方向。在极端条件下(比如由泵入口阻塞引起的泵吸流体较低的入口和出口压力)，Lofquist系统趋于将油加入到传送室而不向隔膜施加任何偏置，否则将排出过满的油。因此，不能解决过满问题，且隔膜将失效。 

有改进隔膜泵的隔膜位置控制的需要。 

发明内容