专利名称：气体压力泵的气体阀及其驱动机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种气体压力泵的气体阀及其驱动机构，属流体输送机械领域。
背景技术：
气体压力泵是电动泵之外一种重要的泵的型式。它以有压气体直接作用于液体介质的表面之上而将其压送出去。所说的气体为广义概念，包括空气、天然气、水蒸汽等。液体的进入和排出一般由两只单向阀(合称液体阀)控制，而气体的进入和排出则由设在泵上部的进气阀和排气阀(合称气体阀)控制。气体阀由浮子通过一定的机构驱动，跟随泵内液位的变化而转换其开关状态。当泵内压力低时，液体通过进液单向阀进入泵内，液位升高。当泵内液位上升到预定水平(高液位)时，浮子就通过驱动机构使进气阀开通、排气阀关闭。于是有压气体就从泵上部进入，泵内压力升高，液体经排液单向阀被压出，液位下降。当液位下降到预定水平(低液位)时，浮子就通过驱动机构使进气阀关闭、排气阀开通。于是泵内的有压气体排出，泵内压力降低，液体重新进入，液位又开始上升，泵进入另一次循环，以至无穷。 迄今采用的气体阀绝大多数为塞阀，少部分为回转阀或活塞阀。塞阀由于其自身
结构，存在的问题之一是阀只在一个精确的位置处于关闭状态，稍微偏离这个位置，阀就会
半开或全开。回转阀和活塞阀由于现有设计的缺陷，存在的问题是阀只在一个精确的位置
处于开通状态，稍微偏离这个位置，阀就会半关或全关。由于浮子的运动是相对缓慢而连续
的，如果简单地以浮子驱动气体阀，就会出现气体阀门开关的模糊状态，以致进气和排气达
成某种平衡而使液位静止，浮子停滞不动，泵的工作循环中断。可见，要使泵顺利工作，气体
阀的开与关必须是明确的，阀位的转换必须是一个突发而利落的过程。这就要求驱动机构
具有突然翻转的功能。但是，现有技术的驱动机构都具有复杂的构造，由此引起较高的制造
费用和故障频率。尤其是最常见的塞阀，其密闭需要的力量较大，再加上泵内压力变化对阀
开通和关闭的额外影响，使驱动机构越加庞大，更限制了泵在狭小场合中的应用。
参考专利文献 中国专利89221854.1、92101950.5、92204985.8、92240510.7、96122533.5、98102150. 6、02109676. 7。加拿大专利CA 2509805、 CA 2160629、 CA 2210099、 CA 2187408。 日本专利59-206700、 11-324906、 10-073098、2003-90493、2001-132894。 美国专利4092087、2007745、2209617、2223417、3138113、3415199、4469472、
5141404、3606585、3905724、4025237、4332530、4360038、5358037、1439591、4295801、
5004405、5641272、1127726、1372931、1767477、2241765、3972650、2860660、5358038、
5662459、5662460、5938409、1306762、1397190、1767452、2400651、4192341、5141405、
5230361、5366349、5451144、5944490、1092382、1409476、5487647、5971715、6095759、
6736603、6808370、1635692、1727082、1893066、2394169、5445501、5655888、5755560、
5865603、5934881、6244828、6244829、6935844、5495890、5611672、7048513、2961880、3402614、5401142、5426990、7070394、1131209、1148315、1198836、1799453、2172110、1561159、1530218、5941691、6099260。
发明内容针对现有技术上述的缺点，本实用新型推出的气体压力泵的气体阀包括进气阀和排气阀，气体阀驱动机构包括浮子及其配套的弹性装置。气体阀由两端相通的套筒(简称阀套)和与之以微小间隙配合的腔体或芯管组成，竖直布置。阀套可在腔体内或芯管外沿轴线方向往复滑动。该腔体或芯管在适当的位置开多个沿周向均布的孔。进气阀上的孔通向有压气源，为进气孔；排气阀上的孔通向排气空间，为排气？L。进气孔和排气孔统称气孔。当阀套脱离气孔时，气体阀即处于开通。当阀套将气孔覆盖时，气体阀即被有一定轴向长度的微小的径向间隙密封而处于关闭。 阀套下方与浮子相接，由浮子带动随泵内的液位上下往复运动。阀套与浮子连接处设有平衡孔，以便气体阀腔体或芯管上的气孔与泵通风并消除泵内压力变化对气体阀运动的附加影响。所说的浮子典型地为细长筒状，在其轴向适当的位置设有上、下两个凸档。在泵体内相对于浮子轴线沿周向均匀地设多只头部呈楔角状的弹性装置。浮子上两凸档的间距与阀套的长度相匹配。弹性装置处在适当的位置，以便当浮子下凸档与之齐平时，浮子与阀套即处于高位，进气阀开通，排气阀关闭；而当浮子上凸档与之齐平时，浮子与阀套即处于低位，进气阀关闭，排气阀开通。 弹性装置自然状态下头部顶尖所处的圆周直径小于浮子上两凸档的直径，于是当浮子在上升和下降过程中凸档与之相遇时，凸档便将弹性装置的头部向外推，弹性装置变形后又反作用于浮子，使其从低位开始上升时或从高位开始下降时受到一定阻力而暂时驻停。但随着泵内液位的继续上升或下降，浮子受到的浮力便增大或减小，直至浮子突然脱离弹性装置的束缚而迅速上升或下降，继而借惯性动量突破第二道凸档而被锁定到高位或低位，实现阀位的突然转换和暂时锁定。 —种气体压力泵的气体阀及其驱动机构，其特征是气体阀由两端相通且下端设有平衡孔的两个套筒和与之以微小间隙配合并在适当的位置沿周向均匀开多个孔的腔体组成，两腔体分别经其上的开孔将泵与有压气源和排气空间联通，套筒下方连接轴向适当位置上设有上、下两个凸档的浮子，该浮子周围沿周向均匀地设多只头部呈楔角状的弹性装置并可以借惯性动量穿梭于两凸档分别被弹性装置束缚并暂时锁定的位置之间且使进气阀和排气阀的开关状态突然转换。这是本发明的基本型。 —种气体压力泵的气体阀及其驱动机构，其特征是在上述基本型的基础上，与气体阀套筒相配合的也可以是在适当的位置沿周向均匀开多个孔的芯管，两芯管分别经其上的开孔将泵与有压气源和排气空间联通。 —种气体压力泵的气体阀及其驱动机构，其特征是在上述基本型的基础上，进气阀和排气阀也可以合并为一体。 —种气体压力泵的气体阀及其驱动机构，其特征是在上述基本型的基础上，头部呈楔角状的弹性装置也可以不必需要头部呈楔角状的滑块、绕线弹簧和滑道，而是被简化为具有楔角状弯曲的悬臂异形弹簧。 —种气体压力泵的气体阀及其驱动机构，其特征是在上述基本型的基础上，与套筒配合的腔体或芯管的配合面可以是光面，也可以开槽形成迷宫密封，还可以在槽中装密封环。 本实用新型所提出的简单的气体阀结构的特点是驱动阀位转换所需要的力量非常小且不受泵内压力波动的影响，阀位转换前阀套的小量运动并不影响阀的开通或关闭状态，使得驱动机构的负担小、设计容易，并提高了气体阀的可靠性，还可以在需要时减小整体尺寸而使泵适应狭小场合，是对气体压力泵的气体阀及其驱动机构设计的一个显著改进。
图1是本实用新型基本实施例的原理构造图，表示泵进液过程中，浮子及阀套被锁定在低位，进气阀关闭，排气阀开通的状态。 图2是本实用新型基本实施例的原理构造图，表示泵排液过程中，浮子及阀套被
锁定在高位，进气阀开通，排气阀关闭的状态。 图3-5表示本实用新型基本实施例的一些变形。 图3表示本实用新型基本实施例中的阀套腔体变形为芯管。 图4表示本实用新型基本实施例中的进气阀和排气阀合并为一体。 图5表示本实用新型基本实施例中的弹性装置被简化为悬臂异形弹簧。 所有图形中出现的零部件的编号和名称及其要素罗列如下1进气阀；1--1进气阀阀套；1--2进气阀腔体；1--2，进气阀芯管；2排气阀；2--1排气阀阀套；2--2排气阀腔体2--2，排气阀芯管；3浮子；4弹性装置；4--1头部呈楔角状的滑块4--2绕线弹簧；4--3滑道。A泵体B进液单向阀C排液单向阀D泵排气管E泵进气管F气阀腔体开孔F，气阀芯管开孔G阀套平衡孔[0046] H 浮子凸档 LL 低液位 HL 高液位
具体实施方式图l和图2是本实用新型基本实施例的原理结构，其中图l表示泵的进液过程，图 2表示泵的排液过程。图1中，浮子3及阀套1-1和2-1被锁定在低位，进气阀1的腔体1-2 上的气孔被阀套1-1覆盖而使之关闭，排气阀2的腔体2-2上的气孔未被覆盖而使泵内空 间经阀套2-l而与排气空间相通。液体通过泵的进液单向阀进入泵内，而使泵内液位升高。 于是浮子3受到的浮力越来越大，直至大于浮子3及阀套1-1和2-1的重力而对外表现为 提升力。弹性机构4的楔角状头部4-l受浮子上凸档的挤迫而被逐渐分开。弹簧4-2的弹 力被楔角状头部4-1的斜坡分化而作用于浮子3，使之暂时不能动弹，阀位继续维持，泵内 液位继续升高而对浮子3产生更大的浮力。当浮子上凸档脱离弹性装置楔角状头部4-l的 斜坡时，浮子3受到的提升力达到最大而约束力急剧减小，开始加速上升。适当选定弹簧刚 度、变形量和浮子重量及尺寸，使浮子3聚集的惯性动量足以让其下凸档突破弹性装置4的 阻碍而将气体阀位置在瞬间翻转到如图2所示的状态。此时浮子3及阀套1-1和2-1被锁 定在高位，进气阀1的腔体1-2上的气孔脱离阀套l-l，使有压气源经气孔和阀套1-1与浮 子3连接部的间隙与泵内相通，排气阀2的腔体2-2上的气孔被阀套2-1覆盖而使之关闭。 有压气体将泵内的液体从泵的出口单向阀压出，而使泵内液位下降。于是浮子3受到的浮 力越来越小，直至小于浮子3及阀套1-1和2-1的重力而对外表现为下坠力。弹性机构4 的楔角状头部4-1受浮子下凸档的挤迫而被逐渐分开。弹簧4-2的弹力被楔角状头部4-1 的斜坡分化而作用于浮子3，使之暂时不能动弹，阀位继续维持，泵内液位继续下降而使浮 子3失去更多的浮力。当浮子下凸档脱离弹性装置楔角状头部4-1的斜坡时，浮子3受到 的下坠力达到最大而约束力急剧减小，开始加速降落。适当选定弹簧刚度、变形量和浮子重 量及尺寸，使浮子3聚集的惯性动量足以让其上凸档突破弹性装置4的阻碍而将气体阀位 置在瞬间翻转回到如图1所示的状态，完成了泵的一个工作循环。 对上述基本实施例作适当的变形，就可以在相同的基本原理之下工作。如图3所 示，阀套腔体1-2和2-2变形为芯管1-2'和2-2'。如图4所示，进气阀1和排气阀2合并 为一体。如图5所示，弹性装置4不再需要多个零件，而是被简化为悬臂异形弹簧。另外， 与阀套配合的腔体或芯管的配合面可以如基本型中的光面，也可以开槽形成迷宫密封，还 可以在槽中装密封环。 显而易见，虽然上述的变形并不能穷尽所有的实施方法，但基本实施例已经包含 了本实用新型的全部要义。对本实用新型的任何非实质性的更改都并不超出本实用新型所 要求保护的范围。
权利要求一种气体压力泵的气体阀及其驱动机构，其特征是气体阀由两端相通且下端设有平衡孔的两个套筒和与之以微小间隙配合并在适当的位置沿周向均匀开多个孔的腔体组成，两腔体分别经其上的开孔将泵与有压气源和排气空间联通，套筒下方连接轴向适当位置上设有上、下两个凸档的浮子，该浮子周围沿周向均匀地设多只头部呈楔角状的弹性装置并可以借惯性动量穿梭于两凸档分别被弹性装置束缚并暂时锁定的位置之间且使进气阀和排气阀的开关状态突然转换。
2. 根据权利要求1所述的气体压力泵的气体阀及其驱动机构，其特征是与气体阀套筒 相配合的也可以是在适当的位置沿周向均匀开多个孔的芯管，两芯管分别经其上的开孔将 泵与有压气源和排气空间联通。
3. 根据权利要求1所述的气体压力泵的气体阀及其驱动机构，其特征是进气阀和排气 阀也可以合并为一体。
4. 根据权利要求1所述的气体压力泵的气体阀及其驱动机构，其特征是头部呈楔角状 的弹性装置也可以不必需要头部呈楔角状的滑块、绕线弹簧和滑道，而是被简化为具有楔 角状弯曲的悬臂异形弹簧。
5.根据权利要求1所述的气体压力泵的气体阀及其驱动机构，其特征是与套筒配合的 腔体或芯管的配合面可以是光面，也可以开槽形成迷宫密封，还可以在槽中装密封环。
专利摘要本实用新型涉及一种气体压力泵的气体阀及其驱动机构，属流体输送机械领域。所说气体阀包括进气阀和排气阀，其驱动机构包括浮子及其配套的弹性装置。气体阀由两端相通且下端设有平衡孔的套筒和与之以微小间隙配合并在适当的位置沿周向均布开多个孔的腔体或芯管组成，开孔分别与有压气源和排气空间相通。套筒处在高位和低位时进气阀和排气阀分别处于不同的开关状态。阀套下方连接的浮子典型地为细长筒状，在其轴向适当的位置设有上、下两个凸档。在泵体内相对于浮子轴线沿周向均匀地设多只头部呈楔角状的弹性装置。浮子借惯性动量穿梭于两凸档分别被弹性装置束缚并暂时锁定的位置之间，进气阀和排气阀的开关状态也随之突然转换。
文档编号F16K31/24GK201461557SQ200920088799
公开日2010年5月12日 申请日期2009年2月25日 优先权日2009年2月25日
发明者王国庆 申请人:王国庆;王国军