防止浸沒泵氣鎖的制作方法
【專利摘要】提供了以泵和控制電路為特征的包括泵送系統(tǒng)在內(nèi)的設(shè)備。泵具有葉輪殼體，該葉輪殼體在頂部配置有用于在泵被浸沒時使被困空氣離開葉輪殼體的狹縫。控制電路配置成使泵循環(huán)地通斷預(yù)定的循環(huán)數(shù)，使得當(dāng)泵被循環(huán)斷開時被困空氣將浮動至頂部并且被從狹縫排出?？刂齐娐放渲贸稍陬A(yù)定的循環(huán)數(shù)之后使泵保持接通。
【專利說明】防止浸沒泵氣鎖
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年6月14日提交的臨時專利申請序列號N0.61/659，631的優(yōu)先權(quán)，該申請通過引用全部合并與此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及泵；并且更特別地涉及離心泵。

【背景技術(shù)】
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中已知:如果例如離心泵在被浸沒之前被接通，則空氣可能變成被困在包含了葉輪的殼體的內(nèi)側(cè)，導(dǎo)致葉輪泵送氣體/液體混合物而不是原本被設(shè)計泵送的純液體混合物。當(dāng)發(fā)生這種情況時，泵趨向于不能泵送水，并且必須在泵能夠根據(jù)預(yù)期操作之前將空氣排出或推出系統(tǒng)。當(dāng)泵出現(xiàn)故障時，這種情況稱作氣鎖(air lock) ο
[0005]圖1示出現(xiàn)有技術(shù)中已知的具有馬達(dá)和用于泵送空氣/水混合物的葉輪的氣鎖泵(air locked pump)。由于空氣位于葉輪殼體內(nèi)側(cè)，葉輪不能產(chǎn)生足夠的壓力以克服來自出口軟管的背壓。如圖所示，來自葉輪的壓力被來自出口軟管的背壓克服，因此沒有離開出口軟管的流動。
[0006]存在著目的和意圖是防止在例如離心泵中的這樣的氣鎖的已知裝置。
[0007]通過示例的方式，題為“Soft Star Pump Control System”的美國專利N0.5，545，012公開了具有如下系統(tǒng)的一種技術(shù):該系統(tǒng)通過測量在任一給定時間通過泵馬達(dá)的電流來檢測氣鎖的存在。如果泵檢測到氣鎖，則使用切換電路至較低的馬達(dá)電壓并且使其從低值慢慢地加大到其滿值。然而，美國專利N0.5，545，012中的系統(tǒng)不總是將氣鎖清除干凈并且比該文件中提議的系統(tǒng)復(fù)雜。系統(tǒng)還依賴于可能取決于離心泵所經(jīng)歷的氣鎖的程度而大大地變化的通過了馬達(dá)的電流的量或者留在為系統(tǒng)提供電力的電池上的電荷的量。
[0008]題為“Centrifugalpump with means for precluding airlock” 的美國專利N0.4，087，994公開了具有如下泵的另一種技術(shù):該泵具有包含被設(shè)計成使被困空氣與泵中的水混合以使得其能夠與水一起被離心出來的指狀突起的葉輪。
[0009]題為“Centrifugal water pump”的美國專利N0.4，913，620公開了由如下泵構(gòu)成的又一種技術(shù):該泵的葉輪殼體室具有兩個壁。這些壁中的一個具有接近泵中使用的葉輪的尺寸的半徑，并且另一個具有較大半徑。還有使水流指向出口并打斷任何空氣并且填充可以收集所在的任何空間的兩個終端壁。
[0010]然而，美國專利N0.4，087, 994和4，913，620中的技術(shù)都是不必要得復(fù)雜，并且因為這個原因而在大多情況下造價昂貴。
[0011]鑒于此，存在著用以防止例如離心泵中的氣鎖的新的、更好且更加成本有效的方式的需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]根據(jù)一些實施例，本發(fā)明可以采取以泵和控制電路為特征的設(shè)備的形式。泵可以包括葉輪殼體，該葉輪殼體在頂部配置有用于在泵被浸沒時使被困空氣離開葉輪殼體的狹縫?？刂齐娐房梢耘渲贸墒贡醚h(huán)地通斷預(yù)定的循環(huán)數(shù)，使得當(dāng)泵循環(huán)地斷開時被困空氣將浮動至頂部并且被從狹縫排出。
[0013]根據(jù)一些實施例，本發(fā)明可以包括一個或多個以下特征:
[0014]控制電路可以配置成在預(yù)定的循環(huán)數(shù)之后使泵保持接通。
[0015]控制電路可以配置成提供信令以使泵循環(huán)地通斷預(yù)定的循環(huán)數(shù)從而當(dāng)泵循環(huán)地斷開時被困空氣將浮動至頂部并且被從狹縫排出。
[0016]設(shè)備可以配置有布置在泵與控制電路之間的繼電器，繼電器配置成對從控制電路提供的信令做出響應(yīng)并且提供繼電器信令以使泵循環(huán)地通斷預(yù)定的循環(huán)數(shù)從而當(dāng)泵循環(huán)地斷開時被困空氣將浮動至頂部并且被從狹縫排出。
[0017]設(shè)備可以配置為具有泵和控制電路的組合的泵送系統(tǒng)。
[0018]泵配置成以在其中布置有控制電路的方式含有控制電路。
[0019]泵配置有經(jīng)由軸聯(lián)接至葉輪的馬達(dá)。
[0020]泵配置為離心泵。
[0021]基本操作
[0022]在操作中，所謂的斷續(xù)起動防氣鎖系統(tǒng)可以由用于克服泵中的氣鎖的兩種不同的機(jī)構(gòu)構(gòu)成。首先，有切入葉輪殼體的最高點以允許被困在單元內(nèi)側(cè)的空氣從葉輪殼體內(nèi)側(cè)逸出至葉輪殼體外側(cè)的小狹縫、孔或洞。其次，有使泵循環(huán)地通斷預(yù)定的持續(xù)時間直到氣鎖被從葉輪殼體清除干凈為止的斷續(xù)起動機(jī)構(gòu)。
[0023]通過增加該防氣鎖狹縫，提供了用于在泵被浸沒時使被困空氣離開葉輪殼體的地方。即使在對葉輪殼體增加了狹縫的狀態(tài)下，泵仍然可能變成被氣鎖的。例如，即使在葉輪不斷地旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，空氣也并不一定從增加的狹縫滲出并且可能留在葉輪殼體內(nèi)。這就是由控制電路提供的通/斷循環(huán)可以實施的地方。通過使泵斷開，空氣將浮動至泵的葉輪殼體或內(nèi)室的頂部并且被從狹縫排出。
[0024]在這些所謂“斷開”的時期期間，空氣通過葉輪殼體的頂部排出并且泵充滿液體。當(dāng)馬達(dá)返回到“接通”狀態(tài)時，被充滿液體并且能夠起到預(yù)期的作用。
[0025]本發(fā)明的一個優(yōu)點是提供了用以防止例如離心泵中的氣鎖的新的、更好且更加成本有效的方式。
[0026]發(fā)明的實施例的這些以及其他特征、方面和優(yōu)點將參照結(jié)合附圖進(jìn)行的以下描述中變得明顯。然而，應(yīng)該理解的是，附圖僅僅為了說明的目的而設(shè)計并且不作為發(fā)明的限制的定義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]不必是按照比例繪制的附圖包括以下圖:
[0028]圖1示出作為氣鎖泵的現(xiàn)有技術(shù)中的已知泵的圖。
[0029]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的設(shè)備的圖示，該設(shè)備包括具有在其中配置有防氣鎖狹縫的泵的泵送系統(tǒng)。
[0030]圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的在每次起動時用于圖2中示出的設(shè)備的防氣鎖通/斷啟動循環(huán)的圖。
[0031]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的在防氣鎖通/斷啟動循環(huán)的實施之前的泵的圖。
[0032]圖5是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的當(dāng)在防氣鎖通/斷啟動循環(huán)的實施期間被斷開時的泵的圖。
[0033]圖6是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的當(dāng)在防氣鎖通/斷啟動循環(huán)的實施之后被接通時的泵的圖。
[0034]圖7是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的包括了具有泵和控制電路的組合的泵送系統(tǒng)的設(shè)備的方塊圖。
[0035]在示例性實施例的以下描述中，對附圖進(jìn)行了參照，附圖形成了說明的一部分并且其中通過借助于可以實踐發(fā)明的實施例的說明而示出。應(yīng)該理解的是，可以利用其它實施例，因為可以在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下進(jìn)行結(jié)構(gòu)性和操作性的改變。

【具體實施方式】
[0036]本發(fā)明的細(xì)節(jié)
[0037]圖2至圖7示出了呈現(xiàn)整體表示為10的設(shè)備的形式的本發(fā)明，其包括以泵12和控制電路20 (見圖7)為特征的泵送系統(tǒng)。
[0038]通過示例的方式，圖2示出了可以包括葉輪殼體14的泵12，葉輪殼體14在頂部配置有至少一個狹縫(亦稱“防氣鎖狹縫”)，用于在泵12被浸沒時使被困空氣離開葉輪殼體14。泵12可以采取離心泵的形式以及現(xiàn)在已知的或者將來以后開發(fā)的其他類型或種類的泵。圖2中，狹縫可以基本配置在泵的葉輪殼體的頂部，然而發(fā)明的范圍意包括將狹縫配置在只要被困空氣能夠被從葉輪殼體14的內(nèi)側(cè)釋放的其他部位。此外，發(fā)明的范圍不意在限于狹縫或孔的任何特別的類型、種類或配置，只要在泵被浸沒時使被困空氣能夠從葉輪殼體離開或釋放即可。
[0039]控制電路20(見圖3和圖7)可以配置成使泵12循環(huán)地通斷預(yù)定的循環(huán)數(shù)，使得當(dāng)泵12循環(huán)地斷開時被困空氣將浮動至頂部并且被從狹縫排出。在啟動時泵12循環(huán)地通斷預(yù)定的循環(huán)數(shù)在這里還已知并且被稱作斷續(xù)起動防氣鎖啟動(stutter start ant1-airlock start-up)或者系統(tǒng)，并且在這里也可以稱作防氣鎖通/斷啟動循環(huán)。通過示例的方式，控制電路20(圖7)可以布置或配置在圖2中的泵12的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，并且發(fā)明的范圍不意在限于此。
[0040]圖3
[0041]通過示例的方式，圖3示出了每次起動時具有用于泵12的通/斷循環(huán)的圖表。一旦向泵12供電，馬達(dá)就將接通一段時間，并接著斷開一段時間，并且該過程可以重復(fù)預(yù)定的循環(huán)數(shù)，此后馬達(dá)將繼續(xù)保持接通直到泵12被手動地關(guān)掉電源為止。發(fā)明的范圍不意在限于任何特別的通/斷循環(huán)數(shù)或通/斷循環(huán)的持續(xù)時間。基于這里所公開的，本領(lǐng)域技術(shù)人員無需過度實驗就能夠?qū)⒖刂齐娐?0配置成使泵12循環(huán)地通斷預(yù)定的循環(huán)數(shù)，使得當(dāng)泵12循環(huán)地斷開時被困空氣將浮動至頂部并被從狹縫排出。
[0042]圖4:具有增加的狹縫的氣鎖泵
[0043]圖4示出了例如在防氣鎖通/斷啟動循環(huán)的實施之前的根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的泵送系統(tǒng)10。圖4中，泵12示出被浸入圖4中用暗色表示的諸如水等的流體中。泵12具有增加的可以允許被困空氣的釋放的狹縫，但是在葉輪不斷地使空氣旋轉(zhuǎn)進(jìn)入水(和可能氣穴化)以便形成如由圖4中淡灰色著色所示出那樣的空氣/水混合物的狀態(tài)下，空氣的逸出低效。與圖1中示出的那些類似并且與圖4中示出的那些一致地，來自葉輪的壓力被來自出口軟管的背壓克服，因此沒有離開出口軟管的有意義的流動(如果有的話)。實施中，泵送系統(tǒng)僅僅是或者可以被考慮為僅僅是具有增加的狹縫的氣鎖泵。
[0044]圖5:防氣鎖通/斷啟動循環(huán)的實施
[0045]與圖4中的那個相比，圖5示出了例如當(dāng)泵12在防氣鎖通/斷啟動循環(huán)的實施期間被斷開時的根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的泵送系統(tǒng)10。操作中，當(dāng)馬達(dá)被接通接著被斷開時，水(在葉輪殼體的底部用深灰色著色示出)平靜下來并且空氣(在葉輪殼體的頂部用白色著色示出)被允許滲出防氣鎖狹縫。實施中，泵的接通和關(guān)閉允許被困空氣的釋放，該被困空氣示出為浮動至泵12被浸入所在的流體的頂部的氣泡。
[0046]圖6:在防氣鎖通/斷啟動循環(huán)之后被接通的泵
[0047]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的例如當(dāng)防氣鎖通/斷啟動循環(huán)的實施之后泵被接通時的根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的泵送系統(tǒng)10。當(dāng)泵重新接通時，殼體現(xiàn)在充滿水(如所示出的)并且能夠克服軟管的背壓，允許了水的流動。與圖1中示出的那些相比并且與圖6中示出的那些一致地，來自葉輪的壓力克服了來自出口軟管的背壓，因此有離開并通過出口軟管的水流。實施中，在釋放了空氣之后，泵正確地操作。
[0048]圖7:泵送系統(tǒng)的方塊圖
[0049]圖7示出形成了整體表示為10的泵送系統(tǒng)的一部分并且與電源40有關(guān)地布置的控制電路20。通過示例的方式，泵送系統(tǒng)10可以包括聯(lián)接在泵12與控制電路20之間的繼電器30，如所示出的。操作中，控制電路20提供信令使繼電器30接通/斷開以便使泵12循環(huán)地通斷預(yù)定的循環(huán)數(shù)，使得當(dāng)泵12循環(huán)地斷開時被困空氣將浮動至頂部并被從狹縫排出。通過示例的方式，繼電器30可以被直接聯(lián)接至泵12的馬達(dá)，如圖4至圖6中所示。在啟動過程完成了，控制電路20可以配置成使泵12在預(yù)定的循環(huán)數(shù)之后保持接通。
[0050]繼電器和用于控制和循環(huán)這樣的繼電器的技術(shù)是現(xiàn)有技術(shù)中已知的，并且發(fā)明的范圍不意在限于現(xiàn)在已知的或者將來以后開發(fā)的其任何特別的類型或種類。
[0051 ] 還設(shè)想了如下實施例:其中，控制電路20被直接聯(lián)接至泵12的馬達(dá)并且用以提供信令使馬達(dá)(見圖4至圖6)接通/斷開以便使泵12循環(huán)地通斷預(yù)定的循環(huán)數(shù)，使得當(dāng)泵12循環(huán)地斷開時被困空氣將浮動至頂部并且被從狹縫排出。
[0052]控制電路的相關(guān)的信號處理器的功能性的實施
[0053]控制電路20可以實施為具有信號處理器的信號處理器模塊和/或印刷電路板(PCB)或者形成其一部分，或者以這些方式中的一些組合實施。
[0054]印刷電路板(PCB)是現(xiàn)有技術(shù)中已知的，并且發(fā)明的范圍不意在限于用于實施本發(fā)明的運行時間通/斷循環(huán)功能的現(xiàn)有已知的或者將來以后開發(fā)的其特別的類型或種類。
[0055]通過示例的方式，控制電路20、PCB、相關(guān)聯(lián)的信號處理器和/或任何相關(guān)聯(lián)的信號處理的功能可以利用硬件、軟件、固件或者其組合來實施，然而發(fā)明的范圍不意在限于其任何特別的實施例。例如，在典型的軟件實施中，信號處理器可以采取具有處理器或微處理器、隨機(jī)和/或只讀存取存儲器(RAM/ROM)的一個或多個基于微處理器的構(gòu)架的形式，其中RAM/ROM—起形成了存儲器的至少一部分、輸入/輸出設(shè)備以及將其連接的控制、數(shù)據(jù)及地址總線。本領(lǐng)域技術(shù)人員無需過度實驗就能夠用計算機(jī)程序代碼為這樣的基于微處理器的實施編制程序以執(zhí)行這里描述的功能。發(fā)明的范圍不意在限于利用要么現(xiàn)有已知的要么將來以后開發(fā)的技術(shù)的任何特別的實施。此外，發(fā)明的范圍意在包括作為獨立模塊的或者與用于實施另一模塊的其他線路的一些組合形式的信號處理器。仍此外，發(fā)明的范圍不意在限于用于執(zhí)行信號處理功能的任何特別的類型或種類的信號處理器，或者為了使信號處理器操作而編程或?qū)嵤┑挠嬎銠C(jī)程序代碼的方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員無需過度實驗就能夠理解并了解如何開發(fā)或編寫用于在例如這樣的基于PCB的控制電路上運行的合適的軟件程序或算法，以便實施這里所述的功能。
[0056]這樣的基于PCB的控制電路和/或相關(guān)聯(lián)的信號處理器可以包括用于實施現(xiàn)有技術(shù)中已知的其他功能、但是未形成基礎(chǔ)發(fā)明本身的一部分并且這里未詳細(xì)說明的一個或多個其他子模塊。
[0057]離心泵
[0058]在一個特別的實施例中，本發(fā)明可以采取被包封在將從泵的葉輪排出的水導(dǎo)入到出口管內(nèi)這樣的殼體內(nèi)的離心泵的形式，或者可以實施為這樣的離心泵。在離心泵中，存在有或者可以配置有形成在該包殼或殼體中的用于當(dāng)泵被浸沒時排除被困空氣的小孔或狹縫。與這里所述的一致地，離心泵和/或泵送系統(tǒng)可以包括控制電路類元件20，其功能是在單元或泵送系統(tǒng)通電時使離心泵的例如馬達(dá)循環(huán)地通斷某個預(yù)定時間。
[0059]泵12
[0060]像圖2和圖4至圖7中示出的那樣，泵12也可以包括未形成基礎(chǔ)發(fā)明的例如其他部件、元件、組成部件或電路，包括入口端口、出口端口、壓力轉(zhuǎn)換器、用于將馬達(dá)聯(lián)接至控制電路20的布線，并且由此在這里未詳細(xì)明確和描述。
[0061]此外，具有馬達(dá)和布置或配置于其上的葉輪的泵是現(xiàn)有技術(shù)中已知的，并且發(fā)明的范圍不意在限于要么現(xiàn)有已知的要么將來以后開發(fā)的其任何特別的類型或種類。
[0062]可能的應(yīng)用:
[0063]設(shè)想了包括可能被浸沒并且可能例如在其殼體或葉輪殼體中含有被困空氣的任何類型或種類的泵或轉(zhuǎn)動設(shè)備的可能的應(yīng)用，包括但不限于離心泵或現(xiàn)在已知的或者將來以后開發(fā)的其他類型或種類的能夠浸沒的泵。
[0064]發(fā)明的范圍
[0065]盡管在特別的實施例的上下文中描述了，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言明顯的是，可以發(fā)生對這些技術(shù)進(jìn)行的大量的變型和各種改變。因此，雖然已經(jīng)參照發(fā)明的一個或多個優(yōu)選實施例特別地示出并描述了發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，可以造不脫離如上所述的發(fā)明的范圍和精神的情況下在其中進(jìn)行形式或形狀上的某些變型或改變。
【權(quán)利要求】
1.一種設(shè)備，包括: 具有葉輪殼體的泵，所述葉輪殼體在頂部配置有狹縫，所述狹縫用于在所述泵被浸沒時使被困空氣離開所述葉輪殼體；和 控制電路，其配置成使所述泵循環(huán)地通斷預(yù)定的循環(huán)數(shù)，使得當(dāng)所述泵循環(huán)地斷開時所述被困空氣將浮動至所述頂部并且被從所述狹縫排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述控制電路配置成在所述預(yù)定的循環(huán)數(shù)之后使所述泵保持接通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述控制電路配置成提供信令以使所述泵循環(huán)地通斷所述預(yù)定的循環(huán)數(shù)從而當(dāng)所述泵循環(huán)地斷開時所述被困空氣將浮動至所述頂部并且被從所述狹縫排出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備配置有繼電器，所述繼電器布置在所述泵與所述控制電路之間，所述繼電器配置成對從所述控制電路提供的所述信令做出響應(yīng)并且提供繼電器信令以使所述泵循環(huán)地通斷預(yù)定的循環(huán)數(shù)從而當(dāng)所述泵循環(huán)地斷開時所述被困空氣將浮動至所述頂部并且被從所述狹縫排出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備被配置為具有所述泵和所述控制電路的組合的泵送系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述泵配置成以在其中布置有所述控制電路的方式含有所述控制電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述泵配置有經(jīng)由軸聯(lián)接至葉輪的馬達(dá)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述泵被配置為離心泵。
【文檔編號】F04D1/04GK104470675SQ201380030893
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年6月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月14日
【發(fā)明者】J·洛佩斯, J·埃斯特拉達(dá), K·蒂德 申請人:流量控制有限責(zé)任公司