CN118705167A - 隔膜泵泄漏检测 - Google Patents

Abstract

隔膜泵泄漏检测。本申请涉及一种泄漏检测装置，其包括主体、液体分离器和液位检测器。所述主体包括气流进口、气流出口和储液器。所述气流出口被布置成与气流进口基本对齐。储液器形成在主体的底部。液体分离器直接定位在气流进口和气流出口之间。液体分离器将从气流进口到气流出口的气流路径分成围绕液体分离器的至少两个单独的流动路径。液位检测器至少部分地容纳到在液体分离器的下部内限定的通道内，其中，所述通道与储液器液体连通。

Description

隔膜泵泄漏检测

本申请是申请日为2020年12月29日、申请号为202080089737.9（国际申请号为PCT/US2020/067290）、发明名称为“隔膜泵泄漏检测”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及泵泄漏检测。

背景技术

气动隔膜泵在许多不同行业中用于液体输送。例如，气动隔膜泵用于其中需要输送液体的纯度、高流速和/或可靠且可预测的流量的液体输送。气动隔膜泵也用于输送危险化学品。例如，气动隔膜泵常用于诸如食品和饮料行业、化学加工、石油和天然气以及半导体行业等行业。

隔膜破裂或泄漏会降低泵的性能，并可能将杂质引入到输送液体中，或者可能使工作人员暴露于危险的输送液体。泄漏检测装置可用来检测隔膜泄漏。然而，现有的泄漏检测装置通常依靠限制性气流路径来去除泵排气中夹带的液体并检测泄漏。这种限制性的气流路径会降低气动泵的运行效率和有效性，例如因在泵的排气口上产生背压。该背压降低了泵隔膜上可用的压差，因而降低了泵的输出压力和/或泵送速率。因而，不断寻求对隔膜泄漏检测的改进。

发明内容

本公开的实施方式主要涉及一种泄漏检测装置。更具体地，实施方式涉及一种用于气动泵的隔膜泄漏检测装置和包含该泄漏检测装置的泵系统。本文所述的泄漏检测装置的实施方式采用从气动泵的排气口穿过泄漏检测装置并进入到泵消音器的最小限制路径。泄漏检测装置的实施方式直接在来自泵的排气的流动路径中提供空气撞击表面。空气撞击表面导致空气中夹带的重液体颗粒（例如，来自隔膜泄漏）在它们撞击所述表面时从气流中掉出，并使所述表面周围的空气转向。液体被收集在储液器中，液位检测器用于提醒工作人员注意隔膜泄漏。

一个一般方面可以体现为一种泄漏检测装置，该泄漏检测装置包括主体、液体分离器和液位检测器。主体包括气流进口、气流出口和储液器。气流出口被布置成与气流进口基本对齐。储液器形成在主体的底部。液体分离器直接定位在气流进口和气流出口之间。液体分离器将从气流进口到气流出口的气流路径分成围绕液体分离器的至少两个单独的流动路径。液位检测器至少部分地容纳到在液体分离器的下部内限定的通道内，其中，所述通道与储液器液体连通。这种和其它实施方式可以每个可选地包括下列特征中的一个或多个。

在一些实施方式中，液位检测器包括浮子开关组件。

在一些实施方式中，浮子开关组件包括与浮子传感器在操作上联接的浮子。浮子被安置在液体分离器下部的通道内。

在一些实施方式中，浮子传感器至少部分地延伸到在液体分离器的下部内限定的通道中。

在一些实施方式中，主体包括上外壳，上外壳包括气流进口和气流出口。下外壳限定了储液器。

在一些实施方式中，液体分离器包括筒部，所述筒部联接到主体，并被直接定位在气流进口和气流出口之间；和

套筒，其被构造用以与筒部的下部接合。套筒包括所述通道，其中，通道的第一端终止于筒部的下部，通道的第二端通向储液器。

在一些实施方式中，液位检测器联接到筒部的下部，并延伸到通道中。

在一些实施方式中，主体包括搁架，搁架被定位在储液器的上方。套筒包括与搁架接触的锥形凸缘，锥形凸缘将储液器与主体的上部中的气流路径分开。

在一些实施方式中，搁架包括至少一个排放通道，排放通道提供储液器和气流路径之间的液体连通。

在一些实施方式中，主体包括上外壳和下外壳，下外壳可与上外壳分开。上外壳包括气流进口、气流出口，以及气流进口与气流出口之间的气流路径。下外壳可与上外壳分开，并包括储液器、搁架和至少一个排放通道。

第二一般方面可以体现为一种隔膜泵系统，所述隔膜泵系统包括气动隔膜泵、隔膜泄漏检测装置和消音器。气动隔膜泵包括带有排气出口的空气阀组件。隔膜泄漏检测装置包括具有气流进口和气流出口的主体，气流进口联接到排气出口。隔膜泄漏检测装置包括液体分离器和液位检测器。液体分离器被布置在主体内，以将来自排气出口的气流沿着围绕液体分离器的至少两个流动路径引导向消音器进口。液位检测器至少部分地容纳到在液体分离器的下部内限定的通道内，其中，通道与主体的底部中的储液器液体连通。

消音器包括与隔膜泄漏检测装置的气流出口联接的消音器进口，其中，消音器进口通过隔膜泄漏检测装置的主体与排气出口基本对齐。

在这些和其它实施方式中，液体分离器的表面形成直接撞击表面，并且隔膜泄漏检测装置的主体被构造用以对着直接撞击表面引导来自排气出口的气流。

在这些和其它实施方式中，隔膜泄漏检测装置的主体包括上外壳和下外壳。上外壳包括气流进口和气流出口。下外壳限定了储液器。

在这些和其它实施方式中，液体分离器包括筒部和套筒。筒部联接到主体，并被直接定位在气流进口和气流出口之间。套筒被构造用以与筒部的下部接合。套筒包括所述通道，其中，通道的第一端终止于筒部的下部，通道的第二端通向储液器。

在这些和其它实施方式中，液位检测器联接到筒部的下部，并延伸到通道中。

在这些和其它实施方式中，隔膜泄漏检测装置的主体包括位于储液器上方的搁架。套筒包括与搁架接触的锥形凸缘。锥形凸缘将储液器与主体的上部中的气流路径分开。

在这些和其它实施方式中，搁架包括至少一个排放通道，排放通道提供储液器与气流路径之间的液体连通。

在这些和其它实施方式中，液位检测器包括浮子开关组件。

在这些和其它实施方式中，隔膜泄漏检测装置的主体包括上外壳和下外壳。上外壳包括气流进口和气流出口。下外壳可与上外壳分离。下外壳包括储液器、搁架和至少一个排放通道。

第三一般方面可以体现为一种隔膜泵泄漏检测方法。方法包括通过泄漏检测装置接收来自气动隔膜泵的排气。该方法包括通过使用直接撞击装置将排气流引导到围绕直接撞击装置的至少两个单独的流动路径，来从排气中去除夹带的液体，其中，排气在直接撞击装置上的撞击去除了排气中的液体。该方法包括将液体引导到位于直接撞击装置下方的储液器中。该方法包括响应于浮子开关的激活而提供泄漏指示信号，浮子开关被至少部分地容纳在由直接撞击装置的下部限定的通道内，并且所述通道与储液器液体连通。

本文所述的构思可以提供几个优点。例如，本发明的实施方式提供了一种气动泵泄漏检测装置，其对排气施加最小的流动限制。实施方式可以提供泄漏检测能力，而气动泵排气的背压没有增加或几乎没有增加。

本发明的一个或多个实施例的细节在附图和以下描述中阐述。本发明的其它特征、目标和优点将从描述和附图以及权利要求中显而易见。

附图说明

图1描绘了根据本公开的实施方式的气动隔膜泵系统的透视图。

图2描绘了示例性气动隔膜泵的功能图。

图3描绘了在轴线A-A’处截取的图1的泄漏检测装置的顶横截面图。

图4描绘了在轴线A-A’处截取的图1的泄漏检测装置的侧横截面图。

图5描绘了图1的泄漏检测装置的分解图。

各图中相同的附图标记指示相同元件。

具体实施方式

图1描绘了气动隔膜泵送系统100的透视图。该系统包括隔膜泵101、泵的空气阀组件102、消音板104、泄漏检测装置106以及消音器108。图2描绘了示例性气动隔膜泵101的功能图。通常，泵101通过在液体排出冲程期间交替地向两个隔膜202A和202B之一施加高压空气以及在液体吸入冲程期间将空气排放到大气中来操作。更详细地，空气阀组件102中的空气阀将加压空气引导至隔膜202A的背侧。隔膜202A和202B充当压缩空气与液体之间的分离膜。压缩空气使隔膜202A远离泵101的中心移动。隔膜202B被连接在隔膜202A与202B之间的轴拉入。在隔膜202B处于其吸入冲程时；迫使隔膜202B后面的空气通过泵101的排气出口（例如，通过消音板104）排到大气中。隔膜202B朝向泵101的中心的移动在腔室204B内产生真空。大气压迫使液体穿过进口歧管，并进入到腔室204B中。

当被加压的隔膜（例如，隔膜202A）达到其排出冲程的极限时，空气阀组件102将加压空气重定向到隔膜202B的背侧。加压空气迫使隔膜202B远离泵101的中心移动，同时将隔膜202A拉向泵的中心。隔膜202B现在处于其排出冲程。隔膜202B对腔室204B中的液体提供液压力，迫使排出阀球离开其座，并且液体穿过泵出口。

由于隔膜202A和202B形成压缩空气与液体之间的分离膜，所以隔膜泄漏或破裂可能将空气和杂质引入到液体中，并导致液体从泵的排气口排出。这会污染液体并对工作人员造成危害。例如，隔膜202A或202B之一中的泄漏或破裂会导致空气以及可能来自空气的杂质在高压排出冲程期间引入到液体中，从而可能污染液体。此外，隔膜202A或202B之一中的泄漏或破裂可能在低压吸入冲程期间将液体吸入到空气阀组件102中。由此，液体可能会夹带在排气流中，并通过消音器108而从泵101中喷出或泄漏。

再次参考图1，在气动隔膜泵送系统100中，消音板104附接到空气阀组件102。消音板104提供了到空气阀组件102的排气的连接接口。在一些实施方式中，消音板104集成到空气阀组件102中。泄漏检测装置106被联接到消音板104。泄漏检测装置106可以直接联接到消音板104，或通过配件110联接到消音板104。消音器108连接到泄漏检测装置106的出口。然而，在可替选实施方式中，泄漏检测装置106可以直接连接到空气阀组件102。例如，空气阀组件102可以在排气出口上具有连接接口。

在一些实施方式中，如图1中所示，气动隔膜泵送系统100被构造成使得空气阀组件102的排气出口通过泄漏检测装置106与消音器108的进口基本对齐。换句话说，从空气阀组件的排气口穿过泄漏检测装置106并进入到消音器108中的气流路径是基本笔直的流动路径。

图3至图5描绘了泄漏检测装置106。图3描绘了在轴线A-A’处截取的泄漏检测装置106的顶横截面图。图4描绘了在轴线A-A’处截取的泄漏检测装置106的侧横截面图。以及，图5描绘了泄漏检测装置106的分解图。

参考图3至图5，泄漏检测装置106包括主体302、液体分离器304和液位检测器306。泄漏检测器主体302具有气流进口310和气流出口312。气流进口310和气流出口312被布置在主体302上，以在主体302的相反两侧上彼此基本对齐。例如，这种布置提供了从排气出口112通过泄漏检测装置106并进入到消音器108中的进口114的基本笔直的流动路径。例如，气流路径通常沿着轴线A-A’。

液体分离器304被直接定位在气流路径中，从而例如阻碍排气内的任何夹带物的流动。换言之，液体分离器304直接定位在主体302内的气流进口310和气流出口312之间。液体分离器304在泵的排气口和消音器108的进口114之间的气流路径内提供直接空气撞击表面320S。液体分离器304使可能夹带在排气中的重液体颗粒（例如，来自隔膜泄漏）在它们撞击该撞击表面320S时从气流中落下，并且使排气沿着液体分离器304与主体302的内表面之间的流动路径转向。

如图3中所示，液体分离器304沿气流路径（例如，轴线A-A’）具有大致圆形的横截面。然而，在其他实施方式中，液体分离器304可以形成为具有不同形状的横截面。例如，液体分离器304可以形成为具有泪珠形横截面。在这样的实施方式中，液体分离器304可以被定向为使得泪珠形状的狭窄部指向出口312，并且泪珠形状部指向进口310以用作空气撞击表面。

储液器318形成在主体302的下部。当夹带的液体通过撞击液体分离器304而从排气中去除时，液体沿着液体分离器304的侧面向下流动，并进入且被收集在储液器318中。液位检测器306被至少部分地容纳到在液体分离器304的下部内限定的通道324内。通道324与储液器318流体连通。当液体收集在储液器318中时，液体的液位在通道324内上升。一旦被收集在储液器318中的液体达到触发液位检测器306的液位，则液位检测器306将被激活。一旦被触发，则液位检测器306提供指示泵中隔膜泄漏的电输出信号。

例如，液位检测器306可以实施为电子液位传感器、光学液位传感器或浮子开关。如图所示，液位检测器306被实施为具有浮子332的浮子开关组件，浮子332在操作上联接到流量传感器330。液位检测器306包括电输出连接器334，液位检测器306通过电输出连接器334提供电输出信号。例如，液位检测器306可以连接到泵监控系统，在接收到来自液位检测器的激活信号时，泵监视系统可以发起泵泄漏警报。在一些示例中，电连接器334可以是防水电连接器。

在一些实施方式中，泄漏检测器主体302包括上外壳314和下外壳316。泄漏检测器的进口310和出口312形成在上外壳314中。下外壳316可以形成储液器318。上外壳314和下外壳316可以是可分离的，以允许对泄漏检测器进行清洁或维护。例如，上外壳314可以包括联接柱410A，该联接柱410A被布置用以与下外壳316上的联接凸缘410B配合。下外壳316通过机械紧固件412紧固到上外壳314。例如，联接柱410A可以带有螺纹，以接收螺纹紧固件412。O形环340C可设置在上外壳314和下外壳316之间，以提供液密密封。

在一些实施方式中，液体分离器304包括上部320和套筒322。上部320与主体的上外壳314的上表面配合。此外，上部320可以包括筒部，该筒部从上部320延伸到穿过主体302的气流路径中。筒部形成空气撞击表面320S。液位检测器306也可以联接在穿过液体分离器304的上部320的通道内。例如，液位检测器306可以附接到液体分离器的上部320的底部，并延伸到在液体分离器的套筒322内限定的通道324中。套筒322的顶端与上部320的底端配合。在一些示例中，O形环340A被设置在液体分离器304的上部320与主体的上外壳314的上表面之间。在一些示例中，O形环340B被设置在液体分离器的套筒322与液体分离器的上部320之间。

在一些实施方式中，下外壳316在储液器318的上端形成有搁架402。搁架402包括一个或多个排放通道404。例如，搁架402可以包括两个、三个、四个、五个或任何适当数量的排放通道404。另外，液体分离器的套筒322形成有锥形凸缘326。锥形凸缘326可构造成至少部分地在搁架402的上方延伸。例如，锥形凸缘326可以在储液器318上方形成覆盖物，以将储液器318中所含的液体与流经上外壳314的排气隔离。在一些示例中，锥形凸缘326被构造成搁置在下外壳316的搁架402上。例如，锥形凸缘326可被定尺寸为使得凸缘的底表面406搁置在下外壳316的搁架402上。

排放通道404允许被液体分离器304从排气中去除的液体在锥形凸缘326下方流动并进入储液器318。这种构造可以防止容纳在储液器318中的液体被重新夹带到流经泄漏检测装置106的排气中。在一些示例中，液体分离器的套筒322包括一个或多个通气孔328，从而例如在液体排入储液器318时允许空气离开通道324。

在一些实施方式中，下外壳316可以由透明材料制成，例如以允许对储液器318中容纳的任何液体进行视觉检查。在一些实施方式中，只有下外壳316的形成储液器318的部分由透明材料制成。在一些限制中，下外壳316可以包括允许观察储液器318中所含的任何液体的窗口。

在操作中，泄漏检测装置106接收来自气动隔膜泵101的排气。泄漏检测装置106通过直接撞击装置（例如，液体分离器304）去除排气中夹带的液体，该直接撞击装置被定位成引导排气流进入围绕直接撞击装置的至少两个单独的流动路径。泄漏检测装置106将排气引向直接撞击装置的空气撞击表面320S，其中，排气在直接撞击装置上的撞击从排气中去除所夹带的液体。液体也可以从撞击在主体302的内表面上的排气中去除。泄漏检测装置106将液体引导到位于直接撞击装置下方的储液器318中。例如，锥形凸缘326引导液体穿过主体302中的排放通道404，并进入储液器318。泄漏检测装置106响应于液位检测器306的激活而提供泄漏指示信号，液位检测器306被至少部分地容纳在由直接撞击装置（例如，套筒322）的下部限定的通道324内。

本文中使用的术语“正交”或“基本正交”是指在可接受的工程、机械加工或测量公差内形成90度（垂直）角的两个元素（例如，线、轴线、平面、表面或部件）之间的关系。例如，如果表面之间的角在90度的可接受公差范围内（例如，±1-2度），则可以认为两个表面相互正交。

本文中使用的术语“对齐的”、“基本对齐的”、“平行的”、“基本平行的”、“齐平的”或“基本齐平的”是指两个元素（例如，线、轴线、平面、表面或部件）之间的关系在可接受的工程、机械加工、绘图测量或零件尺寸公差内大致沿相同方向定向，使得这些元素不相交或以最小角度相交。例如，如果两个表面沿装置的相同大体方向延伸，则可以认为所述两个表面相互对齐。类似地，如果两个表面大致位于同一平面内，则可以认为两个表面是齐平的或基本齐平的，但在两个表面之间仍可存在在可接受的公差范围内的轻微偏移。

虽然已经出于说明的目的描述了多个示例，但是前述描述无意限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书的范围限定。在所附权利要求书的范围内存在并且将会有其它示例和修改。

Claims (15)

1.一种隔膜泵泄漏检测方法，包括：

获得隔膜泵泄漏检测装置，所述隔膜泵泄漏检测装置包括：

主体，所述主体包括：

气流进口；

气流出口，所述气流出口被布置成与所述气流进口对齐；和

储液器，所述储液器处于所述主体的底部；

液体分离器，所述液体分离器被直接定位在所述气流进口和所述气流出口之间，所述液体分离器将从所述气流进口到所述气流出口的气流路径分成围绕所述液体分离器的至少两个单独的流动路径；和

液位检测器，所述液位检测器至少部分地容纳在通道内，其中所述通道与所述储液器液体连通；

其中，所述气流进口、液体分离器和气流出口一起限定从所述气流进口围绕所述液体分离器到所述气流出口的气流路径，所述气流路径不经过所述储液器；

通过所述隔膜泄漏检测装置在所述气流进口处接收来自气动隔膜泵的排气；

通过使用被直接定位在所述气流路径中的所述气流进口和所述气流出口之间的液体分离器将排气流引导到围绕所述液体分离器的至少两个单独的流动路径中，来去除所述排气中夹带的液体，其中，所述排气在所述液体分离器上的撞击从所述排气中去除液体；

将所述液体引导到位于所述液体分离器的下方的储液器中；

在去除所述排气中夹带的液体之后，将所述排气引导到与所述气流进口对齐的所述气流出口；以及

响应于所述液位检测器的激活而提供泄漏指示信号，所述液位检测器至少部分地容纳在由所述液体分离器的下部限定的通道内，并且所述通道与所述储液器液体连通。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述液体分离器包括筒部，所述筒部被直接定位在所述泄漏检测装置的所述气流进口与所述气流出口之间，其中所述排气在所述液体分离器上的撞击从所述排气中去除液体。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述液位检测器包括浮子开关组件，其中响应于所述浮子开关组件的激活而提供泄漏指示信号包括：

将所述液体收集在所述储液器中；以及

通过所述浮子开关组件感测所述储液器中的液体已达到触发所述浮子开关组件的液位。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，响应于所述浮子开关组件的激活而提供泄漏指示信号包括：响应于通过所述浮子开关组件感测所述储液器中的液体已达到触发所述浮子开关组件的液位，通过所述浮子开关组件提供指示所述气动隔膜泵中隔膜泄漏的电输出信号。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述浮子开关组件包括与浮子传感器在操作上联接的浮子，其中所述浮子被安置到在所述液体分离器的下部内限定的所述通道内，通过所述浮子开关组件感测所述储液器中的液体已达到所述浮子触发所述浮子传感器的液位。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述浮子传感器至少部分地延伸到在所述液体分离器的下部内限定的所述通道中。

7.根据权利要求2所述的方法，其中，所述液体分离器还包括套筒，所述套筒被构造用以与所述筒部的下部接合，所述套筒包括所述通道，其中所述通道的第一端终止于所述筒部的所述下部，并且所述通道的第二端通向所述储液器；

所述方法进一步包括：通过所述套筒阻止所述储液器中容纳的液体被重新夹带到流经所述液体分离器的排气中。

8.根据权利要求2所述的方法，其中，所述液位检测器联接到所述筒部的所述下部，并延伸到所述通道中。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述主体包括搁架，所述搁架包括至少一个排放通道，所述排放通道提供所述储液器与所述主体的上部中的气流路径之间的液体连通，所述搁架被定位在所述储液器的上方，并且所述套筒包括与所述搁架接触的锥形凸缘，去除所述排气中夹带的液体进一步包括：

通过所述锥形凸缘将所述储液器中的液体与所述主体的上部中的气流路径分开；以及

通过所述排放通道将来自所述气流路径的液体排放到所述储液器中。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述主体包括：

上外壳，所述上外壳包括：

所述气流进口，

所述气流出口，以及

所述气流路径，所述气流路径位于所述气流进口与所述气流出口之间；和

下外壳，所述下外壳能够与所述上外壳分开，所述下外壳包括：

所述储液器，

所述搁架，以及

所述至少一个排放通道。

11.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：对所述排气进行消音。

12.一种隔膜泵泄漏检测装置，包括：

主体，所述主体包括：

气流进口；

气流出口，所述气流出口被布置成与所述气流进口对齐；和

储液器，所述储液器处于所述主体的底部；

液体分离器，所述液体分离器被直接定位在所述气流进口和所述气流出口之间，所述液体分离器将从所述气流进口到所述气流出口的气流路径分成围绕所述液体分离器的至少两个单独的流动路径；和

液位检测器，所述液位检测器至少部分地容纳在通道内，其中所述通道与所述储液器液体连通，

其中，所述气流进口、液体分离器和气流出口一起限定从所述气流进口围绕所述液体分离器到所述气流出口的气流路径，所述气流路径不经过所述储液器。

13.根据权利要求12所述的隔膜泵泄漏检测装置，其中，所述液体分离器的横截面是圆形的。

14.根据权利要求12所述的隔膜泵泄漏检测装置，其中，所述液体分离器的横截面是泪珠形的。

15.根据权利要求14所述的隔膜泵泄漏检测装置，其中，泪珠形横截面的狭窄部朝向所述气流出口，并且泪珠形横截面的宽部朝向所述气流进口。