泵装置及其操作方法制造方法及图纸

技术编号:2152366 阅读:148 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
这里公布用来从供应源平稳地抽吸可压缩流体的整个泵装置和作为装置组成部分的两个增压器,以及驱动相互间有特定相位关系的增压器的控制装置.每个增压器包括它自己的往复活塞和控制机构,该控制机构以反馈形式与活塞相连以便跟随活塞的运动.公开的每个特定的增压器中,它的活塞和控制机构通过钢索机构相互连结,以使控制机构以与活塞运动相应的方式绕自身轴旋转.(*该技术在2007年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】
本专利技术总的来说与流体泵设备有关,特别是同特殊设计的高压液压泵装置有关,这种装置使用特殊设计的液压泵。为了提供一种装置能以连续、无脉冲的形式抽水或抽其他液体,众所周知的方法是把几个流体驱动泵连结起来,例如可参看美国专利3,816,029(BOWEN和他的同事)。在需要提供高压输出流体,如在20,000PSi左右或更高的地方,经常应用液压驱动类的泵。这样的泵包括典型地用油往复驱动的大活塞,它依次驱动在活塞两面较小的柱塞以交替地产生高压液流。驱动压力直接与驱动活塞同输出柱塞的面积比和出口压力的乘积有关。刚才引述的这类泵一般是作为增压器,现在使用的一种部分略示在图1。一般用数字10表示,在图中特殊显示的装置包括增压器活塞12,它有两个相对的柱塞14,位于气缸套16内。用包括主滑阀18和导向阀20的控制装置驱动活塞在气缸套内来回运动。当活塞到达它冲程的终点时,它和销22机械接触(在气缸套每一端有一个销),这销作用到推压钢索24上,使构成导向阀的导向滑阀26移动。结果导向阀使油通过孔板到构成主阀18的主滑阀28的终端,使主滑阀在它的阀套30内轴向移动。通过改变两滑阀之间控制孔板32的尺寸可以控制主滑阀的移动速度。一旦移动结束,就不再继续对活塞运动进行控制。它完全由高压气缸内的水压和液压泵的特性所决定。在刚才描述的系统内有两种液压冲击。第一种是在主滑阀跨过中心时,它一般对液压回路产生不同的阻力,接着阀被全打开,使油作用到活塞上。所以在回路内压力和流动必须迅速调整到新的状态导致液压冲击。通过研磨主滑阀使跨过时的条件与增压器的操作负荷相适应以稍微减轻这种情况,如美国专利3,811,795和4,029,440描述的那样。液压冲压的第二个原因或理由与增压器活塞所抽的水或其他液体的可压缩性有关。当活塞开始它的冲程时所抽的流体压力相对较低,以水为例,大约在100PSi。在增压器出口压力达到,例如60,000左右之前活塞必须移动大约它冲程的1/8。压力补偿的液压泵企图在冲程的压缩段增加它的流量来维持压力不变,使流速产生很大波动。另一方面,定容积泵使流速恒定但浪压力下降引起输出压力剧烈降低。在这两种情况下,在增压器冲程的这一段产生瞬态过程。曾试图利用在液压回路内装设蓄液罐以提供冲程压缩段所需的全部油,以平滑和减轻这些瞬态过程。但是一般来说在压力线路上的蓄液罐会引起回复线路上的脉冲。曾发现以特殊的方式控制组成整个泵系统的每个增压器中活塞的动作可以减轻上面所讨论的问题。还有将如以后要详细描述的那样,在本专利技术的优先实施方案中使用这样的两个增压器,控制它们各自活塞的运动以保证(1)至少一个活塞,它的加压驱动流体入口是全开的没有任何流动约束和(2)每个活塞经过它冲程中压缩段时以节流来控制它的运动。为了控制增压器中活塞的运动,希望能连续监测那种运动并通过反馈装置提供所希望的控制。现有的各种装置是利用反馈方案,如不是控制至少也是监测活塞的运动。在美国专利3,318,197和3,816,029中颁布了这两种技术。后面将要更详细地描述,本专利技术还提供另一种方法,将会看到它并不复杂而且相当可靠。鉴于上述的讨论,本专利技术的目标是提供一种整个泵的装置,它用并不复杂而可靠的方式使上面讨论的问题减轻到最低限度。本专利技术的另一目标是提供一种改进的增压器,它是这样设计用并不复杂的方式对它活塞的往复运动进行可靠的控制。本专利技术更特殊的目标是提供整个泵的装置,它至少使用两个上述的增压器,它驱动这些增压器的活塞使得(1)在驱动活塞的液压回路或输出水回路中不需要蓄液罐(2)能达到很高的冲程速率而没有液压冲击和(3)不需要液压泵去迅速补偿每个冲程的压缩段。本专利技术另一特殊的目标是提供不复杂而可靠的技术,以达到上面提到的另一目标的方式来协调构成整个泵装置的两个增压器活塞的运动。将如下面要更详尽地描述的那样,这里公开的增压器的特殊类型包括由气缸套和在套内相对的第一和第二出入口之间可来回移动的活塞所组成的机构。构成第一和第二泵室的机构与活塞相对的两端及所抽流体的供应源相配合,通过活塞从邻近一个室的位置移到邻近另一室位置的动作把流体抽入到一个室内,而同时把流体压出另一个室。这样活塞来回的运动交替地产生相对一室是吸入冲程而相对另一室则是输出冲程。作为开始,注意到下述事实是很重要的,输出冲程包括两段,初始压缩段在此期间泵室内的流体尚未压缩到足够的压力以从该室排出,接着是排出段在此期间泵室内的流体已有足够的压力而从室内排出。还要描述这里公布的特殊增压器,它使用的驱动机构包括加压驱动流体的供应源,还包括控制装置用来引导加压驱动流体从它的供应源以流动受控的方式交替通过每个出入口进入到气缸套。同时其他的各口维持流体与相对加压驱动流体来说压力相当低的管道相连通,从而使活塞离开接受加压流体的口,而移向另一口以完成吸入和输出冲程。设计和装设了控制装置,它可以作用到增压器的驱动机构上使得(1)在活塞输出冲程的排出段,接受加压驱动流体以提供这样运动的出入口是连续维持在全开状态和(2)在输出冲程的压缩段,同一个出入口的作用是作为带有活塞位置反馈控制的伺服阀,使活塞在它的压缩段移动缓慢。将如下面详细描述的那样,本专利技术的一方面是提供一种高压泵装置,它使用两个上述的增压器包括刚刚说过的控制阀装置。这种控制阀装置以上述的方式操作活塞,也使两个增压器的活塞以相互间固定的相位关系交替进行往复的吸入和输出冲程,因而保证这些阀中至少一个在输出冲程的排出段,总是全开的。如上所示,这里公开的这类增压器包括可在气缸套内来回移动的活塞和使活塞以这种方式运动的液压驱动机构。为了控制在压缩段活塞的位置,驱动机构包括控制阀,例如前面描述过的滑阀,它可围绕它自己的轴旋转。控制阀与活塞通过钢索机构互相连结使得活塞来回运动引起钢索机构以与活塞来回运动相对应的方式使控制滑阀围绕自己的轴旋转,从而在增压器操作期间控制滑阀在任意一点的旋转位置与活塞沿着它运动路径中某一特定位置相对应。还有通过螺杆将旋转位置转换成轴向位置,这样提供反馈去关闭阀以响应开阀引起的活塞运动。依照本专利技术的另一方面,上述的驱动装置包括加压流体的供应源和通过液压回路相互连结的低压通道,液压回路伸展在供应源、气缸套和低压通道之间。钢索机构全部位于液压回路之内,因而不必要进行钢索相对周围大气的密封。按照本专利技术的另一方面刚刚上述的钢索机构包括将活塞和控制滑阀相互连结的第一和第二分离的两钢索,从而活塞的运动同时使得各钢索分别绕上或松开控制滑阀,使后者以与活塞运动相对应的方式旋转。上面简单描述的本专利技术的各个目标和特征,将在下面与下列各图一起进行详细的描述。图1图示简略说明现有技术的增压器,它的活塞运动控制的设计与本专利技术不一样;图2图示说明整个高压泵装置,它包括按照本专利技术一个实施方案设计的增压器;图3和4图示说明在两个终端操作条件下图2的增压器;图5A-C图示说明图2的增压器怎样以往复的方式操作移动它的活塞;图6说明和图2的增压器相配合的控制装置,以受控的方式移动增压器的活塞;图7图示说明使用两个如图2和图7-9类型的增压器的整个泵装置;图8图示说明按照本专利技术相互连结的两个增压器的压力输出;图9图示说明与图10A装置的增压器相配合的控制装置,用来按照本专利技术控制增压器活塞的运动;图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
流体驱动泵,其特征包括:(a)由汽缸套和第一第二分开布置的供流体进出此套的出入驱动口所构成的机构;(b)装在汽缸套内在出入口之间作往复运动的活塞;(c)包括加压流体源和控制机构的驱动机构,控制机构引导加压流体从供应源交替通过第一 第二出入口中的一个进入汽缸套,同时保持另一口与压力足够低的管道连通以使活塞从接受加压流体的这个口离开移向另一口;(d)组成控制机构的控制阀,包括(1)由阀室构成的机构,与第一第二出入口,加压流体供应源及低压管道相连通,和(2)装 在阀室内的滑阀在第一和第二终端位置间作往复运动,在第一终端位置时将加压流体供应源和低压管道分别与第一第二出入口连通,第二个终端位置时将加压流体供应源和低压管道分别与第二和第一出入口连通,在第三个中间位置时关闭到供应源和低压管道的两个出入口。(e)用来监测活塞在两个出入口之间来回运动时位置的机构是控制机构的组成部分;和(f)阀驱动机构是控制机构的组成部分,它反应活塞在汽缸套内的位置,以便(1)至少在活塞从第一出入口移到第二出入口的这部分时间内保持滑阀固定在它的第一位 置,(2)当活塞从第一口到达到第二口时将滑阀从第一位置通过第三位置移动到第二位置,和(3)至少在活塞从第二口移到第一口的时间内保持滑阀在它的第二位置,和(4)当活塞从第二口到达第一口时将滑阀从它的第二位置通过第三位置移回到第一位 置。...

【技术特征摘要】
US 1986-2-10 828,1561.流体驱动泵,其特征包括(a)由汽缸套和第一第二分开布置的供流体进出此套的出入驱动口所构成的机构;(b)装在汽缸套内在出入口之间作往复运动的活塞;(c)包括加压流体源和控制机构的驱动机构,控制机构引导加压流体从供应源交替通过第一第二出入口中的一个进入汽缸套,同时保持另一口与压力足够低的管道连通以使活塞从接受加压流体的这个口离开移向另一口;(d)组成控制机构的控制阀,包括(1)由阀室构成的机构,与第一第二出入口,加压流体供应源及低压管道相连通,和(2)装在阀室内的滑阀在第一和第二终端位置间作往复运动,在第一终端位置时将加压流体供应源和低压管道分别与第一第二出入口连通,第二个终端位置时将加压流体供应源和低压管道分别与第二和第一出入口连通,在第三个中间位置时关闭到供应源和低压管道的两个出入口。(e)用来监测活塞在两个出入口之间来回运动时位置的机构是控制机构的组成部分;和(f)阀驱动机构是控制机构的组成部分,它反应活塞在汽缸套内的位置,以便(1)至少在活塞从第一出入口移到第二出入口的这部分时间内保持滑阀固定在它的第一位置,(2)当活塞从第一口到达到第二口时将滑阀从第一位置通过第三位置移动到第二位置,和(3)至少在活塞从第二口移到第一口的时间内保持滑阀在它的第二位置,和(4)当活塞从第二口到达第一口时将滑阀从它的第二位置通过第三位置移回到第一位置。2.按照权利要求1所述的泵,其特征是,泵中滑阀是安装在该阀室内绕自身轴旋转,泵中位置监测机构包括连结活塞和滑阀的钢索机构,使得活塞在出入口之间的来回运动通过钢索机构,使滑阀以对应的方式绕自身轴旋转,因此在泵的操作期间任一给定时刻,滑阀的旋转位置与那时活塞在汽缸套内的位置相对应。3.按按权利要求2所述的泵,其特征是泵中阀驱动机构包括第一机构,它与滑阀以这种方式配合,使得钢索机构引起滑阀的旋转想使滑阀在阀室内向关闭接受加压流体入口的方向作轴向运动,第二机构对第一机构起作用,只要活塞正在从一个出入口向另一个出入口运动,此机构防止滑阀在阀室内进行轴向运动而不阻止它的转动。4.按照权利要求3所述的泵,其特征是泵中第一机构包括与滑阀的一端同轴螺纹连接的轴机构,第二机构包括以可控方式使轴机构围绕与滑阀相关的自身轴旋转的机构。5.按按权利要求3所述的泵,其特征是泵中第一机构包括与滑阀一端同轴螺纹连接的轴机构,第二机构包括以可控方式轴向移动该轴机构和滑阀的机构。6.按照权利要求3所述的泵,其特征是泵中第一机构包括与滑阀的外螺纹段相啮合的螺母,和能旋转的与螺母相连的曲柄以便使螺母和滑阀作轴向运动,其中第二机构包括以可控方式使曲柄旋转的机构。7.按照权利要求2所述的泵,其特征是泵中驱动机构包括将汽缸套与加压流体供应源及低压管道相互连接的整个液压回路,泵中钢索机构至少包括一根完全放置在液压回路内的钢索。8.按照权利要求2所述的泵,其特征是泵中钢索机构全部放置在连接汽缸套与加压流体供应源和低压管道的液压回路内。9.按照权利要求2所述的泵,其特征是泵中钢索机构包括第一第二两个分离的钢索,它们将活塞和滑阀互相连结以便活塞在两个出入口之间的来回运动使得钢索交替地卷绕在滑阀上和从滑阀上松开,使滑阀以与活塞来回运动相应的方式旋转。10.按照权利要求1所述的泵,其特征是泵包括构成泵室的机构,它与活塞的一端和流体供应源合作,通过活塞从第一口向第二口的运动将被输送的流体吸入泵室,通过活塞从第二口向第一口的运动,将抽入的液体在加压状况下从泵室排出,将抽入流体压缩到足够的压力以从泵室排出之前,活塞从第二口朝第一口须移动一定的距离,一旦当抽入流体充分压缩可排出时,泵中的滑阀保持固定在第二个位置上。11.按照权利要求10所述的泵,其特征是泵包括构成第二个泵室的机构,它与活塞的另一端和流体供应源合作,通过活塞从第二口向第一口的运动将被输送流体抽入泵室,通过活塞从第一口向第二口的运动将输送流体在加压状况下从该室排出,将抽入流体充分压缩以使它可从室内排出之前活塞须从第一口向第二口移动一定的距离,一旦当流体充分压缩可排出时,该滑阀保持固定在第一个位置。12.流体驱动泵,其特征包括(a)由汽缸套和第一第二分开布置供流体进出此套的出入驱动口所构成的机构;(b)装在汽缸套内在两个出入口之间作往复运动的活塞;(c)包括加压流体供应源和控制机构的驱动机构,控制机构引导加压流体从流体供应源交替通过第一第二出入口中的一个进入汽缸套,同时保持另一出入口与压力足够低的管道连通以使活塞从接受加压流体的这个口离开移向另一口;(d)组成控制机构的控制阀,包括(1)由阀室构成的机构与第一第二出入口、加压流体供应源及低压管道相连通,和(2)装于阀室内的滑阀绕自身轴旋转并在第一和第二终端位置间作往复运动,在第一终端位置时,将加压流体供应源和低压管道分别与第一和第二出入口连通,在第二终端时将加压流体供应源和低压管道分别与第二和第一出入口连通,在第三中间位置时关闭到流体供应源和低压管道的两个出入口,(e)用来监测活塞在第一第二出入口之间来回运动时位置的机构是控制机构的组成部分,该位置监测机构包括连结活塞和滑阀的钢索机构,使得活塞在出入口之间的来回运动通过钢索机构使滑阀以对应的方式绕自身轴旋转,因此在泵的操作期间任一给定时刻,滑阀的旋转位置与那时活塞在汽缸套内的位置相对应,该钢索机构完全放置在连结汽缸套与加压流体供应源和低压管道的液压回路内,和(f)阀驱动机构至少将滑阀从第三个位置移到第一第二两个位置中的任一位置。13.流体驱动泵,其特征包括(a)由汽缸套和第一第二分开布置的供流体进出该套用的出入驱动口所构成的机构;(b)装于汽缸套内的活塞在两个出入口之间作往复运动;(c)包括加压流体供应源和控制机构的驱动机构,控制机构引导加压流体从流体供应源轮换通过第一第二出入口中的一个进入汽缸套,而保持另一口与压力足够低的管道连通,以使活塞从接受加压流体的这个口离开移向另一口;(d)组成控制机构的控制阀,包括(1)由阀室构成的机构,与第一第二出入口、加压流体供应源和低压管道连通,和(2)装于阀室内的滑阀,它绕自身轴旋转并在第一和第二终端位置之间往复运动,在第一个终端位置时,将加压流体供应源和低压管道分别与第一和第二出入口连通,在第二终端位置时,将加压流体供应源和低压管道分别与第二和第一出入口连通,在第三中间位置时关闭到流体供应源和低压管道的出入口,(e)用于监测活塞在第一第二出入口之间来回运动时位置的机构是控制机构的组成部分,该位置监测机构包括连结活塞和滑阀的钢索机构,使活塞在出入口之间的来回运动通过钢索机构使滑阀以对应的方式绕自身轴旋转,因此在泵的操作期间任一给定时刻,该滑阀的旋转位置与那时活塞在汽缸套内的位置相对应,该钢索机构包括连结活塞和滑阀的第一第二分开的钢索,以便活塞在出入口之间的来回运动使钢索交替地卷绕在滑阀上和从滑阀上松开,使滑阀以与活塞的来回运动相对应的方式旋转;和(f)阀驱动机构至少使滑阀从第三位置运动到第一第二两个位置中任一位置。14.流体驱动泵,其特征包括(a)由汽缸套和在套内相对的第一第二位置之间来回运动的活塞所构成的机构;和(b)驱动机构包括加压流体供应源、低压管道和液压回路,该回路延伸在流体供应源、汽缸套和低压管道之间,该机构液压驱动活塞在汽缸套内第一第二位置之间作来回运动,该驱动机构还包括能绕自身轴旋转的控制机构和完全放置在液压回路内连结活塞与该控制机构的钢索机构,从而活塞在第一第二位置之间的来回运动通过钢索机构使控制机构以与活塞的来回运动相对应的方式绕自身轴旋转,因此在泵的操作期间任意时刻的控制机构的旋转位置与活塞在它的运动轨道上的某一特定位置相对应。15.流体驱动泵,其特征包括(a)由汽缸套和能在该套内在相...

【专利技术属性】
技术研发人员:约翰H奥尔森
申请(专利权)人:流程工业公司
类型:发明
国别省市:US[美国]

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