平衡式流出物輸送系統的製作方法

2023-10-27 23:08:42 2

專利名稱：平衡式流出物輸送系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種流出物輸送系統，特別是涉及一種利用重力的半自動機械系統，用以輸送多種流出物，包括流體、化學製品及流漿，但不局限於此。
背景技術：
各種流出物輸送系統的存在和使用已有很長時間。一個簡單的機械流出物輸送系統的例子是，用手搖泵將水從源容器中引出，並輸送給接收容器。第二個例子是全密封的複雜的系統，是一個電子控制的蠕動泵，有自動壓力和流量傳感器和利用抗蝕管道的全密封系統，用來從混合容器向反應模中輸送危險化學漿液。然而，對於從容量為幾加侖的容器中流向接收容器的的流出物的半自動地輸送，則需要一種安全、可靠、且易於操作的簡單機械系統。

發明內容
本發明的一個目的是發明一種平衡式流出物輸送系統，或CBETS，即半自動和全機械系統；本發明的另一目的是提供一種安全、可靠且易於操作的CBETS；其他目的與前述目的一起可從下面描述的本發明的運用中和示於附圖中的的實施例中獲得。


考慮到如下實施例的詳細描述，可更好地理解本發明，且上述的發明目的也變得更加明顯。為了清楚說明，將參考附圖做進一步詳細說明，其中圖1是本發明的CBETS在初始起動狀態的第一側視圖，其中，一手柄部件和一體的安全互鎖裝置，都處於鎖定位置，以防止流出物輸送過程的起動；圖2和圖3通過CBETS的部分頂視圖，示出了上述的與接收容器蓋板一體化的安全互鎖裝置的功能；圖4是本發明CBETS在起動狀態的第二側視圖，其中，上述手柄部件移動到其未鎖定位置，以便能夠起動流出物輸送過程；圖5是本發明的CBETS在流出物輸送過程中的第三側視圖，其中，源容器中的流出物已部分地輸送到接收容器中；圖6是本發明的CBETS在流出物輸送過程結束時的第四側視圖，其中，源容器內的流出物已被完全輸送到接收容器中；圖7是本發明的CBETS的第五側視圖，其中，上述手柄部件部分地向下拉向其初始鎖定位置；圖8是本發明的CBETS的第六側視圖，系統轉回到其起動初始狀態，上述手柄部件轉向其鎖定位置；圖9是本發明的CBETS的另一實施例的側視圖，其中平衡容器部件被平衡重物取代；圖10是本發明的CBRTS的又一實施例的側視圖，其中可調減震裝置被移至相比於圖5中所示的更高的位置。
具體實施例方式
在本發明如下的詳細描述中，為了對本發明有全面的了解而闡述了大量的細節。然而，對於本領域技術人員來說，很顯然在本發明的實踐中不需這些細節。另一方面，為避免對本發明不必要模糊的描述，現有的方法、過程、部件沒有進行細節性的描述。
這裡，參考「一個實施例」或「實施例」，是指可從本發明的至少一個實施例中推斷出的與該實施例相關的一個具體的部件、結構、或特徵。在說明書中不同地方出現的短語「在一實施例中」不一定都指同一實施例，也不是與其他實施例互相排斥而獨立的或替換的實施例。
圖1是本發明的CBETS在初始起動狀態的第一側視圖，其中，手柄部件和整體式的安全互鎖裝置都位於鎖定位置，以防止起動流出物輸送過程；源流出物2封閉在源容器1中，源容器1的蓋子已先被移走，流出物被輸送到接收容器10，接收容器可用標高為S1的初始液位13示出。為進一步說明接收容器液位的高度其他標高還有S2、S3和S4。為進一步利用流出物，在接收容器10上還安裝有輸出閥11和輸出管12。源容器1用源容器託架20可拆卸地支託著，源容器託架經源臂21連接於具有軸承25的樞軸上。以與源容器1以某種程度相對的方式，有密封有平衡流出物61的平衡容器60，用平衡容器託架22可鎖定地支託著，平衡容器託架22也用軸承連接到樞軸上，但卻是經平衡臂23。在本實施例中最好是，平衡容器60及其所盛裝的流出物61可分別被選擇為和源容器1及其所盛的源流出物2一樣。同樣地，平衡容器託架22及平衡臂23的尺寸和重量，可分別被選擇為與源容器託架20及源臂一樣。然而，雖然部件20、21，22和23都做成一個剛性體，但卻存在確定的角度不對稱性，這是由於平衡容器60的軸處於水平，而源容器1的軸與垂直方向成角度θ1所引起的。不對稱的理由將在隨後解釋。一幹擾片24設置在靠近平衡容器託架22一邊的附近上，設計成可與接收容器的蓋板40上的槽口41協同工作。一柔性纜繩26，其一端系在平衡容器託架22底部的角上，越過滑輪27，另一端終止於手柄28。這樣，當手柄28被手動地向下拉時，平衡容器託架22，通過柔性纜繩26和滑輪27的共同作用，將繞具有軸承25的樞軸轉動地向上升起，反之，則反向運動。然而，需要說明的是，手柄28受到固定卡件29的卡面30的限制而不能向上移動，固定卡件與系統框架連成一體，為簡明起見系統框架未在圖中示出。可調減震機構53，包括一個減震板52，通過減震樞軸點51可旋轉地連接在固定支柱50上，可調減震機構位於所述源容器1的初始起動位置之上。此外，支柱50的位置可相對於系統框架垂直地調整。可調減震機構53的相應功能將在後面說明。
圖2和圖3通過圖1所示的CBETS的部分的頂視圖(A-A)，示出了與接收容器的蓋板40連成一體的上述一體式安全互鎖機構的功能。圖2所示的蓋板40位於右邊，蓋板40可以從頂部，部分或全部地掩蓋接收容器10的容器頂部開口15。同時，蓋板40的槽口41位於平衡容器託架22幹擾片24的右面，這樣，蓋板40的下邊44將阻止包括平衡容器60和平衡容器託架22在內的組件從初始起動裝置的任何向下運動。這樣，通過平衡臂23、具有軸承25的樞軸及源臂21的結構，可阻止包括源容器1和源容器託架20在內的組件從其初始起動位置的任何向上晃動，否則將開始從源容器1中向外傾倒源流出物2。蓋板40被推開後(通過手柄43和連接臂42沿著圖2中向左指箭頭的方向，可被操作者一直推向左邊如圖3所示的位置)，蓋板40完全打開接收容器10的頂部開口15，以使接收容器10接收來自源容器1中的源流出物2。此時，槽口41的位置與幹擾片24的位置相配，包括平衡容器60和平衡容器託架22在內的組件將從其初始起動位置向下運動。這樣，通過平衡臂23、具有軸承25的樞軸和源臂21的結構，可允許包括源容器1和源容器託架20在內的組件從其初始起動位置向上旋轉，因而使源容器1中的源流出物2向外倒入完全打開的接收容器頂部開口15。換句話說，這種一體式安全互鎖部件的運作，可防止源容器1中的任何源流出物2向外傾倒，直至接收容器10的頂部開口15向源流出物2完全敞開。
由於上述一體式安全互鎖裝置被推至如圖3所示的位置，在其起動狀態的CBETS第二側視圖中，手柄28恰好移至其未鎖定的位置，以能夠起動如圖4所示的流出物輸送過程。源容器1、源流出物2、源容器託架20及源臂21的組合重量的作用，產生源轉矩Ts，推動這些組件相對於具有其軸承25樞軸作順時針旋轉運動。為了敘述的簡便性，源轉矩Ts可用數學式表示如下源轉矩Ts＝Ws×SMTA1，……(1)其中，Ws相當於源容器1、源溶液2、源容器託架20及源臂21的重量簡單相加的源重量；SMTA1是源機構轉矩臂1，等於具有軸承25的樞軸與Ws之間的距離，就好像Ws都集中於稱作源機構重心1或SMCG1的一點。
然而，另一方面，平衡容器60、平衡流出物61、平衡容器託架22及平衡臂23的組合重量，產生平衡轉矩Tb，使上述部件相對於具有軸承25的樞軸逆時針旋轉。不離開本發明的基本原理和範圍，某些元件如手柄28及柔性纜繩26對轉矩的影響，可忽略不計，因為它們的重量與例如平衡流出物61的重量相比很輕。這樣，平衡轉矩Tb可很容易地作如下數學表示平衡轉矩Tb＝Wb×BMTA1，……(2)其中，Wb等於平衡重量，它是平衡容器60、平衡流出物61、平衡容器託架22及平衡臂23的重量簡單相加的組合重量；BMTA1是平衡機構轉矩臂1，等於具有軸承25的樞軸和Wb之間的距離，就好像Wb都集中於稱作平衡機構重心1或BMCG1一點。
最後一個影響機構流出物輸送過程的因素是摩擦力矩，用Tf表示，是由如具有軸承25的樞軸、柔性纜繩26和滑輪27之間接觸面積引起的。摩擦力矩Tf阻止系統任何順時針或逆時針的旋轉，直到可用的系統淨轉矩超過Tf。也就是說，為了起動系統的逆時針旋轉以實現流出物的輸送過程，需要滿足如下數學關係(3A)平衡轉矩Tb-源轉矩Ts＞摩擦力矩Tf………(3A)在本發明的一個實施例中，為使系統簡化，平衡容器60及其封閉的平衡流出物61，選為與源容器1及其封閉的源流出物2是相同的。同樣地，平衡容器託架22與平衡臂23的尺寸和重量，也分別製成與源容器託架21和源連接臂21的尺寸和重量相同。因此，Wb＝Ws……(4)然而，系統中形成在平衡臂23和源臂21之間的角度不對稱性，當平衡臂23沿水平方向時，源臂21的方向與與垂直方向形成夾角θ1，從而產生如下關係BMTA1＞SMTA1 ……(5)根據關係式(1)、(2)、(4)和(5)，可得出平衡轉矩Tb要大於源轉矩Ts，這樣它們相差的幅值可用夾角θ1作明顯地調整。實際上，在本實施例中，所選的夾角θ1的值滿足關係式(3A)。因此，如圖4所示，一旦手柄28從固定卡件29的卡面30放開，包括源容器1、源流出物2、源容器託架20、源臂21、平衡容器60、平衡流出物61、平衡託架22及平衡臂23在內的系統將繞著具有軸承25的樞軸立即開始逆時針旋轉，使得想要的流出物從源容器1中經過容器頂部開口15輸送到接收容器10中。
(014)重要的是，應當注意，考慮到關係式(1)和(2)，有許多可選擇的方法實現等式(3A)以達到想要的流出物輸送過程。例如，盛有平衡流出物61的平衡容器60可選用比盛有源流出物2的源容器1尺寸大的。又如，平衡流出物61可選用比源流出物2比重高的物質。再如，所用的平衡臂23比源臂21長。還有，用如圖9所示的校準平衡重物替代平衡容器60。再如，將上述的例子部分或全部結合起來使用。不過，圖4中所舉例說明的實施例，具有獨一無二的優點，即對各種尺寸的源容器和其中的源流出物的處理是簡單可靠的，對於源容器尺寸及源流出物類型每種選擇的組合，操作者僅需要在平衡容器託架22內放置另一個同樣的容器即可完成。
下面繼續流出物輸送過程，圖5示出CBETS的第三側視圖，其中源容器1中的源流出物2已部分地被輸送到接收容器10中。應當注意，當機械系統轉動到第二方位θ2時，兩個轉矩臂BMTA2和SMTA2變得大致相等。然而，由於源流出物2的損失，新的當量源重量Ws2比其初始值Ws有明顯的減少。或者相當於，Ws2＜＜Wb……(6)這樣，又可滿足關係式(3A)，從而保證了機械系統連續地逆時針旋轉，直到完成流出物輸送過程。實際上，根據關係式(6)，關係式(3A)可被改寫成平衡轉矩Tb-源轉矩Ts＞＞摩擦力矩Tf……(3B)這意味著，由於源流出物2從源容器1中倒空，機械系統的連續逆時針旋轉加速過度，從而在流出物輸送過程快終止時產生不希望有的衝擊、噪音和振動。為抵制這種影響，可使用上面所述的可調減震機構53。應當注意，在如圖4所示，流出物輸送過程開始時，源容器1及源容器託架20未與減震板52接觸，可調減震結構53不執行任何功能。然而，如圖5所示，當源容器託架20擺動，與減震板52接觸時，可調減震機構53便開始執行其功能。當它相對於固定支柱50可轉動時，並連續旋轉至圖6中θ3的最終位置時，減震板52的重量確實向機械系統提供反作用阻尼轉矩，在這一最終位置，流出物2已被完全倒入接收容器10中，最終容器液位13在標高S2處。應當注意，通過柔性纜繩26和滑輪27的共同作用，手柄28現在被機械系統移至高點。
為將CBETS轉回至其初始狀態，系統的操作者可手動地將手柄28一直向下拉，並將其鎖定在固定卡件29的卡面30，這些步驟分別示於圖7和圖8中。當然，此時，倒空的源容器1可用另一容器取代，整個流出物輸送過程再次重複。
圖9示出CBETS前述實施例的一側視圖，其中，盛有平衡流出物61的平衡容器60用平衡重物70取代。為保持如圖1所述系統的相似功能，平衡重物70的重量與平衡容器60及平衡流出物61的組合重量相同。
圖10示出CBETS另一實施例的一個側視圖，其中，可調減震機構53移至比圖5中所示位置更高的位置。當圖5和圖10所示的機械系統，旋轉至同樣的第二角度位置θ2時，圖5所示的源容器託架20剛好搖擺至與減震板52相接觸，而圖10中的容器託架20尚未接觸到減震板52上。這表明，圖10中CBETS的減震作用與圖5中的CBETS相比開始於流出物輸送過程較晚的階段。換句話說，圖10中的CBETS產生的減震程度比圖5中的CBETS小。
如上所述，用於從源容器向接收容器半自動地輸送流出物的平衡式流出物輸送系統或CBETS的實施例的具體裝置及其相關操作方法已詳細描述。本發明用優選實施例的舉例做作出說明。然而，對於本領域技術人員，可以很容易地採用和修改本發明的實施例，以適合其他的應用，而不離開本發明的精神和範圍。這樣，應當理解，本發明的範圍不局限於所述的實施例。相反，可以覆蓋基於同一操作原理的不同修改和類似方案。因而權利要求的範圍應該符合最寬廣的解釋，以包涵所有這樣的修改和相似方案。
權利要求
1.一種平衡式流出物輸送系統，用於從源容器向接收容器安全地且半自動地輸送流出物，這種系統包括一接收容器，包括一蓋板和一用於接收流出物的容器頂部開口；一平衡機構(CBM)，固定地位於接收容器之上，以提供一固有的摩擦力矩，標記為Tf，以防止CBM的任何旋轉，其中CBM還包括具有軸承的樞軸點；一源側組件，具有源臂及源容器託架，源容器託架可旋轉地連接於所述具有軸承的樞軸點的第一側，以支託可更換的源容器，源容器內封閉有所想要量的源流出物，其中，源側組件產生繞著該具有軸承的樞軸點的源重力矩Ts；平衡側組件，具有平衡臂及平衡容器託架，平衡容器託架可旋轉地連接於所述具有軸承的樞軸點的第二側，以支託可更換的平衡容器，平衡容器內封閉有所想要量的平衡流出物，其中，平衡側組件產生繞著該具有軸承的樞軸點的平衡重力矩Tb；由於兩個相反的力矩Ts和Tb不相等，從而得到一力矩差T，定義為|Ts-Tb|，T大於Tf，在沒有任何額外的作用力或力矩的情況下，由此引起的CBM旋轉的初始方向將起動並動態地維持流出物輸送過程，因此，所述源容器中封閉的源流出物將被完全倒入所述接收容器中。
2.如權利要求1所述的平衡式流出物輸送系統，其特徵在於，還包括一個可調節減震裝置，它具有可動的減震元件，在流出物輸送過程之初設置在靠近CBM的初始位置，因而，CBM將與可動的減震元件相接觸，因而該CBM隨後的運動將被減振，以抑制輸送系統不想要的衝擊、噪音及振動，直到流出物輸送過程結束為止。
3.如權利要求1或2所述的平衡式流出物輸送系統，其特徵在於，可動的減震元件是一可轉動地位於靠近源容器的減震板。
4.如權利要求1所述的平衡式流出物輸送系統，其特徵在於，還包括一連接於CBM的運動防止裝置，可防止CBM在流出物輸送過程起動之前作不希望的運動。
5.如權利要求4所述的平衡式流出物輸送系統，其特徵在於，運動防止裝置還包括一個手柄及固定卡件，這樣，流出物輸送過程只有在手柄從固定卡件中釋放之後，才開始CBM的運動。
6.如權利要求4所述的平衡式流出物輸送系統，其特徵在於，運動防止裝置還包括滑輪及與其相連接的柔性纜繩，以協調CBM和手柄的運動。
7.如權利要求1所述的平衡式流出物輸送系統，其特徵在於，還包括一安全互鎖裝置，這樣，除非接收容器蓋板被推到完全露出接收容器頂部開口時，否則，該安全互鎖裝置將阻止CBM作任何運動，以防止起動流出物輸送過程。
8.如權利要求7所述的平衡式流出物輸送系統，其特徵在於，該安全互鎖裝置還包括一個與接收容器蓋板整體形成的槽口及一個與CBM整體形成的的幹擾片。
9.如權利要求8所述的平衡式流出物輸送系統，其特徵在於，該安全互鎖裝置還包括一個與CBM整體形成的幹擾片。
10.如權利要求1所述的平衡式流出物輸送系統，其特徵在於，源側組件還包括源容器及源流出物。
11.如權利要求10所述的平衡式流出物輸送系統，其特徵在於，平衡側組件還包括平衡容器及平衡流出物。
12.如權利要求11所述的平衡式流出物輸送系統，其特徵在於，平衡側組件的總重量與源側組件的總重量不相等。
13.如權利要求1、4-12中任一項所述的平衡式流出物輸送系統，其特徵在於，源臂的軸與垂直方向之間的夾角和平衡臂與垂直方向的夾角不相等。
全文摘要
一種平衡式流出物輸送系統,用以從源容器中向接收容器中輸送流出物,該系統包括一個具有蓋板及頂部開口的接收容器,一個位於該接收容器之上具有樞軸點的平衡裝置,及連接在樞軸點一側的源側組件及連接在樞軸點另一側的平衡側組件。當源側組件的尺寸和重量與平衡側組件一樣時,在源臂與平衡臂之間構成角度不對稱性,使得源重力矩T
文檔編號B67D3/00GK1357490SQ0113985
公開日2002年7月10日 申請日期2001年12月3日 優先權日2000年12月4日
發明者韓明海, T·L·麥吉爾 申請人:凱姆富系統公司