CN102292548B

CN102292548B - 用于提高泵中压缩空气效率的方法

Info

Publication number: CN102292548B
Application number: CN201080005347.5A
Authority: CN
Inventors: 马克·D·麦考特; 朱海虹; 迈克尔·布拉斯·奥恩多夫; 约瓦恩·塞巴斯蒂安·罗伯茨; 查尔斯·伦道夫·阿博特
Original assignee: Warren Rupp Inc
Current assignee: Warren Rupp Inc
Priority date: 2009-01-23
Filing date: 2010-01-25
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2030-01-25
Also published as: CA2749345A1; CN102292548A; EP2389515B1; ES2581203T3; AU2010206569B2; US20100189577A1; BRPI1007538A2; WO2010085744A3; AU2010206569A1; AU2010206569A8; US20140037465A1; CA2749345C; US8485792B2; WO2010085744A2; US8608460B2; US9316218B2; US20140348667A1; EP2389515A2; ZA201104849B; US20130272901A1

Abstract

一种用于提高泵中压缩空气效率的方法，其利用空气效率装置来优化泵中的压缩空气量。当泵在第一和第二隔膜位置之间移动时，空气效率装置可允许通过减小提供到泵的压缩空气流来控制气动隔膜泵的运行。传感器可用于监测隔膜组件的速度。进而，全部位置反馈是可能的，以使泵自身调节来确定隔膜组件的优化的或接近优化的调小点。这样，通过最小化所需压缩空气量实现了空气的节约。

Description

用于提高泵中压缩空气效率的方法

技术领域

本发明涉及关于气动双隔膜泵的方法和设备领域，更具体地，涉及关于气动泵的有效控制和操作的方法和设备，所述气动泵包括但不限于气动双隔膜泵。

背景技术

流体作用泵，例如隔膜泵广泛使用，特别用于泵送液态、溶液、粘稠材料、浆料、悬浮液或可流动固体。双隔膜泵在泵送粘性或含固相液体以及泵送淡水或其他液体和基于这样的液体的高或低粘度溶液中的实用性是众所周知的。因此，已经发现这样的双隔膜泵广泛地用于抽空化粪池、通风井和矿坑，并且通常用于处置多种浆料、污泥和含废物液体。流体驱动隔膜泵在便利性、有效性、便携性和安全性方面提供了一些另外的优点。双隔膜泵耐用并且紧凑，为了获得最大灵活性，通常由单个进水管供给，并且将液体通过短歧管传送到单个排出管。

虽然已知隔膜泵对其预期目的工作得很好，但是仍存在几个缺点。气动双隔膜(AODD)泵在与马达驱动泵相比较时不是非常有效。这大部分由于用于驱动泵的空气可压缩性和压缩空气系统的低效率造成的。AODD泵通常在3-5％效率范围内运行，而离心和其他旋转泵通常在50-75％效率范围内运行。另外，传统的双隔膜泵不允许使用者取回泵性能信息来用于控制泵送过程。

Reynolds的美国专利No.5,332,372教导了用于气动隔膜泵的控制系统。所述控制系统利用传感器来监测泵速和泵位置，然后响应于其来控制压缩空气到泵的供给。由于泵速和泵位置受泵送流体特性的影响，因此控制单元能够响应于泵送的流体特性中的变化来改变泵组件的泵速或循环模式，以获得期望的泵运行特性。传感器提供持续的反馈，这使得控制系统能够响应于泵运行条件中的变化即时调整压缩空气到泵的供给，而不中断泵运行。位置传感器可用于检测泵位置。例如，传感器可包括可操作地连接到隔膜组件的数码活塞轴，其提供对应于泵位置的精确信号，所述信号可用于检测泵速和泵位置中的变化。流量条件传感器可用于确定流速、泄漏或浆料浓度。传感器向微处理器传送信号，微处理器利用传送的信号选择地致动泵的控制阀。通过感测泵位置中的变化，控制系统可通过修改控制阀的设置控制压缩空气到泵的供给，由此控制沿泵行程的任意点处的泵速和泵循环模式。数字模拟阀可用于提高由控制系统提供的系统控制程度。期望的优化泵条件可编程到控制系统中，并且利用由传感器传送的信息，控制系统可在不同行程长度、行程速度和泵循环的开始来确定最佳泵致动次序，以实现并且保持期望的预定泵送条件。

Reynolds的美国专利No.5,257,914教导了一种用于流体驱动的隔膜泵的电子控制接口。而且‘372专利以引用的方式并入‘914专利中。控制压缩空气的供给以能够使泵速或循环模式改变。这通过检测隔膜的位置和加速度来实现。更具体地，泵利用传感器来检测一些泵特性，例如泵速、流速和泵位置，但是不限于此，并且将这些信号传送到控制单元。由于隔膜的位置和移动速率受泵送的流体特性的影响，因此控制单元能够响应于泵送的流体特性中的变化来改变泵组件的泵速或循环模式。控制单元确定脉冲信号之间的消逝时间，这可计算得到杆和隔膜的往复速度。控制单元利用隔膜的移动速度中的变化计算泵的加速度和其他速度依赖特性。

Reed等人的美国专利公开No.2006/0104829公开了一种控制系统，其用于运行和控制气动隔膜泵。Reed没有利用隔膜的位置或加速度，而是根据例如预定时间周期等其他考虑因素。

于是需要一种气动隔膜泵，其利用通过在浮动点或设定点处的速度检测的自学过程来最小化有效运行泵所需的压缩空气量。

发明内容

本发明是用于提高泵中压缩空气效率的方法。更具体地，本发明方法利用空气效率装置来最小化泵中的压缩空气量。本发明的主要目的是，通过利用隔膜组件的移动的速度和位置感测来控制使隔膜组件移动的加压流体的应用，并且利用适应变化条件影响的控制算法来进行此控制，以实现更优化的控制泵，从而改善前述Reynolds专利5,257,914的教导及其结合的Reynolds专利5,332,372的教导。提供一种泵，其具有隔膜室和隔膜组件。每一个隔膜组件可包括隔膜。空气效率装置可允许控制气动隔膜的运行。可限定最小和终止速度。当隔膜室中的一个填充压缩空气时，隔膜组件经过调小位置。当经过调小位置时，空气效率装置停止或减少流入所述泵中的压缩空气。空气效率装置监测隔膜组件的速度，直到其到达其行程端部位置，并且如果确定隔膜组件的速度超过限定的终止速度或下降到限定的最小速度之下，则重新定义调小位置。空气效率装置然后独立于另一个隔膜组件执行相同的方法。当另一个隔膜组件到达其行程端部位置时，所述方法再次重复用于第一隔膜组件，利用任何重新定义的适当的调小位置。

本发明的另一个目的是提供一种用于检测泵中的隔膜组件的优化调小位置的方法，所述方法包括以下步骤：提供泵，其具有标准运行状态和空气效率状态，所述泵具有布置在第一隔膜室中的第一隔膜组件，所述第一隔膜组件具有第一隔膜位置和第二隔膜位置、当前位置X_CL和调小位置X_SL；所述泵还具有布置在第二隔膜室中的第二隔膜组件，所述第二隔膜组件具有第一位置、第二位置、当前位置X_CR和调小位置X_SR；提供线性位移装置，其相互连接在第一隔膜组件和第二隔膜组件之间，所述线性位移装置具有线性位移杆；提供进气阀，其与所述第一室和第二室连通，所述进气阀由电源操作；以空气效率状态运行所述泵，所述步骤包括：打开进气阀，直到传感器确定X_CL＞X_SL或X_CR＞X_SR；测量来自线性位移杆的速度；评估速度的运行参数，以确定是否线性位移杆在可接受范围内移动；重新定义X_SL或X_SR，以达到优化调小位置，从而最小化进入隔膜室中的压缩空气。

本发明的另一个目的是提供一种用于在泵中检测隔膜组件的优化调小位置的方法，其中，线性位移装置可包括壳体、部分布置在所述壳体中的线性位移杆、布置在所述壳体中的传感器和布置在所述壳体中的控制器。

本发明的另一个目的是提供一种用于在泵中检测隔膜组件的优化调小位置的方法，所述方法可还包括以下步骤：当用于进气阀的电源发生故障时切换到所述标准运行状态。

本发明的另一个目的是提供一种用于在泵中检测隔膜组件的优化调小位置的方法，所述方法可包括以下步骤：提供一种泵，其具有布置在第一隔膜室中的第一隔膜组件，所述第一隔膜组件具有第一位置和第二位置、当前位置X_CL和调小位置X_SL；定义最小速度V_MINL和终止速度V_TERML；提供一种进气阀，其可操作地连接到所述第一隔膜室；打开所述进气阀；将所述第一隔膜室的一部分填充压缩空气；朝向所述第二隔膜位置移动所述第一隔膜组件；当X_CL大约等于X_SL时，减小经过进气阀的空气流；监测第一隔膜组件到第二隔膜位置的当前速度V_CL；在第二位置处如果V_CL＜V_MINL或如果V_CL＞V_TERML，则重新定义X_SL；和朝向所述第一隔膜位置移动所述第一隔膜组件。

本发明的另一个目的是提供一种用于在泵中检测隔膜组件的优化调小位置的方法，所述方法可进一步包括以下步骤：提供布置在第二隔膜室中的第二隔膜组件，所述第二隔膜组件具有第一位置、第二位置、当前位置X_CR和调小位置X_SR；其中，将所述第一隔膜组件朝向所述第一隔膜组件的第一位置移动的步骤还包括以下步骤：定义最小速度V_MINR和终止速度V_TERMIL；打开进气阀；将所述第二隔膜室的一部分填充压缩空气；当X_CR大约等于X_SR时，减小通过进气阀的空气流；监测所述第二隔膜组件到所述第二隔膜位置的当前速度V_CR；在第二隔膜位置处，如果V_CR＜V_MINR或如果V_CR＞V_TERMIL，则重新定义X_SR；和朝向所述第一位置移动所述第二隔膜组件。

本发明的另一个目的是提供用于在泵中检测隔膜组件的优化调小位置的方法，其中X_SL和X_SR可独立于彼此地被电子存储。

本发明的另一个目的是提供一种用于在泵中检测隔膜组件的优化调小位置的方法，其中，每一个所述隔膜组件可包括隔膜、可操作地连接到所述隔膜的金属板和可操作的相互连接在所述第一隔膜组件的金属板和所述第二隔膜组件的金属板之间的杆。

本发明的另一个目的是提供一种用于在泵中检测隔膜组件的优化调小位置的方法，其中，在所述第二隔膜位置处，如果V_CL＜V_MINL，或如果V_CL＞V_TERML，则重新定义X_SL的步骤可还包括以下步骤：在行程端部位置的大约5mm内，如果V_CL＜V_MINL，或如果V_CL＞V_TERML，则重新定义X_SL。

本发明的另一个目的是提供一种用于在泵中检测隔膜组件的最佳调小位置的方法，其中，在所述第二隔膜位置处，如果V_CR＜V_MINR或如果V_CR＞V_TERMIL，则重新定义X_SR的步骤可还包括以下步骤：在行程端部位置的大约5mm内，如果V_CR＜V_MINR或如果V_CR＞V_TERMIL，则重新定义X_SR。

本发明的另一个目的是提供一种用于在泵中检测隔膜组件的优化调小位置的方法，其中，监测所述第一隔膜组件到第二位置的当前速度V_CL的步骤可还包括以下步骤：如果检测到可能的泵停机事件，则重新打开进气阀。

本发明的另一个目的是提供一种用于检测隔膜组件在泵中的优化调小位置的方法，其中，如果V_CR＜V_MINR则可能发生泵停机事件。

本发明的另一个目的是提供一种用于在泵中检测隔膜组件的优化调小位置的方法，可还包括以下步骤：重新定义X_SL，以使X_SL＝X_SL+S1_L，其中，S1_L为恒定位移值，其中，重新定义的X_SL在所述第一隔膜组件从所述第一位置移动到所述第二位置时的接下来的行程中生效。

本发明的另一个目的是提供一种用于在泵中检测隔膜组件的优化调小位置的方法，其中，在第一隔膜组件的第二位置处，如果V_CL＜V_MINL，或如果V_CL＞V_TERML，则重新定义X_SL的步骤还包括以下步骤：如果V_CL＞V_TERML，则重新定义X_SL，以使X_SL＝X_SL-S2_L，其中S2_L为恒定位移值；和如果V_CL＜V_MINL，则重新定义X_SL，以使X_SL＝X_SL+S3_L，其中S3_L为恒定位移值。

本发明的另一个目的是提供一种用于在泵中检测隔膜组件的优化调小位置的方法，其中，当X_CL大约等于X_SL时，减小通过进气阀的空气流的步骤可还包括以下步骤：当X_CL大约等于X_SL时，将空气流减小到零。

本发明的另一个目的是提供一种用于在泵中检测隔膜组件的优化调小位置的方法，所述方法可包括以下步骤：提供泵，其具有布置在第一隔膜室中的第一隔膜组件，所述第一隔膜组件具有第一隔膜位置和第二隔膜位置、当前位置X_CL和调小位置X_SL；所述泵还具有布置在第二隔膜室中的第二隔膜组件，所述第二隔膜组件具有第一隔膜位置、第二隔膜位置、当前位置X_CR和调小位置X_SR；定义最小速度V_MINL和V_MINR以及最终速度V_TERML和V_TERMIL；提供可操作地连接到所述第一隔膜组件和第二隔膜组件的线性位移装置；提供可操作地连接到所述第一隔膜室和第二隔膜室的进气阀；打开所述进气阀；将所述第一隔膜室的一部分填充压缩空气；当X_CL大约等于X_SL时，减小通过进气阀的空气流；监测所述第一隔膜组件到所述第二隔膜位置的当前速度V_CL；触发第二阀；在第二隔膜位置处，如果V_CL＜V_MINL或V_CL＞V_TERML，则重新定义X_SL；朝向所述第一隔膜位置移动第一隔膜组件，其中，当第一隔膜组件朝向第一隔膜位置移动时，所述方法还包括以下步骤：打开进气阀；将所述第二隔膜室填充压缩空气，同时从第一隔膜室排出压缩空气；当X_CR大约等于X_SR时，减小通过所述进气阀的空气流；监测所述第二隔膜组件到所述第二隔膜位置的当前速度V_CR；触发所述第二阀；在所述第二隔膜位置处，如果V_CL＜V_MINL或如果V_CL＞V_TERMIL，则重新定义X_SR；和朝向所述第一隔膜位置移动所述第二隔膜组件，其中，X_SL接近或处于优化调小点。

本发明的另一个目的是提供一种用于在泵中检测隔膜组件的优化调小位置的方法，其中触发第二阀的步骤可通过致动器销进行。

本发明的另一个目的是提供一种用于在泵中检测隔膜组件的优化调小位置的方法，其中，监测所述第一隔膜组件到所述第二隔膜位置的当前速度V_CL和监测所述第二隔膜组件到所述第二隔膜位置的当前速度V_CR的步骤还包括以下步骤：如果检测到可能的泵停机事件，则再次打开所述进气阀，其中，如果V_CL＜V_MINL或V_CR＜V_MINR，则可能发生泵停机事件；重新定义X_SL，以使X_SL＝X_SL+S1_L，其中，S1_L是恒定位移值，其中，重新定义的X_SL在第一隔膜组件从第一位置移动到第二位置时在接下来的行程中生效；和重新定义X_SR，以使X_SR＝X_SR+S1_R，其中，S1_R为恒定位移值，其中，重新定义的X_SR在所述第二隔膜组件从所述第一位置移动到所述第二位置时在接下来的行程中生效。

本发明的另一个目的是提供一种用于在泵中检测隔膜组件的优化调小位置的方法，其中，在第二位置处，如果V_CL＜V_MINL或如果V_CL＞V_TERML，则重新定义X_SL的步骤还包括以下步骤：如果V_CL＞V_TERML，则重新定义X_SL，以使X_SL＝X_SL-S2_L，其中S2_L为恒定位移值；和如果V_CL＜V_MINL，则重新定义X_SL，以使X_SL＝X_SL+S3_L，其中S3_L为恒定位移值；其中，在第二位置的5mm内，如果V_MINR＞V_CR＞V_TERMIL，则重新定义X_SR的步骤还包括以下步骤：如果V_CR＞V_TERMIL，则重新定义X_SR，以使X_SR＝X_SR-S2_R，其中S2_R为恒定位移值；和如果V_CR＜V_MINR，则重新定义X_SR，以使X_SR＝X_SR+S3_R，其中S3_R为恒定位移值。

本发明的另一个目的是提供一种用于在泵中检测隔膜组件的优化调小位置的方法，其中，减小所述进气阀的空气流的步骤包括以下步骤：关闭进气阀。

本发明的一个优点是，其自身调节来提供运行气动双隔膜泵的优化空气效率，而不管可能发生的关于流体压力、进气压力或流体粘度的变化。

当阅读和理解下面的详细说明时，本发明的其他有益效果和优点将对其所属的技术领域的技术人员变得显而易见。

附图说明

本发明可采用一些部件和部件布置方式的物理形式，将在本说明书中详细描述并且在形成其一部分的附图中示出其优选实施例，附图中：

图1显示了根据本发明一个实施例的气动双隔膜泵的剖视图；

图2显示了根据本发明一个实施例的包括第一泵状态的气动双隔膜泵的示意图；

图3显示了根据本发明一个实施例的包括第二泵状态的图2中所示的气动双隔膜泵的示意图；

图4显示了根据本发明一个实施例的先导阀组件和主阀组件的局部剖视图；

图5显示了根据本发明一个实施例的先导阀组件和主阀组件的局部剖视图；

图6a显示了根据本发明一个实施例的可操作地连接到气动双隔膜泵的空气效率装置的局部剖视图；

图6b显示了根据本发明一个实施例的可操作地连接到气动双隔膜泵的空气效率装置的示意图；

图7显示了线性位移装置的立体视图；

图8显示了图示出根据本发明一个实施例的方法的流程图，所述方法通过控制或调节从压缩流体源提供到泵的压缩流体供给，来以提高的效率运行气动双隔膜泵。

具体实施方式

现在参照附图，附图中所示仅出于示出本发明的实施例的目的，不用于限制本发明，图1-8示出了本发明。图1显示了根据本发明一个实施例的包括空气效率装置1的气动双隔膜泵10。空气效率装置1可通过控制或调节从压缩空气或流体源提供到泵10的压缩空气或压缩流体的供给，能够使泵10在提高的效率下运行。后文中，术语“压缩空气”和“压缩流体”可互换使用。空气效率装置1可在泵10的端部行程位置之前的预定切断或调小点开始减少或暂时停止压缩空气到泵10的供给，如下面更详细所述。通过在调小点处减少或完全停止压缩空气的供给，泵10利用压缩空气在泵室中的自然膨胀到达端部行程位置。虽然本发明以气动双隔膜泵的形式进行了描述，但是本发明可与由本领域普通技术人员通过良好判断力选择的任何形式的泵一起使用。左和右命名仅出于示例目的用于描述本发明。左和右命名用于区别相似的元件和位置，并且不旨在将本发明限制到元件的具体物理布置方式。

参照图1，将总体描述泵10。泵10可包括壳体11、第一隔膜室12、第二隔膜室13、中心部分14、电源15和空气效率装置1。第一隔膜室12可包括第一隔膜组件16，所述第一隔膜组件16包括第一隔膜17和第一隔膜板24。第一隔膜17可结合到第一隔膜板24，并且可横跨第一隔膜室12延伸，由此形成限定第一泵送室18和第一隔膜室21的可移动壁。第二隔膜室13可基本上与第一隔膜室12相同，并且可包括第二隔膜组件20，所述第二隔膜组件20包括第二隔膜23和第二隔膜板25。第二隔膜23可结合到第二隔膜板25，并且可横跨第二隔膜室13延伸，以限定第二泵送室26和第二隔膜室22。连接杆30可操作地连接到第一和第二隔膜板24、25，并且在第一和第二隔膜板24、25之间延伸。

现参照图2和3，连接杆30可至少部分地使第一和第二隔膜组件16、20一起在如图2中所示的第一端行程位置EOS1和如图3中所示的第二端行程位置EOS2之间往复移动。第一和第二端行程位置EOS1，EOS2可代表第一和第二隔膜组件的硬停机或物理限位位置，如本领域中公知的由泵的机件限制。接下来，在各自的第一和第二隔膜室12，13中的每一个隔膜组件16，20可分别具有第一隔膜位置DP1_L，DP1_R，和第二隔膜位置DP2_L，DP2_R。第一和第二隔膜位置DP1_L，DP1_R，DP2_L，DP2_R可对应于第一和第二隔膜组件16，20的在各自端行程位置EOS1，EOS2前到达的预定和/或检测位置。在一个实施例中，第一隔膜位置DP1_L，DP1_R和第二隔膜位置DP2_L，DP2_R可包括分别距离第一和第二端行程位置EOS1、EOS2约0.01mm到约10mm的位置。在另一个实施例中，第一隔膜位置DP1_L，DP1_R和第二隔膜位置DP2_L，DP2_R可包括分别距离第一和第二端行程位置EOS1、EOS2约5mm的位置。重要的是，如下面更详细所述的，速度的测量从来没有在端部行程位置EOS1和EOS2处测量。而是速度恰好在端部行程位置EOS1和EOS2之前测量。

现继续参照图2和3，在一个实施例中，第一隔膜位置DP1_L，DP1_R可包括这样的位置：其中压缩空气已经基本上从隔膜室21，22排出，并且泵送的流体已经吸入或以其他方式通入泵送室18，26中。在第一隔膜位置DP1_L，DP1_R中，隔膜板24，25可与致动器销27的端部接触，由此触发先导阀阀芯29的移动。第二隔膜位置DP2_L，DP2_R可包括这样的位置：其中第一和第二隔膜室21，22基本上由压缩空气填充，并且泵送的流体已经基本上从第一和第二泵送室18，26排出。在第二隔膜位置DP2_L，DP2_R中，第一和第二隔膜板24，25可设置为完全脱离与致动器销27的接触。

现在参照图1-5，中心部分14可包括先导阀壳体28、主流体阀组件34和空气效率装置1。先导阀壳体28可包括先导入口31、致动器销27、先导阀阀芯29、第一主通道36、第二主通道41、第一信号端口通道42和第二信号端口通道45。先导阀壳体28可至少部分允许控制主流体阀组件34在第一和第二主阀位置之间移动，由此使压缩空气流入第一或第二隔膜室21，22中，如下面更全面地描述。在一个实施例中，先导阀阀芯29的移动可由第一或第二隔膜板24，25与致动器销27接触造成。先导入口31可将压缩空气通到第一主通道36，、第二主通道41和先导阀阀芯29。先导阀阀芯29可在图2和4中所示的第一先导位置FP1和图3中所示的第二先导位置FP2之间移动。先导阀阀芯29可包括第一先导通路64和第二先导通路65，其构造成使先导阀阀芯29进入到第一先导位置FP1的移动能够使第一先导通路64将压缩空气从先导入口31通到第一信号端口通道42。而且，在第一先导位置EP1中，先导阀阀芯29可定位成防止压缩空气从先导入口31通到第二先导通路65，并且因此防止通到第二信号端口通道45。先导阀阀芯29向右移动或移动到第二先导位置FP2中可使第二先导通路65将压缩空气从先导入口31通到第二信号端口通道45，同时防止压缩空气通到第一先导通路64，并且因此防止通到第一信号端口通道42。

继续参照图1-5，主流体阀组件34可包括第一先导信号端口33、第二先导信号端口46、主流体阀阀芯35、第一入口端口37、第二入口端口39、第一出口端口68、第二出口端口69和排出端口32。压缩空气通到第一或第二先导信号端口33，46可使主流体阀组件34分别在第一和第二主位置MP1，MP2之间移动。在一个实施例中，压缩空气通到第一先导信号端口33可使主流体阀阀芯35从第一主位置MP1移动到第二主位置MP2，如图3中所示。主流体阀阀芯35可包括第一主通路66和第二主通路67。主流体阀阀芯35到第二主位置MP2的移动可使第二主通路设置成使压缩空气从第二主通道41经过第二入口端口39从第二出口端口69出来并且通入第二隔膜室22中，并且由此使第二隔膜室22填充压缩空气，如由线44所示。另外，主流体阀阀芯35的第一主通路66可设置成使压缩空气从第一隔膜室21经由排出端口32排出，如由线48所示。压缩空气通到第二先导信号端口46可使主流体阀阀芯35从第二主位置MP2移动到图2中所示的第一主位置MP1。主流体阀阀芯35到第一主位置MP1的移动可使第一主通路66设置成使压缩空气从第一主通道36经过第一入口端口37从第一出口端口68出来并且通到第一隔膜室21中，由此使第二隔膜室22填充压缩空气，如由线38所示。另外，主流体阀阀芯35的第二主通路67可设置成使压缩空气从第二隔膜室22经由排出端口32排出，如由线43所示。在另一个实施例中，主阀阀芯35的移动可电动控制，例如利用美国专利No.6,036,445中公开的螺线管和控制器，所述专利以引用的方式并入本文中。

现在参照图1，2，3，6a，6b和7，空气效率装置1可包括传感器2、控制器5和阀组件4。传感器2可包括接触式电位计或电阻式传感器；电感式传感器，例如线性可变差动变压器(LVDT)传感器或涡流传感器；或非接触式电位计位移传感器。在一个实施例中，传感器2可包括Sentrinsic LLC销售的嵌入式传感器。这样的传感器在公开号为US 20070126416的美国专利申请中有所描述。在一个实施例中，如图7中所示，传感器2可包括传感器壳体50、电阻构件51、信号带52和传感器杆53。传感器壳体50可固定附接到壳体11，并且可封闭电阻构件51、信号带52和传感器杆53的一部分。传感器杆53可包括细长刚性结构，类似于连接杆30的结构。传感器杆53可延伸穿过传感器壳体50，并且可操作地连接到第一和第二隔膜组件16，20，以使隔膜组件16，20的移动使传感器杆53相对于传感器壳体50移动。电阻构件51可包括可变电阻膜，其固定结合到传感器壳体，并且基本上平行于传感器杆53设置。信号带52可牢固地附接到传感器杆53，以使信号带52基本上相对于电阻构件51垂直延伸。信号带52可至少部分横跨电阻构件51延伸，并且可电容耦合到电阻构件51。在一个实施例中，传感器杆53可延伸穿过传感器壳体50，并且可在其各自端部牢固地附接到第一和第二隔膜板24，25。第一和第二隔膜组件16，20的移动可使传感器杆53在传感器壳体50中移动，由此使信号带52横跨电阻构件51的长度的至少一部分移动。

现在继续参照图1，2，3，6a，6b和7，传感器2可设置用于测量或检测第一和第二隔膜组件16，20的隔膜移动。隔膜移动可定义为各个隔膜组件16，20的移动，或以不同方式来说，作为一个单元移动的隔膜17，23、底板24，25和连接杆30的移动。当隔膜组件16，20在第一和第二端行程位置EOS1，EOS2之间，即在隔膜组件的整个行程上移动时，传感器2可连续测量和检测隔膜移动。当隔膜组件16，20从第二端行程位置EOS2移动到第一端行程位置EOS1时，传感器2可测量或检测彼此独立地第一和第二隔膜组件16，20的隔膜移动。在一个实施例中，传感器2可设置用于检测控制杆30的移动。在另一个实施例中，传感器2可设置用于检测第一和第二隔膜板24，25的移动。在又一个实施例中，空气效率装置1可包括多个传感器2，其中每一个传感器2设置在壳体11中，以独立地检测第一隔膜组件16或第二隔膜组件20或其部件的隔膜移动。可任选地，每一个传感器2可仅检测隔膜特定部件的移动。例如，在一个实施例中，第一传感器2可设置用于检测第一隔膜板24的移动，第二传感器2可设置用于检测第二隔膜板25的移动，第三传感器2可设置用于检测控制杆30的移动。以引用的方式并入本文中的美国专利No.6,241,487公开了设置在主流体阀壳体内的临近传感器和电接口的使用。以引用的方式并入本文中的美国专利No.5,257,914公开了用于感测隔膜组件的位置和移动速率的传感器机构的使用。空气效率装置1可包括本领域普通技术人员通过良好判断力选择的任何类型和任意数量的传感器2，所述传感器2设置用于检测、测量或感测隔膜移动或其部件关于第一和第二隔膜组件16，20的任何部分的移动。

继续参照图1，2，3，6a，6b和7，控制器5可包括可操作地连接到传感器2和阀组件4的微处理器或微控制器。控制器5可包括未示出的处理单元，和未示出的内存部分，并且可根据本文所述的方法进行计算。控制器5可接收和存储由传感器2传送的多个输入信号。输入信号可至少部分提供给控制器5关于第一和第二隔膜组件16，20的隔膜移动的信息。控制器5可利用预编程的算法和多个输入信号来确定并且传送多个输出信号，以控制阀组件4的操作。控制器5可提供阀组件4的独立控制，以使空气效率装置1独立地针对每一个隔膜组件16，20优化流入泵10中的压缩空气流。在一个实施例中，控制器5可包括具有高性能的修改的精简指令集计算机(RISC)的16位数字信号控制器，其可从本领域普通技术人员中的每一个已知的多个供货商商购获得，例如但是不限于型号为dsPIC30F4013-301/PT并且由Microchip Technology Inc提供的马达控制16位数字信号控制器。控制器5可分别通过连接器8a和8b与传感器2和阀组件4通讯。在一个实施例中，连接器8a，8b可包括导电电线或线缆。连接器8a，8b可包括由本领域普通技术人员通过良好判断力选择的任何类型的连接器。

继续参照图1，2，3，6a，6b和7，阀组件4可包括进气阀6和AED先导阀7。阀组件4可允许控制压缩空气到泵10的流入。阀组件4可通过控制器5控制，以使泵10以传统模式CM、学习模式LM和优化模式OM运行，这在下面更全面地讨论。传统模式CM可包括以传统方式运行的泵10，其中阀组件4在泵10运行过程中不限制流入泵10中的压缩空气。在一个实施例中，进气阀6可包括通常打开的提升阀，并且AED先导阀7可包括通常闭合的先导阀，由此使泵10在空气效率装置1的任何运行故障期间以传统模式CM运行。在另一个实施例中，进气阀6可包括通常闭合的提升阀，并且AED先导阀7可包括通常打开的先导阀。阀组件4可包括由本领域普通技术人员通过良好判断力选择的任何类型的阀组件，所述阀组件包括任意数量和类型的允许泵10在空气效率装置1的任何运行故障期间以传统方式运行的阀。

现在继续参照图1，2，3，6a，6b和7，在一个实施例中，AED先导阀7可接收来自控制器5的致动未示出的螺线管的输出信号，以打开AED先导阀7。AED先导阀7的打开可使压缩空气从压缩空气源9流出，并且流入AED先导阀7。进入AED先导阀7中的压缩空气流可接触进气阀6的未示出的阀杆，由此闭合进气阀6。进气阀6的闭合可防止压缩空气进入泵10。类似地，控制器5可传送或停止传送输出信号，所述输出信号然后使AED先导阀7闭合。AED先导阀7的闭合可停止压缩空气流入AED先导阀7中，并且使进气阀6返回到其正常打开位置，在该位置中，再次允许压缩空气流入泵10中，以将隔膜组件16，20移动到各自的左端行程位置和右端行程位置。

图6a和6b显示了本发明的另一个实施例，其中泵接收连续的压缩空气流。如图6a中所示，进气阀6可包括泄漏装置或旁通管，以使减少量的压缩空气连续地和/或选择地提供到泵10。在一个实施例中，进气阀6可包括具有形成在其中的空气旁通管6a的提升阀，所述提升阀允许在进气阀6闭合时使减少量的压缩空气提供到泵10。在图6b中所示的另一个实施例中，进气阀6可包括2位置阀，其允许减少量的压缩空气选择地提供到泵10。2位置阀包括大流量位置和减少流量位置，使大流量位置比减少流量位置能够使较少限制的压缩空气流通过。在一个实施例中，进气阀6可包括流量限制器6b。流量限制器6b可包括流量限制器、压力限制器、可变流量限制器、可变压力限制器或适于提供减少或限制流量的压缩空气的任何类型的限制器，由本领域普通技术人员根据良好判断力选择。进气阀6可包括任何类型的阀，由本领域普通技术人员根据良好判断力选择。例如，进气阀6可包括完全可变的空气供给阀，其中，空气流量减少程度可由任何预设或预定的有效全流量的百分比确定，更小的百分比的初始空气供给流量通过例如确定X_SL或X_RL处或本领域普通技术人员通过良好判断力选择的任何其他点处的V_min和V_max之间的速度差异程度来确定。压力减少可在一个或多个离散步骤中，或以连续形式从高压向低压进行。为了确保隔膜组件总是具有足够的速度，以使压缩空气反转发生在端部行程处，在该端部处隔膜组件物理致动端部行程传感器，提供的最小调小压力应不下降到低于使端部行程传感器致动所需的压力，所述端部行程传感器可例如是通过与阀组件的一部分接触来移动的标准先导阀。

继续参照图1，2，3，6a，6b和7，电源15可包括附接到泵壳体11的集成电源。在一个实施例中，电源15可以是集成发电机。发电机15可通过泵入口压缩空气供给、泵排出或外部电源运行。机载发电机15的一个优点是其使泵10便携。通常，其中使用泵10的位置或环境使得泵10通过外部电线连接到电源插座或固定电源不可行。在本发明范围内还预期泵10可与电源插座，例如传统的墙壁插座或固定电源通过外部电线连接而使用。

现在参照图2，3，和8，将总体描述泵10的操作。下表提供用于泵10的运行描述中的附图标记的部分列表和说明。

通常，泵10可通过在第一泵状态PS1和第二泵状态PS2之间连续转变来运行。图2中所示的第一泵状态PS1可包括处于第一先导位置FP1中的先导阀阀芯29；处于第二主位置MP2(图3中所示)中的主流体阀阀芯35；和第一端行程位置EOS1中的第一和第二室12，13。图3中所示的第二泵状态PS2可包括处于第二先导位置FP2中的先导阀阀芯29；处于第一主位置MP1中的主流体阀阀芯35；和第二端行程位置EOS2中的第一和第二室12，13。泵10从第一泵状态PS1到第二泵状态PS2的转变可开始于压缩空气源9通过AED阀组件4经由进气阀6向泵10供给压缩空气，步骤100。压缩空气可经由先导入口31流入先导阀壳体28中。在先导阀阀芯29处于第一先导位置FP1的情况下，压缩空气的一部分通到主流体阀组件34的第一先导信号端口33，如由线40所示，并且通到第一和第二主通道36，41。在一个实施例中，主流体阀阀芯35可最初处于第一主位置MP1，并且压缩空气到第一先导信号端口33的初始连通可使主流体阀阀芯35从第一主位置MP1移动到第二主位置MP2。第二主通道41可与第二入口端口39流体连通。在第二主位置MP2中，主流体阀阀芯35的第二主通路67可使压缩空气流经先导阀壳体28，并且流入第二隔膜室22中，如上所述，步骤110。另外，主流体阀阀芯35可防止或阻止压缩空气通过先导阀壳体28通到第一隔膜室21。相反，主流体阀阀芯35可如上所述使压缩空气从第一隔膜室21通过排出端口32排气或排出，步骤112。

继续参照图2，3和8，压缩空气可持续通到第二隔膜室22中，并且从第一隔膜室21排出。压缩空气持续通到第二隔膜室22和从第一隔膜室21排出可使第二隔膜组件20移动远离第一隔膜位置DP1_R，移向第二隔膜位置DP2_R，并且可使第一隔膜组件16移动远离第二隔膜位置DP2_L，移向第一隔膜位置DP1_L。当第二隔膜组件20从第一隔膜位置DP1_R移动到第二隔膜位置DP2_R时，传感器2可基本上连续地测量或检测第二隔膜组件20的隔膜移动，步骤114。在一个实施例中，当第二隔膜组件20从第一隔膜位置DP1_R移动到第二隔膜位置DP2_R时，传感器2可基本上连续传送代表第二隔膜板25的当前位移和速度的数据。控制器5可接收由传感器2传送的数据，并且可确定何时第二隔膜组件20或其部件到达第一预定调小位置X_SR，步骤116。第一调小位置X_SR可位于第一隔膜位置DP1_R和第二隔膜位置DP2_R之间。

继续参照图2，3和8，在一个实施例中，第一调小位置X_SR可由泵10开始以学习模式LM运行确定。学习模式LM可包括泵10以传统模式CM运行预定次数的泵送行程或泵送循环，例如4次泵送循环。传感器2可连续监测第一和/或第二隔膜组件16，20的隔膜移动，并且向控制器5传送数据。控制器5可利用由传感器2传送的数据来确定平均速度V_avg。平均速度V_avg可包括在学习模式LM中运行时第一和/或第二隔膜组件16，20在第二隔膜位置DP2_R，DP2_L处的平均速度。在另一个实施例中，平均速度V_avg可包括第一和/或第二隔膜组件16，20在第一隔膜位置DP1_R，DP1_L和第二隔膜位置DP2_R，DP2_L之间移动时第一和/或第二隔膜组件16，20的平均速度。控制器5可独立地确定第一和第二隔膜组件16，20的平均速度V_avg。第一调小位置X_SR可包括计算来至少部分使第一和/或第二隔膜组件16，20在第二隔膜位置DP2_R，DP2_L处的速度为平均速度V_avg的预定百分比的位置。例如，在一个实施例中，第一调小位置X_SR可包括计算来至少部分使第一和/或第二隔膜组件16，20的速度为平均速度V_avg的约95％的位置。控制器5可使用户在泵10运行过程中选择地改变平均速度V_avg的预定百分比，由此调节或重新定义第一调小点X_SR。在另一个实施例中，第一调小位置X_SR可首先包括由空气效率装置1动态完善和/或调节的任意选择点，以基本上达到如下所述的优化值。

继续参照图2，3和8，当确定第二隔膜组件20已经到达或经过第一调小位置X_SR时，空气效率装置1可使流入泵10中的压缩空气流减小到较低流速，步骤118。在一个实施例中，控制器5可使输出信号传输到AED先导阀7，其进而可使进气阀6至少部分闭合，由此使流入泵10的压缩空气流减少。在另一个实施例中，AED先导阀7可使进气阀6部分闭合，由此在预定周期上均匀地减小进入泵10中的压缩空气量。当第二隔膜组件20继续从第一调小位置X_SR移动到第二隔膜位置DP2_R时，传感器2可继续将检测的隔膜移动数据传送到控制器5，步骤120。控制器5可接收来自传感器2的数据，并且可确定是否当前第二隔膜速度V_CR下降到预定最小惯性滑行速度V_MINR之下，步骤122。最小滑行速度V_MINR可包括隔膜组件已经到达第一调小位置X_SR之后允许的最小隔膜组件速度。如果控制器5确定当前第二隔膜速度V_CR小于预定最小滑行速度V_MINR，则控制器5可使进气阀6打开或调大，以向泵10提供增大流速的压缩空气，步骤124。应可理解，最小惯性滑行速度V_MINR或V_MINL可在传感器2能够向控制器5提供反馈的范围的任何选择点处或以连续方式检测。如果最小惯性滑行速度V_MINR或V_MINL到达行程端部之前的任意点，如果已经减少压缩空气，则将提供额外的压缩空气。在另一个实施例中，在压缩空气减小的情况下，将需要调节限制器6b来增大压缩空气流，并且因此导致隔膜组件需要较长的时间到达行程端部处。更具体地，连续供给较低的压缩空气流将增大足够的压力来继续移动隔膜组件，并且在隔膜组件接触先导阀时将积聚足够的压力，这将移动先导阀。压力将持续增大，直到隔膜组件返回到最大管路压力时的任何停止。

继续参照图2，3和8，在一个实施例中，控制器5可向AED先导阀7传送使AED先导阀7闭合的输出信号，由此使进气阀6返回到其正常打开位置。控制器5可检测将泵10停机的可能性，并且可调节或重新定义第一调小位置X_SR，以保持进气阀6打开，从而增大提供到泵10的压缩空气量。控制器5可通过向第一调小位置X_SR增加第一恒定位移值S1_R，来调节或重新定义第一调小位置X_SR，由此增大进气阀6保持完全打开的时间量，步骤125。泵10停机的可能性可通过确定第二隔膜组件20到达第二隔膜位置DP2_R之前当前第二隔膜速度V_CR小于预定最小惯性速度V_MINR来检测。如果控制器5确定在第二隔膜组件20到达第二隔膜位置DP2_R之前，当前第二隔膜速度V_CR小于预定最小惯性速度V_MINR，则控制器5可丢弃并且不存储或保存从传感器2接收的与特定行程相关的隔膜移动数据。

继续参照附图2，3和8，控制器5可接下来确定何时第二隔膜组件20基本上到达第二隔膜位置DP2_R，并且可于是确定第二隔膜速度V_CR，步骤126。如果控制器5确定第二隔膜速度V_CR大于预定最大终止速度V_TERMIL或小于预定最小惯性滑行速度V_MINR，则控制器5可调节或重新定义第一调小位置X_SR，步骤128。当第二隔膜组件20基本上到达第二隔膜位置DP2_R时，第二隔膜速度V_CR大于预定最大终止速度V_TERMIL表明通过在下一个行程上使用更小量的压缩空气来节省空气的时机。如果控制器5确定当第二隔膜组件20基本上到达第二隔膜位置DP2_R时，第二隔膜速度V_CR大于预定最大终止速度V_TERMIL，由此表示第二隔膜组件20在靠近行程端部处时运行太快，控制器5可通过将第一调小位置X_SR移动得更靠近第一隔膜位置DP1_R来调节或重新定义第一调小位置X_SR。在一个实施例中，控制器5可通过从第一调小位置X_SR减去第二恒定位移值S2_R重新定义第一调小位置X_SR。控制器5可确定在第二隔膜组件20基本上达到第二隔膜位置DP2_R时，第二隔膜速度V_CR小于预定最小惯性滑行速度V_MINR，由此表明第一隔膜组件16在靠近行程端部处时运行太慢。这样，泵10使用了非常少的压缩空气，但是牺牲了非常大的输出流量。控制器5可调节或重新定义第一调小位置X_SR，以使更大量的压缩空气进入泵10。在一个实施例中，控制器5可通过向第一调小位置X_SR增加第三恒定位移值S3_R来重新定义第一调小位置X_SR。当经过第二隔膜位置DP2_R并且到达第二端行程位置EOS2时，第二隔膜组件20可转向或开始沿相反方向朝向第一隔膜位置DP1_R移动，步骤130。控制器5可保存或存储从传感器2接收的数据以及任何重新定义的第一调小位置X_SR。

继续参照图2，3和8，当第二隔膜组件20到达第二端行程位置EOS2时，泵10可包括第二泵状态PS2。第一隔膜板24可与致动器销27接触，使先导阀阀芯29移动到第二先导位置FP2，在该位置中压缩空气通过先导阀壳体28通到主流体阀组件34的第二先导信号端口46，如图3中所示。将压缩空气持续通到第二先导信号端口46可使主流体阀阀芯35远离第二主位置MP2向左移动或运动到第一主位置MP1中，如图2中所示。在第一主位置MP1中，主流体阀34的主流体阀阀芯35可由此阻止或防止压缩空气通过第二入口端口39，并且可将第一入口端口37设置成使压缩空气从第一主通道36通到第一隔膜室21，如上所述。当第一隔膜室21填充压缩空气时，第二隔膜室22可通过主流体阀组件34的排出端口被排放，如上所述。当第一隔膜组件16从第一隔膜位置DP1_L移动到第二隔膜位置DP2_L时，传感器2可基本上连续地监测、测量和/或检测第一隔膜组件16的隔膜移动。控制器5可接收由传感器2传送的数据，并且可确定何时第一隔膜组件16或其部件到达第二预定调小位置X_SL。第二调小位置X_SL可设置在第一位置DP1_L和第二位置DP2_L之间。第二调小位置X_SL可在泵10以学习模式LM运行时以与第一调小位置X_SR相似的方式计算。在一个实施例中，空气效率装置1可在泵10的整个运行过程中将相同的调小位置用于第一和第二隔膜组件16，20。换句话说，第一调小位置在一侧(左侧或右侧)确定，并且用作参照。另一侧根据泵的整体对称性来获得。这导致独立的调小位置和依赖的调小位置。在另一个实施例中，第二调小位置X_SL可最初包括任意选择点，其由空气效率装置1动力学地完善和/或调节以基本上达到优化值。

继续参照图2，3和8，当确定第一隔膜组件16已经到达或经过第二调小位置X_SL时，空气效率装置1可使流入泵10中的压缩空气流减小到较小流速，该较小流速可与或可不与用于第二隔膜组件20的较小流速相同。传感器2可在第一隔膜组件16继续从第二调小位置X_SL移动到第二隔膜位置DP2_L时，继续将检测的隔膜移动数据传送到控制器5。控制器5可接收来自传感器2的传输数据，并且可确定在第一隔膜组件16到达第二隔膜位置DP2_L之前是否当前第一隔膜速度V_CL下降到低于第二预定最小惯性滑行速度V_minL。第二最小惯性滑行速度V_minL可以或可不包括对应于第二隔膜组件20的相同的最小隔膜滑行速度V_minR。如果控制器5确定，在第一隔膜到达第二隔膜位置DP2_L之前，当前第一隔膜速度V_CL小于第二预定最小惯性滑行速度V_minL，则控制器5可使进气阀6打开或调大，以增大流速，该流速可与或可不与第二隔膜组件20使用的增大流速相同。控制器5可检测泵10停机的可能性，并且可调节或重新定义第二调小位置X_SL。在一个实施例中，控制器5可通过将第四恒定位移值S1_L增加到第二调小位置X_SL来重新限定第二调小位置X_SL。第四恒定位移值S1_L可或可不与用于第二隔膜组件20的第一恒定位移值S1_R相同。如果控制器5确定在第一隔膜组件16到达第二隔膜位置DP2_L之前，当前第一隔膜速度V_CL小于第二预定最小惯性滑行速度V_MINL，则控制器5可丢弃并且不存储或保存从传感器2接收的与特定行程相关的隔膜移动数据。

继续参照图2，3和8，控制器5可接下来在第一隔膜组件16基本上到达第二隔膜位置DP2_L时确定第二隔膜速度V_CL。如果控制器5确定第一隔膜速度V_CL大于第二预定最大终止速度V_TERML或小于第二预定最小惯性滑行速度V_MINL，则控制器5可重新定义第二调小位置X_SL。如果控制器5确定在第一隔膜组件16基本上到达第二隔膜位置DP2_L时，第二隔膜速度V_CL大于第二预定最大终止速度V_TERML，由此表明第一隔膜组件16在靠近行程端部处时运行太快，则控制器5可通过从第二调小位置X_SL减去第五恒定位移值S2_L来重新限定第二调小位置X_SL。该第五恒定位移值S2_L可与或可不与用于第二隔膜组件20的第二恒定位移值S2_R相同。如果控制器5确定在第一隔膜组件16基本上到达第二隔膜位置DP2_L时第二隔膜速度V_CL小于第二预定最小惯性滑行速度V_MINL，由此表明第一隔膜组件16在靠近行程端部处时运行太慢，则控制器5可通过将第六恒定位移值S3_L增加到第一调小位置X_SL来重新限定第二调小位置X_SL。当经过第二隔膜位置DP2_L并且到达第一端行程位置EOS1时，第一隔膜组件16可转变为或开始沿相反方向朝向第一隔膜位置DP1_L移动，其中传感器2监测第二隔膜组件20从第一隔膜位置DP1_R向第二隔膜位置DP2_R的隔膜移动，并且该方法根据需要利用任何重新定义的X_SR值自身重复。

控制器5可保存或存储从传感器2接收的数据以及用于第一和第二隔膜组件16，20的隔膜移动的任何重新定义的调小位置X_SR，X_SL。存储的与第二隔膜组件20的隔膜移动相关的数据可与关于第一隔膜组件16的隔膜移动的数据分开存储。在另一个实施例中，空气效率装置1可将单个调小位置用于第一和第二隔膜组件16，20，以使第一调小位置X_SR和对其进行的任何调节用作第二调小位置X_SL，并且然后任何对第二调小位置X_SL进行的任何调节随后包括第一调小位置X_SR，以使调小位置动态调节来优化流入泵10中的压缩空气。在一个实施例中，第二调小位置依赖第一调小位置，其中第二调小位置可由泵10的对称性确定。控制器5可将相同或不同的预定值用于用来调节或优化第一和第二隔膜组件16，20的隔膜移动的任何或全部预定值。预定值可取决于泵的类型和由泵10泵送的材料。另外，预定值可能关于泵10是特定的。预定值可由本领域技术人员确定而无需过度实验。在一个实施例中，空气效率装置1可包括未示出的输出装置，其允许用户下载或以其他方式获取与第一和第二隔膜组件16，20的隔膜移动相关的数据。另外，空气效率装置1可包括未示出的输入装置，其允许用户定义或改变预定值，例如第一调小点X_SR或进气阀打开时间的预定百分比。

当以优化模式OM运行时，控制器5可使泵10以学习模式LM周期性地运行，以重新定义第一和/或第二调小位置X_SR，X_SL。在一个实施例中，控制器5可在泵10以优化模式OM运行运动预定数量的行程或周期之后使泵10周期性地以学习模式LM运行。在另一个实施例中，控制器5在确定第二隔膜位置DP2_R，DP2_L处的第一和/或第二隔膜组件16，20的速度落在预定速度范围之外时，可使泵10重新进入学习模式LM。可任选地，空气效率装置1可使用户选择性地使泵10以学习模式LM运行。

作为总结，空气效率装置1在第一和第二隔膜组件在两个端行程位置之间转换时监测泵10的隔膜移动，以优化供应到泵10的压缩空气量。空气效率装置1可基本上连续地监测泵10的隔膜组件16，20中的一个的速度，以在隔膜组件16，20在第一和第二隔膜位置之间移动时确定隔膜组件的当前位置。当确定隔膜组件已经到达预定位置时，空气效率装置1可使压缩空气供给或流速减小，同时使隔膜组件继续移动到第二隔膜位置。空气效率装置1继续监测隔膜组件的隔膜移动，直到隔膜组件到达第二隔膜位置。如果空气效率装置确定隔膜组件的速度在隔膜组件到达第二隔膜位置之前落在预定最小速度之下，则增大压缩空气供给或流速，并且将预定位置如上面所述重新定义。如果空气效率装置确定隔膜组件的速度大于预定终止速度或小于预定最小速度，则重新定义预定位置。然后隔膜组件到达行程端部处，并且空气效率装置1在隔膜组件沿相反方向移动时监测其他隔膜组件的隔膜移动，并且类似地如上所述重新定义第二预定位置。在一个实施例中，随后由空气效率装置1进行的隔膜组件的监测可利用之前针对特定隔膜组件确定的任何重新定义位置。在另一个实施例中，由空气效率装置1进行的随后的隔膜组件的监测可利用之前针对相对的隔膜组件确定的任何重新定义位置。通过利用本文所述的本发明的方法，泵自身调节来确定优化的调小位置，以提供空气节约，并且因而提供能量节约。

上文已经描述了实施例。对本领域技术人员显而易见的是，上述方法和设备可变化形式和修改形式而不偏离本发明的总体范围。本发明的总体范围旨在包括所有这样的修改形式和变形形式，只要其落在所附权利要求或其等同形式的范围内。

已经因而描述了本发明，因此现在要求保护。

Claims

1.一种用于识别泵中隔膜组件的优化调小位置的方法，其特征在于包括以下步骤：

提供泵，其具有布置在第一隔膜室中的第一隔膜组件，所述第一隔膜组件具有第一行程端部位置(DP1_L)和第二行程端部位置(DP2_L)、第一当前位置(X_CL)和第一调小位置(X_SL)；

定义第一最小速度(V_MINL)和第一终止速度(V_TERML)；

提供进气阀，其可操作地连接到所述第一隔膜室；

打开所述进气阀；

将所述第一隔膜室填充压缩空气；

当第一当前位置(X_CL)接近第一调小位置(X_SL)时，减小通过进气阀的空气流；

监测所述第一隔膜组件朝向所述第二行程端部位置(DP2_L)转移时的第一当前速度(V_CL)；

在第二行程端部位置(DP2_L)处，如果第一当前速度(V_CL)小于第一最小速度(V_MINL)，或如果第一当前速度(V_CL)大于第一终止速度(V_TERML)，则重新定义第一调小位置(X_SL)；和

朝向所述第一行程端部位置(DP1_L)转移所述第一隔膜组件。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

提供布置在第二隔膜室中的第二隔膜组件，所述第二隔膜组件具有第三行程端部位置(DP1_R)、第四行程端部位置(DP2_R)、第二当前位置(X_CR)和第二调小位置(X_SR)；

其中，将所述第一隔膜组件朝向所述第一行程端部位置(DP1_L)转移的步骤还包括以下步骤：

定义第二最小速度(V_MINR)和第二终止速度(V_TERMIL)；

打开进气阀；

将所述第二隔膜室填充压缩空气；

当第二当前位置(X_CR)接近第二调小位置(X_SR)时，减小通过进气阀的空气流；

监测所述第二隔膜组件朝向所述第四行程端部位置(DP2_R)转移时的第二当前速度(V_CR)；

在第四行程端位置(DP2_R)处，如果第二当前速度(V_CR)小于第二最小速度(V_MINR)，或如果第二当前速度(V_CR)大于第二终止速度(V_TERMIL)，则重新定义第二调小位置(X_SR)；和

朝向所述第三行程端部位置(DP1_R)转移所述第二隔膜组件。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，第一调小位置(X_SL)和第二调小位置(X_SR)彼此独立地被电子存储。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一隔膜组件包括:

隔膜；和

金属板，其可操作地连接到所述隔膜，其中，杆可操作地连接到所述金属板。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第二隔膜组件包括：

隔膜；和

金属板，其可操作地连接到所述隔膜；其中，杆可操作地在所述第一隔膜组件的金属板和所述第二隔膜组件的金属板之间相互连接。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，监测所述第一隔膜组件朝向所述第二行程端部位置(DP2_L)转移时的第一当前速度(V_CL)的步骤还包括以下步骤：

如果检测到泵停机事件，则增加通过进气阀的空气流。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，如果第一当前速度(V_CL)小于第一最小速度(V_MINL)，则出现泵停机事件。

8.根据权利要求6所述的方法，还包括以下步骤：

重新定义第一调小位置(X_SL)，以使第一重新定义的第一调小位置(X_SL1)等于第一调小位置(X_SL)与第一恒定位移值(S1_1L)的和，其中，第一重新定义的第一调小位置(X_SL1)在所述第一隔膜组件从所述第一行程端部位置(DP1_L)转移到所述第二行程端部位置(DP2_L)时的接下来的行程中生效。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，重新定义第一调小位置(X_SL)的步骤还包括以下步骤：

如果第一当前速度(V_CL)大于第一终止速度(V_TERML)，则重新定义第一调小位置(X_SL)，使得第二重新定义的第一调小位置(X_SL2)等于第一调小位置(X_SL)减去第二恒定位移值(S2_L)；和

如果第一当前速度(V_CL)小于第一最小速度(V_MINL)，则重新定义第一调小位置(X_SL)，使得第二重新定义的第一调小位置(X_SL2)等于第一调小位置(X_SL)与第三恒定位移值(S3_L)的和。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，当第一当前位置(X_CL)接近第一调小位置(X_SL)时，减小通过所述进气阀的空气流的步骤还包括以下步骤：

关闭进气阀。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，第一终止速度(V_TERML)使用在行程上的平均速度计算。

12.一种用于检测泵中隔膜组件的优化调小位置的方法，所述方法的特征在于包括以下步骤：

提供泵，其包括布置在第一隔膜室中的第一隔膜组件，所述第一隔膜组件包括第一行程端部位置(DP1_L)和第二行程端部位置(DP2_L)、第一当前位置(X_CL)和第一调小位置(X_SL)；所述泵还包括布置在第二隔膜室中的第二隔膜组件，所述第二隔膜组件包括第三行程端部位置(DP1_R)、第四行程端部位置(DP2_R)、第二当前位置(X_CR)和第二调小位置(X_SR)；

定义第一最小速度(V_MINL)、第二最小速度(V_MINR)、第一终止速度(V_TERML)和第二终止速度(V_TERMIL)；

提供可操作地连接到所述第一隔膜组件和第二隔膜组件的传感器；

提供可操作地连接到所述第一隔膜室和第二隔膜室的第一进气阀；

打开所述第一进气阀；

将所述第一隔膜室填充压缩空气；

当第一当前位置(X_CL)接近第一调小位置(X_SL)时，减小通过第一进气阀的空气流；

监测转移到所述第二行程端部位置(DP2_L)的第一隔膜组件的第一当前速度(V_CL)；

在第二行程端部位置(DP2_L)处，如果第一当前速度(V_CL)小于第一最小速度(V_MINL)或如果第一当前速度(V_CL)大于第一终止速度(V_TERML)，则重新定义第一调小位置(X_SL)；

朝向所述第一行程端部位置(DP1_L)转移第一隔膜组件，其中，当第一隔膜组件朝向第一行程端部位置(DP1_L)转移时，所述方法还包括以下步骤：

增加通过第一进气阀的空气流；

将所述第二隔膜室填充压缩空气，从第一隔膜室排出压缩空气；并且

当第二当前位置(X_CR)接近第二调小位置(X_SR)时，减小通过所述第一进气阀的空气流；

在所述第四行程端部位置(DP2_R)处，如果第二当前速度(V_CR)小于第二最小速度(V_MINR)或如果第二当前速度(V_CR)大于第二终止速度(V_TERMIL)，则重新定义第二调小位置(X_SR)；和

朝向所述第三行程端部位置(DP1_R)转移所述第二隔膜组件，其中，第一重新定义的第一调小位置(X_SL1)比第一调小位置(X_SL)更接近优化调小点。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，第一调小位置(X_SL)和第二调小位置(X_SR)彼此独立地被电子存储。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，在监测所述第一隔膜组件朝向所述第二行程端部位置(DP2_L)转移时的第一当前速度(V_CL)的步骤之后，所述方法还包括以下步骤：

触发第二进气阀，其中，使用致动器销触发所述第二进气阀。

15.根据权利要求12所述的方法，其中，监测所述第一隔膜组件朝向所述第二行程端部位置(DP2_L)的第一当前速度(V_CL)和监测所述第二隔膜组件朝向所述第四行程端部位置(DP2_R)的第二当前速度(V_CR)的步骤还包括以下步骤：

如果检测到泵停机事件，则增加通过所述第一进气阀的空气流，其中，如果第一当前速度(V_CL)小于第一最小速度(V_MINL)和/或第二当前速度(V_CR)小于第二最小速度(V_MINR)，则检测到泵停机事件；

重新定义第一调小位置(X_SL)，以使第一重新定义的第一调小位置(X_SL1)等于第一调小位置(X_SL)与第一恒定位移值(S1_L)的和，其中，第一重新定义的第一调小位置(X_SL1)在第一隔膜组件从第一行程端部位置(DP1_L)转移到第二行程端部位置(DP2_L)时的接下来的行程中生效；和

重新定义第二调小位置(X_SR)，以使第一重新定义的第二调小位置(X_SR1)等于第二调小位置(X_SR)与第二恒定位移值(S1_R)的和，其中，第一重新定义的第二调小位置(X_SR1)在所述第二隔膜组件从所述第三行程端部位置(DP1_R)转移到所述第四行程端部位置(DP2_R)时的接下来的行程中生效。

16.根据权利要求12所述的方法，其中的一个或多个步骤：重新定义第一调小位置(X_SL)的步骤还包括以下步骤：

如果第一当前速度(V_CL)大于第一终止速度(V_TERML)，则重新定义第一调小位置(X_SL)，以使第二重新定义的第一调小位置(X_SL2)等于第一调小位置(X_SL)减去第三恒定位移值(S2_L)；和

如果第一当前速度(V_CL)小于第一最小速度(V_MINL)，则重新定义第一调小位置(X_SL)，以使第三重新定义的第一调小位置(X_SL3)等于第一调小位置(X_SL)与第四恒定位移值(S3_L)的和，并且

重新定义第二调小位置(X_SR)的步骤还包括以下步骤：

如果第二当前速度(V_CR)大于第二终止速度(V_TERMIL)，则重新定义第二调小位置(X_SR)，以使第二重新定义的第二调小位置(X_SR2)等于第二调小位置(X_SR)减去第五恒定位移值(S2_R)；和

如果第二当前速度(V_CR)小于第二最小速度(V_MINR)，则重新定义第二调小位置(X_SR)，以使第三重新定义的第二调小位置(X_SR3)等于第二调小位置(X_SR)与第六恒定位移值(S3_R)的和。

17.根据权利要求12所述的方法，其中，减小所述进气阀的空气流的步骤包括以下步骤：

关闭第一进气阀。

18.一种用于检测泵中隔膜组件的优化调小位置的方法，其特征为包括以下步骤：

提供泵，其包括传统模式和优化模式，所述泵包括布置在第一隔膜室中的第一隔膜组件，所述第一隔膜组件包括第一行程端部位置(DP1_L)和第二行程端部位置(DP2_L)、第一当前位置(X_CL)和第一调小位置(X_SL)；所述泵还包括布置在第二隔膜室中的第二隔膜组件，所述第二隔膜组件包括第三行程端部位置(DP1_R)、第四行程端部位置(DP2_R)、第二当前位置(X_CR)和第二调小位置(X_SR)；

提供空气效率装置，其可操作地结合到第一隔膜组件和第二隔膜组件；

提供进气阀，其与第一隔膜室和第二隔膜室连通，所述进气阀通过电源操作；并且

以优化模式运行泵，所述步骤包括：

打开进气阀，直到所述传感器确定第一当前位置(X_CL)接近第一调小位置(X_SL)或第二当前位置(X_CR)接近第二调小位置(X_SR)；

确定所述第一隔膜组件或第二隔膜组件的隔膜移动；

评估来自所述隔膜移动的运行参数，以确定是否所述第一隔膜组件或所述第二隔膜组件在可接受的范围内移动；并且

重新定义一个或多个第一调小位置(X_SL)和第二调小位置(X_SR)，以便一个或多个第一调小位置(X_SL)和第二调小位置(X_SR)达到优化调小位置。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述空气效率装置包括：

传感器，其中，所述传感器可操作地结合到所述第一隔膜组件和所述第二隔膜组件；

阀组件，其中，所述阀组件控制所述进气阀的打开或关闭；和

控制器，其中，所述控制器可操作地结合到所述传感器和所述阀组件。

20.根据权利要求18所述的方法，还包括以下步骤：

在用于进气阀的电源出现故障时切换到传统模式。

21.根据权利要求18所述的方法，其中，当重新定义的第一调小位置(X_SL1)接近优化调小位置时，所述方法还包括至少根据泵对称性使用重新定义的第一调小位置来计算重新定义的第二调小位置(X_SR1)。