[發(fā)明專利]雙腔室的混合泵

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210240541.2
• 申請日: 2008-04-10
• 公開（公告）號: CN102794123A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設計）人: T·P·霍根
• 申請（專利權(quán)）人: 流體管理運轉(zhuǎn)有限公司
• 主分類號: B01F5/12
• 分類號: B01F5/12;F04B7/06;F04B11/00;F04B13/02
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 林振波

本申請是名稱為“雙腔室的混合泵”、國際申請日為2008年4月10日、國際申請?zhí)枮镻CT/EP2007/054334、國家申請?zhí)枮?00889107318.2的發(fā)明專利申請的分案申請。

技術(shù)領域

公開了改進的用于混合的章動泵，其具有用于同時泵送和可選地混合兩種流體的雙腔室。這兩個腔室以180度相差進行泵送。不同的流體可以在各腔室中被獨立泵送。被泵送的各種流體的比例正比于泵送該流體的活塞端的環(huán)形區(qū)域。所需要的多種流體之間的比例或比值可以通過改變活塞端的表面積來實現(xiàn)。

背景技術(shù)

章動泵是具有這樣一種活塞的泵，該活塞既圍繞其軸向襯套（liner）旋轉(zhuǎn)，同時又沿軸向在管路（line）或殼體內(nèi)往復滑動。活塞的360度旋轉(zhuǎn)和軸向往復運動的組合產(chǎn)生了如圖1A所示的正弦分配輪廓。在圖1A中，該正弦輪廓以圖表的方式示出。線1以圖表的方式說明了在活塞轉(zhuǎn)動一圈的過程中不同點上的流速。曲線1的位于表示零流速的水平線2上方的部分表示輸出，曲線1的位于線2下方的部分表示輸入或“填充”。泵輸出和泵輸入流速均達到最大和最小水平，因此在活塞旋轉(zhuǎn)和泵輸出或泵輸入之間不存在線性相關(guān)。

在第6,398,513和6,540,486號美國專利（Amsler’513和Amsler’486）中公開的著色劑分配器采用了章動泵和用于控制該泵的計算機控制系統(tǒng)。在由Amsler等人公開的這種系統(tǒng)之前，已有的章動泵通過使活塞旋轉(zhuǎn)全360度和相應的活塞軸向移動來工作。這種活塞操作使得活塞每旋轉(zhuǎn)一圈則章動泵泵送特定數(shù)量的流體。因此，任何給定章動泵所泵送的流體數(shù)量均局限為該特定體積的倍數(shù)。如果需要更小體積的流體，則使用更小尺寸的章動泵或?qū)υ摫眠M行人工校準調(diào)節(jié)。

例如，在混合顏料的技術(shù)領域，顏料著色劑的分配量可以小至256分之一流體盎司。因此，已有的用于顏料著色劑的章動泵會非常小。在這種小的分配能力下，這種小型泵的馬達將不得不以過大的速度運行以便在恰當時間內(nèi)分配更大體積的著色劑（多次全轉(zhuǎn)）。

相比之下，可以使用較大的泵來使馬達速度最小化。當需要小的分配量時，對于這種具有較大能力的章動泵來說，進行部分旋轉(zhuǎn)分配將是有利的。然而，如圖1A所示的關(guān)于旋轉(zhuǎn)角的章動泵分配輪廓的非線性輸出，使用部分旋轉(zhuǎn)難以精確分配流體。

為解決這個問題，Amsler’513和’486的公開文本將泵活塞的單圈運動分成多個步驟，其可以是幾個步驟至四百或更多個步驟。控制器和算法與傳感器一同使用來監(jiān)視活塞的角位置，并且利用這種位置來計算要得到需要的輸出所需要的步驟數(shù)。在Amsler’513和’486中還公開了各種其它的改進和操作方法。

圖1A所示的正弦輪廓是基于在恒定馬達速度下工作的泵的。雖然在恒定馬達速度下操作泵具有簡化控制器設計和泵操作方面的好處，但是采用恒定的馬達速度也具有內(nèi)在缺陷，其中一些缺陷在第6,749,402號美國專利（Hogan等人）中得到了解決。

具體地，在某些應用中，在圖1A左側(cè)示出的最大輸出流速會是不利的，因為當輸出流以較高流速被泵送入輸出容器時，輸出流會發(fā)生噴濺或飛濺。例如，在顏料或化妝品分配應用中，著色劑在被泵入輸出容器時發(fā)生的任何噴濺都導致在容器中沉積數(shù)量不精確的著色劑，而且著色劑被噴濺在著色劑機上，這需要勞動密集的清理和維護。顯然，這種噴濺問題將對其中要將數(shù)量精確的輸出流體輸送到充滿或部分充滿有液體的輸出容器或小型輸出接收容器的任何章動泵應用產(chǎn)生不利的影響。

例如，具有圖1A的輪廓的傳統(tǒng)章動泵的操作產(chǎn)生如圖1B和1C所示的脈沖輸出流。在圖1B和1C左側(cè)示出的速度分別為800和600rpm的脈沖流產(chǎn)生脈動3和4，而這些脈動是發(fā)生不希望的噴濺的原因。圖1B和1C是操作中的實際章動泵的實際數(shù)字照片的繪圖。雖然將馬達速度從800rpm降至600rpm產(chǎn)生更小的脈沖4，但是脈沖尺寸的減少極其微小，并且這種好處被更慢的操作所抵消。為完全避免噴濺，馬達速度將不得不減小20%以上，因此使得章動泵的選擇具有更少的吸引力，盡管它具有高的精度。關(guān)于圖1A所示的脈沖流的另一缺點是伴隨存在的壓力峰，其導致馬達扭矩增加。