CN107002713A - 流体流量倍增器 - Google Patents

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Abstract

介绍了一种流体流量倍增器，包括一对第一水密模块(1)和至少一个第二水密模块(2)，每个水密模块包括第一腔(3)和至少一个第二腔(4)，两个腔都包括一个活塞(5、6)，活塞被构造成朝着腔的底部或顶部压缩流体，活塞沿其轴线(A)彼此成一体，第一和第二模块都被流体填充。此外，流体流量倍增器包括适于引入和接收流体的多个装置(10,20,30)。

Description

流体流量倍增器
内容描述
本发明涉及一种流体流量倍增器，特别是用于油的倍增器。
适于确保终端用户操作的油流量的装置，例如，一个泵，在现有技术中是已知的。
所述装置通常在较高压力下具有低压油输入和输出油。所述装置包括用于增加输出油压的电控装置。
WO2013/059430描述了一种用于在水下操作期间例如，在液体燃料的提取或运输过程中，减小和控制压力的系统。该系统设有两个腔，每个腔具有一个活塞。
不利的是，所述系统不允许增加输出流体压力，而仅允许在水下操作期间降低压力。
根据所述现有技术，本发明的目的是提供一种不同于现有技术的流体流量倍增器。
根据本发明，通过流体流量倍增器达到这样的目的，其特征在于它包括：
-一对第一水密模块和至少一个第二水密模块，每个模块包括第一腔和至少一个第二腔，所述第二腔是所述第一腔的多倍尺寸，并且这两个腔包括一活塞，用于将所述流体按压到所述腔的底部或顶部的，所述活塞沿着其轴线彼此成一体，所述第一和第二模块都充满流体，
-第一装置，其适于将流体引入所述第一模块的所述第一腔中并且从所述第一模块的所述第一腔接收流体，
-第二装置，其适于允许从第一模块的至少一个第二腔处的流体供应到第二模块的第一腔中，并且允许从第二模块的第一腔供应流体到第一模块的至少一个第二腔中，
-第三装置，其适于允许从第二模块的至少一个第二腔供应流体到最终用户，并且允许从最终用户供应流体到第二模块的至少一个第二腔，
-控制装置，用于每个模块，其用于检测单个模块的第一腔的活塞的行程的结束，并且适于响应行程的检测来控制流体从腔的顶部或底部流入第一腔，以允许活塞分别朝向第一腔的底部或朝向第一腔的顶部行进。
附图说明本发明的特征和优点将从以下对其实施例的详细描述中变得显而易见，其通过附图中的非限制性示例的方式进行了说明，其中：
图1-6示出了根据本发明的第一实施例的流体流量倍增器的各种操作步骤；
图7示出了根据另一种本发明的实施例的流体流量倍增器；
图8示出了根据另一种本发明的实施例的流体流量倍增器。
图1-6示出了在各种操作步骤中根据本发明的一个流体流量倍增器，特别是用于油。所述倍增器包括一对第一水密模块1和至少一个第二水密模块2；每个模块包括第一腔3和至少一个第二腔4，但优选地包括多个第二腔4。第一腔3小于第二腔4，特别是第二腔具有等于第一腔的整数倍数的尺寸，例如5倍。第一和第二模块都充满流体。以下实施例中的流体是油，但也可以由化学水或其它流体组成。
模块1、2的第一腔3和腔4都包括相应的活塞5、6，以将油向腔的底部或朝向腔室的顶部压缩。双作用类型的活塞5、6相互沿其各自轴线A彼此成一体，使得它们可以朝向腔3、4的底部或朝向腔3、4的顶部一起滑动；腔3和4被关闭，并且每个都具有中心孔，中心孔仅用于活塞5、6的杆的通过。
装置10适于将流体引入第一模块1的第一腔3；所述装置还适于从第一模块的第一腔接收油。所述装置可以包括一个蓄能器12和一个连接到蓄能器12的装置11，以将加压油引入第一模块1的第一腔3和在蓄能器12，装置11和第一模块1的第一腔3之间的管状连接装置13；装置11从第一模块的腔3接收油。优选地，装置10在大约100巴的压力下引入油。
装置20被设置成适于允许从第一模块的第二腔4向第二模块2的第一腔3供应油，并且允许从第二模块的第一腔向第一模块的第二腔供应油。所述装置20是在第一模块的第二腔4和第二模块的第一腔3之间的管状连接管，特别是一对用于从第一模块的第二腔4流出油和将油流入第二模块的第一腔3的管状管，和一对用于将油流入第一模块的第二腔4以及来自第二模块的第一腔3的油流出的管状管。
装置30被设置成适于允许从第二模块的第二腔向终端用户50供应油，并且允许从终端用户向第二模块的第二腔供应油。所述装置30是在第二模块的腔4和终端用户50之间的管状连接管，特别是一对用于从第二模块的第二腔4流出油和将油流入终端用户50的管状管，和一对用于将油流入第二模块的第二腔4以及将从终端用户50的油流出的管状管。
提供控制装置41-44，适于检测活塞行程结束，并且适于通过分别根据行程的检测从腔的顶部或底部将油流入第一腔，控制朝向第一腔的底部或朝向第一腔的顶部的活塞行程，。换言之，第二模块的第一和第二腔的活塞4、5，相对于第一模块的第一和第二腔的活塞执行行程，以确保来自第二腔的输出油流量是多倍进入第一模块的第一腔的输入油流量。
所述控制装置包括设置在第一腔的底部和顶部上的活塞5的活塞行程端检测器41，用于流入第一腔的阀42，和用于从第一室流出油的阀43，和用于封闭仅在至少一个第二模块2中出现的管状管20的阀44。阀42(与仅用于至少一个第二模块2的阀44组合)控制从腔的顶部或底部将油流入第一腔，而阀43(与仅用于至少一个第二模块2的阀44组合)控制从腔的底部或从顶部来自第一腔的油的相应流出；阀42由行程末端检测器41控制。
图1-6示出了根据本发明实施例的一个流量倍增器，其中第一模块1和第二模块2都包括多个，例如五个具有相同尺寸的第二腔4，即每个第二腔的尺寸是第一腔3的尺寸的五倍；然而，第二腔4可以具有相互不同的尺寸，并且第一和第二模块的第二腔的数量可能不同。第一模块的所有第二腔4将油引入第二模块的第一腔3并从相同的第一腔接收油，而第二模块2的所有第二腔4将油引入终端用户50并从其接收油。
图2示出了初始步骤，其中来自装置10的油被输入第一模块1的第一腔3并将活塞5推向腔的底部；以这种方式，与活塞5成一体的第二腔4的活塞6被推向腔的底部。通过两个管状管中的一个，从第一模块的第二腔4排出的油被引入到第二模块2的第一腔3中，并通过两个管状管中的一个，从第二模块的第一腔3流出到第一模块的第二腔4，如图2中的箭头所示。
特别地，在图2中可以注意到，当第一模块的腔3、4的活塞5、6行进了大约相应腔的总长度的1/25的距离时，第二模块的腔3、4的活塞5、6已经到达腔的底部。第二模块的腔3的活塞行程末端检测器41控制阀42，用于通过反转活塞5、6的行程(图2)从第二模块的腔3、4的底部引入油。
当第一模块的腔3、4的活塞5、6行进了相应腔的总长度的大约10/25的距离时，第二模块的腔3、4的活塞5、6已经到达腔的顶部。第二模块的腔3的活塞行程末端检测器41控制阀42，用于通过反转活塞5、6的行程(图3)从第二模块的腔3、4的顶部引入油。
当第一模块的腔3、4的活塞5、6行进了相应腔的总长度的大约19/25的距离时，第二模块的腔3、4的活塞5、6已经到达腔的底部。第二模块的腔3的活塞行程末端检测器41控制阀42，用于通过反转活塞5、6的行程(图4)从第二模块的腔3、4的底部引入油。
当第一模块的腔3、4的活塞5、6到达各个腔的底部时，第二模块的腔3、4的活塞5、6已经到达腔的顶部。第一模块的腔3的行程末端检测器41控制阀42，用于反转活塞5、6的行程从第一模块的腔3、4的底部引入油，而第二模块的腔3的行程末端检测器41控制阀42，用于通过反转活塞5、6的行程(图5)从第二模块的腔3、4的顶部引入油。从第一模块的第二腔4排出的油通过相同的管状管道被引入到第二模块2的第一腔3中，并且通过相同的管状管从第二模块的第一腔3流出到第一模块的第二腔4，如图1-5中的箭头所示。
当第一模块的腔3、4的活塞5、6行进了相应腔的总长度的大约10/25的距离时，第二模块的腔3、4的活塞5、6已经到达腔的底部。第二模块的腔3的行程末端检测器41控制阀42，用于通过反转活塞5、6的行程(图6)从第二模块的腔3、4的底部引入油。从第一模块的第二腔4排出的油通过两个管状管道中的另一个引入第二模块2的第一腔3，并且通过两个管状管道中的另一个从第二模块的第一腔3流出到第一模块的第二腔4，如图6中的箭头所示。
图1-6示出了第一模块的腔3、4的活塞5、6的完整行程，其对应于第二模块的腔3、4的活塞5、6的二十五次行程；以这种方式，存在等于倍增器出口处的输入油流量二十五倍的油流量。
根据本发明的另一种实施例，油流量倍增器可以包括一个另外的第二模块200，其与第二模块2完全相似并且布置在第二模块2和终端用户50之间，如图7所示；在这种情况下，另外的第二模块200，特别是腔3，从第二模块2的腔4接收用于致动活塞5的油，并借助与装置20相似的其他装置，将油供给到第二模块2的相同的腔4。第二模块200的腔4向终端用户50供油并通过装置30从同一最终用户50接收油，。第二模块2的腔3、4的活塞5、6的一次完整行程对应于第二模块200的腔3、4的活塞5、6的二十五次行程；以这种方式，存在等于倍增器出口处的输入油流量的六百二十五倍的油流量。模块200的第二腔4也可以具有与模块2的第二腔4不同的尺寸，并且模块2和模块200的第二腔的数量可以不同。
根据本发明的另一种实施例，油流量倍增器可以包括完全类似于第二模块2并且布置在第二模块2和终端用户50之间的三个第二模块200,201,202，如图8所示；在这种情况下，第二模块200，特别地，腔3从第二模块2的腔4接收用于致动活塞5的油，并借助与装置20相似的其他装置，将油供给到第二模块2的相同的腔4。第二模块200的腔4向第二模块201的腔3供应油，并通过与装置20类似的装置从其接收油。第二模块201，特别是腔3，从第二模块200的腔4接收用于致动活塞5的油，并借助与装置20相似的其他装置，再次将油供给到第二模块200的相同的腔4，。
第二模块201的腔4向第二模块202的腔3供应油，并通过类似于装置20的装置，再次接受油。第二模块202的腔4向终端用户50供油，并通过装置30，从最终用户50本身接收油。第二模块200的腔3、4的活塞5、6的一个完整行程，对应于活塞5、6和第二模块201的腔3、4的二十五次行程，以及第二模块201的腔3、4的活塞5、6的一个完整行程，对应于第二模块202的腔3、4的活塞5、6的二十五次行程；以这种方式，油量等于倍增器出口处的输入油流量的25×25×625倍。模块200-202的第二腔4也可以具有不同的尺寸并且数量不同。
换句话说，根据本发明的流量倍增器中的每个附加的第二模块有助于提高输出油流量。
倍增器的效率将根据摩擦力而降低。
在第一模块和第二模块之间的一个模块中使用的流体，或者在第一模块和多个第二模块之间的多个模块中使用的流体，可能与其他一个模块或多个模块中使用的流体不同。
终端用户50可以是一个旋转泵(如图8所示)或一个液压泵或一个水轮机，用于将油流转化为旋转，并能够连接一个电动马达，一个活塞泵，一个泵，用于在闭合回路中泵送冷却/加热流体的，或一个活塞，用于进行由最后的第二模块产生的轴向运动。
实施例1
只用一个模块和三个活塞进行测试
活塞净体积(升) 1.022
活塞数量 3
全局输出压强(巴) 19.400
机械循环数量 10.159
输出量(升) 30.751
输出功率(瓦) 117.629
第一个测试用一个单独的模块进行，以评估流体的输出量和产生的功率。使用三个活塞，体积为每个1.022升，每次约10次机械循环。
实施例2
只用一个模块和两个活塞进行测试
活塞净体积(升) 1.022
活塞数量 2
全局输出压强(巴) 28
机械循环数量 6.676
输出量(升) 13.162
输出功率(瓦) 231.898
第二个测试只用一个模块进行，以评估流体的输出升和产生的功率。使用体积为1.022升的两个活塞，约7个机械循环。

Claims (10)

1.流体流量倍增器，其特征在于，包括：
-一对第一水密模块(1)和至少一个第二水密模块(2)，每个水密模块包括第一腔(3)和第二腔(4)，所述第二腔具有所述第一腔的多倍尺寸，并且这两个腔都包括活塞(5、6)，用于将流体压到腔的底部或顶部，所述活塞沿它们的轴线(A)彼此成一体，所述第一模块和第二模块都充满流体，
-第一装置(10)，适于将流体供应到第一模块的第一腔中，并且适于从第一模块的第一腔接收流体，
-第二装置(20)，适于将流体从第一模块的至少一个第二腔供应到第二模块的第一腔中，并且适于将流体从第二模块的第一腔流出到第一模块的至少一个第二腔中，
-第三装置(30)，适于将流体从第二模块的至少一个第二腔供应到终端用户,并且适于将流体从终端用户流出到第二模块的至少一个第二腔中，
-控制装置(41-44)，用于每个模块其被配置成检测单个模块的第一腔(3)的活塞(5)的行程结束，并且被配置为控制从所述腔的顶部或底部向第一腔供应的流体，以响应所实施的检测，以分别允许活塞行程朝向第一腔的底部或顶部。
2.根据权利要求1所述的倍增器，其特征在于，所述控制装置(41-44)包括一对活塞行程末端检测器(41)，布置在每个模块的第一室(3)的底部和顶部，以及阀(42)，用以调节来自第一腔的顶部或底部的流体流动，以响应在第一腔的顶部或底部上的活塞行程结束检测。
3.根据前述权利要求中任一项所述的倍增器，其特征在于，所述第一(1)和第二(2)模块包括每个多个第二腔(4)，所述第二装置(20)适于允许从第一模块(1)的多个第二腔(4)向第二模块(2)的第一腔(3)供应流体，以及从第二模块(2)的第一室(3)向第一模块(1)的多个第二室(4)供应流体，所述第三装置(30)适于允许将来自第二模块(2)的多个第二腔(4)的流体供应到终端用户(50)中，并且允许从终端用户(50)提供流体到第二模块(2)的多个第二腔(4)中。
4.根据权利要求3所述的倍增器，其特征在于，所述第一(1)和第二(2)模块的所述多个第二腔(4)中的第二腔(4)具有相等的尺寸。
5.根据权利要求3所述的倍增器，其特征在于，所述第一模块(1)和第二模块(2)的所述多个第二腔(4)中的第二腔(4)具有不同的尺寸。
6.根据权利要求3所述的倍增器，其特征在于，所述多个第二腔(4)中的第二腔(4)在第一模块(1)和第二模块(2)之间具有相等的数量。
7.根据前述权利要求中任一项所述的倍增器，其特征在于，包括连续布置的多个第二模块(2、200、201、202)，使得第二模块连续的第一模块(1)的第一腔(3)通过所述第二装置(20)与第一模块的至少一个第二腔流体连通，所述连续第二模块的最后一个模块(2、200、202)的至少一个第二腔(4)通过所述第三装置(30)与终端用户(50)流体连通，并且所述连续的第二模块的最后模块(2，200，202)的至少一个第二腔(4)通过所述第一腔(3)与与终端用户50流体连通，并且第二模块的连续的每个其它的第二模块(200、201、202)具有第一腔(3)，第一腔与第二模块的连续的先前模块(2,200,201)的至少一个第二腔(4)流体连接，并且至少一个第二腔(4)借助于进一步的装置与第二模块的连续的连续模块(200,201,202)的第一腔(4)流体连接，其中进一步的装置适于将来自所述第二模块的连续的先前模块(2、200、201)的至少一个第二腔(4)的流体供应到第二模块的连续的连续模块(200、201、202)的第一腔，反之亦然。
8.根据权利要求1所述的倍增器，其特征在于，所述终端用户(50)是一个泵。
9.根据权利要求1所述的倍增器，其特征在于，所述流体是油。
10.根据权利要求1所述的倍增器，其特征在于，在所述第一模块(1)和所述至少一个第二模块(2)之间的一个模块或多个模块中使用的流体不同于在其它一个模块或其它多起模块中使用的流体。
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