专利名称：电磁控制的计量泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种尤其打算用于安装在一机器上以测量输出液体的计量泵。
正如为人所知，计量泵包括一泵体，该泵体限定一圆柱形泵腔，该泵腔具有一进液孔和一位于泵腔相对端的出液孔。与一驱动杆相连的一活塞安装在该泵腔内，以在进液孔与出液孔之间往复滑动。活塞有一通过它的抽吸孔，有一止回阀使该孔交替打开和关闭。
对于这一种泵，被装入的液体与该活塞的两面接触，从而解决了在传统的排液泵情况下引起的一些液体污染问题，在排液泵里被测量的液体只接触于该活塞的一侧(泵腔的进液孔和出液孔，然后位于该腔的同一端)。
但是，在现行泵中，驱动杆通过泵体壁，因此，必须在所述壁与该驱动杆之间提供密封。这一密封引起了一些困难问题，尤其在被装入的液体是腐蚀性或化学腐蚀性的情况下，因为驱动杆的往复运动会有很快损坏垫圈的风险。当需要以无菌方式装入流体的情况下也会发生一些大问题，因为驱动杆在其往复运动时会传送污染，然后必须提供复杂的装置，这些装置使用无菌流体或蒸气屏障，或实际上为脆性的膜。
本发明提供一种计量泵，该泵包括一泵体，它限定一圆柱形泵腔，该腔室具有一纵向轴线并有一进液孔和一在该腔的相对端的出液孔；一活塞，它具有一从中穿过的抽吸孔，并安装在泵腔的内部，以在进液孔与出液孔之间往复移动；一驱动杆，用于驱动活塞；一阀门，它被安装得可相对于活塞在一它打开抽吸孔的位置与一它关闭抽吸孔的位置之间移动；以及，一套筒，它由非磁性材料制成，并固定安装在泵体之内并平行于泵腔的纵向轴线，它具有一位于泵体之内的封闭端和一朝泵体外敞开的敞开端，该驱动杆装有一磁性构件，该构件通过套筒与一围绕着套筒的磁性笼一起工作，并连接于活塞。
这样，在套筒内移动的驱动杆被套筒完全与在泵腔内的液流隔离。只要在彼此相对固定的套筒与泵体之间提供密封。因此，就没有上述流体的泄漏或污染的风险。
按照本发明的其他有利的特点·驱动杆装有一第二磁性构件，该构件通过套筒与一围绕着套筒的一第二磁性笼一起工作并固定于阀门；·阀门和第二磁性笼被安装成在套筒上滑动，第二磁性构件始终将阀门推向阀门的关闭位置。在第二磁性构件与第二磁性圈之间产生的磁场就为阀门提供磁性返回。不像由弹簧所加的弹性返回力，在打开时磁性力场降低，在关闭时提高，从而改善了止回阀的操作。
在一变化实施例中，阀门和第二磁性笼安装成相对于套筒转动。
在一有利的实施例中，磁性笼包括至少两个围着套筒并由一与套筒平行的连接件互连的环形件；产生一平行于套筒的轴线方向的磁场且具有两端的磁性构件，该两端具有与磁性笼对齐的磁性笼的圈部。这样就建立一个磁性回路来自磁性构件的一个轴向端部的磁场由连接件朝着磁性构件的相反极端引导。
通过阅读下面结合诸附图对本发明的一些具体的非限制性的实施例的描述，将会清楚本发明的其它特征和优点，其中
图1是通过本发明的一磁性控制的计量泵的一轴向平面的剖视图；图2是图1中的方框Ⅱ部分的放大视图；图3是表示活塞和阀门的第一变化实施例的部分轴向剖视图；以及图4是表示活塞和阀门的第二变化实施例的部分立体图。
在图1和2中，可看见本发明的一计量泵。该泵包括一泵体1，该泵体限定一圆柱形泵腔2，该泵腔具有一垂直的纵轴线3，并有一进液孔4和一出液孔5，这两孔分别位于泵腔2的顶端和底端。有一在此情况下呈一盘状的分离件活塞6安装在泵腔2之内，以在进液孔4与出液孔5之间纵向往复滑动。活塞6有一中空的中心部并呈现为一扁平的环状物，该环状物的内缘与一套筒9的外表面一起以限定一中央抽吸风7。
活塞6的移动是由一非磁性材料制成的第一驱动杆8控制的，该杆装在也是为非磁性材料的套筒9之内，该套筒固定于泵体1，并在泵体1内与其共轴线地延伸。套筒9具有一位于泵腔2内的并靠近于出液孔5的封闭端10和一固定于泵体1并朝着泵体的外面敞开的相对的敞开端11。
第一驱动杆8在泵体1的外面连接于一传动装置(未示出)，并经过套筒9的敞开端11伸入该套筒中。在套筒9中，第一驱动杆8上安装有两个产生一个与轴线3平行的磁场的第一环形永久磁铁12，每个磁铁12延伸在两个磁性材料环51之间。这两个磁铁12和与其关连的环51配接于第一驱动杆8的一小直径端部8.1上，在它两之间还隔有一非磁性材料的隔套16。
这两磁铁12与一第一磁性笼(cage)13一起工作，该磁性笼在套筒9外面沿轴向滑动，并借助于诸纵向延伸的连接片(linktab)52连接于活塞6。
该磁性笼13是由一种高导磁率材料制成。在这种情况下，它包括多根在套筒9的周围平行于轴线3并连接于在套筒周围的四只圈15的杆14。这四只圈15是成对安装，其中的每对圈与一块磁铁12相关联。正如从图2能较清楚看到的，每对两只圈15是间隔开的，并面朝相应的磁铁12的两轴向端和相关的磁性材料环51。由于每块磁铁12的轴向两端是极性相反的，所以通过磁铁12的内部，经过环51和圈15以及连接杆14建立起一个如粗实线M标注出的环形磁场。如此就获得良好的磁性连接，从而可使磁铁12小型化。
这样，借助于第一驱动杆8可使活塞6在泵腔2中滑动。可以理解的是作用在每块磁铁12与磁性笼13之间的磁回路M沿着纵轴线3方向将磁性笼13和活塞6连接于杆8。活塞6就通过套筒9固连于第一驱动杆8，并由该杆8将其往复移动。这种设置方案的优点是使第一驱动杆8完全与在泵腔2内的液流隔离，这样，在该杆与泵体1之间无需密封。
在套筒9上安装有一止回阀17以在活塞6的抽吸孔7的一打开位置与一关闭位置之间沿轴向滑动。在这种情况下，阀17呈盘状，它与孔7在形状上互补。阀17经过平行于轴线3延伸的连接杆18与一圈19相连。阀17、杆18和圈19是用高导磁率的材料制成，从而形成一个与用于移动活塞6的磁性笼13类似的第二磁性笼20。这个磁性笼20通过套筒9与固定在第一驱动杆8的8.1部分上的一第二环形磁铁21一起工作。磁铁21与第二磁铁12间有一磁性材料制成的隔套22。第二磁铁12的磁通量在隔套22中共用在与活塞6关联的面对的圈15形成一磁回路的一个部分与加强磁铁21的磁通量的另一部分，使磁性笼20始终朝着借助于阀门关闭抽吸孔7的方向移动。
一安装在套筒9上的阀门23沿着轴线3在一出液孔5的打开位置与一关闭位置之间滑动。该阀门23固定于类似于上述磁性笼13和20的第三磁性笼24。该磁性笼24具有两个高导磁率材料的、彼此间隔开且用与轴线3平行的连接杆26互连起来的圈25。阀门23固定于杆26的一端。磁性笼24通过套筒9与一安装成套筒9内滑动并连接于一第二驱动杆28的第三环形磁铁27一起工作，该第二驱动杆28穿过第一驱动杆8并在其内自由滑动。具体说，磁铁27安装在两只磁性材料的、固定于杆28的夹紧盘29与30之间。
通过对与第一驱动杆8彼此独立无关的第二驱动杆28、磁铁27、夹紧盘29和30以及磁性笼24的作用，以提供阀门23与第二驱动杆28之间磁性连接，从而可随意打开或关闭该阀门23。
在操作时，进液孔4最好被充液，即，向泵腔2中送入带压力的流体，其压力的大小的确定，要使在止回阀17处于其关闭位置时作用在它上面的力略小于由磁铁21作用于磁性笼20上的返回力。不管活塞6在什么位置，阀门17就此被保持在其关闭位置。
当活塞6位于靠近出液孔5的底部死点中心时，阀门23处于其关闭位置，流体在活塞的上、下方充满于泵腔。
在杆8将活塞6朝着进液孔4拉动的同时，使由于活塞的移动造成的压力加上由于送入带压流体造成的压力，使止回阀17反抗由磁铁21施加于磁性笼20上的返回力而移离开抽吸孔7。在这种情况下，可观察到随着离磁性笼20的距离的增大，由磁铁21施加的返回力则减小。所以，当阀门17处于打位置时的返回力小于阀门关闭时的返回力。当活塞6移动时，阀门17就很快打开到其全开位置，如此就较容易使活塞6移动。待充装的流体就流过活塞6而同时保持静止无任何流体通过进液孔。
当活塞6到达靠近于进液孔4的、其顶部死点中心位置时，第二驱动杆28动作，通过磁铁27与磁性笼24之间的磁性连接将阀门23移入其打开出液孔5的位置。同时，第一驱动杆8被驱动而将活塞6推向出液孔5。然后，由于活塞6的移动而产生的、流体施加在止回阀上的力，与该磁铁21的磁性返回力相加，将该止回阀17关闭。最好是，活塞6的移动速度基本上与流体经过出液孔5流出时的流速相等。所以，在活塞6的上面和下面的流体的压力基本相等，该活塞6伴随着处于泵腔2内朝向出液孔流动的流体。其结果，使活塞6不经受对一个施加泵压力的普通活塞的密封的要求。所以，不需要任何活塞环，并可使它带有间隙的安装在泵腔2内(如图1所示)。
在其行程的终端，当活塞6到达靠近于出液孔5的其底部死点中心时，第二驱动杆28被驱动，以将阀门23推入其关闭出液孔5的位置。到此，该计量泵已预备好进入下一新的循环。
在清洗泵时，必须经过该泵的进液孔送入高压清洗流体，同时打开阀门23。清洗液的压力将止回阀17打开，并在清洗过程的始终保持打开状态。活塞6四周的间隙也能使清洗液体流在活塞的周围，使该泵被彻底清洗而不需要将它拆开。也能通过使活塞往复运动和/或提供一泵腔，该腔带有一在冲洗期间活塞会移入其中的被放大了的部分，使增大活塞边缘与该泵腔内壁之间的间隙，从而较易使清洗液流在活塞的周围。
图3表示了活塞与阀门的第一种变化的实施例。此时编号为”40”的活塞直接固定于磁性笼13的诸杆14的底端部。该活塞40设有一中央抽吸孔，但以一小的功能间隙在中央安装在套筒9上，并且，其外径明显小于泵体1的内径，这样，其外周边与泵体1的内表面一起工作，以限定一周边的抽吸孔41。
这一抽吸孔41是由一通过纵向连接片43连接于磁性笼20的环形阀门42关闭的。该阀门42的形状与孔41相一致，所以当阀门关闭时包围了该活塞40。如上所述，对于活塞6，能在阀门42的外周边与泵体1的内表面之间提供一小的间隙。
这一变化实施例的优点是增大了通过抽吸孔的流动截面，并通过确保只在流体流过活塞时才改变流向而改善了流动情况。
图4表示了活塞与阀门的第二变化实施例。在这种情况下，编号为“30”的活塞有一相对于套筒9偏置的抽吸孔31。该抽吸孔31由借助于一磁性笼33安装在套筒9上的阀门32关闭，阀门能围绕该套筒转动。
磁性笼33由一种有高导磁率的材料制成，与上述磁性笼21相似，它包括由平行于套筒9延伸的诸连接杆36互连起来的两个环形件34和35。靠近活塞30的那个环形件35延伸出一托架37，该托架的自由端形成阀门32。该阀门32有一带一工作底面的底座38，当磁性笼33绕套筒9转动时该底座38的工作底面在活塞30的平顶面39上滑动。如此，当阀门32及其磁性笼33朝着使抽吸孔31关闭的位置转动时，阀门32的底座38通过以这样的方式作横向剪切运动，即去除或切去在抽吸孔31的边缘处发现的任何固体颗粒，从而将该抽吸孔31关闭。
磁性笼33通过它与一固定于杆8上的磁性构件之间的磁性连接，以与上面相同的方式运动。但是，在这种情况下，连接不再仅是轴向了，也是角度方向的，即，使磁性笼33的转动与第一驱动杆8的转动结合。所以，与杆8相连的磁性构件不再由一环状磁铁组成，而例如由在套筒9内沿径向延伸的多块磁铁组成，以与磁性笼33的诸连接杆36相对应。
本发明并不限于上述诸实施例，相反，它复盖了任何使用等价装置以再现该发明的基本特点的变化型式。
尤其是，尽管上述泵内充满了压力，使活塞仅当作一分离体并很难施加任何泵送压力，但也可提供一种活塞上装有诸活塞环的传统的泵，使以与一在进液管道中的止回阀结合进行泵送工作。本发明的磁性控制系统则保持不变。
尽管在一实施例中所示的、用于止回阀17的返回磁铁21是与用于控制活塞6的位置的磁铁12一样由相同的控制杆所携带，也可用安装在一杆上的磁铁21实施本发明，该杆是另外受控制的，它的运动与用于打开和关闭轴吸孔的活塞的运动同步。
权利要求
1．一种计量泵，该泵包括一泵体(1)，它限定一圆柱形泵腔(2)，该腔室具有一纵向轴线(3)并有一进液孔(4)和一在该腔的相对端的出液孔(5)；一活塞(6；30；40)，它具有一从中穿过的抽吸孔(7；31；41)并安装在泵腔(2)的内部以在进液孔(4)与出液孔(5)之间往复移动；一驱动杆(8)，用于驱动活塞(6；30；40)；一阀门(17；32；42)，它被安装成可相对于活塞(6；30；40)在一它打开抽吸孔(7；31；41)的位置与一它关闭抽吸孔的位置之间移动，其特征在于，它还包括一套筒(9)，它由非磁性材料制成，并固定安装在泵体(1)之内并平行于泵腔(2)的纵向轴线(3)，它具有一位于泵体(1)之内的封闭端(10)和一朝泵体(1)外敞开的敞开端(11)，其中该驱动杆(8)平行于套筒(9)的内表面延伸，并装有一磁性构件(12)，该构件通过套筒与一围绕着套筒(9)的磁性笼(13)一起工作并连接于活塞(6；30；40)。
2．如权利要求1所述的的计量泵，其特征在于，驱动杆(8)装有一第二磁性构件(21)，该构件通过套筒(9)与一围绕着套筒的一第二磁性笼(20；33)一起工作并固定于阀门(17；32)。
3．如权利要求2所述的的计量泵，其特征在于，阀门(17)和第二磁性笼(20)被安装成在套筒(9)上滑动，第二磁性构件(21)始终将阀门推向阀门的关闭位置。
4．如权利要求1所述的的计量泵，其特征在于，与出液孔(5)对齐地，它有一关闭阀(23)，该阀连接于围着套筒(9)的一磁性笼(24)并通过所述套筒与一磁性构件(27)合作，该磁性构件(27)位于套筒(9)内并与一部分延伸在套筒(9)内的第二驱动杆(28)相连。
5．如权利要求4所述的的计量泵，其特征在于，活塞(6)安装在泵腔(2)内，且两者间有一间隙。
6．如权利要求2所述的的计量泵，其特征在于，阀门(32)和第二磁性笼(33)安装成相对于套筒(9)可转动。
7．如上述任一项权利要求所述的的计量泵，其特征在于，磁性笼(13；20；24；33)包括至少两个围着套筒(9)并由一与套筒(9)平行的连接件(14；18；36)互连的环形件(15；17；19)；产生一平行于套筒(9)的轴线方向的磁场且具有两端的磁性构件(12；21)，该两端具有相互对齐的磁性笼(13；20；33)的圈(15；17；19)。
全文摘要
本发明关于一种计量泵,该泵包括:一带一纵轴线(3)且有一进液孔(4)和一出液孔(5)的泵腔(2)、一有一抽吸孔(7)的活塞(6;30)、一用于驱动该活塞(6;30)的杆(8)、一可相对于活塞(6;30)移动的止回阀(17)和一非磁性材料套筒(9),该套筒固定安装在泵体(1)内并平行于泵腔(2)的纵轴线(3),并有一位于泵体(1)内的封闭端(10)和一朝向泵体(1)外的敞开端(11),该驱动杆装有一磁性构件(12),该构件通过套筒与一包围该套筒(19)并与活塞(6;30)连接的磁性笼(13)一起工作。
文档编号F04B17/00GK1225157SQ97196340
公开日1999年8月4日 申请日期1997年7月7日 优先权日1997年7月7日
发明者杰基·布吕纳 申请人:西拉克集团公司