CN107250546B - 压缩机型液环泵中的低压密封液体入口区域 - Google Patents

Abstract

一种液环泵包括：壳体，该壳体限定内部工作表面，内部工作表面的尺寸设计成接收一定量气体和一定量密封液体；泵头，该泵头联接至壳体并且限定入口通道、出口空间以及锥形密封区域；以及进气阀，该进气阀可在打开位置与关闭位置之间移动以控制进入入口通道的气体的量。蓄液器容纳一定量密封液体，泵排放路径在出口空间与蓄液器之间提供流体连通，且第一流动构件包括第一阀，第一阀联接至蓄液器和入口通道以在其间提供流体连通。第二流动构件包括第二阀，第二阀联接至蓄液器和锥形密封区域以在其间提供流体连通，且转子被支承为通过轴而旋转，转子至少部分设置在工作空间内，泵可以以启动模式操作以仅经由第一流动构件将密封液体汲取至工作空间中，并且在正常操作期间仅经由第二流动构件将密封液体汲取至工作空间中。

Description

压缩机型液环泵中的低压密封液体入口区域

背景技术

本发明涉及具有密封液体引入路径的压缩机型液环泵。

液环泵和它们的操作是众所周知的。一般而言，液环泵利用液环，在操作期间，该液环界定泵送腔室。该环与轴的轴线偏心。该轴使转子旋转。液环的径向向内表面在进气区处与该轴径向地间隔开以允许利用气体填充由转子的相邻叶片形成的铲斗，该气体通过入口孔进入泵的工作腔室。该入口孔位于泵头入口的下游。铲斗在它们扫过入口孔时由气体填充。入口孔可处于延伸至由转子叶片形成的孔口中的构件中，或其可处于孔板中。

压缩区中的液环的径向向内表面相对于该轴定向以将气体压缩在铲斗中并且强制气体通过出口孔，该出口孔通向泵的出口。该环由于其相对于该轴的偏心定向而将气体压缩在铲斗中。定向是指液环的径向向内表面与其沿着进气区靠近该轴的轴线相比，其在径向方向上沿着压缩区更紧靠该轴的轴线。Bissell提交的第4498844号美国专利提供了对液环泵如何操作和其某些基本结构的全面描述。

液环泵包括被称作压缩机型液环泵的一系列泵。这些泵包括密封流体流动路径，密封液体沿着该密封流体流动路径流入泵头以及泵的工作腔室中。密封液体部分地密封间隙以防止气体通过该间隙泄漏。例如，需要密封液体来密封该轴与锥形孔构件之间的间隙，该锥形孔构件具有通向工作腔室的入口孔。密封液体流动路径相对于工作腔室以及泵的其它特征和区域定向，以确保密封液体从泵头中的通向入口孔的入口通道外部进入工作腔室。流动路径还被定向成确保密封液体从由铲斗和工作腔室的进气区中的液环形成的空隙空间外部进入工作腔室。阻止密封液体进入这些区域和这些区域的外部防止密封液体、不可压缩流体占据这些区域中的空间以及置换进气。因此，从这些区域外部供应密封液体确保密封液体不会置换可由进气填充的空隙空间。

在已知系统中，在启动期间，入口区域(密封液体从该入口区域行进以进入待由密封液体密封的间隙中)处于某个压力下，该压力接近沿着位于入口区域的远端并且在入口区域上游的流动路径的密封液体的压力。入口区域可处于锥形密封区域处。为了创建足够大的压力差以使密封液体沿着密封液体流动路径靠近入口区域的一部分流入该入口区域中，使用与流动路径流体连接并且在入口区域上游的额外泵。该泵在启动时将入口上游的密封液体置于比入口处的压力足够高的压力下。更高压力强制密封液体进入间隙中。在启动之后，泵排放口处的压力增加。入口区域远端的流动路径与泵排放口流动连接并且位于泵排放口下游。因此，入口远端的流动路径的部分中的密封液体处于排放压力下。因此，排放压力下的密封液体在运行模式期间强制密封液体沿着流动路径的近端部分进入该入口区域和间隙中。

发明内容

本发明的一个示例体现在压缩机型液环泵封装中。所述压缩机型液环泵封装在没有额外泵的情况下在启动时使密封液体流入将要由所述液体密封的间隙。所述压缩机型液环泵封装包括密封液体流动路径，所述密封液体流动路径与所述泵封装的泵排放出口流体连接并且在所述泵排放出口下游。所述密封液体流动路径的一部分靠近入口区域。所述近端部分与所述入口区域流体连接并且在所述入口区域上游。所述入口区域26可被认为是所述密封液体流动路径的部分。所述入口区域优选地包括所述泵封装的泵头中的入口通道的一部分。所述密封液体流动路径可被称为密封液体引入路径。

在启动期间，所述入口区域处的压力Pi充分小于沿着所述入口区域远端的所述密封液体流动路径的一部分的所述密封液体的压力Pd。所述远端部分靠近密封液体供应器，所述密封液体流动路径从所述密封液体供应器接收密封液体。所述密封液体流动路径的远端部分在所述近端部分上游。足够的压力差在没有额外泵的情况下存在于启动期间并且是在没有额外泵的情况下通过泵转子的操作而创建。入口区域处的压力在启动期间接近零或为零。足够的压力差意味着在启动期间，入口区域上游的足够体积的密封液体将沿着所述流动路径流入所述入口区域中。足够体积是填充所述间隙并且以其它方式允许正确地操作所述泵的体积。本发明的其它方面通过考虑具体描述和附图将变得明显。

在一种构造中，一种启动被设置成压缩气体的液环泵的方法包括在蓄液器中提供一定量密封液体，所述蓄液器和泵头入口通道在启动压缩机之前处于相同压力。所述方法还包括在所述泵头入口通道与所述蓄液器之间提供第一流体连接、在所述泵头入口通道的进气口处将进气阀朝关闭位置移动以将可通过所述阀的气体量限制为第一量，以及通过对所述液环泵开启启动序列在所述泵头入口通道中产生部分真空。所述液环泵最初可操作成泵送多于第一量的气体。所述方法还包括响应于压力差经由所述第一流体连接从所述蓄液器汲取流体。

在另一种构造中，一种压缩机型液环泵包括：壳体，所述壳体限定内部工作表面，所述内部工作表面的尺寸被设计成接收一定量气体和一定量密封液体；泵头，所述泵头联接至所述壳体并且限定入口通道、出口空间以及锥形密封区域；以及进气阀，所述进气阀可在打开位置与关闭位置之间移动以控制进入所述入口通道的气体的量。蓄液器容纳一定量密封液体，第一流动构件包括第一阀，所述第一阀联接至所述蓄液器和所述入口通道以在其间提供流体连通，且第二流动构件包括第二阀，所述第二阀联接至所述蓄液器和所述锥形密封区域以在其间提供流体连通。转子被支承为通过轴而旋转，所述转子至少部分设置在所述工作空间内并且可操作成以入口压力从所述入口通道汲取气体以及以高于所述入口压力的出口压力将气体排放至所述出口空间。在启动期间，所述进气阀朝所述关闭位置移动，所述第一阀被打开，且所述第二阀被关闭，在正常操作期间，所述进气阀朝所述打开位置移动，所述第一阀被关闭，且所述第二阀被打开。

在又一种构造中，一种压缩机型液环泵包括：壳体，所述壳体限定内部工作表面，所述内部工作表面的尺寸被设计成接收一定量气体和一定量密封液体；泵头，所述泵头联接至所述壳体并且限定入口通道、出口空间以及锥形密封区域；以及进气阀，所述进气阀可在打开位置与关闭位置之间移动以控制进入所述入口通道的气体的量。蓄液器容纳一定量密封液体，泵排放路径在所述出口空间与所述蓄液器之间提供流体连通，且第一流动构件包括第一阀，所述第一阀联接至所述蓄液器和所述入口通道以在其间提供流体连通。第二流动构件包括第二阀，所述第二阀联接至所述蓄液器和所述锥形密封区域以在其间提供流体连通，且转子被支承为通过轴而旋转，所述转子至少部分设置在所述工作空间内，所述泵可以以启动模式操作以仅经由所述第一流动构件将密封液体汲取至所述工作空间中，以及在正常操作期间仅经由所述第二流动构件将密封液体汲取至所述工作空间中。

在又一种构造中，一种向可以启动模式和正常模式操作的液环泵提供密封液体的方法包括在开启所述启动模式的操作之前提供各自处于大气压力下的蓄液器、泵头入口通道以及出口空间，所述蓄液器容纳一定量密封液体。所述方法还包括开启所述启动模式、限制进入所述入口通道中的气体流量以在启动模式操作期间在其中产生低压区域，以及响应于所述入口通道中的所述低压区域而通过第一流动路径将密封液体汲取至所述入口通道中。所述方法还包括响应于启动模式的操作而增加所述出口空间和所述蓄液器内的压力、减小对进入所述入口通道中的气体流量的限制以转变为正常模式、关闭所述第一流动路径中的阀以防止密封液体流入所述入口通道中，以及响应于所述蓄液器内的压力增加而打开第二流动路径中的阀以将密封液体引导至所述泵中。

附图说明

图1是体现本发明的特征的液环泵封装的示意代表性截面。

图2是体现本发明的特征的液环泵封装的剖面侧视图。

具体实施方式

在本发明的示例中，液体/气体分离器11与压缩机型液环泵封装17的泵头15中的泵排放出口13流体连接并且位于其下游。密封液体蓄液器19与液体/气体分离器11流体连接并且位于其下游。密封液体流动路径21与密封液体蓄液器19、分离器11以及泵排放出口13流体连通。密封液体流动路径21位于这些项中的每一个项的下游。本文所使用的术语下游和上游是相对于流动方向。因此，如果A在B的上游，那么在A与B之间存在流体连接，且流体连接的流动方向是从A至B。

当压缩机型液环泵封装17在操作中时，分离器11在排放流动方向上并且沿着排放流体路径22a从泵排放出口13接收气体和液体的混合物22b。分离器11将液体与气体分离。沿着收集流动方向和收集流动路径24a，分离的液体被收集在蓄液器19中。蓄液器可被称为密封液体供应器。

密封液体流动路径21将分离的液体置于蓄液器19中，并且将任何外部液体添加至与入口区域26流体连接的蓄液器中。密封液体流动路径21的一部分21a靠近入口区域24并且与入口区域26流体连通。入口区域位于密封液体流动路径21的近端部分21a下游。近端部分21a与蓄液器19流体连接，但是与距蓄液器19的距离相比，其更接近入口区域26，并且还更接近连接蓄液器19和密封液体路径21的结构27。测量沿着密封液体流动路径21的距离。与近端部分21a相比，密封液体流动路径2lb的一部分位于入口区域26远端。远端部分在近端部分上游并且与其流体连接。结构27将远端部分21b连接至蓄液器19。远端部分21b比近端部分21a更接近蓄液器19(沿着密封液体流动路径测量)。远端部分2lb将近端部分211a连接至密封液体供应器。

入口区域26可被认为是密封液体流动路径21的一部分。入口区域26优选地包括空间。该空间优选地位于泵头15的一部分中。该空间优选地位于气体入口29下游和入口孔33上游，该气体入口29通向泵头15中的入口通道31，该入口孔33通向泵封装17的工作腔室36。气体入口29、入口通道31以及入口孔33彼此流体连通。气体在流动方向上沿着气体流动路径35a从气体入口29行进至该入口通道31中并且通过入口孔33从入口通道行进至工作腔室36中。入口33位于泵头15中的入口通道31下游。入口区域26的空间与气体入口29、入口通道31以及入口孔33流体连通。入口26的空间优选地至少与入口通道31流体连接，并且优选地包括入口通道31的至少部分。入口通道优选地包括入口区域26的空间的至少一部分。入口区域26的空间的一部分可包括穿过泵头的外表面的开口。穿过外表面的开口并非通向泵头15中的入口通道31的气体入口29。入口孔33处于锥状部51中。锥状部51是具有入口孔33的锥形孔。

替代地，入口区域26的空间可包括通向入口通道31的气体入口29，或入口区域26的空间可包括入口通道的出口。入口区域26的空间可更广泛地包括任何空间，密封液体在其进入工作腔室36中的间隙37和待由密封液体密封的周围区域中之前通过该任何空间，只要入口区域26的空间是此空间处的压力Pi足够小于启动时和启动期间沿着流动路径的远端部分21b的密封液体的压力Pd，以允许足够体积的密封液体流入该入口区域，从而有效地密封间隙并且以其它方式正确地操作泵。相信适当的压差大约为2psi至5psi。入口区域26的空间优选为空隙空间。在启动时没有额外的泵的辅助下，发生大约从2psi至5psi的足够大的压力差。由于入口区域的定向和转子39的旋转产生压力差，入口区域的定向和转子39的旋转在气体入口29和入口通道31处产生气体吸入、零压力并且在泵排放出口13处产生气体排放、正压力。该定向包括入口区域相对于泵封装的其它特征的位置。当液环泵封装17的转子轴41首先开始旋转直至转子达到其操作速度或额定速度或期望速度或排放出口13处的气体的压力或流量处于其额定的、期望的或操作压力或流量时，启动操作模式可被视为开始了。在此速度、压力或流量下，泵封装处于运行操作模式。

与启动期间由进入气体入口29的气体的体积所做出的工作相比，在启动期间沿着入口区域26经过的密封液体的体积(由功耗近似做出的工作)不应超过0.3GPM/HP的密封液体与功耗的比。然而，应存在至少0.1GPM/HP以确保足够的密封液体流量以正确操作泵；诸如允许例如正确地填充间隙以及润滑。缩写GPM是加仑每分钟，以及缩写HP是马力。HP近似为功耗。与运行模式期间由进入气体入口29的气体的体积所做出的工作相比，在运行模式期间沿着入口区域26经过的密封液体的体积不应超过0.75GPM/HP的密封液体与功耗的比。然而，应存在至少0.2GPM/HP以确保足够的密封液体流量以正确操作泵；诸如允许例如正确地填充间隙以及润滑。在每种情况下，由泵做出的工作量所需要的气体体积以每分钟立方英尺/HP来测量。令人惊讶的是，在整个操作压力范围内的运行模式期间，以每分钟立方英尺测量的压缩机型液环泵封装17的性能与在气体流动路径35a外部具有入口区域相比仅降低了5％。例如，与在锥形密封区域43处具有入口区域相比，效率仅降低5％。对于启动模式，与在锥形密封区域43处具有入口区域相比，效率仅降低3％至5％。为了在启动期间在入口区域26的空间处提供真空，可使用限流阀45(有时候被称为入口阀或进气阀)。限流阀45优选地靠近通向泵头入口通道31的气体入口29。其可在气体入口29的上游或下游。其在入口通道31的出口上游和入口孔33上游。其总是在入口区域26上游。为了在启动时在入口区域26的空间处提供真空，限流阀45将处于受限的定向。与阀45处于未受限的定向相比，受限定向在每单位时间允许较少体积的气体通过阀。因此，在启动期间，如果阀45处于受限定向，那么在阀45下游存在真空。入口区域处存在真空。真空意味着入口区域26处的压力Pi与沿着远端部分21b的密封液体的压力Pd之间存在大于阀45处于未受限定向的情况的绝对压力差。更大压力差增加从密封液体流动路径的近端部分21a行进至入口区域26的空间中的密封液体的流量。一旦液环泵封装17进入其运行模式，诸如，例如转子达到其额定速度或排放出口13处的排放达到其额定压力或流量，阀45定向成未受限定向。即使阀45处于未受限定向，密封液体仍然将继续在每单位时间以足够体积流入该入口区域26的空间中。该空间处的压力Pi仍然足够小于远端部分2lb处的Pd以允许与启动期间的Pd相比在运行模式下增加足够的密封液体流量Pd。

压缩机型液环泵封装17可包括第二入口区域49和第二密封液体流动路径47。第二密封液体流动路径47也与密封液体蓄液器19、分离器11以及泵排放出口13流体连通。第二密封液体流动路径47在这些项中的每一项的下游。第二入口区域49位于泵的与第一入口区域26的位置不同的位置中。第二入口区域49位于第一入口区域26所包括的空间的外部。第二入口区域49位于泵头15中的入口通道31的外部。第二入口区域49也定向在由铲斗形成的空间和工作腔室的进气区中的液环外部。第二入口位于气体流动路径35a外部。第二入口区域49和其空间优选地包括锥形密封区域43。锥形密封区域是在锥状部与其鼻部相对的端部处靠近锥状部51与轴41之间存在间隙的位置的区域。第二入口区域49在第二密封液体流动路径47的近端部分47a的下游。近端部分47a与蓄液器19流体连接，但是与其距蓄液器以及将蓄液器19与第二密封液体流动通道47连接的结构27(如沿着第二密封液体流动路径47测量)的距离相比，其更靠近第二入口区域49。第二密封液体流动路径的远端部分47b更靠近蓄液器19和结构27而非入口区域49。近端部分47a比远端部分更靠近第二入口区域。远端部分47b比近端部分47a更靠近密封液体供应器。近端部分47a和远端部分47b彼此流体连接并且位于第二入口区域49上游。近端部分位于远端部分上游。密封液体供应器可为蓄液器19。

第二入口区域49在启动期间处于压力Pii下，该压力Pii接近沿着第二密封液体流动路径47的远端部分47b的密封液体的压力Pd2。在启动期间，所述第二入口区域49处的压力大于所述第一入口区域26处的所述压力。另外在启动期间，与第一入口区域26处的压力的绝对值接近沿着第一密封液体流动路径21的所述远端部分21b的密封液体的压力相比，第二入口区域49处的压力绝对值更接近沿着第二密封液体流道47的远端部分47b的密封液体的压力。然而，在运行模式期间，第二区域49处的压力Pii远小于沿着第二密封液体流动路径的远端部分47b的密封液体的压力Pd2。压力差足以允许足够体积的密封液体流入第二入口区域中，以在运行模式期间正确地操作泵，而不使用额外的泵。正确的操作包括填充空隙和润滑。

第二密封液体流动路径47可与第一流动路径21共享公共重叠部分。在所示实施方式中，21b和47b是公共的。替代地，第二流动路径可被认为仅是从第一流动路径21分支的部分47a。在任一种情况下，第一和第二流动路径彼此流动连通，且至少一个流动路径通向另一个流动路径。替代地，流动路径可分离并且不重叠，且也不能直接通向另一个。然而，它们将各自通向诸如蓄液器19的公共密封液体供应器。替代地，公共密封液体供应器可为部分21a和47a。第一路径可仅仅是部分21a，且第二路径可仅仅是部分47a。在所有情况下，第一和第二流动路径流体连接。

如果使用第二密封液体流动路径47，那么优选使用阀53来关闭和密封第一密封液体流道21的一部分以及更优选地第一入口区域26的近端部分21a的至少一部分，该阀53与所述第一流动路径21同轴并且沿着所述第一流动路径21。阀在流动方向上优选地位于第一密封液体流动路径的第一入口区域26与远端部分21b之间。阀优选地在第一流动路径21a通向第一流动路径21a和第二流动路径47a的公共密封液体供应器21b、47b的位置上游。阀53优选地与第二密封液体流动路径47a流体连通。阀具有第一打开定向，其中密封液体可沿着近端部分21a流动并且通过阀53流入第一入口区域26。阀具有第二关闭定向，其中阀53防止密封液体沿着近端部分21a流动以及通过阀53流入第一入口区域26。阀53可为响应于诸如驱动轴的马达或其它原动机的排放压力、入口压力和/或操作速度的操作特性的电磁阀。基于操作特性，阀将在关闭定向与打开定向之间变化。该阀还可为响应于排放压力的机械型阀。基于排放压力，阀将从打开定向变为关闭定向。例如，机械阀53可为当密封液体流动路径远端部分21b中的密封液体的压力超过预定压力时关闭的止回阀。

除了上述阀53之外，第二阀55可在封装中使用。第二阀55关闭和封闭第二密封液体流动路径47的一部分，并且优选地封闭从第二密封液体流动路径的近端部分47a的一部分到第二入口区域49。阀55在流动方向上优选地位于第二密封液体流动路径47的第二入口区域与远端部分47b之间。阀55优选地在第二流动路径47a通向第一和第二流动路径的公共密封液体供应器21b、47b的位置上游。阀55优选地与第一密封液体流动路径21a流体连通。阀55具有第一打开定向，其中密封液体可沿着近端部分47a流动并且通过阀55流入第二入口区域49中。阀55具有第二关闭定向，其中阀55防止密封液体沿着近端部分47a流动以及通过阀55流入第二入口区域26。阀可为响应于诸如驱动轴的马达或其它原动机的排放压力、入口压力和/或操作速度的操作特性的电磁阀。基于操作特性，阀55将在关闭定向与打开定向之间变化。一般而言，当第二密封液体流动路径的远端部分47b中的密封液体的压力足够大于第二入口区域49中的压力以允许密封液体的充分流动时，阀55将打开。

在操作中，处于启动模式的泵轴41开始绕其轴线旋转。转子39开始绕其轴线旋转，该轴线可与轴的轴线共同延伸。在轴41和转子39开始旋转之后并同时仍然处于启动模式中时，诸如在小型压缩机上从旋转开始经过至少30秒至60秒、在更大单元上从旋转开始经过至少60秒至120秒之后，在第一入口26处的压力Pi与第一密封液体流动路径的远端部分21b中的密封液体的压力Pd之间建立足够的压力差。当Pi的绝对值小于Pd时，压力差足以确保密封液体充分流动。入口26的定向和转子39的旋转在Pi与Pd之间创建足够的压力差，使得Pi充分小于Pd。入口通道31中的压力例如由于定向和初始旋转而充分小于Pd。压力Pi实际上由于旋转减少。压力Pi优选在零Psi附近。压力差优选为从至少3psi至5psi以克服压力降。由于足够的压力差，密封液体流入该入口区域26中。密封液体从入口区域26流入间隙37中，诸如锥形密封区域43处的锥状部与轴之间的间隙。与由进入气体入口26的气体的体积所做出的工作量相比，在启动期间沿着入口区域26经过的密封液体的体积(由功耗近似做出的工作量)保持为不超过0.3GPM/HP的密封液体与功耗的比。然而，应存在至少0.1GPM/HP以确保足够的密封液体流量，以正确操作泵，诸如填充间隙和提供润滑。在不使用额外的泵(诸如具有与第一入口区域26或第一密封液体流道21流体连接的额外的泵)的情况下获得压力差。

当轴41和转子39继续旋转时，Pd的压力增加。在从开始旋转经过一定时间段之后，诸如在小型压缩机上从旋转开始经过至少30秒至60秒以及在大型压缩机上从旋转开始经过至少60秒至120秒，泵封装17处于其操作的运行模式。在运行模式下，泵封装17已达到其操作、期望的或额定转速和其操作、期望的或额定排放流量或压力。在运行模式中，沿着第一密封液体流动路径21的远端部分21b的密封液体的压力Pd仍然充分大于第一入口区域26处的Pi。压力差为至少3psi至5psi。除非使用第二流动路径47，否则密封液体将在运行模式期间继续流入第一入口区域26中。与由进入气体入口的气体的体积所做出的工作量以及最终功耗相比，在运行模式期间沿着入口区域26经过的密封液体的体积保持为液体体积与功耗的比不超过0.75GPM/HP。然而，应存在至少0.2GPM/HP以确保足够的密封液体流量。

在具有第二密封液体流动路径47的实施方式中，当转子39和轴41首先开始绕它们的轴线旋转时，第二入口区域49(诸如，锥形密封区域43)处的压力Pii并未充分小于第二密封液体流动路径47的远端部分47b中的压力Pd2来确保充分流动。在轴41和转子39开始旋转之后而仍然处于启动模式中时，诸如在小型压缩机上从旋转开始经过至少30秒以及在大型压缩机上从旋转开始经过大约60秒之后，压力Pii仍然并未充分小于第二密封液体流动路径的远端部分47b中的密封液体的压力Pd2。在从开始旋转经过一定时间段之后，诸如在小型压缩机上从旋转开始经过至少70秒以及在大型压缩机上从旋转开始经过约140秒，泵封装17处于其运行模式。在运行模式中，沿着第二密封液体流动路径47的远端部分47b的密封液体的压力Pd2充分大于第二入口区域49处的Pii以允许充分流动。所述的充分流动允许泵的正确操作，诸如利用密封液体填充间隙以及泵的润滑。转子39的旋转增加Pii与Pd2之间的压力差，使得Pd2充分大于Pii以提供足够的压力差。如所述的，足够的压力差意味着充分流动。优选地，第一密封液体流动路径21的第一入口区域26与远端部分21b之间的阀53从打开定向定向成关闭定向。停止沿着第一密封液体引入路径21以及具体为近端部分21a流入该第一入口区域26中。开始并且继续沿着第二密封液体流动路径47以及具体为沿着第二密封液体入口路径47的近端部分47a流入第二入口区域49中。

在实施方式中，第二入口49与第二密封流动路径的远端部分47b之间的第二阀55从关闭定向放置为打开定向。允许液体通过阀55从近端部分47a流入第二入口区域49中。优选地，在泵封装17进入其操作的运行模式时或之后以及还在第一阀53被置于关闭定向中之后，第二阀55被置于打开定向中。

锥状部51与转子39的长型横向自由边缘59之间的操作径向空隙57(空隙随着泵尺寸、操作压力能力和控制轴偏转的单瓣或多瓣设计而变化)在小型压缩机上维持为至少0.01英寸，并且在大型压缩机上可能高达0.05英寸。转子39的自由边缘在沿着轴的长度的方向上延伸并且限定腔体61以接纳锥状部51。在密封液体没有将气态流体冷凝成液态的情况下，密封液体流入第一入口区域和第二区域中。密封液体避免冷凝的流体是在室温下且优选在70华氏度至150华氏度之间具有液体状态的流体。

泵可具有工作腔室壳体100，该工作腔室壳体100具有界定圆形工作腔室的圆形内表面101。在这种情况下，压缩机封装是具有单个进气区和压缩区的单瓣设计。泵可为多瓣设计。在此情况下，工作腔室壳体将具有界定椭圆形工作腔室的椭圆形内表面。工作腔室将具有交替图案的两个进气区和两个压缩区。两个进气区将位于椭圆的短轴的相对端上，且两个压缩区将位于长轴的相对端上。

图1和2的液环泵可以以启动模式或正常操作模式操作。通常，此类型的泵用作空气压缩机，且将在上下文中描述泵的操作。当泵并未操作时，系统的各个区域内的压力趋向于在大气压力处或大气压附近均衡。因此，工作腔室、入口通道、出口空间、锥形密封区域以及包括蓄液器的分离器趋向于恢复为大气压力。当希望启动泵时，不存在用于移动或强制容纳在蓄液器内的密封流体的移动的压力差。在现有技术的泵中，可能为此功能提供单独的泵。然而，在所说明的结构中，不需要额外的泵。

为了启动图1和2的泵，用户通过开始转子的旋转来开始启动序列。在正常操作期间，转子将通过进气通道汲取空气。然而，进气阀朝关闭位置移动以限制进入该入口通道的空气。因此，转子的进一步旋转导致入口通道中的压力降低，因为转子能够压缩或泵送的空气比可通过进气阀的空气更多。位于第一密封流动路径中的阀53被打开或响应于此减小的压力而打开，以在蓄液器和进气通道之间创建打开的流体流动路径。蓄液器内的压力仍然接近大气压力(或略高)，因此在第一流体流动路径的端部之间建立足以强制液体进入该入口通道的压力差。

在足够的流体处于泵中或启动序列完成后，泵便转变为正常操作。为了转变，进气阀移动至打开位置，且第一流体流动路径中的阀被关闭(或响应于入口通道中的压力增加而关闭)。转子在启动阶段期间的旋转导致大量压缩空气在出口空间处离开转子。这种压缩空气增加出口空间和分离器中的压力。因此，蓄液器中的压力现在已经增加至高于大气压力的某个值。锥形密封区域中的压力大约为大气压力(或略低)。第二流动路径在锥形密封区域与蓄液器之间提供流体连通，其中上述压力差提供将密封液体从蓄液器推入锥形密封区域所需要的力。定位在第二流体流动路径中的第二阀被打开或响应于此压力差而打开，以确保期望的流量。

本文所使用的术语气体足够广泛以包括但不限于环境空气、除环境空气之外的气态流体、除环境空气之外的气体与环境空气和或非环境气体的气体混合物，以及不可压缩和可压缩流体的混合物、与环境空气混合的汽化液体，以及蒸发的液体。短语“较小压缩机”意味着不超过50HP。短语“较大压缩机”意味着至少超过50HP。

Claims (21)

1.一种启动设置成压缩气体的液环泵的方法，所述方法包括：

在蓄液器中提供一定量密封液体，所述蓄液器和泵头入口通道在启动压缩机之前处于相同压力下；

在所述泵头入口通道与所述蓄液器之间提供第一流体连接；

在所述泵头入口通道的进气口处将进气阀朝向关闭位置移动，以将能够通过所述进气阀的气体的量限制为第一量；

通过对所述液环泵开启启动序列，在所述泵头入口通道中产生部分真空，其中所述液环泵最初可操作成泵送多于所述第一量的气体；以及

响应于压力差而经由所述第一流体连接从所述蓄液器汲取流体。

2.如权利要求1所述的方法，还包括将压缩气体和密封液体的混合物排放至泵排放出口，所述泵排放出口在所述启动序列结束时具有高于所述泵头入口通道的压力，并且响应于所述泵排放出口处的压力增加而增加所述蓄液器的压力。

3.如权利要求2所述的方法，还包括经由第二流体连接将密封液体引导至所述泵，并且响应于所述蓄液器内的所述压力超过预定值而关闭所述第一流体连接中的进气阀，以阻止通过所述第一流体连接的流动。

4.如权利要求3所述的方法，还包括将所述进气阀朝打开位置移动，以允许第二量的气体进入所述液环泵中，所述第二量大于所述第一量。

5.如权利要求1所述的方法，还包括与对进入所述泵头入口腔室的气体的体积所做出的工作量相比，使所述密封液体以密封液体与功耗的比不超过0.75GPM/HP的体积流入所述泵头入口腔室中。

6.如权利要求3所述的方法，其中所述泵头限定所述泵头入口通道、出口空间以及锥形密封区域，以及其中所述第一流体连接将密封液体直接引导至所述泵头入口通道中，且所述第二流体连接将密封流体直接引导至所述锥形密封区域中。

7.一种压缩机型液环泵，包括：

壳体，所述壳体限定内部工作空间，所述内部工作空间的尺寸设计成接收一定量气体和一定量密封液体；

泵头，所述泵头联接至所述壳体并且限定入口通道、出口空间以及锥形密封区域；

进气阀，所述进气阀能够在打开位置与关闭位置之间移动，以控制进入所述入口通道的气体的量；

蓄液器，容纳一定量密封液体；

第一流动构件，所述第一流动构件包括第一阀，所述第一阀联接至所述蓄液器和所述入口通道，以在所述蓄液器和所述入口通道之间提供流体连通；

第二流动构件，所述第二流动构件包括第二阀，所述第二阀联接至所述蓄液器和所述锥形密封区域，以在所述蓄液器和所述锥形密封区域之间提供流体连通；以及

转子，被支承为通过轴而旋转，所述转子至少部分设置在所述工作空间内，并且可操作成以入口压力从所述入口通道汲取所述气体，并且以高于所述入口压力的出口压力将所述气体排放至所述出口空间，其中在启动期间，所述进气阀朝所述关闭位置移动，所述第一阀打开，且所述第二阀关闭，以及其中在正常操作期间，所述进气阀朝所述打开位置移动，所述第一阀关闭，且所述第二阀打开。

8.如权利要求7所述的液环泵，其中所述入口通道、所述出口空间以及所述锥形密封区域彼此分离。

9.如权利要求7所述的液环泵，其中所述第一阀构件是止回阀。

10.如权利要求7所述的液环泵，其中所述第二阀构件是止回阀。

11.如权利要求7所述的液环泵，其中在启动操作期间，所述转子的旋转在所述入口通道中相对于所述蓄液器产生低压区域，以及其中密封液体至少部分地响应于所述入口通道与所述蓄液器之间的压力差而被汲取至所述入口腔室中。

12.如权利要求7所述的液环泵，还包括排放流动路径，所述排放流动路径将所述出口腔室流体地连接至分离器，所述分离器可操作成将所述气体和所述密封液体分离，以及其中所述蓄液器形成为所述分离器的部分。

13.如权利要求12所述的液环泵，其中所述转子的旋转增加所述出口空间、所述分离器以及所述蓄液器内的压力。

14.如权利要求13所述的液环泵，其中在正常操作期间，所述蓄液器内的压力大于所述锥形密封区域内的压力，以及其中密封液体至少部分响应于所述蓄液器与所述锥形密封区域之间的压力差而从所述蓄液器流至所述锥形密封区域。

15.一种压缩机型液环泵，包括：

壳体，所述壳体限定内部工作空间，所述内部工作空间的尺寸设计成接收一定量气体和一定量密封液体；

泵头，所述泵头联接至所述壳体，并且限定入口通道、出口空间以及锥形密封区域；

进气阀，所述进气阀能够在打开位置与关闭位置之间移动，以控制进入所述入口通道的气体的量；

蓄液器，容纳一定量密封液体；

泵排放路径，所述泵排放路径在所述出口空间与所述蓄液器之间提供流体连通；

第一流动构件，所述第一流动构件包括第一阀，所述第一阀联接至所述蓄液器和所述入口通道，以在所述蓄液器和所述入口通道之间提供流体连通；

第二流动构件，所述第二流动构件包括第二阀，所述第二阀联接至所述蓄液器和所述锥形密封区域，以在所述蓄液器和所述锥形密封区域之间提供流体连通；以及

转子，支承为通过轴而旋转，所述转子至少部分地设置在所述工作空间内，所述泵能够以启动模式操作，以仅经由所述第一流动构件将密封液体汲取至所述工作空间中，以及在正常操作期间，仅经由所述第二流动构件将密封液体汲取至所述工作空间中。

16.如权利要求15所述的液环泵，其中所述第一阀构件和所述第二阀构件中的一个是止回阀。

17.如权利要求15所述的液环泵，其中在启动操作期间，所述转子的旋转在所述入口通道中相对于所述蓄液器产生低压区域，以及其中密封液体至少部分地响应于所述入口通道与所述蓄液器之间的压力差而被汲取至所述入口腔室中。

18.如权利要求15所述的液环泵，还包括排放流动路径，所述排放流动路径将所述出口腔室流体地连接至分离器，所述分离器可操作成将所述气体和所述密封液体分离，以及其中所述蓄液器形成为所述分离器的部分。

19.如权利要求18所述的液环泵，其中所述转子的旋转增加所述出口空间和所述蓄液器内的压力。

20.如权利要求15所述的液环泵，其中在正常操作期间，所述蓄液器内的压力大于所述锥形密封区域内的压力，且其中密封液体至少部分地响应于所述蓄液器与所述锥形密封区域之间的压力差而从所述蓄液器流至所述锥形密封区域。

21.一种向能够以启动模式和正常模式操作的液环泵提供密封液体的方法，所述方法包括：

在开启所述启动模式的操作之前，提供各自处于大气压力下的蓄液器、泵头入口通道以及出口空间，所述蓄液器容纳一定量密封液体；

开启所述启动模式；

限制进入所述入口通道中的气体流量，以在启动模式操作期间在所述入口通道中产生低压区域；

响应于所述入口通道中的所述低压区域而通过第一流动路径将密封液体汲取至所述入口通道中；

响应于启动模式的操作而增加所述出口空间和所述蓄液器内的压力；

减小对进入所述入口通道中的所述气体流量的限制，以转变为正常模式；

关闭所述第一流动路径中的阀，以防止密封液体流入所述入口通道中；以及

响应于所述蓄液器内的压力增加而打开第二流动路径中的阀，以将密封液体引导至所述泵中。