泵装置的制作方法

专利名称：泵装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的泵装置，具有脉动器作为用于主 泵压头的驱动元件，该主泵压头位于传输线路中，该主泵压头的工作腔被提供有吸入侧止 回阀和压力侧止回阀。
背景技术：
在本发明的公开内容的含义内，“隔膜脉动器”被理解为其对应于不一定具有吸入 侧和压力侧止回阀的活塞隔膜泵，而是大体上具有活塞隔膜泵的所有特征。本领域技术人 员理解，“活塞隔膜泵”为联接到隔膜的活塞泵，活塞的移位经由液压联接件被传递到隔膜。 如例如在EP 0 085 725 Al中公开的，采用与活塞隔膜泵相同的方式，隔膜脉动器还可特别 包括用于液压流体的优选位置控制隔膜再填充装置和/或排气装置。具体而言，本发明涉及一种泵装置，具有脉动器特别是隔膜脉动器作为用于主泵 压头的驱动元件，该主泵压头位于传输线路中，该主泵压头的工作腔被提供有吸入侧止回 阀和压力侧止回阀。该脉动器的工作腔经由填充有待传输的流体的传送线路被直接连接到 主泵压头的工作腔，使得脉动器以振荡方式将待传输的流体从传输线路吸入主泵压头的工 作腔，或者驱使所述流体离开该工作腔。根据本发明的泵装置特别适合用于传输悬浮物，例 如生物质团(biomass)和超临界水的混合物，且特别适于高压和高温。这种类型的泵被公开在EP 09197MB1和EP 1898093A1中。就此而言，位于传输 线路中的主泵压头被称为脉动器的另外的泵压头驱动。这种泵装置也被称为“远程压头” 泵。这种泵装置典型地用于泵浦带有高比例固体并处于高温下的流体。然而，已知的泵不 易于用于传输特别侵蚀性的介质，例如超临界水溶液，特别是在该过程中在高温和高压下 存在非常高的通过量。

发明内容
本发明的目的在于提供一种上述类型的泵装置，其可用于泵浦在高温下传输的侵 蚀性介质，然而其以低成本和高可靠度工作，这是为什么特别是脉动器的由固体颗粒引起 的污染物应该被避免的原因。该目的通过根据独立权利要求中的至少一个的特征的泵装置而实现。本发明的有 利实施例被提供在从属权利要求中。根据本发明的一实施例，提供一种泵装置，具有脉动器作为用于主泵压头的驱动 元件，该主泵压头位于传输线路中，该主泵压头的工作腔被提供有吸入侧止回阀和压力侧 止回阀，所述脉动器的工作腔经由填充有待传输的流体的传送线路被连接到所述主泵压头 的工作腔，使得所述脉动器以振荡方式将待传输的流体从所述传输线路吸入所述主泵压头 的工作腔，或者驱使所述待传输的流体离开该工作腔，排气阀被提供用于对所述脉动器的 工作腔进行排气，所述排气阀为时间控制阀和/或压力控制的双座阀，和/或一装置被提供 用于将流体引入所述脉动器的工作腔和/或所述传送线路。
使用时间控制阀和/或压力控制的双座阀的优点在于阀打开进行排气的时间能 够保持很短，由此不希望的二次流动可被避免，该二次流动可导致脉动器被固体颗粒的污 染增大。例如由于对工作腔排气，将流体引入脉动器的工作腔和/或将待传输的流体再填 充到工作腔以补偿损失的优点在于流体不必由受驱动的主泵压头补偿，因此固体颗粒不 会从主泵压头输送到脉动器。根据本发明，流体可为水和/或待传输的流体和/或另一合适的流体。根据本发明，时间控制和/或压力控制的排气阀可为单座阀和/或双座阀。根据本发明，用于将流体引入脉动器的工作腔和/或传送线路的装置可包括时间 控制和/或压力控制的再填充阀和/或再填充贮存器。根据本发明，时间控制和/或压力控制的再填充阀和/或排气阀可为时间控制的 和/或压力控制的，从而在过程的起始阶段之后，再填充阀和/或排气阀被关闭，和/或用 于关闭时间控制和/或压力控制的再填充阀的上限值在该过程的起始阶段之后增大，和/ 或在该过程的起始阶段之后，下限值减小以关闭时间控制和/或压力控制的再填充阀和/ 或排气阀。优选地，再填充贮存器承受的压力相当于脉动器的工作腔中的压力。根据本发明的实施例，再填充阀可为位于工作腔与再填充贮存器之间的时间控制 和/或压力控制阀。根据本发明，脉动器的工作腔可经由所述排气阀和/或另外的排气阀被连接到所 述传输线路的所述吸入侧。因此，根据本发明，传输线路的吸入侧可优选被布置在用于自动排气的排气阀上方。可替代地或另外地，根据本发明，所述脉动器的工作腔可经由所述排气阀和/或 另外的排气阀被连接到所述传输线路的所述压力侧。
根据本发明，排气阀可与抽气泵结合被力控制(force-controlled)，特别是以时 间控制的方式。可替代地或另外地，根据本发明，所述脉动器的工作腔可经由所述排气阀和/或 另外的排气阀被连接到再填充贮存器，该再填充贮存器用于补偿在所述脉动器的工作腔和 /或所述传送线路中的泄漏损失。可替代地或另外地，根据本发明，所述脉动器的工作腔可经由所述排气阀和/或 另外的排气阀被连接到收集容器，该收集容器用于收集并可能随后返回在排气期间产生的 待传输的流体。根据本发明，阀可为时间控制和/或压力控制的，从而其至少在高于特定压力时 关闭。脉动器在压缩阶段和吸入阶段在工作腔中产生连续的交变压力。为了防止来自传 送线路的流动减弱以驱赶出可能被吸入的固体颗粒，排气不应该在工作腔中至少高于特定 压力下被执行，以防止工作腔中的压力下降(即使这可能很小)，从而防止来自传送线路的
流量减小。根据本发明，阀可为时间控制和/或压力控制的，从而其至少在低于特定压力时关闭。可替代地或另外地，在脉动器的工作腔中在低于特定压力时排气应该被避免，这 是因为由于压力下降(即使这可能很小)，较大的吸入动力以及较大的流量会在传送线路 中产生，这可将更多的固体颗粒吸入到传送线路中。因此，阀应该至少在工作腔中低于特定 压力下被关闭。优选地，排气仅在吸入阶段与压缩阶段之间的时间段进行，此时待传输到传送线 路的流体基本上流量很小或根本没有流量。因此，固体颗粒向传送线路的流动可被防止。根据本发明的实施例，其可被另外地配置有本发明的引用的实施例的上述特征， 提供一种泵装置，具有脉动器作为用于主泵压头的驱动元件，该主泵压头位于传输线路中， 该主泵压头的工作腔被提供有吸入侧止回阀和压力侧止回阀，所述脉动器的工作腔经由填 充有待传输的流体的传送线路被连接到所述主泵压头的工作腔，使得所述脉动器以振荡方 式将待传输的流体从所述传输线路吸入所述主泵压头的工作腔，或者驱使所述待传输的流 体离开所该工作腔，所述泵装置具有用于再填充待传输的流体的再填充贮存器，该再填充 贮存器受到基本上相当于系统压力的压力的作用。根据本发明，在本发明的所有实施例中，传送线路可被提供有冷却系统。根据本发明，在本发明的所有实施例中，脉动器可被布置在主泵压头的上方。可替 代地或另外地，根据本发明，传送线路可被定向为从脉动器朝向主泵压头下降。本发明的这 种实施例的优点在于重力也抵制固体颗粒通过传送线路至脉动器中引起的污染。根据本发明，传送线路可被提供有陷坑(sink)，作为用于待传输的流体中的固体 颗粒的接纳腔。根据本发明，脉动器的工作腔可至少偶尔地受到用于补偿泄漏损失的补偿介质的 作用。根据本发明的实施例，其可被另外地配置有本发明的引用的实施例的上述特征， 提供一种泵装置，具有脉动器作为用于主泵压头的驱动元件，该主泵压头位于传输线路中， 该主泵压头的工作腔被提供有吸入侧止回阀和压力侧止回阀，所述脉动器的工作腔经由填 充有待传输的流体的传送线路被连接到所述主泵压头的工作腔，使得所述脉动器以振荡方 式将待传输的流体从所述传输线路吸入所述主泵压头的工作腔，或者驱使所述待传输的流 体离开该工作腔，所述传送线路在至少一个部分中被分为至少两个平行分段。根据本发明，传送线路也可在其整个路径上被分隔，即例如两个或更多个平行传 送线路可被提供。本发明的这些实施例的优点在于提供对应的控制，例如，至少两个分段在吸入阶 段和压缩阶段打开，至少一个分段(在有两个分段的情况，优选交替地一个分段然后另一 分段)至少在压缩阶段的一部分期间至少部分地且优选完全地关闭，以通过在其他分段中 形成的较高流出速度防止固体颗粒在分段中的沉积。根据本发明，所述传送线路的平行延伸的所述分段的容积和/或平行延伸的所述 传送线路的容积可分别至少等于所述脉动器的工作容积(sw印t volume)，或优选大于所述 脉动器的工作容积。本发明的该改进方案的优点在于，固体颗粒向其余传送线路和/或脉动器中的逃 逸可在所有可能情况下被防止。
根据本发明，控制阀可被提供用于至少部分地打开和关闭所述传送线路的所述分 段和/或所述平行的传送线路。根据本发明，可提供传感器系统，以将控制阀的时间控制与脉动器隔膜的相应阶 段位置同步。例如，传感器和/或开关可被提供，其在脉动器的隔膜处于至少一个末端位置 时操作控制阀。可替代地或另外地，传感器和/或开关可被提供用于其他隔膜位置，以操作 控制阀。可替代地，在压缩阶段的一个部分期间，控制阀也可仅被移位到关闭位置和/或部 分关闭的位置。还可以设想到，在压缩阶段期间，至少部分地顺次关闭不同控制阀。根据本发明，在主泵压头前面的区域中，传送线路可优选地被分为多个平行布置 的线路，优选两个平行布置的线路，该多个平行布置的线路至少部分地且优选全部地能够 至少部分地被时间控制和/或压力控制阀关闭。时间控制和/或压力控制应该被调节为使得在吸入阶段期间，所有线路尽量较长 得打开，从而流量被分配到不同平行线路中，同时在压缩阶段，线路的一部分交替地承受全 部压力以及基本上较大的流动速度。因此，固体颗粒在传送线路中的污染应该被可靠地避
免ο根据本发明的实施例，其可被配置有本发明的引用的实施例的上述特征，提供一 种泵装置，具有脉动器，作为用于主泵压头的驱动元件，该主泵压头位于传输线路中，该主 泵压头的工作腔被提供有吸入侧止回阀和压力侧止回阀，所述脉动器的工作腔经由填充有 待传输的流体的传送线路被连接到所述主泵压头的工作腔，使得所述脉动器以振荡方式将 待传输的流体从所述传输线路吸入所述主泵压头的工作腔，或者驱使所述待传输的流体离 开该工作腔，所述主泵压头具有平行布置的至少两个吸入侧止回阀(16，161)。本发明的该实施例的优点在于在压缩阶段期间，在线路的位于两个吸入侧止回 阀之间的部分中，产生较大的流动速度，从而在压缩阶段期间固体颗粒从相对于流动方向 处于下游的吸入侧止回阀进入传送线路的风险减少。根据本发明，接纳相对于压缩阶段期间的流动方向处于下游的吸入侧止回阀的所 述线路的截面，大于接纳其他的吸入侧止回阀的所述线路的截面。这是根据本发明的该实施例的有利实施，原因在于更多的固体颗粒被线路传送， 其相对于固体颗粒在传送线路中的污染提供增加的安全性。可替代地，两个线路的截面也 可具有相同尺寸，或者可提供两个以上线路和对应数量的吸入侧止回阀。还可设想到，相对 于压缩阶段期间的流动方向处于上游的吸入侧止回阀具有较大截面，相对于仅具有一个吸 入侧止回阀的实施例而言，这仍然是有利的，尽管很小。根据本发明的实施例，其可被另外地配置有本发明的引用的实施例的上述特征， 提供一种泵装置，具有脉动器作为用于主泵压头的驱动元件，该主泵压头位于传输线路中， 该主泵压头的工作腔被提供有吸入侧止回阀和压力侧止回阀，所述脉动器的工作腔经由填 充有待传输的流体的传送线路被连接到所述主泵压头的工作腔，使得所述脉动器以振荡方 式将待传输的流体从所述传输线路吸入所述主泵压头的所工作腔，或者驱使所述待传输的 流体离开该工作腔，分离活塞被布置在所述传送线路中。本发明的这些实施例的优点在于，分离活塞防止其上的固体颗粒从主泵压头穿过 传送线路到脉动器。根据本发明，根据本发明的泵装置的上述实施例可被配置有双作用脉动器和沿相反方向受控的两个泵回路。根据本发明的实施例，其可被另外地配置有本发明的引用的实施例的上述特征， 提供一种泵装置，具有脉动器作为用于主泵压头的驱动元件，该主泵压头位于传输线路中， 该主泵压头的工作腔被提供有吸入侧止回阀和压力侧止回阀，所述脉动器的工作腔经由填 充有待传输的流体的传送线路被连接到所述主泵压头的工作腔，使得所述脉动器以振荡方 式将待传输的流体从所述传输线路吸入所述主泵压头的工作腔，或者驱使所述待传输的流 体离开该工作腔，所述脉动器被配置为双作用脉动器，该双作用脉动器的一侧被配置为用 于所述主泵压头的驱动元件，该双作用脉动器的另一侧受到基本上相当于系统压力的压力 的作用。本发明的这种具有用于驱动两个相互控制的泵回路的双作用脉动器的实施例是 优选的，原因在于随后可实现均勻的传输。而且，如果使用例如双作用活塞，例如处于250 巴的高吸入压力下的脉动器可通过设计用于基本较低压力的驱动机构来驱动，该双作用活 塞仅必须克服在压缩阶段期间一个半脉动器中的压力与在吸入阶段期间相应的另外半个 脉动器中的压力之间的压差。如果脉动器的不驱动泵回路的另一侧受到压力作用，则该优 点也适用于用于仅驱动一个泵回路的双作用脉动器。优选地，在本发明的具有用于脉动器 的隔膜控制腔的再填充贮存器的实施例中，再填充贮存器受到近似相当于系统压力的压力 的作用，从而在以阀控制方式进行的再填充过程期间，如果隔膜到达其后部机械接合部，则 驱动机构不会受到比吸入阶段与压缩阶段之间的压力差更大的压力，因此不必具有较大的 尺寸，且隔膜在其后部机械接合部的流动通道上也不会被毁坏。根据本发明，例如在EP0085725A1中公开的，用于液压流体的隔膜位置控制再填 充装置和/或排气装置可被提供在脉动器中。根据本发明，为了补偿隔膜控制腔中的泄漏损失，补偿介质可存在于再填充贮存 器中，再填充贮存器经由阀被连接到隔膜控制腔，再填充贮存器受到大于大气压力的压力 的作用。本发明的该实施例的优点在于脉动器可通过驱动机构驱动(例如液压、机械和/ 或气动，例如活塞驱动机构)，其动力仅必须克服吸入侧与压力侧之间的压力差。此外，通过 作用在用于补偿隔膜控制腔中的泄漏损失的再填充贮存器上的压力，例如活塞对驱动机构 的冲击可被防止。优选地，在再填充贮存器中的所述压力可近似相当于系统压力。根据本 发明的另外的优选实施例，例如在EP 1 898 093 Al中公开的，利用控制回路适应于系统压 力的压力控制可被提供在再填充贮存器中。根据本发明，脉动器可被设计为具有隔膜或管形隔膜。根据本发明，脉动器可被设计为具有活塞或柱塞。因此，本发明的基本理念还在于脉动器作用于主泵压头，其原理上被配置为活 塞泵压头，但不需要活塞。采用该方式，适于高温和高压的标准部件可被用作泵压头，其 通过与标准隔膜脉动器组合整体上代表对已知方案的成本低廉的可替代方案，“远程压头 (remote head) ”泵的原理被保持。由于传送线路中的流体仅在泵行程的范围内来回移动且 仅与新吸入的流体稍微混合，从而可能存在于待传输的流体中的颗粒不会与脉动器的工作 腔接触，因此磨损也被减小。脉动器可被设计为具有隔膜或管形隔膜，和具有活塞或柱塞。 当脉动器为隔膜脉动器时，颗粒不会进入隔膜。由于待传输的流体的高温也在传送线路的整个路程中减小，因此具有成本低廉的塑料隔膜(例如由PTFE制成)的隔膜脉动器也可在 高压和高温下在传输线路中使用。因此，根据本发明的泵装置特别适于在生物燃料生产期 间传输生物质团。另外的优点在于，由于排气，来自待传输的流体或空气入口的气体不会在脉动器 的泵腔中聚集，而是返回到过程中。为此优选地，吸入侧传输线路中的入口位于排气阀上 方，从而气体自动地从工作腔逃逸。可替代地，可以进行强迫排气，例如，利用时间控制和/ 或压力控制阀。仍然进一步就温度而言，为了对隔膜脉动器降温，本发明的优选改进方案在于传 送线路被提供有冷却系统。还证明有利的是，传送线路被定向为从隔膜脉动器下降到主泵压头。因此，颗粒保 留在主泵压头的区域中且被传送回传输线路。可替代地，可能优选的是，传送线路被提供有陷坑，作为待传输的流体中的固体颗 粒的接纳腔。因此，在传送线路中，提供位于隔膜脉动器的工作腔下面的区域，从而颗粒由 于重力聚集在此且不会进入脉动器的工作腔。优选的是，如果脉动器的工作腔受到用于补偿泄漏的补偿介质的作用，则固体颗 粒流动通过传送线路并向脉动器的迁移被防止。为了保护脉动器进一步抵制来自待传输的流体的固体颗粒，本发明的另外的优选 实施例将分离活塞布置在传送线路中。由于该方法，传送线路的与脉动器关联的部分和与 主泵压头关联的部分分离。低驱动动力通过双作用脉动器和沿相反方向受控的两个泵回路的存在而实现，这 特别有利于在高吸入压力下使用重复循环过程的情况。


下文中参照示例性实施例更为详细地描述本发明。在附图中，示意性地图1示出泵装置的第一实施例的竖直截面；图IA示出根据本发明的包括双作用脉动器和沿相反方向受控的两个泵回路的另 外的泵装置的对应于图1的竖直界面。图2示出由根据本发明的对应于图1的两个泵装置组成的泵配置结构的回路图；图3示出根据本发明的泵装置的另外的实施例的特征。图4示出根据本发明的可替代泵配置结构的对应于图2的回路图；图5示出根据本发明的另外的可替代泵配置结构的对应于图2的回路图；图6示出根据本发明的另外的可替代泵配置结构的对应于图2的回路图；图7示出根据本发明的另外的可替代泵配置结构的对应于图2的回路图；图8示出根据本发明的泵装置的另外的实施例的特征。图9示出根据本发明的泵装置的另外的实施例的特征。图10示出由根据本发明的对应于图1的两个泵装置组成的泵配置结构的回路 图；图11示出带有压缩阶段期间可能再填充的指示度，泵的压力随工作容积的时间 曲线的P-V图。
图12示出带有吸入阶段期间可能再填充的指示度，泵的压力随工作容积的时间 曲线的P-V图。在示例性实施例的描述中，使用以下附图标记1泵装置4 (用于再填充贮存器的)连接部5 (传输线路的)压力侧6传输方向7 (用于传输线路的)连接部8 (用于排气的)连接部9排气阀10隔膜脉动器11主泵压头12传送线路12，传送线路121传送线路的分段122传送线路的分段(与传送线路的分段121平行布置)123控制阀(优选为压力控制或时间控制的截流阀)124控制阀(优选为压力控制或时间控制的截流阀)13 入口14 出口15 (传输线路的)吸入侧16吸入侧止回阀161吸入侧止回阀(与吸入侧止回阀16平行布置)17压力侧止回阀18 (主泵压头的)工作腔20 (隔膜脉动器的)工作腔21传输流体22 (主泵压头的)控制入口23冷却夹套24固体颗粒25(传送线路中的)部分26 隔膜27隔膜控制腔观活塞281 盘29 马达30再填充贮存器31 阀32分离活塞
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33 (在主泵压头侧的)区域34(在隔膜脉动器侧的)区域35分离活塞的移位方向36收集容器37隔膜控制腔的再填充阀38液压泵39隔膜控制腔的排气阀
具体实施例方式根据图1，泵装置1具有用作脉动器的隔膜脉动器10、主泵压头11和传送线路12。 主泵压头11具有入口 13和出口 14以安装在传输线路中，其压力侧由5表示，其吸入侧由 15表示。吸入侧止回阀16存在于入口侧(吸入侧)，压力侧止回阀17存在于出口侧(压 力侧)。传输方向由箭头6表示。结构上，主泵压头11即对应于活塞泵的泵压头。然而，其不具有活塞。相反，其 工作腔18经由传送线路12被直接连接到隔膜脉动器10的工作腔20。隔膜脉动器10被 提供有用于传送线路12的连接部7。而且，存在有连接部8用于通过排气阀9(图幻进行 的排气，并存在有用于再填充贮存器(图2)的连接部4。因此，隔膜脉动器10的振荡行程 (oscillating stroke)经由传送线路12中的流体柱引起主泵压头11中的传输。传送线路12由传输流体21填充。其经由主泵压头11的控制入口 22连通到隔膜 脉动器10的工作腔20。传送线路12被提供有冷却系统，该冷却系统由通过冷却剂起作用 的冷却夹套23形成。采用该方式，温度可以从例如主泵压头11处的约360°C (由于其典型 地具有在生物燃料产品中待被传输的生物质团)减小到隔膜脉动器10上的约100°C。由于传送线路12包含传输流体21，因此传送线路12也可能包括固体颗粒M，传 送线路12中的一部分被表示为25，其从隔膜脉动器10下降到主泵压头11，且其直接排放 到主泵压头11的工作腔18。因而在其最低点处，传送线路12处于主泵压头11的工作腔 18的水平上。固体颗粒M因此由于重力而保持在主泵压头11的工作腔18中，且不会进入 隔膜脉动器10的工作腔20中。相反，它们被供应到压力侧传输线路5。隔膜脉动器10具有隔膜26，该隔膜沈由隔膜控制腔27液压控制。PTFE优选适 合作为隔膜材料。可替代地，也可使用弹性体、金属材料或复合材料。隔膜控制腔27受到 活塞28的作用，活塞28例如通过马达四(图幻而被机械地驱动，和/或例如通过使与盘 281相邻的腔交替受到压力而被液压和/或气动地驱动。为了补偿泄漏，存在填充有补偿 介质的再填充贮存器30，再填充贮存器30经由受控阀31将补偿介质排放到隔膜脉动器10 的工作腔20中。该供应由图2中的4表示。参照图1和图2，下面描述泵装置的功能。图2所示的配置结构具有带有两个如图 1所示的泵装置的双作用(dual-acting)脉动器。泵装置被平行布置为沿相反方向受控的 两个分支A、B。初始，参照一个分支描述泵过程。在初始状态下，活塞观被移动到隔膜控 制腔27中，隔膜沈鼓胀到隔膜脉动器10的工作腔20中。传送线路12和主泵压头11的 工作腔18被传输流体完全填充。吸入侧止回阀16和压力侧止回阀17关闭。如果活塞28伸出，则导致隔膜沈变平并在隔膜脉动器10的工作腔20中产生负力。该负力经由传送线路12作用在主泵压头11的工作腔18中，从而吸入侧止回阀16打 开，且传输流体21从传输线路的吸入侧15被吸入。在活塞观的随后的相反行程的情况下， 随着隔膜26的鼓胀，在隔膜脉动器10的工作腔20中产生压力，该压力经由传送线路12作 用在主泵压头11的工作腔18上。该压力导致吸入侧止回阀16关闭且压力侧止回阀17打 开，从而传输流体21被泵浦到传输线路的压力侧5。通过活塞观的振荡运动，以此方式进 行连续的传输。通过利用优选被设计为隔膜形式的双作用脉动器10沿相反方向控制两个主泵压 头11，两个回路A和B的泵浦和吸入过程被叠加，从而，特别是，对于在高系统压力下的重 复循环过程，吸入线路与压力线路之间的压差相对较小，该驱动仅需要少量的动力。可替代 地，每个主泵压头11可通过单作用的脉动器沿相同或相反方向控制。在图3中，传送线路12’的一部分作为第二示例性实施例被详细例示。为了分离 传送线路12’中的流体柱，沿双箭头35纵向能够移位地安装的分离活塞32被布置在传送 线路12’中。可能存在的固体颗粒M因此保留在主泵压头11侧的区域33中，且不可能进 入隔膜脉动器侧的区域34。图IA示出双作用脉动器的实施例。图IA基本上对应于图1所示的实施例，原理 上，存在两个图1的泵装置，且由共用活塞观驱动。双作用脉动器在图IA中以示例性地简 化方式示出，即，没有驱动机构且没有液压贮存器，并且再填充阀受到压力作用。双作用活 塞观表示为端部位置(向右侧隔膜沈鼓胀，即，压缩行程和/或压缩阶段完成；向左侧隔 膜26变平，S卩，吸入行程和/或吸入阶段完成)。本发明的图2、4、5和6所示的实施例的不同之处基本上仅在于排气和/或再填充 不同。相同的部件和特征使用相同的附图标记表示。因此，对于图4、5和6的示例性实施 例，参照以上对图2的示例性实施例的描述，下文中仅描述与本发明的该实施例的不同之 处。图2示出向吸入线路15排气的实施例。该再填充以时间控制和/或压力控制方 式在脉动器的压缩行程期间由压力存储部30 (带有气体缓冲器)进行。用于阀31的图形 标记表示受控的止回阀，在被激活时防止其关闭。再填充贮存器30中的压力必须大于系统 压力。再填充容积流量必须大于/等于排气过程的泄漏流量。存储压力的随后调节推荐根 据变化的系统压力。根据需要，手动控制也是可以的。图4示出压力线路5中排气的实施例。该再填充以时间控制和/或压力控制方式 在脉动器的吸入行程期间由压力存储部30(带有气体缓冲器)进行。用于阀31的图形标 记表示受控的止回阀，在被激活时防止其打开。再填充贮存器30中的压力必须大于吸入压 力。再填充容积流量必须大于/等于排气过程的泄漏流量。存储压力的随后调节推荐根据 变化的吸入压力。根据需要，手动控制也是可以的。图5示出向再填充贮存器30排气的实施例。该再填充以时变方式由压力存储部 30 (带有气体缓冲器)进行。用于再填充阀31的标记没有示出具体功能。图6示出向任何存储或收集容器36排气的实施例。该再填充以时变方式由压力 存储部30 (带有气体缓冲器)进行。用于再填充阀31的标记没有示出具体功能。图7示出本发明的具有单作用脉动器的泵装置的实施例。排气和/或再填充可根 据本发明的上述实施例进行，例如根据图2、图4、图5或图6的实施例。通过示例，向压力线路5的排气被示出为可能的变型之一。在图7的实施例中，也可使用双作用脉动器代替单作用脉动器，该双作用脉动器 的未使用侧受到近似相当于系统压力的压力的作用，例如利用压力存储器。因此，受到压 力作用的再填充介质的优点可用于再填充到隔膜控制腔。而且，使双作用脉动器的未使用 侧承受压力的优点在于如果来自由脉动器驱动的泵压头的例如250巴的高压力必须被克 服，则可使用较小尺寸的驱动机构。图8示出根据本发明的泵装置的主泵压头11的可能的配置结构。两个吸入侧止回 阀16、161被提供在主泵压头的吸入侧，两个吸入侧止回阀16、161也可具有不同尺寸。该 实施例的优点在于在脉动器的压缩行程期间，较大的流动速度在两个吸入侧止回阀之间 的线路部分中产生。传送线路12具有朝向吸入侧止回阀161、16的斜度。在吸入期间，对应于截面比 率的吸入流量在吸入侧止回阀161与16之间被分割。因此，在吸入期间，可以实现的是，在 传送线路的位于所述两个吸入侧止回阀之间的部分中，与在全部吸入量都仅通过吸入侧止 回阀16吸入的情况相比，存在较小的流量。在压缩行程期间，由泵传输的全部流体量流动通过传送线路。这造成流体流动通 过传送线路，该传送线路整体上被定向为更为朝向吸入侧非回流阀16。该流动可确保沉积物被主流重复传输返回。图9示出根据本发明的泵装置的传送线路12的可能的配置结构。传送线路在至 少一个部分中被分为至少两个分段121、122，两个分段121、122同时用于在吸入阶段通过 受控截流阀123、1M进行吸入，且在压缩阶段分别交替打开和关闭，以防止由较高的流出 速度产生的固体颗粒在分段121、122中的沉积。每个分段121、122的填充容积应该优选至少等于并优选大于脉动器的工作容积。 因此，通过在压缩阶段交替关闭，固体颗粒被防止进入到控制阀后面。因此，在第一吸入过程中，每个分段可起初被填充有颗粒至达到其容积的一半 的最大程度。随后关闭的分段将可保持该状态。对于进一步的吸入过程，在彻底冲洗 (thorough rinsing)在压缩阶段进行之前，分段然后将被完全填充有颗粒至最大程度。在图9所示的实施例中，提供时间控制的截流阀123、124，其应该通过传感器系统 完全与脉动器隔膜的各个阶段位置保持同步。图10示出本发明的另外的实施例。相同的部分由相同的附图标记表示。参照关 于上述实施例的描述。在图10中，脉动器以稍微更详细的方式示出，用于双作用活塞观的 驱动机构未被示出。双作用脉动器的液压通道的路径尤其被更为详细地示出。图10的泵装置具有隔膜控制腔的两个再填充阀37，两个再填充阀37优选受到近 似相当于系统压力的压力的作用。该压力通过液压泵38提供。而且，两个排气阀39被提 供用于对隔膜控制腔进行排气。图11和图12示出示意性PV图，其示出泵压力随工作容积的时间曲线。从左下侧 的点开始，可以非常清楚的看到，在压缩行程阶段压力上升的陡坡、由于阀运动造成的压力 波动、工作容积(最大活塞速度处的最高压力)的延伸以及突然减压阶段和吸入阶段。(注 意在本情况下，在两个附图中出于清楚的原因，循环被示为顺时针的)。图11中的虚线表示对于在压缩行程期间的受控泄漏再填充过程所需的压力水平
13和可能的时间窗。在压缩行程中设定的平均工作压力(PD)略大于系统压力。 图12中的虚线表示对于在吸入行程期间的受控泄漏再填充过程所需的压力水平
和可能的时间窗。在吸入行程的再填充期间，如果压力水平略高于吸入压力是足够的。
权利要求
1.一种泵装置(1)，具有脉动器作为用于主泵压头(11)的驱动元件，该主泵压头(11) 位于传输线路(15)中，该主泵压头(11)的工作腔(18)被提供有吸入侧止回阀(16)和压力 侧止回阀(17)，所述脉动器的工作腔(20)经由填充有待传输的流体(21)的传送线路(12) 被连接到所述主泵压头(11)的工作腔(18)，使得所述脉动器以振荡方式将待传输的流体 (21)从所述传输线路(15)吸入所述主泵压头(11)的工作腔(18)，或者驱使所述待传输的 流体离开该工作腔(18)，排气阀(9)被提供用于对所述脉动器的工作腔(20)进行排气，其 特征在于，所述排气阀(9)为时间控制阀和/或压力控制的双座阀，和/或在于一装置被提 供用于将流体引入所述脉动器的工作腔和/或所述传送线路(12)。
2.如权利要求1所述的泵装置(1)，其特征在于，所述脉动器的工作腔(20)经由所述 排气阀(9)和/或另外的排气阀(9)被连接到所述传输线路的所述吸入侧(15)。
3.如前述权利要求中任一项所述的泵装置(1)，其特征在于，所述脉动器的工作腔 (20)经由所述排气阀(9)和/或另外的排气阀(9)被连接到所述传输线路的所述压力侧 (5)。
4.如前述权利要求中任一项所述的泵装置(1)，其特征在于，所述脉动器的工作腔 (20)经由所述排气阀(9)和/或另外的排气阀(9)被连接到再填充贮存器(30)，该再填充 贮存器(30)用于补偿在所述脉动器的工作腔(20)和/或所述传送线路(12)中的泄漏损失。
5.如前述权利要求中任一项所述的泵装置(1)，其特征在于，所述脉动器的工作腔 (20)经由所述排气阀(9)和/或另外的排气阀(9)被连接到收集容器(36)，该收集容器 (36)用于收集并可能随后返回在排气期间产生的待传输的流体(21)。
6.一种特别是如前述权利要求中任一项所述的泵装置(1)，具有脉动器作为用于主泵 压头(11)的驱动元件，该主泵压头(11)位于传输线路(15)中，该主泵压头(11)的工作腔 (18)被提供有吸入侧止回阀(16)和压力侧止回阀(17)，所述脉动器的工作腔(20)经由填 充有待传输的流体(21)的传送线路(12)被连接到所述主泵压头(11)的工作腔(18)，使得 所述脉动器以振荡方式将待传输的流体(21)从所述传输线路(15)吸入所述主泵压头(11) 的工作腔(18)，或者驱使所述待传输的流体离开该工作腔(18)，其特征在于，所述泵装置 具有用于再填充待传输的流体的再填充贮存器，该再填充贮存器受到基本上相当于系统压 力的压力的作用。
7.如前述权利要求中任一项所述的泵装置，其特征在于，所述传送线路被提供有冷却 系统。
8.如前述权利要求中任一项所述的泵装置，其特征在于，所述脉动器被布置在所述主 泵压头的上方。
9.一种特别是如前述权利要求中任一项所述的泵装置(1)，具有脉动器作为用于主泵 压头(11)的驱动元件，该主泵压头(11)位于传输线路(15)中，该主泵压头(11)的工作腔 (18)被提供有吸入侧止回阀(16)和压力侧止回阀(17)，所述脉动器的工作腔(20)经由填 充有待传输的流体(21)的传送线路(12)被连接到所述主泵压头(11)的工作腔(18)，使得 所述脉动器以振荡方式将待传输的流体(21)从所述传输线路(15)吸入所述主泵压头(11) 的工作腔(18)，或者驱使所述待传输的流体离开该工作腔(18)，其特征在于，所述传送线 路(12)在至少一个部分中被分为至少两个平行分段(121，122)。
10.如前述权利要求中任一项所述的泵装置(1)，其特征在于，所述传送线路(12)的平 行延伸的所述分段(121，122)的容积和/或平行延伸的所述传送线路(121，122)的容积分 别至少等于所述脉动器的工作容积，或优选大于所述脉动器的工作容积。
11.如权利要求9或10所述的泵装置(1)，其特征在于，控制阀(123，124)被提供用于 至少部分地打开和关闭所述传送线路(12)的所述分段(121，122)和/或所述平行的传送 线路。
12.—种特别是如前述权利要求中任一项所述的泵装置(1)，具有脉动器作为用于主 泵压头(11)的驱动元件，该主泵压头(11)位于传输线路(15)中，该主泵压头(11)的工作 腔(18)被提供有吸入侧止回阀(16)和压力侧止回阀(17)，所述脉动器的工作腔(20)经由 填充有待传输的流体(21)的传送线路(12)被连接到所述主泵压头(11)的工作腔(18)， 使得所述脉动器以振荡方式将待传输的流体(21)从所述传输线路(15)吸入所述主泵压头 (11)的工作腔(18)，或者驱使所述待传输的流体离开该工作腔(18)，其特征在于，所述主 泵压头具有平行布置的至少两个吸入侧止回阀(16，161)。
13.如前述权利要求中任一项所述的泵装置(1)，其特征在于，接纳相对于压缩阶段期 间的流动方向处于下游的吸入侧止回阀的所述线路的截面，大于接纳另一吸入侧止回阀的 所述线路的截面。
14.一种特别是如前述权利要求中任一项所述的泵装置(1)，具有脉动器作为用于主 泵压头(11)的驱动元件，该主泵压头(11)位于传输线路(15)中，该主泵压头(11)的工作 腔(18)被提供有吸入侧止回阀(16)和压力侧止回阀(17)，所述脉动器的工作腔(20)经由 填充有待传输的流体(21)的传送线路(12)被连接到所述主泵压头(11)的工作腔(18)， 使得所述脉动器以振荡方式将待传输的流体(21)从所述传输线路(15)吸入所述主泵压头 (11)的工作腔(18)，或者驱使所述待传输的流体离开该工作腔(18)，其特征在于，分离活 塞(32)被布置在所述传送线路(12’ )中。
15.如前述权利要求中任一项所述的泵装置，其特征在于，该泵装置通过双作用脉动器 和沿相反方向受控的两个泵回路(A，B)形成。
16.一种特别是如前述权利要求中任一项所述的泵装置(1)，具有脉动器作为用于主 泵压头(11)的驱动元件，该主泵压头(11)位于传输线路(15)中且工作腔(18)被提供有 吸入侧止回阀(16)和压力侧止回阀(17)，所述脉动器的工作腔(20)经由填充有待传输的 流体(21)的传送线路(12)被连接到所述主泵压头(11)的工作腔(18)，使得所述脉动器 以振荡方式将待传输的流体(21)从所述传输线路(15)吸入所述主泵压头(11)的工作腔 (18)，或者驱使所述待传输的流体离开该工作腔(18)，其特征在于，所述脉动器被配置为双 作用脉动器，该双作用脉动器的一侧被配置为用于所述主泵压头(11)的驱动元件，该双作 用脉动器的另一侧受到基本上相当于系统压力的压力的作用。
17.如前述权利要求中任一项所述的泵装置，其特征在于，所述脉动器被设计为具有隔 膜或管形隔膜。
18.如权利要求1至16中任一项所述的泵装置，其特征在于，所述脉动器被设计为具有活塞或柱塞。
全文摘要
本发明涉及一种泵装置(1)，具有脉动器作为用于主泵压头(11)的驱动元件，该主泵压头(11)位于传输线路(15)中，该主泵压头(11)的工作腔(18)被提供有吸入侧止回阀(16)和压力侧止回阀(17)，其中所述脉动器的工作腔(20)经由填充有传输介质(21)的振荡线路(12)被连接到所述主泵压头(11)的工作腔(18)，使得所述脉动器以振荡方式将传输介质(21)吸出所述传输线路(15)并吸入所述主泵压头(11)的工作腔(18)，或者将传输介质(21)压出该工作腔(18)，其中排气阀(9)被提供用于对所述脉动器的工作腔(20)进行排气，其中排气线路(9)为时间控制阀和/或压力控制的双座阀，和/或其中一装置被提供用于将液体引入所述脉动器的工作腔和/或所述振荡线路(12)。
文档编号F04B53/06GK102124226SQ200980131732
公开日2011年7月13日 申请日期2009年8月14日 优先权日2008年8月14日
发明者亨宁·拉迪格斯, 克利斯汀·胡恩克 申请人:Spx流动技术诺德斯泰特股份有限公司