用于检测隔膜泵隔膜位移的检测结构及隔膜破裂检测方法与流程

1.本发明涉及隔膜泵检测的技术领域，具体涉及用于检测隔膜泵隔膜位移的检测结构及隔膜破裂检测方法。


背景技术：

2.隔膜泵又称控制泵，是一种广泛应用于食品行业、环保行业以及建筑等行业的泵。隔膜泵一般分为气动隔膜泵和电动隔膜泵两大类，在控制过程中的作用是接受调节器或计算机的控制信号，改变被调介质的流量，使被调参数维持在所要求的范围内，从而达到生产过程的自动化。其主要是依靠隔膜的来回鼓动改变工作室容积从而吸入和排出液体的。
3.由于隔膜多次来回鼓动，在实际使用过程中会遇到隔膜泵中隔膜破裂的情况发明，由此造成物料泄漏、污染泵体气阀室，甚至造成隔膜泵报废的情况。为了检测隔膜泵中隔膜是否破裂的情况，因此，在市面上隔膜泵常采用压敏报警、化敏报警和电磁感应报警对隔膜破进行检测。
4.但是，以上还会存在以下技术问题：1、压敏报警由于报警孔容易被介质颗粒堵住而无法正常报警；2、化敏报警需要隔膜破裂区域很大、介质和液压油充分混合后才能报警，无法在隔膜初始破裂时就发出报警信号；3、电磁感应报警是利用磁感应探头检测隔膜是否每个行程都能到达某个点位通过程序判断报警，其传感器为开关量信号，无法精确的知晓隔膜在整个行程过程中的运动情况，无法及时对隔膜破裂做出精确判断。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种位置检测精度高，可实时检测隔膜整个运行过程中的位置，输送出位置的连续信号的用于检测隔膜泵隔膜位移的检测结构及隔膜破裂检测方法。
6.解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
7.用于检测隔膜泵隔膜位移的检测结构，包括泵体，泵体内安装有隔膜，泵体上连接有液力管，泵体内且位于隔膜的一侧设置有导杆，导杆的一端固定连接在隔膜上，导杆的另一端沿隔膜鼓动方向穿过于泵体且伸入于液力管内，导杆能够沿隔膜鼓动方向与所述泵体滑动配合，液力管内设置有与导杆同中心线的探杆，探杆背对导杆的一端穿过液力管且与液力管密封固定，探杆位于液力管外的一端连接有电线，电线的另一端电连接有处理单元，导杆朝向探杆的一端凹设有沿其中心线方向延伸的条形孔，探杆朝向导杆的一端伸入于条形孔内，当隔膜鼓动时，导杆与探杆能够发生相对移动，导杆位于条形孔所在的一端安装有与导杆同中心线设置的环形感应元件，探杆穿过于环形感应元件。
8.本方案的运动过程为：通过隔膜泵内的活塞运动驱动隔膜来回鼓动，在隔膜来回鼓动时，带动液力管内的导杆往复运动，而探杆背对导杆的一端穿过液力管且与液力管密封固定，因此，探杆保持不动，导杆往复运动；由于环形感应元件固定在导杆位于条形孔所在的一端，因此，环形感应元件会随着导杆往复运动而运动，这样，环形感应元件移动的位
置就是隔膜移动的位置，由于探杆是穿过环形感应元件插入条形孔内，当隔膜带动导杆往复运动时，探杆保持固定，两者之间相对运动，因此，探杆与环形感应元件会相对运动，探杆将环形感应元件移动的位置电信号通过电线传递至处理单元，获得隔膜的移动位置信息。
9.进一步，所述液力管的外侧固定连接有与所述探杆同中心线设置的固定管，所述液力管上穿设有与固定管同中心线设置的通孔，固定管远离所述液力管的一端凹设有与固定管同中心线设置的安装孔，安装孔直径大于固定管内径，所述探杆远离所述导杆的一端固定连接有限位块，限位块容纳于安装孔内且抵接在安装孔孔底上，安装孔内密封固定有抵接在限位块上的密封块，所述电线穿过于密封块。
10.通过固定管对探杆伸出液力管的端部进行固定，同时也对探杆的端部进行保护，再通过限位块容纳于安装孔内且抵接在安装孔孔底上，安装孔内密封固定有抵接在限位块上的密封块，这样对探杆的端部进行限位，同时，再让电线穿过于密封块并与处理单元连接。
11.进一步，所述导杆远离隔膜的端部上开设有与所述条形孔同中心线设置的台阶孔，所述环形感应元件放置在台阶孔内，所述台阶孔内且位于所述环形感应元件的外侧固定连接有用于将所述环形感应元件压紧在台阶孔孔底的盖帽。
12.这样，通过台阶孔用于容纳环形感应元件，再通过盖帽对环形感应元件进行密封，避免导杆在往复运动的过程中环形感应元件掉落。
13.用于检测隔膜泵隔膜破裂的检测方法，使用用于检测隔膜泵隔膜位移的检测结构进行检测，包括以下步骤：
14.步骤一：获取隔膜位移数据平均值：在隔膜泵运行过程中，隔膜泵的隔膜鼓起状态和回缩状态之间的时间为一个周期，隔膜从鼓起状态到回缩状态移动的距离在该周期内的变化为位移数据，在隔膜泵运行一段时间后，处理单元记录该段时间内隔膜的位移数据变化，得到隔膜n个周期的位移数据，处理单元再分析每一个周期内对应时刻隔膜位移的波动值范围，得到标准的隔膜位移曲线数据，经计算获得位移数据平均值si；
15.步骤二：实时采样计数：根据设计要求，在处理单元内分别设置报警偏差系数ka和停机偏差系数ks，当隔膜泵连续运行时，通过环形感应元件实时采集隔膜的位移数据，将每个周期内实时采集的位移数据采样值s
it
与步骤一中的位移数据平均值si进行对比，当ks》|s
it-si|/v
i0
》ka，报警计数值ca加1；当|s
it-si|/v
i0
》ks，停机计数值cs加1，其中，v
i0
为最大波动范围；在连续的周期内，当报警计数值ca和停机计数值cs不连续增加时，报警计数值ca和停机计数值cs数值清零；
16.步骤三：输出报警和停机信号：根据设计要求，设定报警计数溢出值oa和停机计数溢出值os；当ca》oa时，发出报警信号；当cs》os时，发出停机信号。
17.进一步，在步骤一中，在一个周期内采样m次，采集到的位移数据为s
ij
，i表示一个周期t内的采样序数，j表示n个周期的序数；表示隔膜n个周期内的一个标准周期；一个标准周期内，每个采样时刻的位移数据平均值si，其计算公式为：
18.19.该位移数据平均值储存在处理单元中。
20.进一步，在判断n个周期内某一采样时刻i0隔膜位移中的最大值和最小值求得最大波动范围遍历m个采样时刻，得到标准的隔膜位移曲线数据。
21.进一步，在步骤二中，还包括与液力管连通的机座，机座内还设有曲轴，曲轴的端部穿过机座的侧壁并连接有用于检测曲轴的角度相位的角度传感器，所述角度传感器与处理单元电连接，通过角度传感器获取曲轴的角度相位，在判断报警计数值ca和停机计数值cs数值清零后，根据曲轴的角度相位的变化，在角度相位为0时，从该周期开始报警计数值ca和停机计数值cs数值从零计数。
22.角度传感器用于检测曲轴的角度相位，是用于判断什么时候开始记录检测隔膜移动位置信息，并将该信息传递至处理单元内。
23.现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
24.1、本发明精度高，与角度传感器相配合，能够实时对隔膜泵内的隔膜运行过程中检测其位移位置，能够输送出隔膜位置的连续信号；同时，本发明中的探杆能够长期浸泡在液压油中，能够直接承受油液高压，无须设计承压盒，可降低成本；而且，利用导杆与探杆的相对运动的配合，即使隔膜破裂，其也不会影响探杆的正常工作，而且探杆对油液中的杂质容忍度高。
25.2、本发明结构简单，便于操作和维护，同时，本发明中的探杆和环形感应元件为通用元件，而环形感应元件一般为磁环，因此，本发明无须自制，标准化、可靠度和性价比高；
26.同时，结合本发明隔膜破裂检测方法，可根据不同工况，可将实际设计、使用过程中的经验数据应用于算法中，提高隔膜破裂报警的准确性；同时，方法中的运算量小，可移植性高，通过方法还可在隔膜前期破裂口较小时，就可发出报警信号，减小隔膜破裂带来的损失，其灵敏度高。
附图说明
27.图1为本发明用于检测隔膜泵隔膜位移的检测结构的结构示意图。
28.图2为图1中a处的局部放大图。
29.图3为本发明用于检测隔膜泵隔膜破裂的检测方法的流程图。
30.图4为本发明用于检测隔膜泵隔膜位移的检测结构中角度传感器安装位置示意图。
31.图中：液力管1、导杆2、隔膜3、泵体4、固定筒5、探杆6、环形感应元件7、盖帽8、角度传感器9、曲轴10、机座11。
具体实施方式
32.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
33.本实施例：参见图1和图2，用于检测隔膜泵隔膜位移的检测结构，包括泵体4，泵体4内安装有隔膜3，泵体4上连接有液力管1，泵体4内且位于隔膜3的一侧设置有导杆2，导杆2的一端固定连接在隔膜3上，导杆2的另一端沿隔膜3鼓动方向穿过于泵体4且伸入于液力管
1内，导杆2能够沿隔膜3鼓动方向与泵体4滑动配合，液力管1内设置有与导杆2同中心线的探杆6，探杆6背对导杆2的一端穿过液力管1且与液力管1密封固定，探杆6位于液力管1外的一端连接有电线，电线的另一端电连接有处理单元，导杆2朝向探杆6的一端凹设有沿其中心线方向延伸的条形孔，探杆6朝向导杆2的一端伸入于条形孔内，当隔膜3鼓动时，导杆2与探杆6能够发生相对移动，导杆2位于条形孔所在的一端安装有与导杆2同中心线设置的环形感应元件7，探杆6穿过于环形感应元件7。
34.本方案的运动过程为：通过隔膜3泵内的活塞运动驱动隔膜3来回鼓动，在隔膜3来回鼓动时，带动液力管1内的导杆2往复运动，而探杆6背对导杆2的一端穿过液力管1且与液力管1密封固定，因此，探杆6保持不动，导杆2往复运动；由于环形感应元件7固定在导杆2位于条形孔所在的一端，因此，环形感应元件7会随着导杆2往复运动而运动，这样，环形感应元件7移动的位置就是隔膜3移动的位置，由于探杆6是穿过环形感应元件7插入条形孔内，当隔膜3带动导杆2往复运动时，探杆6保持固定，两者之间相对运动，因此，探杆6与环形感应元件7会相对运动，探杆6将环形感应元件7移动的位置电信号通过电线传递至处理单元，获得隔膜3的移动位置信息。
35.如图4所示，还包括与液力管1连通的机座11，机座11内还设有曲轴10，曲轴10的端部穿过机座11的侧壁并连接有用于检测曲轴10的角度相位的角度传感器9，角度传感器9与处理单元电连接。角度传感器9用于检测曲轴10的角度相位，是用于判断什么时候开始记录检测隔膜3移动位置信息，并将该信息传递至处理单元内。
36.在安装角度传感器9时，由于角度传感器9自身有一个孔，配合曲轴10的轴，轴每转过1/16圈，角度传感器9就会计数一次。往一个方向转动时，计数增加，在角度传感器9计数时，其开始记录检测隔膜3移动位置信息。
37.作为优选，液力管1的外侧固定连接有与探杆6同中心线设置的固定管，液力管1上穿设有与固定管同中心线设置的通孔，固定管远离液力管1的一端凹设有与固定管同中心线设置的安装孔，安装孔直径大于固定管内径，探杆6远离导杆2的一端固定连接有限位块，限位块容纳于安装孔内且抵接在安装孔孔底上，安装孔内密封固定有抵接在限位块上的密封块，电线穿过于密封块。
38.通过固定管对探杆6伸出液力管1的端部进行固定，同时也对探杆6的端部进行保护，再通过限位块容纳于安装孔内且抵接在安装孔孔底上，安装孔内密封固定有抵接在限位块上的密封块，这样对探杆6的端部进行限位，同时，再让电线穿过于密封块并与处理单元连接。
39.作为优选，导杆2远离隔膜3的端部上开设有与条形孔同中心线设置的台阶孔，环形感应元件7放置在台阶孔内，台阶孔内且位于环形感应元件7的外侧固定连接有用于将环形感应元件7压紧在台阶孔孔底的盖帽8。
40.这样，通过台阶孔用于容纳环形感应元件7，再通过盖帽8对环形感应元件7进行密封，避免导杆2在往复运动的过程中环形感应元件7掉落。
41.参见图3所示，用于检测隔膜泵隔膜破裂的检测方法，使用用于检测隔膜泵隔膜位移的检测结构进行检测，包括以下步骤：
42.步骤一：获取隔膜位移数据平均值：在隔膜泵运行过程中，隔膜泵的隔膜鼓起状态和回缩状态之间的时间为一个周期，隔膜从鼓起状态到回缩状态移动的距离在该周期内的
变化为位移数据，在隔膜泵运行一段时间后，处理单元记录该段时间内隔膜的位移数据变化，得到隔膜n个周期的位移数据，处理单元再分析每一个周期内对应时刻隔膜位移的波动值范围，得到标准的隔膜位移曲线数据，经计算获得位移数据平均值si；
43.步骤二：实时采样计数：根据设计要求，在处理单元内分别设置报警偏差系数ka和停机偏差系数ks，当隔膜泵连续运行时，通过环形感应元件实时采集隔膜的位移数据，将每个周期内实时采集的位移数据采样值s
it
与步骤一中的位移数据平均值si进行对比，当ks》|s
it-si|/v
i0
》ka，报警计数值ca加1；当|s
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》ks，停机计数值cs加1，其中，v
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为最大波动范围；在连续的周期内，当报警计数值ca和停机计数值cs不连续增加时，报警计数值ca和停机计数值cs数值清零；
44.步骤三：输出报警和停机信号：根据设计要求，设定报警计数溢出值oa和停机计数溢出值os；当ca》oa时，发出报警信号；当cs》os时，发出停机信号。
45.作为优选，在步骤一中，在一个周期内采样m次，采集到的位移数据为s
ij
，i表示一个周期t内的采样序数，j表示n个周期的序数；表示隔膜n个周期内的一个标准周期；一个标准周期内，每个采样时刻的位移数据平均值si，其计算公式为：
[0046][0047]
该位移数据平均值储存在处理单元中。
[0048]
作为优选，在判断n个周期内某一采样时刻i0隔膜位移中的最大值和最小值求得最大波动范围遍历m个采样时刻，得到标准的隔膜位移曲线数据。
[0049]
作为优选，在步骤二中，通过角度传感器获取曲轴的角度相位，在判断报警计数值ca和停机计数值cs数值清零后，根据曲轴的角度相位的变化，在角度相位为0时，从该周期开始报警计数值ca和停机计数值cs数值从零计数。
[0050]
本发明精度高，与角度传感器9相配合，能够实时对隔膜泵内的隔膜3运行过程中检测其位移位置，能够输送出隔膜3位置的连续信号；同时，本发明的探杆6能够长期浸泡在液压油中，能够直接承受油液高压，无须设计承压盒，可降低成本；而且，利用导杆2与探杆6的相对运动的配合，即使隔膜3破裂，其也不会影响探杆6的正常工作，而且探杆6对油液中的杂质容忍度高。
[0051]
本发明结构简单，便于操作和维护，同时，本发明中的探杆6和环形感应元件7为通用元件，而环形感应元件7一般为磁环，因此，本发明无须自制，标准化、可靠度和性价比高；
[0052]
同时，结合本发明的隔膜破裂检测方法，可根据不同工况，可将实际设计、使用过程中的经验数据应用于算法中，提高隔膜3破裂报警的准确性；同时，方法中的运算量小，可移植性高，通过方法还可在隔膜3前期破裂口较小时，就可发出报警信号，减小隔膜3破裂带来的损失，其灵敏度高。
[0053]
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而
不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。