[发明专利]流量控制取样泵装置

说明书

一般，本发明涉及泵装置，更具体地说，关系到适合于供个人或地区收集气载污染物的空气取样设备的泵装置。

收集气载污染物中一些有毒烟雾，灰尘，粒子，气体和蒸汽的空气取样设备是大家都知道的。一般，这种设备与真空源，例如，泵连接，由此可通过泵的动作将气载或空气中污染物质吸入该设备中。和空气取样设备相配的泵，通常称为小型取样泵是轻型的并可携带的，因而为必须在周围空气可能受污染和/或存在危险的环境中进行工作的工业卫生学家或其它人员所便于携带。

目前，用于这类取样的最小型的取样泵应用一些电子流量控制机械的结构，以改变施加于泵电机的电压，而力图维持大体上不变的流速，在这些设备中，流速和所施加的电压的关系是一“推理上”的关系。在这推理控制系统中，由于气动负载，泵电机和流速的电参数之间的瞬时关系是预先设定的和不可改变的。于是，使用这种固定关系设计一正向传送电机电压控制电路以提供对气动负载变化，电机温度变化等的补偿。一应用这样一系统的设备的例子是宾夕法尼亚州，匹兹堡的矿井安全装置公司(“MSA”)制造的Flow-lite泵。

美国专利号4,063,824公开了一空气取样泵装置，在这装置中，由压力开关和适宜电路将流过针阀小孔的压降转化成一信号，此信号构成了施加于泵电机的电压。这种间接控制装置仍然没有直接地测量和显示经过泵的体积流动速率。在美国专利号4,389,903中提供了另一种控制装置的实例。这个装置使用质量流量代替体积流动，并通过适当的电路把热线风速计的温度变化转变成一控制泵电机的电压信号。

尽管间接和推理的控制装置通常起到良好作用，但它们不能直接地测量和显示流过泵的实际体积流动速率(流速)。它们也具有一些实际上固有的限制，从而影响了其流量控制的精确性。例如，象泵的老化，那样的控制装置就不能自动地对泵特性的变化进行补偿。在这种情况下，为了达到所要求的补偿，实际上人们必须重新调整泵的适当补偿控制。除了正常老化和泵部件的损坏引起的流量变化外，还可产生由轴承或泵阀中的污垢引起的更严重变化和由机械冲击引起曲柄臂的不对准等。以上所述的推理和间接控制技术不能使这些流量变化与负载需要的变化区分开来。施加于泵电机的电压明显地不同于所需要的电压，从而导致流速受到一些与由负载所引起的流速波动无关的作用而发生改变。

为此，对于包括具有流量传感器的电子流量控制机构的小型取样泵装置存在着一直接测量和显示泵的体积流量的优点。于是，这种信号可用来控制泵电机，并且该机构工作起来不会因泵工作特性变化而受到妨碍和影响。

一般地说，本发明涉及一种可携式泵装置，它适合于供收集气载或空气中污染物质的空气取样设备使用。泵装置包括一具有流量传感器的流量控制机构，它产生一与流过泵的体积流速成正比的电子信号，以及为泵提供反馈的控制电路，从而使流量控制机构能精确地运行而与泵特征的变化无关。最好，由流量传感器所发出的电信号与流过泵的体积流速成正比和直线比。这信号由电机控制电路用来控制泵的电机电压且也向使用者显示。

本发明的流量传感器，也叫做层流检测计，它包括一与电子压差转换器一起操作的、安装在泵的出口通道上的层流部件，此转换器则测量穿过层流部件的压降。对于目前可买到的热线风速机，热差传感器，孔板流量计等那样的流量检测设备来说，这样布置的优点包括高精度，快反应，低压降，极佳直线性关系，相当低的温度偏差(一般每华氏度小于0.15％)，实质上无绝对压力灵感度，结构简单(无运动部件)，宽的流量范围(仅受低压下的压差测量的精确性限制)和使用方便。

本发明的其它细节，目的和优点将随下列本发明的目前最佳实施例和目前最佳方法的说明而成为明显的。

本发明将从下列所示的仅当作例子的最佳实施例并结合附图的说明成为更容易明白的，其中：

图1是根据本发明构成的一小型取样泵装置的最佳实施例的示意图；

图2是一层流部件的实例的局部剖视图；

图3是图2所示的、连接到压力转换器的层流部件的横截面视图，形成了本发明的流量传感器；

图4是一适合于在本发明的泵装置中使用的泵电机控制电路的线路图。