专利名称：用于调整液体环式泵性能的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于调整液体环式泵性能的装置，所述液体环式泵包括用于在流体入口(吸入口)和流体出口(压出口)之间传输流体的筒状工作空间，其中工作流体容纳于所述工作空间，所述装置控制泵工作期间中泵内工作流体的量。
背景技术：
液体环式泵适用于传输干燥的或者包含有液体的气体，并且通常用作真空泵以及压缩机。这种液体环式泵具有离心地设置在包含工作流体的壳体内的叶轮。通常采用水作为工作流体。在泵工作期间，叶轮的旋转使得泵壳内的工作流体形成液环，所述液环在吸入侧从叶轮的轮毂升起，并与叶轮共同旋转。所述液环与叶轮协同工作，以在入口处吸入流体，对其进行压缩，并且在出口排放。根据泵的工作原理，当所传输的流体通过压出口(出口)排放时，与工作流体混合。工作流体随后在分离器中与所传输的气体分离，并被送回泵。在某些泵设备中，工作流体还可以用于密封泵的轴、叶轮和配流盘之间的空间。例如，在公开文件US 4,392,783中披露了这样一种液体环式泵。
在真空和压力应用中，采用液体环式泵的工业生产过程经常会出现定期或不定期的变化。因此，对于给定的液体环式泵的性能需求也通常会改变。液体环式泵虽然具有设计简单的优点，但是，其通常无法根据驱动功率而被控制和调节。通常按照最大载荷或最高处理需来确定这种液体环式泵的容量大小，因此在正常操作中，其典型地需要过多的驱动功率。在大多数现有的装置中，液体环式泵的过剩功率通过节流调节、漏气或者旁路调节而降低。过剩的驱动功率在这些情况中被简单地消耗掉。
某些新型的系统利用这样的液体环式泵，即所述泵在处理条件改变的情况下，通过利用转换器改变速度来调节功率需求。但是，由于具有电损耗，因此转换器也消耗一定量的转换能量。另外，使用转换器的不利之处还在于伴随着相对较高的投资支出、额外的空间需求、以及增加的故障几率。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种用于调整液体环式泵性能的装置，以及由所述装置执行的、用于调整液体环式泵性能的方法。
相应地，所述装置的一个实施方案包括与控制元件相接的控制管线。控制管线与泵的工作空间或工作腔室流体地连接。控制管线和控制元件被设计为以调整变量的方式来调整液体泵的液压特征。所述被调整的特征优选为在所述泵的工作(运行)期间腔室内工作流体的量。
作为除了改变工作流体量之外的另一种选择，所述装置可以被设计为调整包含在工作空间内的工作流体的粘性，或者两者的结合。
为了调节和改变工作期间泵内流体的量，本发明的一个实施方案采用了与总排放连接部分或出口流体连通的控制管线。标准的泵通常具有总的排放连接部分，以允许当泵未工作(即停止运行)时从泵内排出工作流体。控制管线与控制元件(阀)协同工作，所述控制元件与控制单元相连接。控制单元基于用于监测处理参数的一个或多个传感器或其他致动器来启动控制管线的阀。所述传感器可以是设置在流体吸入口处、吸入口内部或其上游的处理压力、温度、流量或湿度传感器。另外，处理流体的量和/或产品的固体含量也可以作为处理参数。除了传感器之外，致动器可以包括位于控制单元上的按钮。所述按钮启动所述阀以在工作过程中释放出预定量的工作流体。
控制单元将处理参数实际值与预设值相比较，并且在工作过程中释放出大量的工作流体，以使得实际值与预设值相符。因此，使用控制单元的优点在于，其使得可通过参考处理参数(例如传输流体的物理特征，如处理压力)来进行泵的调节。当然，还可以参考其他的处理参数，例如温度。
作为除了使用控制单元之外的另一种选择，也可以手动地启动控制元件(例如阀)。还可以通过来自于控制单元或者其他装置的信号来气动地或者液压传动地启动所述控制元件。
作为使用总排放连接部分(设置在工作空间底部的总出口处)的另一种选择，控制管线也可以与在现有的泵中的一个或多个内轴密封供应连接部分相连接。在这种情况下，在工作过程中将通过这些密封供应连接部分排出流体。
作为另一种选择，可通过在泵中为控制管线提供一个单独的连接部分来使控制管线与泵连接。
上述目的还可以通过本发明的方法实现。以上对于本发明的优点和实施方案的说明可以合理地转换为用于控制液体环式泵性能的方法。
为了更加详细地说明本发明的装置和方法，以下将结合附图对本发明的示例性实施方案进行描述。
图1是液体环式泵的剖视图，所述泵具有合适的标准连接部分，所述标准连接部分适于与本发明实施方案的用于调整液体环式泵性能的装置相连接，所示出的泵包括通过配流盘固定在各个轴侧上的叶轮，各个配流盘与一个端罩相连接；图1a和图1b是图1中所示端罩的前视图；图2是示出了与液体环式泵相接的本发明一个实施方案的装置的被拆开后示意图；图3是示出了与液体环式泵相接的本发明装置的被拆开后的示意图；图4是示出了这样一种泵设备的被拆开后的示意图，所述泵设备包括液体环式泵和本发明的用于调整液体环式泵性能的装置，所述用于调整液体环式泵性能的装置包括向泵的总出口连接部分进行排放的控制管线(line)；图5是根据图4的装置的一个变型的被拆开后的示意图，其中所述用于调整性能的装置还包括与泵的工作空间顶点相接的控制管线；
图6是根据图5的所述泵装置另一个变型的示意图。
具体实施例方式
图1示出了液体环式泵1，其具有近似筒状的工作空间6，总的排放连接部分或出口2，以及内轴密封供应连接部分或孔3。该工作空间具有中心轴线40并且背壳体41径向包围。连接部分2或孔3适于与装置或组件4相接，用于控制液体环式泵1的工作空间或工作腔室6内的工作流体的量。在图中还示出了工作/密封供液入口7。所述泵还包括叶轮11，所述叶轮相对于该工作空间偏心支撑，所述叶轮11具有叶片11a和毂11b、轴12。沿着轴线方向，该工作空间6被与端罩18a、18b相连的配流盘21a、21b包围。端罩是彼此对称的。各个端罩具有到从内轴密封连接部分3的入口13。工作空间6填充有工作流体5。工作液体或流体5通常为水。参见图4，工作流体或液体5可用于密封叶轮11、轴12和配流盘21a、21b之间的空隙43。
在工作中，叶轮以方向14旋转。大量传输流体15被吸入端罩或头部18a、18b的入口16a、16b。传输流体15从出口20a、20b排出。
更具体地，在泵工作期间，传送叶片或轮叶11a迫使工作流体5快速转动，从而使得工作流体5在离心力的作用下形成相对于工作空间6同心的液环5a。由于叶轮11是离心安装，因此在液环5a与叶轮11之间产生镰状的空间6b，在空间6b内传输流体15以旋转方向14传输。传输流体15为干的或湿的气体。
现在参照图2，从图2中可以看出装置4与总的排放或关闭排放连接部分2的连接。装置4包括控制管线、管或管道22。管线22通过双通阀24与总排出管线2a相接。总排出管线2a可以位于驱动端。作为一种参考情况，端罩18a位于驱动端。管线22还与阀24下游的控制元件26(电或机械致动阀)26相接。该控制元件可以是电子或机械启动的阀。
控制元件26与控制单元28电连接。传感器30也与控制单元28相连接。传感器30可用于感测工作过程中的压力、温度。湿度或者流量。传感器30可以位于流体入口16a、16b的上游、位于流体入口16a、16b处、或者入口16a、16b内。将传感器设置在吸入口(即吸入侧)是有益的，因为传输流体的压力、流量、温度和湿度的值还没有受到压力损失、泄漏或者扩散到传输流体内的工作流体等的影响。在本实施方案中，还示出了控制单元28接收来自于温度传感器30的信号，温度传感器30位于泵的排放路径71上。附图4中的标记4不是为了指示整个泵组件而是控制单元、传感器以及控制管线的装置。
线70一般性地示出了通过入口16a、16b进入泵的传输流体15的流动路径。线71一般性地示出了传输流体15从出口20a、20b排出的路径。另外，线72一般性地示出了进入入口7的供应流体的路径。该供应液体可以是工作流体5并且能够起到密封流体而密封空间43。
在工作之前，首先对控制单元进行编程，以使其具有特定的或所需的处理参数Ps。在工作过程中，控制单元将实际的处理参数值Pi与该特定参数相比较。实际参数通过传感器30收集并被传输至控制单元28。控制单元根据比较结果发送信号来启动控制元件26，以从腔室6中排放一定量的工作流体，从而改变实际值Pi，使其与所需的值Ps相符。当然，控制元件26可以是由控制单元28直接启动的阀，或者是由控制单元通过电机间接启动的阀。在直接启动的情况下，可以使用电磁阀。但是，电机启动的阀具有的优点是，阀孔的尺寸可以通过电机的控制而改变，从而更精确地控制排放。通常，为了在泵的工作期间增加传送流体15的流动，将大量工作流体5排出。该大量流体是除了通过出口20a、20b排出的流体之外的流体。该排出流体并不紧接着重新回流到工作空间6。也可以使用其他的方法来启动阀，包括手动，液压传动或气动。
应该注意到，虽然装置4使用了在驱动端从总排出管线2a分支出的管线22，但是可以预期到，通过采用合适的阀和致动器，可以使用单一的管线作为总排出管线2a和控制管线22(参见以上对于图4的描述)。另外，虽然装置4被示出为调节与总排出管线2a连接的总排出口2的排放，但是装置4可以调节非驱动端(即罩壳18b处)的总排放连接部分2的排放。作为另一个可选的方案，控制管线22可以包括在泵的驱动端和非驱动端通过阀26与总排放连接部分2相接的导管。
图3示出了另一种将装置(用于在泵工作期间控制工作流体5的等级)4的控制管线32与现有的泵连接部分连接的方式。在本实施方案中，控制管线在驱动端和非驱动端与内轴密封连接部分3相接。控制管线与之相接的内轴密封供应由3a表示。可通过入口13与连接部分3相接。用于为泵提供流体的供液管线或供液通道通常由线73表示。该流体可以是工作流体5，用于液体环或用于空间43的密封。
控制元件26也与控制管线或导管32相接。该控制元件26的致动方式与图2中所示的控制元件26相同。在本实施方案中，还示出了控制单元28接收来自于温度传感器30的信号，温度传感器30沿着泵的排出通道71设置。
根据图4，装置4包括用于将工作流体5排出和送入工作空间6的控制管线100。控制管线100通向工作空间6的总排放或关闭排放连接部分2。控制管线100具有控制元件102，其被特别设计为可双向操作流体泵。随着控制元件102的启动，工作流体5可以被送入工作空间4或从工作空间4中移除。在关闭之后，控制管线100可以作为总排出管线。装置4b还包括控制单元28，控制单元28使得控制元件102可通过传感器30启动。
图5示出了另一个实施方案。与图4中所示的实施方案相比，本方案中的装置包含了两个分离的控制管线，即，一个供给控制管线200a和一个排放控制管线200b。排放控制管线200b通向工作空间的顶点。供给控制管线200a在总出口2处通向工作空间。控制管线200b优选地与内轴密封连接部分3相接。可以通过入口13进行连接。
供给控制管线200a和排放控制管线200b均具有控制阀或泵形式的控制单元206a和206b，以调节通过控制管线200a、200b的工作流体的流量。控制单元28根据来自传感器30的输入启动控制元件206a、206b。
与图5中的实施方案相比，图6中所示的装置仅具有单一的控制管线300以排放工作流体5。控制元件26与控制管线300相接。控制管线300可以具有相对于内轴密封连接部分3的独特的连接或接口。
权利要求
1.一种用于调整液体环式泵(1)性能的装置(4)，所述泵包括用于在气体吸入口(16a，16b)和压出口(20a，20b)之间传输流体(15)的筒状工作空间(6)，其中，所述工作空间适于接纳工作流体(5)，所述工作流体(5)在液体环式泵(1)的工作期间产生液环(5a)，其特征在于，所述装置设计成随着控制变量改变该液体环式泵的液压动力特性。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括控制管线(22，32，100，200b，300)，在工作时其与所述工作空间(6)连通；控制元件(26，102，206b)，其与所述控制管线相接；以及一种工作状态，其中，在工作期间所述控制管线与所述工作流体(5)以流体的方式连通，所述控制元件被启动，以在所述泵(1)的工作过程中通过所述控制管线释放一定量的工作流体，其中所述工作流体并非直接循环回到所述液体环式泵内，所述被释放的流体是除了通过所述出口(20a、20b)排放的任何流体之外的流体。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，控制单元(28)与所述控制元件相接，其中所述控制单元与所述控制元件的启动协调操作。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述控制单元(28)与至少一个传感器(30)相连接，其中在所述工作状态中，所述控制单元依赖于从所述至少一个传感器(30)接收到的信息而与所述控制元件的启动协调操作。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述传感器为沿着传输流体(15)进入入口(16a，16b)的路径(70)设置的压力传感器，所述传感器位于所述入口的上游。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置包括至少一个用于感测温度的附加传感器，所述温度传感器也沿着所述路径设置。
7.如权利要求2-6中任意一项所述的装置，其特征在于，所述控制管线在所述工作状态期间从所述关闭或总排出口(2)接收工作流体。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制管线在所述工作状态期间从总排出管线(2a)接收工作流体，所述排出管线与所述总排出口(2)是流体连通的。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述总排出口包括位于所述泵的驱动端一侧的第一出口，和位于所述泵的非驱动端一侧的第二出口，其中所述控制管线与所述第一和第二出口相接，从而在所述工作状态期间，所述控制管线通过所述两个出口接纳工作流体。
10.如权利要求2-6中任意一项所述的装置，其特征在于，所述控制管线在所述工作状态期间从至少一个内轴密封供应孔(3)接收工作流体。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述内轴密封孔包括位于所述泵的驱动端一侧的第一开口，和位于所述泵的非驱动端一侧的第二开口，其中所述控制管线与所述第一和第二开口相接，从而在所述工作状态期间，所述控制管线通过所述两个开口接纳工作流体。
12.一种用于调整液体环式泵(1)性能的方法，所述泵包括用于在气体吸入口(16a，16b)和压出口(20a，20b)之间传输流体(15)的筒状工作空间(6)，其中所述工作空间适于接纳工作流体(5)，所述工作流体(5)在液体环式泵(1)的工作期间产生液环(5a)，特征在于，所述方法特征在于随着控制变量改变该液体环式泵的液压动力特性。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，启动与控制管线(22)连接的控制元件(26)，以在所述泵(1)的工作过程中通过所述控制管线释放预定量的工作流体(5)，所述被释放的流体是除了通过所述压出口排放的任何流体之外的流体；抑制所述工作流体直接循环回到所述液体环式泵的工作空间内。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于通过控制单元(28)来影响所述控制元件(26)的启动。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于根据从至少一个传感器接收的信息来启动所述控制元件(26)。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于所述传感器为沿着传输流体进入入口(16a，16b)的路径设置的压力传感器，所述传感器位于所述入口的上游。
全文摘要
一种用于调整液体环式泵性能的装置(4)，所述液体环式泵(1)包括用于在吸入口(16a)和压出口(18a)之间传输流体(15)的筒状工作空间(6)。所述装置(4)包括与工作空间(6)连接的控制单元(28)、控制管线(22)和控制元件(26)。所述装置被设计为在所述泵的工作(运行)期间改变所述液体环式泵(1)中工作流体的量。另外还提供了一种用于调整液体环式泵(1)性能的方法，所述方法特别地由所述装置(4)执行。
文档编号F04C19/00GK1932292SQ200610127419
公开日2007年3月21日 申请日期2006年9月13日 优先权日2005年9月13日
发明者福斯托·奥利瓦雷斯, 克里斯托弗·韦伯, 彼得·特林博恩 申请人:加德纳·丹佛·艾尔默科技股份有限公司