CN104470675A - 防止浸没泵气锁 - Google Patents

Abstract

提供了以泵和控制电路为特征的包括泵送系统在内的设备。泵具有叶轮壳体，该叶轮壳体在顶部配置有用于在泵被浸没时使被困空气离开叶轮壳体的狭缝。控制电路配置成使泵循环地通断预定的循环数，使得当泵被循环断开时被困空气将浮动至顶部并且被从狭缝排出。控制电路配置成在预定的循环数之后使泵保持接通。

Description

防止浸没泵气锁

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年6月14日提交的临时专利申请序列号No.61/659,631的优先权，该申请通过引用全部合并与此。

技术领域

本发明涉及泵；并且更特别地涉及离心泵。

背景技术

现有技术中已知：如果例如离心泵在被浸没之前被接通，则空气可能变成被困在包含了叶轮的壳体的内侧，导致叶轮泵送气体/液体混合物而不是原本被设计泵送的纯液体混合物。当发生这种情况时，泵趋向于不能泵送水，并且必须在泵能够根据预期操作之前将空气排出或推出系统。当泵出现故障时，这种情况称作气锁(air lock)。

图1示出现有技术中已知的具有马达和用于泵送空气/水混合物的叶轮的气锁泵(air locked pump)。由于空气位于叶轮壳体内侧，叶轮不能产生足够的压力以克服来自出口软管的背压。如图所示，来自叶轮的压力被来自出口软管的背压克服，因此没有离开出口软管的流动。

存在着目的和意图是防止在例如离心泵中的这样的气锁的已知装置。

通过示例的方式，题为“Soft Star Pump Control System”的美国专利No.5,545,012公开了具有如下系统的一种技术：该系统通过测量在任一给定时间通过泵马达的电流来检测气锁的存在。如果泵检测到气锁，则使用切换电路至较低的马达电压并且使其从低值慢慢地加大到其满值。然而，美国专利No.5,545,012中的系统不总是将气锁清除干净并且比该文件中提议的系统复杂。系统还依赖于可能取决于离心泵所经历的气锁的程度而大大地变化的通过了马达的电流的量或者留在为系统提供电力的电池上的电荷的量。

题为“Centrifugal pump with means for precluding airlock”的美国专利No.4,087,994公开了具有如下泵的另一种技术：该泵具有包含被设计成使被困空气与泵中的水混合以使得其能够与水一起被离心出来的指状突起的叶轮。

题为“Centrifugal water pump”的美国专利No.4,913,620公开了由如下泵构成的又一种技术：该泵的叶轮壳体室具有两个壁。这些壁中的一个具有接近泵中使用的叶轮的尺寸的半径，并且另一个具有较大半径。还有使水流指向出口并打断任何空气并且填充可以收集所在的任何空间的两个终端壁。

然而，美国专利No.4,087,994和4,913,620中的技术都是不必要得复杂，并且因为这个原因而在大多情况下造价昂贵。

鉴于此，存在着用以防止例如离心泵中的气锁的新的、更好且更加成本有效的方式的需要。

发明内容

根据一些实施例，本发明可以采取以泵和控制电路为特征的设备的形式。泵可以包括叶轮壳体，该叶轮壳体在顶部配置有用于在泵被浸没时使被困空气离开叶轮壳体的狭缝。控制电路可以配置成使泵循环地通断预定的循环数，使得当泵循环地断开时被困空气将浮动至顶部并且被从狭缝排出。

根据一些实施例，本发明可以包括一个或多个以下特征：

控制电路可以配置成在预定的循环数之后使泵保持接通。

控制电路可以配置成提供信令以使泵循环地通断预定的循环数从而当泵循环地断开时被困空气将浮动至顶部并且被从狭缝排出。

设备可以配置有布置在泵与控制电路之间的继电器，继电器配置成对从控制电路提供的信令做出响应并且提供继电器信令以使泵循环地通断预定的循环数从而当泵循环地断开时被困空气将浮动至顶部并且被从狭缝排出。

设备可以配置为具有泵和控制电路的组合的泵送系统。

泵配置成以在其中布置有控制电路的方式含有控制电路。

泵配置有经由轴联接至叶轮的马达。

泵配置为离心泵。

基本操作

在操作中，所谓的断续起动防气锁系统可以由用于克服泵中的气锁的两种不同的机构构成。首先，有切入叶轮壳体的最高点以允许被困在单元内侧的空气从叶轮壳体内侧逸出至叶轮壳体外侧的小狭缝、孔或洞。其次，有使泵循环地通断预定的持续时间直到气锁被从叶轮壳体清除干净为止的断续起动机构。

通过增加该防气锁狭缝，提供了用于在泵被浸没时使被困空气离开叶轮壳体的地方。即使在对叶轮壳体增加了狭缝的状态下，泵仍然可能变成被气锁的。例如，即使在叶轮不断地旋转的状态下，空气也并不一定从增加的狭缝渗出并且可能留在叶轮壳体内。这就是由控制电路提供的通/断循环可以实施的地方。通过使泵断开，空气将浮动至泵的叶轮壳体或内室的顶部并且被从狭缝排出。

在这些所谓“断开”的时期期间，空气通过叶轮壳体的顶部排出并且泵充满液体。当马达返回到“接通”状态时，被充满液体并且能够起到预期的作用。

本发明的一个优点是提供了用以防止例如离心泵中的气锁的新的、更好且更加成本有效的方式。

发明的实施例的这些以及其他特征、方面和优点将参照结合附图进行的以下描述中变得明显。然而，应该理解的是，附图仅仅为了说明的目的而设计并且不作为发明的限制的定义。

附图说明

不必是按照比例绘制的附图包括以下图：

图1示出作为气锁泵的现有技术中的已知泵的图。

图2是根据本发明的一些实施例的设备的图示，该设备包括具有在其中配置有防气锁狭缝的泵的泵送系统。

图3是示出了根据本发明的一些实施例的在每次起动时用于图2中示出的设备的防气锁通/断启动循环的图。

图4是根据本发明的一些实施例的在防气锁通/断启动循环的实施之前的泵的图。

图5是根据本发明的一些实施例的当在防气锁通/断启动循环的实施期间被断开时的泵的图。

图6是根据本发明的一些实施例的当在防气锁通/断启动循环的实施之后被接通时的泵的图。

图7是根据本发明的一些实施例的包括了具有泵和控制电路的组合的泵送系统的设备的方块图。

在示例性实施例的以下描述中，对附图进行了参照，附图形成了说明的一部分并且其中通过借助于可以实践发明的实施例的说明而示出。应该理解的是，可以利用其它实施例，因为可以在不脱离本发明的范围的情况下进行结构性和操作性的改变。

具体实施方式

本发明的细节

图2至图7示出了呈现整体表示为10的设备的形式的本发明，其包括以泵12和控制电路20(见图7)为特征的泵送系统。

通过示例的方式，图2示出了可以包括叶轮壳体14的泵12，叶轮壳体14在顶部配置有至少一个狭缝(亦称“防气锁狭缝”)，用于在泵12被浸没时使被困空气离开叶轮壳体14。泵12可以采取离心泵的形式以及现在已知的或者将来以后开发的其他类型或种类的泵。图2中，狭缝可以基本配置在泵的叶轮壳体的顶部，然而发明的范围意包括将狭缝配置在只要被困空气能够被从叶轮壳体14的内侧释放的其他部位。此外，发明的范围不意在限于狭缝或孔的任何特别的类型、种类或配置，只要在泵被浸没时使被困空气能够从叶轮壳体离开或释放即可。

控制电路20(见图3和图7)可以配置成使泵12循环地通断预定的循环数，使得当泵12循环地断开时被困空气将浮动至顶部并且被从狭缝排出。在启动时泵12循环地通断预定的循环数在这里还已知并且被称作断续起动防气锁启动(stutter start anti-air lock start-up)或者系统，并且在这里也可以称作防气锁通/断启动循环。通过示例的方式，控制电路20(图7)可以布置或配置在图2中的泵12的内侧或外侧，并且发明的范围不意在限于此。

图3

通过示例的方式，图3示出了每次起动时具有用于泵12的通/断循环的图表。一旦向泵12供电，马达就将接通一段时间，并接着断开一段时间，并且该过程可以重复预定的循环数，此后马达将继续保持接通直到泵12被手动地关掉电源为止。发明的范围不意在限于任何特别的通/断循环数或通/断循环的持续时间。基于这里所公开的，本领域技术人员无需过度实验就能够将控制电路20配置成使泵12循环地通断预定的循环数，使得当泵12循环地断开时被困空气将浮动至顶部并被从狭缝排出。

图4：具有增加的狭缝的气锁泵

图4示出了例如在防气锁通/断启动循环的实施之前的根据本发明的一些实施例的泵送系统10。图4中，泵12示出被浸入图4中用暗色表示的诸如水等的流体中。泵12具有增加的可以允许被困空气的释放的狭缝，但是在叶轮不断地使空气旋转进入水(和可能气穴化)以便形成如由图4中淡灰色着色所示出那样的空气/水混合物的状态下，空气的逸出低效。与图1中示出的那些类似并且与图4中示出的那些一致地，来自叶轮的压力被来自出口软管的背压克服，因此没有离开出口软管的有意义的流动(如果有的话)。实施中，泵送系统仅仅是或者可以被考虑为仅仅是具有增加的狭缝的气锁泵。

图5：防气锁通/断启动循环的实施

与图4中的那个相比，图5示出了例如当泵12在防气锁通/断启动循环的实施期间被断开时的根据本发明的一些实施例的泵送系统10。操作中，当马达被接通接着被断开时，水(在叶轮壳体的底部用深灰色着色示出)平静下来并且空气(在叶轮壳体的顶部用白色着色示出)被允许渗出防气锁狭缝。实施中，泵的接通和关闭允许被困空气的释放，该被困空气示出为浮动至泵12被浸入所在的流体的顶部的气泡。

图6：在防气锁通/断启动循环之后被接通的泵

图6示出了根据本发明的一些实施例的例如当防气锁通/断启动循环的实施之后泵被接通时的根据本发明的一些实施例的泵送系统10。当泵重新接通时，壳体现在充满水(如所示出的)并且能够克服软管的背压，允许了水的流动。与图1中示出的那些相比并且与图6中示出的那些一致地，来自叶轮的压力克服了来自出口软管的背压，因此有离开并通过出口软管的水流。实施中，在释放了空气之后，泵正确地操作。

图7：泵送系统的方块图

图7示出形成了整体表示为10的泵送系统的一部分并且与电源40有关地布置的控制电路20。通过示例的方式，泵送系统10可以包括联接在泵12与控制电路20之间的继电器30，如所示出的。操作中，控制电路20提供信令使继电器30接通/断开以便使泵12循环地通断预定的循环数，使得当泵12循环地断开时被困空气将浮动至顶部并被从狭缝排出。通过示例的方式，继电器30可以被直接联接至泵12的马达，如图4至图6中所示。在启动过程完成了，控制电路20可以配置成使泵12在预定的循环数之后保持接通。

继电器和用于控制和循环这样的继电器的技术是现有技术中已知的，并且发明的范围不意在限于现在已知的或者将来以后开发的其任何特别的类型或种类。

还设想了如下实施例：其中，控制电路20被直接联接至泵12的马达并且用以提供信令使马达(见图4至图6)接通/断开以便使泵12循环地通断预定的循环数，使得当泵12循环地断开时被困空气将浮动至顶部并且被从狭缝排出。

控制电路的相关的信号处理器的功能性的实施

控制电路20可以实施为具有信号处理器的信号处理器模块和/或印刷电路板(PCB)或者形成其一部分，或者以这些方式中的一些组合实施。

印刷电路板(PCB)是现有技术中已知的，并且发明的范围不意在限于用于实施本发明的运行时间通/断循环功能的现有已知的或者将来以后开发的其特别的类型或种类。

通过示例的方式，控制电路20、PCB、相关联的信号处理器和/或任何相关联的信号处理的功能可以利用硬件、软件、固件或者其组合来实施，然而发明的范围不意在限于其任何特别的实施例。例如，在典型的软件实施中，信号处理器可以采取具有处理器或微处理器、随机和/或只读存取存储器(RAM/ROM)的一个或多个基于微处理器的构架的形式，其中RAM/ROM一起形成了存储器的至少一部分、输入/输出设备以及将其连接的控制、数据及地址总线。本领域技术人员无需过度实验就能够用计算机程序代码为这样的基于微处理器的实施编制程序以执行这里描述的功能。发明的范围不意在限于利用要么现有已知的要么将来以后开发的技术的任何特别的实施。此外，发明的范围意在包括作为独立模块的或者与用于实施另一模块的其他线路的一些组合形式的信号处理器。仍此外，发明的范围不意在限于用于执行信号处理功能的任何特别的类型或种类的信号处理器，或者为了使信号处理器操作而编程或实施的计算机程序代码的方式。本领域技术人员无需过度实验就能够理解并了解如何开发或编写用于在例如这样的基于PCB的控制电路上运行的合适的软件程序或算法，以便实施这里所述的功能。

这样的基于PCB的控制电路和/或相关联的信号处理器可以包括用于实施现有技术中已知的其他功能、但是未形成基础发明本身的一部分并且这里未详细说明的一个或多个其他子模块。

离心泵

在一个特别的实施例中，本发明可以采取被包封在将从泵的叶轮排出的水导入到出口管内这样的壳体内的离心泵的形式，或者可以实施为这样的离心泵。在离心泵中，存在有或者可以配置有形成在该包壳或壳体中的用于当泵被浸没时排除被困空气的小孔或狭缝。与这里所述的一致地，离心泵和/或泵送系统可以包括控制电路类元件20，其功能是在单元或泵送系统通电时使离心泵的例如马达循环地通断某个预定时间。

泵12

像图2和图4至图7中示出的那样，泵12也可以包括未形成基础发明的例如其他部件、元件、组成部件或电路，包括入口端口、出口端口、压力转换器、用于将马达联接至控制电路20的布线，并且由此在这里未详细明确和描述。

此外，具有马达和布置或配置于其上的叶轮的泵是现有技术中已知的，并且发明的范围不意在限于要么现有已知的要么将来以后开发的其任何特别的类型或种类。

可能的应用：

设想了包括可能被浸没并且可能例如在其壳体或叶轮壳体中含有被困空气的任何类型或种类的泵或转动设备的可能的应用，包括但不限于离心泵或现在已知的或者将来以后开发的其他类型或种类的能够浸没的泵。

发明的范围

尽管在特别的实施例的上下文中描述了，但是对于本领域技术人员而言明显的是，可以发生对这些技术进行的大量的变型和各种改变。因此，虽然已经参照发明的一个或多个优选实施例特别地示出并描述了发明，但是本领域技术人员应该理解的是，可以造不脱离如上所述的发明的范围和精神的情况下在其中进行形式或形状上的某些变型或改变。

Claims (8)

1.一种设备，包括：

具有叶轮壳体的泵，所述叶轮壳体在顶部配置有狭缝，所述狭缝用于在所述泵被浸没时使被困空气离开所述叶轮壳体；和

控制电路，其配置成使所述泵循环地通断预定的循环数，使得当所述泵循环地断开时所述被困空气将浮动至所述顶部并且被从所述狭缝排出。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制电路配置成在所述预定的循环数之后使所述泵保持接通。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制电路配置成提供信令以使所述泵循环地通断所述预定的循环数从而当所述泵循环地断开时所述被困空气将浮动至所述顶部并且被从所述狭缝排出。

4.根据权利要求3所述的设备，其中所述设备配置有继电器，所述继电器布置在所述泵与所述控制电路之间，所述继电器配置成对从所述控制电路提供的所述信令做出响应并且提供继电器信令以使所述泵循环地通断预定的循环数从而当所述泵循环地断开时所述被困空气将浮动至所述顶部并且被从所述狭缝排出。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备被配置为具有所述泵和所述控制电路的组合的泵送系统。

6.根据权利要求1所述的设备，其中所述泵配置成以在其中布置有所述控制电路的方式含有所述控制电路。

7.根据权利要求1所述的设备，其中所述泵配置有经由轴联接至叶轮的马达。

8.根据权利要求1所述的设备，其中所述泵被配置为离心泵。