阅读说明：本技术 流体移动装置 (Fluid moving device ) 是由 M·雷哈德 于 2018-06-14 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于移动流体的装置,包括：计量头,在该计量头中布置有计量腔室；以及可在第一位置和第二位置之间移动的位移元件,其中,该位移元件邻接计量腔室,并且在第一位置中的计量腔室的容积不同于在第二位置中的计量腔室的容积,其中,设有用于将位移元件从第一位置移动到第二位置的驱动单元和用于将位移元件从第二位置移动到第一位置的返回机构。根据本发明,为了确保该装置具有紧凑的设计并允许计量头和位移元件可靠地工作,返回机构具有两个部件,每个部件都是磁体或由铁磁材料制成的元件,第一部件放置在计量头上,第二部件连接到位移元件,并且这两个部件设计成使得作用在这两个部件之间的磁力会引起在第一位置的方向上施加到该位移元件的力。(The invention relates to a device for moving a fluid, comprising: a metering head having a metering chamber disposed therein; and a displacement element movable between a first position and a second position, wherein the displacement element abuts the metering chamber and the volume of the metering chamber in the first position is different from the volume of the metering chamber in the second position, wherein a drive unit for moving the displacement element from the first position to the second position and a return mechanism for moving the displacement element from the second position to the first position are provided. According to the invention, in order to ensure a compact design of the device and to allow a reliable operation of the metering head and the displacement element, the return mechanism has two parts, each of which is a magnet or an element made of ferromagnetic material, the first part being placed on the metering head and the second part being connected to the displacement element, and the two parts being designed such that a magnetic force acting between the two parts causes a force to be applied to the displacement element in the direction of the first position.)

流体移动装置

技术领域

本发明涉及一种用于移动流体的装置，该装置具有计量头和位移元件，在该计量头中设置有计量腔室，该位移元件可在第一位置和第二位置之间往复移动，其中，该位移元件界定计量腔室，并且位移元件在第一位置中的计量腔室的容积不同于第二位置中的计量腔室的容积，其中，设有用于将位移元件从第一位置移动到第二位置的驱动单元，并设有用于将位移元件移出第二位置而至第一位置的返回机构。

背景技术

这种类型的装置是已知的，并且例如用作计量泵。它们通常用于计量化学品。具体地，这些使用场合包括诸如利用消毒剂处理饮用水、在冷却回路中计量缓蚀剂和杀菌剂、在废水处理中计量絮凝剂、在造纸行业中计量添加剂以及在合成材料生产中计量添加剂之类。

这种类型的泵的计量腔室包括流体出口，可将位于计量腔室中的流体通过该流体出口推出。这是因为通过由位移元件引起的计量腔室中的容积变化而发生，该位移元件由驱动单元控制。由于计量腔室中容积的减小，迫使流体出来。通常，计量腔室将附加地具有流体入口，流体可以通过该流体入口被吸入到计量腔室中。流体可以借助交替改变计量腔室的容积来输送，其中，在容积增加的情况下，流体经由流体入口被吸入计量腔室中，而在容积减小的情况下，迫使流体经由流体出口离开计量腔室。

为了防止流体意外倒流，使用了适当布置的单向阀。

替代地，所描述的流体移动装置也可以用作脉动器(pulsator)。脉动器例如可以驱动萃取柱。

与计量泵相反，脉动器没有流体入口(或流体入口闭合)。在此同样地，计量腔室的容积周期性地交替增大和减小，使得流体的压力也周期性地变化。在这方面，与泵相反的是，没有流体从流体入口传输到流体出口。对此的替代是，在连接到流体出口的工作管线中产生了周期性变化的压力。

用于移动这种类型的装置的位移元件的驱动单元可以是液压驱动单元。例如从DE10 2014 010 108 B4中已知这种类型的装置。其中，构造为隔膜的位移元件将计量腔室与液压腔室界定开。如果液压腔室中的液压流体的压力增加，则这使位移元件从第一位置移动到第二位置，并且通过液压产生的负压附加地支持位移元件从第二位置恢复到第一位置。另外，通常还需要借助弹力来完成恢复。当使用弹力恢复位移元件时，位移元件必须包括用于弹簧的导向件。

借助液压产生的负压的方式来支持的对位移元件的恢复，必须花费大量的努力以产生持续的负压，并且限制了负压的产生，因为液压油会除气，而借助弹力恢复占用很大的空间，以便容纳用于恢复所必要的构建元件。需要大量空间的结果是位移元件及其引导件的成本更高。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种克服上述缺点的装置。具体地，本发明的目的是提供一种设计紧凑且操作可靠的装置。

这些目的中的至少一个目的是借助上述类型的装置实现的，其中，该返回机构包括两个部分，其中，每个部分是磁体或由铁磁材料制成的元件，其中，第一部分设置在计量头上，第二部分连接到位移元件，并且这两个部分构造成，使得作用在这两个部分之间的磁力在第一位置的方向上在位移元件上施加力。

本发明的基本构思是对返回机构的磁性操作。因此，另外，两个部件中的至少一个必须构造为永磁体或电磁体。

通过在返回机构中采用磁体或铁磁材料制成的部件，对于位移元件无需附加的引导件。

在这方面，当这些部件彼此抵靠而压紧和/或可用作返回机构的各部件之间的间隔件时，这些元件可以施加到返回机构的这些部分或这些部分的前面，这些部分具有阻尼作用。

在本发明的一个实施例中，返回机构的两个部件被构造和布置成使得在它们之间施加磁斥力。

为了产生磁斥力，两个部件必须被磁化或可磁化，使得相同的磁极面向彼此。因此，每个部件可以包括永磁体或电磁体。

返回机构的第一部件可以在一位置处固定地附连到计量头，使得返回机构的连接到位移元件的第二部件与第一部件相斥，从而使位移元件在第一位置的方向上移动。

因此，位移元件靠第二位置越近，磁性恢复力就越大。

作为示例，永磁体的材料可以是由钕、铁和硼形成的合金。这种类型的永磁体可以呈圆盘的形式并且具有以1mm行程的大约150N的最小排斥力。

在本发明的另一实施例中，返回机构的两个部分构造和布置成使得在它们之间施加有磁吸力。

为了产生磁吸力，两个部分必须设置成使得不同的磁极面向彼此。这例如可以借助两个合适设置的永磁体或电磁体来实现。然而，作为替代，返回机构的两个部分之一可以包括铁磁元件，从而其被另一部分磁化并吸引。在这种情况下，位移元件越接近第一位置，磁恢复力就越大。

在另一较佳实施例中，凹部设置在计量腔室的壁中，返回机构的设置在计量头上的部件定位在该凹部中，其中较佳地，返回机构的设置在位移元件上的部件上也至少部分地定位在该凹部中。

作为示例，计量腔室可包括凹部，该凹部的尺寸对应于第一部件的尺寸，使得第一部件在凹部中齐平放置。作为替代，凹部也可以构造成使得设置在位移元件上的返回机构的第二部件至少部分地定位在该凹部中。

凹部可以另外用作返回机构的第二部件的引导件。

当返回机构的两个部件构造成在彼此之间有排斥力起作用时，第一部件不必附连到计量头，因为第二部件的排斥力迫使它进入凹部中。

在本发明的另一较佳实施例中，返回机构包括第三部件，第三部件是磁体或由铁磁材料形成的元件，其中，第三部件连接到计量头，并且返回机构的三个部件构造和布置成使得磁吸力在返回机构的第三部件和第二部件之间起作用。

在这种情况下，返回机构的第一部件和第三部件设置在位移元件的相对侧上，使得第一部件在第二部件上施加排斥力，因此在位移元件上施加排斥力，而第三部件在第二部件上施加吸引力，因此在位移元件上施加吸引力。该实施例具体具有的优点是，因为在位移元件的移动时，实际上两个力中的一个大大地减小，即第三部件和第二部件之间的吸引力或者第一部件和第二部件之间的排斥力大大地减小，因此显著地减小了磁力的大小对吸引极或排斥极之间的距离的强烈依赖性，但同时两个力中的另一个变大。

在本发明的另一实施例中，驱动单元是液压驱动单元。

液压驱动单元可以例如包括位移活塞，该位移活塞执行交替移动并以此方式周期性地加压液压流体。液压流体然后周期性地将作用力传递到位移元件，由此位移元件在致动力的方向上也执行周期性移动。这样，计量腔室的容积增加和减小。借助根据本发明的返回机构，液压系统中的压力降低使位移元件快速恢复移动到第一位置中。

在本发明的另一实施例中，位移元件是隔膜。

作为示例，短行程膈膜可用作位移元件。短行程膈膜的特征在于第一位置和第二位置之间的距离小得多这一事实，通常至少比名义直径小95％。在这方面，名义直径是膈膜的可移动部件的最大直径。短行程膈膜用于例如加臭泵。它们通常由金属制成。对于加臭泵，名义直径与理论隔膜偏移的通常无量纲比为69。

替代地，也可以采用长行程膈膜。用作长行程膈膜的典型材料是合适的合成材料，诸如例如PTFE或橡胶之类。在根据本发明的装置的另一实施方式中，磁体是永磁体。

根据应用领域，可以设想不同的几何形状，诸如盘形磁体、环形磁体、锥形磁体、条形磁体、立方体磁体、块形磁体或球形磁体之类。

确切地在位移元件必须在第一位置和第二位置之间执行相对较大的移动的情况下，由于在位移元件的移动期间与其相关的磁力大小的大的变化，可以采用具有三部件式返回机构的实施例。作为示例，可以采用三个构造相同的盘形磁体，其中第一磁体(作为第一部件)紧固到计量腔室的表面，第二磁体(作为第二部件)固定地附连到膈膜作为位移元件，而第三磁体(作为第三部件)被***到液压块中。

在这种情况下，第二磁体也可以集成到膈膜中；在这种情况下，具体地，当膈膜包括若干层时，可简单地将该磁体设置在各个层之间。

在根据本发明的装置的另一实施方式中，计量腔室的容积在第二位置处小于在第一位置处。

在根据本发明的装置的另一实施方式中，计量头包括头盖、流体出口和驱动单元块，在该头盖中设置计量腔室，来自计量腔室的流体可经由该流体出口离开计量头，其中，较佳地，将第一部件设置在头盖中。

通常，在流体入口处和流体出口处都设置有单向阀。

附图说明

从下面实施例和相关的附图的描述，本发明的其它优点、特征和应用可能将变得显而易见。

图1示出了根据本发明的具有短行程膈膜的实施例的示意性截面图，其中返回机构的磁力排斥地作用。

图2示出了根据本发明的具有短行程膈膜的实施例的示意性截面图，其中返回机构的磁力相吸引地作用。

图3示出了根据本发明的具有长行程膈膜的实施例的示意性截面图，其中返回机构构造成三部件。

具体实施方式

图1是具有短行程隔膜4的计量头2的示意性剖视图。

计量头2构造成两个部件，并且包括头盖15和驱动单元块17。液压通道13布置在驱动单元块17中，该液压通道13连接到液压驱动单元(未示出)。此外，计量腔室3在计量头2中，其中定位有构造为膈膜4的位移元件。膈膜4被夹在头盖15和驱动单元块17之间。设置在头盖15和驱动单元块17之间的空腔被膈膜4分成计量腔室3和液压腔室5。借助于液压驱动单元，可以将交替压力施加到液压腔室5。

计量腔室3经由压力侧单向阀21连接到流体出口19，并且经由吸入侧单向阀22连接到流体入口20。

如果借助液压驱动单元将交替压力施加到液压腔室5，则这导致隔膜4的往复运动，结果使得计量腔室3的容积交替增大和减小。如果液压腔室5中的压力升高，图1中的隔膜4向左移动并且计量腔室3中的容积减小，结果，计量腔室3中的压力升高。一旦计量腔室3中的压力大于连接到流体出口19的压力管线中的流体压力，压力侧单向阀21就打开，并且迫使流体经由流体出口19离开计量腔室3。

当液压腔室5中的压力降低时，计量腔室3中的压力将下降并且在图1中隔膜4将向右移动。压力侧单向阀21然后闭合。一旦计量腔室3中的压力低于连接到流体入口20的吸入管线中的压力，吸入侧单向阀22就打开，并且将计量流体经由流体入口20吸入计量腔室3中。然后不断重复此过程。

该实施例包括返回机构，该返回机构包括第一部件9和第二部件10。在所示的实施例中，第一部件9和第二部件10均构造为永磁体，其设置成使得相同的磁极彼此相对，从而第二部件10被第一部件9排斥。

头盖15具有凹部11，第一部件9布置在该凹部11中。第二部件10连接到膈膜4，并且也部分地设置在凹部11中。凹部11在此还用作第二部件10的引导件。

实际上，在该实施例中通过液压驱动单元提供的压力有所增加，因为现在必须向膈膜4施加用作抵抗第一部件9和第二部件10之间的磁斥力的附加的力，然而，膈膜4的返回移动、即在假定支持膈膜4向右移动时，被第一部件9和第二部件10之间的磁力加速。

图2示出了根据本发明的装置的第二实施例的示意性截面图。只要有可能，就使用与图1中已经使用的那些相同的附图标记。

与图1类似，图2示出了计量头2，该计量头2构造成两个部件，并且其由头盖15和驱动单元块17组成。驱动单元块17包括相邻的液压通道13，该液压通道13连接到液压驱动单元(未示出)。另外，计量腔室3设置在计量头2中；膈膜4位于计量腔室中，并且被夹在头盖15和驱动单元块17之间。与该膈膜4相邻并且与空腔相对的是第二空腔，该第二空腔构造为计量腔室3，该第二空腔对应于液压腔室5。除了这些元件之外，头盖2还包括压力侧单向阀21和吸入侧单向阀22，连接到流体出口19的压力侧单向阀21与计量腔室3相邻并且与其流体连通，该吸入侧单向阀22连接到流体入口20。

与图1中的实施例相反，在该情况下，第一部件9未设置在头盖15中，而是设置在驱动单元块17中的凹部11中。

此外，构造为磁体的这两个部件在该情况下设置成不同的磁极彼此面对，从而这两个部件9、10相吸。在这种情况下，第二部件10的磁体集成到膈膜4中。

功能基本上对应于图1所示实施例的功能。然而，此外，在该情况下，液压驱动单元必须克服第一部件9和第二部件10之间的吸引力。如果液压腔室5中的压力减小，那么第一部件和第二部件之间的吸引力将确保隔膜4可靠、快速地返回到第一(右手)位置。

图3示出了构造成两个部件的计量头2的示意性截面图，该计量头2包括头盖15和驱动单元块17。计量头2具有设置在其中的计量腔室2，计量腔室2经由压力侧单向阀21连接到流体出口19，并且经由吸入侧单向阀22连接到流体入口20。液压腔室5与计量腔室相邻，但被夹在驱动单元块17和头盖15之间的隔膜隔断，其中该液压腔室5经由液压通道13连接到液压驱动单元(未示出)。

在这种情况下，所使用的膈膜是长行程隔膜6，由于该长行程，即膈膜的第一(右)位置和第二(左)位置之间更大的距离，因此借助于该长行程膈膜6可以输送比短行程隔膜更大的流体量。由于根据本发明使用的磁力在很大程度上取决于返回机构的各部件之间的间隔，因此图1和2所示的实施例使用场合只能受到限制，因为如果间隔太大，根据本发明期望的附加磁力就仅非常弱。

因此，在图3所示的实施例中，返回机构设有三个部件，其中这三个部件设置成使得返回机构的第一部件9支承在头部15中的凹部11中，返回机构的第二部件10连接到膈膜6，而第三部件12连接到驱动单元块17。在该示例中，返回机构的三个部件包括三个永磁体组，较佳地包括三个相同的盘形磁体。

将这些磁体构造和布置成使得在返回机构的第一部件9和第二部件10之间磁斥力占优势，而在第二部件10和第三部件12之间吸引力占优势。

基本上，第三实施例是第一和第二实施例的组合。

如果液压腔室5中的压力借助液压驱动单元而增加，则膈膜6抵抗第二部件10和第三部件12之间的磁吸力并且抵抗第一部件9和第二部件10之间的磁斥力而向左移动。

如果液压驱动单元不再施加任何力，则磁体的磁斥力和磁吸力的叠加会使隔膜从第二位置返回到第一位置。

在磁力的叠加的帮助下，通过使用返回机构的第三部件获得更大的磁力，其结果是，利用根据本发明的装置的该实施例，如在使用了长行程隔膜6的泵中所需要的，更长的行程长度是可能的。

附图标记列表

2 计量头

3 计量腔室

4 短行程隔膜

5 液压腔室

6 长行程膈膜

9 返回机构的第一部件

10 返回机构的第二部件

11 凹部

12 返回机构的第三部件

13 液压通道

15 头盖

17 驱动单元块

19 流体出口

20 流体入口

21 压力侧单向阀

22 吸入侧单向阀