[发明专利]容积泵

说明书

本发明涉及一种包括入口部分和出口部分的容积泵。该泵还包括通过第一抽吸阀连接至所述入口部分并且通过第一递送阀连接至所述出口部分的几何形状可变的第一容积，以及通过第二抽吸阀连接至所述入口部分并且通过第二递送阀连接至所述出口部分的几何形状可变的第二容积。还设置了用于改变几何形状可变的所述第一容积的容积的第一器件和用于改变几何形状可变的所述第二容积的容积的第二器件，以及用于改变几何形状可变的所述第一容积的容积的所述第一器件和用于改变几何形状可变的所述第二容积的容积的所述第二器件的致动器器件。有利地，所述致动器器件包括伺服电机。

技术领域

本发明涉及一种容积泵，特别地涉及一种在流速方面具有改进特性的容积泵。更特别地，本发明涉及一种特征在于能够提供几乎恒定的流速或者至少波动被降低至最低的容积泵。

背景技术

容积泵是用于可压缩流体的已知机器，其主要特征在于提供具有可变几何形状的容积的液体，液体交替地设置成在填充期间与抽吸侧连通而在排空期间与递送侧连通。在液体的情况下，由于液体低的可压缩性，泵将仅仅将流体从处于较低压力的环境“移动”到处于较高压力的环境。泵内侧的流体的平均速度通常非常低，从而与恒定流动机器不同，机器的作用是静态类型的并且其自身显现为流体压力的变化；事实上，在这些机器中，能量交换是动态类型的，具有压力、动能和流体动量的组合变化。

根据移动元件的运动，容积式机器分类为：向移动元件、柱塞或活塞提供往复运动时的往复式或柱塞式容积机器，以及向移动元件提供旋转运动时的旋转式容积机器。

附图1和2示意性地示出了设置有水平轴线和盘式柱塞的两个单动式往复容积泵1和2。泵1和2均具有入口部分20(抽吸)和出口部分30(递送)。泵1和2还具有几何形状可变的容积12，该容积通过抽吸阀11连接至入口部分20、并且通过递送阀10连接至出口部分30。腔12的容积通过盘式柱塞13的冲程改变。在图1的泵1中，盘13由连杆-曲柄系统14驱动，而在图2的泵2中，盘13由无刷伺服电机15驱动，电机的旋转运动通过行星辊螺杆系统转换成线性运动。

在柱塞13从缸体的底部止点(即图1和图2的图示中的左侧)行进至缸体的顶部止点(即图1和图2的图示中的右侧)期间，由于在缸体内形成的真空压力，递送阀10维持闭合，并且通过抽吸阀11将流体抽至腔12内。当已经到达其冲程终点的柱塞13使其运动反向时(因而在图1和2的图示中从右向左移动)，这在腔12中引起超压，使得自动地打开递送阀10且关闭抽吸阀11。

为了使泵正确地操作，必须在柱塞13的盘和缸体壁之间确保密封，密封借助位于柱塞表面上的弹性密封件而形成；因而，缸体的内表面的抛光度必须精确，以允许密封件的正确操作和持续时间。这些移动式密封件不能被调节以拉紧由于磨损引起的松弛，并且密封件的更换需要机器停工并且拆卸其一些部件。盘式柱塞泵因而用于不具有研磨固体颗粒的流体，并且用于相对低压(pmax<80-100巴)的操作条件。

对于更高的操作压力或对于浑浊液体，使用柱塞泵(其一个示例由图3的泵3提供)，其中柱塞16完全浸没在液体中并且密封件处于外部并且形成在固定部件上，而使即使在机器运转时也易于调节或更换密封件。

假设处于容积泵可以达到的高压，则通常必须将安全阀安装在泵的递送侧，以防止机器或系统部件出现关闭故障或调节部件。

抽吸阀和递送阀的打开和关闭(其通常为自动的)还可以借助外部伺服机构而控制；在这种情况下，管道中的压力变化将取决于阀打开规律。但是，应当注意，由于液体低的可压缩性，在柱塞运动反向时，必须或多或少地立刻打开递送阀。

参考图1的泵1，可以观察到，在无限长连杆(理想曲柄机构)的情况下，柱塞13的瞬时速度v_i由以下关系式给出：

v_i＝ω·r·sin(ω·t)＝ω·c/2·sin(α)