CN105209759B - 泵 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种泵，其由具有用于流体的进口(11)和出口(12)的壳体(10)形成。壳体(10)包含设置有至少一个表面凹槽(17a、17b、17c、17d)的转子(13)，至少一个表面凹槽与转子的内表面一同形成了腔室(18a、18b、18c、18d)，在转子(13)的旋转时，腔室将流体从进口(11)传送到出口(12)。弹性密封件(23)被设置在壳体(10)上或作为其一部分，并且位于进口(11)和出口(12)之间，以接合转子(13)，从而防止流体从出口(12)流到进口(11)。第二进口(16)被设置为通向出口(12)，以用于将第二流体供应到出口(12)，并且第二进口(16)还将第二流体供应到密封件(23)的背部，以推动密封件(23)抵靠转子(13)。

Description

泵
技术领域
本发明涉及一种泵。
背景技术
已知的是，提供一种泵，其由壳体形成，壳体具有用于流体的进口和出口并且包含设置有至少一个表面凹槽的转子，至少一个表面凹槽与转子的内表面一起形成了腔室，在转子旋转时，腔室将流体从进口传送到出口。为了防止流体经由出口到进口，弹性密封件被设置在壳体上或作为壳体的一部分，并且位于进口和出口之间。密封件被弹簧推动以与转子接合，弹簧可以采用多种形式，诸如弹性材料块或弹性材料管或弹簧。这种一般类型的泵被公开于WO2006/027548。
可能存在将第二流体添加到泵送的流体的需求。例如，饮料浓缩液可能在被食用之前需要使用水稀释，或者清洁剂可能在洗车时被添加到洗涤溶液。可将二氧化碳添加到饮料以使饮料碳酸化。这种第二流体可在其穿过上述类型的泵的出口时被引入到泵送的流体中。
发明内容
根据本发明，提供一种泵，其由壳体形成，壳体具有用于流体的进口和出口并且包含转子，转子设置有至少一个表面凹槽，至少一个表面凹槽与转子的内表面一起形成了腔室，在转子旋转时，腔室将流体从进口传送到出口，弹性密封件被设置在壳体上或者作为壳体的一部分，并且位于进口和出口之间，以接合转子，从而防止流体从出口流到进口，第二进口被设置为通向出口，以向出口供应第二流体，第二进口还将第二流体供应给密封件，以推动密封件抵靠转子。
以这种方式，排除了用于推动密封件抵靠转子的弹簧或其他装置的需求，从而简化泵，使得泵更可靠且减少其成本。
附图说明
以下为参考附图、通过示例的方式进行的本发明的实施方式的更详细的描述，其中：
图1是泵的第一形式的示意性剖视图，该泵包括壳体、转子、第一进口、第二进口和出口；
图2是图1的泵的放大视图；
图3是图1和2的泵的示意性立体视图；
图4是泵的替代形式的示意图；并且
图5是图1至4的泵的示意性剖视图，其中包括在出口中的止回阀。
具体实施方式
首先参考图1至3，泵包含带有进口11和出口12的壳体10。转子13在壳体10中可通过驱动器14(见图3)旋转。密封件15与转子13接合，并且第二进口16通向壳体10。
壳体10可通过成型工艺由塑料材料形成，并且可为弹性的。如在图2中所见，进口11和出口12轴向地对齐，并且位于壳体10的直径的一侧。转子13也可由塑料材料形成，并且包括被布置在圆形截面端部(其中一个在如图3中附图标记18处可见)之间的四个凹陷表面17a、17b、17c、17d(见图2)。转子13被安装为用于在壳体10中与圆形截面端部18一起旋转，圆形截面端部18被容纳于壳体10的对应形状的部分中。其中壳体10是弹性的，转子13可略微使壳体10扩张，以在接合的部分之间形成密封。
例如，如上述，在WO2006/027548中，凹陷表面17a、17b、17c、17d可在包括转子的轴线的平面中凹陷，并且与壳体10的内表面19一起形成四个腔室20a、20b、20c、20d，以用于以下面描述的方式将流体从进口11传送到出口12。转子13的、与壳体10的内表面19接合的部分21a、21b、21c、21d位于凹陷表面17a、17b、17c、17d之间。
壳体包括由密封件15填充的开口22，密封件15的轴向长度至少与表面17a、17b、17c、17d的轴向长度一样大，并且开口22沿周向方向在进口11的外周和出口12的外周之间延伸，开口22在进口11的外周处进入壳体10的内部，并且在出口12的外周处离开壳体10的内部。
密封件15由柔性的弹性材料形成，并且可以在一次或二次成型工艺中与壳体10共同成型。密封件15的背面是密封腔室24，密封腔室24由壁部25形成，壁部25围绕开口22并且具有与密封件15相对的、由盖部26封闭的开口端部。
如图1所见，第二进口16通过盖部26通向密封腔室24，并且第二进口16由沿第二进口16朝向盖部26的方向被串联布置的流量控制阀30、切断阀31和止回阀32控制。作为替代，如图3所见，第二进口16可通过壁部25进入腔室26。这使得第二进口16的轴线与转子13的轴线对齐，并且能够在第二进口16连接到流体源的同时容易地将转子13连接至驱动器14。密封腔室24设置有由壳体10的一部分形成的出口33，出口33从密封腔室24的壁部25通向壳体出口12(见图2)。在壳体出口12处，出于将在下文描述的目的，腔室出口33形成有减压收缩部34。
在使用中，进口11被连接到第一流体源，诸如液体储存器。适合的液体的示例是饮料浓缩液和清洁剂。第二进口16在压力下被连接到第二流体源，诸如水或其他液体。第一流体的压力比第二流体更低，例如，第一流体可通过重力被供到进口11，并且从加压的源泵送或供给第二流体。转子13通过花键连接被连接到驱动器14(见图3)。
第二流体的压力被流量控制阀30调控到恒定压力。切断阀31被设置为允许在投料周期已经完成时立即切断第二流体，并且止回阀32防止了回流。
如图2所见，转子13通过驱动器14以顺时针方向旋转。第一流体从进口11流到覆盖进口11的腔室20a，以填充腔室20a。随后，腔室20a围绕壳体10移动直到它到达在腔室20a中的流体流出出口12时的、图2中腔室20d的位置。后续的腔室20b、20c、20d等以相同的方式传送流体。以这种方式，流体从进口11被泵送到出口12。
当转子13旋转时，壳体接合部分21a、21b、21c和21d防止了在腔室20a、20b、20c和20d之间的周向溢漏。密封件15确保在与出口12相邻的腔室20a、20b、20c、20d中的流体被挤入到出口12中，并且确保流体无法从出口12漏到进口11。密封件15通过在密封腔室24中的第二流体的压力被推动以接触转子13。第二流体的压力比第一流体的压力更大，以致当壳体接合部分21a、21b、21c、21d在转子13旋转时接合且经过密封件15时，密封件15被推入壳体10、抵靠壳体接合部分21a、21b、21c、21d，并且随后，当后续的壳体接合部分17a、17b、17c、17d靠近时，在密封件15被转子13再次径向朝外地移动之前，密封件15抵靠后续的凹陷表面17a、17b、17c、17d。
第二流体流过密封腔室24并且经过腔室出口33到收缩部34。在收缩部34处，第二流体的压力被减小到适用于在出口12中与第一流体混合的压力，并且确保混合的液体的压力不足以在密封件和转子接合面之间通过泵回流。通过成形加工收缩部34的形状，第二流体可被形成为喷雾或喷流以有助于混合。
以这种方式，图1至3的泵仅通过两个运动部件(转子13和密封件15)来操作。因此制造成本低并且操作可靠。第二流体的压力可按需调节，并且收缩部33被设计为在第二流体出现于出口12中时向第二流体提供任何所需的压力和流型。例如，图1至3的泵能被用于泵送作为第一流体的饮料浓缩液和作为第二流体的稀释液体(诸如水)，或者泵送作为第一流体的水和作为第二流体的洗车化学品。还能具有其他清洁应用，其中清洁剂浓缩液需要被投入到水中，或者织物护理浓缩液被投入到洗衣机；或者具有医疗应用，其中浓缩液需要重组成液体食物。还能被使用于碳酸饮料，其中第二流体是CO2；或者被使用于使用N2的起泡奶制品。
存在对参考图1至3在上面描述的泵进行的若干变形。图4示出了替代结构，其中图1至3和图4共同的部分被给出为相同的附图标记，并且不会详细描述。
参考图4，在该实施方式中，出口12在接合部40处进入到第二进口16，以将第一流体和第二流体混合。T形接合部40的上游是在混合之前减小第二流体的压力的流量控制阀41。阀41的上游是来自第二进口16的分支42，分支42通向密封腔室24，并且因此在全压下将第二流体供应到密封件15。出口12包含止回阀43，以防止通过出口12到转子13的回流。因此，在这种情况下，第二流体被施加于密封件15，并且出口12是并联的而不是如图1至3的串联。在其他方面中，图4的泵参考图1至3如上述操作。例如，这种布置会被使用于将化学品喷射成高压水线，例如，用于水处理或灌溉目的，或者使用于使用N2的起泡奶制品。
例如，参考图1至4描述的上述实施方式能够适应出口12中所产生的类型的较低的背压，其中第一流体是饮料浓缩液且第二流体是稀释的水，并且组合物被分配到杯状物中。然而，其中，第二流体处于较高的压力下和/或结合的第一和第二流体没有立即地被分配，会产生较高的背压，这会倾向于迫使流体通过出口12回流到壳体10中，以引起经过转子接合表面21a、21b、21c、21d且经过密封件15的溢漏。图5示出了用于解决此问题的提议。一方面与图1至3相同并且另一方面与图5相同的部分将给出相同的附图标记，并且将不做出详细地描述。
参考图5，止回阀50在出口12与壳体10的内部的接合处和收缩部33之间被设置在出口12中，并且因此处于出口12和腔室出口33之间的接合处的上游。该阀允许流体沿出口12流动远离壳体的内部，但防止或阻止倒流。
当然，可在图4的实施方式中提供相似的止回阀。
在参考附图描述的任何上述实施方式中，可以有更多或更少的凹陷表面17a、17b、17c、17d和相关的壳体接触部分21a、21b、21c、21d。尽管壳体10是正圆柱形，但例如，其可为截头锥形。凹陷表面17a、17b、17c、17d可为任何适合的形状。凹陷表面17a、17b、17c、17d可在垂直于转子轴线的平面中具有凸起的轮廓。驱动器14可与流量控制阀30或41以及切断阀31一同被计算机控制。密封件15不需要如上述。密封件15可被分开地形成，并且密封到壳体10。
在没有供给第二流体且转子13静止的情况下，为了防止从进口11经过密封件15流动到出口12，可设置小弹簧，以向密封件15的下表面提供较小的力，从而推动密封件15抵靠转子13。
在图2中的虚线所示的变形中，在图2中于附图标记51处以虚线示出的单向阀(诸如伞状物或鸭嘴状物)被放置在腔室出口33中，从而仅允许流体流到泵出口12中，并且在图2中于附图标记50处以虚线示出的第二单向阀被放置在腔室进口16中，仅允许流体进入到密封腔室24。由转子13的旋转引起的密封件15进出密封腔室24的动作改变了密封腔室24的容量，从而，阀50、51的存在使得固定容量的流体从进口16经过腔室出口33被泵送。这种布置需要图2中在附图标记52处以虚线示出的弹簧装置(橡胶挤出件)，以在流体进入进口16、不能处于允许流体自由地流过阀的压力下时帮助流体致动密封件15。弹簧装置52可为WO2013/050491中描述且所示的种类的任何适合的弹簧装置。这种布置提供了两种流体的混合的固定比率。例如，通过实验，比率大约可为：从进口11穿过泵到出口12为三倍，并且从进口16到出口33为一倍。
从而，在密封腔室24中的密封件15的外表面的动作类似于隔膜泵，例如，由于密封件15的运动量能根据在出口12中、继而作用于密封件15上的背压改变，所以其不是真正的固定活塞泵。

Claims (20)

1.一种泵，其由壳体形成，壳体具有用于流体的进口和出口并且包含转子，转子设置有至少一个表面凹槽，至少一个表面凹槽与转子的内表面一起形成了腔室，在转子旋转时，腔室将流体从进口传送到出口，弹性密封件被设置在壳体上或者作为壳体的一部分并且位于进口和出口之间，以接合转子，从而防止流体从出口流到进口，第二进口被设置为将第二流体供应到出口，以在出口中混合流体，并且第二进口还被设置为将第二流体供应到密封件，以推动密封件抵靠转子。
2.根据权利要求1所述的泵，其中，第二流体在第一压力下被供应到出口，并且在第二压力下被供应到密封件，第一压力比第二压力更小。
3.根据权利要求1所述的泵，其中，壳体包括密封腔室，密封腔室围绕密封件的表面、与接合转子的密封件的表面相对，第二流体被供应到密封腔室，以推动密封件抵靠转子。
4.根据权利要求3所述的泵，其中，第二进口使第二流体流入到密封腔室，随后第二流体离开密封腔室流到出口。
5.根据权利要求3所述的泵，其中，第二进口具有第一分支和第二分支，第一分支通向密封腔室，并且第二分支通向出口。
6.根据权利要求5所述的泵，其中，第二流体在第一压力下被供应到出口，并且在第二压力下被供应到密封件，第一压力比第二压力更小；并且，第二分支包括调节器，以用于在第二流体流到出口之前将第二流体的压力减小到第一压力。
7.根据权利要求6所述的泵，其中，第二流体在第一压力下被供应到出口，并且在第二压力下被供应到密封件，第一压力比第二压力更小；并且，第二流体通过腔室出口离开密封腔室，腔室出口包括减压装置，以用于在第二流体流到出口之前将第二流体的压力减小到第一压力。
8.根据权利要求7所述的泵，其中，第二进口和腔室出口包括各自的单向阀，以致转子的、将密封件移入或移出密封腔室的旋转将第二流体从密封腔室泵送到腔室出口。
9.根据权利要求2所述的泵，其中，第二进口包括压力流量调节器，以用于将第二流体的压力控制为第二压力。
10.根据权利要求1所述的泵，其中，第二进口由切断阀控制。
11.根据权利要求1所述的泵，其中，止回阀被设置在第二进口和出口之间的连接处的出口上游，以防止或限制穿过出口的逆流。
12.根据权利要求2所述的泵，其中，壳体包括密封腔室，密封腔室围绕密封件的表面、与接合转子的密封件的表面相对，第二流体被供应到密封腔室，以推动密封件抵靠转子。
13.根据权利要求12所述的泵，其中，第二进口具有第一分支和第二分支，第一分支通向密封腔室，并且第二分支通向出口。
14.根据权利要求3所述的泵，其中，第二进口包括压力流量调节器，以用于将第二流体的压力控制为第二压力。
15.根据权利要求2所述的泵，其中，第二进口由切断阀控制。
16.根据权利要求3所述的泵，其中，第二进口由切断阀控制。
17.根据权利要求2所述的泵，其中，止回阀被设置在第二进口和出口之间的连接处的出口上游，以防止或限制穿过出口的逆流。
18.根据权利要求3所述的泵，其中，止回阀被设置在第二进口和出口之间的连接处的出口上游，以防止或限制穿过出口的逆流。
19.根据权利要求10所述的泵，其中，止回阀被设置在第二进口和出口之间的连接处的出口上游，以防止或限制穿过出口的逆流。
20.一种混合第一流体和第二流体的方法，其包含：使用泵将第一流体从进口泵送到出口，泵包括转子，转子具有弹性密封件，弹性密封件被推动抵靠转子；传送第二流体，以推动弹性密封件抵靠转子，并且将第二流体传送到出口，以与第一流体混合。
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