CN1276852A - 低噪音抽吸泵 - Google Patents

Abstract

抽吸泵(22)用于燃料油分配系统(20)或其他挥发性液体的液体输送系统。抽吸泵包括泵壳体,它限定带入口和出口的泵室(52)。带叶片(58)的转子(54)安置在泵室中。叶片界定流体腔(96a,96b,96c…96f),它们在入口和出口之间转动。在转子的每个转动期间,各流体腔通过泵室的一区域,该区域与入口又与出口隔离。排放槽(102)从出口延伸。排放口(104)从排放槽延伸到泵室的区域,该区域界定流体腔的隔离位置。在泵工作期间,加压流体从出口排出,经过排放槽和排放口进入分隔的流体腔。这种加压的流体在流体腔内压缩气泡,以便当空腔稍后受到额外的降压时,防止它们急剧降压。气泡的初始降压减小噪音,这种噪音产生于当流体腔接近出口时流体腔的快速压缩。

Description

低噪音抽吸泵

发明领域

本发明一般与抽吸泵有关，尤其是与用于抽取挥发性液体的低噪音抽吸泵有关。

发明背景

抽吸泵用在将液体从第一场所输送到第二场所的许多过程中。典型的抽吸泵包括限定泵室的泵壳体。由电机带动的转子安置在泵室中。安置在转子中的是多个叶片。当转子转动时，所产生的离心力推动叶片向外，朝向限定泵室的泵室壁。由于泵室的几何形状和泵室内转子的位置，在叶片之间的间隔空间内产生真空，称之为流体腔。当各流体腔出现在泵室的进口处时，该真空为被抽取的液体提供吸入压头。液体由此被吸进流体腔，并随流体腔转动。当转子运转时，流体腔的尺寸在接近泵室出口时减小。这种流体腔尺寸的变化迫使流体通过连接在泵上的出口管路流出泵室。

有一种常常应用抽吸泵的特殊流体输送系统，即燃料油分配系统。典型的燃料油分配系统设计成从地下的贮油箱中抽取燃料油，燃料油(汽油、柴油、煤油、酒精、液态丙烷、液态丁烷、其他高挥发性液态气体和其他液态燃料油)贮存在这种贮油箱中。分配系统包括泵，它使燃料油流动到并通过地面上的软管和喷嘴分部件。通过泵的流量常常受到喷嘴控制开/关阀的控制。还有流量计，其监测被分送的燃料油容量，以提供所需数据，保证用户为输送的燃料油量准确付费。当抽吸泵用在燃料油分配系统中时，泵从贮油箱中抽取燃料油，然后使燃料油通过沿线的分配系统部件。如果有泄漏发生在来自贮油箱的供应管路中，泵的抽吸作用将空气吸入管路，代替燃料油流出。因此，在燃料油分配系统中使用抽吸泵，起尽量减小有害的燃料油泄漏的作用，和尽量减小这种泄漏引起的关联环境危害的作用。

在如燃料油分配系统的许多系统中，当抽吸泵作为迫使流体产生流体流动的有用装置时，它们的应用会伴随着某些缺陷。有关许多流体泵一特有缺陷是，当泵运转时产生大量噪音。这种噪音的产生是因为，当液体进入流体腔时，其容积会扩大。一些液体部分地会汽化。然后，当流体腔的尺寸减小时，液体压缩。这种压缩使汽化的流体气泡破裂。这种破裂，气泡的“爆音”能产生大量噪音。如果流体在液态下是挥发性流体，例如多种燃料油，就特别容易产生这种流体的汽化和随后的凝聚。在燃料油分配系统中，抽吸泵一般位于地面上的壳体内，壳体内包含许多分配系统的其他部件。因此，在泵的运转期间，通过单独使用分配系统，容易听见由泵产生的噪音。如果燃料油具有相对高的汽化压力，就可能有相对大的噪音。如果噪音大到使用该系统的人员如此担心，由于确信分配系统有机械故障以致他/她停止抽取燃料油。一旦人员采取这种行动，执行燃料油分送过程的整个时间就明显延长。

已有通过减慢泵的转子转动速率，使抽吸泵所产生的噪音尽量减小的尝试。这种技术的缺陷是，对于已定尺寸的抽吸泵，这会减小该泵抽取液体的速率。因此，在一些液体分配系统中，为补偿液体抽取效率的降低，必须加大泵的尺寸。其他减少所产生的噪音的尝试还有，在泵的周围形成隔音层。这种隔音材料增大泵的整体尺寸。这些要求使所产生的噪音尽量减小而尺寸加大的泵安装在如燃料油分配装置机壳这样非常宝贵的空间内是困难的。

发明概要

本发明涉及改善的抽吸泵，在其运转期间不会产生大量噪音。同时本发明的抽吸泵能用于许多燃料油输送系统中，尤其更适宜使用在输送挥发性燃料油的燃料油分配系统。

附图的简要描述

本发明的特性说明在附加的权利要求书中。通过与附图一起参照下列描述，可更好地理解本发明以上和其他优点，其中：

图1是使用本发明抽吸泵的分配系统示意图；

图2是抽吸泵的等角视图；

图3是构成抽吸泵的衬套、泵的转子和叶片的平面图；

图4是描绘衬套内形成的入口的侧视图；

图5是本发明泵的衬套立体图；

图6是泵内的叶片部件分解图；和

图7是描绘在泵运转期间，作用在叶片上的液体力的侧视图。

详细描述

图1描绘的是包括本发明抽吸泵22的燃料分配系统20。液态燃料贮存在地下的贮油箱24内。分配系统20包含在地上的分配装置26中，泵被容纳在其中。燃料油从贮油箱24经供应管路28被抽取到泵22。燃料油然后从泵分送到流量计30，然后经软管32输送到车辆中。流量计30提供输送给车辆的燃料油量的容量的计量。该容量计量的数据信号表示值由流量计30提供到处理器34。处理器34既显示被输送的燃料油量的指示和用户收费指示。经系统20的燃料油流由喷嘴33控制，喷嘴33安装在软管32的自由端。

现先参考图2说明本发明的抽吸泵22。泵22包括容纳泵其他部件的壳体36。通常，壳体36由平面板密封，为描述泵22的其他部件，这里未示出平面板。壳体36的形状限定进口室38，进口室38与入口管40连接，入口管40是供应管路28的延伸。壳体36有孔42，以使燃料油从入口管40流入进口室38。而在本发明许多优选的方案中，未对固定在孔42上的过滤器作描绘，该过滤器是阻止杂质与燃料油一起进入进口室38。设置进口室38可降低燃料油流入泵22的速度。这种速度的降低是理想的以便尽可能低地保持泵22所需的净正吸入高度。

所描绘的壳体36还设置在进口室38中的旁通孔44。旁通孔44是一通道燃料油通过它从空气分离器46返回泵。尽管空气分离器不是本发明的一部分，但是应当理解，空气分离器46用于泵22以便在燃料油由流量计30计量之前，将从泵出的燃料流中所携带的空气从燃料流中去除。一旁通阀(未示出)安置在进口室38内的旁通孔44上，以便保证进口室中通过旁通孔44的流动仅是单向的，并仅当经过空气分离器46的燃料流压头达到一选择的水平时，产生经旁通孔44的流动。

壳体36的形状还限定一圆形孔48，泵22的有效运动部件被容纳在其中。孔48与进口室38流体连通，它的位置邻近壳体36的重力中心基座，以便总是产生灌注吸入。衬套50安置在孔48内。现参照图3和图5简要描述，衬套50具有外表面51，它的尺寸使其滑动配合在限定孔48的壳体36相邻表面上。衬套50的内壁界定泵室52。转子54设置在泵室52中。转子54有槽56，叶片58设置在其中。转子有轴(未示出)，该轴经平面板中的孔伸出，平面板位于壳体36上。该轴与提供驱动转子的驱动力的电机连接(未示出)。

回到图2，还要注意到，壳体36有排出口60，排出口60与孔48流体连通。经泵22排出的燃料油被迫经排出口60进入空气分离器46。在本发明描绘的方案中，壳体36有除气室62，它位于进口室38和孔48的上面。除气室62是空气分离器46的一部分。由空气分离器其他部件排除的含蒸气的空气，经壳体36中的孔64排放到除气室62。该气流中的蒸气冷凝和落在除气室62的底部。冷凝的、液态燃料然后经壳体36壁中的孔66返回到进口室38，该壁把进口室38和除气室62分隔开。一浮阀(未描绘)通常密封孔66。当在除气室62中有大量的燃料油时浮阀打开，使燃料油流进进口室38。

现进一步参照图3、4和5，更详细地描述构成抽吸泵22的有效抽吸装置的部件。衬套50的形状限定两个开口68和一个开口70，它们共同构成进口室38和泵室52之间的入口。相对于衬套50对置的平面端部，开口68形成在泵室52中的上部口和下部口。与衬套50整体的连接部72分隔两个开口68，开口68的形状相对于连接部72对称。开口70位于两个开口68之间并由两个连接部74将开口68分隔开。

泵室52和排出口60之间的出口由衬套50中的两个开口78和一个开口80构成。开口78被连接部82分隔，其形状相对于连接部82对称。开口80位于两个开口78之间。分隔连接部84将各开口78与开口80分隔。连接部84分别从连接部82的自由端延伸。

衬套50被形成从使泵室52具有偏心的轮廓。尤其是，衬套50的内壁形状分别具有第一和第二实际半径区域86和88，它们在界定入口和出口的衬套部分之间延伸。由实际半径可以理解，内壁的区域86和88具有不变半径的圆形轮廓。衬套50还具有第一偏心区域90，其沿对着入口68和70的内壁一部分定位。第二偏心区域92沿对着出口78和80的内壁一部分定位。衬套50内壁偏心区域90和92这样成形状，以便当衬套的轮廓是曲面时，其曲面半径沿区域的弧变化。所以，可以注意到，第二实际半径区域88的曲率半径大于第一实际半径区域86的曲率半径。

转子54安置在泵室52中，以便轴向对正第一半径区域86的曲率轴。转子54具有外径，该外径仅稍小于衬套50的第一实际半径区域86内接的直径。转子54的外表面和衬套的内壁所限定的第二实际半径区域88限定泵室52内的流体传送区域95，燃料油从开口68和70通过该区域流到开口78和80。在本发明描绘的方案中，流体传送区域95通常对着第二实际半径区域并由第二实际半径区域界定。这种关系并不体现在本发明的每个方案中。转子54设有多个叶片58。当转子54转动时，叶片58被推动向外靠向衬套50的内壁。在泵室52中的单个叶片58之间的空间称之为流体腔96a，96b，96c，...96f。

在本发明的泵22中，转子54具有足够数量的叶片58，因此至少有一个流体腔完整地在流体传送区域95内。在本发明描绘的方案中，可以注意到，流体腔96a和96b对着衬套50的第一偏心区域90，经该区域流体通过开口68和70被吸进泵室52中。流体腔96c和96d对着流体传送区域95。换句话说，如图所示，通过流体腔96c和96d，转子54的转动时，每一流体腔瞬时与泵室52的入口和其出口隔离。流体腔96e和96f对着衬套的第二偏心区域92，经该区域流体通过开口80和82被排出。

衬套50还限定排放槽102，它从开口78延伸到衬套的这一部分，该部分界定衬套内壁的第二实际半径区域88。两个排放孔104和106从排放槽102上延伸，穿过衬套内壁进入燃料经过的泵室52的这些部分。尤其是，排放孔104位于对进入流体腔96c敞开的位置；排放孔106位于对流体腔96d敞开的位置。

排放槽102由形成在衬套外表面51中的向内的台阶表面108界定。台阶表面108从开口78延伸到邻近第二实际半径区域88的衬套50的外表面，排放槽102的宽度大体宽于排放孔104和106的直径。还应理解，在本发明描述的方案中，排放孔104远离排放槽102的一端定位，该端是开口78的末端。

每个排放孔104和106的直径随流过泵22的液体压力，排放孔用作为减小气穴现象的泄流管道的范围，以及流体腔充塞气态流体的程度变化。尤其是，每一排放孔104和106的尺寸随下列因素变化，与该排放孔流体连通的流体腔容积，液体量、排放流，其将经该排放孔返回到流体腔，流体腔与排放孔流体连通的时间和液体通过排放孔的压差。经排放孔返回的液体量随流体腔内汽化量变化数，而且随当受来自排放孔的排放流的影响时，流体腔内的气泡尺寸被减小的程度变化。流体腔与排放孔流体连通的时间随转子转动速率变化。

参照图6可见，所描绘的每个叶片58具有大体平的矩形主体110。主体110的顶端边缘构成密封表面112，它是叶片58紧贴界定泵室52的衬套50内壁的表面，叶片58还配备有一组肋114和116，它们与主体110整体形成并延伸主体的长度。肋114位于主体对置的两端且其宽度相对较窄。肋116位于主体110中心周围并相对较宽。每个肋114有一单个槽118。每个肋116有两个槽119，它们之间相互平行。还可注意到，肋114和116的上部形成倾斜的表面117，倾斜表面117与叶片主体110的密封表面112会合。

本发明的泵22以相同于传统抽吸泵的一般工作方式工作。当转子54转动时，所产生的离心力推动叶片58移出槽56并靠向衬套50的内壁。由于泵室52的形状，当转子54转动时，各流体腔96的容积尺寸增加。当流体腔转向限定泵室52中入口的开口68和70时，这种尺寸的增加使流体腔内产生低压区域。这个低压区域因此从贮油箱24中吸取燃料油，并通过供应管路28，入口管路40和进口室38，进入泵室52。随着转子54的连续转动，流体腔和其中所含的流体转动向形成泵室52出口的开口78和80。因为从开口78和80排出的燃料油是在压力下，很明显，这种燃料油的大部分经过壳体36中的排出口60排出。然而，被排出燃料油的一小部分则按图3箭头120所示流经排放槽102。这一流量是排放流量。

由于在流体室内的下降压力出现在泵室52的入口，在图3中，流体腔96a和96b，燃料在这些腔中易于气化。流体腔然后对着衬套50的第二实际半径区域88，变成流体腔96c和96d。一旦流体腔在转动中到达这一位置，就迫使排放流燃料分别按箭头122和124所示，分别经过排放孔104和106进入该些腔内。该燃料油对流体腔96c和96d内的燃料气泡加压。这种增压起减小气泡整个尺寸和数量的作用。当转子54转动到流体腔尺寸减小的位置时，流体腔变为96e和96f，气泡的尺寸和数量大大减少。从而使发生在流体室96e和96f中的气泡快速压缩量或爆音量同样减少。气泡的这种快速压缩、爆音的减少起控制由抽吸泵22产生的噪音量减小的作用。

还要理解，排放流量不是损耗。因为，本发明的泵22抑制气穴现象，对从泵排放的流体流量没有有害影响。相应地，如果必须减小被泵送液体的气穴现象的高比率，可以形成相对较宽的排放孔。

此外，参照图7可见，当抽吸泵22中的燃料油在压力下时，流入槽56内的空间，叶片58通常安置在槽56中。如箭头128和130所示，与叶片成整体的肋114和116的对置端受到相等的和相反的增压流体压头；这些相反的力相互抵消。但是，如箭头132所示，叶片58的主体110底部表面，该表面与密封表面112对置，它受到增压的流体力，该流体力不能与任何相反的力抵消。因此，这种流体产生的力推动叶片58靠向衬套50的相邻内壁。在泵22的工作期间，这种作用便于在叶片58和衬套50之间形成流体相对紧密的密封。

因此，本发明的抽吸泵22，除产生相对较小的噪音量外，还设有将叶片58与互补的衬套50密封的有效结构。这使泵的整体工作效率提高。

前面的描述限于本发明的优选实施例。但是，很明显，其结构可以不同于已作出的描述和描绘。例如，尽管本发明已描述过的抽吸泵是用于燃料油分配系统20，但是很明显，这种泵可以应用在其他流体输送系统中，尤其是那些用于输送高挥发性液体的系统中。因此，本发明的抽吸泵能应用在溶剂输送系统，化学加工厂或石油加工厂。总体上，该泵可以使用在任何液体输送系统中，该系统中的液体易于挥发。同样也应理解，这种泵不仅只是用作为分配泵。它可以作为输送泵使用，将液体从一个容器运载工具输送到第二个容器运载工具，如安装在许多工业和化学加工设备上。

同样，尽管在本发明描述和描绘的方案中，位于泵的入口和出口之间有两个流体腔，但是不总是需要这种条件。在本发明的一些方案中，泵室52的传送区域95内可能需要仅有一个流体腔。在本发明其他方案中，在入口和出口之间的流体中还可以有三个或更多流体腔，同样，应当明白，泵配备的叶片数量将随泵所设计形成的流体腔数量变化。叶片最少需要4个。在本发明许多优选的方案中，要求泵有8个叶片。在本发明其他的方案中，泵可以用12个叶片，或者甚至更多的叶片。

此外，本发明的抽吸泵不需要总是有偏心形状的泵室。在本发明的一些方案中，泵室可以是圆形的，转子轴向偏心于泵室的轴线。

再有，通往每个流体腔的排放孔不要求仅是一个。在本发明的一些方案中，每个流体腔可以有两个或更多排放孔。排放孔也不需要总是具有圆形的轮廓。同样应当理解，在本发明的某些方案中，对不同流体腔敞开的排放孔可以有不同的截面面积，当流体腔转动经过泵室时，为了在单个的流体腔内产生不同的压缩压力，这种选定断面可能是理想的。再有，为了在流体腔内出现不同的压力头，理想的是，改变排放槽的宽度，增压的流体经过排放槽返回流体腔。

同样应理解的是，在本发明其他的方案中，衬套可以省去，泵室将由泵壳体的内壁界定。在本发明的这些方案中，排放槽和排放孔可直接形成在泵壳体上。在本发明的某些方案中，排放槽和排放孔可替换为整体或部分形成在平面板上，该平面板坐罩在泵壳体上。

同样，在本发明的一些方案中，理想的是，将流量限制构件定位在排放槽102中，并在泄放流量进入排放槽的位置和下游的排放孔104和106之间。该构件可降低排放口的泄放流流率速。降低泄放流进入流体腔的流率，其潜在的优点是，它将减少产生于泄放流量自身的噪音，对于泄放流减少流体腔中气穴现象的能力没有显著有害的影响。此外，在本发明的一些方案中，这种流量限制构件可以设在引导泄放流的位置，以便在单个流体腔中有不同容量的排放流量。例如，优选的是可将更多的泄放流量液体进入流体腔96d，与流体腔96c比，该腔最靠近出口，而流体腔96c最靠近进口。

在本发明的某些方案中，这些流量限制构件可采取壁的形式，该壁延伸进排放槽102，该些壁具有排放流流过的孔。这些孔不需要一定是圆形孔。在本发明的方案中，泵设有上文描述的衬套50，这些壁可整体成为衬套的一部分。例如，当要求它减少进入流体腔96c的泄放流量时，与流体腔96d相比，壁的位置可延伸进排放槽102中，并在排放孔104和106之间。很清楚，可以在整个排放槽上以间隔的位置设置多个流量限制构件。

还应理解，通过使排放孔在单个腔中有不同尺寸开口，也能够使不同量的泄放流液体返回到单个流体腔96c和96d。

因此，附加权利要求书的目的就是函盖所有这些包括在本发明真实精神和范围之内的改进和改变。

Claims (14)

1.一种抽吸泵，上述抽吸泵具有：

泵壳体，上述泵壳体具有泵室，上述泵室的入口和上述泵室的出口，其中上述入口和上述出口相互间隔；

设置在上述泵室中转动的转子，其中上述转子被定位以限定上述泵室内的流体传送区域，其位于上述入口和上述出口之间；和

多个间隔的叶片装在上述转子上，以使其从上述转子上伸出，其中每个相邻的一对叶片限定在上述泵室内的流体腔，上述叶片这样设置在转子转动期间，至少一个上述流体腔周期地完全位于上述泵室的上述流体传送区域内；和

其中上述泵壳体有排放槽，排放槽从上述出口延伸到上述泵室的上述流体传送区域，至少一个排放槽在上述排放槽和上述流体传送区域之间流体连通。

2.按权利要求1的抽吸泵，其中：多个叶片从上述转子伸出，以便多个上述流体腔周期性地定位，以使其完全在上述泵室的上述流体传送区域内；多个上述排放孔形成在上述泵壳体中，至少一个排放孔对上述流体传送区域的部分敞开，该区域对着两个不同的流体腔。

3.按权利要求1的抽吸泵，其中多个上述排放孔从上述排放槽上延伸到上述泵室的上述流体传送区域。

4.按权利要求1的抽吸泵，其中上述泵壳体这样成形以使上述泵室具有至少部分偏心的曲面轮廓。

5.按权利要求1的抽吸泵，其中：上述泵壳体形成有孔；衬套安置在上述孔中，上述衬套具有外表面和限定上述泵室的内表面。

6.按权利要求5的抽吸泵，其中上述衬套的上述内表面这样形成以使上述泵室具有至少部分偏心的曲面的轮廓。

7.按权利要求5的抽吸泵，其中上述衬套有：从上述外表面到上述内表面的第一开口，其限定上述泵室的入口；从上述外表面到上述内表面的第二开口，其限定上述泵室的出口；在上述外表面向内的台阶区域，它从上述第二开口延伸，以限定上述排放槽；上述排放孔在上述衬套中形成以便其从上述外表面的向内台阶区域延伸到上述内表面。

8.抽吸液体的方法包括下列步骤：

提供带泵室的泵，其具有：第一开口，经第一开口液体被吸进上述泵室；第二开口，其与上述第一开口间隔，经第二开口液体从上述泵室排出；多个流体腔，它们移动经过上述泵室并且它们之间相互分隔；

当上述流体腔接近上述第一开口时，在各上述流体腔中产生吸力，从而液体被吸进上述流体腔；

其内带有液体的每一上述流体腔从上述第一开口移动到上述第二开口，其中，在一部分上述移动的期间，上述流体腔与上述第一开口和上述第二开口隔离；

当上述流体腔接近上述第二开口时，每一流体腔增压，以使流经上述第二开口的液体被排出；和

当每一上述流体腔与上述第一和第二开口隔离时，从上述第二开口排出的上述液体的一部分返回到上述流体腔。

9.按权利要求8的抽吸抽方法，其中，至少一部分上述流体腔移动的期间，多个上述流体腔与上述第一和上述第二开口隔离；当上述多个流体腔与上述第一和第二开口隔离时，从上述第二开口排出的液体返回到上述第一和第二开口隔离的每一上述流体腔。

10.抽吸泵包括：

转子组件，它包括：

泵壳体，它界定带有入口和出口的泵室；

配设在上述泵室中，以便在其内转动，上述转子和上述泵壳体界定上述泵室中的流体传送区域，该区域与上述入口和出口间隔；和

多个转动叶片以间隔的位置安装在上述转子上，以便在上述叶片之间限定多个流体腔，该流体腔在上述泵室中转动，其中每个上述流体腔的容量随上述泵室中的上述流体腔的位置变化，而每个上述流体腔从上述入口经上述流体传送区域转动至上述出口，并且当每一上述流体腔处在上述流体传送区域时，上述流体腔与上述入口和上述出口隔离；和

上述泵壳体形成有通道，该通道从上述出口延伸至上述泵室的上述流体传送区域。

11.从贮油箱中分配液态燃料的分配系统，上述系统包括：

与贮油箱连接的抽吸泵，它包括：

限定泵室的泵壳体，泵室具有与贮油箱流体连通的入口和与上述入口间隔的出口；和

转子组件设置在上述泵室中，其具有多个叶片，叶片经过上述泵室转动，以便界定多个流体腔，流体腔从上述入口转动到上述出口；

其中上述泵壳体这样形成，在上述泵室内有流体传送区域，该区域位于上述流体腔移动经过的上述入口和出口之间，从而当每个上述流体腔通过上述流体传送区域时，上述流体腔与上述入口和上述出口隔离；

上述出口和上述流体传送区域之间建立流体连通的排放通道；和

与上述出口流体连通的软管。

12.按权利要求11的分配系统，其中上述排放通道形成在上述泵壳体上。

13.按权利要求11的分配系统，其中：上述泵壳体和上述转子组件这样形成，多个流体腔同时位于上述流体传送区域中并与上述入口和出口分隔离；上述排放通道设有多个孔，以便每个位于上述流体传送区域的上述流体通道形成流体连通。

14.按权利要求13的分配系统，其中上述排放通道在上述泵壳体上形成。

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