具有除氣裝置和總成一體的蒸氣回收功能的液體泵的製作方法
2024-02-02 12:29:15 2
專利名稱：具有除氣裝置和總成一體的蒸氣回收功能的液體泵的製作方法
技術領域：
本發明涉及諸如用在加油站的燃油泵之類的泵。
燃油泵主要裝有齒輪泵或具有一個配有幾個作進出運動的葉片的偏心轉子的那一類泵。
這些泵是可自動充注起動的，其具有一旁通閥以允許未被通過軟管和噴嘴泵送到外面用戶的燃油回到吸入通路，並配有一氣體分離器以保證計量供出的燃油不含任何氣體。
這些泵的缺點是—某些零件工作於摩擦接觸狀態而容易磨損；—需要一個旁通閥，而它是一個嚴重的噪聲源；—零件數量太多；—除氣作用很難實現，並且在大多數油泵上需要設置觀察孔；—只有採用昂貴的單獨的設備才能回收排出的燃油蒸氣。
本發明的目的是要提供一上述種類的泵，其至少能消除上述缺點中的某些缺點。
按照本發明，此目的是以權利要求1所表徵的抽送裝置來實現。
儘管流體動力泵對用作加油站的燃油泵有許多優點，但卻不能採用諸如離心泵之類的流體動力泵，原因之一就是它不能自動充注起動。
本發明的抽送裝置除能自動充注起動外還有如下優點—其不需要旁通閥，因為它的流量在最大極限值範圍內只取決於系統的總阻力，這樣，在用作燃油泵的情況下，主要取決於噴嘴的開度；—其結構非常簡單因而價格適宜；
—其具有顯著提高的氣體分離性能；—就洩漏方面與現有泵相比，其具有好得多的內在安全性；按各從屬權利要求所限定的特徵性措施，可將本發明的抽送裝置製成具有一個或多個如下的附加優點—其可以具有一種總成一體的蒸氣回收功能。除從液體中分離出的氣體外，它還將能抽出至少與最大液體流量相當的氣體；—其可以設計成有兩個排出口，其中每一個配有一裝在抽送裝置內的伺服閥。這一實施例的製造成本比傳統泵的低得多，因為在大多數情況下每一傳統的壓送單元需要兩個昂貴的外設電磁閥；—在按照本發明的一較佳實施例用一液體環式泵(液環泵)作為真空泵的情況中，泵機構除有一滑動軸承外，再沒有任何摩擦接觸的零件。因此，其不易磨損，基本上不需要維修。
一方面，流體泵在存在於吸入燃油中的氣泡被分離出來並積聚在靠近泵殼上壁處後從泵殼的下部吸入燃油並泵送出去，同時，另一方面，真空泵排出積聚在靠近泵殼上壁處的氣體，因而在正常工作情況下泵殼內保持最佳充油狀態，使流體泵始終能從泵殼的下部抽吸無氣體的燃油。
燃油的除氣以一種比現有技術的抽送裝置中更有效的方式進行。
在現有技術的燃油泵中，油泵將燃油連同存在於其中的氣泡一起吸入並壓送至一平均壓力約為2巴的氣體分離腔。從燃油分離出來的氣泡處於約2巴的壓力下並因此其尺度小於在大氣壓下的氣泡(近似為原來大小的一半)。
本發明的抽送裝置中的氣體分離是在油泵使燃油建立起壓力之前進行，也就是說，是在抽送過程中壓力至少低 巴的泵殼中進行。因而氣泡的尺度是大氣壓下氣泡的 ，並為現有技術油泵中的氣泡大小的兩倍多。
由於迫使氣泡向泵殼上部上升的力和上升速度取決於它們的大小，因此本發明之裝置中的氣體分離顯著地快於現有技術泵中的氣體分離。
本發明的泵分離出來的氣體的體積至少是現有技術的泵的兩倍，這可顯著地減少由泵殼內的(較低)液體速度造成的氣泡夾帶。
在裝有一「蒸氣回收」系統的情況下，真空泵很容易設計成除用於排出從燃油中分離出來的氣體外還具有足夠的抽吸能力，以便能保持在加油過程中用於抽出車輛燃油箱中的氣體。
於是，配置裝置配有一帶有抽氣密封蓋圈的專用加油噴嘴、一同軸軟管和一機械或電驅動的比例控制閥，同軸軟管的內管用於抽出油箱內的氣體。
在一較佳實施例中，泵的每個排放口裝有一製造在泵內並以一彈簧頂著的隔膜為基礎的結構非常緊湊的伺服閥，該伺服閥可由裝在泵殼外側頂部的一電磁閥驅動，也可由裝在泵殼內的一浮子的最低位置來驅動。
下面以結合附圖的描述進一步說明本發明。
圖1表示的是本發明之一個較佳實施例的抽送裝置的示意剖視圖，其中沒有蒸氣回收系統。
圖2表示的是帶有蒸氣回收系統的抽送裝置的一部分，並與圖1相對應。
圖1中的流體動力泵是一由兩個轉子1，兩個定子2和一壓力腔泵出口3組成的兩級離心泵。壓力腔泵出口3裝有至少一個伺服閥4和至少一個在頂部通出泵殼的壓力管路5。
整個裝置包括兩個泵半部，上半部6形成了液環泵7的底壁同時也是壓力腔3的上壁。它還有下軸承9和至少一個伺服閥座8。
下半部10包括兩個定子2並有至少一個用於固定伺服閥隔膜11的凹穴。
與這一流體動力泵設置在同一軸上並位於其上面的是一液環泵，其吸入口由一對著泵殼13上壁的吸入管12引出。
這一液環泵的排出口16或者直接連接於一個用於把氣體和一部分起動充注液體送回(地下)油櫃的蒸氣回流管，或者引入一收集容器17，同時液環泵還將壓縮到大氣壓的氣體連同一部分起動充注液體一起壓入該收集容器內。在這裡氣體被從燃油分離出來並通過開口18進入大氣。底部裝有一由浮子20控制的閥21的一吸管19同泵殼相連並在其處引到最高燃油液位以上。當收集容器17裡的燃油升到足夠高時，浮子20打開閥21，吸入管19抽吸容器17中的燃油直至閥21由於浮子下降而重新關閉。
在不連接「蒸氣回收」系統的情況下，液環泵所需的起動充注液體由壓力腔3通過一校準的通路22來供應。這一供應由靠浮子15的上下運動而動作的組合閥14中的一個閥來控制。
在連接一「蒸氣回收」系統的情況下，吸入通路12經過組合閥14，而通路22直接將壓力腔3連接於液環泵(見圖2)。
將伺服閥與流體動力泵的鑄造結構製成一體是一個節省成本的重要因素。裝在壓力腔3中的伺服閥包括一閥座8、一彈簧頂著的閥隔膜11、一壓力腔3與閥腔24之間的連接通路23，以及一把閥腔和壓力腔與泵殼連接起來的通路25。連接通路25首先通過組合閥14中的一個閥，然後在進入泵殼之前通過一個電磁驅動的閥26。通路25的直徑比通路23的大。這一配置可以保證，只要閥腔24與泵殼之間的通路25是開著的，閥腔24中的壓力就消失。伺服閥或者由浮子15的位置來驅動，或者由受油泵的計量器控制的電磁閥26來驅動。
浮子15跟隨泵殼中的燃油液位並以其上下運動來驅動組合閥14，組合閥14包括兩或三個閥，其中的一或兩個閥可關閉連接閥腔24與泵殼的通路，而另一個閥或者關斷對液環泵的起動充注液體供給，或者關閉吸入通路12。
在泵構成配有「蒸氣回收」系統的裝置的一部分的情況下，其具有一通過分支通路27連接至液環泵的吸入口的抽出氣體吸入口28。液環泵的抽吸能力要大於一方面排出泵殼內的分離出來的氣體、另一方面抽出車輛油箱中的氣體所需的抽吸流量的總和。抽出的氣體隨後被利用一安裝在加油站的氣體回流管路送回(地下)燃油櫃。液環泵排出口16再直接與此氣體回流管路相連，並且帶有附件的收集器17不是安裝在泵殼上。
圖1所示的本發明之抽送裝置的這一實施例的運行如下。
在正常工作情況下，泵殼13內充以燃油至最佳狀態。流體動力泵從泵殼的下部29吸入燃油並通過壓力管路5將其壓送到泵外用戶。此壓力管路有一伺服閥4，該伺服閥可以由浮子的位置驅動，也可由一來自油泵計量器的電信號驅動。
液環泵排出積聚在靠近泵殼13之上壁處的氣體並將其壓排到泵外。這就能保持泵殼內總是充油至最佳狀態，並保證流體動力泵始終浸沒在燃油中。底閥30可防止泵殼內的燃油在泵停止工作時流回(地下)油櫃。
浮子機構15用於驅動組合閥14，該閥控制著伺服閥腔24與泵殼之間的連接通路25的通斷，還控制著向液環泵供給起動充注液體的通路22或吸入通路12的通斷(見圖2)。當泵的電動機開動時，流體動力泵從泵殼的下部抽吸燃油，因而使泵殼內壓力降低而通過吸入管路32和濾器31從(地下)油櫃吸取燃油。
這種配置使得可能發生的燃油外漏變為不可能了。(在目前使用的所有泵中，泵殼都是處於過壓2到3巴的狀態，這將引起洩漏的危險。)吸入的燃油含有大量的氣泡，這些氣泡一旦進入泵殼內，便有時間從燃油中分離出來並聚集在靠近泵殼的上壁處。
如前面所述，除氣是在低壓下進行的因而比現有的泵有效得多。
在沒有「蒸氣回收」系統的情況下，泵殼內的燃油液位控制如下液環泵吸入分離出來的氣體，把它壓縮到大氣壓並壓排到泵外。泵殼內的燃油液位，亦即浮子的位置，升到它們的最高高度。由浮子驅動的閥14關斷液環泵的起動充注液體供給通路22，產生如下結果存在於液環泵內的充注液體被流體動態力通過開孔33壓回到泵殼內。此損失總是由通過通路22供應的充注液體來補償。
但開孔33允許流出的起動充注液體少於從通路22供給的。這兩個流量之間的差值連同被壓縮至大氣壓的氣體一起從泵排出口16排出。
如果起動充注液體的供給被閥14關斷，那麼所有液體都通過開孔33從液環泵中排出，抽送便停止。液環泵的轉子在一空的泵殼內轉動而不起作用。
這種配置首先能防止液環泵在排出所有氣體之後繼續通過氣體排出管12吸入液體。
它還可保證液環泵僅在其必須有效地泵送時才消耗動力，而在其無需排氣時就惰轉。(如果不裝「蒸氣回收」系統，液環泵要惰轉更長一段時間)。
還實施了一種與一「蒸氣回收」系統一起使用的泵，現參照圖2加以描述。這一改型之所以必要，是因為液環泵一輸送燃油就必須排出氣體，不管吸入通路12關閉與否。
在浮子處於其行程的上部時，閥14打開連接通路25，允許從壓力腔3壓出的燃油通過通路23流走，以使閥腔24內不會建立起壓力。作用在閥隔膜外側的液體壓力將彈簧壓縮而推開閥4。壓力腔中的燃油從泵沿壓力管路5排出。
當燃油的液位，亦即浮子的位置，由於氣泡的積累而下降時，閥14打開起動充注液體供給通路22(或吸入管12)，液環泵把氣體排出。於是，燃油液位上升，浮子又關閉通路22(或12)。
在正常情況下，這一機構可使燃油液位保持在最佳位置。如果泵殼內氣體數量的增加快於液環泵排出氣體的速度(例如在油櫃被抽空時)，泵殼內燃油液位就降低，浮子也隨之下降。
在第一種情況下，其將打開通路22(或吸入管12)。但如果浮子接近其最低位置，閥14便關閉伺服閥的連接通路25。閥腔24內的壓力由於連接通路23而升高直到其等於壓力腔中的壓力，此時彈簧也將閥推至閥座上。於是，伺服閥關閉壓力管路，泵的流量降低至零。此時剩留在泵殼中的燃油只用作液環泵的起動充注液體，而液環泵將以全排量排出存在於泵殼內的氣體。在有「蒸氣回收」系統的變型中，關閉的伺服閥可使氣體吸入通路被比例控制閥關閉，因此液環泵的全抽吸能力可用於液體動力泵的自動起動。
在例如空的(地下)油櫃重新裝滿之後，油櫃與泵之間的吸入管路內的空氣必須被排出，液環泵能以高速完成此項工作。當燃油又進入泵殼內使浮子上升時，浮子通過閥14重新打開伺服閥，使泵又開始排送。
儘管構成本發明之主旨的泵可有一或兩個泵排出口，且每個口都應配有一伺服閥和附件，但為了簡化描述，在其零部件和其工作的描述中是假設只有一個泵排出口。
在這些描述中，液環泵是用作一真空泵。其優點是，結構中無任何摩擦接觸的零件，並且整個裝置可以簡單而緊湊地實現。抽吸的燃油用作液環泵的起動充注液體。
然而，由於在低壓下除去燃油中氣體、總成一體的蒸氣回收和自動起動注油這三者的組合併不取決於真空泵的類型，因此任何其他類型的真空泵均適用。
在前面的描述中，本發明的流體動力泵被實施為離心泵。但是也可以用其他任何流體動力泵，諸如軸向轉子泵。在本申請的全文中，「流體動力的」一詞指的是用於獲得抽送作用的力場的產生和利用，並應看作是與「流體靜力的」相對照，在流體靜力的裝置中，是流體容積而不是流量被從第一種環境中輸送到壓力通常比第一種環境高得多的第二種環境。
權利要求
1.一種用於相對地容易揮發的液體的抽送裝置，包括一具有一連接於供液櫃的吸入口和至少一個連接於一輸送裝置的排出口的封閉泵殼、一具有一引入泵殼內部的液體進口和一連接於排出口的壓力出口的液體泵、一具有一引入泵殼的較高位置的氣體進口和一引到泵殼外面的氣體出口的氣體泵，其特徵在於，所述液體泵是一諸如離心泵之類的流體動力泵。
2.如權利要求1所述的抽送裝置，其特徵在於，所述流體動力泵是裝在所述泵殼內並且其液體進口是設置在一低於泵殼吸入口的高度。
3.如權利要求2所述的抽送裝置，其特徵在於，所述氣體泵是裝在所述泵殼內。
4.如權利要求2和3所述的抽送裝置，其特徵在於，所述流體泵和氣體泵各自有至少一個裝在一共用軸上的轉子。
5.如權利要求4所述的抽送裝置，其特徵在於，所述共用軸以一種密封的方式可轉動地穿過裝配於泵殼的一側壁，並連接於設置在泵殼外的電動機的驅動軸。
6.如權利要求5所述的抽送裝置，其特徵在於，所述電動機安裝在泵殼上。
7.如前述任一項權利要求所述的抽送裝置，其特徵在於，所述氣體泵是一液體環式泵。
8.如前述任一項權利要求所述的抽送裝置，其特徵在於，在液體泵壓力出口和泵殼的每一排出口之間設置一伺服閥，它包括一可運動地設置在一腔室內的閥件，一迫使閥件與一閥座接觸的彈簧，其特徵在於，設置有一控制通路把所述腔室連接到泵殼的一較高高度，以使得當所述腔室通過所述控制通路連通於一低壓時，所述閥件克服彈簧的作用而離開所述閥座，並有一常閉的電動控制閥設置在所述控制通路中。
9.如權利要求8所述的抽送裝置，其特徵在於，所述控制通路中設置有一個由一裝在泵殼內的浮子驅動的常開閥，該閥在浮子下降至一預定高度時關閉所述控制通路。
10.如前述任一項權利要求所述的抽送裝置，其特徵在於，所述氣體泵的氣體進口處設置有一由一裝在泵殼內的浮子驅動的常開閥，該閥在浮子升高至一預定高度時關閉該氣體進口。
11.如前述任一項權利要求所述的抽送裝置，其特徵在於，所述氣體出口引入一容器，該容器裝有一與泵殼相連並在其中設置有一由一裝在該容器中的浮子驅動的常閉閥的排放通路，該常閉閥在浮子升高至一預定高度時打開該排放通路。
12.如前述任一項權利要求所述的抽送裝置，其特徵在於，一與氣體進口相連的吸入通路延伸到一靠近所述輸送裝置的位置。
13.如權利要求12所述的抽送裝置，其特徵在於，所述輸送裝置通過一軟管連接至泵殼的排出口，並且所述吸入通路延伸通過此軟管。
14.如權利要求7至13中之任一項所述的抽送裝置，其特徵在於，包括一設在流體動力泵的壓力出口與液環泵的泵腔之間的狹窄的連接通路。
全文摘要
本發明涉及一種用於相對地容易揮發的液體的抽送裝置，包括一具有一連接於供液櫃的吸入口和至少一個連接於一輸送裝置的排出口的封閉泵殼，一具有一引入泵殼內部的液體進口和一連接於排出口的壓力出口的液體泵、一具有一引入泵殼的較高位置的氣體進口和一引到泵殼外面的氣體出口的氣體泵，其中的液體泵是一諸如離心泵之類的流體動力泵。
文檔編號F04D7/02GK1130725SQ9511561
公開日1996年9月11日 申請日期1995年9月7日 優先權日1994年9月7日
發明者A·S·J·范·苛裡, J·H·C·M·勃勒脫曼 申請人:A·S·J·范·苛裡, J·H·C·M·勃勒脫曼