气动泵的制作方法

本发明涉及气动泵。本发明具体应用于用于泵送可流动的废物组合物、夹渣的用完钻井泥浆等的气动泵，并且为了说明的目的，将参考本申请描述本发明。但是，我们设想本发明可用于其它应用中，诸如连续相液体，非均匀的颗粒-固体-液体组合物，以及可流动的颗粒固体本身，诸如细粒。

发明背景

在本说明书中对任何现有技术的引用不是并且不应被视为承认或任何形式的暗示所引用的现有技术形成澳大利亚的公知常识的一部分。

气动泵可用于在热或化学和物理侵蚀性环境中泵送可流动组合物。该组合物可能对于旋转泵、活塞泵和隔膜泵是难以进行处理的，或者可能是不能在诸如IC或电动马达的动力装置的环境中使用。这种泵的一般配置包括在进气循环和排放循环之间循环地转变的压力容器，在所述进气循环中，压缩空气用来通过文丘里效应降低容器的内部压力以抽吸材料，在排放循环中，文丘里管停止或扼流以对容器加压并排出材料。

必须优化简单的操作的一般原理，以使设备有效。效率可能要求通过闸门来控制通向压力容器的输送端口和/或入口端口。控制装置可控制真空阶段与压力阶段之间的文丘里循环的定时，并且控制入口和出口上的任何闸门的操作。控制装置可响应时间或载荷质量以优化循环体积。

压力容器的常规配置通常包括：容器为旋转实体的形式，以抵抗在压力下的变形，将材料出口定位在最低点，以最大化重力辅助，并且在空间上分离入口和出口。例如，压力容器可包括具有圆锥形下部和圆顶形上部的竖直轴式容器，其中入口朝向容器的顶部，并且出口朝向底部。在其它实施例中，水平轴式容器可包括圆顶端柱体，其中入口和出口水平地且竖直地分离。

现有技术的设备对大规模设备工作良好，但对于便携式设备来说似乎不能很好地缩小比例。在第一种情况下，常规设计的形状不允许紧凑的封装。其次，入口和出口(由材料限制)的尺寸不能按比例缩小到压力容器的尺寸，导致体积低效率。

技术实现要素：

本发明在一个方面广泛地在于一种气动泵，包括：

支撑框架；

压力容器，由所述框架支撑，并且具有下部传送端口和上部通风端口；

传送组件，与所述传送端口连通，并且包括用于可泵送材料的入口，以及输送出口，所述入口和所述出口中的一者或两者具有止回阀；

压缩空气操作的文丘里管组件，具有与所述通风端口连通的吸入侧并且具有排出孔，所述排出孔包括可选择性地操作以使所述通风端口在吸入阶段和加压阶段之间循环的闭合装置；以及

控制装置，适于选择性地操作所述闭合装置。

支撑框架可采用便携式或可运送的金属框架等的形式。支撑框架可将设备的所有部件作为一个组件进行支撑，由此仅需要流体连接来使组件投入使用。支撑框架可包括翻转保护措施或其它正在使用的保护措施，例如翻转杆、笼部件等。支撑框架可设置有用于叉式升降机的提升点或适配件。用于较小设施的支撑框架可包括管状钢框架，优选地为全焊接构造。

压力容器可主要由任何合适的材料形成，包括但不限于金属或增强聚合物。压力容器可以是任何常规的形状。但是，已经确定对于较小的装置，球形衍生的形状是优选的。特别地，根据经验已经确定，通过使用圆盘形式的压力容器，基本上是在竖直平面中变平的球形，该变平的球形在支撑框架中与宽度相比是更高且更长的，这提供了有用体积、小的总尺寸、和宽度与高度比之间的最佳折衷。这种压力容器可具有所选择的窄尺寸以增强进入相对窄的工业空间。

传送端口可在任何相对较低的位置穿透压力容器，但优选地在最低点。传送端口可以任何取向穿透压力容器。例如，圆锥形下部可有利地包括以料斗斜槽的方式在基本上竖直的轴线上取向的传送端口。在球形或圆盘状压力容器的情况下，传送端口的穿透可平行于圆盘轴线(通过变平的侧壁)，或者基本上垂直于包含圆盘轴线的竖直平面(基本上与圆盘的环形边缘相切)。

传送组件可包括从传送端口延伸的导管。导管可包括T形连接部，其具有与传送端口基本上相邻的侧分支连接部和与侧分支连接相邻的轴向连接部，或者在替代形式中可包括Y形连接部。在T形连接部的情况下，侧分支可包括入口，并且轴向分支可包括出口，用于由该布置赋予的较小的效率利益。入口和出口可被配置具有快速释放耦接装置，诸如凸轮锁耦接。

入口和出口中的一者或两者装配有止回阀，并且将至少部分地由应用来确定选择。止回阀在每种情况下可选自被动和主动阀装置。主动阀装置可包括在控制装置的控制下操作的刀闸阀。但是，优选地，阀装置是被动的，诸如摆动阀。

在一些实际应用中，入口将连接到由压力头传送的材料源。在这种情况下，设备可仅装配有出口止回阀，以阻止在文丘里管的真空阶段从出口下游的输送管线中抽吸内容物。在其它应用中，入口可装配有止回阀，从而在文丘里管的压力阶段期间，减少压力容器内容物倒退至连接到入口的供应导管的回流。通过将止回阀装配到入口和出口两者可优化效率。

在泵送非均匀材料的应用中，优选的一个或多个摆动阀可经受闭合不完全的循环的统计分布。已经确定，摆动阀的被动操作可通过闭合辅助装置来增强。例如，通过如下所述的致动器可主动地辅助摆动阀，并且将其保持在闭合位置。致动器可与闭合装置协同控制。

压缩空气操作的文丘里管组件可包括细长的文丘里管主体，其包括插置在与所述通风端口连通的吸入侧和排出孔之间的文丘里管孔口。孔口可与由外部压缩空气源供应的恒定流量的空气射流协作，以在射流上游的主体的吸入侧中引起低压。在吸入阶段期间，打开的闭合装置可允许文丘里管排气通过扩散器和/或消声器排放，以减少高dB空气尖啸。

闭合装置可采取符合以下要求的任何形式：允许在吸入阶段期间文丘里管排气的基本上的打开流动，以及允许在加压阶段期间文丘里管排气的充分阻塞。闭合装置可选自蝶阀、闸阀、虹膜阀、滑阀和球阀。可选择阀闭合装置以提供与文丘里管孔口的横截面基本上相同或更大的开口横截面。阀闭合装置可被选择为具有低惯性，以及/或者被平衡以提高作用速度。

闭合装置可由任何合适的致动器操作。在一些操作环境中强制存在压缩空气源和缺乏有用的电功率，则要求气动致动器是优选的。致动器可包括旋转致动器或线性致动器。根据控制装置的操作参数，致动器可以是抵抗复位弹簧循环的单作用致动器，或者可包括双作用致动器。

控制装置可包括数字电子式的电或气动控制装置、模拟空气式的电或气动控制装置。为了提供仅空气的系统，可使用简单的空气控制式的空气输送系统。例如，空气螺线管和延迟减震器的组合可用来提供简单的时间相关的循环控制。另选地，可使用空气模拟可编程逻辑控制器。

文丘里管排放空气的能量可用来通过被喷射到出口止回阀下游的输送管线来优化输送管线性能。例如，文丘里管排放的空气可选择性地通过二通阀，由此一个方向是排放到大气中，而另一可选方向是排放到止回阀下游的材料出口中。二通阀可例如包括球座阀(ball-tee valve)。二通阀可以是手动的、遥控的、或由条件响应装置的需求操作。

虽然工作文丘里管大体上是直的，但是射流和孔口上游的主体可以是连接到通风端口的弯曲导管，由此文丘里管和排气轴线可沿直线指向材料出口，尽管在通风端口和材料出口之间缺乏清晰的视线。

如上所述，入口和/或出口可配备有摆动止回阀，摆动止回阀受到闭合辅助以减轻积垢倾向。在另一个方面，提供摆动阀设备，包括：

阀主体，具有插置在入口和出口之间的摆动室；

环形阀座，围绕通向所述入口中的开口被定位在所述摆动室中；

阀闸门，枢转地安装在所述室中，并且适于在基本上封闭所述开口的闭合位置和打开位置之间移动，由此流体可从所述入口传递到所述出口；以及

阀闭合器装置，可操作以选择性地将所述阀闸门推动和保持在所述闭合位置。

对于此类摆动阀，阀主体可基本上是常规的，并且可以是青铜、不锈钢、增强聚合物或其它材料。入口和出口可与连接器装置一体形成，连接器装置包括但不限于阳螺纹或阴螺纹部分、，快速释放连接器，诸如凸轮锁、卡口式连接等。在这种阀主体的方式中，通常提供室延伸部或回转台，其延伸远离流动轴线，并且阀闸门可通过其枢转地安装于阀主体。室延伸部通常包括基本上垂直于通过阀的流动路径的钻孔。

阀闸门可包括适于与环形阀座协作的阀闭合圆盘部分，以及枢转于室延伸部的壁的主体部分。主体部分可包括与和室延伸部相关联的阀闭合器装置协作的装置。例如，主体部分可包括这样的表面：选择性操作的闭合器装置可与该表面协作，以使阀闸门有效闭合并保持在闭合位置上。

在上述泵的情况下，阀闸门组件可包括支撑主体，该支撑主体枢转到室延伸部的壁，并且具有利用例如螺栓和扩张器垫圈来安装弹性阀闭合圆盘的前表面。前表面可位于包括阀闸门的枢转轴线的平面中。支撑主体可具有适于与阀闭合器装置协作的背表面。

阀闭合器装置可包括线性致动器，该线性致动器适于利用横向延伸部，并且安装成提供推杆，该推杆适于紧密地邻近背表面或主体部分的表面经过。为了提供初始闭合力，背表面或主体部分的表面可包括凸轮表面部分，如果阀未完全关闭，推杆将首先接触所述凸轮表面部分。

在本发明的一个实施例中，摆动阀应用于根据本发明的泵的入口侧上，并且可包括阀闭合器组件，该阀闭合器组件包括双作用气动线性致动器，该双作用气动线性致动器与摆动阀室延伸部的顶端同轴地安装并将其封闭。致动器可包括推杆，该推杆适于接合阀闸门的主体表面部分，其在推杆的第一接触点处具有凸轮表面，其中阀闸门和闭合保持部分接合为基本上完全的闭合。

附图的简要说明

将参照附图中所示的本发明的以下非限制性实施例来描述本发明，其中：

图1是根据本发明的气动泵设备的前视图；

图2是图1的设备的侧面剖视图；

图3是图1的设备的空气，流体和控制流的图；

图4是适用于图1的实施例的摆动阀的详细剖视图；

图5是图1的设备的透视图；以及

图6是用于图1的设备的覆盖件。

在附图中示出了气动泵10，其包括支撑管状钢框架11，以及在锚固点13处支撑在框架上的钢制圆盘形压力容器12。钢制压力容器12包括下部的切向传送端口14和上部的径向通风端口15。

传送组件16与传送端口14连通，并且包括用于可泵送材料的入口组件17，以及输送出口组件20。入口组件17包括主动闭合止回阀21，在下文中更详细地描述。

通风端口15安装有压缩空气操作的文丘里管组件22，该文丘里管组件具有与通风端口15连通的吸入侧23和排出孔24，排出孔包括可选择性地操作以使通风端口15在吸入阶段和加压阶段之间循环的闭合组件25。

在该实施例中，入口组件17和输送出口组件20基本上包括安装在连接到传送端口14的T形连接器26的相邻分支上的相应的摆动阀组件。摆动阀组件17、20中的每一个设置有端子凸轮锁定连接器27。入口摆动阀组件17包括主动闭合致动器30，在下文中更详细地描述。

文丘里管组件22包括细长的文丘里管主体31，其包括插置在与通风端口15连通的吸入侧23和排出孔24之间的文丘里管孔口32。孔口32与由外部压缩空气源34供应的恒定流量的空气射流33协作，以在射流33上游的主体31的吸入侧23中引起低压。在吸入阶段期间，打开的闭合组件25允许文丘里管的排气通过扩散器和/或消声器35排放，以减少高分贝的空气尖啸。

闭合组件25包括由单作用弹簧复位气动致动器37操作的低惯性球阀、无润滑球阀36。空气源34可通过锁闭开关38关闭，为该设备提供主通断开关。

扩散器/消声器35安装在手动二通T形阀40的侧分支上，T形阀40的直通路径与出口摆动阀组件20上的修改的顶盖41流体连通，从而允许文丘里管排放的空气选择性地进入出口止回阀下游的传送管线42或扩散器/消声器35。为了保持直的文丘里管排气流动路径，射流33和孔口32上游的文丘里管主体31可以是连接到通风端口15的弯曲导管43。

图3示出了图1和图2的设备的控制布置的实施例，其中压缩空气源34(在供应压力下)供应文丘里管组件22和双开关(推拉式)主空气螺线管44两者。由螺线管44的两个出口45分配的空气通到用作定时器元件的双作用气动减震器46的相应端部。减震器46的活塞47安装双端杆50，该双端杆在行程的相应端部触发相应的空气开关48，该相应的空气开关为螺线管44提供反馈控制。

根据将手动T形阀40设置到扩散器/消声器35或者设置到摆动止回阀20下游的输送管线中，当封闭组件25打开时，文丘里管组件22使压力容器12减压，因此排出的空气可通过。

定时器元件推拉闭合组件25以定时操作文丘里管组件22在吸入阶段和加压阶段之间的循环。在加压阶段开始的同时，缓慢作用(减震器)、推拉、主动闭合致动器30主动地闭合摆动阀闸门17。在转变到吸入阶段时，主动闭合致动器30稍微延迟摆动阀闸门17的打开，允许在压力容器12中的真空积聚。

如图4中最佳地示出，入口组件17包括铸造不锈钢阀主体51，该阀主体具有插置在入口端53和出口端54之间的摆动室52。环形的、整体的阀座55围绕通向入口端53内的开口形成在摆动室中。入口端53安装了支撑凸轮锁定阳插头57的螺纹套环56。出口端54安装了支撑T形连接器26的螺纹侧分支的螺纹套环58。

室延伸部60包括基本上垂直于通过阀的流动路径的钻孔61。

阀闸门组件包括不锈钢支撑主体62，该支撑主体在63处枢转到室延伸部60的壁并且具有前表面64，该前表面用螺栓66和扩张器垫圈67安装弹性聚氨酯阀闭合圆盘65。前表面64位于包括阀闸门的枢转轴线的平面中。支撑主体62具有适于与阀闭合器装置71协作的背表面70，该阀闭合器装置包括螺旋安装到室延伸部60的双作用线性致动器减震器致动器30，以提供适于紧密地邻近背表面70通过的推杆72。背表面70包括凸轮表面部分73，如果阀未完全关闭，则推杆72将首先接触该凸轮表面部分。

在使用中，该设备可被容纳在具有空气供应切口75、入口切口和出口切口(未示出)的可移除外壳74中。覆盖件包括适于在安装标签80处将覆盖件74固定到框架11的螺栓孔77。

当然，应当认识到，虽然上述内容是通过本发明的说明性示例给出的，但是对于本领域技术人员来说将显而易见的是，其所有这样的和其它的修改和变化被视为落入如在所附权利要求中阐述的本发明的宽范围和领域内。