虽然可变形叶轮泵已经广泛用于使材料移动的领域，但还没有将其用于 混合两种组分的应用。因此，该领域需要一种用于混合两种或更多种组分并 使该两种或更多种组分通过共用通道移动的可变形叶轮泵组件。
存在很多涉及使两种或更多种组分混合以得到所需的最终产品的应用， 通过本文公开的内容将更清楚地显示本发明如何适用于包括所述混合在内 的各种处理和过程。虽然本文公开的内容侧重混合发泡性液体和空气以产生 泡沫产品，但本发明不仅限于此。公开的内容尤其侧重生产用于个人卫生的 泡沫产品，例如泡沫肥皂和泡沫型皮肤消毒剂。

总体来说，本发明提供了一种用于使第一组分和第二组分移动穿过共用 通道的多组分可变形叶轮泵。该多组分可变形叶轮泵包括具有第一组分壳体 的第一组分叶轮泵，所述第一组分壳体具有用于使所述第一组分通过的入口 和出口。第一组分叶轮容纳在所述第一组分壳体内以在所述第一组分壳体内 转动，其中，所述第一组分叶轮的转动使所述第一组分通过所述第一组分壳 体的入口吸入到所述第一组分壳体中并使所述第一组分通过所述第一组分 壳体的出口排出所述第一组分壳体。所述第一组分壳体的出口与共用接收腔 连通。所述多组分可变形叶轮泵还包括具有第二组分壳体的第二组分叶轮 泵，所述第二组分壳体具有用于使所述第二组分通过的入口和出口。第二组 分叶轮容纳在所述第二组分壳体内以在所述第二组分壳体内转动，其中，所 述第二组分叶轮的转动使所述第二组分通过所述第二组分壳体的入口吸入 到所述第二组分壳体中并使所述第二组分通过所述第二组分壳体的出口排 出所述第二组分壳体。所述第二组分壳体的出口与所述共用接收腔连通，从 而使得所述第一组分和第二组分在所述共用接收腔内混合。
在一种具体实施方式中，主驱动件键连接到所述第一组分叶轮和第二组 分叶轮上，从而当驱动所述主驱动件时，使得所述第一组分叶轮和第二组分 叶轮分别在各自的第一组分壳体和第二组分壳体内转动。
在一种具体实施方式中，本发明提供了一种包括发泡性液体叶轮泵和空 气叶轮泵的泡沫泵。所述发泡性液体叶轮泵包括发泡性液体壳体和发泡性液 体叶轮，所述发泡性液体壳体具有入口和出口，所述发泡性液体叶轮容纳在 所述发泡性液体壳体内以在所述发泡性液体壳体内转动。所述发泡性液体壳 体的入口与发泡性液体源连通，所述发泡性液体壳体的出口与共用接收腔连 通。所述发泡性液体叶轮的转动使来自所述发泡性液体源的所述发泡性液体 通过所述发泡性液体壳体的入口吸入到所述发泡性液体壳体中并使所述发 泡性液体通过所述发泡性液体壳体的出口排出所述发泡性液体壳体。所述空 气叶轮泵包括空气壳体和空气叶轮，所述空气壳体具有入口和出口，所述空 气叶轮容纳在所述空气壳体内以在所述空气壳体内转动。所述空气壳体的入 口与空气源连通，所述空气壳体的出口与所述共用接收腔连通。所述空气叶 轮的转动使所述空气通过所述空气壳体的入口吸入到所述空气壳体中并使 所述空气通过所述空气壳体的出口排出所述空气壳体。所述发泡性液体和空 气在所述共用接收腔内混合。
该具体实施方式可以与键连接到所述泡沫叶轮和空气叶轮的主驱动件 结合使用，从而在驱动所述主驱动件时使得所述发泡性液体叶轮和空气叶轮 分别在各自的发泡性液体壳体和空气壳体内转动。
如本文所公开的那样，所述发泡性液体可以是能够因导入空气而发泡的 任何液体。尤其适用的发泡性液体包括用于个人卫生的发泡性液体(例如发 泡性液体肥皂和发泡性酒精)，特别是用于皮肤清洁的发泡性液体。
附图说明
可以参照下文的具体说明和附图以充分理解本发明的结构和技术，在附 图中：
图1是根据本发明的可变形叶轮泵的透视图；
图2是显示第一组分壳体的俯视图，其中移除了第一组分壳体的盖以显 示第一组分叶轮以及第一组分叶轮如何操作以使第一组分移动；
图3是显示第二组分壳体的仰视图，其中移除了第二组分壳体的盖以显 示第二组分叶轮以及第二组分叶轮如何操作以使第二组分移动，第二组分壳 体的盖显示在第二组分壳体旁边以辅助说明第二组分入口的设置；
图4是穿过主驱动件的中心观察的横截面；以及
图5是穿过分配管96的中心观察的横截面。

参照图1，可以看出，附图标记10表示根据本发明的可变形叶轮泵。可 变形叶轮泵10包括第一组分叶轮泵12和第二组分叶轮泵14，该第一组分叶 轮泵12和第二组分叶轮泵14都与接收腔16流体连通并使各自的组分移动 到接收腔16内进行混合。
图2中，第一组分叶轮泵12包括具有开口端20的第一组分壳体18，开 口端20通过第一壳体盖22(参见图1)密封。通过使第一组分叶轮24穿过 开口端20插入第一组分壳体18内，使得第一组分叶轮24容纳在第一组分 壳体18中。第一组分叶轮24包括中心轮轴26，多个叶轮臂28a、28b、28c、 28d和28e(或者统一称为多个叶轮臂28或叶轮臂28)从中心轮轴26上延 伸。中心轮轴26键连接到主驱动件30上，该主驱动件30被驱动以使第一 组分叶轮24转动。更具体地，中心轮轴26包括非圆形孔32，该非圆形孔 32能够容纳主驱动件30上与其形状互补的第一轴部分34。因此，当驱动主 驱动件30绕其轴线X沿箭头A的方向转动时，第一组分叶轮24在第一组 分壳体18内转动。
第一组分壳体18由底壁36、侧壁38和第一壳体盖22限定。叶轮臂28 延伸至沿侧壁38的大部分长度与侧壁38接触。侧壁38的形状使得叶轮臂 28沿箭头A的方向绕轴线X转动时在适当的位置弯折和延伸。叶轮臂28 的弯折和延伸使得第一组分被吸入和排出第一组分壳体18。更具体地，侧壁 38包括波形(contoured)侧壁部分40，该波形侧壁部分40使得叶轮臂28 经过该波形侧壁部分40时逐渐弯折，然后叶轮臂28一旦经过了波形侧壁部 分40的顶点42就开始延伸至叶轮臂28正常的直形。可选择地，第一组分 叶轮24的轴线可以定位为偏离于圆形的第一组分壳体的中心。可以采用这 种可选择的结构以实现所需的空间膨胀和收缩，这将在下文中进行说明。
在附图显示和公开的具体实施方式中，第一组分叶轮泵12被设计用于 使不可压缩的组分(即液体)移动。第二组分叶轮泵14被设计用于使可压 缩组分(即气体，特别是空气)移动。在一种具体实施方式中，所述液体是 发泡性液体，所述气体是空气，从而能够在接收腔16中产生泡沫产品。因 为一个泵使不可压缩的流体移动且另一个泵使可压缩的流体移动，所以每个 泵的设计是不同的。本文公开的每个泵的设计将提供足够的指导，以使可变 形叶轮泵10包括两个不可压缩组分泵或两个可压缩组分泵，而不是像现有 设计那样具有一个不可压缩组分泵和一个可压缩组分泵。因此，本发明不仅 限于混合一种液体和一种气体，同样地也不仅限于泡沫混合物。本发明还考 虑到非泡沫混合物、液体/液体混合物和气体/气体混合物。
在不可压缩组分泵例如第一组分叶轮泵12中，当叶轮臂28从与侧壁38 接触于点(i)(显示叶轮臂28a的位置)转动到与侧壁38接触于点(iv)(显 示叶轮臂28e的位置)时，叶轮臂28保持基本一致的形状。在点(i)和点 (ii)之间，叶轮臂28不与侧壁38接触；在点(ii)和点(iii)之间，叶轮 臂28将通过足够大的力与侧壁38接触以抵靠侧壁38基本上实现密封；以 及在点(iii)和点(iv)之间，叶轮臂再次不与侧壁38接触。叶轮臂28抵 靠底壁36和第一壳体盖22以基本上实现密封。
自叶轮臂28与侧壁38在点(iv)接触开始，因为叶轮臂28必须绕波 形侧壁部分40弯曲，所以随着叶轮臂28进一步转动，叶轮臂28开始弯折。 例如，在图2所示的位置上，可以理解的是，当第一组分叶轮24沿箭头A 的方向转动时，叶轮臂28e将开始弯折，因而限定在叶轮臂28e与叶轮臂28d 之间的空间开始缩小。这将迫使保持在叶轮臂28d和叶轮臂28e之间的所述 第一组分通过出口44离开第一组分壳体18。
一旦叶轮臂28e经过顶点42，叶轮臂28e开始抵着侧壁38的波形侧壁 部分40伸直，直到叶轮臂28e在图中叶轮臂28a所在的位置(i)上完全伸 直。第一组分叶轮24的继续转动将致使位于位置(i)的叶轮臂移动穿过不 与侧壁38接触的自由空间，直到所述叶轮臂移动到接触点(ii)与侧壁38 接触。接触点(ii)设置在沿第一组分叶轮24的转动方向超过入口46的圆 周位置上。随着在前的叶轮臂28在点(ii)接触侧壁38且紧随的叶轮臂28 绕波形侧壁部分40弯曲，第一组分叶轮24的继续转动将致使该两个叶轮臂 28之间的空间增加，从而在入口46产生真空，以通过供给管50从第一组分 容器48吸入所述第一组分。入口46设置在适当的区域中，在沿箭头A的方 向转动的过程中，限定在相邻的叶轮臂28之间的空间在所述适当的区域中 增大。
因为该具体实施方式中的第一组分叶轮泵12用于不可压缩流体，所以 在点(ii)与点(iii)之间的区域(即没有设置入口和出口的区域)中，限 定在第一组分叶轮24的相邻叶轮臂28之间的空间基本上保持不变。当叶轮 泵用于可压缩流体时，所述空间可以改变，甚至为了某些用途需要这种改变， 这将在对第二组分叶轮泵14的说明中更加显而易见。
现在参照图3，第二组分叶轮泵14包括具有开口端54的第二组分壳体 52，开口端54由第二壳体盖56密封。图中移除了第二壳体盖56并将其放 置在第二组分叶轮泵14的其余部件的旁边。从图1和图3以及第二组分壳 体52和第二壳体盖56的轮廓可以看出如何将第二组分壳体52和第二壳体 盖56安装成整体。通过使第二组分叶轮58穿过开口端54插入到第二组分 壳体52中使得第二组分叶轮58容纳在第二组分壳体52中。第二组分叶轮 58包括中心轮轴60，多个叶轮臂62a、62b、62c、62d和62e(有时候统一 称为多个叶轮臂62或叶轮臂62)从中心轮轴60上延伸。中心轮轴60键连 接到主驱动件30。如图4所示，中心轮轴60包括非圆形腔64，该非圆形腔 64能够容纳主驱动件30上的与其形状互补的第二轴部分66。非圆形腔64 与从第二壳体盖56上延伸、用于设置销67的腔65相对设置。因此，当驱 动主驱动件30绕其轴线X转动(沿箭头A的方向)时，第二组分叶轮58 在第二组分壳体52中转动。
第二组分壳体52由底壁68、侧壁70和第二壳体盖56限定。叶轮臂62 延伸至沿侧壁70的大部分长度与侧壁70接触。侧壁70的形状使得叶轮臂 62沿箭头A的方向绕轴线X转动时在适当的位置弯折和延伸。叶轮臂62 的弯折和延伸使得第二组分被吸入和排出第二组分壳体52。更具体地，侧壁 70包括波形侧壁部分72，该波形侧壁部分72使得叶轮臂62在经过该波形 侧壁部分72时逐渐弯折，叶轮臂62一旦经过了波形侧壁部分72的顶点74 则迅速延伸呈叶轮臂62正常的直形。
可选择地，第二组分叶轮58的轴线可以定位为偏离于圆形的第二组分 壳体的中心。可以采用这种可选择的结构实现所需的体积膨胀和收缩，这将 在下文中进行说明。
在本实施方式中，第二组分叶轮泵14被设计用于使可压缩组分(即气 体，特别是空气)移动。在可压缩组分泵中，当叶轮臂62从与侧壁70接触 于点(v)(图中叶轮臂62a的位置)转动到与侧壁70接触于点(viii)(图中 叶轮臂62e的位置)时，叶轮臂62需要保持基本上一致的形状。在点(v) 和点(vi)之间，叶轮臂62将不与侧壁70接触；在点(vi)与点(vii)之 间，叶轮臂62将通过足够大的力与侧壁70接触以抵靠侧壁70基本上实现 密封；以及在点(vii)和点(viii)之间，叶轮臂62再次不与侧壁70接触。 叶轮臂62还抵靠底壁68和第二壳体盖56而基本上实现密封。自叶轮臂62 与侧壁70在点(vi)接触开始，因为叶轮臂62必须绕波形侧壁部分72弯曲， 所以随着叶轮臂62进一步转动，叶轮臂62开始弯折。例如，在图3中所示 的位置上，可以理解的是，当第二组分叶轮58沿箭头A的方向转动时，叶 轮臂62e开始弯折，因此，限定在叶轮臂62e和叶轮臂62d之间的空间将开 始减小。这迫使保持在叶轮臂62d和叶轮臂62e之间的所述第二组分通过出 口76离开第二组分壳体52。
虽然在附图中难以看出，但对于可压缩组分泵来说，第二组分壳体52 可以形成为具有变化的半径，从而在相邻的两个叶轮臂62朝向出口76移动 时使得该相邻的两个叶轮臂之间的空间略微减小。通过这种方式，可以挤压 所述可压缩组分，从而使得堆积力(build up force)将所述可压缩组分通过 出口76推出。这对本文中涉及的生产泡沫产品的具体实施方式特别有利。
一旦叶轮臂62e经过顶点74并伸直为占据图中叶轮臂62a的位置，第 二组分叶轮58的继续转动将使得该叶轮臂移动穿过自由空间直到在接触点 (vi)与侧壁70接触。接触点(vi)设置在第二壳体盖56的超过入口78的 圆周位置上。随着在前的叶轮臂62在点(vi)与侧壁70接触且紧随的叶轮 臂62绕波形侧壁部分72弯曲，第二组分叶轮58的继续转动将致使该两个 叶轮臂62之间的空间增加，从而在入口78产生真空，以通过第二壳体盖56 从大气吸入第二组分G。入口78设置在适当的区域中，在沿箭头A的方向 转动的过程中，限定在相邻的叶轮臂62之间的空间在所述适当的区域中增 大。在入口78被吸入到第二组分壳体52中的第二组分G被携带在相邻的两 个叶轮臂62之间并在出口76被挤出第二组分壳体52，出口76设置在空间 收缩区域(即限定在相邻的两个叶轮臂62之间的空间发生减小的区域)。
应该理解的是，驱动主驱动件30可以驱动第一组分叶轮24和第二组分 叶轮58，而且将第一组分S从容器48吸入第一组分壳体18并将第二组分G 吸入第二组分壳体52。另外，如图5所示，第一组分壳体18中的一些第一 组分S通过出口44和第一组分出口通道80被挤出第一组分壳体18而进入 接收腔16，类似地，第二组分壳体52中的一些第二组分G通过出口76和 第二组分出口通道82被挤出并进入接收腔16。因此，可以使第一组分S和 第二组分G在接收腔16中混合至一定程度。
这种粗略的混合可以足以用于混合一些组分，对于其它的组分来说，建 议使用另外的结构元件混合所述组分。例如，根据本发明的一种制造泡沫产 品的具体实施方式中，第一组分S是发泡性液体，第二组分G是空气，在共 用接收腔16中进行的初始混合通常不足以提供所需品质的泡沫产品。因此， 在接收腔16的下游提供可选择的混合腔90。优选地，该混合腔90由入口筛 网92和出口筛网94界定，从而使得在接收腔16进行粗混的所述第一组分 和第二组分(例如发泡性液体和空气)被挤压通过入口筛网90以进一步混 合而产生更均匀的泡沫产品，然后被挤压通过出口筛网94以产生品质更好 的泡沫，该品质更好的泡沫可以通过喷嘴95分配。相对粘稠的发泡性液体 穿过入口筛网92散开并主要通过由所述第二组分叶轮泵带动的加压空气吹 动。
在图1所示的实施方式中，出口通道80和82、接收腔16和混合腔90 是分配管96的一部分，混合腔90优选设置为接近分配管96的出口98。优 选尽量靠近出口形成泡沫产品，从而抽吸机构不必将泡沫产品抽吸通过太长 的管，这是因为与移动分离的液体和空气组分相比，移动泡沫产品更难一些。 泡沫肥皂和泡沫消毒剂尤其如此。
在使用可变形叶轮泵10生产泡沫肥皂或泡沫消毒剂的具体实施方式中， 可变形叶轮泵10可以用于墙装式分配系统或台面安装式(counter-mounted) 分配系统，该两种系统都是本领域公知的。墙装式分配系统中，分配管96 可以非常短，且初始接收腔16和与其相邻的混合腔90之间的距离很短。台 面安装式分配系统中，分配管96可以非常长，且接收腔16可以看作是接近 第一组分壳体和第二组分壳体的出口的部分。使用长的分配管96，粗混的组 分被挤压穿过所述分配管以到达位于分配管96的出口附近的混合腔90。更 具体地，可变形叶轮泵10可以保持在台面下方，接近位于所述台面下方的 泡沫流体肥皂源或泡沫酒精消毒剂源。所述分配管可以延伸穿过位于水池附 近的台面和分配喷口。在这种实施方式中，所述分配管可以优选包括分离的 第一出口通道和第二出口通道(例如通道80和82)以使所述组分在到达混 合腔90之前保持分离。
在图中所示的实施方式中，主驱动件30具有齿轮头部(gear head)100， 该齿轮头部100用于驱动主驱动件30，从而驱动第一组分叶轮24和第二组 分叶轮58。另一个齿轮或类似的驱动件可以键连接到齿轮头部100，从而使 得齿轮头部100转动。最后，齿轮头部100与某种类型的由用户促动的促动 机构相连接，从而致使主驱动件30转动并最终分配所述两种组分。可以通 过手动部件或电子部件驱动所述主驱动件30。例如，可以使推板或活塞促动 件键连接到齿轮头部100，从而推动所述推板或活塞促动件即可使齿轮头部 100和主驱动件30转动。可以使用电子部件使主驱动件30转动，例如，通 过使用免接触式(touch-free)传感器和适当的电子元件，从而在所述免接触 式传感器被触发时驱动主驱动件30。推板、活塞和免接触式传感器促动器是 公知的，特别是在肥皂分配领域，这些部件在该领域的应用对于本领域技术 人员是显而易见的。
如果主驱动件30被连续地驱动，则第一组分和第二组分将被连续地吸 入各自的叶轮泵壳体并从各自的叶轮泵壳体中排出。这适于可变形叶轮泵10 的某些应用，但可以理解的是，在一些实施方式中，例如在生产泡沫肥皂时， 只需要终端产品的“量(dose)”。在这种情况下，优选地，只要驱动主驱动 件30的距离足以排出所需量的混合产品即可。主驱动件30所必须被驱动的 距离取决于所需的所述混合产品的量以及所述第一组分和第二组分在各自 的叶轮转动过程中从各自的组分壳体中排出的量。可以改变所述第一组分壳 体、第二组分壳体、第一叶轮和第二叶轮的尺寸以及轮廓外形以使所述第一 组分和第二组分达到所需的容积流速(volumetric flow rate)。
在使用液体肥皂作为第一组分并使用空气作为第二组分的泡沫肥皂实 施方式中，所述第一组分叶轮泵和第二组分叶轮泵被设计为使得所述混合腔 内的空气和液体的比例为30∶1至3∶1。一种具体实施方式中所述比例可以 为20∶1至5∶1；另一实施方式中所述比例可以为12∶1至8∶1。
应该理解的是，第一组分叶轮泵12和第二组分叶轮泵14可以形成为圆 形，可变形叶轮24和58的转动轴线X偏离于圆形壳体18和52的中心，尽 管这种结构可能对不可压缩流体的移动有所影响。然而，本发明所考虑的是 使所述叶轮臂在第一组分壳体或第二组分壳体中通过各自的方式弯折和延 伸。另外，如上所述，本发明不仅限于混合一种液体和一种气体，同样也不 仅限于泡沫混合物。非泡沫混合物、液体/液体混合物以及气体/气体混合物 也在本发明的范围内。
在上述内容的启示下，显然本发明优于现有技术，本发明的优点在于提 供了可变形叶轮泵和用于混合各种组分的泵。虽然本发明根据专利法的要求 公开了优选的实施方式，但应该理解的是，本文所述的发明和原理不仅限于 这些具体实施方式。附带的权利要求用于限定本发明。