專利名稱:帶有氣體去除裝置的計(jì)量泵的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考本申請(qǐng)要求對(duì)2002年9月27日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)60/414,183的優(yōu)先權(quán),該臨時(shí)申請(qǐng)的發(fā)明名稱為“冒泡氣體泄放器裝置”,本文已援引其以作參考。
背景技術(shù):
本發(fā)明一般地涉及液體計(jì)量泵,其用來從一個(gè)容器到另一容器,或從一供應(yīng)源到一加工流(process stream)供應(yīng)有控制的液體量。具體來說,本發(fā)明涉及一種新穎和改進(jìn)的冒泡氣體泄放器裝置,用于一液體計(jì)量泵,以防止計(jì)量泵“氣凝(airbinding)”或失效(losing prime)。
人們熟知隔膜式計(jì)量泵,其用來將流體從一個(gè)地方傳輸?shù)搅硪坏胤?。一般來說,隔膜式泵包括一泵頭區(qū)域,該區(qū)域包括一通過一位移隔膜件連接在一側(cè)上的產(chǎn)品腔室。通向產(chǎn)品腔室的入口和出口分別設(shè)置有單向止回閥。當(dāng)隔膜移離產(chǎn)品腔室時(shí),出口止回閥在減小的壓力下關(guān)閉,入口止回閥打開而流體被抽回到產(chǎn)品腔室內(nèi)。此后,當(dāng)隔膜朝向產(chǎn)品側(cè)位移時(shí)在產(chǎn)品腔室內(nèi)的流體壓力增加,關(guān)閉入口止回閥而打開出口止回閥,迫使產(chǎn)品腔室內(nèi)的流體流出出口。在連續(xù)操作中,隔膜式泵以脈動(dòng)方式泵送流體通過產(chǎn)品側(cè)。
隔膜的位移可通過機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。機(jī)械驅(qū)動(dòng)的實(shí)例是一電磁致動(dòng)泵。在一電磁致動(dòng)泵中,一致動(dòng)器桿的一端固定于隔膜,而其相對(duì)端連接于電磁致動(dòng)器。電氣或電子控制的電磁電磁鐵有效地造成致動(dòng)器和致動(dòng)器桿往復(fù)地直線運(yùn)動(dòng),由此直接致使隔膜位移。作為一種變體,機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可包括一電動(dòng)機(jī)、齒輪箱和用來驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器桿的偏心凸輪。
在一液壓驅(qū)動(dòng)隔膜式計(jì)量泵中,通過操作與液壓腔室流體連通的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞以變化隔膜液壓側(cè)上的液壓流體的壓力,由此實(shí)現(xiàn)隔膜的位移。采用該類型的泵,但不是直接機(jī)械地附連于隔膜,而是使一液壓流體在隔膜一側(cè)上加壓,致使隔膜朝向或背離產(chǎn)品腔室位移。這也造成一通過泵頭的流體的脈動(dòng)泵壓(pulsed pumping)。
如果一定量的空氣被吸入到入口管線內(nèi),以使空氣移動(dòng)通過吸入管,或在空轉(zhuǎn)之后氣體積聚在泵頭內(nèi)或泵下面的抽吸管內(nèi),則在操作過程中,會(huì)發(fā)生一可在隔膜式計(jì)量泵內(nèi)產(chǎn)生的問題。吸入管或泵頭內(nèi)的空氣或氣體可致使泵失效。對(duì)于諸如次氯酸鈉和過氧化氫之類的冒泡流體,往復(fù)型泵非常易于“氣凝”和失效。如果泵失效而氣體填充在隔膜式計(jì)量泵頭區(qū)域,則隔膜的泵送位移可只壓縮氣體而不造成任何液體泵送或流體流動(dòng)。因?yàn)闅怏w的可壓縮性造成了這種結(jié)果。如果失效,則一泵通常不能恢復(fù)到液壓的穩(wěn)固狀態(tài)和再起動(dòng)泵壓。
附圖的簡(jiǎn)要說明
圖1是本發(fā)明的泵和冒泡氣體泄放器裝置的截面圖;圖2是本發(fā)明的冒泡氣體泄放器裝置的一變化實(shí)施例的截面圖;圖3是本發(fā)明的冒泡氣體泄放器裝置的另一變化實(shí)施例的截面圖;圖4是圖1和2所示的閥元件的詳圖;圖5A是由一響應(yīng)于氣體探測(cè)傳感器的系統(tǒng)控制的本發(fā)明的示意圖;以及圖5B是由一響應(yīng)于流動(dòng)探測(cè)裝置的系統(tǒng)控制的本發(fā)明的示意圖。
詳細(xì)說明一隔膜式計(jì)量泵10具有一往復(fù)隔膜件13。正如本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所明白的,隔膜13的運(yùn)動(dòng)改變著泵頭16內(nèi)的壓力,這樣,在每一循環(huán)過程中,泵10在吸入部分和排出部分之間交替變化。
泵頭16包括在一側(cè)通過一可位移的隔膜13連接的一產(chǎn)品腔室19。通向該產(chǎn)品腔室的入口和出口分別設(shè)置有單向止回閥。所示的止回閥是球閥,但如本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所知,還存在有其它類型的閥門。當(dāng)隔膜13移離產(chǎn)品腔室19時(shí),出口止回閥22在減小了的壓力下關(guān)閉,入口止回閥25打開而流體被抽回到產(chǎn)品腔室19內(nèi)。此后,當(dāng)隔膜13朝向產(chǎn)品側(cè)位移時(shí),在產(chǎn)品腔室19內(nèi)的流體壓力增加,使關(guān)閉入口止回閥25而打開出口止回閥22,迫使流體以脈動(dòng)方式通過產(chǎn)品側(cè)。
參照?qǐng)D1,本發(fā)明的氣體泄放器裝置的實(shí)例是一電磁控制閥28,該電磁閥在由一重復(fù)循環(huán)定時(shí)器(repeat cycle timer)29控制的規(guī)則地定時(shí)的基礎(chǔ)上打開。作為一種變體,閥28可以是操作者控制或由其它裝置進(jìn)行控制。電磁控制閥28是一擋板型閥,其帶有一附連于桿31端部的擋板件30,所述桿31坐落在其關(guān)閉位置的一入口35上。如圖4所示,桿31的第一端具有一電磁鐵附連點(diǎn),而第二端具有一閥門密封面。一密封墊沿著桿31的中間部分設(shè)置。該密封墊在圖1所示的實(shí)施例中密封住閥體。通過電磁鐵33致動(dòng)閥28,致使擋板件30提升離開入口35而打開通道40,該通道從泵10的排出側(cè)42引回到泵頭16內(nèi)。作為一變體(示于圖2中),閥28還可通過氣動(dòng)或液壓缸100被致動(dòng),所述缸100由遠(yuǎn)處閥103操作。
杠桿型擋板閥28的壓力平衡設(shè)計(jì)減小了為致動(dòng)閥門28所需要的電磁鐵33的尺寸,并提供一失效安全系統(tǒng),這樣,如果電磁鐵33失效,則閥28仍將保持關(guān)閉。擋板件30通過排出止回閥22上方的壓力被偏置在關(guān)閉位置。在泵10的吸入循環(huán)上,泵頭16內(nèi)的壓力減小,其結(jié)果,擋板件30被偏置在關(guān)閉位置。在排出循環(huán)過程中,擋板件30保持偏置在關(guān)閉位置,其原因在于以下的因素重力、作用在電磁鐵柱塞上的彈簧形成的力,以及因出口止回閥22的打開引起擋板件30兩側(cè)上的壓力相等。其它類型的閥元件也可使用,包括有(但不限于)滑閥、針式噴嘴閥、球閥或針閥。
電磁控制閥28可在近似30秒的定時(shí)間隔內(nèi)設(shè)定為致動(dòng)四分之一時(shí)間。該時(shí)間間隔可以縮短或放大。如果間隔縮短,則電磁鐵33和擋板件30上的磨損增加。如果間隔增加,則氣體抽空時(shí)間增加。業(yè)已發(fā)現(xiàn),15和30秒之間的時(shí)間間隔執(zhí)行得較佳,其中,要使閥28打開四分之一秒時(shí)間。
閥28在諸定時(shí)間隔上的操作獨(dú)立于泵10上的隔膜13的操作。因此,當(dāng)閥28在一定的時(shí)間過程中打開時(shí),從泵10的隔膜側(cè)42流出的液體可返回到泵頭16。在其它的時(shí)間,泵頭16內(nèi)的壓力可致使液體通過通道40到達(dá)泵10的排出側(cè)42。在變化的實(shí)施例中,閥28的打開和關(guān)閉可隨隔膜13的運(yùn)動(dòng)而定相位。此外,如圖5A和5B所示,閥28的操作可束縛于系統(tǒng)200,該系統(tǒng)響應(yīng)于氣體探測(cè)傳感器150或流動(dòng)探測(cè)裝置153,本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員對(duì)此顯然明了。
通過提供一間歇地打開的閥28,通道40的直徑可增加以避免堵塞的問題。如果通道太小,則結(jié)晶材料會(huì)堵塞管道。
一過量控制器50提供對(duì)閥28的手工控制,既可電氣地也可機(jī)械地進(jìn)行控制。
當(dāng)本發(fā)明的氣體泄放器裝置操作時(shí),它允許某些液體從泵10的排出側(cè)42流回到泵10內(nèi),這可從泵頭16通過出口閥22排出氣體。這就防止了泵10“氣凝”或失效。
這里的壓縮比定義為帶有延伸的隔膜的泵頭內(nèi)腔內(nèi)的壓力除以帶有縮回的隔膜的泵頭內(nèi)腔內(nèi)的壓力。由于隔膜式泵相當(dāng)小的壓縮比和氣體的可壓縮性,隔膜式泵通常在泵頭內(nèi)僅能產(chǎn)生相當(dāng)小的壓力增高。
當(dāng)閥28打開時(shí),泵頭16加壓到近似等于出口止回閥22的另一側(cè)上的上游壓力。通過平衡該壓力和添加液體回到泵頭16內(nèi),由泵隔膜產(chǎn)生的小的壓力增高可足以打開出口止回閥22。
當(dāng)氣泡出現(xiàn)在泵頭16或泵下面的吸入管內(nèi)時(shí),本發(fā)明的氣體泄放器裝置重復(fù)循環(huán),直到所有氣體通過出口止回閥22排空為止。最大程度地減小內(nèi)部體積的泵頭16的設(shè)計(jì)改進(jìn)了氣體的排出,因?yàn)樗黾颖妙^16內(nèi)的壓縮比。
本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員顯然明白,通道40可以多種方式形成。如圖1所示,通道40一體地形成在泵頭16的本體內(nèi)。如圖3所示,通道40可通過一外管道60連接于定位在管線某位置上的泄放器閥62。外管道60可通過適配器64和66連接于泵頭16和排出側(cè)42?,F(xiàn)有隔膜式泵可以此方式用外部管道的氣體泄放器閥進(jìn)行翻新。
也可構(gòu)思閥28布置在外面,并對(duì)爆炸環(huán)境特別地進(jìn)行評(píng)估。
盡管本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合某些實(shí)施例作了描述,但其目的不是將本發(fā)明的范圍限制到所闡述的特殊的形式中,相反,本發(fā)明旨在涵蓋可包括在由附后的權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的這樣的變化、修改及其等價(jià)物。
權(quán)利要求
1.一種隔膜式計(jì)量泵包括一泵頭,它包括一產(chǎn)品腔室,該腔室具有一帶有一單向入口閥的入口端和一帶有一單向出口閥的出口端;一可位移的隔膜件,它形成產(chǎn)品腔室的邊界,該隔膜件能往復(fù)運(yùn)動(dòng)而造成泵送位移;一排出側(cè),它設(shè)置在出口閥的下游;一通道,它在排出側(cè)與產(chǎn)品腔室之間流體連通;以及一閥,它設(shè)置在通道內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的隔膜式計(jì)量泵,其特征在于,閥是杠桿型的擋板閥。
3.如權(quán)利要求1所述的隔膜式計(jì)量泵,其特征在于,閥由一電磁鐵致動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1所述的隔膜式計(jì)量泵,其特征在于,閥由一遙控閥操作的一氣缸致動(dòng)。
5.如權(quán)利要求1所述的隔膜式計(jì)量泵,其特征在于,閥由一遙控閥操作的液壓缸致動(dòng)。
6.如權(quán)利要求1所述的隔膜式計(jì)量泵,其特征在于,通道一體地形成在泵內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1所述的隔膜式計(jì)量泵,其特征在于,通道連接在諸適配器之間,其與排出側(cè)和產(chǎn)品腔室流體連通。
8.如權(quán)利要求1所述的隔膜式計(jì)量泵,其特征在于,閥是手工控制。
9.如權(quán)利要求1所述的隔膜式計(jì)量泵,其特征在于,閥在間歇基礎(chǔ)上自動(dòng)地打開。
10.如權(quán)利要求9所述的隔膜式計(jì)量泵,其特征在于,閥的打開與隔膜件的運(yùn)動(dòng)同步。
11.如權(quán)利要求9所述的隔膜式計(jì)量泵,其特征在于,閥的打開與隔膜件的運(yùn)動(dòng)不同步。
12.如權(quán)利要求1所述的隔膜式計(jì)量泵,其特征在于,閥的打開由響應(yīng)于氣體探測(cè)傳感器的系統(tǒng)控制。
13.如權(quán)利要求1所述的隔膜式計(jì)量泵,其特征在于,閥的打開由響應(yīng)于流動(dòng)探測(cè)裝置的系統(tǒng)控制。
14.一種隔膜式計(jì)量泵包括一泵頭,它包括一產(chǎn)品腔室,該腔室具有一帶有一單向入口閥的入口端和一帶有一單向出口閥的出口端;一可位移的隔膜件,它形成產(chǎn)品腔室的邊界,隔膜件能往復(fù)運(yùn)動(dòng)而造成泵送位移;一排出側(cè),它設(shè)置在出口閥的下游;一通道,在排出側(cè)與產(chǎn)品腔室之間流體連通;以及一閥,它設(shè)置在通道內(nèi),該閥被控制得使其在間歇的基礎(chǔ)上打開,以允許液體適量地再次進(jìn)入產(chǎn)品腔室內(nèi),以便有效地從產(chǎn)品腔室內(nèi)排空氣體而防止失效。
15.如權(quán)利要求14所述的隔膜式計(jì)量泵,其特征在于,閥由一電磁鐵致動(dòng)。
16.如權(quán)利要求14所述的隔膜式計(jì)量泵,其特征在于,閥由一遙控閥操作的氣缸致動(dòng)。
17.如權(quán)利要求14所述的隔膜式計(jì)量泵,其特征在于,閥由一遙控閥操作的液壓缸致動(dòng)。
18.如權(quán)利要求14所述的隔膜式計(jì)量泵,其特征在于,通道一體地形成在泵內(nèi)。
19.如權(quán)利要求14所述的隔膜式計(jì)量泵,其特征在于,通道連接在諸適配器之間,其與排出側(cè)和產(chǎn)品腔室流體連通。
20.如權(quán)利要求14所述的隔膜式計(jì)量泵,其特征在于,閥是被手工控制的。
21.如權(quán)利要求14所述的隔膜式計(jì)量泵,其特征在于,閥在間歇基礎(chǔ)上自動(dòng)地打開。
22.如權(quán)利要求21所述的隔膜式計(jì)量泵,其特征在于,閥的打開與隔膜件的運(yùn)動(dòng)同步。
23.如權(quán)利要求21所述的隔膜式計(jì)量泵,其特征在于,閥的打開與隔膜件的運(yùn)動(dòng)不同步。
24.如權(quán)利要求14所述的隔膜式計(jì)量泵,其特征在于,閥的打開由響應(yīng)于氣體探測(cè)傳感器的系統(tǒng)控制。
25.如權(quán)利要求14所述的隔膜式計(jì)量泵,其特征在于,閥的打開由響應(yīng)于流動(dòng)探測(cè)裝置的系統(tǒng)控制。
26.如權(quán)利要求14所述的隔膜式計(jì)量泵,其特征在于,通道具有的橫截面面積小于產(chǎn)品腔室
27.如權(quán)利要求14所述的隔膜式計(jì)量泵,其特征在于,閥是一杠桿型的擋板閥。
28.一種從隔膜式計(jì)量泵中泄放冒泡氣體的方法包括提供一泵頭,它包括一產(chǎn)品腔室,該腔室具有一帶有一單向入口閥的入口端和一帶有一單向出口閥的出口端;一可位移的隔膜件,它形成產(chǎn)品腔室的邊界,隔膜件能往復(fù)運(yùn)動(dòng)而造成泵送位移;一排出側(cè),它設(shè)置在出口閥的下游;一通道,它在排出側(cè)和產(chǎn)品腔室之間流體連通;以及,一閥,它設(shè)置在通道內(nèi);以及在間歇的基礎(chǔ)上打開該閥以使液體適量地再次進(jìn)入產(chǎn)品腔室內(nèi),以便有效地從產(chǎn)品腔室內(nèi)排空氣體而防止失效。
全文摘要
一種隔膜式計(jì)量泵適于計(jì)量冒泡氣體。該泵具有一泵頭,它包括一產(chǎn)品腔室,該腔室具有一帶有一單向入口閥的入口端和一帶有一單向出口閥的出口端;一可位移的隔膜件,它形成產(chǎn)品腔室的邊界,該隔膜件能往復(fù)運(yùn)動(dòng)而造成泵送位移;一排出側(cè),它設(shè)置在出口閥的下游;一通道,它在排出側(cè)和產(chǎn)品腔室之間流體連通;一閥,它設(shè)置在通道內(nèi)。閥間歇地打開以使液體適量地再次進(jìn)入產(chǎn)品腔室內(nèi),以便有效地從產(chǎn)品腔室內(nèi)排空氣體而防止失效。
文檔編號(hào)F04B53/00GK1685156SQ03823170
公開日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2003年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月27日
發(fā)明者C·E·克勞德, S·B·瑪斯凱拉, P·F·米勒 申請(qǐng)人:脈動(dòng)供料機(jī)股份有限公司