專利名稱：流體驅(qū)動泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體驅(qū)動泵和一種結(jié)合有這種泵的抽油系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
盡管不是僅僅用于降低地下采礦操作的水位，但本發(fā)明卻是專門設(shè)計。本發(fā)明適合于需要高壓抽取大量污水場合的應(yīng)用。通常，可以獲得2500m水頭的壓力和200m3/hr的流率。
在抽取采礦操作地下水的過程中，水常常被固體物質(zhì)弄臟。通常，是利用柱塞泵或活塞式薄膜泵來進(jìn)行抽取過程。盡管活塞泵在操作過程中效率很高，但是基本投資和維護成本都很高。由于調(diào)節(jié)所述泵的吸入和排出沖程的泵閥系統(tǒng)的操作條件惡劣而又困難，所以磨損率很高，因而維護成本也隨之增加。這種系統(tǒng)的泵驅(qū)動速率大致為每分鐘60-80個循環(huán)。維護成本高的深一層原因在于柱塞泵的往復(fù)活塞及其密封易于受到污水的侵蝕作用。
薄膜泵的活塞和密封件的磨損率并不相同，但是所述閥系統(tǒng)卻和薄膜泵具有相同的惡劣條件，也是每分鐘進(jìn)行60-80個循環(huán)。
這就需要一種泵，可以在較低泵送速率下操作，從而減小操作所述泵的困難程度。這種要求可借助于一種可折疊腔式泵來實現(xiàn)，這是一種蠕動泵的變體。這種泵可以利用具有供給端和排出端的柔管，所述供給端和排出端之間的管內(nèi)形成有泵送腔。流體壓力壓縮所述管，從而將所述泵送腔內(nèi)的流體量朝向所述排出端驅(qū)動。在US3,406,633(Schomburg)，US4,515,536(van Os)，US6,345,962(Sutter)，GB2,195,149(SBServices(Pneumatics)Ltd)，WO82/01738(RIHA)，US4,257,751(Kofahl)和US4,886,432(Kimberlin)中都公開了這種泵的不同方案。
這些方案中的每一個都利用一個彈性的柔管，能夠被壓縮而排出其內(nèi)所述流體，且也能夠膨脹而容納其他泵送到該柔管的流體。這些方案中的每一個都對該裝置所能驅(qū)動的最大壓力設(shè)有限制。這種限制是所述管被泵送流體過于壓縮時該管所能承受的最大壓力。如果過壓縮，所述管會在出口端破裂。
針對這些背景技術(shù)，本發(fā)明已經(jīng)改善了上述相關(guān)于此的缺陷和問題。
參考現(xiàn)有技術(shù)僅僅是為了說明背景技術(shù)，但在澳大利亞，不應(yīng)該作為一種認(rèn)定或者任何形式的建議，即上述現(xiàn)有技術(shù)不應(yīng)該構(gòu)成公知常識的一部分。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，設(shè)置有一種利用驅(qū)動流體來輸送泵送流體的泵，該泵包括形成有內(nèi)部空間的硬質(zhì)外殼，內(nèi)部空間所容納的管結(jié)構(gòu)，所述管結(jié)構(gòu)為柔性的且基本上沒有彈力，所述管結(jié)構(gòu)的內(nèi)部形成一個用以接收泵送流體的泵送腔，所述管結(jié)構(gòu)可在橫向膨脹和折疊狀態(tài)之間移動，以改變泵送腔的體積，從而產(chǎn)生排放和吸入沖程，環(huán)繞所述管結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空間區(qū)域形成用于接收和容納驅(qū)動流體的驅(qū)動區(qū)域，所述泵送腔用于接收泵送流體，以使所述管結(jié)構(gòu)朝向所述膨脹位置移動，從而使所述泵送腔執(zhí)行吸入沖程，而且基于管結(jié)構(gòu)的折疊，并響應(yīng)于在所述驅(qū)動區(qū)域內(nèi)驅(qū)動流體的動作，泵送腔執(zhí)行排放沖程。
最好是，當(dāng)泵送腔執(zhí)行吸入和排放沖程時，所述管結(jié)構(gòu)的一端閉合，而另一端和泵送流體進(jìn)入泵送腔和從中排出所經(jīng)由的端口相連。
最好是，在其端部之間，所述管結(jié)構(gòu)保持在張緊狀態(tài)。
最好是，所述管結(jié)構(gòu)在閉合端部被支承。
最好是，所述管結(jié)構(gòu)的閉合端部可被移動支承，從而可適應(yīng)所述管結(jié)構(gòu)的縱向伸展和收縮。該管結(jié)構(gòu)的閉合端部能夠以任何合適的方式進(jìn)行可移動地支承，例如借助于彈簧機構(gòu)。
最好是，所述驅(qū)動區(qū)域包括基本上環(huán)繞所述管結(jié)構(gòu)的驅(qū)動環(huán)層和設(shè)置在泵閉合端部上的驅(qū)動腔。最好是，所述驅(qū)動環(huán)層和所述驅(qū)動腔相流體連通。
最好是，所述泵包括從中排出例如空氣等流體的機構(gòu)。
最好是，所述泵包括從所述泵送腔和驅(qū)動區(qū)域排出空氣的分離機構(gòu)，其中在吸入沖程過程中所述空氣從泵送腔排出，而在排放沖程中，空氣從驅(qū)動區(qū)域中排出。
所述泵還可以包括在所述吸入和排放沖程過程中，用以監(jiān)視所述泵的監(jiān)視機構(gòu)。
最好是，所述監(jiān)視機構(gòu)用以監(jiān)視所述管結(jié)構(gòu)的狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述監(jiān)視機構(gòu)可直接或者間接監(jiān)視所述管結(jié)構(gòu)閉合端部的位置。從而當(dāng)管結(jié)構(gòu)充填時，其縱向長度會收縮，導(dǎo)致所述可動閉合端部向管結(jié)構(gòu)的固定開口端部移動。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，所述監(jiān)視機構(gòu)可監(jiān)視泵元件之間的壓差。
最好是，所述監(jiān)視機構(gòu)至少可以指示所述排放和吸入沖程已經(jīng)完成。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種泵送系統(tǒng)，包括根據(jù)本發(fā)明第一方面的泵，用于以定時順序?qū)⒈盟土黧w輸送到泵送腔內(nèi)且使泵送腔進(jìn)行吸入沖程的輸送機構(gòu)，以及以定時順序?qū)Ⅱ?qū)動流體供給到所述驅(qū)動區(qū)域的機構(gòu)，其使管結(jié)構(gòu)橫向折疊因而使得泵送腔進(jìn)行排放沖程。
該輸送機構(gòu)可由輸送泵構(gòu)成。
通常，所述輸送機構(gòu)僅僅需要在較低壓力下操作，因而僅僅需要將泵送流體輸送到管結(jié)構(gòu)內(nèi)部，使其橫向伸展，泵送腔從而進(jìn)行吸入沖程。
所述驅(qū)動流體可為任何合適的形式，例如液壓油或水。
在驅(qū)動流體為液壓油時，所述供給機構(gòu)最好是包括液壓回路，該回路形成有液壓油存儲器和液壓泵。該液壓回路還可以包括進(jìn)給閥和排放閥，用于以定時順序調(diào)節(jié)所述液壓油輸送到所述驅(qū)動區(qū)域內(nèi)以及從中排出。
在驅(qū)動流體為水時，所述供給機構(gòu)可以包括在高位置的水存儲器，以便于以合適的壓頭供水。
最好是，所述驅(qū)動流體是在泵送流體進(jìn)入泵送腔或從中排出所經(jīng)由的端口的相反端部上輸送到所述驅(qū)動區(qū)域內(nèi)。所述驅(qū)動流體也可以在泵送流體進(jìn)入泵送腔或從中排出所經(jīng)由的端口的相反端部上從所述驅(qū)動區(qū)域內(nèi)排出。
所述泵送系統(tǒng)包括兩個根據(jù)本發(fā)明第一方面且順序操作的泵，因而一個泵的泵送腔進(jìn)行吸入沖程時，而另一個泵的泵送腔進(jìn)行排放沖程，反之亦然。
最好是，所述兩個泵的順序操作并不干擾所述供給的泵送流體從泵送系統(tǒng)中排出。這與現(xiàn)有技術(shù)中的泵送系統(tǒng)從所述柔管中排放定量流體，且需要柔管在隨后換位之前進(jìn)行再充填形成對照，因此這就導(dǎo)致通常所不希望發(fā)生的系統(tǒng)間歇流量輸出。當(dāng)用在極高壓的場合下，所述間歇流量輸出會在排放的管道系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生振蕩波(也可認(rèn)為是液壓錘)。管道系統(tǒng)內(nèi)的間歇流量使得流率重復(fù)地加速再減速，從而導(dǎo)致能量消耗和泵送系統(tǒng)的效率低下。
所述排放沖程過程可以長于吸入沖程過程。最好是，一個泵完成其吸入沖程而開始排放沖程，而另一個泵剛完成其排放沖程。最好是，一個泵完成排放沖程的時間為另一個泵在流量上排放等于從泵送系統(tǒng)泵送所需流體流量的時間。
最好是，這兩個泵均具有常用輸送機構(gòu)和常用供給機構(gòu)，利用合適的閥系統(tǒng)控制操作的順序。
最好是，每一個泵都設(shè)置得使所述管結(jié)構(gòu)的閉合端部相對于其另一端處于較高位置。最好是，所述驅(qū)動流體在靠近所述閉合端部處輸送到和排出所述驅(qū)動區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，設(shè)置有一種利用驅(qū)動流體來輸送泵送流體的泵，該泵包括形成有內(nèi)部空間的硬質(zhì)外殼，內(nèi)部空間所容納的柔管結(jié)構(gòu)，所述管結(jié)構(gòu)的內(nèi)部形成一個用以接收泵送流體的泵送腔，所述管結(jié)構(gòu)可在橫向膨脹和折疊狀態(tài)之間移動，以改變泵送腔的體積，從而產(chǎn)生排放和吸入沖程，當(dāng)泵送腔進(jìn)行吸入和排放沖程時，所述管結(jié)構(gòu)的一端閉合而另一端和泵送流體進(jìn)入到泵送腔或從中排出所經(jīng)由的端口相聯(lián)通，環(huán)繞所述管結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空間區(qū)域形成用于接收和容納驅(qū)動流體的驅(qū)動區(qū)域，所述泵送腔用于接收泵送流體，以使所述管結(jié)構(gòu)朝向所述膨脹位置移動，從而使所述泵送腔執(zhí)行吸入沖程，而且基于管結(jié)構(gòu)的折疊，響應(yīng)于在所述驅(qū)動區(qū)域內(nèi)驅(qū)動流體的動作，泵送腔執(zhí)行排放沖程。
最好是，所述管結(jié)構(gòu)基本上沒有彈性。
最好是，所述泵送流體進(jìn)入泵送腔所經(jīng)由的部分處于驅(qū)動流體所進(jìn)入泵處的相反端上。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種泵送系統(tǒng)，包括
至少兩個泵，每一都具有設(shè)置在驅(qū)動區(qū)域內(nèi)的泵送腔，輸送機構(gòu)，以定時順序?qū)⒈盟土黧w輸送到每一泵送腔內(nèi)，使得每一泵送腔均進(jìn)行吸入沖程，以定時順序?qū)Ⅱ?qū)動流體供給到每一驅(qū)動區(qū)域內(nèi)的機構(gòu)，使得每一管結(jié)構(gòu)橫向折疊，從而使泵送腔執(zhí)行排放沖程，因此所述至少兩個泵的順序操作并不干擾所述泵送流體從所述泵送系統(tǒng)中排出。
最好是，每一泵送腔均包括基本上沒有彈性的柔管結(jié)構(gòu)。
最好是，當(dāng)泵送腔進(jìn)行吸入和排放沖程時，所述泵送腔的一端閉合而另一端和泵送流體進(jìn)入到泵送腔或從中排出所經(jīng)由的端口相聯(lián)通。最好是，泵送腔的閉合端部相對于其另一端處于升高位置。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供有一種操作根據(jù)本發(fā)明第四方面的泵送系統(tǒng)的方法，其特征在于，一個泵的排放沖程過程要長于另一個泵吸入沖程過程，反之亦然，因此當(dāng)依次操作時，所述泵送系統(tǒng)不會干擾流體的供給。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供有一種利用驅(qū)動流體來輸送泵送流體的泵，該泵包括形成有內(nèi)部空間的硬質(zhì)外殼，內(nèi)部空間所容納的管結(jié)構(gòu)，該管結(jié)構(gòu)一端閉合且其位置高于另一端，所述這另一端和泵送流體進(jìn)入到泵送腔或從中排出所經(jīng)由的端口相聯(lián)通，所述管結(jié)構(gòu)的內(nèi)部形成一個用以接收泵送流體的泵送腔，所述管結(jié)構(gòu)可在橫向膨脹和折疊狀態(tài)之間移動，以改變泵送腔的體積，從而產(chǎn)生排放和吸入沖程，環(huán)繞所述管結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空間區(qū)域形成用于接收和容納驅(qū)動流體的驅(qū)動區(qū)域，所述泵送腔用于接收泵送流體，以使所述管結(jié)構(gòu)朝向所述膨脹位置移動，從而使所述泵送腔執(zhí)行吸入沖程，而且基于管結(jié)構(gòu)的折疊，響應(yīng)于在所述驅(qū)動區(qū)域內(nèi)驅(qū)動流體的動作，泵送腔執(zhí)行排放沖程。
最好是，所述驅(qū)動流體進(jìn)入鄰近泵送腔閉合端部的所述驅(qū)動區(qū)域。
最好是，所述管結(jié)構(gòu)為基本上沒有彈性的柔管。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供有一種操作泵送系統(tǒng)的方法，該泵送系統(tǒng)包括至少兩個可單獨提供脈沖流量的泵，其特征在于，所述至少兩個泵以定時順序操作，從而不會干擾從泵送系統(tǒng)的排放。
最好是，所述至少兩個泵之一的排放沖程過程要長于所述至少兩個泵中另一個的吸入沖程過程，反之亦然。


如附圖所示，本發(fā)明通過參考特定實施例的下列敘述將得到更好的理解，其中圖1為根據(jù)一個實施例的泵送系統(tǒng)的正視簡圖；圖2為圖1所示泵送系統(tǒng)中泵的簡圖；圖3-13為圖1所示實施例中泵送系統(tǒng)的操作順序圖；圖14為所述泵送系統(tǒng)中管結(jié)構(gòu)成型件閉合端部的側(cè)視圖，示出了加載(橫向膨脹)狀態(tài)；圖15為圖14的端視圖；圖16為所述管結(jié)構(gòu)閉合端部的側(cè)視圖，示出了放松(橫向折疊)狀態(tài)；圖17為圖16的端視圖；以及圖18為說明所述圖3-13中泵送系統(tǒng)的順序操作的圖表。
具體實施例方式
參考圖1-13，示出了適于在高壓和大流率下連續(xù)流動地輸送污水的泵送系統(tǒng)1。這些污水含有固體，所以通常包含泥漿。因此所述污水在此后下文中均稱為泥漿。
所述泵送系統(tǒng)1包括兩個可在定時順序中操作(此后將詳述)的泵21、22，以便于能夠借助于排放管線56排放泥漿。
參考圖2，每一個泵21、22均包括形成有內(nèi)部空間26的圓柱形堅硬外殼25。每一外殼25都具有傾斜于水平面的縱向軸線，從而使得其一端高于另一端。在外殼25的上端安裝有第一端板34，而在其下端安裝有第二端板23。
在所述外殼25的內(nèi)部空間26內(nèi)容納有柔管結(jié)構(gòu)27，該柔管結(jié)構(gòu)27在縱向張緊狀態(tài)下被支承。所述柔管結(jié)構(gòu)27雖然是柔性卻無彈力。該管結(jié)構(gòu)基本上沒有彈力，因而不具有記憶功能，使其在偏轉(zhuǎn)之后并不能夠返回特定的狀態(tài)，且具有拉伸強度從而限制所述管的彈性伸展。
所述管結(jié)構(gòu)27的內(nèi)部形成泵送腔28。由于柔性結(jié)構(gòu)，所述管結(jié)構(gòu)27可在橫向折疊和膨脹狀態(tài)之間移動，以改變所述泵送腔28的容積。由于這種設(shè)置，所述泵送腔28可執(zhí)行吸入和排出沖程。
在所述橫向折疊狀態(tài)，所述管結(jié)構(gòu)27被放松并遠(yuǎn)離其端部而自身被折疊，在下面將敘述所用支承的方式。在橫向膨脹狀態(tài)，所述管結(jié)構(gòu)27膨脹，因而在管壁上作用有壓力，這就使得所述管結(jié)構(gòu)在縱向收縮或縮短，將在后詳細(xì)敘述。
所述管結(jié)構(gòu)27的一端支承在所述下端板23上。尤其是，所述下端板23形成有一個具有端口42的開口，泵送泥漿可經(jīng)由該端口進(jìn)入所述管結(jié)構(gòu)27內(nèi)的泵送腔28并從中離開。所述端板23形成有管結(jié)構(gòu)27端部密封配合在其上的套筒部24。
所述管結(jié)構(gòu)27的另一端被連接到可動支承件。該可動支承件包括圓柱形硬質(zhì)端配件29，端壁部31和錐形內(nèi)輪廓結(jié)構(gòu)30。所述管結(jié)構(gòu)27的端部可密封安裝到所述圓柱形硬質(zhì)端配件29上。端壁部31由通過上端板34上開口38的管狀桿32所支承。該管狀桿32可密封地且滑動地支承在所述端板34上。管狀桿32的外端部還固定有軸環(huán)36，壓縮彈簧35設(shè)置在軸環(huán)36和端板34的外表面之間。在這種設(shè)置中，所述壓縮彈簧35向外作用管狀桿32，因此所述端配件29被朝向所述端板34驅(qū)動。這種設(shè)置可移動地支承所述管結(jié)構(gòu)27的上端，并適應(yīng)管結(jié)構(gòu)的縱向延伸和收縮，在下面將詳細(xì)敘述。另外，其還有助于將所述管結(jié)構(gòu)27保持在縱向張緊狀態(tài)。
所述環(huán)繞管結(jié)構(gòu)27的內(nèi)部空間26的區(qū)域和硬質(zhì)外殼25的內(nèi)部形成一個驅(qū)動環(huán)層41，用于容納驅(qū)動流體。所述環(huán)形端壁31的外部區(qū)域和端板34的內(nèi)部形成一個驅(qū)動腔40，用于容納所述驅(qū)動流體，該驅(qū)動腔40和所述驅(qū)動環(huán)層41相流體連通，從而產(chǎn)生一塊驅(qū)動區(qū)域。
在開始時的排放沖程中，所述驅(qū)動流體在進(jìn)入所述驅(qū)動環(huán)層41之前，經(jīng)由端口39進(jìn)入驅(qū)動腔40。端口39和外殼25的上端相連，以便于驅(qū)動流體的流量在進(jìn)入驅(qū)動腔40時并不直接和管結(jié)構(gòu)27并列成行，從而不會發(fā)生撞擊。
在開始的吸入沖程中，所述驅(qū)動流體在經(jīng)由端口33排出之前，經(jīng)由所述驅(qū)動環(huán)層41進(jìn)入到驅(qū)動腔40內(nèi)。端口33和外殼25的上端相連，且處于最高的位置上。這種結(jié)構(gòu)使在排放所述驅(qū)動流體時可從驅(qū)動腔40排出所滯留的空氣。
參看圖1，所述泵送系統(tǒng)1進(jìn)一步包括按照定時次序輸送泥漿到泵送腔28的輸送機構(gòu)50，如下所述。所述輸送機構(gòu)50和泥漿儲存器51相連通，且包括抽空泵52和從該抽空泵52延伸的輸送管線53，該管線分成兩路輸送分支管線54、55。尤其是，每一輸送分支管線54、55都經(jīng)由端口42和各自泵的泵送腔28相連。每一分支管線54、55中的入口單向閥61、63都控制著所述泥漿沿分支管線的流向。
每一端口42還借助于排放分支管線57、58，和所述排放管線56相連。每一排放分支管線57、58均包括出口單向閥62、64，用于控制著排出泥漿沿所述分支管線的流向。
還可以設(shè)置供給機構(gòu)70，按照定時順序向每一驅(qū)動腔40供給驅(qū)動流體。
在該實施例中，驅(qū)動流體為液壓油，所述供給機構(gòu)70包括和所述每一泵21、22的驅(qū)動腔40相連的液壓回路。該供給機構(gòu)70包括液壓油存儲器71和受液壓泵72驅(qū)動的電機，該液壓泵用于在壓力下沿分支管線75、76將液壓油輸送到驅(qū)動腔40內(nèi)。液力閥73、74能夠?qū)⒏髯苑种Ч芫€75、76內(nèi)的減壓流量返回到存儲器71內(nèi)。
每一泵21、22的驅(qū)動腔40通過連接在各自分支管線75、76和端口39之間的傳遞管線77、78與分支管線75、76相連。
分支管線76形成和泵22相連的預(yù)充電進(jìn)給閥81，以及和泵21相連的預(yù)充電進(jìn)給閥84。分支管線75形成和泵22相連的進(jìn)給閥82以及和泵21相連的進(jìn)給閥85。
所述供給機構(gòu)70還可以包括返回管線95。
返回管線95和每一泵21、22上的端口33相聯(lián)通，且包括和泵21相連的排放閥86以及和泵22相連的排放閥83。
閥81至閥86在控制系統(tǒng)(未示出)的控制下以定時順序操作。通常所述閥81至閥86根據(jù)所述控制系統(tǒng)中的電信號進(jìn)行操作。
當(dāng)所述閥81至閥86的操作由所述控制系統(tǒng)按照定時順序控制時，應(yīng)該注意到，泥漿所進(jìn)入或排出的泵送腔28的閥61至閥64可以為響應(yīng)于流體壓力的單向閥。
如上所述，在進(jìn)入所述所圍繞的驅(qū)動環(huán)層41和驅(qū)動腔40的液壓油作用下，泥漿被排出每一泵送腔28。所述液壓油在所述排放沖程結(jié)束時耗盡。耗盡的液壓油量隨后在泵送腔28的下一次吸入沖程過程中，借助于管結(jié)構(gòu)27的膨脹而被從驅(qū)動環(huán)層41和驅(qū)動腔40中排出。這個順序由控制閥81至閥86的定時驅(qū)動所控制。尤其是在各自進(jìn)給閥82、85打開而各自排放閥83、86關(guān)閉時執(zhí)行每一泵21、22的排放沖程。相似的，在各自排放閥83、86打開而各自進(jìn)給閥82、85關(guān)閉時執(zhí)行吸入沖程。每一排放閥83、86打開，可以排出驅(qū)動流體而為所述管結(jié)構(gòu)27提供空間，使其在吸入泥漿過程中移動到膨脹狀態(tài)。
為了保證所述泵的操作令人滿意，必須從所述驅(qū)動環(huán)層41和驅(qū)動腔40以及泵送腔28內(nèi)排出空氣。端口33設(shè)置在驅(qū)動腔40的最高處，且當(dāng)各自控制閥83、86如所述打開時，可排出滯留在每一泵21、22的驅(qū)動環(huán)層41和驅(qū)動腔40內(nèi)的空氣。反之，滯留在各自泵送腔28內(nèi)的空氣可經(jīng)由端口37排出。
如圖2所示，端口37和泵送腔28通過中空的管狀桿32相連。錐形內(nèi)輪廓部30將所述泵送腔28內(nèi)的空氣導(dǎo)引到所述中空管狀桿32內(nèi)。在吸入沖程中，當(dāng)和管狀桿32相連的排放閥65打開時，泵送腔28由泥漿所充填。泥漿經(jīng)由所述中空管狀桿32流出，從而使所滯留的空氣從所述泵送腔28排出。
可以理解，從所述泵送腔18排出滯留空氣可以通過多種方式，例如經(jīng)由位于管結(jié)構(gòu)27最高處位置的排出管。
下面敘述根據(jù)第一實施例的泵送系統(tǒng)1的操作。在圖18中示出了操作的順序。
在利用泵送系統(tǒng)1的泵送操作開始時，如圖3和4所示，需要初始化所述泵21、22，這樣可以將泥漿完全加載所述泵的泵送腔28內(nèi)。
隨后控制系統(tǒng)開始操作，將液壓油輸送到泵22的驅(qū)動腔40內(nèi)。如圖5和6所示，當(dāng)液壓油充滿泵22的驅(qū)動腔40和驅(qū)動環(huán)層41時，使得管結(jié)構(gòu)27將滯留在那里的泥漿經(jīng)由端口42沿著所述排放分支管線57排放到管線56中。如圖7所示，在泵22接近完成排放沖程時，泵21開始其排放沖程。同時打開泵22、21可以短時間獲得恒定的壓力，從而使經(jīng)由排放管線56的泥漿流量在泵21、22之間保持恒定。如圖8所示，由于泵21、22之間具有平滑過渡，所以所述泵22的排放沖程結(jié)束后，就可以開始吸入沖程。
在吸入沖程中，借助于輸送機構(gòu)50，泥漿被輸送到泵22內(nèi)。隨后重復(fù)圖9-13所示的循環(huán)，所以泥漿就經(jīng)由所述排放管線56由這兩個以定時順序操作的泵21、22源源不斷地泵送出去，因此泵送系統(tǒng)1所輸送的為恒定流量。
為了使輸送泵送泥漿不干擾所述排放管線56，需要使執(zhí)行吸入沖程的時間要快于排放沖程的時間。這就為不同的控制閥從一個泵轉(zhuǎn)換到另一個泵的操作提供了必要時間。
在每一泵沖程的開始時，一個泵的所述驅(qū)動環(huán)層41和驅(qū)動腔40被加壓到同另一個泵(靠近排放沖程的末端)的驅(qū)動環(huán)層41和驅(qū)動腔40相同的壓力。如果所述將要開始排放沖程的泵的驅(qū)動環(huán)層41和驅(qū)動腔40在開始排放沖程之前沒有加壓，就會產(chǎn)生壓力損失，從而干擾向排放管線56的連續(xù)輸送。
在所述泵送系統(tǒng)1的操作過程中，最重要的是保持每一泵送腔28在開始泵送沖程之前，要完全充滿泥漿。如果沒有滿足這一要求，在各自的泵送腔28內(nèi)，所述管結(jié)構(gòu)27就必然會在重復(fù)排放沖程之后損壞。例如這將導(dǎo)致管結(jié)構(gòu)27受迫穿過所述端口42。
假設(shè)該管結(jié)構(gòu)27基本上沒有彈性，如果從管結(jié)構(gòu)27內(nèi)過排放，泵送腔28排放泥漿的體積減小，該管結(jié)構(gòu)長度上就會縮短。所述可動支承裝置、管狀桿32和彈簧35均適應(yīng)于管結(jié)構(gòu)27的這種縮短。例如參考管狀桿32的運動，可以測量縮短的程度。隨后可用此來提供信號指示，表明所述管結(jié)構(gòu)完全排放，即當(dāng)管狀桿32處于其最內(nèi)側(cè)位置時，所述排放沖程完成。
可有不同的方式監(jiān)視泵送系統(tǒng)的操作，來保證每一泵送腔28在開始排放沖程之前能夠正確充填。一種方式就是監(jiān)視驅(qū)動腔40和泵送腔28之間的壓差變化。舉例來說，當(dāng)泥漿經(jīng)由端口42進(jìn)入一個泵送腔28時，驅(qū)動流體從所述驅(qū)動腔40中排出。換句話說，在和特定驅(qū)動腔40相連的液壓回路中，每一排放控制閥83、86均被打開，從而排出所述驅(qū)動流體。當(dāng)在驅(qū)動腔40內(nèi)具有最小背壓(由于所述排放閥83，86打開)時，泥漿就可以在排出所述驅(qū)動流體時，使所述管結(jié)構(gòu)27膨脹。當(dāng)所述管結(jié)構(gòu)27被完全加載時，所述輸送機構(gòu)50繼續(xù)將壓力施加到所述管結(jié)構(gòu)27上，而所述壓力由管結(jié)構(gòu)27的拉伸特性所吸收。所述管結(jié)構(gòu)27內(nèi)的內(nèi)壓使得該管結(jié)構(gòu)27變得緊密，并表現(xiàn)為最大可能的膨脹狀態(tài)。當(dāng)和驅(qū)動腔40相連的排放閥83、86仍處于打開而管結(jié)構(gòu)27也打開時，就沒有壓力(當(dāng)管結(jié)構(gòu)27不再膨脹時)作用在驅(qū)動腔40內(nèi)的驅(qū)動流體上。因此，可以檢測出壓差，從而用于提供所述泵送腔28已完全被加載的指示。
當(dāng)管結(jié)構(gòu)27從放松狀態(tài)移動到完全加載狀態(tài)時，可有另一種檢測系統(tǒng)利用每一管結(jié)構(gòu)27的縮短作用進(jìn)行檢測。參考圖14-17，可以看出這種縮短作用。圖14和15說明所述管結(jié)構(gòu)27在完全加載時的閉合端部。如圖16和17所示，當(dāng)管結(jié)構(gòu)27處于放松狀態(tài)，管結(jié)構(gòu)的徑向膨脹91變?yōu)榭v向收縮，由90示出，因此管結(jié)構(gòu)27可整體縮短。管結(jié)構(gòu)27的這種縮短可由所述可動支撐裝置、管狀桿32和彈簧35所響應(yīng)?？梢詤⒖妓龉軤顥U32的運動測量出這種縮短的程度。這又可以用于提供泵送腔28已完全加載即管狀桿32處于最內(nèi)部位置時的信號指示。
可以理解，所述管結(jié)構(gòu)27的端部能夠以任何合適的方式閉合。
所述泵21、22均可選擇地傾斜，以便于如果泵送腔28內(nèi)存有泥漿而泥漿內(nèi)留有固體顆粒時，這些存留的固體顆?？删奂诒盟颓?8靠近端口42的下端處。隨后這種固體顆?？捎赡酀{排放出口收集，并在下一排放沖程過程中借助于所述出口42處的高速流率而排出。
由上所述，顯而易見的是本發(fā)明提供了一種簡單而又高效的泵送系統(tǒng)，其能夠以恒定流率在高壓下泵送流體。相比較于傳統(tǒng)的往復(fù)式活塞泵，所述泵送系統(tǒng)1能夠在相對較慢的泵送循環(huán)條件下進(jìn)行操作，而且這種泵送系統(tǒng)中的閥裝置可在不費力的條件下執(zhí)行操作。通過實例，泵送系統(tǒng)1內(nèi)的每一泵21、22均可在大約每分鐘2-4個循環(huán)的速率下進(jìn)行操作，這已經(jīng)明顯低于通常工業(yè)設(shè)備中傳統(tǒng)活塞泵的每分鐘60-80個循環(huán)的速率。
應(yīng)該知道的是本發(fā)明的范圍并不限于所述實施例的范圍。從這個意義上說，可以理解本發(fā)明中的泵送系統(tǒng)能夠應(yīng)用在需要流體泵送場合的不同領(lǐng)域中。
而且，可以理解當(dāng)所述實施例中的所述泵送系統(tǒng)1利用兩個以定時順序操作的泵21、22，但也可以只需要一個泵(排放流量是間歇的)，或者可替換地需要利用不止兩個的一系列依次操作的泵。
在不偏離本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以結(jié)合有不同變化和修改。
貫穿上述說明，除非內(nèi)容需要，否則術(shù)語“包括”或者同類詞“具有”或者“由...構(gòu)成”都應(yīng)理解為包括設(shè)定的完整組件或完整組件組，而并不排除任何其他的完整組件或者完整組件組。
權(quán)利要求
1.一種利用驅(qū)動流體來輸送泵送流體的泵，該泵包括形成有內(nèi)部空間的硬質(zhì)外殼，內(nèi)部空間所容納的管結(jié)構(gòu)，所述管結(jié)構(gòu)為柔性的且基本上沒有彈力，所述管結(jié)構(gòu)的內(nèi)部形成一個用以接收泵送流體的泵送腔，所述管結(jié)構(gòu)可在橫向膨脹和折疊狀態(tài)之間移動，以改變泵送腔的體積，從而產(chǎn)生排放和吸入沖程，環(huán)繞所述管結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空間區(qū)域形成用于接收和容納驅(qū)動流體的驅(qū)動區(qū)域，所述泵送腔用于接收泵送流體，以使所述管結(jié)構(gòu)朝向所述膨脹位置移動，從而使所述泵送腔執(zhí)行吸入沖程，而且基于管結(jié)構(gòu)的折疊，并響應(yīng)于在所述驅(qū)動區(qū)域內(nèi)驅(qū)動流體的動作，泵送腔執(zhí)行排放沖程。
2.如權(quán)利要求1所述的泵，其特征在于，當(dāng)泵送腔執(zhí)行吸入和排放沖程時，所述管結(jié)構(gòu)的一端閉合，而另一端和泵送流體進(jìn)入泵送腔和從中排出所經(jīng)由的端口相連。
3.如權(quán)利要求2所述的泵，其特征在于，所述管結(jié)構(gòu)從所述閉合端部逐漸向另一端折疊。
4.如權(quán)利要求1，2或3所述的泵，其特征在于，所述管結(jié)構(gòu)在其端部之間保持在張緊狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求2，3或4所述的泵，其特征在于，所述管結(jié)構(gòu)在其閉合端部被支承。
6.如權(quán)利要求2-5中任一項所述的泵，其特征在于，所述管結(jié)構(gòu)的閉合端部可被移動支承，從而可適應(yīng)所述管結(jié)構(gòu)的縱向伸展和收縮。
7.如權(quán)利要求2-6中任一項所述的泵，其特征在于，所述管結(jié)構(gòu)的閉合端部能夠以任何合適的方式進(jìn)行可移動地支承，例如借助于彈簧機構(gòu)。
8.如權(quán)利要求2-7中任一項所述的泵，其特征在于，所述驅(qū)動區(qū)域包括基本上環(huán)繞所述管結(jié)構(gòu)的驅(qū)動環(huán)層和設(shè)置在泵閉合端部上的驅(qū)動腔。
9.如權(quán)利要求8所述的泵，其特征在于，所述驅(qū)動環(huán)層和所述驅(qū)動腔相流體連通。
10.如前述權(quán)利要求中任一項所述的泵，其特征在于，所述泵包括從中排出空氣等流體的機構(gòu)。
11.如權(quán)利要求10所述的泵，其特征在于，所述泵包括從所述泵送腔和驅(qū)動區(qū)域排出空氣的分離機構(gòu)，其中在吸入沖程過程中所述空氣從泵送腔排出，而在排放沖程中，空氣從驅(qū)動區(qū)域中排出。
12.如前述權(quán)利要求中任一項所述的泵，進(jìn)一步包括在所述吸入和排放沖程過程中用以監(jiān)視所述泵的監(jiān)視機構(gòu)。
13.如權(quán)利要求12所述的泵，其特征在于，所述監(jiān)視機構(gòu)用以監(jiān)視所述管結(jié)構(gòu)的狀態(tài)。
14.如權(quán)利要求12或13所述的泵，其特征在于，所述傳感機構(gòu)可直接或者間接監(jiān)視所述管結(jié)構(gòu)閉合端部的位置。
15.如權(quán)利要求12所述的泵，其特征在于，所述監(jiān)視機構(gòu)可監(jiān)視泵元件之間的壓差。
16.如權(quán)利要求12-15中任一項所述的泵，其特征在于，所述監(jiān)視機構(gòu)至少可以指示所述排放和吸入沖程已經(jīng)完成。
17.一種泵送系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求1-16中之一的泵，用于以定時順序?qū)⒈盟土黧w輸送到泵送腔內(nèi)且使泵送腔進(jìn)行吸入沖程的輸送機構(gòu)，以及以定時順序?qū)Ⅱ?qū)動流體供給到所述驅(qū)動區(qū)域的機構(gòu)，其使管結(jié)構(gòu)橫向折疊因而使得泵送腔進(jìn)行排放沖程。
18.如權(quán)利要求17所述的泵送系統(tǒng)，其特征在于，該輸送機構(gòu)可由輸送泵構(gòu)成。
19.如權(quán)利要求17或18所述的泵送系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動流體可為任何合適的形式，例如液壓油或水。
20.如權(quán)利要求19所述的泵送系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動流體為液壓油。
21.如權(quán)利要求20所述的泵送系統(tǒng)，其特征在于，所述供給機構(gòu)包括液壓回路，該回路形成有液壓油存儲器和液壓泵。
22.如權(quán)利要求21所述的泵送系統(tǒng)，其特征在于，該液壓回路還可以包括進(jìn)給閥和排放閥，能夠以定時順序調(diào)節(jié)所述液壓油輸送到所述驅(qū)動區(qū)域內(nèi)以及從中排出。
23.如權(quán)利要求19所述的泵送系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動流體為水。
24.如權(quán)利要求23所述的泵送系統(tǒng)，其特征在于，所述供給機構(gòu)可以包括在高位置的水存儲器，以便于以合適的壓頭供水。
25.如權(quán)利要求17-24中任一項所述的泵送系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動流體是在泵送流體進(jìn)入泵送腔或從中排出所經(jīng)由的端口的相反端部上輸送到所述驅(qū)動區(qū)域內(nèi)。
26.如權(quán)利要求17-25中任一項所述的泵送系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動流體也可以在泵送流體進(jìn)入泵送腔或從中排出所經(jīng)由的端口的相反端部上從所述驅(qū)動區(qū)域內(nèi)排出。
27.如權(quán)利要求17-26中任一項所述的泵送系統(tǒng)，進(jìn)一步包括兩個根據(jù)權(quán)利要求1-16而順序操作的泵，因而一個泵的泵送腔進(jìn)行吸入沖程時，而另一個泵的泵送腔進(jìn)行排放沖程，反之亦然。
28.如權(quán)利要求27所述的泵送系統(tǒng)，其特征在于，所述兩個泵的順序操作并不干擾所述供給的泵送流體從泵送系統(tǒng)中排出。
29.如權(quán)利要求27或28所述的泵送系統(tǒng)，其特征在于，所述排放沖程過程可以長于吸入沖程過程。
30.如權(quán)利要求27，28或29所述的泵送系統(tǒng)，其特征在于，一個泵完成其吸入沖程而開始排放沖程，而另一個泵剛完成其排放沖程。
31.如權(quán)利要求27-30中任一項所述的泵送系統(tǒng)，其特征在于，一個泵完成排放沖程的時間為另一個泵在流量上排放等于從泵送系統(tǒng)泵送所需流體流量的時間。
32.如權(quán)利要求27-31中任一項所述的泵送系統(tǒng)，其特征在于，這兩個泵均具有常用輸送機構(gòu)和常用供給機構(gòu)，利用合適的閥系統(tǒng)控制操作的順序。
33.如權(quán)利要求27-32中任一項所述的泵送系統(tǒng)，其特征在于，每一個泵都設(shè)置得使所述管結(jié)構(gòu)的閉合端部相對于其另一端處于較高位置。
34.如權(quán)利要求27-33中任一項所述的泵送系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動流體在靠近所述閉合端部處輸送到和排出所述驅(qū)動區(qū)域。
35.一種利用驅(qū)動流體來輸送泵送流體的泵，該泵包括形成有內(nèi)部空間的硬質(zhì)外殼，內(nèi)部空間所容納的柔管結(jié)構(gòu)，所述管結(jié)構(gòu)的內(nèi)部形成一個用以接收泵送流體的泵送腔，所述管結(jié)構(gòu)可在橫向膨脹和折疊狀態(tài)之間移動，以改變泵送腔的體積，從而產(chǎn)生排放和吸入沖程，當(dāng)泵送腔進(jìn)行吸入和排放沖程時，所述管結(jié)構(gòu)的一端閉合而另一端和泵送流體進(jìn)入到泵送腔或從中排出所經(jīng)由的端口相聯(lián)通，環(huán)繞所述管結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空間區(qū)域形成用于接收驅(qū)動流體的驅(qū)動區(qū)域，所述泵送腔用于接收泵送流體，以使所述管結(jié)構(gòu)朝向所述膨脹位置移動，從而使所述泵送腔執(zhí)行吸入沖程，而且基于管結(jié)構(gòu)的折疊，并響應(yīng)于在所述驅(qū)動區(qū)域內(nèi)驅(qū)動流體的動作，泵送腔執(zhí)行排放沖程。
36.如權(quán)利要求35所述的泵，其特征在于，所述管結(jié)構(gòu)基本上沒有彈性。
37.如權(quán)利要求35或36所述的泵，其特征在于，所述泵送流體進(jìn)入泵送腔所經(jīng)由的端口處于驅(qū)動流體所進(jìn)入泵處的相反端上。
38.一種泵送系統(tǒng)，包括至少兩個泵，每一泵都具有設(shè)置在驅(qū)動區(qū)域內(nèi)的泵送腔，輸送機構(gòu)，以定時順序?qū)⒈盟土黧w輸送到每一泵送腔內(nèi)，使得每一泵送腔均進(jìn)行吸入沖程，以定時順序?qū)Ⅱ?qū)動流體供給到每一驅(qū)動區(qū)域內(nèi)的機構(gòu)，使得每一管結(jié)構(gòu)橫向折疊，從而使泵送腔執(zhí)行排放沖程，因此所述至少兩個泵的順序操作并不干擾所述泵送流體從所述泵送系統(tǒng)中排出。
39.如權(quán)利要求38所述的泵送系統(tǒng)，其特征在于，每一泵送腔均包括基本上沒有彈性的柔管結(jié)構(gòu)。
40.如權(quán)利要求38或39所述的泵送系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)泵送腔進(jìn)行吸入和排放沖程時，所述泵送腔的一端閉合而另一端和泵送流體進(jìn)入到泵送腔或從中排出所經(jīng)由的端口相連通。
41.如權(quán)利要求40所述的泵送系統(tǒng)，其特征在于，所述泵送腔的閉合端部相對于其另一端處于升高位置。
42.一種操作權(quán)利要求38-41中任一項的泵送系統(tǒng)的方法，其特征在于，一個泵的排放沖程過程要長于另一個泵吸入沖程過程，反之亦然，因此當(dāng)依次操作時，所述泵送系統(tǒng)不會干擾流體的供給。
43.一種利用驅(qū)動流體來輸送泵送流體的泵，該泵包括形成有內(nèi)部空間的硬質(zhì)外殼，內(nèi)部空間所容納的管結(jié)構(gòu)，該管結(jié)構(gòu)一端閉合且其位置高于另一端，所述另一端和泵送流體進(jìn)入到泵送腔或從中排出所經(jīng)由的端口相連通，所述管結(jié)構(gòu)的內(nèi)部形成一個用以接收泵送流體的泵送腔，所述管結(jié)構(gòu)可在橫向膨脹和折疊狀態(tài)之間移動，以改變泵送腔的體積，從而產(chǎn)生排放和吸入沖程，環(huán)繞所述管結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空間區(qū)域形成用于接收驅(qū)動流體的驅(qū)動區(qū)域，所述泵送腔用于接收泵送流體，以使所述管結(jié)構(gòu)朝向所述膨脹位置移動，從而使所述泵送腔執(zhí)行吸入沖程，而且基于管結(jié)構(gòu)的折疊，并響應(yīng)于在所述驅(qū)動區(qū)域內(nèi)驅(qū)動流體的動作，泵送腔執(zhí)行排放沖程。
44.如權(quán)利要求43所述的泵，其特征在于，所述驅(qū)動流體進(jìn)入鄰近泵送腔閉合端部的所述驅(qū)動區(qū)域。
45.如權(quán)利要求43或44所述的泵，其特征在于，所述管結(jié)構(gòu)為基本上沒有彈性的柔管。
46.一種操作泵送系統(tǒng)的方法，包括至少兩個可單獨提供脈沖流量的泵，其特征在于，這至少兩個泵以定時順序操作，從而不會干擾從泵送系統(tǒng)的排放。
47.如權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，所述至少兩個泵之一的排放沖程過程要長于所述至少兩個泵中另一個的吸入沖程過程，反之亦然。
48.一種參考附圖而主要在這里敘述的泵。
49.一種參考附圖而主要在這里敘述的泵送系統(tǒng)。
50.一種參考附圖18而主要在這里敘述的方法。
全文摘要
一種泵送系統(tǒng)包括利用驅(qū)動流體來輸送泵送流體的泵(21)。該泵包括形成有內(nèi)部空間(26)的硬質(zhì)外殼(25)，內(nèi)部空間(26)所容納的管結(jié)構(gòu)(27)，所述管結(jié)構(gòu)(27)為柔性的且基本上沒有彈力。所述管結(jié)構(gòu)(27)的內(nèi)部形成一個用以接收泵送流體的泵送腔(28)，所述管結(jié)構(gòu)(27)可在橫向膨脹和折疊狀態(tài)之間移動，以改變泵送腔(28)的體積，從而產(chǎn)生排放和吸入沖程。環(huán)繞所述管結(jié)構(gòu)(27)的內(nèi)部空間區(qū)域(26)形成用于接收和容納驅(qū)動流體的驅(qū)動區(qū)域。所述泵送腔(28)用于接收泵送流體，以使所述管結(jié)構(gòu)(27)朝向所述膨脹位置移動，從而使所述泵送腔(28)執(zhí)行吸入沖程。而且基于管結(jié)構(gòu)(27)的折疊，并響應(yīng)于在所述驅(qū)動區(qū)域內(nèi)驅(qū)動流體的動作，泵送腔(28)執(zhí)行排放沖程。所述泵送系統(tǒng)還可以包括用于以定時順序?qū)⒈盟土黧w輸送到泵送腔(28)內(nèi)且使泵送腔(28)進(jìn)行吸入沖程的輸送機構(gòu)(50)，以及以定時順序?qū)Ⅱ?qū)動流體供給到所述驅(qū)動區(qū)域的機構(gòu)(70)，該機構(gòu)使管結(jié)構(gòu)(27)橫向折疊因而使得泵送腔(28)進(jìn)行排放沖程。
文檔編號F04B43/00GK1685157SQ03818239
公開日2005年10月19日 申請日期2003年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月29日
發(fā)明者戈登·利思·莫里斯, 羅伯特·萊斯莉·韋斯特 申請人:達(dá)夫泰克有限公司