CN107008172B - 用于喷雾器系统的液压混合设备 - Google Patents

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Abstract

一种设备被设计为在第一入口处耦接至流体供应源、在出口处耦接至流体排放路径并且在第二入口处耦接至添加剂源。工作流体的入口流与添加剂在混合室中混合并且混合流体的出口流从该设备排出。该设备使用采用阀门机构的液压泵，该阀门机构循环并运送流体流通过该设备且允许工作流体在混合室中混合。该阀门机构是通过联动机构采用由弹簧张紧的推拉式联动装置而被弹簧致动的。该混合动作允许具体量的添加剂与工作流体在该设备的混合室中混合。因此，出口流提供预定浓度的任何所用添加剂的混合物。

Description

用于喷雾器系统的液压混合设备
本申请是于2014年3月10日提交的名称为“用于喷雾器系统的液压混合设备”的中国专利申请201480026509.1(PCT/US2014/022643)的分案申请。
技术领域
本发明涉及喷雾设备。具体地，示例性实施例采用液压泵来以预定浓度将液体添加剂混合到液体中以便应用于表面。在与用户最小的交互和不需要与用户交互的情况下，该混合在密封设备中完成。
背景技术
在许多应用中，有必要将液体化学物质施加至表面或目标。这些应用包括但不限于草坪、花园和农业应用以及其它工业应用。这些液体化学物质被用于从施肥到杀灭害虫的多种目的。在许多应用中，有必要在施加之前将液体化学物质与第二流体(通常为水)进行混合。该混合以一定比例完成，以便确保化学物质的效力。
一些形式的设备通常被用于在施加混合物之前确保化学物质和水的适当混合。许多设备在使用期间需要与用户的高度交互，以及需要化学物质和水的手动混合，这可能涉及使用户暴露于未混合的化学浓缩物。
存在这些和其它缺点。本发明的实施例提供解决这些缺点中的一个或多个缺点的装置。
发明内容
示例性实施例包括一种用于将预定体积的添加剂流体添加至主流体的液压泵，该泵具有：主体，其具有用于接收主流体的第一入口、用于接收添加剂流体的第二入口和用于排出流体的出口，其中该流体包含主流体与添加剂流体的流体混合物或者主流体；活塞，其密封地安装在主体中，用于响应于主流体通过主体的流动而往复运动，活塞将主体分成第一室和第二室；第一阀门，其用于选择性地将主流体从入口输送至第一室和第二室内；第二阀门，其用于选择性地将流体从第一室和第二室输送至出口；在驱动活塞与第一阀门和第二阀门之间的可操作的互连件，其包含：联动机构和附接于此的弹簧，且该弹簧响应于驱动活塞的往复运动用于使第一阀门和第二阀门在第一状态和第二状态之间交替，其中在第一状态下，第一阀门将主流体从入口输送至第一室，而第二阀门将流体从第二室输送至出口，其中在第二状态下，所述第一阀门将主流体从入口输送至第二室，而第二阀门将流体从第一室输送至所述出口；抽取器活塞，其附接至驱动活塞并密封地安装在形成于主体中的第三室中；添加剂流体的源，其可连通地连接至第三室；该添加剂活塞可滑动地安装在第三室中，使得该添加活塞响应于驱动活塞的运动而往复运动，以便将添加剂流体从所述源泵送至第二室。
根据结合附图以示例方式说明本发明的各种示例性实施例的原理的以下详细描述，本发明的这些和其它方面将变得显而易见。
附图说明
图1根据示例性实施例描述设备的正视图，其中选择器开关处于第一位置。
图2根据示例性实施例描述设备的后视图。
图3根据示例性实施例描述设备的侧视图。
图4根据示例性实施例描述设备的相对侧视图。
图5根据示例性实施例描述设备的顶视图。
图6根据示例性实施例描述设备的底视图。
图7根据示例性实施例描述设备的正视图，其中选择器开关被旋转至第二位置。
图8根据示例性实施例描述设备的正视图，其中右侧部分被旋转至与图1不同的位置。
图9根据示例性实施例描述设备的顶视图，其中右侧部分被旋转至与图5不同的位置。
图10根据示例性实施例描述设备的底视图，其中右侧部分被旋转至与图6不同的位置。
图11根据示例性实施例描述设备的透视图。
图12根据示例性实施例描述设备的第二透视图。
图13根据示例性实施例描述设备的第三透视图。
图14根据示例性实施例描述设备的第四透视图。
图15根据示例性实施例描述设备的透视图，其中右侧部分被旋转至与图11不同的位置。
图16根据示例性实施例描述设备的第二透视图，其中右侧部分被旋转至与图12不同的位置。
图17根据示例性实施例描述设备的第三透视图，其中右侧部分被旋转至与图13不同的位置。
图18根据示例性实施例描述设备的第四透视图，其中右侧部分被旋转至与图14不同的位置。
图19根据示例性实施例描述设备的顶视图。
图20根据示例性实施例描述设备的局部侧示意图，其中部分被移除以示出内部结构。
图21描述沿图19中的线21-21截取的横截面图。
图22描述沿图20中的线22-22截取的横截面图。
图23描述沿图20中的线23-23截取的横截面图。
图24描述沿图20中的线24-24截取的横截面图。
图25描述沿图22中的线25-25截取的横截面图。
图26描述沿图22中的线26-26截取的横截面图。
图27描述沿图19中的线21-21截取的横截面图，其中内部结构在不同的位置被示出。
图28描述沿图20中的线22-22截取的横截面图，其中内部结构在不同的位置被示出。
图29描述沿图20中的线23-23截取的横截面图，其中内部结构在不同的位置被示出。
图30描述沿图20中的线24-24截取的横截面图，其中内部结构在不同的位置被示出。
图31描述沿图28中的线31-31截取的横截面图。
图32描述沿图28中的线32-32截取的横截面图。
图33描述沿图19中的线21-21截取的横截面图，其中内部结构在不同的位置被示出。
图34描述沿图20中的线22-22截取的横截面图，其中内部结构在不同的位置被示出。
图35描述沿图20中的线23-23截取的横截面图，其中内部结构在不同的位置被示出。
图36描述沿图20中的线24-24截取的横截面图，其中内部结构在不同的位置被示出。
图37描述沿图34中的线37-37截取的横截面图。
图38描述沿图34中的线38-38截取的横截面图。
图39描述沿图19中的线21-21截取的横截面图，其中内部结构在不同的位置被示出。
图40描述沿图20中的线22-22截取的横截面图，其中内部结构在不同的位置被示出。
图41描述沿图20中的线23-23截取的横截面图，其中内部结构在不同的位置被示出。
图42描述沿图20中的线24-24截取的横截面图，其中内部结构在不同的位置被示出。
图43描述沿图40中的线43-43截取的横截面图。
图44描述沿图40中的线44-44截取的横截面图。
图45描述沿图19中的线21-21截取的横截面图，其中内部结构在不同的位置被示出。
图46描述沿图20中的线22-22截取的横截面图，其中内部结构在不同的位置被示出。
图47描述沿图20中的线23-23截取的横截面图，其中内部结构在不同的位置被示出。
图48描述沿图20中的线24-24截取的横截面图，其中内部结构在不同的位置被示出。
图49描述沿图46中的线49-49截取的横截面图。
图50描述沿图46中的线50-50截取的横截面图。
图51描述沿图19中的线21-21截取的横截面图，其中内部结构在不同的位置被示出。
图52描述沿图20中的线22-22截取的横截面图，其中内部结构在不同的位置被示出。
图53描述沿图20中的线23-23截取的横截面图，其中内部结构在不同的位置被示出。
图54描述沿图20中的线24-24截取的横截面图，其中内部结构在不同的位置被示出。
图55描述沿图52中的线55-55截取的横截面图。
图56描述沿图52中的线56-56截取的横截面图。
图57描述沿图19中的线21-21截取的横截面图，其中内部结构在不同的位置被示出。
图58描述沿图20中的线22-22截取的横截面图，其中内部结构在不同的位置被示出。
图59描述沿图20中的线23-23截取的横截面图，其中内部结构在不同的位置被示出。
图60描述沿图20中的线24-24截取的横截面图，其中内部结构在不同的位置被示出。
图61描述沿图58中的线61-61截取的横截面图。
图62描述沿图58中的线62-62截取的横截面图。
图63根据示例性实施例描述替代的抽取器汽缸入口和排放口的横截面图。
图64根据示例性实施例描述第二替代的抽取器汽缸入口和排放口的横截面图。
具体实施方式
本领域技术人员将容易理解本文描述的本发明的实施例能够具有广泛的实用性和应用。因此，虽然在本文中结合示例性实施例详细描述了本发明，但是应当理解，本公开是说明性和示例性的实施例并且是为了提供能够实现本公开的示例性实施例的条件。本公开不意在被解读为限制本发明的实施例或以其它方式排除任何其它此类实施例、改编、变化、修改和等同布置。
以下描述提供根据本发明的示例性实施例的不同配置和特征。这些配置和特征可以涉及提供一种喷雾设备，其用于将一种或多种添加剂与水(或另一种工作流体)混合以便施加到表面或目标。虽然描述了某些名称和类型的应用或硬件，但是其它名称和应用或硬件的使用也是可能的，并且仅以非限制性示例的方式完成提供名称。另外，虽然描述了特定实施例，但是这些特定实施例意味着是示例性和非限制性的，并且应当进一步认识到，在本领域普通技术人员的能力之内，每个实施例的特征和功能可以在任何组合中结合。
附图描述了与示例性实施例关联的各种功能和特征。虽然示出了单个说明性的模块、子系统、设备或组件，但是这些说明性模块、子系统、设备或组件可以倍增以用于各种应用或不同的应用环境。此外，模块、子系统、设备或组件可以进一步被结合成合并单元或者被分成子单元。此外，虽然示出了特定结构或类型的模块、子系统、设备或组件，但是这种结构意味着是示例性和非限制性的，因为其它结构或许可以被替代以执行所描述的功能。
示例性实施例包括一种设备，该设备被设计为在第一入口处耦接至流体供应源、在出口处耦接至流体排放路径并且在第二入口处耦接至添加剂源。水可以用作主工作流体。根据示例性实施例，该设备能够在宽范围的输入条件下运行，诸如低(30psi)和高(70psi)水压力以及低(0.1GPM)和高(7GPM)流量。这些条件允许以多种方式使用该设备，包括缓慢的滴灌和大面积的喷洒车应用。附加地，该设备能够在无需监管的情况下运行。
然而，应当认识到，虽然示例性实施例被描述为使用水作为工作流体，但也可以使用其它流体。例如，在一些实施例中，工作流体可以是耦接至第一入口并通过第二入口与附加添加剂进一步混合的流体混合物源。该设备可以进一步与其它设备串联使用以有利于多种添加剂按顺序添加至工作流体。
因此，工作流体的入口流在位于该设备的主体中的混合室中与添加剂混合，且混合流体的出口流从该设备排出。该设备包含采用阀门机构的液压泵，该阀门机构安装在主控活塞上并且循环并运送流体流通过该设备且允许工作流体在混合室中混合。该阀门机构是通过联动机构采用由弹簧张紧的推拉式联动装置而被弹簧致动的。该混合动作允许特定量的添加剂与工作流体在该设备的混合室中混合。因此，出口流提供预定浓度的任何所用添加剂的混合物。应当认识到，能够在该设备中使用任何液体添加剂。例如，液体添加剂可以是植物性食物并且当以此方式使用时，该设备能够由消费者使用以饲养其植物。
图1至图18根据示例性实施例描述了设备100。应当认识到，虽然图1中标记和描述的每个元件可能在后续的图中未被标记，但是每个元件存在且相关描述正如其被标记那样。设备100具有：主体102，其包含活塞汽缸；第一入口104，其用于耦接至工作流体的外部源；流体排放口106，其用于排出工作流体或添加剂与工作流体的混合物；第二入口108，其用于耦接至添加剂的外部源；以及选择器开关110，其用于在两个位置之间选择以便运送来自第一入口的工作流体。根据示例性实施例，设备100由塑料构造。在其他实施例中，可以使用不同的材料。例如，可以使用金属或橡胶。在一些实施例中，可以使用材料的组合，诸如不同塑料的组合或塑料、橡胶和金属的组合。这些材料可以基于在设备中使用的一种或多种工作流体和添加剂来选择，使得该设备能够以此类液体来操作。例如，如果使用了腐蚀性或有毒性的工作流体或添加剂，则将选择一种或多种合适的材料来构造设备100以确保设备在该环境下能够持续操作。例如，可能具有腐蚀性或毒性的某些添加剂可以用于除草或杀虫。类似地，工作流体可能类似地是有毒性或腐蚀性的。在该操作环境下，设备100将由合适的材料构造。
根据示例性实施例，选择器开关110可旋转地安装以在第一位置与第二位置之间移动。图1描述选择器开关110处于被标记为“水(Water)”116的第一位置，而图7描述选择器开关110处于被标记为“进料(Feed)”118的第二位置。选择器开关110的运动改变安装至选择器开关的换向阀(selector valve)的位置。在一些实施例中，选择器开关110可能不存在或者其可能被设置在固定位置。如上所述，设备100可能缺少选择器开关，或者选择器开关可以被固定在“进料(Feed)”位置。在其他实施例中，设备100可以具有锁定机构或其它安全特征件，以将选择器开关110固定在特定位置，使得改变位置需要附加步骤而不是仅将选择器开关从一个位置旋转至下一个位置。
在下面描述换向阀220。“水(Water)”位置允许工作流体(根据示例性实施例，其为水)从第一入口104直接流至第二入口108。“进料(Feed)”位置允许工作流体从第一入口104流至主体102内。在一些实施例中，换向阀可以被固定在“进料(Feed)”位置。“水(Water)”和“进料(Feed)”标记旨在是示例性和非限制性的，因为开关位置可以用其它术语来标记。
主体102具有连接于此的部分112，其中第一入口104、流体排放口106和选择开关110被安装在该部分上。管路区段114将第一入口104连接到流体排放口106，其中选择器开关110被流控地(fluidly)定位在第一入口104与流体排放口106之间。部分112可以是相对于主体102可旋转的，使得第一入口104和流体排放口106相对于主体102和第二入口108的角位置可以被改变。部分112可以可旋转通过高达70度的圆弧。部分112的旋转可以由位于主体部分102上的挡块(未示出)限制，部分112在该挡块处与主体部分102匹配。该挡块可以是主体102上的凸出物，其适配在部分112上的切除部分。在一些实施例中，旋转圆弧可以高达360度。例如，图8、9、10、15、16、17和18描述了相对于图1所示处于旋转状态的部分112。
第一入口104具有用于与外部工作流体供应源匹配的耦接件120。耦接件120具有内螺纹122，使得它是用于接收对应的公耦接件并与其匹配的母耦接件。耦接件120可以因此可旋转地安装以促进与公耦接件匹配。例如，软管可以附接至耦接件120以提供工作流体的源。
流体排放口106具有用于与装置(未示出)上对应的耦接件匹配的一组螺纹124。螺纹124是用于与装置上的母耦接件匹配的公耦接件。该装置可以是用于将流体排放物从设备输送至到期望应用点的结构。例如，该装置可以是软管或喷雾设备。
应当认识到，虽然在该设备上螺纹耦接件被描述用于第一入口104和流体排放口106，但是可以使用其它耦接件。例如，可以使用卡扣(snap fit)耦接件。
第二入口108具有用于接收添加剂源的螺纹耦接件126。第二入口耦接件126可以被配置为接收容纳添加剂的容器或筒盒(未示出)。该容器可以被配置为特别地与该设备匹配。例如，该筒盒可以是诸如在美国专利第7,156,324号中描述的筒盒，该专利的内容通过引用并入本文。在一些实施例中，耦接件126可以被配置为接收多种不同的容器。耦接件126具有用于支撑容器颈部的凸缘区域128和用于耦接容器配件的螺纹区域130。耦接件126被配置为使得当容器被插入并螺接时，通过使用螺纹套管262(见图26)能够实现来自容器的流体流。螺纹套管262被设计为与容器上的接收器匹配，该接收器对来自容器的流开放。也就是说，容器在从耦接件126移除的情况下是自动密封的。应当认识到，可以在设备上使用其它耦接件结构来用于第二入口108。例如，可以使用卡扣连接件。
图19至图63描述在设备的操作期间处于各种位置的设备100的内部结构。这些附图描述设备100的一系列横截面图。因此，如所能看到的，图21-26提供设备100的一组横截面图。后续的附图从设备100的连续快照的同一视角提供附加横截面图，其中设备100处于在图21-26中描绘的位置之后的不同操作阶段。图27-32描述下一个快照；图33-38提供随后的快照；图39-44提供随后的快照；图45-50提供随后的快照；图51-56提供随后的快照；并且图57-62提供随后的快照。应当认识到，这些后续的图基于在图19和图20中识别的同一横截面图。因而，图19和图20未被重复。例如，图27、33、39、45、51和57是与图21相同的横截面图。关于图20中识别的横截面：图28、34、40、46、52和58对应于图22的横截面；图29、35、41、47、53和59对应于图23的横截面；图30、36、42、48、54和60对应于图24的横截面；图31、37、43、49、55和61对应于图25，并且图32、38、44、50、56和62对应于图26。
例如，如图20所示，设备100具有流体连接至入流(intake)阀204的入流管道202。排放阀206流体连接至排放管道208。入流管道202流体连接至第一入口104，而排放管道流体连接至流体排放口106。入流阀204和排放阀206经由阀门桥接件210连接。阀门桥接件210连接阀门204和206，以便两个阀门同时改变位置。阀门桥接件210进一步具有棘爪，该棘爪在阀门改变位置时被压制。入流阀和排放阀被配置为使得它们以相对快的转变从一个位置“卡合(snap)”到下一个位置并且不停止在中间位置。
入流阀204和排放阀206被定位成使得它们关于其操作位置相向而对，以便两个阀门从来不处于共同位置。入流阀204和排放阀206被配置为具有两个位置。一个位置是入流阀204朝向水侧240打开，而排放阀206朝向混合室238打开。另一个位置是入流阀204朝向混合室238打开，而排放阀朝向水侧240打开。入流阀204具有一组O形环或垫圈205，其在每个入流阀位置处为阀门提供密封。排放阀206具有一组O形环或垫圈207a和207b，其在两个排放阀位置中的每个位置处为阀门提供密封。
阀门结构诸如入流阀204、排放阀206和阀门桥接件210安装在主控活塞212上。主控活塞212密封地且可移动地安装在主体102中。与入流管道和排放管道同轴的管子214和216也安装到主控活塞212。入流管道202和排放管道208安装到连接至管路区段114的部分112，且因此不能随主控活塞212移动。当主控活塞往复运动时，管子212和214确保入流管道与排放管道之间的流体耦合。曲拐联动装置218安装至主控活塞212。在下面描述曲拐联动装置的操作。
图21根据示例性实施例描述换向阀220。在图21中(以及在后续的图中)，换向阀220被示出处于“进料(Feed)”位置。在“进料(Feed)”位置，工作流体被从第一入口106运送到主体102内部。换向阀220在内部具有换向阀管道222。例如，如图21所描述，换向阀管道222具有“T”形状。当处于图21示出的位置时，工作流体通过第一入口104进入设备并且通过开口228被传送至进气管道202内。当选择器开关110沿由箭头224示出的方向旋转时，换向阀管道被旋转90度。在对应于“水(Water)”位置的该位置，工作流体进入第一入口并且通过开口230被传送至管路区段114直接到流体排放口106。换向阀220使用一个或多个垫圈或O形环密封地安装在管路区段114中。基于在设备100中使用的流体类型，这些垫圈或O形环可以是硅、橡胶或另一种合适的材料。疏水或防水润滑剂可以被施加至这些垫圈或O形环以促进换向阀220的旋转运动。选择器开关110可以与箭头224相反地旋转以使换向阀220从“水(Water)”位置返回至所描述的“进料(Feed)”位置。
如上所述，在一些实施例中，换向阀220可以被固定在“进料(Feed)”位置，使得所有进入的工作流体如上所述从第一入口106被运送至主体102内部。
防虹吸阀232安装在第一入口104内。防虹吸阀232可以用来阻止在设备操作期间从设备到第一入口内的回流；即，与本文描述的流动相反的流动。防虹吸阀232可以是用来阻止回流的任何类型的合适阀。第一入口104可以具有跨过防虹吸阀232安装以控制入口流的喉道区段234。喉道区段234可以通过一个或多个O形环或垫圈236密封地安装在管路区段114中。另外，过滤器可以被包括在第一入口104中。过滤器(未示出)可以是可选的结构。过滤器可以用来阻止工作流体中的颗粒进入设备100。
在图21中，能够看见部分112与主体102的匹配。互锁和交叠结构被使用。部分112和主体102可以被连结，以便如上所述允许部分112相对于主体102的旋转运动。一个或多个垫圈或O形环可以用于提供阻止流体泄漏的在多个部分之间的密封件。
主活塞212使用一个或多个垫圈或O形环213密封地安装在主体102中。疏水或防水润滑剂可以被施加至这些垫圈或O形环213以促进主活塞212的旋转运动。主活塞212将主体102的内部分成两个区段：混合室238和水侧240。混合室238容纳工作流体和添加剂两者并且是两种流体发生混合的地方。在设备100启动时，混合室238可以容纳空气。水侧240位于活塞212的右侧(例如，如图21所示)，面向管路区段114，并且仅容纳工作流体(诸如根据示例性实施例为水)。在设备100启动时，水侧240可以容纳空气。图22描述主活塞212在主体102的右侧上处于其行程的起点处。
在图22中，能够看见曲拐(toggle)联动装置218。该曲拐联动装置连接至扭转弹簧242。扭转弹簧242在一端安装至主体102且在另一端连接至曲拐联动装置。曲拐联动装置218具有连接于此的推式联动装置244和拉式联动装置246。推式联动装置244和拉式联动装置246延伸到外壳248和250内，如图22所示。
在混合室238中，存在抽取器活塞汽缸252，在其中滑动地安装抽取器活塞254。抽取器活塞254使用一个或多个O形环或垫圈256密封地安装在抽取器活塞汽缸252中。疏水或防水润滑剂可以被施加于这些垫圈或O形环以促进抽取器活塞254在抽取器活塞汽缸252内的旋转运动。抽取器活塞254提供真空以从附接至第二入口108的源抽出添加剂流体，且然后提供压力以迫使在抽取器活塞汽缸252中吸取的添加剂流体进入混合室238。为完成此任务，抽取器活塞254牢固地安装至主活塞212，使得随着主活塞212往复运动，抽取器活塞254也往复运动。室258位于抽取器活塞汽缸252的基底处。室258的上部分由隔膜260A覆盖。室258的下部分也由隔膜260B覆盖。隔膜260A和260B安置于一系列开口(未示出)上。这些开口提供室258与混合室238以及室258与第二入口108(图22中未示出)之间的流体连通路径。隔膜260是柔性的和流体不可渗透的。当抽取器活塞254被主活塞212移动(例如，到图22中的右侧)时，形成真空且添加剂经过隔膜260B从其容器被吸取到室258内且然后进入抽取器活塞汽缸252内。这种运动引起隔膜260A紧贴开口被挤压且因此密封所述室258以避免与混合室238流体连通。当抽取器活塞254通过主活塞212的运动被移动(例如，到22中的左侧)到抽取器活塞汽缸252内时，其向抽取器活塞汽缸252和室258中的添加剂流体施加压力。该流体压力导致添加剂流体压贴隔膜260A且最后抬升隔膜260A。隔膜260B被挤压紧贴所述室258的底部，从而阻止额外的添加剂流体被吸入。然后添加剂流体可以流入混合室238。抽取器活塞汽缸252可以被设定大小以容纳预定体积的添加剂流体，其中借助于室258的流体体积，该预定体积被预定为与工作流体在混合室238中混合以产生由该设备应用的期望浓度所需要的量。隔膜260A和260B提供添加剂流体从第二入口108到混合室238的单向流动，从而阻止回流。
图63描述抽取器活塞汽缸252的入口部分的替代布置。该结构配置将替换上面描述的隔膜配置以从附接至第二入口108的源抽取添加剂流体并允许添加剂流体从第二入口到混合室238的单向流动。第二入口108(在图63中未示出)流体耦接至添加剂入口302，添加剂入口302通入到入口室310。入口室310在其与添加剂入口302相对的一端具有第一止回球304。第一止回球304位于添加剂排放口312上方。添加剂排放口312流体耦接至抽取器活塞汽缸252。从添加剂排放口312起90度处是第二添加剂入口314。第二止回球306位于第二添加剂入口314与第二添加剂排放口316之间。第一和第二止回球由压缩弹簧308A和308B保持在密封位置。压缩弹簧308A和308B在止回球上提供作用力以在设备的振动运动期间帮助维持密封。在图63中，两个止回阀球被描述为处于由弹簧308A和308B保持的其密封位置。止回阀球可以通过接触入口室310的顶部分和第二添加剂入口314处的设备的周围塑料结构来密封。止回阀球可以在其坐定位置和未坐定位置之间行进有限距离。当止回阀球未坐定以允许流体流经过止回阀球时，弹簧可以限制该行程。挡块(未示出)可以用于限制止回阀球行程。图64提供止回阀结构的第二替代实施例。图64具有与图63类似的结构，且已经以类似方式标记。然而，图64中描述的实施例具有一组O形环318A和318B，以便为止回阀球304和306提供密封。止回阀球可以通过弹簧308A和308B保持紧贴O形环318A和318B，如图64所示。O形环可以由任何合适的材料构造，诸如橡胶、特氟隆(Teflon)或塑料。O形环可以进一步涂覆有合适的疏水润滑剂，例如硅。
如本文所描述，在操作中，抽取器活塞254在抽取器活塞汽缸252中移动(图63中未示出抽取器活塞254)。在抽取器活塞254向右侧运动后(关于图63)，第一止回球304从其紧贴入口室310右手部分的密封位置被提起。该运动允许添加剂被从添加剂源抽吸穿过第二入口108并穿过添加剂入口302进入且穿过入口室310，经过第一止回球304并穿过添加剂排放口312。添加剂流体填充抽取器活塞汽缸252。第二添加剂入口314保持由第二止回球306密封。
在抽取器活塞254向左侧运动后(关于图63)，第一止回球304紧贴入口室310的右手侧坐定并且第二止回球306从第二添加剂入口314被提起，从而允许添加剂流体离开抽取器活塞汽缸252并流过第二添加剂排放口316进入混合室238。如本文所描述，该过程随着设备操作而重复。
在操作中，工作流体的外部源附接至设备100的第一入口104。例如，该外部源可以是软管或插口(spigot)。根据示例性实施例，该工作流体可以是水。将使用水作为工作流体来描述设备100的操作，但这旨在作为非限制性示例。第二软管或其它外部流体运输装置附接至设备100的流体排放口106以接收和运输出口流体流。喷嘴或喷雾设备可以附接至流体排放口106或第二软管的端部以提供向表面或目标施加流体。
化学物质源附接至第二入口108。化学物质源可以是被配置为与第二入口108匹配的瓶子或其它容器。根据示例性实施例，化学物质源容纳将与水混合以用于农业或草坪和花园应用的液体添加剂。设备100被配置为使预定量的该添加剂与工作流体混合，从而提供用于从设备分配的混合物。
该设备的第一操作部分是入流阶段。图21-26描述在该阶段开始时的组件位置。图27-32描述该阶段的中间位置。
在示例性实施例中，选择器开关110被定位成用于使设备在期望模式中操作。可操作地附接至换向阀220的选择器开关110通过改变换向阀220的位置来确定水的流动路径。选择器开关110具有两个位置。这两个位置是“进料(Feed)”和“水(Water)”。选择器开关110被配置为在这些位置之间被手动地旋转。选择器开关110的操作移动连接于此的两位置换向阀220。在“进料(Feed)”位置，通过管子214朝向入流阀204将水运送到换向阀管道222内。在“水(Water)”位置，运送水直接通过换向阀管道222、通过开口230且然后通过管路区段114到流体排放口106，而水不进入设备的主体102。在该位置，设备充当外部源与第二软管之间的单纯管道或流体排放口106的附接件。
如上所述，在一些实施例中，设备100可以缺少选择器开关110并且具有处于固定位置(如本文描述的“进料(Feed)”位置)的换向阀220。在这些实施例中，设备100可以一直处于混合模式，使得工作流体总是被运送至主体的内部。
下面将描述具有处于“进料(Feed)”位置的选择器开关110的设备的操作。当首次使用该设备时，第一入流阶段还充当该设备的引水(priming)阶段。在入流阶段期间，来自外部源的水进入设备100的第一入口104。水流过防虹吸阀232并进入入口喉道234。然后水进入换向阀管道222并在换向阀出口228处离开。然后水进入位于入流管道202内的管子214。水最后通过入流阀204进入主控活塞212的水侧240。如在附图中所见，主控活塞212的水侧240与混合室238相对。随着水侧240充满水，水压力朝向混合室238推动主控活塞212。
随着主控活塞212平移，连接至主控活塞212的抽取器活塞254沿同一方向平移。如上所述，抽取器活塞254将空气从抽取器活塞汽缸252推动通过隔膜260A至混合侧238内。该空气通过排气管道208、通过管子216离开排放阀206并且最后通过流体排放口106离开设备。因此，在入流和引水阶段中，入流阀204朝向主控活塞212的水侧238打开且朝向混合室238关闭，而排放阀206朝向混合室238打开且朝向水侧238关闭。应当注意，在设备缺少流体时的操作期间，空气将仅在引水阶段(初始入流阶段)期间存在于抽取器活塞汽缸中。应当认识到，该设备可以使用图63或图64中描述的止回阀球结构而不是图21的隔膜布置。上面描述了止回阀球结构的操作。引水、入流和排放气阶段以类似方式操作，其中使用两个止回球阀代替隔膜结构。
图27-32和图33-38描述下一个操作位置。例如，通过比较图21、27和33，能够看出主控活塞212的行程。主控活塞212的平移引起管子214和216向左侧移动(如图所示)离开入流管道202和排放管道208。但是，管子保持与这些管道接触以提供流体流动路径。
随着主控活塞212进一步平移且到达其行程的终点(在图33-38中描述)，推式联动装置244在点264处接触主控活塞212并旋转曲拐联动装置218。随着扭转弹簧242经过偏心状态，曲拐联动装置218快速地向前卡合。曲拐联动装置218具有两个稳定位置，每个在偏心状态的每侧上。随着曲拐联动装置向前卡合，拉式联动装置246在点266处接合阀门桥接件210，进而将入流阀和排放阀连接在一起。在曲拐联动装置218处于向前状态的情况下，拉式联动装置246阻止排放阀和入流阀进一步与主控活塞212一起平移。阀门桥接件210压制阀门棘爪设置，且排放阀206在混合侧238上被闭合。同时，入流阀201在水侧240上被闭合。因此，现在排放阀206在水侧238上打开，而现在入流阀204在混合侧238上打开。
例如，如图34所描述，抽取器活塞254处于抽取器活塞汽缸252的最左侧。因此，所有流体已经被从抽取器活塞汽缸252中排出。
图39-44描述具有处于该新位置的入流阀和排放阀的设备，该新位置与入流阶段的位置相对。现在开始到混合室的水输入阶段。
现在水通过入流阀204进入混合侧238。随着混合侧238充满水，水压沿相反方向(即朝向水侧240)推动主控活塞212。随着主控活塞212在该方向上平移，抽取器活塞254通过产生真空将化学添加剂抽吸至抽取器活塞汽缸252内。抽取器活塞汽缸252被设定大小以容纳预定量的化学添加剂。该预定量基于混合侧中的化学物质与水体积的期望比。图45-50和图51-56描述主控活塞212从图39-44的位置的平移。
随着主控活塞212平移，位于水侧240上的水被允许离开排放阀且最后到流体排放口106。随着主控活塞212继续平移，推式联动装置244接合接触点264和270并旋转曲拐联动装置218。图51-56描述该操作位置。由于扭转弹簧242经过其偏心(over-center)状态，故曲拐联动装置218快速地向后卡合。随着曲拐联动装置218向后卡合，曲拐联动装置218在点268和270处接触阀门桥接件210。阀门桥接件210压制阀门棘爪，且排放阀206然后在水侧240上闭合，而入流阀206在混合侧238上闭合。同时，入流阀204朝向水侧240打开，而排放阀朝向混合侧238打开。图57-62描述该位置。
该设备现在进入排放和混合阶段。现在水能够通过入流阀204进入水侧240。如上所述，在入流阶段期间再次开始所述操作循环。然而，现在随着抽取器活塞254平移，其在其向右平移期间(如图所示)将抽吸至抽取器活塞汽缸252内的化学添加剂排出至抽取器活塞254内。然后化学添加剂被排出至混合室238内，在这里化学添加剂与存在的水混合。
然后随着主控活塞212平移并压缩混合室238的体积，该混合物被允许通过排放阀206从混合室238中排出。然后该混合物能够流控地通过流体排放口106排出设备100。
只要外部源将水供给到活塞汽缸内以允许其继续液压地往复运动，则该设备的操作如上所述重复进行。
虽然前面的描述包括细节和具体示例，但是应当理解的是已经包括的这些仅用于说明的目的，并且不应解释为限制本发明。将理解的是，在不偏离本发明的范围的情况下，本领域普通技术人员可以实现各种变化和修改。此外，本领域普通技术人员将认识到这种过程和系统不需要局限于本文描述的具体实施例。通过考虑本说明书并实践本文公开的发明，其它实施例、现有实施例的组合以及本发明的用途和优点对本领域技术人员来说将是显而易见的。说明书和示例应当被认为是示例性的。

Claims (12)

1.一种用于添加预定体积的添加剂流体至主流体的液压泵，所述泵包含：
主体，其具有用于接收主流体的第一入口、用于接收添加剂流体的第二入口和用于排出流体的出口，其中所述流体包含所述主流体与所述添加剂流体的流体混合物或者所述主流体；
活塞，其密封地安装在所述主体中，用于响应于所述主流体通过所述主体的流动而往复运动，所述活塞将所述主体分成第一室和第二室；
第一阀门，其用于选择性地将所述主流体从所述入口输送至所述第一室和所述第二室内；
第二阀门，其用于选择性地将所述流体从所述第一室和所述第二室输送至所述出口；
位于所述活塞与所述第一阀门及所述第二阀门之间的可操作的互连件，其包含：联动机构和附接于此的弹簧，且所述弹簧响应于所述活塞的往复运动用于使所述第一阀门和所述第二阀门在第一状态和第二状态之间交替，其中在所述第一状态下，所述第一阀门将主流体从所述第一入口输送至所述第一室并且所述第二阀门将流体从所述第二室输送到所述出口，其中在所述第二状态下，所述第一阀门将主流体从所述第一入口输送至所述第二室并且所述第二阀门将流体从所述第一室输送到所述出口；和
抽取器活塞，其附接至所述活塞并密封地安装在形成于所述主体中的第三室中，所述抽取器活塞可滑动地安装在所述第三室中，使得所述抽取器活塞响应于所述活塞的平移而平移用于将添加剂流体通过所述第二入口抽吸到所述第三室并且迫使所述添加剂流体从所述第三室进入所述第二室。
2.根据权利要求1所述的液压泵，其中所述添加剂流体是化学添加剂。
3.根据权利要求1所述的液压泵，其中所述主流体是水。
4.根据权利要求1所述的液压泵，所述第一入口包含用于使主流体源耦接于此的螺纹连接件。
5.根据权利要求1所述的液压泵，所述第二入口包含用于使添加剂流体源耦接于此的螺纹连接件。
6.根据权利要求1所述的液压泵，所述出口包含用于使流体运输装置耦接于此的螺纹连接件。
7.根据权利要求1所述的液压泵，其中所述主体由塑料构造。
8.根据权利要求1所述的液压泵，所述可操作的互连件进一步包含：
所述联动机构，其包括推式联动装置和拉式联动装置，所述推式联动装置和所述拉式联动装置进而耦接至阀门桥接件，所述阀门桥接件可操作地与所述第一阀门和所述第二阀门互连。
9.根据权利要求1所述的液压泵，其中所述第二入口被配置为与包含所述添加剂流体的容器或筒盒匹配。
10.根据权利要求9所述的液压泵，其中所述第二入口被配置为使用螺纹连接件与所述容器或筒盒匹配。
11.根据权利要求1所述的液压泵，进一步包括与所述第二入口、所述第二室和所述第三室流体连通的第四室，所述第四室包括具有由第一柔性隔膜覆盖的第一多个开口的上部分，和具有由第二柔性隔膜覆盖的第二多个开口的下部分，并且其中所述第一柔性隔膜和所述第二柔性隔膜基于所述抽取器活塞的平移而相互配合以交替密封所述第一多个开口和所述第二多个开口用于将所述添加剂流体通过所述第二入口抽吸到所述第三室，并且将所述第三室中的添加剂流体排出到所述第二室。
12.根据权利要求1所述的液压泵，其中所述第三室是汽缸。
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