平衡式流出物输送系统 相关申请
本申请要求美国临时申请的权益，该申请的申请号为60/250667，申请日为2000年12月4日。
【技术领域】
本发明涉及一种流出物输送系统，特别是涉及一种利用重力的半自动机械系统，用以输送多种流出物，包括流体、化学制品及流浆，但不局限于此。
背景技术
各种流出物输送系统的存在和使用已有很长时间。一个简单的机械流出物输送系统的例子是，用手摇泵将水从源容器中引出，并输送给接收容器。第二个例子是全密封的复杂的系统，是一个电子控制的蠕动泵，有自动压力和流量传感器和利用抗蚀管道的全密封系统，用来从混合容器向反应模中输送危险化学浆液。然而，对于从容量为几加仑的容器中流向接收容器的的流出物的半自动地输送，则需要一种安全、可靠、且易于操作的简单机械系统。
【发明内容】
本发明的一个目的是发明一种平衡式流出物输送系统，或CBETS，即半自动和全机械系统；
本发明的另一目的是提供一种安全、可靠且易于操作的CBETS；
其他目的与前述目的一起可从下面描述的本发明地运用中和示于附图中的的实施例中获得。
【附图说明】
考虑到如下实施例的详细描述，可更好地理解本发明，且上述的发明目的也变得更加明显。为了清楚说明，将参考附图做进一步详细说明，其中：
图1是本发明的CBETS在初始起动状态的第一侧视图，其中，一手柄部件和一体的安全互锁装置，都处于锁定位置，以防止流出物输送过程的起动；
图2和图3通过CBETS的部分顶视图，示出了上述的与接收容器盖板一体化的安全互锁装置的功能；
图4是本发明CBETS在起动状态的第二侧视图，其中，上述手柄部件移动到其未锁定位置，以便能够起动流出物输送过程；
图5是本发明的CBETS在流出物输送过程中的第三侧视图，其中，源容器中的流出物已部分地输送到接收容器中；
图6是本发明的CBETS在流出物输送过程结束时的第四侧视图，其中，源容器内的流出物已被完全输送到接收容器中；
图7是本发明的CBETS的第五侧视图，其中，上述手柄部件部分地向下拉向其初始锁定位置；
图8是本发明的CBETS的第六侧视图，系统转回到其起动初始状态，上述手柄部件转向其锁定位置；
图9是本发明的CBETS的另一实施例的侧视图，其中平衡容器部件被平衡重物取代；
图10是本发明的CBRTS的又一实施例的侧视图，其中可调减震装置被移至相比于图5中所示的更高的位置。
【具体实施方式】
在本发明如下的详细描述中，为了对本发明有全面的了解而阐述了大量的细节。然而，对于本领域技术人员来说，很显然在本发明的实践中不需这些细节。另一方面，为避免对本发明不必要模糊的描述，现有的方法、过程、部件没有进行细节性的描述。
这里，参考“一个实施例”或“实施例”，是指可从本发明的至少一个实施例中推断出的与该实施例相关的一个具体的部件、结构、或特征。在说明书中不同地方出现的短语“在一实施例中”不一定都指同一实施例，也不是与其他实施例互相排斥而独立的或替换的实施例。
图1是本发明的CBETS在初始起动状态的第一侧视图，其中，手柄部件和整体式的安全互锁装置都位于锁定位置，以防止起动流出物输送过程；源流出物2封闭在源容器1中，源容器1的盖子已先被移走，流出物被输送到接收容器10，接收容器可用标高为S1的初始液位13示出。为进一步说明接收容器液位的高度其他标高还有S2、S3和S4。为进一步利用流出物，在接收容器10上还安装有输出阀11和输出管12。源容器1用源容器托架20可拆卸地支托着，源容器托架经源臂21连接于具有轴承25的枢轴上。以与源容器1以某种程度相对的方式，有密封有平衡流出物61的平衡容器60，用平衡容器托架22可锁定地支托着，平衡容器托架22也用轴承连接到枢轴上，但却是经平衡臂23。在本实施例中最好是，平衡容器60及其所盛装的流出物61可分别被选择为和源容器1及其所盛的源流出物2一样。同样地，平衡容器托架22及平衡臂23的尺寸和重量，可分别被选择为与源容器托架20及源臂一样。然而，虽然部件20、21，22和23都做成一个刚性体，但却存在确定的角度不对称性，这是由于平衡容器60的轴处于水平，而源容器1的轴与垂直方向成角度θ1所引起的。不对称的理由将在随后解释。一干扰片24设置在靠近平衡容器托架22一边的附近上，设计成可与接收容器的盖板40上的槽口41协同工作。一柔性缆绳26，其一端系在平衡容器托架22底部的角上，越过滑轮27，另一端终止于手柄28。这样，当手柄28被手动地向下拉时，平衡容器托架22，通过柔性缆绳26和滑轮27的共同作用，将绕具有轴承25的枢轴转动地向上升起，反之，则反向运动。然而，需要说明的是，手柄28受到固定卡件29的卡面30的限制而不能向上移动，固定卡件与系统框架连成一体，为简明起见系统框架未在图中示出。可调减震机构53，包括一个减震板52，通过减震枢轴点51可旋转地连接在固定支柱50上，可调减震机构位于所述源容器1的初始起动位置之上。此外，支柱50的位置可相对于系统框架垂直地调整。可调减震机构53的相应功能将在后面说明。
图2和图3通过图1所示的CBETS的部分的顶视图(A-A)，示出了与接收容器的盖板40连成一体的上述一体式安全互锁机构的功能。图2所示的盖板40位于右边，盖板40可以从顶部，部分或全部地掩盖接收容器10的容器顶部开口15。同时，盖板40的槽口41位于平衡容器托架22干扰片24的右面，这样，盖板40的下边44将阻止包括平衡容器60和平衡容器托架22在内的组件从初始起动装置的任何向下运动。这样，通过平衡臂23、具有轴承25的枢轴及源臂21的结构，可阻止包括源容器1和源容器托架20在内的组件从其初始起动位置的任何向上晃动，否则将开始从源容器1中向外倾倒源流出物2。盖板40被推开后(通过手柄43和连接臂42沿着图2中向左指箭头的方向，可被操作者一直推向左边如图3所示的位置)，盖板40完全打开接收容器10的顶部开口15，以使接收容器10接收来自源容器1中的源流出物2。此时，槽口41的位置与干扰片24的位置相配，包括平衡容器60和平衡容器托架22在内的组件将从其初始起动位置向下运动。这样，通过平衡臂23、具有轴承25的枢轴和源臂21的结构，可允许包括源容器1和源容器托架20在内的组件从其初始起动位置向上旋转，因而使源容器1中的源流出物2向外倒入完全打开的接收容器顶部开口15。换句话说，这种一体式安全互锁部件的运作，可防止源容器1中的任何源流出物2向外倾倒，直至接收容器10的顶部开口15向源流出物2完全敞开。
由于上述一体式安全互锁装置被推至如图3所示的位置，在其起动状态的CBETS第二侧视图中，手柄28恰好移至其未锁定的位置，以能够起动如图4所示的流出物输送过程。源容器1、源流出物2、源容器托架20及源臂21的组合重量的作用，产生源转矩Ts，推动这些组件相对于具有其轴承25枢轴作顺时针旋转运动。为了叙述的简便性，源转矩Ts可用数学式表示如下：
源转矩Ts＝Ws×SMTA1，……(1)
其中，Ws相当于源容器1、源溶液2、源容器托架20及源臂21的重量简单相加的源重量；SMTA1是源机构转矩臂1，等于具有轴承25的枢轴与Ws之间的距离，就好像Ws都集中于称作源机构重心1或SMCG1的一点。
然而，另一方面，平衡容器60、平衡流出物61、平衡容器托架22及平衡臂23的组合重量，产生平衡转矩Tb，使上述部件相对于具有轴承25的枢轴逆时针旋转。不离开本发明的基本原理和范围，某些元件如手柄28及柔性缆绳26对转矩的影响，可忽略不计，因为它们的重量与例如平衡流出物61的重量相比很轻。这样，平衡转矩Tb可很容易地作如下数学表示：
平衡转矩Tb＝Wb×BMTA1，……(2)
其中，Wb等于平衡重量，它是平衡容器60、平衡流出物61、平衡容器托架22及平衡臂23的重量简单相加的组合重量；BMTA1是平衡机构转矩臂1，等于具有轴承25的枢轴和Wb之间的距离，就好像Wb都集中于称作平衡机构重心1或BMCG1一点。
最后一个影响机构流出物输送过程的因素是摩擦力矩，用Tf表示，是由如具有轴承25的枢轴、柔性缆绳26和滑轮27之间接触面积引起的。摩擦力矩Tf阻止系统任何顺时针或逆时针的旋转，直到可用的系统净转矩超过Tf。也就是说，为了起动系统的逆时针旋转以实现流出物的输送过程，需要满足如下数学关系(3A)：
平衡转矩Tb-源转矩Ts＞摩擦力矩Tf………(3A)
在本发明的一个实施例中，为使系统简化，平衡容器60及其封闭的平衡流出物61，选为与源容器1及其封闭的源流出物2是相同的。同样地，平衡容器托架22与平衡臂23的尺寸和重量，也分别制成与源容器托架21和源连接臂21的尺寸和重量相同。因此，
Wb＝Ws ……(4)
然而，系统中形成在平衡臂23和源臂21之间的角度不对称性，当平衡臂23沿水平方向时，源臂21的方向与与垂直方向形成夹角θ1，从而产生如下关系：
BMTA1＞SMTA1 ……(5)根据关系式(1)、(2)、(4)和(5)，可得出平衡转矩Tb要大于源转矩Ts，这样它们相差的幅值可用夹角θ1作明显地调整。实际上，在本实施例中，所选的夹角θ1的值满足关系式(3A)。因此，如图4所示，一旦手柄28从固定卡件29的卡面30放开，包括源容器1、源流出物2、源容器托架20、源臂21、平衡容器60、平衡流出物61、平衡托架22及平衡臂23在内的系统将绕着具有轴承25的枢轴立即开始逆时针旋转，使得想要的流出物从源容器1中经过容器顶部开口15输送到接收容器10中。
(014)重要的是，应当注意，考虑到关系式(1)和(2)，有许多可选择的方法实现等式(3A)以达到想要的流出物输送过程。例如，盛有平衡流出物61的平衡容器60可选用比盛有源流出物2的源容器1尺寸大的。又如，平衡流出物61可选用比源流出物2比重高的物质。再如，所用的平衡臂23比源臂21长。还有，用如图9所示的校准平衡重物替代平衡容器60。再如，将上述的例子部分或全部结合起来使用。不过，图4中所举例说明的实施例，具有独一无二的优点，即对各种尺寸的源容器和其中的源流出物的处理是简单可靠的，对于源容器尺寸及源流出物类型每种选择的组合，操作者仅需要在平衡容器托架22内放置另一个同样的容器即可完成。
下面继续流出物输送过程，图5示出CBETS的第三侧视图，其中源容器1中的源流出物2已部分地被输送到接收容器10中。应当注意，当机械系统转动到第二方位θ2时，两个转矩臂BMTA2和SMTA2变得大致相等。然而，由于源流出物2的损失，新的当量源重量Ws2比其初始值Ws有明显的减少。或者相当于，
Ws2＜＜Wb ……(6)这样，又可满足关系式(3A)，从而保证了机械系统连续地逆时针旋转，直到完成流出物输送过程。实际上，根据关系式(6)，关系式(3A)可被改写成：
平衡转矩Tb-源转矩Ts＞＞摩擦力矩Tf ……(3B)这意味着，由于源流出物2从源容器1中倒空，机械系统的连续逆时针旋转加速过度，从而在流出物输送过程快终止时产生不希望有的冲击、噪音和振动。为抵制这种影响，可使用上面所述的可调减震机构53。应当注意，在如图4所示，流出物输送过程开始时，源容器1及源容器托架20未与减震板52接触，可调减震结构53不执行任何功能。然而，如图5所示，当源容器托架20摆动，与减震板52接触时，可调减震机构53便开始执行其功能。当它相对于固定支柱50可转动时，并连续旋转至图6中θ3的最终位置时，减震板52的重量确实向机械系统提供反作用阻尼转矩，在这一最终位置，流出物2已被完全倒入接收容器10中，最终容器液位13在标高S2处。应当注意，通过柔性缆绳26和滑轮27的共同作用，手柄28现在被机械系统移至高点。
为将CBETS转回至其初始状态，系统的操作者可手动地将手柄28一直向下拉，并将其锁定在固定卡件29的卡面30，这些步骤分别示于图7和图8中。当然，此时，倒空的源容器1可用另一容器取代，整个流出物输送过程再次重复。
图9示出CBETS前述实施例的一侧视图，其中，盛有平衡流出物61的平衡容器60用平衡重物70取代。为保持如图1所述系统的相似功能，平衡重物70的重量与平衡容器60及平衡流出物61的组合重量相同。
图10示出CBETS另一实施例的一个侧视图，其中，可调减震机构53移至比图5中所示位置更高的位置。当图5和图10所示的机械系统，旋转至同样的第二角度位置θ2时，图5所示的源容器托架20刚好摇摆至与减震板52相接触，而图10中的容器托架20尚未接触到减震板52上。这表明，图10中CBETS的减震作用与图5中的CBETS相比开始于流出物输送过程较晚的阶段。换句话说，图10中的CBETS产生的减震程度比图5中的CBETS小。
如上所述，用于从源容器向接收容器半自动地输送流出物的平衡式流出物输送系统或CBETS的实施例的具体装置及其相关操作方法已详细描述。本发明用优选实施例的举例做作出说明。然而，对于本领域技术人员，可以很容易地采用和修改本发明的实施例，以适合其他的应用，而不离开本发明的精神和范围。这样，应当理解，本发明的范围不局限于所述的实施例。相反，可以覆盖基于同一操作原理的不同修改和类似方案。因而权利要求的范围应该符合最宽广的解释，以包涵所有这样的修改和相似方案。