CN102460085A

CN102460085A - 具有嵌套的位移构件的流体分配器

Info

Publication number: CN102460085A
Application number: CN2009801600734A
Authority: CN
Inventors: M·福斯奎尔; J·波斯特; M·弗斯肖尔
Original assignee: Fluid Management Operations LLC
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2029-06-30
Also published as: CN102460085B; EP2449349B1; WO2011000418A1; EP2449349A1; EP2449349B9

Abstract

一种用于分配液体的分配器，所述分配器包括嵌套在外位移构件(15，82)中的内位移构件(28，81)。通过致动器(13，89)，所述内位移构件能够在所述外位移构件内的两个端部位置之间运动。所述致动器布置成当所述内位移构件处于其端部位置中的一个时，使所述外位移构件运动到分配位置。位移构件可以例如是活塞和/或波纹管。

Description

具有嵌套的位移构件的流体分配器

技术领域

本发明涉及一种流体分配器，所述分配器包括位于活塞腔中的活塞。所述分配器尤其适于分配和计量诸如颜料膏、着色剂、化妆品、化学制剂、涂料等的粘性合成物。

背景技术

混合的诸如涂料配方的合成物需要既分配大体积的液体，又分配较少量的液体。设计成用于分配较大体积的分配器具有相对较大的活塞直径，这使得所述分配器适于分配大体积但不适于分配小体积。因此，使用这样的分配器分配小体积的可重复性和精确性是不够的。

US 4,964,534公开了一种用于着色剂分配器的双活塞，其具有能够在位于较大活塞中的缸筒内运动的小活塞。小活塞的轴穿过较大活塞的轴。

发明内容

本发明的目的是提供一种流体分配器，当在可变的体积范围内进行分配时，所述流体分配器具有精确且可重复的计量，所述流体分配器可以容易且有效地与例如调色设备的常规操作模块配合。

通过包括有嵌套在外位移构件中的内位移构件的分配器来实现本发明的目的。通过致动器，内位移构件能够在位于外位移构件内的两个端部位置之间运动，并且该致动器布置成使得当内位移构件处于其端部位置中的一个时，使所述外位移构件运动到分配位置。

这样，仅使用单个活塞轴或者单个活塞杆便可以致动两个活塞。这产生了一种紧凑且耐用的构造，这种构造例如可以通过操作模块以自动化的方式致动。对于变化的体积范围，可以实现精确的计量。

位移构件例如可以是活塞或波纹管或者活塞与波纹管的组合。

在具体实施例中，位移构件包括：第一活塞，所述第一活塞能够在活塞腔内运动；和第二活塞，所述第二活塞能够在位于第一活塞中的缸筒内在收缩位置和分配位置之间运动，所述缸筒与活塞腔开口连通，并且致动器是固定到第二活塞的轴。弹簧构件将第二活塞偏压到第一活塞中的缸筒内的收缩位置。

任选地，第一活塞构件的分配位置由接合构件所限定，所述接合构件例如是第一活塞腔中的止挡件或肩部。第一活塞构件的收缩位置和分配位置之间的距离小于轴的长度。当第一活塞构件与接合构件接合时，例如，当所述第一活塞构件位于止动件上时，分配器处于起始位置。随着阀构件使入口开启，使活塞轴向上运动将把液体吸入到活塞腔中。随着阀构件开启出口，随后便可以分配液体，与此同时活塞运动返回到起始位置。

另一方面，当分配器处于起始位置同时第一活塞位于止动件上并且阀构件使出口开启时，通过使活塞轴向下运动可以致动第二活塞，以分配少量液体。随后，弹簧元件将把第二活塞推回。

在具体实施例中，轴可以设置有用于活塞腔内的弹簧构件的座部并且第二活塞构件连接到轴的端部。

任选地，第二弹簧构件用于将第一活塞构件偏压到收缩位置。

根据本发明的分配器可以应用于各种体积范围。在具体实施例中，内位移构件的每个行程所分配的体积例如可以是外位移构件的每个行程所分配的体积的约1％至约5％。

活塞轴例如可以设置有用于活塞腔内的弹簧构件的座部。

在替代性实施例中，第二弹簧构件将第一活塞构件偏压到收缩位置。这样，两个弹簧构件串联布置。通过向下推动活塞轴，仅分配少量液体。如果进一步推动活塞轴，那么将致动第一活塞，并且分配大量液体。

第二活塞的每个行程所分配的体积的体积比可以例如是第一活塞的每个行程所分配的体积的约1％到约5％。

分配器例如可以是用于分配流体的设备的一部分，所述设备包括至少一个操作地连接到分配器的罐。这种设备例如可以是具有多个罐和对应的分配器的设备，所述罐和对应的分配器放置在转盘上，所述转盘包括驱动装置以旋转转盘，用于将选中的分配器定位在一位置处，在所述位置处，所述选中的分配器操作地连接到固定的操作模块。这样的设备例如可以用作用于制备涂料配方(paint formulation)等的调色装置或染色装置。

分配器例如可以由诸如步进电动机的驱动装置来致动。

分配器的各个部件，尤其是壳体，可以由任何适当的材料制成，所述材料例如是诸如不锈钢的金属或诸如聚甲醛(POM)或聚醚醚酮(PEEK)的聚合材料。

附图说明

将参照附图进一步解释说明本发明。

图1：示出了根据本发明的泵分配器的透视图；

图2：示出了包括多个根据图1的分配器的转盘的透视图；

图3A：以横截面示出了图1的分配器，其中活塞处于小体积分配位置；

图3B：示出了图1的处于搁置位置的分配器的横截面；

图3C：示出了图1的具有收缩的活塞的分配器的横截面；

图4A：示出了图1的分配器的阀组件的详细的横截面；

图4B：示出了垂直于图4A的横截面的横截面；

图5：示意性地示出了根据本发明的分配器的替代性实施例；

图6A：示意性地示出了根据本发明的分配器的另一个替代性实施例；

图6B：示出了处于分配期间的图6A的分配器。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的泵分配器1。分配器1可以用于诸如在图2所示的调色组件中分配例如涂料或者颜料膏的粘性流体。这样的调色组件2包括转盘3，所述转盘3借助驱动装置(未示出)能够围绕竖直轴线旋转，以便在分离的位置之间旋转转盘3。

在转盘3上，安装有多个泵分配器1。每个分配器1均与罐4相联。当罐4中的一个罐是空的或者接近于空的时，应当通过将诸如涂料组分的流体倾倒到该罐中而将所述空或接近于空的罐再次装满。选中的罐4可以和与其对应的分配器1一起旋转到固定的操作模块5。操作模块5可以致动分配器，并且分配所期望的量的选中流体。随后，转盘3可以旋转，以将下一个选中的罐4定位在操作模块5前面。可以重复这些步骤，直到将所有流体组分以所期望的量分配到容器中，以便形成所期望的最终混合物。

图3A、3B和3C以横截面图解了泵分配器1。图3B的截面垂直于图3A以及图3C的截面。泵分配器1包括圆筒形的壳体6，所述壳体6具有入口7和出口8。靠近出口8，泵分配器1包括阀构件9，用于如分别在图4A和图4B中更为详细描述的那样选择性地开启和封闭入口7和出口8。

罩盖10封闭圆筒形壳体6的顶端部，所述罩盖10具有被轴环12所围绕的中心开口11。轴13延伸贯穿中心开口11。在轴13的位于壳体6外部的端部处，所述轴13设置有凸缘14。凸缘14可以被致动器(未示出)所接合，所述致动器适于使活塞轴13运动。在轴13的位于壳体6内部的另一个端部处，所述轴13设置有活塞15，所述活塞15包括上活塞部件16和下部件17，所述上活塞部件16和所述下部件17皆设置有肩部18、19，所述肩部18、19形成用于压力弹簧20的座部，所述压力弹簧20将两个部件偏压离开彼此。下活塞部件17设置有中心开口，该中心开口具有直径较小的上部分21和直径较大的下部分22。在直径较大的下部分22内，下活塞部件17包括向外突出的缸体23。上活塞部件16设置有内缸筒24。轴延伸部件25包括具有螺纹的端部26，所述具有螺纹的端部26穿过上活塞部件16中的内缸筒24，并且接合轴13的外端部中的内螺纹。轴延伸部件25的肩部27将上活塞部件16压到轴13的端部上。用螺丝将二级活塞28拧紧在轴延伸部件25的外端部上，下活塞部件17的缸体23的内缸筒形成了对应的活塞腔。轴延伸部件25能够在下活塞部件17的内缸筒内滑动。壳体6的内部30的尺寸设定成形成用于活塞15的活塞腔。

图3B示出了处于其搁置位置的分配器1，其中下活塞部件17置于肩部上或者置于壳体6的下端部处的止挡件29上。如图3B所示，从分配器的搁置位置开始，可以致动分配器1。如果将计量大量涂料，则使轴13向上运动。随着阀构件9开启入口7，将所期望的量的液体排空到壳体6中。如图3C中所示，阀构件转到开启出口并且封闭入口的位置。然后，将轴向下压回到图3B的起始位置，并且通过出口8分配所计量的量的液体。

如果仅计量并且分配少量的液体，那么从图3B的起始位置开始，向下推动轴，同时阀构件9开启出口8并且关闭入口7。在阀构件9返回到封闭出口8的位置后，压力弹簧20迫使上活塞部件16回到所述上活塞部件16的收缩位置。

图4A和图4B示出了图1的设备的阀组件9的详细的横截面。缸体6安装在泵壳体31的顶部部分上，所述泵壳体31限定了腔体32，所述腔体32与入口通道7开口连通，所述入口通道7适于与如图2所示的罐4流体连通。泵壳体31借助相应的凸缘34、35安装在阀壳体33上。阀壳体33包括装有阀构件9的内腔体36。腔体36被附接到阀壳体33的下侧部的盖37所覆盖。阀构件9装配在壳体12的位于两个环形轴承38、39之间的腔体36中。阀构件9由杆40致动。阀壳体33中的腔体36在其上部部分处被第一开口41限制，腔体36通过所述第一开口41与泵壳体31的腔体32相连通。阀壳体33还包括第三开口42和在其底部部分中的出口开口8，所述第三开口42与泵壳体31中的入口通道7相连通。

阀构件9包括与壳体33中的第一开口41相连通的第一通道43(见图4B)。所述阀构件9还包括入口通道46和一个或多个径向延伸的出口通道44、45(见图4A)。

在图4A和图4B中，阀构件9的入口通道46与阀壳体33的第三开口42相配准(in registry with)，从而与入口通道7相配准。结果是，被连接的罐4通过入口7、通道42、通道46、通道43和开口41与缸体6和泵壳体31中的腔体32相连通。在这个位置，现在可以通过使轴13向上运动而利用来自罐的流体填充腔体32和缸体6。一旦吸入适量的流体，则阀构件9便可以旋转到所期望的分配位置。轴13可以向下运动，以便从开口8分配所期望的量或者预定量。

图5A-E示意性地示出了使用根据本发明的替代性分配器的五个步骤。分配器61包括：圆筒形壳体62；第一活塞构件63，所述第一活塞构件63具有与缸体62共轴的内缸筒64。内缸筒64具有位于其下端部处的狭窄的出口开口65和位于上端部处的用于活塞轴67的狭窄的通道66。活塞轴67包括定位在内缸筒64内的第二活塞构件68，所述内缸筒64起到用于第二活塞构件68的活塞腔的作用。活塞轴67还包括在其顶端部处的凸缘69，所述凸缘69用于与致动器相接合。在凸缘69和第一活塞构件63之间，轴67设置有肩部70，所述肩部70形成用于第一压力弹簧71的座部，所述压力弹簧71迫使肩部70和第一活塞构件63分开。圆筒形壳体62包括具有出口开口73的底部72。第二压力弹簧74迫使第一活塞构件63离开底部72。第二压力弹簧74的刚度远高于第一压力弹簧71的刚度。通过轴67抵抗第一压力弹簧71的作用而进行的受限的移位来计量少量的液体。

如图5B和图5C所示，第二活塞构件68在第一活塞构件63的内缸筒64内从图5A中的收缩位置滑动到图5C中的分配位置。通过轴67抵抗第一压力弹簧71以及第二压力弹簧74两者的作用而进行的更大的移位来分配更大的量。如图5D和图5E所示，第一活塞构件63在底部72的方向上运动，从而通过出口开口73分配大量液体。

图6A和图6B示出了分配器80，所述分配器80包括嵌套在外波纹管(bellow)82中的内波纹管81。分配器包括入口83和出口84。阀壳体85装有三通阀86，所述三通阀86可以从入口位置(如示出的那样)转到出口位置，所述出口位置将出口84连接到外波纹管82的内部。顶板87和底板88限制了内波纹管81。致动器轴89可滑动地通过顶板87中的开口90。在轴89的位于内波纹管81内的端部处，所述轴89连接到底板88。在轴89的另一个端部处，所述轴89包括凸缘91。在凸缘91和顶板87之间，轴89包括用于压力弹簧93的共轴的环形座部92，所述压力弹簧93迫使顶板87和座部92分开。这样，压力弹簧93将内波纹管81偏压到所述内波纹管81的收缩、压缩位置中。

在外波纹管82的下侧部处，所述外波纹管82被阀壳体85限制。在外波纹管82的顶侧部处，所述外波纹管82被顶板94所限制。包围外波纹管82的圆筒形壁95限定了顶板94可以达到的行程下限。

从图6A所示的位置开始，可以通过将阀构件86转到开启出口84的位置来分配液体。通过向下推动轴89，可以分配大量液体，直到顶板94邻接壁95为止。如图6B所示，如果需要分配更少量的液体，那么抵抗压力弹簧93的作用进一步推动轴89，从而展开内波纹管81并且迫使液体从外波纹管82的内部流动到出口。

Claims

1.一种分配器，所述分配器包括嵌套在外位移构件(15，82)中的内位移构件(28，81)，通过致动器(13，89)，所述内位移构件能够在所述外位移构件内的两个端部位置之间运动，所述致动器布置成当所述内位移构件处于它的所述端部位置中的一个端部位置时，使所述外位移构件运动到分配位置。

2.根据权利要求1所述的分配器，其中，两个位移构件中的至少一个是活塞。

3.根据权利要求2所述的分配器，其中，所述位移构件包括：第一活塞(15)，所述第一活塞能够在活塞腔(30)内运动；和第二活塞(28)，所述第二活塞能够在位于所述第一活塞(15)中的缸筒(23)内在收缩位置和分配位置之间运动，其中所述缸筒(23)与所述活塞腔(30)开口连通，其中所述致动器包括固定到所述第二活塞(28)的轴，并且其中，弹簧构件(20)将所述第二活塞(28)偏压到所述第一活塞(15)中的所述缸筒(23)内的所述收缩位置处。

4.根据权利要求3所述的分配器，其中，所述第一活塞构件的所述分配位置被所述第一活塞腔中的接合构件(29)限定，并且其中，所述第一活塞构件的收缩位置和分配位置之间的距离小于轴(13)的长度。

5.根据权利要求3或4所述的分配器，其中，所述轴(13)设置有用于活塞腔内的所述弹簧构件(20)的座部(18)，所述第二活塞构件连接到所述轴的端部。

6.根据权利要求3所述的分配器，其中，第二弹簧构件(74)将第一活塞构件(63)偏压到收缩位置。

7.根据权利要求1或2所述的分配器，其中，两个位移构件中的至少一个是波纹管。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的分配器，其中，所述内位移构件的每个行程所分配的体积是所述外位移构件的每个行程所分配的体积的1％-5％。

9.一种用于分配流体的设备，所述设备包括至少一个罐(4)，所述罐操作地连接到根据前述权利要求中的任一项所述的分配器(1)。

10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述罐(4)和对应的分配器(1)放置在转盘(3)上，所述转盘包括驱动装置，以旋转所述转盘，用于将选中的分配器定位在一位置处，在所述位置处，所述选中的分配器操作地连接到固定的操作模块(5)。