專(zhuān)利名稱(chēng)：電磁控制的計(jì)量泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種尤其打算用于安裝在一機(jī)器上以測(cè)量輸出液體的計(jì)量泵。
正如為人所知，計(jì)量泵包括一泵體，該泵體限定一圓柱形泵腔，該泵腔具有一進(jìn)液孔和一位于泵腔相對(duì)端的出液孔。與一驅(qū)動(dòng)桿相連的一活塞安裝在該泵腔內(nèi)，以在進(jìn)液孔與出液孔之間往復(fù)滑動(dòng)?；钊幸煌ㄟ^(guò)它的抽吸孔，有一止回閥使該孔交替打開(kāi)和關(guān)閉。
對(duì)于這一種泵，被裝入的液體與該活塞的兩面接觸，從而解決了在傳統(tǒng)的排液泵情況下引起的一些液體污染問(wèn)題，在排液泵里被測(cè)量的液體只接觸于該活塞的一側(cè)(泵腔的進(jìn)液孔和出液孔，然后位于該腔的同一端)。
但是，在現(xiàn)行泵中，驅(qū)動(dòng)桿通過(guò)泵體壁，因此，必須在所述壁與該驅(qū)動(dòng)桿之間提供密封。這一密封引起了一些困難問(wèn)題，尤其在被裝入的液體是腐蝕性或化學(xué)腐蝕性的情況下，因?yàn)轵?qū)動(dòng)桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)會(huì)有很快損壞墊圈的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)需要以無(wú)菌方式裝入流體的情況下也會(huì)發(fā)生一些大問(wèn)題，因?yàn)轵?qū)動(dòng)桿在其往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)傳送污染，然后必須提供復(fù)雜的裝置，這些裝置使用無(wú)菌流體或蒸氣屏障，或?qū)嶋H上為脆性的膜。
本發(fā)明提供一種計(jì)量泵，該泵包括一泵體，它限定一圓柱形泵腔，該腔室具有一縱向軸線(xiàn)并有一進(jìn)液孔和一在該腔的相對(duì)端的出液孔；一活塞，它具有一從中穿過(guò)的抽吸孔，并安裝在泵腔的內(nèi)部，以在進(jìn)液孔與出液孔之間往復(fù)移動(dòng)；一驅(qū)動(dòng)桿，用于驅(qū)動(dòng)活塞；一閥門(mén)，它被安裝得可相對(duì)于活塞在一它打開(kāi)抽吸孔的位置與一它關(guān)閉抽吸孔的位置之間移動(dòng)；以及，一套筒，它由非磁性材料制成，并固定安裝在泵體之內(nèi)并平行于泵腔的縱向軸線(xiàn)，它具有一位于泵體之內(nèi)的封閉端和一朝泵體外敞開(kāi)的敞開(kāi)端，該驅(qū)動(dòng)桿裝有一磁性構(gòu)件，該構(gòu)件通過(guò)套筒與一圍繞著套筒的磁性籠一起工作，并連接于活塞。
這樣，在套筒內(nèi)移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)桿被套筒完全與在泵腔內(nèi)的液流隔離。只要在彼此相對(duì)固定的套筒與泵體之間提供密封。因此，就沒(méi)有上述流體的泄漏或污染的風(fēng)險(xiǎn)。
按照本發(fā)明的其他有利的特點(diǎn)·驅(qū)動(dòng)桿裝有一第二磁性構(gòu)件，該構(gòu)件通過(guò)套筒與一圍繞著套筒的一第二磁性籠一起工作并固定于閥門(mén)；·閥門(mén)和第二磁性籠被安裝成在套筒上滑動(dòng)，第二磁性構(gòu)件始終將閥門(mén)推向閥門(mén)的關(guān)閉位置。在第二磁性構(gòu)件與第二磁性圈之間產(chǎn)生的磁場(chǎng)就為閥門(mén)提供磁性返回。不像由彈簧所加的彈性返回力，在打開(kāi)時(shí)磁性力場(chǎng)降低，在關(guān)閉時(shí)提高，從而改善了止回閥的操作。
在一變化實(shí)施例中，閥門(mén)和第二磁性籠安裝成相對(duì)于套筒轉(zhuǎn)動(dòng)。
在一有利的實(shí)施例中，磁性籠包括至少兩個(gè)圍著套筒并由一與套筒平行的連接件互連的環(huán)形件；產(chǎn)生一平行于套筒的軸線(xiàn)方向的磁場(chǎng)且具有兩端的磁性構(gòu)件，該兩端具有與磁性籠對(duì)齊的磁性籠的圈部。這樣就建立一個(gè)磁性回路來(lái)自磁性構(gòu)件的一個(gè)軸向端部的磁場(chǎng)由連接件朝著磁性構(gòu)件的相反極端引導(dǎo)。
通過(guò)閱讀下面結(jié)合諸附圖對(duì)本發(fā)明的一些具體的非限制性的實(shí)施例的描述，將會(huì)清楚本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)，其中

圖1是通過(guò)本發(fā)明的一磁性控制的計(jì)量泵的一軸向平面的剖視圖；圖2是圖1中的方框Ⅱ部分的放大視圖；圖3是表示活塞和閥門(mén)的第一變化實(shí)施例的部分軸向剖視圖；以及圖4是表示活塞和閥門(mén)的第二變化實(shí)施例的部分立體圖。
在圖1和2中，可看見(jiàn)本發(fā)明的一計(jì)量泵。該泵包括一泵體1，該泵體限定一圓柱形泵腔2，該泵腔具有一垂直的縱軸線(xiàn)3，并有一進(jìn)液孔4和一出液孔5，這兩孔分別位于泵腔2的頂端和底端。有一在此情況下呈一盤(pán)狀的分離件活塞6安裝在泵腔2之內(nèi)，以在進(jìn)液孔4與出液孔5之間縱向往復(fù)滑動(dòng)?；钊?有一中空的中心部并呈現(xiàn)為一扁平的環(huán)狀物，該環(huán)狀物的內(nèi)緣與一套筒9的外表面一起以限定一中央抽吸風(fēng)7。
活塞6的移動(dòng)是由一非磁性材料制成的第一驅(qū)動(dòng)桿8控制的，該桿裝在也是為非磁性材料的套筒9之內(nèi)，該套筒固定于泵體1，并在泵體1內(nèi)與其共軸線(xiàn)地延伸。套筒9具有一位于泵腔2內(nèi)的并靠近于出液孔5的封閉端10和一固定于泵體1并朝著泵體的外面敞開(kāi)的相對(duì)的敞開(kāi)端11。
第一驅(qū)動(dòng)桿8在泵體1的外面連接于一傳動(dòng)裝置(未示出)，并經(jīng)過(guò)套筒9的敞開(kāi)端11伸入該套筒中。在套筒9中，第一驅(qū)動(dòng)桿8上安裝有兩個(gè)產(chǎn)生一個(gè)與軸線(xiàn)3平行的磁場(chǎng)的第一環(huán)形永久磁鐵12，每個(gè)磁鐵12延伸在兩個(gè)磁性材料環(huán)51之間。這兩個(gè)磁鐵12和與其關(guān)連的環(huán)51配接于第一驅(qū)動(dòng)桿8的一小直徑端部8.1上，在它兩之間還隔有一非磁性材料的隔套16。
這兩磁鐵12與一第一磁性籠(cage)13一起工作，該磁性籠在套筒9外面沿軸向滑動(dòng)，并借助于諸縱向延伸的連接片(linktab)52連接于活塞6。
該磁性籠13是由一種高導(dǎo)磁率材料制成。在這種情況下，它包括多根在套筒9的周?chē)叫杏谳S線(xiàn)3并連接于在套筒周?chē)乃闹蝗?5的桿14。這四只圈15是成對(duì)安裝，其中的每對(duì)圈與一塊磁鐵12相關(guān)聯(lián)。正如從圖2能較清楚看到的，每對(duì)兩只圈15是間隔開(kāi)的，并面朝相應(yīng)的磁鐵12的兩軸向端和相關(guān)的磁性材料環(huán)51。由于每塊磁鐵12的軸向兩端是極性相反的，所以通過(guò)磁鐵12的內(nèi)部，經(jīng)過(guò)環(huán)51和圈15以及連接桿14建立起一個(gè)如粗實(shí)線(xiàn)M標(biāo)注出的環(huán)形磁場(chǎng)。如此就獲得良好的磁性連接，從而可使磁鐵12小型化。
這樣，借助于第一驅(qū)動(dòng)桿8可使活塞6在泵腔2中滑動(dòng)?？梢岳斫獾氖亲饔迷诿繅K磁鐵12與磁性籠13之間的磁回路M沿著縱軸線(xiàn)3方向?qū)⒋判曰\13和活塞6連接于桿8?；钊?就通過(guò)套筒9固連于第一驅(qū)動(dòng)桿8，并由該桿8將其往復(fù)移動(dòng)。這種設(shè)置方案的優(yōu)點(diǎn)是使第一驅(qū)動(dòng)桿8完全與在泵腔2內(nèi)的液流隔離，這樣，在該桿與泵體1之間無(wú)需密封。
在套筒9上安裝有一止回閥17以在活塞6的抽吸孔7的一打開(kāi)位置與一關(guān)閉位置之間沿軸向滑動(dòng)。在這種情況下，閥17呈盤(pán)狀，它與孔7在形狀上互補(bǔ)。閥17經(jīng)過(guò)平行于軸線(xiàn)3延伸的連接桿18與一圈19相連。閥17、桿18和圈19是用高導(dǎo)磁率的材料制成，從而形成一個(gè)與用于移動(dòng)活塞6的磁性籠13類(lèi)似的第二磁性籠20。這個(gè)磁性籠20通過(guò)套筒9與固定在第一驅(qū)動(dòng)桿8的8.1部分上的一第二環(huán)形磁鐵21一起工作。磁鐵21與第二磁鐵12間有一磁性材料制成的隔套22。第二磁鐵12的磁通量在隔套22中共用在與活塞6關(guān)聯(lián)的面對(duì)的圈15形成一磁回路的一個(gè)部分與加強(qiáng)磁鐵21的磁通量的另一部分，使磁性籠20始終朝著借助于閥門(mén)關(guān)閉抽吸孔7的方向移動(dòng)。
一安裝在套筒9上的閥門(mén)23沿著軸線(xiàn)3在一出液孔5的打開(kāi)位置與一關(guān)閉位置之間滑動(dòng)。該閥門(mén)23固定于類(lèi)似于上述磁性籠13和20的第三磁性籠24。該磁性籠24具有兩個(gè)高導(dǎo)磁率材料的、彼此間隔開(kāi)且用與軸線(xiàn)3平行的連接桿26互連起來(lái)的圈25。閥門(mén)23固定于桿26的一端。磁性籠24通過(guò)套筒9與一安裝成套筒9內(nèi)滑動(dòng)并連接于一第二驅(qū)動(dòng)桿28的第三環(huán)形磁鐵27一起工作，該第二驅(qū)動(dòng)桿28穿過(guò)第一驅(qū)動(dòng)桿8并在其內(nèi)自由滑動(dòng)。具體說(shuō)，磁鐵27安裝在兩只磁性材料的、固定于桿28的夾緊盤(pán)29與30之間。
通過(guò)對(duì)與第一驅(qū)動(dòng)桿8彼此獨(dú)立無(wú)關(guān)的第二驅(qū)動(dòng)桿28、磁鐵27、夾緊盤(pán)29和30以及磁性籠24的作用，以提供閥門(mén)23與第二驅(qū)動(dòng)桿28之間磁性連接，從而可隨意打開(kāi)或關(guān)閉該閥門(mén)23。
在操作時(shí)，進(jìn)液孔4最好被充液，即，向泵腔2中送入帶壓力的流體，其壓力的大小的確定，要使在止回閥17處于其關(guān)閉位置時(shí)作用在它上面的力略小于由磁鐵21作用于磁性籠20上的返回力。不管活塞6在什么位置，閥門(mén)17就此被保持在其關(guān)閉位置。
當(dāng)活塞6位于靠近出液孔5的底部死點(diǎn)中心時(shí)，閥門(mén)23處于其關(guān)閉位置，流體在活塞的上、下方充滿(mǎn)于泵腔。
在桿8將活塞6朝著進(jìn)液孔4拉動(dòng)的同時(shí)，使由于活塞的移動(dòng)造成的壓力加上由于送入帶壓流體造成的壓力，使止回閥17反抗由磁鐵21施加于磁性籠20上的返回力而移離開(kāi)抽吸孔7。在這種情況下，可觀察到隨著離磁性籠20的距離的增大，由磁鐵21施加的返回力則減小。所以，當(dāng)閥門(mén)17處于打位置時(shí)的返回力小于閥門(mén)關(guān)閉時(shí)的返回力。當(dāng)活塞6移動(dòng)時(shí)，閥門(mén)17就很快打開(kāi)到其全開(kāi)位置，如此就較容易使活塞6移動(dòng)。待充裝的流體就流過(guò)活塞6而同時(shí)保持靜止無(wú)任何流體通過(guò)進(jìn)液孔。
當(dāng)活塞6到達(dá)靠近于進(jìn)液孔4的、其頂部死點(diǎn)中心位置時(shí)，第二驅(qū)動(dòng)桿28動(dòng)作，通過(guò)磁鐵27與磁性籠24之間的磁性連接將閥門(mén)23移入其打開(kāi)出液孔5的位置。同時(shí)，第一驅(qū)動(dòng)桿8被驅(qū)動(dòng)而將活塞6推向出液孔5。然后，由于活塞6的移動(dòng)而產(chǎn)生的、流體施加在止回閥上的力，與該磁鐵21的磁性返回力相加，將該止回閥17關(guān)閉。最好是，活塞6的移動(dòng)速度基本上與流體經(jīng)過(guò)出液孔5流出時(shí)的流速相等。所以，在活塞6的上面和下面的流體的壓力基本相等，該活塞6伴隨著處于泵腔2內(nèi)朝向出液孔流動(dòng)的流體。其結(jié)果，使活塞6不經(jīng)受對(duì)一個(gè)施加泵壓力的普通活塞的密封的要求。所以，不需要任何活塞環(huán)，并可使它帶有間隙的安裝在泵腔2內(nèi)(如圖1所示)。
在其行程的終端，當(dāng)活塞6到達(dá)靠近于出液孔5的其底部死點(diǎn)中心時(shí)，第二驅(qū)動(dòng)桿28被驅(qū)動(dòng)，以將閥門(mén)23推入其關(guān)閉出液孔5的位置。到此，該計(jì)量泵已預(yù)備好進(jìn)入下一新的循環(huán)。
在清洗泵時(shí)，必須經(jīng)過(guò)該泵的進(jìn)液孔送入高壓清洗流體，同時(shí)打開(kāi)閥門(mén)23。清洗液的壓力將止回閥17打開(kāi)，并在清洗過(guò)程的始終保持打開(kāi)狀態(tài)?；钊?四周的間隙也能使清洗液體流在活塞的周?chē)乖摫帽粡氐浊逑炊恍枰獙⑺痖_(kāi)。也能通過(guò)使活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)和/或提供一泵腔，該腔帶有一在沖洗期間活塞會(huì)移入其中的被放大了的部分，使增大活塞邊緣與該泵腔內(nèi)壁之間的間隙，從而較易使清洗液流在活塞的周?chē)?br> 圖3表示了活塞與閥門(mén)的第一種變化的實(shí)施例。此時(shí)編號(hào)為”40”的活塞直接固定于磁性籠13的諸桿14的底端部。該活塞40設(shè)有一中央抽吸孔，但以一小的功能間隙在中央安裝在套筒9上，并且，其外徑明顯小于泵體1的內(nèi)徑，這樣，其外周邊與泵體1的內(nèi)表面一起工作，以限定一周邊的抽吸孔41。
這一抽吸孔41是由一通過(guò)縱向連接片43連接于磁性籠20的環(huán)形閥門(mén)42關(guān)閉的。該閥門(mén)42的形狀與孔41相一致，所以當(dāng)閥門(mén)關(guān)閉時(shí)包圍了該活塞40。如上所述，對(duì)于活塞6，能在閥門(mén)42的外周邊與泵體1的內(nèi)表面之間提供一小的間隙。
這一變化實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是增大了通過(guò)抽吸孔的流動(dòng)截面，并通過(guò)確保只在流體流過(guò)活塞時(shí)才改變流向而改善了流動(dòng)情況。
圖4表示了活塞與閥門(mén)的第二變化實(shí)施例。在這種情況下，編號(hào)為“30”的活塞有一相對(duì)于套筒9偏置的抽吸孔31。該抽吸孔31由借助于一磁性籠33安裝在套筒9上的閥門(mén)32關(guān)閉，閥門(mén)能?chē)@該套筒轉(zhuǎn)動(dòng)。
磁性籠33由一種有高導(dǎo)磁率的材料制成，與上述磁性籠21相似，它包括由平行于套筒9延伸的諸連接桿36互連起來(lái)的兩個(gè)環(huán)形件34和35?？拷钊?0的那個(gè)環(huán)形件35延伸出一托架37，該托架的自由端形成閥門(mén)32。該閥門(mén)32有一帶一工作底面的底座38，當(dāng)磁性籠33繞套筒9轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)該底座38的工作底面在活塞30的平頂面39上滑動(dòng)。如此，當(dāng)閥門(mén)32及其磁性籠33朝著使抽吸孔31關(guān)閉的位置轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，閥門(mén)32的底座38通過(guò)以這樣的方式作橫向剪切運(yùn)動(dòng)，即去除或切去在抽吸孔31的邊緣處發(fā)現(xiàn)的任何固體顆粒，從而將該抽吸孔31關(guān)閉。
磁性籠33通過(guò)它與一固定于桿8上的磁性構(gòu)件之間的磁性連接，以與上面相同的方式運(yùn)動(dòng)。但是，在這種情況下，連接不再僅是軸向了，也是角度方向的，即，使磁性籠33的轉(zhuǎn)動(dòng)與第一驅(qū)動(dòng)桿8的轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)合。所以，與桿8相連的磁性構(gòu)件不再由一環(huán)狀磁鐵組成，而例如由在套筒9內(nèi)沿徑向延伸的多塊磁鐵組成，以與磁性籠33的諸連接桿36相對(duì)應(yīng)。
本發(fā)明并不限于上述諸實(shí)施例，相反，它復(fù)蓋了任何使用等價(jià)裝置以再現(xiàn)該發(fā)明的基本特點(diǎn)的變化型式。
尤其是，盡管上述泵內(nèi)充滿(mǎn)了壓力，使活塞僅當(dāng)作一分離體并很難施加任何泵送壓力，但也可提供一種活塞上裝有諸活塞環(huán)的傳統(tǒng)的泵，使以與一在進(jìn)液管道中的止回閥結(jié)合進(jìn)行泵送工作。本發(fā)明的磁性控制系統(tǒng)則保持不變。
盡管在一實(shí)施例中所示的、用于止回閥17的返回磁鐵21是與用于控制活塞6的位置的磁鐵12一樣由相同的控制桿所攜帶，也可用安裝在一桿上的磁鐵21實(shí)施本發(fā)明，該桿是另外受控制的，它的運(yùn)動(dòng)與用于打開(kāi)和關(guān)閉軸吸孔的活塞的運(yùn)動(dòng)同步。
權(quán)利要求
1．一種計(jì)量泵，該泵包括一泵體(1)，它限定一圓柱形泵腔(2)，該腔室具有一縱向軸線(xiàn)(3)并有一進(jìn)液孔(4)和一在該腔的相對(duì)端的出液孔(5)；一活塞(6；30；40)，它具有一從中穿過(guò)的抽吸孔(7；31；41)并安裝在泵腔(2)的內(nèi)部以在進(jìn)液孔(4)與出液孔(5)之間往復(fù)移動(dòng)；一驅(qū)動(dòng)桿(8)，用于驅(qū)動(dòng)活塞(6；30；40)；一閥門(mén)(17；32；42)，它被安裝成可相對(duì)于活塞(6；30；40)在一它打開(kāi)抽吸孔(7；31；41)的位置與一它關(guān)閉抽吸孔的位置之間移動(dòng)，其特征在于，它還包括一套筒(9)，它由非磁性材料制成，并固定安裝在泵體(1)之內(nèi)并平行于泵腔(2)的縱向軸線(xiàn)(3)，它具有一位于泵體(1)之內(nèi)的封閉端(10)和一朝泵體(1)外敞開(kāi)的敞開(kāi)端(11)，其中該驅(qū)動(dòng)桿(8)平行于套筒(9)的內(nèi)表面延伸，并裝有一磁性構(gòu)件(12)，該構(gòu)件通過(guò)套筒與一圍繞著套筒(9)的磁性籠(13)一起工作并連接于活塞(6；30；40)。
2．如權(quán)利要求1所述的的計(jì)量泵，其特征在于，驅(qū)動(dòng)桿(8)裝有一第二磁性構(gòu)件(21)，該構(gòu)件通過(guò)套筒(9)與一圍繞著套筒的一第二磁性籠(20；33)一起工作并固定于閥門(mén)(17；32)。
3．如權(quán)利要求2所述的的計(jì)量泵，其特征在于，閥門(mén)(17)和第二磁性籠(20)被安裝成在套筒(9)上滑動(dòng)，第二磁性構(gòu)件(21)始終將閥門(mén)推向閥門(mén)的關(guān)閉位置。
4．如權(quán)利要求1所述的的計(jì)量泵，其特征在于，與出液孔(5)對(duì)齊地，它有一關(guān)閉閥(23)，該閥連接于圍著套筒(9)的一磁性籠(24)并通過(guò)所述套筒與一磁性構(gòu)件(27)合作，該磁性構(gòu)件(27)位于套筒(9)內(nèi)并與一部分延伸在套筒(9)內(nèi)的第二驅(qū)動(dòng)桿(28)相連。
5．如權(quán)利要求4所述的的計(jì)量泵，其特征在于，活塞(6)安裝在泵腔(2)內(nèi)，且兩者間有一間隙。
6．如權(quán)利要求2所述的的計(jì)量泵，其特征在于，閥門(mén)(32)和第二磁性籠(33)安裝成相對(duì)于套筒(9)可轉(zhuǎn)動(dòng)。
7．如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的的計(jì)量泵，其特征在于，磁性籠(13；20；24；33)包括至少兩個(gè)圍著套筒(9)并由一與套筒(9)平行的連接件(14；18；36)互連的環(huán)形件(15；17；19)；產(chǎn)生一平行于套筒(9)的軸線(xiàn)方向的磁場(chǎng)且具有兩端的磁性構(gòu)件(12；21)，該兩端具有相互對(duì)齊的磁性籠(13；20；33)的圈(15；17；19)。
全文摘要
本發(fā)明關(guān)于一種計(jì)量泵,該泵包括:一帶一縱軸線(xiàn)(3)且有一進(jìn)液孔(4)和一出液孔(5)的泵腔(2)、一有一抽吸孔(7)的活塞(6;30)、一用于驅(qū)動(dòng)該活塞(6;30)的桿(8)、一可相對(duì)于活塞(6;30)移動(dòng)的止回閥(17)和一非磁性材料套筒(9),該套筒固定安裝在泵體(1)內(nèi)并平行于泵腔(2)的縱軸線(xiàn)(3),并有一位于泵體(1)內(nèi)的封閉端(10)和一朝向泵體(1)外的敞開(kāi)端(11),該驅(qū)動(dòng)桿裝有一磁性構(gòu)件(12),該構(gòu)件通過(guò)套筒與一包圍該套筒(19)并與活塞(6;30)連接的磁性籠(13)一起工作。
文檔編號(hào)F04B17/00GK1225157SQ97196340
公開(kāi)日1999年8月4日 申請(qǐng)日期1997年7月7日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月7日
發(fā)明者杰基·布呂納 申請(qǐng)人:西拉克集團(tuán)公司