計量泵的製作方法

2023-05-22 02:29:06 2

專利名稱：計量泵的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種如權利要求I的前序部分所述的計量泵。
背景技術：
計量泵通常為容積式泵並具有作為壓出器的活塞或薄膜，壓出器通過驅動電機運動。壓出器在計量室內以預定的程度擠壓容積，從而使該容積從計量室向外輸出。計量室通常具有兩個管接頭壓力管接頭和吸入管接頭，其中，壓力管接頭通常垂直向上延伸，而吸入管接頭則從計量室垂直向下延伸。在定量供給例如過氧化氫這樣的脫氣物質時會產生問題。在此，在計量室中不僅在計量時會有氣體形成，而且在泵的計量間歇期間也會有氣體形成。但是，計量室中的氣泡 會導致不能定量供給通過計量室預先設定容積的液體。因此期待能夠將通過吸入通道進入並存在於計量室中的氣泡儘可能快地從計量室導出。

發明內容
鑑於這些問題，本發明的目的在於，對計量泵進行優化，使可能存在或通過吸入通道進入的氣泡能夠快速、可靠地從計量室導出。本發明的目的通過一種具有如權利要求I給出的特徵的計量泵得以實現。優選的實施方式由從屬權利要求和下面的描述以及附圖給出。根據本發明的計量泵以公知的方式具有計量室，計量室與吸入通道相連接，待供應的介質，特別是待供應的液體通過吸入通道進入計量室。此外，計量室還與壓力通道相連接，由計量泵供應的介質通過壓力通道從計量室離開。這種供應或這種泵吸作用以傳統的方式通過壓出器實現，壓出器設置在計量室上或計量室中。壓出器可以例如由薄膜或活塞構成。根據本發明，在吸入通道中設置用於分散氣泡的裝置，或者，將吸入通道構造為，可以在其中將通過吸入通道進入的氣泡分散成更小的氣泡。當較大的氣泡通過吸入通道進入時，其風險在於這些較大的氣泡會附著在吸入通道的壁上，並因此停留在吸入通道或計量室中。如果將這些氣泡分散成更小的氣泡，其優點在於降低了附著在吸入通道壁上的風險，並且這些更小的氣泡可以通過吸入通道並進一步通過計量室快速上升到壓力通道中。優選使在計量室中在吸入通道中的閥門下遊的氣泡快速上升，使得氣泡優選在總行程時間(吸入行程和隨後的壓縮行程的時間)的80%之後到達計量室的出口端，即到達壓力通道，特別是到達位於壓力通道中的輸出閥，從而能夠在壓縮行程的終點附近將氣泡從計量室中壓出。用於分散氣泡的裝置可以作為附加元件(例如凸出部、肋等等)設置在吸入通道中，優選設置在吸入通道中閥門或輸入閥的下遊。替代地，可以通過吸入通道的截面變化實現對氣泡的分散或打碎，從而將較大的氣泡分散成更小的氣泡。為此進一步優選在吸入通道中形成截面變化，以作為分散氣泡的裝置，在此優選這種截面變化是不連續的，亦即例如是階梯或平臺形式的。在此優選使吸入通道的較大的、即被擴大的截面毗鄰計量室。優選被擴大的吸入通道的截面大於傳統計量泵的吸入通道的截面。也就是說，在此有意識地選擇吸入通道的截面大於計量泵正常運行所需要的截面，以改進氣泡的排出。在擴大的截面上實現對上升的氣泡的分裂。因此，沿流動方向看，較大的氣泡首先附著在位於擴大的截面之前的一個或多個吸入通道的壁上。也就是說，氣泡首先在吸入通道的狹窄部分中保持粘附在壁上。但是由於吸入行程中的流動和浮力，部分氣泡在擴大截面上被分裂，並隨後作為更小的氣泡快速上升到計量室中，並穿過計量室到達壓力通道。特別優選將吸入通道的截面從較小的第一截面擴大成較大的第二截面，在此，第一截面面積的大小為第二截面面積的0. 3倍到0. 8倍。在此優選將較窄的第一截面選擇為基本上與常規的計量泵的吸入通道的截面、特別是最小的截面相當。也就是說，連接於下遊的擴大的截面相對於公知的計量泵的吸入通道的截面大小被擴大了。進一步優選該較小的截面由吸入通道中的閥門、即輸入閥的出口來定義。該出口表示吸入通道中最狹窄的位置。就此而言，氣泡首先懸浮地保留在該狹窄部位，然後在該狹 窄部位的出口端，即在擴大截面上被分裂，並由此分散成更小的氣泡。 進一步優選閥門具有保持在保持架(Kafig)中的閥門主體，特別是閥門球體，並且較小的截面通過保持架的肋或邊條和閥門主體之間的自由空間來定義。保持架或球形保持架具有沿流動方向延伸的邊條或肋，閥門主體導入這些邊條或肋之間。這些邊條或肋在下遊端部上徑向向內突出，從而在那裡構成閥門主體的軸向止擋件。待供應的液體流過邊條和肋之間的自由空間。該自由空間的公共截面定義了擴大截面之前的較小的截面。優選設置三個或四個這樣的肋或邊條，它們構成保持架。優選壓力通道在毗鄰計量室的第一部分中相對於垂直軸線傾斜向上地延伸離開計量室。通過設置在計量室的垂直頂部上的壓力通道，即輸出通道的這種傾斜的實施方式，可以實現在壓力通道的區域內基本上沒有上可能積聚氣泡的、水平延伸的上邊界面。通過這種傾斜的延伸給出相對於垂直軸線傾斜延伸的上邊界面，氣泡沿著該邊界面上升。通過該傾斜向上的延伸氣泡沿著該表面繼續向上升，並因此自動進入壓力通道，並在壓力通道中上升。通過這種方式將確保計量室中由於浮力而聚集在計量室上端部的氣泡可靠地進入壓力通道中，並通過壓力通道從計量室儘可能快地排出。進一步優選在下遊在壓力通道的第一部分上連接沿垂直方向延伸的第二部分。因此氣泡能夠暢通無阻地上升到壓力通道的該部分中並且不會發生積聚。通過這種方式可以實現沒有氣泡可能聚集或附著與其上的、水平伸展的部分或壁的壓力通道。優選在壓力通道的第二部分中設置閥門。該閥門可以是止回閥，如其在這種計量泵中通常被設置在計量室的出口側那樣。在壓出器在計量室中的吸入行程中，該閥門可以防止待供應的介質通過壓力通道回流到計量室中。該閥門設置在壓力通道的垂直部分中，從而在那裡也有利地基本上沒有可能積聚較大氣泡的水平的面。此外，這種設置是有利的，因為這種閥門通常由重力關閉。進一步優選相應地設計通入計量室的吸入通道，使吸入通道在毗鄰計量室的第一部分中相對於垂直軸線傾斜向下地延伸離開計量室。由此將實現在吸入通道的該部分中基本上沒有可能積聚氣泡的水平伸展的上面。更確切地說，由於這種傾斜的延伸，吸入通道中的氣泡可以沿著吸入通道的傾斜延伸的位於上面的壁上升並進入計量室中。然後，氣泡在那裡可以繼續上升並如上所述地進入到壓力通道中。進一步優選在上遊在吸入通道的第一部分上連接沿垂直方向延伸的第二部分。因此在該部分中也不存在在其上可能積聚氣泡的、水平的面。此外，在此對傾斜延伸的壓力通道以及必要時還有吸入通道的第一部分還允許如同迄今已知的那樣，相對於計量室的中心或計量室的側面水平地設置從計量室水平向外延伸的通道、管接頭以及可能的吸入通道和壓力通道的閥門。這在大多數情況下基於結構方面的原因是所希望的，以為接頭和閥門提供足夠的結構空間，因為在直接毗鄰計量室的一側通常設有壓出器(例如薄膜)及其驅動器，從而在那裡限制了用於管接頭和閥門的結構空間。此外，特別是沿壓出器的行程方向看，管接頭和閥門的直徑通常大於計量室的寬度。就此而言，需要使這些部件側向伸展超出計量室的邊界。
進一步優選在吸入通道的第二部分中，即在吸入通道的垂直延伸的部分中設置閥門。該閥門可以如同已知的常規計量泵那樣為止回閥。該止回閥在壓縮行程中關閉，並由此可以防止待供應的介質回流到吸入通道，而不是進入壓力通道。通常將該閥門設計為利用重力關閉，因此特別適於將其設置在垂直伸展的通道部分中。關於在壓力通道以及可能的在吸入通道中的閥門設置，需要說明的是，也可以在那裡設置串聯設置的多個閥門。進一步優選壓力通道的第一部分和/或吸入通道的第一部分沿背對計量泵的壓出器的方向相對於垂直軸線傾斜。通過這種方式可以相對於計量室側向錯開地設置用於吸入和壓力通道的管接頭(計量泵通過管接頭與外部的管道系統相連接)，特別是輸入和輸出閥門或止回閥。在此可以在背向壓出器及其驅動器的一側錯開地設置這些部件，在該側有足夠的用於這些部件、尤其是用於閥門的結構空間。進一步優選壓力通道和/或吸入通道在計量室的外周區域內與計量室相連接。優選計量室具有圍繞水平軸線、優選圍繞壓出器的行程軸線的圓形截面。在此，優選吸入通道和壓力通道從計量室的外周上在計量室的最低點和最高點離開計量室，從而在那裡也不形成可能積聚氣泡的、位於上面的水平的面。因此，通過計量室的圓形外周，可以使連接在壓力通道入口上的面也起伏地延伸並上升到最高點，從而使積聚在那裡的氣泡能夠繼續上升直到壓力通道的入口，然後，氣泡在這裡可以進一步上升到隨後的傾斜伸展的第一部分中以及可能連接在其上的垂直的第二部分中，並從計量室離開。優選壓力通道以及可能還有吸入通道，通過其傾斜的第一部分以相對於垂直方向所成角度在20度到70度之間的方向延伸，進一步優選所成角度在10度到60度之間，特別是在10度到60度之間。為了改善氣泡的排出，優選壓力通道的第一部分和/或吸入通道的第一部分的直徑大於4mm,進一步優選大於5mm,特別優選大於6mm,例如為6. 5mm。通過這樣大小的通道直徑可以確保較大的氣泡也能夠快速通過通道，而不會附著在通道中。進一步優選壓力通道在設置於壓力通道中的壓出器的上遊具有比在壓出器的下遊更大的直徑或截面。通過這種實施方式可以實現使氣泡能夠儘可能快地通過閥門進入壓力通道中，並因此使計量室最大程度地不包含氣泡。在閥門下遊可以再次將管道截面降低到傳統大小。此外，優選使壓力通道中的閥門和吸入通道中的閥門、即傳統的止回閥之間的垂直距離儘可能地小。這意味著，這些閥門被儘可能近地設置在計量室上，以便使毗鄰計量室的通道和位於兩個閥門之間的待供應液體的總的容積和路徑儘可能地小。通過縮短壓力通道中和吸入通道中的閥門之間的距離，將減少氣泡從吸入通道中的閥門到達壓力通道中的閥門的上升時間，從而能夠有利地使該上升時間低於吸入和壓縮行程的總行程時間的80%。優選壓力通道中的閥門和吸入通道中的閥門之間的垂直距離等於或小於計量室垂直於水平軸線的最大直徑的2. 5倍，並優選等於或小於該最大直徑的2倍。通過這種設計方案可以實現閥門之間的較小的距離。根據另一種優選的實施方式，壓力通道中的閥門和吸入通道中的閥門之間的垂直距離，即特別是毗鄰計量室的止回閥之間的垂直距離，等於或小於構成壓出器的薄膜的外徑。該薄膜通常以一定的程度向外伸展超過計量室的外徑，因為其在該區域內是被密封和固定的。由於閥門之間的距離等於或小於薄膜的外徑，因此總體來說可以得到計量室的計量頭的更緊湊得多的結構，並且尤其是使位於閥門之間的容積保持儘可能地小，這具有前面所述的積極效果。


下面根據附圖對本發明做舉例說明。在附圖中圖I示出了根據本發明的計量泵機組的截面圖，圖2示出了如圖I所示的計量泵機組的泵頭的放大截面圖。
具體實施例方式該計量泵機組以公知的方式具有其上安裝有泵頭4的電機殼體2。在電機殼體2中設置驅動電機6，其通過傳動裝置8驅動聯杆10，由此使聯杆10使薄膜12的中心區域線性地往復運動。薄膜12在泵頭4中的計量室14上構成壓出器。計量室14構成特定的容積，其可以通過薄膜12的運動而縮小和增大，由此在薄膜12的每個行程中都可以通過泵的計量室14供應特定的容積。泵頭4設置為，壓力管接頭16位於其上端部，吸入管接頭18位於其下端部。通過吸入管接頭18吸入待供應的介質或待供應的液體。通過壓力管接頭16輸出所供應或計量的液體。為此設置壓力管接頭16和吸入管接頭18，以與連接管道相連接。壓力管接頭16通過壓力通道20與計量室14相連接。在此，該壓力通道20具有第一部分22和在下遊與第一部分22連接的第二部分24。壓力通道20的第一部分22隨著其相對於垂直軸線X傾斜的縱軸線A從計量室14向上延伸。在此，該壓力通道20的第一部分22通入關於水平軸線Y的截面成圓形的計量室14的上端部。同時，壓力通道的第一部分22沿背對薄膜12形式的壓出器或電機殼體2的方向傾斜地延伸離開計量室14。在示出的實施例中，壓力通道20的第一部分22的縱軸線A相對於垂直軸線X和水平軸線Y成45度角延伸。但是需要說明的是，也可以選擇其他的角度，優選為15度至70度之間的角度。壓力通道的第一部分22的這種傾斜布置的優點在於，一方面可以使壓力通道20的垂直的第二部分24在側向，也就是沿水平軸線Y的方向，與計量室14在背對薄膜12的方向上錯開。這為在泵頭4中設置壓力管接頭16以及位於壓力通道中的兩個閥門26和28提供了足夠的空間，而不必將其放置在電機殼體2的區域中。同時，壓力通道的第一部分22的傾斜延伸相對於水平延伸的優勢在於，可以使可能存在於計量室14中的氣泡在壓力通道的傾斜的第一部分22中沒有障礙地上升。因此，在計量室的頂部沒有較大的可能積聚氣泡的水平的面。基於這種圓形結構，也使計量室14的其他周壁這樣成型使氣泡可以暢通無阻地向上上升到壓力通道20的丁字口或支路。另外，為壓力通道20的第一部分22的截面確定足夠大的尺寸，即在本實施例中，截面的直徑大於5mm，從而使較大的氣泡也能夠無障礙地通過該壓力通道20的第一部分22。垂直部分24在下遊連接在第一部分22上,在該垂直部分24中設有兩個彼此串聯的閥門26、28。由於第二部分24的垂直伸展，使氣泡在該第二部分24中也可以暢通無阻地上升。此外，閥門26和28可以公知的方式通過重力關閉。壓力通道20在計量室14的最高點上從計量室24拐彎。吸入通道32與其垂直相對地，即在下端部通入計量室14中。吸入通道32具有第一部分34和在上遊連接該第一部分34的第二部分36。如同壓力通道20的第一部分一樣，吸入通道32的第一部分34以其縱軸線B相對於垂直軸線X和水平軸線Y傾斜向下延伸。在此示出的實施例中，縱軸線B相對於水平軸線Y和垂直軸線X同樣成45度角，但是也可以將該角度選擇為其他的優選位於15度和70度之間的範圍內的角度。重要的是,吸入通道32的第一部分34不是水平延伸的，如同根據本發明的壓力通道20的第一部分22也不是水平延伸的一樣。通過吸入通道32的第一部分34的傾斜伸展將實現使在吸入通道32中的氣泡在這部分中可以暢通無阻地上升。它們沿著該部分34的上壁滑動並進入計量室14中，然後氣泡在那裡上升到壓力通道20的第一部分22中，並通過該第一部分22被向外輸送到壓力管接頭16。因此，吸入通道32也基本上沒有氣泡可以積聚其上的、水平延伸的上邊界面。通過使吸入通道32的第一部分34沿背向薄膜12和電機殼體2的方向傾斜延伸，還可以實現將吸入管接頭18和閥門30及38在吸入通道32中沿朝向側面的水平方向與泵頭4中的計量室14錯開地設置，從而使這些部件不與薄膜的設置發生衝突。在上遊在吸入通道32的第一部分34上連接有沿垂直方向X延伸的第二部分36，在其中串聯設置兩個閥門30和38。閥門30和38也是兩個可以公知的方式通過重力關閉的止回閥。此外，在吸入通道32中設置用於分散在進入的液體流中的氣泡的裝置。在這種情況下，該裝置以擴大截面的形式實現。閥門30由閥門球體構成，其被保持在球形保持架31中。該球形保持架由平行於垂直軸線X延伸的肋或邊條構成，在此，位於這些邊條之間的自由空間33定義了通過閥門的流路。在球體圓周中和位於球形保持架31的邊條之間的自由空間33共同定義了較小的第一截面，該第一截面小於連接於下遊的吸入通道32的截面。也就是說，在自由空間33的輸出端形成擴大截面。將該擴大截面設計為，優選使自由空間33的總截面面積在連接於下遊的吸入通道32的截面面積的0. 3倍到0. 8倍之間。通過該實施方式可以實現，使通過吸入管接頭18進入的氣泡在自由空間33中附著在其壁上，然後在去往連接於下遊的吸入通道32的擴大截面上將其分裂成單個更小的氣泡，從而在此可以將較大的氣泡分散為更小的氣泡，然後，這些更小的氣泡可以通過吸入通道32、計量室14和壓力通道20快速上升。此外，通過壓力通道20或吸入通道32的垂直部分24和36的側向錯開，還可以沿、垂直方向X彼此相對地將第一閥門26設置在壓力側，將第一閥門30設置在吸入側，以便能夠總體上使容積和兩個閥門26和30之間的距離保持在儘可能地小，特別是在計量室14之外的這兩個閥門之間的距離，即主要是在閥門26上遊的壓力通道20的長度和在閥門30下遊的吸入通道32的長度。這樣做的優點在於，在泵靜止時，能夠使在該區域中待供應介質或待供應液體的容積儘可能地小，從而在脫氣介質的情況下也僅有極少量的氣體能夠釋放出來，從而使積聚在該區域中的氣泡的數量和大小都保持在儘可能地小。在所示出的實施例中，閥門30的輸出側和閥門26的輸入側之間的距離a等於薄膜12的外徑。這種距離a基本上等於或小於薄膜12外徑的設置使得在閥門26和30之間有利地具有極小的垂直距離。此外，該距離a的大小等於或小於計量室14的最大直徑的2. 5倍，進一步優選距離a小於計量室14的最大直徑的2倍。附圖標記列表2電機殼體
4 泵頭6驅動電機8傳動裝置10 聯杆12 薄膜14計量室16壓力管接頭18吸入管接頭20壓力通道22壓力通道20的第一部分24壓力通道20的第二部分26，28，30 閥門31球形保持架32吸入通道33自由空間34吸入通道32的第一部分36吸入通道32的第二部分38 閥門X垂直軸線Y水平軸線A壓力通道20的第一部分22的縱軸線B吸入通道32的第一部分34的縱軸線a 距離d計量室14的最大直徑。
權利要求
1.一種計量泵，具有計量室(14)，與該計量室(14)相連接的吸入通道(32)和與該計量室(14)相連接的壓力通道(20)，其特徵在於，在所述吸入通道(32)中設置用於分散氣泡的裝直。
2.如權利要求I所述的計量泵，其特徵在於，在所述吸入通道(32)中構造優選為不連續的截面擴大作為所述用於分散氣泡的裝置。
3.如權利要求2所述的計量泵，其特徵在於，所述吸入通道(32)的截面從較小的第一截面擴大成較大的第二截面，其中，該第一截面的面積等於所述第二截面的面積的0. 3倍到0. 8倍。
4.如權利要求2或3所述的計量泵，其特徵在於，所述吸入通道(32)的截面從較小的第一截面擴大成較大的第二截面，其中，所述較小的截面由所述吸入通道(32)中的閥門(30)的出口定義。
5.如權利要求4所述的計量泵，其特徵在於，所述閥門(30)具有保持在保持架中的閥門主體，並且所述較小的截面通過位於保持架(31)的肋和所述閥門主體之間的自由空間(33)定義。
6.如前面任一項權利要求所述的計量泵，其特徵在於，所述壓力通道(20)在毗鄰所述計量室(14)的第一部分(22)中相對於垂直軸線(X)傾斜向上地從所述計量室(14)延伸離開。
7.如權利要求6所述的計量泵，其特徵在於，所述壓力通道(20)的第二部分(24)在下遊與所述壓力通道(20)的第一部分(22)連接，該第二部分(24)沿垂直方向(X)延伸，並且在其中優選設置至少一個閥門(26 )。
8.如前面任一項權利要求所述的計量泵，其特徵在於，所述吸入通道(32)在毗鄰所述計量室(14)的第一部分(34)中相對於所述垂直軸線(X)傾斜向下地從所述計量室(14)延伸離開。
9.如權利要求8所述的計量泵，其特徵在於，所述吸入通道(32)的第二部分(36)在上遊與所述吸入通道(32)的第一部分(34)連接，該第二部分(36)沿垂直方向(X)延伸，並且在其中優選設置至少一個閥門(30)。
10.如權利要求6到9中任一項所述的計量泵，其特徵在於，所述壓力通道(20)的第一部分(22)和/或所述吸入通道(32)的第一部分(34)沿背對該計量泵的壓出器(12)的方向相對於所述垂直軸線(X)傾斜。
11.如前面任一項權利要求所述的計量泵，其特徵在於，所述壓力通道(20)和/或所述吸入通道(32)在所述計量室(14)的外周區域中與所述計量室(14)相連接。
12.如前面任一項權利要求所述的計量泵，其特徵在於，所述壓力通道(20)的第一部分(22)和/或所述吸入通道(32)的第一部分(34)的直徑大於4mm，優選大於5mm，進一步優選大於6mm。
13.如前面任一項權利要求所述的計量泵，其特徵在於，所述壓力通道(20)中的閥門(26)和所述吸入通道(32)中的閥門(30)之間的垂直距離(a)等於或小於所述計量室(14)的最大直徑的2. 5倍，優選等於或小於所述計量室(14)的最大直徑的2倍。
14.如前面任一項權利要求所述的計量泵，其特徵在於，所述壓力通道(20)中的閥門(26)和所述吸入通道(32)中的閥門(30)之間的垂直距離(a)等於或小於構成壓出器的薄膜(12)的外 徑。
全文摘要
本發明涉及一種計量泵，其具有計量室(14)，與計量室(14)相連接的吸入通道(32)和與計量室(14)相連接的壓力通道(20)，其中，在吸入通道(32)中設置用於分散氣泡的裝置。
文檔編號F04B53/06GK102762861SQ201180009711
公開日2012年10月31日 申請日期2011年2月16日 優先權日2010年2月18日
發明者安德烈亞斯·克勞斯, 揚·尼德勒, 謝爾蓋·格爾茨 申請人:格倫德福斯管理聯合股份公司