具有減少的脈動的蠕動泵和所述蠕動泵的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于輸送流體的輸送介質(zhì)通過軟管的蠕動栗，其具有包括弓狀成形的鞍座內(nèi)面的鞍座和繞旋轉(zhuǎn)軸線可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在鞍座中的轉(zhuǎn)動件，所述轉(zhuǎn)動件包括多個按照角度繞旋轉(zhuǎn)軸線分布的、至少暫時對置于鞍座內(nèi)面設(shè)置的軟管擠壓機(jī)構(gòu)，用于從外部這樣對要設(shè)置在鞍座內(nèi)面和轉(zhuǎn)動件之間的軟管加載，使得在轉(zhuǎn)動件旋轉(zhuǎn)時，由于通過軟管擠壓機(jī)構(gòu)對軟管的外部加載引起的軟管的通過橫截面相應(yīng)局部的變窄部能夠隨著相關(guān)的軟管擠壓機(jī)構(gòu)沿鞍座內(nèi)面運(yùn)動，以便在軟管中輸送所述輸送介質(zhì)，其中鞍座沿鞍座內(nèi)面以所述次序具有沿鞍座內(nèi)面優(yōu)選30°的沉入?yún)^(qū)域、在鞍座內(nèi)面的至少與兩個軟管擠壓機(jī)構(gòu)之間的間距相同大小的角度范圍上的密封區(qū)域以及用于軟管擠壓機(jī)構(gòu)的浮出區(qū)域，并且其中在轉(zhuǎn)動件的旋轉(zhuǎn)軸線和鞍座內(nèi)面之間的徑向距離在沉入?yún)^(qū)域中減小，而在浮出區(qū)域中增大，從而軟管擠壓機(jī)構(gòu)在其通過沉入?yún)^(qū)域的運(yùn)動中漸增地對軟管加載，而使其通過橫截面變窄，并且在通過浮出區(qū)域的運(yùn)動中可以使軟管卸載，以便消除或至少減少相應(yīng)的變窄。此外本發(fā)明涉及所述蠕動栗的一種應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]已知的是，為了輸送流體的輸送介質(zhì)而使用軟管栗，所述軟管栗裝備有軟管擠壓機(jī)構(gòu)，所述軟管擠壓機(jī)構(gòu)例如可以構(gòu)造成滑座或滾子。所述軟管擠壓機(jī)構(gòu)可以封閉處于轉(zhuǎn)動件和鞍座內(nèi)部之間的間隙中的軟管。通過封閉位置的向前運(yùn)動來輸送所述輸送介質(zhì)。在此軟管擠壓機(jī)構(gòu)在沉入?yún)^(qū)域中進(jìn)入軟管中，直到其逐漸在與密封區(qū)域的過渡部中最終封閉軟管。在密封區(qū)域中產(chǎn)生的封閉隨著轉(zhuǎn)動件和軟管擠壓機(jī)構(gòu)沿軟管移動，由此產(chǎn)生軟管栗的輸送效果。密封區(qū)域的長度延伸至少在軟管的一個區(qū)段上延伸，所述區(qū)段對應(yīng)于兩個相繼的軟管擠壓機(jī)構(gòu)沿其輸送軌道的距離。從密封區(qū)域到在蠕動栗的排出側(cè)上的浮出區(qū)域的過渡部開始，軟管中的封閉位置打開，其方式為打開的軟管擠壓機(jī)構(gòu)從軟管中浮出并且封閉位置再次打開。在該過程中，軟管的內(nèi)部容積在封閉位置上或在封閉位置的周圍區(qū)域中擴(kuò)大。當(dāng)壓縮和封閉軟管時，其內(nèi)部容積減少，與此相對，在軟管擠壓機(jī)構(gòu)完全從軟管中浮出時，軟管具有其正常的橫截面并且與封閉的狀態(tài)中相比在相關(guān)的區(qū)域中具有明顯更高的內(nèi)部容積。通過內(nèi)部容積的這種增加，在軟管擠壓機(jī)構(gòu)浮出時實現(xiàn)回吸效應(yīng)。浮出的軟管擠壓機(jī)構(gòu)后面的另一個軟管擠壓機(jī)構(gòu)在輸送流體進(jìn)入栗的進(jìn)入?yún)^(qū)域和發(fā)生浮出的移出區(qū)域之間封閉軟管。在移出區(qū)域中內(nèi)部容積的增大或回吸效應(yīng)因此只作用在栗的出口側(cè)。這導(dǎo)致，已經(jīng)輸送的輸送流體回吸到栗中。如果將輸送看作連續(xù)的過程，則可以看到，在軟管擠壓機(jī)構(gòu)每次從軟管中的浮出時周期性出現(xiàn)回吸效應(yīng)。重復(fù)的回吸效應(yīng)使得通過栗的體積流量不均勻并且在下面稱為脈動效應(yīng)。根據(jù)發(fā)生浮出的轉(zhuǎn)動件旋轉(zhuǎn)持續(xù)時間或角度范圍，得到回吸效應(yīng)不同的動態(tài)過程。所述動態(tài)過程可能例如在短的或長的角度范圍上發(fā)生。
[0003]為了使回吸效應(yīng)均勻化，在現(xiàn)有技術(shù)中在一個轉(zhuǎn)動件上安裝多個軟管擠壓機(jī)構(gòu)。然而這是有缺點的，即，多個軟管擠壓機(jī)構(gòu)對軟管強(qiáng)烈加載。這導(dǎo)致磨損加劇，所述磨損尤其是在軟管的內(nèi)部是不希望的，因為其可能污染輸送介質(zhì)。此外在現(xiàn)有技術(shù)中已知，使用不僅一個輸送軟管，而是使用兩個并行運(yùn)行的軟管，所述軟管由轉(zhuǎn)動件的在相位上彼此錯開作用的軟管擠壓機(jī)構(gòu)掃過。在栗中的兩個軟管通常在栗之前或之后分別利用Y形件分別在栗的單獨的輸送或?qū)С鲕浌苤邢鄷R合。通過在轉(zhuǎn)動件上的軟管擠壓機(jī)構(gòu)的進(jìn)一步增加和相移，在運(yùn)行中實現(xiàn)了回吸效應(yīng)和對應(yīng)的脈動效應(yīng)更好的均勻化。
[0004]DE 196 11 637 B4提出，在軟管擠壓機(jī)構(gòu)從軟管中浮出期間，提高轉(zhuǎn)動件的角速度，以便由此補(bǔ)償由于擴(kuò)張的軟管出現(xiàn)的回吸效應(yīng)。為此角度傳感器與轉(zhuǎn)動件連接，利用所述角度傳感器的測量結(jié)果，與角度相關(guān)地控制轉(zhuǎn)動件的速度變化。然而在生產(chǎn)速度高時這在控制技術(shù)上可能是困難的并且由于所需的加速是耗費(fèi)能量的。在一些情況下只可達(dá)到小的轉(zhuǎn)動件速度。WO 2009/095358提出補(bǔ)償由擴(kuò)張的軟管產(chǎn)生的脈動效應(yīng)的另一種可能性。軟管為此沿鞍座內(nèi)面被引導(dǎo)，所述鞍座內(nèi)面具有不恒定的半徑。為了盡管如此也能通過鞍座內(nèi)面軟管擠壓機(jī)構(gòu)保持軟管封閉，所述軟管擠壓機(jī)構(gòu)彈性地預(yù)緊，從而其可以克服鞍座內(nèi)面和轉(zhuǎn)動件的旋轉(zhuǎn)軸線之間的距離的一定的改變。當(dāng)在此軟管擠壓機(jī)構(gòu)進(jìn)一步移動遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)動件的旋轉(zhuǎn)軸線時，則提高其速度，從而可以通過輸送介質(zhì)的加強(qiáng)的輸送來補(bǔ)償回吸效應(yīng)。DE 24 52 771 Al公開了類似的補(bǔ)償方法，然而其中速度差不是通過鞍座形引起，而是通過轉(zhuǎn)動件的關(guān)于鞍座中點偏心設(shè)置的旋轉(zhuǎn)軸線引起。在轉(zhuǎn)動件中同樣設(shè)置徑向可移動的軟管擠壓機(jī)構(gòu)，所述軟管擠壓機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)動件的旋轉(zhuǎn)軸線相對于鞍座內(nèi)面具有大距離的位置上從轉(zhuǎn)動件中移出較遠(yuǎn)，而其在轉(zhuǎn)動件的旋轉(zhuǎn)軸線和鞍座內(nèi)面之間的距離較小的位置上移入較遠(yuǎn)。因此得出各個軟管擠壓機(jī)構(gòu)到軟管上的不同的速度。其這樣設(shè)計，使得在軟管擠壓機(jī)構(gòu)的浮出區(qū)域之外加強(qiáng)的輸送補(bǔ)償回吸效應(yīng)。在后面兩個所提到的解決方案中不利的是，軟管擠壓機(jī)構(gòu)必須設(shè)計成在轉(zhuǎn)動件中是可運(yùn)動的，這導(dǎo)致栗的磨損和較高的失效概率。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的任務(wù)是，克服現(xiàn)有技術(shù)的所述缺點并且找到一種用于避免脈動效應(yīng)的機(jī)械上簡單且可靠的解決方案，所述解決方案盡可能在高的生產(chǎn)速度時也可以使用。
[0006]本發(fā)明的主題在第一方面是一種蠕動栗，其中軟管擠壓機(jī)構(gòu)這樣按角度間隔開地設(shè)置在轉(zhuǎn)動件上并且浮出區(qū)域在這樣的角度范圍上繞轉(zhuǎn)動件的旋轉(zhuǎn)軸線延伸，使得在轉(zhuǎn)動件旋轉(zhuǎn)時可以總是有一個軟管擠壓機(jī)構(gòu)在浮出區(qū)域中，其中鞍座內(nèi)面在浮出區(qū)域中這樣延伸，使得鞍座內(nèi)面和轉(zhuǎn)動件的旋轉(zhuǎn)軸線之間的徑向距離沿軟管擠壓機(jī)構(gòu)的運(yùn)動軌道這樣變化，使得在通過浮出區(qū)域時這樣對通過軟管擠壓機(jī)構(gòu)對軟管的加載進(jìn)行調(diào)制，使得軟管的內(nèi)部容積在通過軟管擠壓機(jī)構(gòu)加載的位置至少大致均勻地增加。
[0007]該解決方案的優(yōu)點是，可以選擇機(jī)械上簡單的構(gòu)造并且仍能實現(xiàn)脈動效應(yīng)的均勻化。當(dāng)在其浮出期間在軟管擠壓機(jī)構(gòu)上軟管的內(nèi)部容積均勻增加時，脈動被補(bǔ)償。當(dāng)這樣選擇浮出的速度，使得體積均勻增加時，這是可能的。在此要注意，被擠壓的軟管的體積不是隨軟管擠壓機(jī)構(gòu)從軟管中的浮出位移線性增加，而是在卸載開始時強(qiáng)烈地并且隨著逐漸浮出較不強(qiáng)烈地增加。在考慮到這點的情況下改變鞍座內(nèi)面和轉(zhuǎn)動件的旋轉(zhuǎn)軸線之間的徑向距離能夠使軟管擠壓機(jī)構(gòu)相應(yīng)地首先非常緩慢地從軟管中浮出。隨著不斷浮出此時浮出速度也增大，例如以指數(shù)函數(shù)的形式增加。對于在轉(zhuǎn)動件中半徑固定的軟管擠壓機(jī)構(gòu)，相應(yīng)的浮出速度能通過鞍座內(nèi)面的形狀實現(xiàn)。以軟管擠壓機(jī)構(gòu)通過這樣的鞍座內(nèi)面的浮出區(qū)域在速度恒定時實現(xiàn)輸送介質(zhì)恒定的體積流。
[0008]在蠕動栗的一種實施形式中，各軟管擠壓機(jī)構(gòu)繞轉(zhuǎn)動件的旋轉(zhuǎn)軸線相對于彼此以相同的角距離分布并且浮出區(qū)域的長度對應(yīng)于轉(zhuǎn)動件中的兩個軟管擠壓機(jī)構(gòu)之間的角距離。以這種方式，在軟管擠壓機(jī)構(gòu)完全釋放軟管時，另一個后面的軟管擠壓機(jī)構(gòu)進(jìn)入浮出區(qū)域并且開始浮出，在所述浮出中從栗輸出的體積流量是恒定的。因為該過程連續(xù)地并且優(yōu)選無過渡交疊地重復(fù)，在轉(zhuǎn)動件恒定的轉(zhuǎn)速時得到來自栗的均勻的體積流。在用軟管最大360°的纏繞轉(zhuǎn)動件時，可以利用兩個軟管擠壓機(jī)構(gòu)構(gòu)成這樣的蠕動栗。在纏繞較小時，可以構(gòu)成具有三個軟管擠壓機(jī)構(gòu)的構(gòu)造。當(dāng)然也可設(shè)想使用更多軟管擠壓機(jī)構(gòu)。必須始終有至少一個軟管擠壓機(jī)構(gòu)封閉軟管，由此可以實現(xiàn)可靠的輸送。
[0009]在蠕動栗的另一種實施形式中，在沒有調(diào)制的情況下在鞍座內(nèi)面和轉(zhuǎn)動件的旋轉(zhuǎn)軸線之間的徑向距離的變化過程沿浮出區(qū)域的至少一些部分符合線性函數(shù)、多項式(Polynom)或指數(shù)函數(shù)。通過這樣的函數(shù)，軟管擠壓機(jī)構(gòu)連續(xù)從軟管中浮出，其中多項式的或指數(shù)的函數(shù)實現(xiàn)了對脈動效應(yīng)的上述補(bǔ)償?shù)囊徊糠?。剩余的誤差可以通過附加的調(diào)制補(bǔ)
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[0010]在蠕動栗的另一種實施形式中，在鞍座內(nèi)面和轉(zhuǎn)動件的旋轉(zhuǎn)軸線之間的徑向距離沿軟管擠壓機(jī)構(gòu)的運(yùn)動軌道除了徑向距離的均勻增加以外還這樣跟隨沿浮出區(qū)域的調(diào)制，使得所述調(diào)制通過由軟管擠壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)較強(qiáng)烈的或較弱的加載來補(bǔ)償隨鞍座內(nèi)面和轉(zhuǎn)動件的旋轉(zhuǎn)軸線之間的徑向距離的軟管的內(nèi)部容積的不均勻的增加。
[0011]在蠕動栗的另一種實施形式中，在鞍座內(nèi)面和轉(zhuǎn)動件的旋轉(zhuǎn)軸線之間的徑向距離的調(diào)制通過在沒有對鞍座內(nèi)面調(diào)制的情況下對同類的蠕動栗的測量這樣確定，使得通過反作用的調(diào)制來補(bǔ)償在沒有調(diào)制的情況下在蠕動栗上測量的輸送介質(zhì)中的脈動效應(yīng)。盡管可以通過例如在浮出區(qū)域上的浮出的多項式的或指數(shù)的變化過程實現(xiàn)排出的體積流量的均勻化，通過在還未最終優(yōu)化的栗上測量剩余的脈動并且將所述測量結(jié)果用于通過鞍座內(nèi)面的形狀實現(xiàn)的補(bǔ)償，可以優(yōu)化所述均勻化。尤其是在所述將測量結(jié)果用于補(bǔ)償時要考慮，軟管擠壓機(jī)構(gòu)從軟管中的浮出行程以何種方式與軟管的體積增加相關(guān)聯(lián)，以便由測量的脈動效應(yīng)得到適當(dāng)?shù)陌白鶅?nèi)面幾何結(jié)構(gòu)。
[0012]在本發(fā)明的另一個方面提出按照權(quán)利要求1所述的蠕動栗，其中，軟管擠壓機(jī)構(gòu)這樣按角度間隔開地設(shè)置在轉(zhuǎn)動件上并且浮出區(qū)域在這樣的角度范圍上繞轉(zhuǎn)動件的旋轉(zhuǎn)軸線延伸，使得在轉(zhuǎn)動件旋轉(zhuǎn)時總是有至少兩個相繼的軟管擠壓機(jī)構(gòu)可以在浮出區(qū)域中，其中鞍座內(nèi)面在浮出區(qū)域中這樣伸展，使得鞍座內(nèi)面和轉(zhuǎn)動件的旋轉(zhuǎn)軸線之間的徑向距離沿軟管擠壓機(jī)構(gòu)的運(yùn)動軌道這樣變化，使得在通過浮出區(qū)域時對通過軟管擠壓機(jī)構(gòu)對軟管的加載這樣進(jìn)行調(diào)制，使得在通過浮出區(qū)域時由于通過所述兩個分別共同通過浮出區(qū)域的軟管擠壓機(jī)構(gòu)之一對軟管的加載的改變在輸送介質(zhì)中產(chǎn)生的脈動效應(yīng)通過由所述兩個分別共同通過浮出區(qū)域的軟管擠壓機(jī)構(gòu)中的另一個對軟管的加載的改變至少部分地得到補(bǔ)償。
[0013]如已經(jīng)在上面解釋的，由于軟管擠壓機(jī)構(gòu)從軟管中的浮出均勻