CN102301210A - 旋转式计量装置和系统 - Google Patents

Abstract

一种模块化旋转式计量单元，包括：具有至少一个液体入口和液体出口的外壳；安装成相对于外壳绕其纵向轴线旋转的可旋转构件；和至少一个贯穿可旋转构件的膛孔，该膛孔或每个膛孔都具有两个相对的端部和容纳于其中的梭元件，梭元件在两个终端位置之间活动，每个终端位置都朝向膛孔的相应端部，其中当可旋转构件旋转时，每个膛孔移动处于与外壳的液体入口和外壳的液体出口连通，以便液体能在膛孔的一端处被膛孔从液体入口接收，且梭元件能把液体从膛孔的另一端排到液体出口，其中在单元的第一和第二端处设置相应的第一和第二接合元件，每个接合元件都旋转式连接到可旋转构件上。另外公开的是旋转式计量装置，包括：具有至少一个液体入口和液体出口的外壳；安装成相对于外壳绕其纵向轴线旋转的可旋转构件；及第一和第二贯穿可旋转构件的膛孔，每个膛孔都具有两个相对的端部和容纳于其中的梭元件，梭元件在两个终端位置之间活动，每个终端位置都朝向膛孔的相应的端部，其中当可旋转构件旋转时，每个膛孔都移动成与外壳的液体入口和外壳的液体出口连通，以便能在膛孔的一端处通过膛孔从液体入口接收液体，而梭元件能从膛孔的另一端将液体排到液体出口。

Description

旋转式计量装置和系统

技术领域

本发明涉及计量装置和系统，且尤其是涉及旋转式计量装置。

背景技术

以前就已经提出提供计量装置操作以便精确地分配测得的液体量。提出了计量装置的若干不同设计。

US 2008/0237257公开一种旋转轴，该旋转轴具有多个与轴的纵向轴线成直角穿过它的膛孔。每个膛孔中都滑动式容纳一梭动件（shuttle），该梭动件堵塞膛孔并能在膛孔内膛孔的两端处相应的终端位置之间前后移动。轴安装成紧密地配合在外壳内，对每个膛孔来说，该外壳都具有位于外壳的对边上的进口和出口，而把加压液体引入进口中。随着轴旋转，每个膛孔都变得与进口和出口对准，并通过液体的压力驱动梭动件沿着膛孔的长度朝向出口移动。像这样做时，通过梭动件的作用将一定量的液体从膛孔中推出，并经由出口排出。该排出量的体积已知，且所以如果轴的转数已知，则能确定分散的液体的总体积。

发明内容

本发明的目的是提供改进的这种类型装置。

因此，本发明的一方面提供独立的权利要求所述的计量装置或单元。

计量装置或单元的任选的或优选的特点在有关的权利要求中陈述。

为了可以更容易理解本发明，现在当作例子参照附图说明本发明的一些实施例。

附图说明

图1示出实施本发明的计量装置的剖视图。

图2示出实施本发明的计量装置的剖视图。

图3示出实施本发明的计量装置的透视图。

图4示出实施本发明的计量系统。

图5示出实施本发明的计量装置。

图6示出实施本发明的计量单元的部件分解图。

图7示出组装好时图6的计量单元。

图8示出包括多个计量单元和混合单元的计量装置的部件分解图。

图9和10示出取组装好形式的图8的部件。

图11示出实施本发明的另一种计量装置。

具体实施方式

首先转向图1，2和3，计量装置1包括外壳2，该外壳2具有基本上是圆筒形的内膛孔或内腔2a和开口端，开口端被第一端盖3和第二端盖4密封，该端盖3和4用细长螺栓5（或紧固螺钉或类似的紧固装置）紧固到外壳2上。

具有基本上是圆形横断面（该圆形横断面小于外壳2的基本上是圆筒形内膛孔2a的内部横断面）的细长可旋转构件（或转子轴）6容纳在外壳2内并基本上与其同轴。可旋转构件6的第一端8穿过第一端盖3中的孔洞3a伸出，而可旋转构件6的第二端9穿过第二端盖4中的孔洞4a伸出。可旋转构件6在它会合第一和第二端盖3，4的地方被支承面接收，并因此可以相对于外壳2绕其纵向轴线自由地旋转。在第一和第二端盖3，4中的孔洞3a, 4a可以绕可旋转构件6气密式密封，以使外壳2的内膛孔2a与外壳2的周围隔离。

驱动轴11从可旋转构件6的第一端8伸出并与其同轴。驱动轴11具有基本上是圆形的横断面，并在其外表面上包括键控部分12（优选地槽或孔）—亦即键槽。驱动轴11可以耦合到电机11a（在图4中示出）上，以便驱动轴11的旋转。电机11a可以这样装配到驱动轴11上，以使电机11a的驱动件（未示出）的键控部分（未示出）与驱动轴11的键控部分12配合，因此驱动件的旋转引起驱动轴11的旋转。电机11a的驱动件可以是皮带驱动系统或齿轮箱的一部分或者可以是直接驱动系统的一部分。驱动轴11也可以用相同方式从可旋转构件6的第二端9伸出（如图1中所示）。

在外壳2的外表面13中形成多个入口19。每个入口19都可以配置成接收一入口阀20（见图5）以便控制液体穿过那个入口19的流量。入口阀20优选地是止回阀。同样，在外壳2的外表面13中形成多个出口14。每个出口14都可以配置成接收一出口阀15（见图4）以便控制液体穿过那个出口14的流量。然而，优选地，没有出口阀15和出口14直接连接到液体出口管道14b上（见图5）。

每个入口19基本上横跨外壳2的直径与出口14对准（以便形成入口-出口对）。入口19和出口14可以具有不同的尺寸和形状，但优选地具有圆形横断面和内螺纹14a，19a（见图2）。

每个入口19都可以沿着外壳2的长度均匀地间隔开—换句话说，各入口19沿着外壳2的长度具有相等的间距。各入口19可以沿外壳2的长度排列成直线排列或者可以围绕外壳交错排列（每个入口19都从该入口或每个相邻的入口19以角位移偏置）。每个出口14如此排列，以便横过外壳2的直径与相应的入口19相对）。

在外壳2的外表面13中形成多个传感器口21（见图2）。各传感器口21不与入口19或出口14对准，而优选地是围绕外壳2的纵向轴线由其以角位移偏置。在实施例中，每对入口19和出口14都设有传感器口21。传感器口21优选地包括在外壳2中的螺孔，传感器21a可以插入该螺孔中，且传感器21a可以固定到螺孔中。传感器口21可以按与入口19或出口14类似的方式交错。

设在可旋转构件6中的是多个膛孔（或计量室）16。每个膛孔16都穿过可旋转构件6的整个横断面，基本上与构件6的纵向轴线垂直并穿过该纵向轴线。

各膛孔16优选地沿着可旋转构件6的长度（也就是说整个地在外壳2内）均匀地间隔开—换句话说，各膛孔16优选地沿着可旋转构件6的长度具有等间距。在一实施例中，至少一部分膛孔16彼此旋转式偏置。在另一些实施例中，各膛孔16旋转式相互对准。旋转间距可以是均匀的—换句话说，各膛孔16可以相互旋转式偏置而在每个膛孔和与那膛孔相邻的一个或多个膛孔之间有相等的旋转间距。在有3个膛孔16的实施例中，每个膛孔16的端部都可以相对于另两个膛孔16的相邻端部旋转式偏置60o。

接纳在每个膛孔16内的是梭元件17（或计量梭），该梭元件17起密封式分开膛孔16的两个端部的作用以使液体不能经过梭元件17直接穿过膛孔16。然而，梭元件17可在膛孔16内该膛孔16的两个端部之间、相应端部处或靠近相应端部活动。在图1所示的实施例中，设一止动销25，该止动销25插入可旋转构件6的侧表面内凹槽中，并与其纵向轴线成直角穿过膛孔16的中心。狭槽26沿着梭元件17的中心延伸，并容纳止动销25。因而梭元件17可以在膛孔16内移动，而止动销25在狭槽26内滑动，且当止动销25开始与狭槽26的其中一端接触时使梭元件17的运动停止。换句话说，梭元件17相对于止动销25移动，而当梭元件17中狭槽26的端部接触止动销25时使梭元件17的运动停止。

在所示的实施例中，每个梭元件17都具有两个呈拱形的端面（例如见图2）。每个梭元件17的拱形端面都与外壳2的内膛孔2a的曲率度相对应。因此，每个梭元件17都不限制可旋转构件6在外壳2中的旋转运动（即使在膛孔16的末端处时也如此）。此外，梭元件17的端面和外壳2的内膛孔2a之间的体积能很容易计算（亦即体积实际是  圆柱体）。然而，梭元件的其它形状也是可行的。

此外，或可供选择地，膛孔16的两端可以各都包括一个形成底座（未示出）的较窄部分，该较窄部分实际上使梭元件17的运动在其终端位置的其中之一处停止。

每个传感器21a都包括一接近传感器，该接近传感器配置成检测梭元件17在其膛孔16内的位置。传感器21a位于相应传感器口21中，该传感器口21这样取向和定位，以便当梭元件已到达其相应膛孔16的末端时传感器21a能检测。在实施例中，每个梭元件17使用一个以上的传感器21a。在实施例中，一个传感器21a能检测一个以上梭元件17在它们各自膛孔16中的位置。

在实施例中，每个传感器21a都包括电感传感器，该电感传感器配置成如果金属物体位于传感器21a的预定距离内则输出信号。传感器21a这样定位，以便在膛孔16旋转通过传感器21a之前，膛孔16将旋转通过出口14。在正常工作下，随着膛孔16通过传感器21a，梭元件17将位于膛孔最接近出口14的末端处。因此，如果正确地操作装置1，则由传感器21a输出基本上连续的信号（因为金属物体总是在传感器21a的预定距离内）。如果梭元件17未能到达膛孔16的末端，则这将由传感器21a检测。

在本发明的一些实施例中，可以使用不同类型的传感器21a。这些传感器包括电动接触传感器和声传感器。应该意识到，使用某些类型传感器要求传感器21a位于不是如上所述的传感器口21中。例如，接触传感器（它检测传感器和梭元件17之间的接触）可以部分地位于装置1的出口14中。

在计量装置1运行中，进入阀20装配到入口19上，而出口管15装配到出口14上（通过使用入口19和出口14的螺纹19a，14a）—见图2和4。入口19可以连接到液体源23上。在实施例中，不需要使用阀20。该液体或每种液体优选地是全压缩式液压液，因为这将提供计量的最大精度。

使可旋转构件6绕其纵向轴线旋转，并在压力下将待分配的液体送到第一进入阀20a中（见图4）。

作为可旋转构件6的一部分旋转的第一膛孔16如此取向，以使其第一端处于与第一进入阀20a流体连通。液体经由第一进入阀20a流到第一膛孔16中，并把第一膛孔16内的第一梭元件17驱动到其两个终端位置的第一终端位置（在此处它的运动被到达狭槽26的端部的止动销25停止—如上所述）。第一膛孔16现在被加载。

使可旋转构件6进一步旋转，以使第二膛孔16（该第二膛孔16相对于第一膛孔16偏置—见上面）如此取向，以使其第一端处于与第二进入阀20b流体连通。待分配的液体在压力下送到第二进入阀20b中，且该液体经由第二进入阀20b流到第二膛孔16中。第二膛孔16内的第二梭元件17被驱动到其两个终端位置的第一终端位置（在此处它的运动被到达狭槽26的端部的止动销25停止—如上所述）。第二膛孔16现在被加载。

在某些附图所示的三个膛孔的系统中，使可旋转构件6进一步旋转，并通过第三进入阀20c用与第一膛孔16和第二膛孔16相同的方式加载（见图4，其中同样的标号用于与三个膛孔16相关的同样部件）。

使可旋转构件16进一步旋转，这样使第一膛孔16如此取向，以使其第一端处于与第一出口14流体连通，第一膛孔16的第二端（与第一端相对）处于与第一进入阀20a流体连通（第一进入阀20a和第一出口14横跨外壳2的直径彼此相对—如上所述）。待分配的液体经由第一进入阀20a送到第一膛孔16的第二端中。这使第一梭元件17移向其两个终端位置中的第二终端位置（直至它的运动被到达狭槽26的一端的止动销25停止—如上所述）。随着液体经由膛孔16的第二端和第一进入阀20a被装到第一膛孔16中，已在第一膛孔16中的液体被驱动从第一膛孔16经由第一出口14，和从第一出口阀15a排出。因此，随着装入另一注射量（Shot），从第一膛孔16分配预定体积的一次注射量。

同样地，驱动第二和第三膛孔16的相应棱元件17，以便经由相应的第二和第三出口阀15b, 15c分配其中所保持的液体，并将膛孔16重新装满液体（从分配液体的膛孔16的相对端）。

在实施例中，每次液体的注射量都精确地测量，并能利用可旋转构件6的多个旋转循环来从装置1的出口14分配基本上连续的液体注射量流。应该意识到，在该实施例中，可旋转构件6能被驱动成在较高速率下旋转，具有大液体通过量，而在所分配的液体量方面仍保持很高精度。

在实施例中，各膛孔16的旋转间距是这样，即在从第一膛孔16分散液体注射量之后，发生从第二膛孔16分配下一个液体注射量之前，有一短的时间周期。这意味着有一“完全停止”位置，在该完全停止位置中没有一个膛孔16与出口14对准。因此，如果需要很精确的分配液体，则能驱动可旋转构件6用相当小的增量旋转，在每个增量中只有一个膛孔16（或者在另一些实施例中，预定数量的两个或多个膛孔16）形成与它相应的出口14对准，并因此只分配一个液体注射量。因此，可旋转构件6的每一个增加的旋转将导致一个液体注射量的分配。应该意识到，这个特点能允许计量装置1以很精确控制的方式分配液体。

还应该注意到，各膛孔16的旋转间距能使液体以较恒定的速率分配。应该意识到，如果设置长的可旋转构件6，则穿过可旋转构件6能形成大量膛孔16，而允许大的液体生产量。如果所有这些膛孔16都旋转式相互对准，则因为在同一瞬间所有膛孔16都与出口对准，所以有大量液体分配。若如此形成膛孔16，以使它们彼此相对旋转式间隔开，因此液体注射量通过可旋转构件6转一整圈从各膛孔以交错的方式分配。

应该意识到，在可旋转构件6中设置的膛孔16的数量，及它们的彼此旋转间距能变动，以便对计量装置1的生产量施加大的控制程度。应该意识到，当与上述往复式分配装置相比时，这具有很大优点。在这种装置中，每个往复都仅分配一个液体注射量，并包括大量废能。相反，可旋转构件6的旋转驱动消耗较小量的能，并能在规定的时长内分配较大量的液体注射量。

入口19和出口14可以这样围绕外壳2排列，以使经由入口19由加压液体施加到可旋转构件6上的力部分地或基本上消除。例如，在有3个膛孔16的装置1中，可以在外壳2的一侧上设置两个入口19带一个出口14；在外壳2的相对侧上（横跨其直径）是两个出口14（与对侧上两个入口19相对应）和一个入口19（与对侧上的一个出口14相对应）。本发明的实施例的这方面能帮助防止可旋转构件6显著地不与外壳2实质同轴对准移动或在曝露于加压液体中时形成弓形。在这些力至少部分消除的实施例的另一例子中，各入口19和出口14围绕外壳2交错排列（如上所述），且各膛孔16与可旋转构件6的纵向轴线对准，因此由加压液体在可旋转构件6上产生的力至少部分地相互消除。

为了保证计量装置正确地起作用，在本发明的优选实施例中，设一检验和控制系统27，以便保证当每个膛孔16与相应入口14和出口19对准时，合适地分配液体注射量（见图4）。

检验和控制系统27可以包括多个耦合到控制系统27上的传感器21a（如上所述）。当传感器21a监测的梭元件17在膛孔16中的检测位置达到终端位置（每个梭元件17有两个终端位置—如上所述）时，每个传感器21a都发出信号。

如将要意识到的，在运行期间，检验和控制系统27可以预料每次膛孔16加载（和卸载）都接收来自每个传感器21a的信号。如果系统27不能接收预料时的这种信号，则产生错误，且系统27将引发错误操作。

在实施例中，检验和控制系统27接收来自每个传感器21a的恒定的信号（表明可旋转构件6或梭元件17二者之一总是紧密接近传感器21a）。如果液体注射量加到膛孔16中出现错误，则该连续的信号中断，且系统27将引发错误的操作。

错误操作可以包括装置1停机和/或在显示屏27a上向用户发生错误信号。

进入检验和控制系统27的另一些输入可以包括来自旋转位置传感器的输入，该旋转位置传感器配置成检测装置1的驱动轴11的方位。旋转位置传感器可以包括光学编码轮（未示出）。光学编码轮可以用允许测定轮（并因此驱动轴11）的精确旋转方位的代码编码，或者可以包括用允许测定旋转速度（而不是轮的绝对旋转位置/方位）的代码编码的轮。

检验和控制系统（或单元）27可以包括监测和控制与系统27有关的装置或每个装置1的一个或多个驱动轴11的旋转速度的元件（系统27可以监测和控制多个不同的装置1）。系统27还可以监测和控制液体供应给该装置或每个装置1的压力。系统17可以包括控制板（未示出）。

应该意识到，上述安排提供改进的计量装置，该改进的计量装置能分配精确测量的液体量，而保持高生产量。应用本发明的计量装置还可以根据不同的规模提供从很小装置到极大装置，而不必对装置作重大修改。

装置1的多个膛孔16的每个膛孔16都可以用于分配不同的液体，或在一个装置1中的所有膛孔16都可以用来分配单一液体或单一液体类型。

在实施例中，至少一个入口19连接到装满待分配的加压液体的室23上（见图2）。该室23起用于装置1的局部储器的作用（多个入口19可以连接到同一室23）。室23可以与一个或多个膛孔16处于流体连通，用于可旋转构件6的旋转运动的较大部分，而不是别的情况。这帮助装置1的正确操作。因为需要较少的时间来保证产生足够的压力移动梭元件17。液体优选地以两倍输出速率从装置1送到入口19或室23中。

室23优选地装在外壳2内。

在实施例中，出口14连接到出口室（未示出），该出口室收集多个出口14的输出。

在一些实施例中，可以将如上所述的若干装置配置成基本同时被驱动。例如，每个装置的可旋转构件都可以包括较长轴的一部分，该较长轴由一个或多个电机驱动。可供选择地，可以设置不同的电机来驱动相应的装置，而各电机的操作例如通过处理器同步。在这些实施例中，装置可以用不同的速率驱动，如果需要用不同的速率同时分配不同的液体，则用不同的速率驱动也许有用。

现在说明本发明的另一些实施例。

转到图6，图6示出了模块化旋转计量单元28的部件分解图。部件包括外壳29，该外壳29一般取空心细长圆筒体的形状，而其接口表面30弄平并具有在其中形成的出口31。入口（未示出）在外壳29出口31的对边上形成。

出口歧管32取细长的带开口33的基本上椭圆体的形式，而开口33在其任一端处形成，且在各开口33之间形成连续的室。入口（未示出）在椭圆体的附接侧上形成，且处于与室流体连通。出口歧管32如此配置，以便可以将附接侧固定到外壳29的接口表面30上，外壳29的出口31处于与出口歧管32的入口流体连通。可以利用O形密封圈34或另外合适类型的密封件来防止在外壳29和出口歧管32之间的接合处漏泄。

旋转件35设置成紧密配合在外壳29的内部内。如上本发明的另一些实施例所述，旋转件35具有贯穿其基本上与旋转件35的纵向轴线成直角形成的膛孔36，而梭元件37位于膛孔36内。梭元件37如所将理解的能在膛孔36内前后滑动。

从旋转件35的第一端伸出的是第一连接器38，该连接器38采取在其远端处形成横向槽39的圆筒体的一般形式。在旋转件35的第二端处，设置第二连接器40，该第二连接器40采取在其远端处形成伸出的横向凸脊41的圆筒体的一般形式。凸脊41形成合适的尺寸以便紧密地装配在第一连接器38中所形成的槽39内。

为了组装模块化单元28，将旋转件35放置在外壳29内，而把出口歧管32附接到外壳29上，如上所述。然后把第一和第二端盖42，43放在外壳29的开口端上。每个端盖42，43都包括一般是平板的构件44，该平板构件44具有穿过其中心形成的孔洞45。第一和第二连接器38，40穿过孔洞45紧密并可旋转地与至少槽39和伸出端盖42，43之外的凸脊41配合。在每个端盖42，43的外表面上都存在附接装置，如一组固定螺栓可插入其中的螺孔57。

应该意识到，当用这种方式组装时，模块化单元28形成一般是封闭单元。经由外壳29的入口，或经由出口歧管32中的孔洞33与旋转件35中所形成的膛孔36连通是可行的。

组装好的模块化单元28在图7中示出。

转向图8，图8示出包括三个如上所述模块化单元28a，28b，28c的计量装置的部件分解图。电机44设在计量装置的一端处，而电机的轴45包括一槽，第一模块化单元28a的第一连接器40的凸脊41能装配到该槽中。因此，当组装好各部件时，电机44的驱动轴45的旋转将驱动第一模块化单元28a的旋转件35的旋转。

第二模块化单元28b安装成基本上与第一模块化单元28a同轴。当第一和第二模块化单元28a，28b通过在它们各自端盖42，43上的附接装置相互固定时，第二模块化单元28b的第一连接器40的凸脊41将与第一模块化单元28a的第一连接器38的槽39接合。因此，第一和第二模块化单元28a，28b的旋转元件35将旋转式接合。

在传动链中的下一个部件是齿轮箱46，该齿轮箱46具有贯穿其的轴47。轴通过与第二模块化单元28b的第一连接器39的槽38接合的合适的凸脊（未示出）旋转式连接到第二模块化单元28b的旋转件35上。

在齿轮箱46的远侧上是第三模块化单元28c。端板58装配在第三模块化单元28c的自由端上，以防止第二连接器40的伸出的凸脊41偶然与外部物体接触。用与上述相同的方式，将第三模块化单元28c固定到齿轮箱46上，并使第三模块化单元28c的旋转件35与齿轮箱46的轴47旋转式接合。因此，电机44的驱动轴45的旋转将引起三个模块化单元28a，28b，28c的每一个的旋转件35及齿轮箱46的轴47的旋转。

齿轮箱46包括一般是圆筒形的外壳，该外壳具有设在其一侧上的通道歧管48。通道歧管48具有一般是椭圆形形状，并包括设在其第一和第二相对侧上的第一和第二输入口49和位于通道歧管48的顶部表面上的出口50。

这样设置输出歧管32和通道歧管48，以便当组装上述各部件时，第一和第二模块化单元28a，28b的输出歧管32相互对准，以便形成连接的室。该室与通道歧管48的第二入口49连通。此外，第三模块化单元28c的输出歧管32与通道歧管48的输入口49对准。因此，限定连续的输出通道穿过每个模块化单元28a，28b，28c的输出歧管32和齿轮箱46的通道歧管48。在歧管28a，28b，28c，48的室之间可以放置O形密封圈53或类似的密封件。

将第一封闭盖51附接到第三模块化单元28c的出口歧管32的“自由”端上，而把第二封闭盖52施加到第一模块化单元28a的输出歧管32的“自由”端上。这些封闭盖51，52可以用O形密封圈53或其它合适的密封件密封。应该意识到，这些封闭盖闭合由歧管32，48所限定的输出通道。

附接到通道歧管48上侧的是混合机外壳54，该外壳54处于与通道歧管48的出口50液体连通。O形密封圈53或类似密封件可以设在这些部件相互接合处。混合机外壳54具有一出口55，该出口55优选地在其离通道歧管48最远的端部处。混合机外壳54优选地是细长而空心的。

混合叶片56设在混合机外壳54内。当齿轮箱46的轴47旋转时，驱动混合叶片56旋转。这可以例如通过在齿轮箱46内包括一个或多个锥齿轮来实现，以便将轴47的旋转运动转变成混合叶片56的旋转运动，该混合叶片56优选地基本上与轴47成直角取向。

转向图9，图9示出了计量装置的不同部件，而每个模块化单元28a，28b，28c都组装好，且混合机外壳54附接到齿轮箱46上。这些部件示出完全组装好以便形成图10的计量装置。

在使用装置时，应该理解，液体是加到模块化单元28a，28b，28c的入口中。可以将不同的液体加到每个模块化单元28a，28b，28c中。

随着电机44的驱动轴45旋转，每个模块化单元28a，28b，28c的旋转件35将旋转，因此计量液体经由每个模块化单元28a，28b，28c进入相应的出口歧管32中。在由出口歧管32和通道歧管48所形成的出口通道内，经过计量的液体将混合，且被强制进入混合机外壳54中，混合叶片56将在混合机外壳54内旋转，因此在各液体经由混合机外壳54的出口55排出之前有效地将它们混合。

应该意识到，使用如上所述的模块化单元28在形成计量装置时提供很大的灵活性。视待混合的液体的数量而定，能把任何合适数量的模块化单元28固定在一起，且这些模块化单元28能装配在一起，以便通过它们的出口歧管32形成共用的出口通道。

可供选择地，或者此外，每个模块化单元都能包括一具有若干合适口的入口歧管，因此，如果多个模块化单元附接在一起，则各入口歧管相互作用以形成共用的入口通道。这可以在例如如果待计量较大量的单一液体时使用，在这种情况下，液体能在经过计量通过每个模块化单元之前加到由若干入口歧管所形成的入口通道中。

在本发明的实施例中，可以设置两个或多个电机，而每个电机都驱动一个或多个模块化单元28的旋转件35的旋转。例如，参见图9和10中所示的装置，第二电机能直接设在第三模块化单元28c的自由端处。间隔单元能放在齿轮箱46和第三模块化单元28c之间，以保持出口通道的连续性，但中断第三模块化单元28c的旋转件35和齿轮箱46的轴47之间的旋转接合。因此应该理解，第三模块化单元28c的旋转件35的旋转将与齿轮箱46的轴47及第一和第二模块化单元28a，28b的旋转件35的旋转无关。

如果例如希望将较大部分的特别液体经过计量穿过第三模块化单元28c，则这也许是理想的。驱动第三模块化单元28c的电机能设定在比驱动其余模块化单元28a、28b的电机更高的速率下旋转，因此可供较大量的液体穿过第三模块化单元28c。

还可以设想，如果需要，在某些或全部模块化单元28中可以使用具有两个或多个膛孔穿过其的旋转件。例如，如果需要第一液体是第二液体的两倍，则第一模块化单元28a可以装备具有两个贯穿其形成的膛孔的旋转件，而第二模块化单元28b可以具有带单个贯穿其形成的膛孔的旋转件，如上所述。当电机44以相同速率驱动两个模块化单元28a，28b的旋转件的转动时，应该意识到，是第二液体两倍量的第一液体将计量进入由模块化单元28a，28b的出口歧管32所形成的共同通道。

在某些实施例中，在每个模块化单元28的第一和第二连接器38，40上所形成的槽39和凸脊41可以如此安排，以便如果模块化单元28按顺序连接在一起，则穿过模块化单元28的旋转件35的膛孔36旋转式相互对准。

在可供选择的实施例中，槽39和凸脊41的安排可以如此配置，以便当两个模块化单元28相互附接时，其膛孔36彼此相对旋转式偏置。例如，能在每个模块化单元28的槽39和凸脊41的轴线之间偏置30o。因此，第二模块化单元28b的膛孔36与它附接的第一模块化单元28a的膛孔36成30o设置。附接到第二模块化单元28b上的第三模块化单元28c将具有一膛孔36与第二模块化单元28b的膛孔成30o并与第一模块化单元28a的膛孔成60o设置，依次类推。在槽39和凸脊41之间引入偏置因此保证可以将任何数量的模块化单元28相互附接，结果是其膛孔36彼此相对交错，具有上述随之而来的好处。

在另一些实施例中，一个或多个槽39和凸脊41的角度可以进行调节。例如，第二连接器40带有凸脊41的部分可以相对于旋转件35的其余部分旋转，并可以锁紧在选定的位置以便提供相对于槽39的角度偏置。在另一些实施例中，接合元件38，39可以如此配置，以便计量单元28能与它们的旋转件35的膛孔36按不同的相对方位连接在一起。例如，第一连接器38可以具有在其上形成的槽的十字形或星形图案，第二连接器40的凸脊41能以种种不同方位装配到上述图案中。优选地，在连接器38，40的其中之一或二者上形成标记，以便帮助用户将各单元28按所需方位装配在一起。

在上述实施例中，旋转件包括槽39和凸脊41作为它的配合连接器。然而，应该理解，每个旋转件35在其相对端处都能具有任何类型的第一和第二配合连接器。一些实施例包括摩擦离合器元件、分别具有配合短柱和凹坑和平表面、及具有合适键槽的对应轴向柱和膛孔（例如）以便防止相对旋转。

在上述实施例中，动态混合机用同一电机驱动，该电机驱动至少某些模块化单元的旋转件的旋转。这是有利的，因为它保证液体无论何时计量穿过模块化单元，动态混合机都处在运行中。

然而，在某些实施例中，动态混合机被分开的电机驱动。在这些实施例中，动态混合机可以配置成无论何时模块化单元计量穿过它的液体都被启动。在一些优选实施例中，动态混合机可以在模块化单元已完成分配液体之后短时间仍有效。

在动态混合机的部件所需的速率比计量单元所需的速率高得多的情况下，用分开的电机驱动动态混合机是有利的。例如，在像附图所示的这些实施例中，对模块化单元的旋转件使用每秒数十或数百转的旋转速率。然而，对动态混合机的混合叶片，也许需要每秒数千转的旋转速率。尽管在齿轮箱内可以使用齿轮传动装置以便使混合叶片能以比模块化单元的旋转件显著更高的速率旋转，但使用分开的电机可以是优选的。

如果使用分开的电机，则可以设想动态混合机的混合叶片可供选择地可以朝第一和第二相反方向旋转，因此增加了混合作用的效率。

还有另一些实施例中，可以应用静态混合机，静态混合机包括一个或多个液体流过的固定结构，而使液体混合在一起。

在上述实施例中，仅设一个混合机单元作为计量装置的一部分。然而，可以设想，计量装置可以包括一个以上计量的液体输送到其中的混合机单元。优选地，各混合机单元的输出转到共用输出中并结合。

在上述具有多个贯穿旋转件的膛孔的实施例中，应该提及，提供液体给每个膛孔的液体入口可以围绕外壳交错，以便至少部分地平衡作用在旋转件上的力。

然而，在外壳内的旋转件仅有一个膛孔的实施例中，不能使进料给膛孔的液体入口交错来这样平衡力。另外还发现，如果液体在高速率下输入到装置，和/或液体具有高粘度，则由液体送到外壳中所产生的力能驱动旋转件贴着外壳的远侧的内表面，而在旋转件上产生制动使用。这可以使旋转速率变慢、导致增加装置部件的磨损、降低效率、并甚至使旋转件完全停止。

为了解决这个困难，可以设置平衡装置以便至少部分地平衡作用在旋转件上的力。平衡装置的一个实施例在图11中示出，图11示出旋转式计量单元59的示意图。计量单元59具有外壳60，液体入口61将液体从进料容器62输送到该外壳60中。

在外壳60（图11中未示出）内的是具有一个贯穿其的膛孔的旋转件。在旋转件的旋转期间，膛孔的两端描绘的路线63在图11中用虚线64示出。液体入口61安排在路线63内，以便随着旋转件旋转，入口61周期性地与膛孔对准。液体出口65设在外壳60液体入口61的相对侧上。

平衡入口66也设在外壳60液体入口61的相对侧或基本上相对侧上。平衡入口66通过平衡液体进料67连接到与进料容器62同一加压液体源上。因此，平衡液体进料67中的加压液体起贴着旋转件的一侧的作用。然而，因为当旋转件旋转时平衡入口66距膛孔的两端所采取的路线63为一定距离，所以平衡液体进料中的液体不进入膛孔，且不被计量单元59计量。

因此，应该理解，当加压液体输送到液体入口61时，作用在旋转件上的力将至少部分地平衡，因为在同样压力下的液体从相对侧作用在旋转件上。该系统还“自动校正”，如果输送到液体入口61的液体的压力改变，则液体在平衡液体入口处的压力相应地改变。

可以使用可供选择的平衡装置。例如，可以设置平衡元件如球或辊（优选地设在外壳内），该平衡元件被电机、螺线管、或其它合适的偏置机构偏置贴着旋转件。球或辊偏置贴着旋转件的强度可以根据输送到计量单元的液体的压力改变。在一些实施例中，可以设置压力传感器以便测量输送的液体的压力，且可以利用测得的压力来控制球或辊偏置贴着旋转件的力。如果需要，可以应用一个以上球或辊。

这种类型平衡装置可以与仅有一个膛孔贯穿旋转件的计量装置或单元一起使用，但也可以同等地在多个膛孔贯穿同一旋转件的实施例中使用。

在另一些实施例中，可以设置支承装置代替平衡装置或者与平衡装置一起设置。在这些实施例中，可以安装支承装置如一个或多个滚珠轴承、辊或低磨擦材料（例如青铜）区贴着或紧密接近旋转件。例如，支承装置可以基本上位于液体入口对面，但与液体入口进料的膛孔两端所采取的路线间隔开。如果由于在液体入口处输入加压的液体所产生的力起作用以使旋转件畸变和/或迫使旋转件贴着外壳的内部，则轴将压在支承装置上，并因此能持续自由地旋转。

支承装置不必直接地与液体入口相对，而可以位于旋转件周围别的地方。然而，重要的是，如果旋转件由于被引入液体入口的液体的压力而偏转或畸变，则该旋转件压在支承装置上。例如，滚珠轴承、辊或低摩擦材料区可以位于直接与液体入口相对的位置上方和下方，因此当高加压液体送到入口中时旋转件将压在二者上。

优选地，支承装置是朝旋转件的纵向轴线方向靠近液体入口的位置。支承装置还优选地与旋转件的最宽部分，亦即贯穿其形成一个或多个孔的部分的两端间隔开，而不是在旋转件设在两端处的变窄部分上。

再一点，这种类型的支承装置可以与仅有一个膛孔贯穿旋转件的计量装置或单元一起使用，但也可以同等地在多个膛孔贯穿同一旋转件的实施例中使用。

应该意识到，本发明提供应用于许多领域的实用而灵活的计量装置。可以设想，实施本发明的计量装置可以能处理从约0.05 mls/min到200 l/min或更多变动的很宽范围的液体通过速率。可以预料，具有从10 cp到1000000 cp或更多范围的粘度的流体也可以计量，及严重填充的流体。还可以设想，当与众所周知的计量装置相比时，本发明的实施例能用平稳而规则的方式输出计量的液体。

当在本说明书和权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”及其变体意指包括指定的特点、步骤或整体。术语不解释为排除另一些特点、步骤或部件的存在。

在上述说明、或后面权利要求书、或用它们具体的形式表示的附图中所公开的特点，或者按照用于实施所公开的功能的手段，或用于达到所公开的结果的方法或过程，如合适，可以分开地或利用这些特点的任何组合来以其不同的形式实现本发明。

Claims (33)

1.一种模块化旋转式计量单元，包括：

具有至少一个液体入口和液体出口的外壳；

安装成相对于外壳绕其纵向轴线旋转的可旋转构件；和

至少一个贯穿可旋转构件的膛孔，该膛孔或每个膛孔都具有两个相对端和容纳于其中的梭元件，梭元件可以在两个终端位置之间活动，每个终端位置都朝向膛孔的相应端部，其中当可旋转构件旋转时，每个膛孔移动成与外壳的液体入口和外壳的液体出口连通，以便液体能在膛孔的一端处通过膛孔从液体入口接收，且梭元件能把液体从膛孔的另一端喷射到液体出口，

其中在单元的第一端和第二端处设置相应的第一和第二接合元件，每个接合元件都旋转式连接到可旋转构件。

2.按照权利要求1所述的单元，其中可旋转构件包括轴，而第一和第二接合元件包括轴的相应端部。

3.按照权利要求1或2所述的单元，其中单元可以与同样的单元对准并连接到该同样的单元上，以便单元的其中一个接合元件将与同样的单元的其中一个接合元件接合，从而单元和同样的单元的可旋转构件旋转式连接。

4.按照权利要求3所述的单元，其中当单元和同样的单元相互连接时，单元和同样的单元的膛孔相互旋转式对准。

5.按照权利要求3所述的单元，其中当单元和同样的单元相互连接时，单元和同样的单元的膛孔相对彼此旋转式偏置。

6.按照权利要求3所述的单元，其中至少其中一个接合元件是可调的，以便其中当单元和同样的单元相互连接时，可以控制单元和同样的单元的膛孔的相对方位。

7.按照权利要求3或6所述的单元，其中至少其中一个接合元件如此配置，以便同样的单元的另一个接合元件可以按各种不同方位接合该其中一个接合元件。

8.按照任一上述权利要求所述的单元，还包括出口歧管，一旦液体由于梭元件的运动而被从膛孔喷射，则该液体可以输送入出口歧管中。

9.按照权利要求8所述的单元，其中如果单元和同样的单元相互对准并附接，则单元和同样的单元的出口歧管限定一液体可以穿过其流动的连续的出口通道。

10.按照权利要求9所述的单元，其中出口通道基本上与单元和同样的单元的可旋转构件的纵向轴线平行。

11.按照任一上述权利要求所述的单元，具有多个贯穿可旋转构件的膛孔。

12.一种计量装置，包括多个相互连接的按照任一上述权利要求所述的单元。

13.按照权利要求12所述的装置，还包括混合机单元以便将通过各单元计量的液体混合。

14.按照权利要求13所述的装置，其中混合机单元包括旋转以混合液体的混合叶片。

15.按照权利要求13或14所述的装置，还包括至少第二混合机单元。

16.按照权利要求13-15其中之一所述的装置，其中混合叶片连接到至少其中一个单元的旋转件上，以便无论何时旋转件旋转混合叶片都旋转。

17.按照权利要求13-16其中之一所述的装置，其中每个单元都具有组合以形成连续的出口通道的出口歧管，且其中混合机单元与出口通道液体连通。

18.按照权利要求17所述的装置，其中混合机单元形成出口通道的一部分。

19.一种旋转式计量装置，包括：

具有至少一个液体入口和液体出口的外壳；

安装成相对于外壳绕其纵向轴线旋转的可旋转构件；和

贯穿可旋转构件的第一和第二膛孔，每个膛孔都具有两个相对的端部和容纳于其中的梭元件，梭元件可以在两个终端位置之间活动，每个终端位置都朝向膛孔的相应端部，其中当可旋转构件旋转时，每个膛孔都移动成与外壳的液体入口和外壳的液体出口连通，以便液体能在膛孔的一端处从液体入口通过膛孔接收，而梭元件能将液体从膛孔的另一端喷射到液体出口。

20.按照权利要求18所述的旋转式计量装置，其中至少某些膛孔相对彼此旋转式偏置。

21.按照权利要求20所述的旋转式计量装置，其中第一和第二膛孔这样安排，以便当可旋转构件旋转时，从第二膛孔喷射液体是在从第一膛孔喷射液体之后。

22.按照权利要求20或21所述的旋转式计量装置，其中所有膛孔都相对彼此旋转式偏置。

23.按照权利要求19-22其中之一所述的旋转式计量装置，其中设置液体入口以将液体输送到每个膛孔，且其中液体入口相对于可旋转构件的纵向轴线安装在外壳周围不同方位处。

24.一种旋转式计量系统，包括多个按照任一上述权利要求所述的旋转式计量装置或单元，每个旋转式计量装置或单元的可旋转构件都相互连接并驱动成基本上同时旋转。

25.按照任一上述权利要求所述的单元或装置，还包括平衡装置以便在其基本上与液体入口相反的一侧上施加力给可旋转构件。

26.按照权利要求25所述的单元或装置，其中平衡装置包括平衡液体进料，以便分流加压液体而施加力在可旋转构件上。

27.按照权利要求26所述的单元或装置，其中加压液体与液体入口流体连通。

28.按照权利要求25-27其中之一所述的单元或装置，其中平衡装置包括被偏置贴着可旋转构件以便施加力于其上的平衡元件。

29.按照权利要求28所述的单元或装置，其中将平衡元件偏置贴着可旋转构件的力根据液体输送到液体入口的压力变动。

30.按照权利要求29所述的单元或装置，其中设置压力传感器以便检测输送到液体入口的液体的压力，利用来自压力传感器的输出来控制将平衡元件偏置贴着可旋转构件的力。

31.按照任一上述权利要求所述的单元或装置，还包括支承装置，该支承装置安装成与可旋转构件的一部分接触或者紧密接近该可旋转构件的一部分，也就是说，在可旋转构件的纵向轴线的方向上，靠近该或一个液体入口的位置。

32.按照权利要求31所述的单元或装置，其中支承装置基本上与液体入口相对。

33.按照权利要求31或32所述的单元或装置，其中如果可旋转构件由于输送进液体入口的液体的压力所产生的力而偏转或畸变，则可旋转构件将支承贴着支承装置。

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