发明名称 具有线性马达驱动装置的往复泵
摘要 本发明涉及一种往复泵,所述泵包括一个缸体,所述缸体具有一个封闭的内腔部分。一个活塞组件具有一个分配端部和一个相对的端部并且以可移动的方式安装在所述内腔部分内,所述活塞组件可在所述内腔部分的相对端部之间沿着相对的线性方向移动。一个线性磁驱动系统能够产生一个线性移动磁场以使所述活塞组件沿着相对的线性方向上移动,所述活塞组件通过一个工作容积,沿着所述相对的线性方向的每一个方向移动,其中一个线性方向是分配冲程,另一个线性方向是吸入冲程。一个密封件位于所述活塞组件和所述缸体之间以将所述缸体的内腔部分分成一个分配腔和一个储液腔。一个阀控输入管与用于分配液体的所述分配腔相通并且一个阀控输出管与所述分配腔相通以便当所述活塞组件在一个分配冲程中通过所述工作容积时将所述需要泵送液体从所述内腔部份引出。一个能量储存和释放媒体与所述储液腔相连通以便储存由于所述活塞组件沿着离开所述内腔部分的分配端部的方向移动而产生的能量并且当所述活塞组件向着所述内腔部分的分配端部的方向移动时释放所储存的能量。在一些优选实施例中,所述泵是密闭的并且所述能量储存和释放媒体包含一种在所述储液腔中的气态物质。利用本发明涉及的泵泵送液体的方法也组成了本发明的一部分。
申请公布号 TW444103 申请公布日期 2001.07.01
申请号 TW088123348 申请日期 1999.12.30
申请人 气体产品及化学品股份公司 发明人 威廉.柯特斯.柯提
分类号 F04B33/00 主分类号 F04B33/00
代理机构 代理人 陈展俊 台北巿和平东路二段二○三号四楼;林圣富 台北巿和平东路二段二○三号四楼
主权项 1.一种用于液体的往复泵,所述泵包括:一个缸体,所述缸体具有外壁,所述外壁提供了一个封闭的内腔部分,所述内腔部分具有相对的端部;一个活塞组件,所述活塞组件具有一个分配端部和一个相对的端部,所述活塞组件以可移动的方式安装在所述内腔部分内,所述活塞组件可在所述内腔部分的相对端部之间沿着相对的线性方向移动;一个密封件,所述密封件位于所述活塞组件和所述缸体之间以便当所述活塞组件在所述封闭内腔部分的相对端部之间沿着相对的线性方向移动时能够在所述活塞组件和所述缸体之间保持一种动态流体密封,所述密封件将所述内腔部分分成一个分配腔和一个储液腔;一个线性磁驱动系统,所述线性磁驱动系统能够产生一个线性移动磁场以使所述活塞组件沿着所述相对的线性方向移动;一个阀控输入管,所述阀控输入管与所述内腔部分的分配腔相通以便当所述活塞组件沿着一个线性方向通过一个液体接收吸入冲程并通过一个工作容积时将液体引入到所述分配腔中并使液体充填所述分配腔的容积;一个阀控输出管,所述阀控输出管与所述内腔部分的分配腔相通以便当所述活塞组件沿着一个与所述线性方向相对的方向通过一个液体分配冲程并通过一个工作容积时将液体从所述分配腔中排出;一个能量储存和释放媒体,所述能量储存和释放媒体能够储存由于所述活塞组件通过所述吸入冲程而产生的能量,并且当所述活塞组件通过所述分配冲程时,所述能量储存和释放媒体能够将所储存的能量释放给所述活塞组件。2.如申请专利范围第1项所述的泵,其中,所述能量储存和释放媒体至少部分地充填所述储液腔。3.如申请专利范围第1项所述的泵,其中,所述泵是以密闭方式密封的。4.如申请专利范围第2项所述的泵,其中,所述泵是以密闭方式密封的。5.如申请专利范围第1项所述的泵,其中,所述能量储存和释放媒体是可弹性压缩或延伸的以便储存由于所述活塞组件通过所述吸入冲程而产生的能量。6.如申请专利范围第2项所述的泵,其中,所述能量储存和释放媒体包括一种气态物质。7.如申请专利范围第6项所述的泵,其中,所述泵还包括一个附加的能量储存和释放装置以储存由于所述活塞组件通过所述吸入冲程而产生的能量,并且当所述活塞组件通过所述分配冲程时,所述能量储存和释放媒体能够将所储存的能量释放给所述活塞组件。8.如申请专利范围第6项所述的泵,其中,所述气态物质是非冷凝的并且不是所述需要泵送液体的气化物,所述泵还包括用于供给和排出所述气态物质的装置以及用于在所述泵中保持一个所需的气体储存量的控制装置。9.如申请专利范围第6项所述的泵,其中,所述气态物质由一部分所述需要泵送液体的气化物和一部分不是所述需要泵送液体的气化物的一种非冷凝气体构成,所述泵还包括用于以可控制流量的方式向所述泵供给所述非冷凝气体和从所述泵排出所述非冷凝气体的装置。10.如申请专利范围第6项所述的泵,其中,所述活塞组件是以这样的形式设置在所述缸体中的,即,当所述活塞组件通过所述吸入冲程和分配冲程移动时,所述储液腔基本上被所述活塞组件的相对端部所占据的一个区域中的一种气态物质充填。11.如申请专利范围第10项所述的泵,其中,所述气态物质仅由所述需要泵送液体的气化物构成。12.如申请专利范围第10项所述的用于泵送一种液态气体的泵,其中,所述缸体包括在所述分配腔的一个区域处的绝热装置,所述绝热装置用来将所述泵送液体保持在一个维持其液体状态而需要的低温区域中,还包括在所述储液腔的一个区域处的加热装置以使所述储液腔保持在一个所需的暖温环境下,从而使所述储液腔容积的至少一部分维持在一种气态状态下,所述储液腔中的气体压力保持在所述气体临界压力之下。13.如申请专利范围第10项所述的用于泵送一种低温液化气体的泵,其中,所述缸体包括在所述分配腔的一个区域处的绝热装置,所述绝热装置用来将所述泵送液体保持在一个维持其液体状态而需要的低温区域中,还包括在所述储液腔的一个区域处的加热装置以使所述储液腔保持在一个所需的暖温环境下,从而使所述储液腔容积的至少一部分维持在一种气态状态下,所述储液腔中的气体压力基本保持在气体临界压力处或在所述气体临界压力之上。14.如申请专利范围第1项所述的泵,其中,所述磁驱动系统是一种多相线性马达,它包括一个电源和一个可编程微处理器,所述可编程微处理器用于对所述电源的操作进行控制以调节控制所述活塞组件的移动。15.如申请专利范围第14项所述的泵,其中,所述可编程微处理器可调节控制所述电源的操作以控制所述活塞组件在每一个线性方向上的冲程长度、所述活塞组件在每一个线性方向上的冲程时间以及所述活塞组件的往复循环程度,所述活塞组件的往复循环程度包括在循环移动时间中的每一个时刻处所述活塞组件沿所述相对线性方向通过整个移动路径上的位置、速度和加速度。16.如申请专利范围第14项所述的泵,其中,所述可编程微处理器可调节控制所述活塞组件的运动以在所述活塞组件的连续循环之间提供一个运动的时间延迟,每一个循环都包括所述活塞组件的一个吸入冲程和一个分配冲程。17.如申请专利范围第14项所述的泵,其中,所述可编程微处理器可调节控制所述活塞组件的运动以在所述活塞组件的任何一个循环内在一个或多个不同位置处提供一个运动的时间延迟,每一个循环都包括所述活塞组件的一个吸入冲程和一个分配冲程。18.如申请专利范围第14项所述的泵,其中,所述泵还包括一个活塞组件位置传感器,所述活塞组件位置传感器能够为所述可编程微处理器提供一个反馈电信号。19.如申请专利范围第14项所述的泵,其中,所述可编程微处理器可调节控制所述活塞组件在吸入冲程中的运动的持续时间以及所述活塞组件在分配冲程中的运动的持续时间。20.如申请专利范围第19项所述的泵,其中,所述可编程微处理器可调节控制所述活塞组件的运动持续时间,以使所述活塞组件在吸入冲程中的运动的持续时间小于所述活塞组件在分配冲程中的运动的持续时间。21.如申请专利范围第1项所述的泵,其中,所述线性磁驱动系统包括一个定子和电枢,所述定子位于所述缸体附近并在所述缸体外部,所述电枢位于所述缸体内部的活塞组件上。22.如申请专利范围第2项所述的泵,其中,所述线性磁驱动系统包括一个定子和电枢,所述定子位于所述缸体附近并在所述缸体外部,所述电枢位于所述缸体内部的活塞组件上。23.如申请专利范围第2项所述的泵,其中,所述泵还包括一个储液池,所述储液池与用于向所述泵供给液体的所述阀控输入管相通。24.如申请专利范围第23项所述的泵,其中,所述储液池完全被所述液体填充。25.如申请专利范围第23项所述的泵,其中,所述储液池部分被所述液体填充并具有一个未被液体充填的空间,所述未被液体充填的空间中具有一种可压缩的媒体。26.如申请专利范围第25项所述的泵,其中,所述未被液体充填的空间包括一种具有防对流和防导热性能的绝热装置。27.如申请专利范围第25项所述的泵,其中,所述泵包括一个导热元件,所述导热元件有助于使所述储液池中的液体保持一个所需的高度。28.如申请专利范围第25项所述的泵,其中,所述储液池包括一个排放管线、一个阀和用于操作所述阀并在液体中的浮子以使所述储液池中的液体保持一个所需的高度。29.如申请专利范围第25项所述的泵,其中,所述泵包括导管装置,所述导管装置能够通过一个可分离且密封的连接装置使所述泵的输出部分与所述储液池的一个底壁部分相连。30.如申请专利范围第25项所述的泵,其中,所述泵包括导管装置,所述导管装置通过所述储液池中的未被液体充填的空间与所述泵的输出部分相连。31.如申请专利范围第1项所述的泵,其中,所述储液腔中具有一个波纹筒部分,所述能量储存和释放媒体与所述波纹筒部分相连,所述波纹筒部分可利用所述活塞组件的吸入冲程而移动以在所述能量储存和释放媒体中储存能量。32.如申请专利范围第31项所述的泵,其中,所述能量储存和释放媒体是一种充填在所述波纹筒部分中的气态物质,所述波纹筒部分是一个位于所述储液腔中的元件。33.如申请专利范围第31项所述的泵,其中,所述波纹筒部分是所述储液腔的一个端部,并且所述能量储存和释放媒体与所述波纹筒部分的一个外壁接合。34.如申请专利范围第33项所述的泵,其中,所述波纹筒部分填充一种液体。35.一种用于泵送一液体的方法,包括下列步骤:(a)提供一个泵,所述泵具有一个活塞组件,所述活塞组件以可往复移动的方式安装在一个活塞缸体的一个封闭内腔部分中,所述活塞缸体具有相对的端部,所述活塞组件包括一个分配端部和一个相对的端部;(b)产生一个使在所述缸体内的所述活塞组件分别通过一个分配冲程和吸入冲程往复运动的线性移动磁场;(c)在所述活塞组件和活塞缸体之间设置一个密封件以便在所述活塞组件的整个线性分配冲程和回程中使所述活塞组件和所述活塞缸体之间保持一种动态流体密封,所述密封件将所述内腔部分分成一个装有所需分配液体的分配腔和一个储液腔;(d)将所述需要泵送的液体引入到所述分配腔中;(e)使所述缸体中的液体保持这样一个高度,即,在所述活塞组件的分配冲程和吸入冲程整个长度上使所述密封件的下表面和所述活塞组件的分配端部保持在液体内;和(f)在一个位置处提供一个能量储存和释放媒体以便当所述活塞组件通过所述吸入冲程时所述能量储存和释放媒体能够储存能量并且当所述活塞组件通过所述分配冲程时所述能量储存和释放媒体能够将所储存能量传递给所述活塞组件。36.如申请专利范围第35项所述的方法,其中,所述方法还包括在所述内腔部分的储液腔中提供所述能量储存和释放媒体的步骤。37.如申请专利范围第35项所述的方法,其中,所述方法还包括利用一个由一个可编程微处理器所控制的电源产生所述线性移动磁场的步骤。38.如申请专利范围第35项所述的方法,其中,所述方法还包括在所述缸体内确定所述活塞组件的位置以及根据所述确定结果控制所述线性移动磁场的步骤。39.如申请专利范围第35项所述的方法,其中,所述方法还包括利用一个线性磁驱动系统产生所述线性移动磁场的步骤,所述线性磁驱动系统使用了一个定子和一个电枢,所述定子位于所述泵的活塞缸体附近并在所述活塞缸体的外部,所述电枢位于所述活塞缸体内的所述活塞组件上,从而在所述定子的内表面和所述电枢的外表面之间形成一个空气间隙,所述活塞缸体的外壁设置在该间隙中。40.如申请专利范围第36项所述的方法,其中,所述能量储存和释放媒体包括一种气态物质。41.如申请专利范围第40项所述的方法,其中,所述方法还包括在所述泵的操作过程中在所述液体和气态物质之间形成和保持一个在所述储液腔内的明显的液相/气相界面的步骤。42.如申请专利范围第40项所述的方法,其中,所述方法还包括将所述气态物质充填到所述储液腔中达到一个高度的步骤,即,在所述活塞组件的整个分配冲程和吸入冲程中使所述活塞组件的相对端部在所述气态容积中。43.如申请专利范围第40项所述的方法,其中,所述气态物质是一种非冷凝的并且不是所述需要泵送液体的气化物,所述方法还包括以可控制流量的方式将所述非冷凝气态物质供给到所述泵以及将其从所述泵中排出的步骤。44.如申请专利范围第40项所述的方法,其中,所述气态物质是所述需要泵送液体的气化物。45.如申请专利范围第40项所述的方法,其中,所述气态物质是由一部分所述需要泵送液体的气化物和一部分不是所述需要泵送液体的气化物的一种非冷凝气体构成的,所述方法还包括以可控制流量的方式将所述非冷凝气体供给到所述泵以及将其从所述泵中排出的步骤。46.如申请专利范围第35项所述的方法,其中,所述方法还包括在所述泵的操作过程中调制所述线性移动磁场以改变所述活塞组件运动的步骤。47.如申请专利范围第46项所述的方法,其中,所述活塞组件运动的改变包括所述活塞组件在每一个线性方向上的冲程长度的改变、所述活塞组件在每一个线性方向上的冲程时间的改变以及所述活塞组件的往复循环程度的改变,所述活塞组件的往复循环程度包括在循环移动时间中的每一个时刻处所述活塞组件沿所述相对线性方向通过整个移动路径上的位置、速度和加速度。48.如申请专利范围第47项所述的方法,其中,所述方法还包括为所述分配冲程和吸入冲程分别提供不同的持续时间的步骤。49.如申请专利范围第47项所述的方法,其中,所述方法还包括在所述活塞组件的连续往复循环之间提供一个运动的时间延迟的步骤,所述每一个往复循环包括一个分配冲程和一个吸入冲程。50.如申请专利范围第47项所述的方法,其中,所述方法还包括在所述活塞组件的每一个往复循环内在一个或多个不同位置处提供一个运动的时间延迟的步骤,所述每一个循环包括一个分配冲程和一个吸入冲程。51.如申请专利范围第35项所述的方法,其中,所述方法还包括将所述需要泵送的液体从一个储液池提供到所述活塞缸体中的步骤。52.如申请专利范围第51项所述的方法,其中,所述方法还包括使所述储液池中的液体保持一个所需高度的步骤。53.如申请专利范围第51项所述的方法,其中,所述方法还包括利用所述需要泵送液体部分填充所述储液池的步骤,并且在所述储液腔内的一个未被液体充填的空间中具有一种可压缩的媒体。54.如申请专利范围第36项所述的方法,其中,所述方法还包括在所述分配腔的一个区域中使所述泵的外部缸体绝热以使所述需要泵送的液体保持在一个所需低温下的步骤、对所述储液腔的一个区域加热以使所述储液腔的该区域保持在一个所需的暖温下的步骤以及使所述储液腔中的气体压力保持在所述气体的临界压力之下的步骤。55.如申请专利范围第54项所述的方法,其中,所述需要泵送的液体是一种液化气体。56.如申请专利范围第54项所述的方法,其中,所述需要泵送的液体是一种低温液化气体。57.如申请专利范围第36项所述的方法,其中,所述方法还包括在所述分配腔的一个区域中使所述泵的外部缸体绝热以使所述需要泵送液体保持在一个所需低温环境下的步骤、对所述储液腔的一个区域加热以使所述储液腔的该区域保持在一个所需的暖温状态下的步骤以及使所述储液腔中的气体压力保持在所述气体的临界压力处或所述气体的临界压力之上的步骤。58.如申请专利范围第57项所述的方法,其中,所述需要泵送的液体是一种液化气体。59.如申请专利范围第57项所述的方法,其中,所述需要泵送的液体是一种低温液化气体。60.如申请专利范围第35项所述的方法,其中,所述方法还包括在所述储液腔中提供一个波纹筒部分以及使所述能量储存和释放媒体与所述波纹筒部分相连通的步骤,从而通过吸入冲程使所述活塞组件的移动推动所述波纹筒部分的运动来达到在所述能量储存和释放媒体中储存能量。61.如申请专利范围第60项所述的方法,其中,所述方法还包括在所述储液腔中设立所述波纹筒部分和充填一种气态物质进入所述波纹筒部分的步骤,所述气态物质是所述能量储存和释放媒体。62.如申请专利范围第60项所述的方法,其中,所述方法还包括使所述波纹筒部分作为所述储液腔的一个端部并且使所述波纹筒部分的一个外壁与所述能量储存和释放媒体接合的步骤。63.如申请专利范围第62项所述的方法,其中,所述方法还包括使一个弹簧元件作为所述能量储存和释放媒体的步骤。64.如申请专利范围第62项所述的方法,其中,所述方法还包括将一种液体填充到所述波纹筒部分的步骤。图式简单说明:第一图是本发明所涉及的一种密闭往复泵的一个实施例的截面示意图,在一个局部视图中,表示了所述线性磁驱动系统的一部分;第二图是本发明所涉及的一种密闭往复泵的另一个实施例的截面示意图;第三图是本发明所涉及的一种密闭往复泵的另一个实施例的截面示意图;第四图是本发明所涉及的一种密闭往复泵的另一个实施例的截面示意图;第四图A是表示根据本发明所涉及的一种密闭往复泵的另一个实施例的一个特定的储液腔结构的局部截面示意图;第五图是本发明所涉及的一种密闭往复泵的另一个实施例的截面示意图;以及第六图是本发明所涉及的一种密闭往复泵的另一个实施例的截面示意图。
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