CN1118714A - 液体混合装置 - Google Patents

Abstract

一种用于以计量方式定量地将添加剂从一容器12传送到一载体液体内，例如由管子16供给的水中的装置10，该装置包括一由载体液体流驱动的液体马达18，和一由液体马达驱动的蠕动泵28，用以按载体液体流的多少按比例地将添加剂传送到液体马达下游的与载体液体进行混合的混合室38中。

Description

液体混合装置

本发明涉及一种混合液体的装置，特别涉及将添加剂液体通过计量送入载体液体的装置。这种装置在许多领域，尤其包括在农业上用作在水或别的稀释液中稀释如药剂、培养基、肥料、去草剂和杀虫(杀菌)剂等浓缩物都具有好处。

能自动对载体液流按一定比例地把添加剂供给如水等的载体液体是非常有益的，大家所熟悉的一种是采用一种文杜里吸液装置把添加剂引入水中的方法。一文杜里喷嘴设置在含有水流的一个管子中以产生一个把添加剂液流抽入文杜里装置的压差。然而，在这种装置中，要精确计量添加剂是不可能的，为了尽量减小采用这种装置所引起的稀释速率的变化，添加剂必须以相当稀释的形式供给。

专利AU18435/76提出用一由设在供水管中的文杜里或别的节流阀所产生的压差来改进这种文杜里装置控制，以驱动一正排量往复式流体马达，该马达则直接机械地带动用于添加剂的一正排量往复式流体泵。由于这种布置有赖于用压差来驱动该流体马达中的膜片柱塞并且仅依赖于在供水管中的部分液流，因此对添加剂的精确计量还是不可能实现。此外，添加剂对马达和泵的污染给修理和清洁工作带来一定程度的危险性。

专利AU49789/90提出一种施加植保混合剂的装置，在这种装置中，一个高压给水泵和一个添加剂计量泵串接在一供水管中以便使整个液流都用来驱动该计量泵。通过计量泵的水流推动一控制柱塞，以调节一系列阀，一连接于该控制柱塞的空腔的计量活塞，通过它，把添加剂抽入计量泵的用于将添加剂与水混合的冲程室中。一种附连于该空腔的计量柱塞的调节装置有助水/添加剂比例的调节，但添加剂对空腔计量柱塞和冲程室的污染也给装置的修理和清洁法带来一定的危险性。

专利AU19115/88提出一种有多个用于混合两种或两种以上液体的多个进口的正排量泵，但这种泵是由另外的动力源驱动的，因此这并不是太方便的。同样，专利EP201981提出一种用于控制添加剂和载体液体的混合量的电气控制装置，这是一种用于由拖拉机所运载的装置上的。这种电气控制装置并不适用于电源不方便的地方，例如在农业上就会遇到许多这种情况。

专利GB2185539提出一种将水从水库送往灌溉渠的蠕动泵。该泵是由包含有一个部分置于河内或别的水流中的一个水轮的转子驱动。该水轮将水送往水库。

专利US2703256和3807605都揭示了一种便移式喷雾器，在这些喷雾器中采用喷雾器轮的位移来驱动的一个蠕动泵使液体喷出。在这两个美国专利说明书以及英国专利GB2185539中都没有对液体的混和提供任何的建议。

本发明的目的是减少或克服上述现有技术方案所存在的一些缺点。

本发明提供了一种装置，它把通过计量的添加剂液体提供给一载体液体，这个装置包括：提供载体液体流的装置，由载体液体流驱动的一流体马达，一由该流体马达驱动和带有添加剂液体的进口装置的泵，由此，通过泵按载体液体流的一定的比例供给添加剂液体，以及从该泵将被供的添加剂液体送给载体液体流的出口装置，其特点是，该泵是它的向着载体液体流的出口装置是位于该流体马达下游的一种蠕动泵。蠕动泵是为大家所熟知的，它们包含一段管道，所述的管道具有通过泵的水头的位移能沿着管的长度的一部分可反复地、逐渐被压缩的弹性壁。被压缩壁部分的恢复便把添加剂液体抽过管道，管道的进一步的逐渐压缩就使添加剂液体沿着管道传送。

采用本发明，添加剂液体不通过该流体马达，该装置被浓缩的添加剂液体的污染局限于弹性壁管道的长度以及蠕动泵的进、出口装置，因此装置的清洁比较简单、在要用另一种不同的添加剂液体时，更换管道也很容易而且修理装置时也不会具有危险性。对任何一个蠕动泵的水头，添加剂液体的计量由该蠕动泵管道直径和相对于流体马达驱动的该蠕动泵的水头的位移速率来控制，而这两者都可针对任何一种添加剂有利地预先选择。

如果需要将数种液体混和时，该蠕动泵就可以有用于每种添加剂液体的各自的进口装置或者由该流体马达驱动各自的蠕动泵(例如设在一公共的驱动轴上)，每个蠕动泵都有用于将各自的添加剂液体供给位于流体马达下游的载体液体流。

这种流体马达必须以对载体液体流的一定比例提供对每个蠕动泵的驱动并可采取可获得正排量的任何的不同形式，例如一种变换的圆盘驱动、一种摆动的柱塞驱动或诸如瓣状叶轮或滑动的或收缩的叶片旋转流体马达这样的一种旋转式驱动装置。在一较佳实施例中，通过流体马达壳体的载体液体流使一柱塞在一偏心路径内围绕一工作室摆动，柱塞的每一冲程代表一预定容积的载体液体的通过。该柱塞的位移可以通过任何装置例如一个减速齿轮组件被转换为可被传递给蠕动泵水头的输出驱动的旋转。该装置可包括一个在载体液体源和流体马达间的、用以使载体液体增压的馈给泵。然而，这种装置也可以在低压，例如使添加剂液体送向例如在混合室中的载体液体的连续流的最大压力30磅/平方英寸(psi)或者用于间歇流的45磅/平方英寸(psi)压力下很好地工作。这样，就可以不需要馈给泵，而供给载体液体的装置可以是，例如自来水管子或别的较远的增压的水源或一个载体液体蓄存器，这种蓄存器布置得使其中的载体液体有一个压头或水位差。也可以设置一个使该蓄存器中的压力头增压的装置。

在该装置内的最大压力之所以受到限制都是由于在蠕动泵中的弹性壁的管道有一定的压力限值的缘故。如果载体液体是处在一个远大于管道极限值的压力时，载体液体就可能通过添加剂液体供向载体液体的供给点被送回到管道中，同时可能引起管道的扩张或爆裂。然而，通过在该供给点提供一个合适的压降，例如从该供给点处提供一个大的软管出口就能减小这种可能性。或者可在该供给点的上游处设置一压力控制装置和/或对该蠕动泵的弹性壁管道的外部加一个反压力。

在一实施例中，这种反压力可通过使弹性壁管道或至少它的有关部分定位在可根据载体液体的压力进行增压的装置中的方式获得。这种装置可包括一个载体液体的增压的蓄存器，由此直接对弹性管道的外壁加压。或者，这种装置可包括一个充满油或别的可加压的流体(液体或气体)的、带有在相对两侧上沟通载体液体(或液体压力头)和可加压流体的一个膜片或其他的压力传递装置的壳体。在载体液体中的压力增加将会使膜片变形而使可加压流体升压，从而对管道加上一反压力的。

在该流体马达的上游可设置任何一种从载体液体中除去颗粒物质的过滤器，一个节流阀或别的减小或控制载体液体压力的装置，一个控制载体液体流的通一断阀和一个减小载体液体的泄漏的流量控制阀，如载体液体泄漏则可能使压力不足以驱动流体马达从而影响到添加剂和载体液体在此前已混和的浓度。混合后的载体和添加剂液体可以边混合边在载体液体压力下例如通过喷雾或倾注的方式直接使用或收集在一储存箱内或以另外的方式加以储存。如果混合后的液体是收集在一储存箱内，用于上述通一断阀的一个控制装置，例如一浮子，可以设置于该储存箱内以自动补充箱内的混合后的液体。

现将通过举例方式并结合附图来说明根据本发明的装置的一个实施例。

图1是该装置实施例的示意图；

图2是图1实施例中的蠕动泵的立视图；

图3表示出在图1的实施例中的流体马达的工作室和柱塞；

图4是具有图1至3中所示特点的该装置的一个较佳实施例的横剖视图。

图1中的装置适合从容器12将经计量的一定数量的浓缩杀虫剂或杀菌剂供入一种羊或牛的消毒水14中。

一个增压的水源(未图示)将水流送向供给管16。这种压力水源可包括水源，一个馈给泵或一具有如需要的话可以增压的水压头的储存器。

这种增压后的经过管子16由除去水中颗粒物质的一个过滤器20，一通一断阀22和流量控制阀24通往一流体马达18。该通一断阀或开一关阀可采用任何的合适的形式，例如一种滑阀和由在消毒水中的浮子26加以控制。当在消毒水14中的液位下降时，浮子的相应的位移起作用而打开阀22和允许自动地补充液体。在阀22和浮子26之间的连接可采用大家所熟悉的根据任何机械的、电气的或例如液压控制的方式。这些控制和开一关阀的具体形式并不构成本发明的一部分。

这种流量控制阀24有一个偏压弹簧，它在水流处在最小的、足以驱动流体马达的流量时关闭，以便在不足以推动流体马达的流量水平上不会有水泄漏而通过该流体马达，由此可以避免在消毒水中的杀虫或杀菌剂浓度不会减小。这个最小流体流量对不同的流体马达可以是不同的，但在这个最佳实施例中是0.35升/分。流量控制阀也可以起防止已与杀虫或杀菌剂混合的水回流的单向阀的作用。

流体马达18通过减速齿轮30、32驱动一蠕动马达28。该蠕动泵28有一段例如Norprene(一种商标名)、硅橡胶或氟橡胶的弹性壁管道34(如图1所示)，它通过蠕动泵并具有置于容器12内的一进口端部分38和在一个混合室40内的一个输出端部分38，从流体马达18输出的水也经由管子42送入该混合室中。来自容器12的浓缩杀虫或杀菌剂和来自流体马达18的输出的水在该混合室内混合，混合室可以采用任何合适的形式，通过出口管44从混合室流出的混合液被送往消毒水14中。

该流体马达18供助一个摆动的空腔柱塞46将在管子16中的增压的水的动能转变为机械能，该摆动的空腔柱塞46在室48中是可以移动的，室48在室底上有一与管16相连通的进口50和与管42连通的出口52，(如图3所示)。柱塞46的每一个摆动行程是对通过室48的水流量的一次计量或量度，采用这种结构的水表是大家所熟悉的，详情例如可参见“Van Norstrand的科学百科全书，第五版1070—1页。

请看图3，该空腔柱塞46被装在室48内的防止进出口50和52之间直接沟通的一个挡板56上，用于产生往复摆动的运动。该空腔柱塞在它从对进口50和出口52都重迭的一个上死点中心位置通过使进口50和出口52都打开的一个下死点位置再回到上死点位置时，可围绕挡板56作一定的摆动。该柱塞的这种摆动是由一轴58在一导向柱59和一环形壁60之间的圆形路径上的导向所产生的。该轴58可相对转动地与可随一轴62转动的一个叶片转子61(在图3中未看到)啮合。轴62通过齿轮30和32驱动该蠕动泵。这样，柱塞46围绕室48的来回的摆动可使转子61借助它与柱塞的啮合而旋转并且这个旋转运动被转换到轴62上。

在上死点位置时，来自进口50的增压水出现在柱塞的相应侧内，而与出口52连通的排出水出现在柱塞的另一侧内(在挡板56的各侧)以及中间的水在室48中围绕柱塞46延伸。

在柱塞46与进口连通的该侧内所增加的压力使活塞沿着挡板56位移，这个位移产生通过图3所示位置的轴58的部分的圆形位移，该柱塞的相应摆动则使它保持与室48的壁相接触。在此位置上，与进口50连通的增压水存在于该柱塞的大部分内和在柱塞和挡板56之间的室48内。来自加在柱塞46外壁上的来自进口50的流体压力使柱塞在柱塞的内部对进、出口50和52闭合时通过下死点位置而在柱塞46的内壁一旦再次开始打开与进口50连通时移向如图3所示的相反的位置。在柱塞刚移离下死点位置时，在柱塞46内的水就开启与出口52连通以使一规定容量的水在柱塞的每个摆动冲程内通过柱塞46和室48。

轴62的转动通过减速齿轮30和32使与蠕动泵的泵头66连接的轴64转动。该泵头66包括一板68，其上安装有可以独立转动的三根辊子70、72和74。也可采用更多的辊子，最好是六根辊子。这些辊子互相且与轴64的轴线均隔开，管34的一段在辊子70、72和74以及部分壳壁78之间纵向穿过泵壳76。辊子和壳壁78间的间隙基本小于管34的外径，并足够小，以致挤压在各个辊子和壳壁78间的管子的各部分都是被闭合的。壳体76具有一颈口80，管34从其处伸出，并且在各辊子间，壳体76中的管子纵向由于管壁的弹性至少基本上扩展到其整个直径。

当蠕动泵的泵头66通过轴62以顺时针方向转动时，辊子74相继挤压壳体76中固定的管子的各个部分，并且，当该管子随着辊子的通过而被放松时，它就通过入口端36吸入杀菌或杀虫添加剂。随着泵头66的连续转动，辊子70与管子啮合从而沿着它正向地排出一预定体积的杀菌或杀虫剂，该杀菌或杀虫剂是事先从储槽中吸出的。因此，随着泵头66的各次旋转就吸取了一精确计量的杀菌或杀虫剂。当管子34的直径、泵头的尺寸以及液体马达18和蠕动泵28间的传动齿轮，及蠕动泵的功率不变时，液体马达18中活塞46的每一冲程都通过泵吸取一预定量的杀菌或杀虫剂。

与所有能用来在每一单位时间内泵取少量体积的其它形式的泵相比，蠕动泵都具有优点，例如，它可慢到0.001ml/min并且具有所有泵所具有的自启动能力。蠕动泵具有良好的泵吸粘性流体的特性，以及具有泵吸流体中颗粒物质的能力，不管是胶体颗粒还是其它的颗粒都能泵吸，而活塞泵，离心泵，齿轮泵，叶片泵和挠性叶轮泵则不具有这种能力。这是因为，仅与添加液接触的泵的部位是管子，而管子除了被径向挤压和放松之外，都是固定在位的。而且，鉴于这一持点，该管子能被泵干而不会对泵造成损坏。至于泵头，除了以上所述的蠕动头，也可以用过心凸轮式(over—centre camtype)的或一可互换的全封闭插装式泵的、例如用化学防腐的聚碳酸脂和填充有尼龙丝的玻璃模制成的蠕动头。

业已发现，所述装置是可靠和精确的，其精确度达到所需浓度的±5％。有了这种精确度，就可以使用浓度较高的添加剂从而降低在包装容积、存储空间和运输方面的成本。此外，该装置能够避免在使用前使用专门分开的容器罐来存储各种稀释的浓缩物，以及避免当这些容器罐用完后清洗时所造成的对环境的污染。几种不能溶合成单一组份的浓缩物或添加液的混合可容易地通过提供多个蠕动泵来实现，并且在所述装置中，业已发现液体马达18可驱动多达四只蠕动泵头。

在所述装置中，液体马达、过滤器、启/闭或通一断阀，流量控制阀和蠕动泵都可设置在一个封闭的防尘防污的组件中，而万一发生机械故障时又可迅速地接近蠕动管进行检修。混合室可构成此组件的一部分，但任何下游管都可从这一组件上拆下以便于清除污染。该组件，不管具有或不具有混合室，都可用例如压力弹簧锁接头的方式连接至现有的稀释管上。

图4示出的是图1至3所示的该装置的实施例，因此将不对它进行详细描述。在以下的描述中，那些与图1至3中相同或相似的部件都将用带有“＇的相同标号标出。

参见图4，计量和混合装置100包括一进水管16′，一液体马达18′以及一包括一混合室40′的出水管42′。

进水管16′承接来自水源或一泵头罐的压力相对较低的水，例如其压力小于24磅/每平方英寸。一滑柱式阀22′对通过液体马达18′的水流提供初级控制，该滑柱式阀由如图1所示的消毒水14中的浮子26控制。因此，当消毒水低于一预定水位时，滑柱式阀22′打开以增添消毒水。

如果水压在一预定水位上足以驱动液体马达18′时，水流将使压力24′打开。压力阀24′包括一压力板102，它由一抵靠在一位于管16′的安装板106上的弹簧104偏置或偏压。安装板106具有多个用于水流通过的开口，当水压不足以克服弹簧的偏压时，这些开口将被压力板关闭。弹簧104为一压缩弹簧，它绕一从压力板102延伸过安装板106的杆108设置。杆108具有一攻有螺纹的远端，其上拧有一与压缩弹簧邻接的调节螺母110，用以改变偏置压力。采用这种结构，阀24′还可作为一单向阀。

然后，通过压力阀24′的水遇到一不锈钢筛网过滤器20′。该筛网通过一由一端盖114关闭的便于清洁的分支管112引到管16′处，它可从该分支管112上取下以进行清洁。

其后，过滤过的水由入口50′进入液体马达18′。该液体马达已结合图3详细描述过，此处不再详述。然而，为方便起见，在图4中采用相应的标号。来自液体马达的水从出口52′进入输出管42′中。

叶片转子61′由通过液体马达18′的水流引起的转动位移使轴62′转动，它驱动减速齿轮系，虽然该系统中示出了四个齿轮，但在此为了方便起见以30′，32′标出。中间齿轮116和118安装在一轴120上，且所有齿轮都可转动地支撑在一罩122中。齿轮32′的轴64与蠕动泵头66′传动地连接。

蠕动泵28′已结合图1至3详细描述过，此处不再详述。请注意，在图4的截面图中只可以看见两个泵头辊子70′和74′，并且这些辊子都支承在彼此分开的板68′和124之间且可以转动，这些板都可随一泵头轴126转动，该泵头轴126是轴64′的延伸部分。

穿过蠕动泵头66′的挠性管34′的输出端38′连接一位于来自液体马达18′的输出管42′的管壁上、靠近输出管的混合室40′的入口的接头128。该混合室40′由一在输出管中的引发湍流的结构所构成，图中所示的为一塞钻状物130。所用材料必须是与输出管内的液体不起化学反应的材料，例如聚碳酸脂或不锈钢。

一单向阀132置于蠕动泵28′和入口36′间的管34′中以保证水不会通过管34′回流到添加剂容器12′中，例如因输出管42′内的水压增加而发生的回流。蠕动泵28′在大约24磅/平方英寸的最大压力下可正常工作，高于此压力挠性管34′可能会膨胀或爆裂。为使万一输出管42′中有意想不到的压力增加而引起的危险减到最小，图4所示的实施例中设有向在单向阀132的下游的管子34′的外部提供一反方向压力的装置。

该反向压力装置包括一外壳134(如图中虚线所示)，其内封闭有在单向阀132下游的泵28、齿轮罩122和挠性管34′。该外壳充满一种液压流体，一般为油或者一种诸如乙二醇的粘性液体。来自液体马达18′的输出管42′构成外壳134的一壁的一部分，并且混合室40′的输出管42′上游的管壁上的弹性隔膜136在相对两侧与输出管中的水和外壳134中的液压流体连通。该隔膜和液压流体以这样一种方式设置，即，当输出管42′中的压力增加到大约高于24磅/平方英寸时，该隔膜向外壳134方向变形以使其中的液压流体增压。包围挠性管34′的液压流体所增加的压力对抗从输出管42′传来管子的内部压力的增加。采用这一装置，装置100可容易地在比蠕动泵的正常的最大工作压力高的压力情况下工作。

外壳134内应设有一可密封的开口(未图示)，以便液压流体被排出而可以接触到泵28′。

在一有所变化的形式中，载体液体从一增压的储存器中输出，蠕动泵特别是它的挠性管，可设于该容器中，以使容器中的压力自动地施加到管的外部以及通过其与来自液体马达的输出管的连接而施加到管的内部。这种结构可以省掉用于容纳液压流体的封闭壳体134和隔膜136，然而，在需要避免载体直接接触管的外部时仍可设置这些部件。此时，容器中的载体液体或载体液体的水头将作用于隔膜。

本技术领域中的那些普通熟练人员将可体会到，对所述装置还可作出许多变型和改变，这些变型和改变应被认为落在本发明的范围之内。例如，所述的液体马达也可以由另一种装置所代替，其内有一空心活塞在一已知容积的腔室中往复运动，就如一般喷枪中所用的装置那样。或者可由一风箱型计量器所代替。

Claims (11)

1.一种用于以计量方式将定量的添加剂送到一载体液体中的装置，所述装置包括用于供给一载体液体流的装置，一由载体液体流驱动的液体马达，一由所述液体马达驱动的泵，所述泵并具有添加剂所用的入口装置，从而添加剂可通过泵按比例地供给到载体液体中，以及具有来自泵的出口装置以将被供给的添加剂传送到载体液体流中，其中，所述泵为一蠕动泵，它的至载体液体流的出口装置是在液体马达的下游。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述液体马达具有一摆动活塞驱动装置，从而通过一液体马达壳体的载体液体流使所述活塞在一绕一工作室的偏心通道中摆动，活塞的每一行程意味着通过一预定体积的载体液体，活塞的位移转变成一输出驱动装置的转动。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，在把所供给的添加剂传送到载体液体的传送点的上游的载体液体流的通道内设有压力控制装置。

4.如权利要求3的装置，其特征在于，所述压力控制装置可以将一反方向压力施加到所述蠕动泵的具有挠性壁的管子的外部。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述压力控制装置包括压力传递装置，其一侧与所述载体液体连通，另一侧与作用在具有挠性壁的管子外部的一可增压的流体连通。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述压力传递装置包括一隔膜。

7.如权利要求1所述的装置，它包括一用于载体液体的可增压容器，并且其中所述蠕动泵的具有挠性壁的管至少部分与所述容器连通，从而施加在所述容器中的载体液体上的压力同时也可施加到具有挠性壁的管的外部。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，压力传递装置在一侧与所述容器连通，在另一侧与作用在具有挠性壁的壁的管子的外部的可增压流体连通。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，包括一用来控制在所述液体马达的上游的载体液体流的开/闭或通/断阀，所述阀由一用于混合液体的罐中的液位控制器所控制。

10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，它包括一液流控制阀，它在所述液体马达的上游的载体液体压力高于一预定液位时打开。

11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述添加剂被传送到一混合室内的载体液体中，所述混合室包括一位于液体马达的出口管中的湍流引发结构。

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