CN105612347B - 由塑料制成的旋转活塞泵 - Google Patents

Abstract

本发明一种由塑料制成的、用于一次性使用的旋转活塞泵，用于旋到软管袋上的固定接管上，该旋转活塞泵具有两个通过齿轮(11)相互耦合的、能被反向驱动的转子(10)，所述转子支承在设有吸入接管(6)和排出接管(7)的泵壳体(5)中，其中，每个转子(10)具有一个转子轴(12)，其转子轴端部(15)支承在泵壳体(5)的壁体(8，4)中并且所述齿轮集成地成型在所述转子轴上，每个转子(10)具有两个在直径上相对地布置在转子轴(12)上的转子叶片壁(13)，它们向外持续扩宽并且在其外端部上分别成型有部分圆柱形的转子叶片座(14)，其中，所述转子叶片座(14)一方面滑动地且密封地贴靠在泵壳体(5)的圆柱形内壁部位上，另一方面滑动地且密封地贴靠在相邻转子(10)的转子叶片轴(13)上，其中，密封部集成地成型在所述转子上，其中，所述密封部用于尽可能减小空气进入对位于软管袋中的容纳物的影响。

Description

由塑料制成的旋转活塞泵

技术领域

本发明涉及一种塑料制成的旋转活塞泵或计量泵，具有两个通过齿轮相互耦合的、能被反向驱动的转子，所述转子支承在泵壳体中，该泵壳体设有吸入接管和排出接管，其中，每个转子具有一个转子轴，该转子轴的转子轴端部支承在泵壳体的壁中。

背景技术

已知各种尺寸和结构形式的计量泵。作为塑料制成的计量泵，尤其已知的是手动操纵的活塞泵，如已知的在用于液体皂的皂液供给器上的那种活塞泵，或者如在这里也在饮食业中特别感兴趣的那种活塞泵，在餐饮业中，例如在快餐业中通过这种手动操纵的活塞泵计量地给出芥末酱、番茄酱或者咖啡奶油。但是，尽管使用计量泵，但给出的量仍相对强地变化，因为在尤其如刚才在这里所述的这种计量泵中，在每次操纵时实际上本该完全利用行程，但是大多数情况下并未如此。替代地，通常执行一次、两次或三次短行程，相应地液量变化很大。如果液量仅作为调料给到汉堡包，则这没什么影响。但是在那些利用这种计量泵来将液体食物的特定量添加到某一配方中的地方，会由于不正确地操纵而改变味道，这不再会被客户接受。

虽然完全已知不同的其它类型的泵、尤其也已知转子泵，但是它们大多构型为由金属制成的、相对来说高精度的计量泵，并且这在必须计量地给出较大量的食物工业中也是必要的。但是对于商用运用，大多免费地给出大多很廉价的一次性计量泵。相应地，这些计量泵必须由塑料制成、具有尽可能简单的结构并且可靠地起作用。

在这里感兴趣的、由塑料制成的计量泵应尤其设计用于在所谓的软管袋中给出或在由塑料薄膜制成的其他软包装中给出的食物。

许多液体食物也含有较大的固体成分。这种液体食物的典型示例例如是鞑靼酱、含有酱菜的调味酱、含有巧克力或杏仁碎的香草酱等。这种固液食物不能借助于目前常见的计量泵来计量地给出。尤其在借助例如在FR-2313971中示出的那种所谓的齿轮泵的情况下，几乎不能实现计量地给出这种固液食物。在较大的固体颗粒、例如杏仁碎的情况下，这些大的固体颗粒会通过转子被磨碎或卡住转子。相应地，对于这种计量泵尤其可以考虑转子具有两个滚动体或多叶片滚动体的计量泵。这种泵的示例由US 3054417已知，在那里示出用于液体介质的、用于掺混其它液体的计量泵，在此，每个转子具有三个叶片臂并且这些叶片臂在彼此上滚动并由此输运所述介质。在这种泵中，在壳体与各个转子叶片之间有足够的空间，用于也输运带有固体成分的液体。在这里，较大的固体成分问题不大，而较小的固体成分更成问题，所述较小的固体成分粘附地保留在反向地在彼此上滚动的转子叶片上并且在滚动过程期间完全被压碎，由此可能在转子叶片上形成覆层，所述覆层会降低输送功率且甚至会导致堵塞。

所述问题也同样出现在根据WO 95/24556的计量泵上，在该计量泵中仅示出双叶片的转子，但是它们同样也既在彼此上也在壳体壁上反向地滚动。

由EP-1 892 417已知另一种旋转活塞泵。虽然该旋转活塞泵设计为用于外部金属壳体的插入件，但是该旋转活塞泵是制造用于一次性使用的，并且具有塑料制成的壳体。通过齿轮传动机构保证两个转子的正确的相对位置，该齿轮传动机构是布置在真实的泵的外部的传动机构的组成部分，而不是用于一次性消耗的部件的组成部分。在运行中相互啮合的转子具有部分圆柱形的转子叶片座和凹形成型部，但是所述凹形成型部不是以使得旋转活塞泵特别适用于具有固体成分的产品的方式来成型的。尤其所述凹形成型部的相对小的半径导致：刚好会在该区域中发生沉积，沉积物滞留在泵中，并且在该沉积物是食物的情况下由于与外部空气接触而会迅速腐败。呈用于转子轴的唇密封部形式的密封组成部分是作为要独立接合的部件存在的。在这里，由于所述旋转活塞泵作为形状固定的金属壳中的插入件的设计方案以及由于穿过转子并且同时也用于使这些壳体部件密封地保持在一起的驱动轴，密封措施也特别集中在该区域上。

发明内容

因此本发明的目的是，提供一种改进的计量泵，其具有相对大的输送功率并且特别适用于输送固体-液体混合物，而在此不存在上述缺点。尤其应尽可能地在很大程度上减少通向位于软管袋中的容纳物的空气进入，由此使得所述容纳物不会提前腐败。

该目的通过权利要求1的特征组合实现。

本解决方案基本上包括：在上述类型的、具有两个相同的转子的旋转活塞泵中，一些密封部集成地或一体地成型在各个转子上。

这些集成地成型在各个转子上的密封部优选至少包括：转子叶片壁上的侧面密封唇，转子叶片座的外表面上的密封刮棱，以及转子轴上的纵向刮肋。

所述密封部集成地布置在各个转子上的优点是，由塑料制成的、用于一次性使用的旋转活塞泵能很成本有利地制造且能由很少量的零件制造。

在特别优选的实施方式中，每个转子叶片座在部分圆柱形的壁的外侧面上具有至少一个平行于转子轴线延伸的密封刮棱。这类密封刮棱可以布置在转子叶片座的各个所述部分圆柱形的壁的沿旋转方向处于前面的棱边附近。但是，这类密封刮棱也可如下述实施例中示出的那样布置在中间。通过所述密封刮棱保证：在壳体壁上不会形成沉积物。

本发明主题的其它有利构型方式可由从属权利要求得知，所述实施方式的意义和作用方式在下面的描述中参照附图进行说明。

附图说明

在附图中示出本发明主题的优选实施例。附图示出：

图1安装在软管袋上的、根据本发明的计量泵的一种优选应用，

图2带有固定接管的计量泵的立体图，其中，可拆卸的泵壳体壁已经被去掉，

图3以侧视图再次示出所述计量泵，仍在去掉所述可拆卸的泵壳体壁的情况下，

图4以立体图单独示出相互处于正确相对位置的两个转子，

图5单独泵壳体本身的局部立体图，

图6看向可拆卸的泵壳体壁内侧时，该泵壳体壁的立体图。

具体实施方式

在图1中象征性地示出根据本发明的计量泵在软管袋2上的优选应用，所述计量泵总体用1标记。计量泵1借助设有凸缘4的固定接管3保持在软管袋2上。凸缘4与软管袋2的连接优选通过超声波焊接实现。

所述计量泵本身具有带吸入接管6和排出接管7的泵壳体5。吸入接管6与固定接管3螺纹连接。在这里，所述计量泵本身以看向泵壳体5的固定端壁8的视向示出，在这里，设有驱动耦合部件16的转子轴端部15穿过提到过的固定端壁8伸出并且可看到驱动耦合部件16。所述驱动耦合部件用于形状锁合地与在这里未示出的驱动器件连接。

在图2中单独示出带有固定接管的计量泵1。在该立体图中，从上方斜着看提到过的凸缘4并且可看到开启器件17，所述开启器件在这里构造为穿孔和切割齿且在首次使用之前的位置中还完全处于排出接管6的内部。在首次使用之前将泵壳体5通过其吸入接管6旋入到固定接管3中直至一个止挡，其中，提到过的开启器件17切开无菌地封闭的容器、优选由塑料薄膜制成的软管袋。此外，在计量泵1的在这里示出的输运位置中，排出接管7还设有封闭盖18，该封闭盖保证：在输运和存储期间，异物或异物颗粒不能进入到所述计量泵中。

在图2中示出打开的泵壳体5。在图1中如之前提到的那样所看的是泵壳体5的固定端壁8，而在这里示出的是旋转了180°的计量泵1并且看到的是计量泵1的具有可拆卸端壁9的那一侧。可拆卸端壁9在侧面错开地或者说在拆除状态下示出。可拆卸端壁9也可以被称为泵壳体盖。在该图中看向泵壳体盖的外侧面，可看到向外突出的封闭的轴承套19，所述封闭的轴承套能够在内侧接收转子轴端部15。向外封闭的轴承套19通过加固肋20稳定化地保持在可拆卸端壁9的外侧面上。

在图3中示出侧面位置中的计量泵1，然而在与图2中相同的使用位置中示出，并且在去掉泵壳体5的所述可拆卸端壁的情况下示出。在该视图中可以清楚地看到两个支承在泵壳体5中的转子10，优选，在它们上一体地成型有齿轮11，所述齿轮引起：当驱动两个转子中的一个时，这两个转子反向运动。关于两个转子10的准确构型可参看下面的图4。在图3中看出，每个转子设有一个转子轴12，其中，在这里可看到转子轴端部15，并且在转子轴12上分别成型有两个在直径上相互对置的转子叶片壁13。在转子叶片壁13的外围端部上分别成型有一个转子叶片座14。每个转子叶片座具有部分圆柱形的形状，该形状在曲率上适配于泵壳体5的圆柱形部分。如同在这里看到的那样，每个转子叶片座14持续地或者贴靠在泵壳体的内侧面上，或者贴靠在相邻转子的转子轴12上。

在图4中可以细节化地看到两个转子的构型。尽管这两个转子本身单独地以如在安装状态中设置的那样的、正确的相对位置示出，但是在去掉泵壳体5的情况下示出。已经与图3相关地提到的部件、即转子轴12或相应的转子轴端部15在这里不再次描述，以使附图不会非必要地变复杂。转子叶片座14的特定构型方式在该附图中可特别清楚地看到。在一种方式中，转子叶片壁13基本上持续向外扩宽并由此过渡到转子叶片座14中，转子叶片座14如已经提到的那样以该方式一体地成型在转子叶片壁13的外围端部上。转子叶片座具有部分圆柱形的外表面21。一轴线在转子轴12的纵向上在中心延伸地穿过该转子轴，所述外表面的曲率半径相应于该轴线与转子叶片座的外表面21之间的间距。向外持续扩宽的转子叶片壁13形成凹形成型部38，其中，该凹形成型部的造型或者曲线走向这样选择并优化，使得在泵送过程时只有尽可能少的产品残留物或者没有产品残留物留在所述凹形成型部中。

根据本发明的计量泵优选这样构型，使得泵使吸入接管6与排出接管7之间的连接密封。为此，泵或其转子10以及泵壳体5具有多个不同的密封元件。但是，这些密封元件同时也起清洁作用并且防止泵壳体中的沉积物，所述沉积物可能导致品质下降以及不密封性并且在最坏情况下导致泵卡住。

相应地，转子叶片座14在外表面21上具有至少一个密封刮棱23。所述密封刮棱可以如在图4中示出的那样布置在中间，或者其也可以例如布置在沿旋转方向处在前面的端部棱边22附近。该密封刮棱23基本上具有凸起的形状，该凸起在所提到的外表面21上平行于转子轴12延伸。如名称所说的那样，密封刮棱23一方面用于在泵壳体5的圆柱形内壁与转子10之间形成密封，但同时密封刮棱23也应通过其刮除作用来避免形成沉积物。每个转子叶片座14也可以设有两个密封刮棱23，即，既在沿旋转方向处在前面的端部棱边22附近、也在沿旋转方向处在后面的端部棱边22附近设有密封刮棱。优选两个转子10绝对一致地构型，由此只需一个注塑模具。这也具有以下优点：在两个转子构型相同的情况下在安装时也不出现错误源。

密封刮棱23优选具有在横截面中约为三角形的形状，但是其它造型也是可能的。

此外在图4中看到，转子叶片壁13具有端面26。在转子安装在泵壳体5中的安装状态下，端面26处于朝向可拆卸端壁25或者朝向泵壳体盖的位置，在所述端面上分别布置有一密封唇27，所述密封唇居中地从转子轴端部15延伸直到转子叶片座14的外表面21。在这里不可见的对置端侧上，齿轮11与端面一体连接地贴靠。在这里，在相应的、仅从相应的齿轮延伸直至转子叶片座的外表面21的部分端面区域上安装这种密封唇。

为了也使转子叶片座14相对于转子轴12密封，也在转子轴12上安装有纵向刮肋28。所述纵向刮肋平行于转子轴的轴线延伸。在此，在原理上，在每个转子轴上各安装一个纵向刮肋就足够了，然而优选在同一侧分别安装两个这种纵向刮棱。这些纵向刮肋28不仅起到密封作用，而且也清洁转子叶片座14的外侧面21上可能在那里形成的沉积物。通过该设计上的特征实际上形成自清洁的计量泵。

在图5中单独示出泵壳体5本身。吸入接管6和排出接管7仅还作为突头可见。在该解决方案中，泵壳体盖或者说泵壳体的可拆卸端壁9也被去除。因此可以看到泵壳体5的固定端壁8的内侧。在该内侧中形成有第二轴承套29、30，其中一个第二轴承套29封闭地构型，而另一个第二轴承套30贯通地向外敞开。在敞开的轴承套30中优选成型有具有较小高度的环绕密封唇31。但是也可以存在多个这样的环绕密封唇31并由此实际上形成一种迷宫密封。替代地，以下解决方案也是可能的：在所述解决方案中，一个或也可能多个环绕密封唇不是安装在轴承套30上、而是安装在插入在该轴承套中的转子轴端部15上，即在带有驱动耦合部件16的转子轴端部上。

因此转子10在其转子轴12上在两侧都具有转子轴端部15，所述转子轴端部构型为转子轴轴颈35。在泵壳体盖9一侧的转子轴轴颈35具有较小的直径，而在另一侧的转子轴端部具有大得多的直径。但是因为如已经提到的那样，两个转子优选一致地构型，所以两个转子在那个具有较大直径的转子轴端部上也都带有所谓的驱动耦合部件16，所述驱动耦合部件16已经参照图1描述过。在图1中，敞开的轴承套30设置在左侧，因此在那里可以看到驱动耦合部件16，而在图1中在右侧示出的是封闭的轴承套29。在图5中现在从内侧观察泵壳体，因此在该图中可以在左侧看到封闭的第二轴承套29以及在右侧看到敞开的第二轴承套30。仅在敞开的第二轴承套30中安装相应的环绕密封唇31。

在图6中现在单独示出可拆卸端壁9或者说泵壳体盖9本身。在环绕的边缘上可以看到多个弹簧舌32，在泵壳体盖的封盖状态中，所述弹簧舌在泵壳体5上在外部勾在具有相应凸起34的卡锁器件33上。

如上所述，在可拆卸端壁9中也成型有轴承。但是，所述轴承在这里被称为封闭的轴承套19。因为这些轴承套19是封闭的，所以在这里无需附加的密封器件。所述封闭的轴承套19的直径远小于两个轴承套29和30的直径。转子轴端部15嵌入在这些封闭的轴承套19中，所述转子轴端部如提到的那样同样构型为转子轴轴颈35，如在图4中可最清楚地看到的那样。

在这里所述的旋转活塞泵由于密封部集成地布置在转子上而具有特别好的密封特性。但是，也由于转子的特殊造型或者转子上的凹形成型部的曲线走向的特殊造型而对良好密封性作出进一步贡献，所述转子这样构造或以下述方式优化：使得在泵送过程中，只有尽可能少的产品残留物或没有产品残留物留在所述凹形成型部中。

为了避免残留，带有转子叶片座14的、向外持续扩宽的转子叶片壁13在其外端部上具有提到过的凹形成型部38，其造型或其曲线走向这样构造或优化，使得端部棱边22与凹形成型部38的表面实现近似持续的相互接触，并由此在泵送过程中只有尽可能少的或者没有产品残留物留在所述凹形成型部中。所述凹形成型部中的可能的产品残留物被转子叶片座的端部棱边22连续清理。概念“近似持续”在这里在下述意义上被应用，该概念要表明的是，所述状态虽然不是持续的，但是有规律地重复地一再出现。

即，与之前所述的用于减少凹形成型部中残留物的特征相关地也可以确定：在运行中，在两个转子之间的中间区域中以近似持续的方式构成子腔。在泵运行中有规律地重复、但不是持续地存在的子腔由于下面的原因形成：

-a)一方面由于以下特征：转子的每个转子叶片座14的外表面21在运行中贴靠在相邻转子10的转子轴12上。因此形成子腔第一密封部，

-b)另一方面由于以下特性：在运行中也实现端部棱边22与凹形成型部38的表面的近似持续的接触。因此至少近似形成子腔第二密封部。

通过所述子腔的分区作用当然同样至少部分地实现：减小空气进入对位于软管袋中的容纳物的影响。

通过在此说明的计量泵1可毫无问题地输送流体以及流体和固体的混合物。在此，固体颗粒的尺寸实际上没有影响，当然所述固体颗粒必须在这样的尺寸中：所述尺寸比两个转子轴之间的间距小。但是不管固体成分是大粒的还是小粒的并因此有很强的沉积趋势或没有那么强的沉积趋势，都没有影响。一方面，固体成分并不被磨碎，并且另一方面，固体成分在泵壳体以及转子叶片座或转子轴上的沉积物通过上述措施被不断地去除。由此保证，用作一次性计量泵的计量泵在所需要的使用寿命上一直可靠地工作。此外，因为由于之前说明的设计而在排出接管7与软管袋2之间存在高密封性，所以在整个排空过程期间保持了软管袋中实际上无菌的状态。相应地可以提供在完全封闭的无菌软管袋中被输送的、没有防腐剂的或者至少仅具有少得多的防腐剂的食物。

附图标记列表

1 计量泵

2 软管袋

3 固定接管

4 凸缘

5 泵壳体

6 吸入接管

7 排出接管

8 泵壳体的固定端壁

9 泵壳体的可拆卸端壁(泵壳体盖)

A 转子轴的轴线

10 转子

11 齿轮

12 转子轴

13 转子叶片壁

14 转子叶片座

15 转子轴端部

16 驱动耦合部件

17 开启器件

18 封闭盖

19 封闭的轴承套

20 加固肋

21 转子叶片座的外表面

22 转子叶片座的端部棱边

23 密封刮棱

24 未使用

25 未使用

26 端面

27 密封唇

28 纵向刮肋

29 第二轴承套，封闭的

30 第二轴承套，敞开的

31 敞开的轴承套中的环绕密封唇

32 弹簧舌

33 卡锁器件

34 凸起

35 转子轴轴颈

36 外螺纹

37 内螺纹

38 凹形成型部

39 子腔

Claims (7)

1.由塑料制成的、用于一次性使用的旋转活塞泵，用于旋到软管袋上的固定接管上，该旋转活塞泵具有两个通过齿轮(11)相互耦合的、能被反向驱动的转子(10)，所述转子支承在设有吸入接管(6)和排出接管(7)的泵壳体(5)中，其中，每个转子(10)具有一个转子轴(12)，所述转子轴的转子轴端部(15)支承在所述泵壳体(5)的壁(8，4)中并且所述齿轮集成地成型在所述转子轴上，并且每个转子(10)具有两个在所述转子轴(12)上沿直径相对地布置的转子叶片壁(13)，所述转子叶片壁持续向外扩宽并且在其外围端部上分别成型有部分圆柱形的转子叶片座(14)，其中，所述转子叶片座(14)一方面滑动地且密封地贴靠在所述泵壳体(5)的圆柱形内壁区域上并且另一方面滑动地且密封地贴靠在相邻转子(10)的转子轴(12)上，其特征在于，密封部集成地成型在所述转子上，其中，所述密封部用于尽可能在很大程度上减小空气进入对位于所述软管袋中的容纳物的影响。

2.如权利要求1所述的旋转活塞泵，其特征在于，所述密封部至少包括：所述转子叶片壁(13)上的侧面密封唇(27)，所述转子叶片座(14)的外表面(21)上的密封刮棱(23)，以及所述转子轴(12)上的纵向刮肋(28)。

3.如权利要求1或2所述的旋转活塞泵，其特征在于，所述泵壳体(5)具有：用于接收转子轴轴颈(35)的封闭的轴承套(29)；以及用于接收带有驱动耦合部件(16)的转子轴轴颈(35)的敞开的轴承套(30)，其中，在所述敞开的轴承套(30)的区域中存在有其它密封器件。

4.如权利要求3所述的旋转活塞泵，其特征在于，所述其它密封器件包括至少一个环绕密封唇(31′)，所述环绕密封唇一体地成型在能插入到所述泵壳体(5)的所述敞开的轴承套(30)中的转子轴轴颈(35)上。

5.如权利要求4所述的旋转活塞泵，其特征在于，所述其它密封器件包括至少一个环绕密封唇(31)，所述环绕密封唇一体地成型在所述敞开的轴承套(30)上。

6.如权利要求1或2所述的旋转活塞泵，其特征在于，向外持续扩宽的、带有所述转子叶片座(14)的所述转子叶片壁(13)在其外围端部上具有凹形成型部(38)，所述凹形成型部的造型或曲线走向这样构造，使得所述端部棱边(22)与所述凹形成型部(38)的表面实现近似持续地相互接触并由此在泵送过程中只有尽可能少的产品残留物或者没有产品残留物留在所述凹形成型部中。

7.如权利要求6所述的旋转活塞泵，其特征在于，在运行中，在所述两个转子(10)之间的中间区域中能够以近似持续的方式构成子腔(39)，所述子腔

-一方面由于以下特征：转子的每个转子叶片座(14)的外表面(21)在运行中贴靠在相邻转子(10)的转子轴(12)上并由此形成子腔第一密封部，并且

-另一方面由于以下特征：在运行中，所述端部棱边(22)与所述凹形成型部(38)的表面实现近似持续地相互接触并由此至少近似形成子腔第二密封部，

由此通过分区同样减小空气进入对位于所述软管袋中的容纳物的影响。