專利名稱：高效耐用的液體泵和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及流體泵。本發(fā)明更具體地涉及高效耐用的流體泵 和方法，其用于多種應(yīng)用，包括但不限于脫鹽系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
并不承認(rèn)在本部分中公開的背景技術(shù)在法律上構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。
已經(jīng)存在多種使用各種構(gòu)件和閥的泵送系統(tǒng)，其用于許多不同的
應(yīng)用，如反滲透(RO)泵送系統(tǒng)、液壓流體泵送系統(tǒng)及許多其它系統(tǒng)。 例如，可以參考美國專利3,825,122; 4,145,844; 5,109,814和6，017，200。
典型的容積泵在某些應(yīng)用中可能存在與脈動流、劇烈的閥動作、 噪音和振動有關(guān)的問題。所有上述問題可引起不穩(wěn)定的流率，這反過 來可降低泵及其相關(guān)裝置的效率和耐用性。
泵送系統(tǒng)還可用于提供在高壓下將要通過膜或過濾器(例如反滲 透(RO)膜)來凈化的流體的輸入流。鹽溶液流或者其它未凈化材料流然 后在壓力下從這種膜或過濾器排出。這些系統(tǒng)可在排出流仍處于壓力 下時從其回收能量，并且利用回收的能量輔助泵的運(yùn)行，以幫助^是高 運(yùn)行的效率。


參考下文結(jié)合附圖對本發(fā)明的某些實施例的描述，本發(fā)明的特征 和實現(xiàn)這些特征的方式將顯而易見，并且本發(fā)明本身也將得到最佳地
圖1是本發(fā)明的實施例的方框圖，其具有脫鹽系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 使用能量回收的泵和RO設(shè)備；
圖2是圖1系統(tǒng)的組合泵和RO設(shè)備的實施例的圖示；圖3是圖2的凸輪和凸輪與活塞軸的連接的實施例的示意圖4是圖3的凸輪從動件的運(yùn)動的線圖5是圖2的活塞的速度和位置的曲線圖6是圖2的泵的流量的曲線圖，該泵并行地使用了三個缸體；
圖7是圖2的旋轉(zhuǎn)閥的截面圖8是將電動機(jī)連接到活塞軸的可選方法的圖示；
圖9是使用具有多個缸體的泵和R0設(shè)備的實施例的示意圖；以
及
圖10是本發(fā)明的另一實施例的示意圖，該實施例使用具有多個 缸體的泵和化學(xué)或者物理處理設(shè)備。
具體實施例方式
容易理解的是，在此處大體上描述和示于圖中的實施例的構(gòu)件可 以以多種不同的構(gòu)造進(jìn)行布置和設(shè)計。因而，下文對附圖所示的本發(fā) 明的系統(tǒng)、構(gòu)件和方法的實施例的更詳細(xì)的描述不意圖如權(quán)利要求一 樣限制本發(fā)明的范圍，而僅僅表示本發(fā)明的實施例。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種泵。該泵包括至少一個缸 體組件、諸如電動機(jī)的動力致動器(motive actuator)和桿，缸體組件在 缸體內(nèi)具有活塞，該活塞在缸體內(nèi)限定了第一容積和第二容積；動力
致動器用于往復(fù)地驅(qū)動活塞；桿聯(lián)接到活塞上且在該活塞的動力行程 期間由動力致動器以sinmx(x=0到兀)的速率驅(qū)動，其中m是大于1的 數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個公開的實施例，提供了一種泵送系統(tǒng)。該泵 送系統(tǒng)可包>^至少三個缸體；動力致動器，諸如一個或多個電動機(jī)； 多個桿；處理設(shè)備，諸如化學(xué)或物理處理器或其它這種設(shè)備或系統(tǒng)； 和用于各個缸體的第 一閥和第二閥。各個缸體中的活塞在各個缸體中 限定了第一容積和第二容積；各個桿聯(lián)接至這些活塞中的一個活塞上 且在該活塞的動力行程期間由致動器以sinmx(x=0到兀)的速率驅(qū)動，其中m是大于1的數(shù)；處理設(shè)備接收處于壓力下的第一流體并輸出第 二流體；各個第 一閥控制第二流體進(jìn)入缸體的第二容積的流量以輔助 致動器移動活塞，各個第二閥控制第二流體流出缸體的第二容積的流 量。
根據(jù)本發(fā)明的公開的實施例的另 一方面，提供了一種脫鹽系統(tǒng)。 該脫鹽系統(tǒng)可包括預(yù)處理單元、貯藏器、泵、反滲透設(shè)備和后處理單 元。貯藏器用于保持來自預(yù)處理單元的流體；泵接收來自貯藏器的流 體且包括至少三個具有活塞的缸體，這些活塞在其動力行程期間由諸 如一個或多個電動機(jī)的動力致動器以shTx的速率驅(qū)動，其中m是大 于1的數(shù)；反滲透設(shè)備接收來自泵的輸出流體流且生成所要求的產(chǎn)品 和排出物，其中該排出物提供到泵以用于能量回收；后處理單元從反 滲透設(shè)備中接收所要求的產(chǎn)品且準(zhǔn)備所要求的產(chǎn)品以進(jìn)行分配。
參考圖1，示出了作為海水或其它鹽水的脫鹽系統(tǒng)的本發(fā)明實施 例。脫鹽系統(tǒng)10可包括預(yù)處理系統(tǒng)12、貯藏器14、泵16、反滲透(RO) 系統(tǒng)18和后處理系統(tǒng)20。能量回收系統(tǒng)22可使用RO系統(tǒng)18的副 產(chǎn)品以輔助泵16。
預(yù)處理系統(tǒng)12可包括過濾和化學(xué)工藝，以從水中去除固體并防 止在RO系統(tǒng)18的膜上發(fā)生鹽分沉淀和細(xì)菌生長。貯藏器14可提供 用于已預(yù)處理的水的保持區(qū)。泵16可提供將水推過RO系統(tǒng)18的膜 (未顯示)所必需的壓力。RO系統(tǒng)18可包括帶有膜的壓力容器(未顯 示)，該膜可阻止鹽分通過它。后處理20可包括通過使水的酸性變?nèi)?而使水穩(wěn)定以及準(zhǔn)備該水以進(jìn)行分配。
現(xiàn)在參考圖2，示出了帶有RO系統(tǒng)18的泵16的實施例。已預(yù) 處理的水可經(jīng)由管線24提供到泵16。泵16可經(jīng)由管線26將加壓的 水提供到RO系統(tǒng)18,該系統(tǒng)18通過管線28輸出所要求的產(chǎn)品，如 脫鹽的水，并且經(jīng)由管線30將加壓的副產(chǎn)品(諸如鹽水)提供到泵16 以用于能量輔助。
泵16可包括缸體32和排水管36，該缸體帶有位于其中的活塞34?；钊?4可在缸體32內(nèi)限定第一容積33和第二容積35。第一容 積33可用于在來自貯藏器14中的流體通到RO系統(tǒng)18之前向該流體 加壓。第二容積35可^f吏用來自RO系統(tǒng)18的加壓副產(chǎn)品以在向第一 容積33內(nèi)的流體加壓時輔助活塞34的運(yùn)動。
止回閥38和40可分別插入在管線24和管線26中。止回閥38 可允許流體從貯藏器14流動到泵16,并且可限制流體從泵16經(jīng)由管 線24流動到貯藏器14。止回閥40可允許流體從泵16流動到RO系 統(tǒng)18，并且限制流體從RO系統(tǒng)18經(jīng)由管線26流動到泵16。
為了提供能量回收裝置，可在管線30和排水管36內(nèi)包括旋轉(zhuǎn)閥 42和44。旋轉(zhuǎn)閥42可允許排出流體從RO系統(tǒng)18經(jīng)由管線30流動 到泵16,旋轉(zhuǎn)閥44可允許流體從泵16流動到排水管36。
諸如電動機(jī)46的動力致動器可用來驅(qū)動活塞34和旋轉(zhuǎn)閥42與 44。電動機(jī)可經(jīng)由驅(qū)動軸50驅(qū)動地連接到活塞34上的凸輪48，以在 缸體32內(nèi)往復(fù)地驅(qū)動活塞。軸50可包括與活塞34直接相鄰的擴(kuò)大 部分52。擴(kuò)大部分52確定由于生產(chǎn)所要求的產(chǎn)品所引起的流體容積 的損失，以幫助提供產(chǎn)品的自動自調(diào)節(jié)。電動機(jī)46還可分別連接到 驅(qū)動桿或驅(qū)動軸58和60上的成對的變速箱54和56。桿58和60可 反過來驅(qū)動旋轉(zhuǎn)能量回收閥42和旋轉(zhuǎn)流體排出閥44。為了提高系統(tǒng) 效率，電動機(jī)可在其最高效的最大速度下運(yùn)行。
現(xiàn)在參考圖3和圖4，更詳盡地示出了凸輪48。凸輪48可包括 沿其外表面的邊緣62，以使聯(lián)4妄到軸50的端部上的凸輪從動件輥?zhàn)?64和66將軸50保持在凸輪48上。也可使用將軸保持為跟隨凸輪的 其它方法，諸如將軸推向或壓向凸輪的彈簧(未顯示)。對于具有2:1 的泵送填充比(pump-to-fill ratio)的泵，凸輪48可成形為使得活塞34 的動力行程為活塞34的返回行程的兩倍長且對于凸輪48的每次完整 的旋轉(zhuǎn)發(fā)生一個動力行程和一個返回行程。因此，如圖2所示，對于 動力行程，凸輪48的三分之二周旋轉(zhuǎn)將活塞34推向右側(cè)；對于返回 行程，凸輪48的三分之一周旋轉(zhuǎn)將活塞34拉到左側(cè)。也可使用其它的泵送填充比。
在圖4中最清楚地看到，凸輪48的運(yùn)動可包括下止點(diǎn)(BDC)位置 68和上止點(diǎn)(TDC)位置70。下止點(diǎn)位置68對應(yīng)于活塞34位于其最左 端縮回位置(圖2),上止點(diǎn)位置70對應(yīng)于活塞34位于其最右端前進(jìn)位 置(圖2)。對應(yīng)于活塞34的動力行程，凸輪48的凸輪從動件64和66(圖 3)始于BDC位置68且移向TDC位置70。對應(yīng)于活塞34的返回行程， 凸輪48的凸輪從動件64和66(圖3)始于TDC位置70且移向BDC位
sinmx(x=0到兀)成比例的速率移動活塞34，其中m是大于1的數(shù)。在 結(jié)合圖1到4所示和描述的本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實施例中，m等于2。
動力行程期間的速度和 一 周旋轉(zhuǎn)中活塞的位置的曲線圖示于圖 5。如上文所述，如附圖標(biāo)記74(圖4)所示的活塞在動力行程期間的速 度在當(dāng)前優(yōu)選示例中可與sin2x(x=0到兀)成比例?；钊?4(圖2)的位置 可與以下方禾呈成比例
<formula>formula see original document page 12</formula>在動力行程期間x=0到兀，在返回行程期間x-兀到0。如圖4所 示，在動力行程期間，活塞的位置始于BDC位置且移向TDC以進(jìn)行 泵送，在返回行程期間，活塞的位置接著返回到BDC位置以進(jìn)行填 充。對于給定的凸輪，諸如凸輪48，各個泵循環(huán)的總時間取決于電動 機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度(電動機(jī)旋轉(zhuǎn)一周的時間)，更準(zhǔn)確地說，取決于諸如單 循環(huán)凸輪48的凸輪的旋轉(zhuǎn)速度。例如，如圖5所示，這個概念也可 表達(dá)如下泵循環(huán)的總時間=動力行程時間+返回行程時間，其中返回 行程時間=0.5 x動力行程時間。
如下文進(jìn)行的更詳細(xì)的描述，可存在多個泵送缸體以獲得恒定的 流量。如果使泵送缸體的對于該優(yōu)選實施例的sin2x的活塞速度與適 當(dāng)數(shù)量的并行地以定相的關(guān)系作用的附加缸體相結(jié)合，可產(chǎn)生基本恒 定的總流量。通常，為了產(chǎn)生基本恒定的輸出流量，m可以是偶數(shù)，同步的泵送缸體的數(shù)量至少等于m/2+l，其中m是偶數(shù)。因而，例如 m=2,則活塞速度是sin、，而同步的泵送缸體的數(shù)量等于2。
同步地利用sin、的活塞速度使流動的速度和加速度為O,其中m 大于1。對于sinx的更高次冪，將更加逐漸接近于O,比如當(dāng)前優(yōu)選 的sin2x的速度波形使得活塞速度和加速度逐漸接近0，從而提供和緩 的閥動作以幫助保護(hù)閥，如能量回收閥和止回閥，因此提供更長的閥 壽命和明顯更少的可聽到的噪音和振動。在這點(diǎn)上，某些實施例在閥 部件運(yùn)動到其關(guān)閉位置時防止閥部件的有害的減速度，此時該減速度 為0。如圖5所示，例如，與其它使用明顯更多的劇烈轉(zhuǎn)換的方案相 比，該實施例使活塞速度非常和緩與平順地趨向0。當(dāng)選擇m大于2 時，例如sin、， x岣到兀，某些應(yīng)用可獲得相似的特性。
現(xiàn)在參考圖7，更詳細(xì)地示出了旋轉(zhuǎn)閥42。旋轉(zhuǎn)閥42可包括閥 體78和圓形閥部件80。閥體78可包括分別用于流體通過旋轉(zhuǎn)閥42 的輸入和輸出的入口孔82和出口孔84。因為旋轉(zhuǎn)閥的精確動作和耐 用性，旋轉(zhuǎn)閥可用于該系統(tǒng)。因為可以以恒定的速度驅(qū)動旋轉(zhuǎn)閥，這 些閥可遇到很小的加速度或者沒有加速度，這可在某些應(yīng)用中改善它 們的耐用性且減少系統(tǒng)的維護(hù)。
閥部件80可包括通道86,其可選地與入口孔和出口孔連通以打 開和關(guān)閉旋轉(zhuǎn)閥42。通道角度w(弧度)的大小可由如下方程確定 r》
2 ，其中T。是閥的打開時間分?jǐn)?shù)
旋轉(zhuǎn)閥42的打開時間分^t可通過動力行程時間除以總時間來計 算。旋轉(zhuǎn)闊42的上述方程中的T。等于2/3。類似地，旋轉(zhuǎn)閥44的打 開時間分?jǐn)?shù)可通過返回行程時間除以總時間來計算。同樣地，旋轉(zhuǎn)閥 44的T。等于1/3。
在運(yùn)行中，由于凸輪48的形狀，在電動機(jī)46的每周旋轉(zhuǎn)期間， 電動機(jī)46可驅(qū)動泵16經(jīng)歷動力行程和返回行程?？梢岳斫獾氖?，也 可使用凸輪的其它的形狀和構(gòu)造。因為旋轉(zhuǎn)閥的對稱性，電動機(jī)46可在電動機(jī)46每旋轉(zhuǎn)半周期間同步地驅(qū)動各旋轉(zhuǎn)閥42和44經(jīng)歷交 替的打開時段和關(guān)閉時段。旋轉(zhuǎn)閥在總流量的變化的百分比間轉(zhuǎn)換， 但是決不可將兩個旋轉(zhuǎn)閥同時打開。
在旋轉(zhuǎn)閥42關(guān)閉且旋轉(zhuǎn)閥44打開的活塞34的返回行程期間， 貯藏器14中的流體可被迫使或浮皮拉動通過管線24內(nèi)的止回閥38進(jìn) 入缸體32的第一容積33，缸體32的第二容積35內(nèi)的流體可被迫使 流出旋轉(zhuǎn)閥44而進(jìn)入排水管36。在旋轉(zhuǎn)閥42打開且旋轉(zhuǎn)閥44關(guān)閉 的活塞34的動力行程期間，缸體32的第一容積33內(nèi)的流體可被加 壓且被迫使通過止回閥40而進(jìn)入RO系統(tǒng)18,來自RO系統(tǒng)18的加 壓的排出流體被迫使通過管線30內(nèi)的旋轉(zhuǎn)閥42而進(jìn)入缸體32的第 二容積35，從而推動活塞34并輔助電動機(jī)46移動活塞34。這種能 量回收的方法可提高系統(tǒng)的總體效率。
現(xiàn)在參考圖9，示出了另一種泵送系統(tǒng)100,其與系統(tǒng)10相似， 除了系統(tǒng)100包括泵之外，該泵具有用于將流體提供到RO系統(tǒng)的多 個缸體，該泵示于圖中。泵102可包括多個缸體105a-n，它們從貝i藏 器(未顯示)接收流體(如待凈化的水)，并且將加壓的流體提供到RO系 統(tǒng)104。如果需要，該RO系統(tǒng)可經(jīng)由管線111將副產(chǎn)品流體提供到 缸體以用于能量回收，從而輔助電動機(jī)在活塞的動力行程期間移動活 塞。泵102可包括至少三個缸體，其中的至少兩個同步地泵送流體。 各缸體以與缸體32(圖2)相類似的方式運(yùn)行，并且以合適的相位關(guān)系 進(jìn)行操作。電動機(jī)106可驅(qū)動多個凸輪和凸輪從動件107a-n,它們分 別地以與凸輪48和凸輪從動件64與66往復(fù)地驅(qū)動活塞桿或軸50相 類似的方式驅(qū)動缸體105a-n的多根軸109a-n。
現(xiàn)在參考圖10，示出了泵200,其根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例來 構(gòu)造。系統(tǒng)200為通常情形且包括多個缸體202a-n,其將基本恒定的 流體流提供到處理設(shè)務(wù)210。處理設(shè)備可以是各種化學(xué)處理器或者物 理處理器或者其它類型和種類的系統(tǒng)、構(gòu)件或設(shè)備。泵200可包括多 個缸體202a-n，這些缸體從貯藏器(未顯示)接收流體且將加壓的流體提供到設(shè)備210。電動機(jī)204或其它動力致動器(未顯示)可驅(qū)動多個凸 輪206a-n,這些凸輪分別驅(qū)動缸體202a-n的多個活塞軸或桿208a-n。 在活塞(未顯示)的動力行程期間，它們的速度可以以與圖2的活塞34 相類似的方式與sin2x(x=0到兀)成比例。該泵可以將多種流體，比如 液壓流體或其它液體或氣體以基本恒定的流量泵送到設(shè)備210。由于 泵提供的基本恒定的流量，在典型液壓設(shè)備中的可聽到的噪音和振動 可被消除或大大減少。如果需要，當(dāng)設(shè)備或系統(tǒng)210提供第二流時， 泵200可包括來自設(shè)備210經(jīng)由管線212的加壓的回收流體。可提供 輸出管線223，或者對于某些處理設(shè)備，也可沒有輸出管線。
對于本實例，在活塞的動力行程期間，活塞的速度可與sin2x(x=0 到兀)成比例。凸輪的相位偏移取決于同步地泵送的缸體的數(shù)量。下表 參照同步的缸體和附加缸體的數(shù)量示出填充時間分?jǐn)?shù)。缸體的填充時 間分?jǐn)?shù)等于連接到排水管的旋轉(zhuǎn)閥的打開時間(T。)，連接到RO系統(tǒng) 的排出物的旋轉(zhuǎn)閥的打開時間(T。)可通過用一(l)減去連接到排水管的 旋轉(zhuǎn)閥的T。來計算。利用這些打開時間，可計算各個旋轉(zhuǎn)閥的閥部件 的通道角度w的大小。
Ns234567
Pf2/33/44/55/66/77/8
Ff1/31/41/51/61/71/8
才目4立兀2/31/22/51/32/71/4
相位角1209072605145
流量Vc/T1.52.02.53.03.54.0
w(ERV)兀1/33/82/55/123/77/16
w(FDV)兀1/61/81/101/121/141/16
Pf1/23/52/35/73/47/9
Ff1/22/51/32/71/42/9
^目^f立兀1/22/51/32/71/42/9
相位角907260514540
流量Vc/T2.02.53.03.54.04.5
w(ERV)兀1/43/101/35/143/87/18
w(FDV)兀1/41/51/61/71/81/9Pf2/51/24/75/82/37/103
Ff3/51/23/73/81/33/103
片目4立兀2/51/32/71/42/91/53
相位角7260514540363
流量Vc/T2.53.03.54.04.55.03
w(ERV)兀1/51/42/75/161/37/203
w(FDV)兀3/101/43/143/161/63/203
Pf-泵送分?jǐn)?shù)二Ns/(Ne+Ns)
Ff-填充分?jǐn)?shù)-Ne/(Ne+Ns)
相位(弧度)-2兀/(Ns+Ne)
流量-(Vc/T)(Ne+Ns)/2
w(弧度)- T。兀/2
其中
Ns二同步地泵送的缸體的數(shù)量
Ne:附加缸體的數(shù)量
Vc-缸體的容積
丁=一次完整的泵填充旋轉(zhuǎn)的時間
丁。=打開時間分?jǐn)?shù)(任何的流動)
W(弧度"閥的打開角度
ERV, FDV:能量回收閥，流體4非出閥。
在具有三個缸體的泵中，凸輪可彼此偏移120。，這是因為電動機(jī) 的單次旋轉(zhuǎn)使活塞在缸體內(nèi)移動經(jīng)歷兩個泵送循環(huán)。由于在本示例中 活塞在其動力行程期間的速度可與sii^x成比例，所以在各個動力行 程期間各個缸體的加壓流體的輸出流量也可與sin2x成比例。
圖6示出了三缸體系統(tǒng)的各個單獨(dú)缸體的輸出流量和總的輸出流 量的曲線圖。第一缸體、第二缸體和第三缸體的輸出流量曲線分別對 應(yīng)于線條120、 122和124。由于三個單獨(dú)的輸出流量曲線的形狀和偏 移，故來自三個缸體的輸出流量可提供總的恒定的輸出流量130。因而，通過使用至少三個缸體，可提供基本恒定的輸出流量。
通常，本實例中來自泵送缸體的總的組合流量可表達(dá)如下 gsinm[;c + G-l)o|，①是相位移，它等于兀/n，其中n等于同步
地泵送的缸體的數(shù)量；m是大于1的數(shù)。
如圖5所示，由于諸如凸輪48(圖2， 3和4)的凸輪的構(gòu)造，系統(tǒng)
行。如圖8所示，利用活塞的動力行程和返回行程來調(diào)整諸如閥42 的旋轉(zhuǎn)回收閥的打開和關(guān)閉操作。如前文所述，可相應(yīng)地調(diào)節(jié)閥部件 通道的大小。
可以選擇凸輪的構(gòu)造使得凸輪的確定填充時間的部分的形狀可 以是所要求的任何形狀或者構(gòu)造。
現(xiàn)在參考圖8，其示出了電動機(jī)46與缸體32的活塞軸50之間的 連接組件的可選實施例。在該組件中，齒條88和齒輪90代替凸輪48(圖 2)將電動才幾46的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為活塞軸50的往復(fù)運(yùn)動，齒條88連接 到軸50，齒輪90驅(qū)動地連接到包括泵用電動機(jī)46的動力致動器?？?制器92可控制電動機(jī)46以改變齒輪90的速度和方向，從而在缸體 的動力行程期間以sin2x的速度移動軸50。動力致動器可包括閥電動 機(jī)91，如上文所述，該閥電動才凡91由控制器92控制以與動力行程和 返回行程同步地驅(qū)動旋轉(zhuǎn)閥。
雖然已經(jīng)公開了本發(fā)明的具體實施例，但是可以理解的是，可能 有多種不同的實施例，并且預(yù)期處于所附權(quán)利要求的實質(zhì)精神和范圍 中。因此，目的并不是限制于此處提供的確切的摘要和說明書。
權(quán)利要求
1. 一種泵，其包括缸體；在所述缸體中的活塞，所述缸體限定了第一容積和第二容積；動力致動器；和桿，其聯(lián)接到所述活塞上，并且在所述活塞的動力行程期間由所述致動器以大致sinmx(x＝0到π)的速率往復(fù)地驅(qū)動，其中m是大于1的數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵，其特征在于，所述致動器是電動機(jī)， 所述泵還包括凸輪，其將所述桿聯(lián)接到所述電動機(jī)上，以將所述電動 機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為所述桿和活塞的往復(fù)運(yùn)動。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵，其特征在于，所述致動器是電動機(jī)， 所述泵還包括齒條和齒輪，它們將所述桿聯(lián)接到所述電動機(jī)上，以將所述電動 機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為所述桿和活塞的往復(fù)運(yùn)動，和 控制器，其控制所述電動機(jī)的速度和方向。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的泵，其特征在于，所述泵還包括至少一 個第一閥，其控制來自所述缸體的第一容積的流體的輸出。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的泵，其特征在于，所述泵還包括至少一 個第二閥，其控制進(jìn)入所述缸體的第一容積的流體的輸入。
6. 才艮據(jù)權(quán)利要求1所述的泵，其特征在于，所述致動器是電動機(jī)， 所述泵還包括至少一個第 一閥，其控制流體進(jìn)入所述缸體的第二容積的流量， 以輔助所述電動才幾移動所述活塞，和至少一個第二閥，其控制流體離開所述缸體的第二容積的流量。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的泵，其特征在于，所述閥中的至少一個 是旋轉(zhuǎn)閥。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的泵，其特征在于，每個閥各由所述電動 才幾馬區(qū)動。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的泵，其特征在于，每個閥各由閥電動機(jī) 驅(qū)動。
10. —種用于處理設(shè)備的泵送系統(tǒng)，其包括 至少三個釭體；在各個所述缸體中的活塞，其在各個缸體中限定了第一容積和第 —^^ 積;動力致動器；多個桿，各個桿聯(lián)接到所述活塞中的一個活塞上，并且在所述活 塞的動力行程期間由所述電動機(jī)以大致sinmx(x=0到兀)的速率驅(qū)動， 其中m是大于1的數(shù)；其中，所述處理設(shè)備接收處于壓力下的第一流體，并且輸出第二 流體和第三流體；以及用于各個所述缸體的第 一閥和第二閥，各個第 一閥控制所述第三 流體進(jìn)入所述缸體的第二容積的流量，以輔助所述致動器移動所述活 塞，各個第二閥控制所述第三流體離開所述缸體的第二容積的流量。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其特征在于，m是偶數(shù)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述缸體的數(shù)量 至少等于m/2+l。
13. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其特征在于，來自所述泵送缸體的總組合流量與gsiiT[x + (Z-l)O)]成比例，其中O是等于7t/n的相位移，n等于同步地泵送的缸體的數(shù)量，m等于大于l的數(shù)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理設(shè)備是 反滲透設(shè)備。
15. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其特征在于所述致動器是電 動才幾，所述系統(tǒng)還包括凸輪，其將各個桿聯(lián)接到所述電動機(jī)上，以將所述電動機(jī)的旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動轉(zhuǎn)換為所述桿和活塞的往復(fù)運(yùn)動。
16. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述致動器是電 動才幾，所述系統(tǒng)還包才舌齒條和齒輪，它們將各個桿聯(lián)接到所述電動機(jī)上，以將所述電動 機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為所述桿和活塞的往復(fù)運(yùn)動，和 控制器，其控制所述電動機(jī)的速度和方向。
17. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括 至少一個第一止回閥，其控制來自各個所述缸體的第一容積的流體的 輸出。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括 至少 一個第二止回閥，其控制進(jìn)入各個所述缸體的第 一容積的流體的 輸出。
19. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述閥中的至少 一個是旋轉(zhuǎn)閥。
20. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述致動器是電 動機(jī)，并且各個閥由以基本恒定的速度運(yùn)行的所述電動機(jī)驅(qū)動。
21. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述致動器包括 閥電動機(jī)，并且各個閥由所述閥電動4幾驅(qū)動。
22. —種脫鹽系統(tǒng)，其包括 預(yù)處理單元；貯藏器，其用于保持來自所述預(yù)處理單元的流體； 動力致動器；泵，其接收來自所述貯藏器的流體，并且包括至少三個具有活塞 的缸體，所述活塞在所述活塞的動力行程期間由所述致動器以sinmx(x=0到兀)的速度驅(qū)動，以提供基本恒定的輸出流體流，其中m 是大于1的數(shù)；反滲透設(shè)備，其接收來自所述泵的輸出流體流并且生成所要求的產(chǎn)品與排出物，所述排出物被提供到所述泵以用于能量回收；和后處理單元，其從反滲透設(shè)備接收所要求的產(chǎn)品并且準(zhǔn)備所要求 的產(chǎn)品以用于分配。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其特征在于，m是偶數(shù)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述缸體的數(shù)量 至少等于m/2+l。
25. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其特征在于，多個止回閥控制 從所述貯藏器進(jìn)入所述泵的缸體的流體的流量，并且控制來自所述泵 的缸體的輸出流體流量。
26. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其特征在于，多個閥控制從所 述反滲透設(shè)備進(jìn)入和離開所述泵的排出物的流量。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述閥中的至少 一個為旋轉(zhuǎn)閥。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述致動器是電 動機(jī)，并且所述閥由以基本恒定的速度運(yùn)行的所述電動機(jī)控制。
29. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述致動器包括 閥電動沖幾，并且所述閥由所述閥電動才幾控制。
30. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述致動器是電 動機(jī)，并且所述泵包括多個凸輪，它們由所述電動機(jī)驅(qū)動，以將所述 電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為所述活塞的往復(fù)運(yùn)動。
31. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述致動器是電 動機(jī)，并且所述泵還包括多個齒條與齒輪裝置，它們由所述電動機(jī)驅(qū)動，以將所述電動機(jī) 的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為所述活塞的往復(fù)運(yùn)動，和 控制器，其控制所述電動機(jī)的速度和方向。
32. —種利用泵來泵送流體的方法，所述泵具有缸體和往復(fù)地安 裝在所述缸體中的活塞，所述方法包括在所述活塞的動力行程期間以與sinmx(x=0到兀)大致成比例的的 速度驅(qū)動所述活塞，其中m是大于l的數(shù)。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 運(yùn)行與上述泵處于相位關(guān)系的至少一個類似的泵，并且來自所述泵送 缸體的總的組合流量與sinm[x+(i-l)0](i=l到n)的總和成比例，其中O 是等于兀/n的相位移，n等于所述缸體的數(shù)量。
34. —種使用泵和處理設(shè)備對流體進(jìn)行處理的方法，所述泵具有 至少三個缸體和在各個缸體中的活塞，所述處理設(shè)備輸出所要求的產(chǎn) 品和排出流體，所述方法包括在所述活塞的動力行程期間以與sinmx大致成比例的速度驅(qū)動各 個活塞，以將基本恒定的流體流提供到所述處理設(shè)備，其中m是大于 1的數(shù)；將所述排出流體提供到所述泵以用于能量輔助；和 驅(qū)動各個缸體的成對的旋轉(zhuǎn)閥，以控制所述排出流體進(jìn)入和離開 所述泵的流量。
35. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 利用相同的電動機(jī)驅(qū)動所述活塞和旋轉(zhuǎn)閥。
36. —種使用泵和反滲透(RO)設(shè)備對流體進(jìn)行脫鹽的方法，所述 泵具有至少三個缸體和在各個缸體中的活塞，所述反滲透(RO)設(shè)備輸 出所要求的產(chǎn)品和排出流體，所述方法包括對所述流體進(jìn)行預(yù)處理，以去除固體并且防止在所述RO設(shè)備內(nèi)發(fā)生鹽分沉淀和細(xì)菌生長；在貯藏器內(nèi)保持所述已預(yù)處理的流體；將所述已預(yù)處理的流體從所述貯藏器提供到所述泵；在所述活塞的動力行程期間以與sinmx大致成比例的速度驅(qū)動每個活塞，以將流體流提供到所述RO設(shè)備，其中m是大于l的數(shù)； 將所述排出流體從所述RO設(shè)備提供到所述泵以用于能量輔助；驅(qū)動各個缸體的成對的旋轉(zhuǎn)閥，以控制所述排出流體進(jìn)入和離開 所述泵的流量；以及對所要求的產(chǎn)品進(jìn)行后處理以準(zhǔn)備進(jìn)行分配。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高效的流體泵和泵送方法。該泵包括缸體、缸體內(nèi)的活塞和動力致動器。缸體內(nèi)的活塞在缸體內(nèi)限定了第一容積和第二容積，動力致動器用于在該活塞的動力行程期間以大致sin^mx(x＝0到π)的速率往復(fù)地驅(qū)動聯(lián)接到活塞上的桿，其中m是大于1的數(shù)。
文檔編號F04B17/00GK101443550SQ200680052099
公開日2009年5月27日 申請日期2006年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月5日
發(fā)明者C·豪登施爾德 申請人:Gth水系統(tǒng)公司