CN1973130A - 液压驱动的多缸泵送机 - Google Patents

Abstract

一种用于泵送难泵送的材料的液压驱动多缸隔膜泵送机包括多个泵缸，每个泵缸在一端(20)具有用于在可调节气动压力下供应的待泵送流体的入口/出口(21)，在另一端(30)具有用于液压油的入口和出口(31，32)。在泵缸(10)内部可来回移动的分离器(40)通过波纹管状柔性隔膜(45)连接到泵缸的流体材料端并且通过另一波纹管状柔性隔膜(46)连接到流体材料端(30)，从而留出容纳液压流体的外环形空间(49)。泵缸(10.1－10.12)中的泵送液压油的总体积通过装置(65)保持不变并且等于泵缸的总位移体积的1/2，所述装置补偿热膨胀并且控制用于驱动泵的液压油的所需回流。对于所有泵缸，分离器(40)在吸入工作行程中以不变的速度移动，并且在泵送工作行程中以液压油输送量的函数移动，因此分离器(40)数量较少的泵送工作行程进行吸入工作行程，而数量较多的分离器(40)排放工作行程进行排放工作行程。

Description

液压驱动的多缸泵送机

技术领域

本发明涉及液压驱动的多缸隔膜泵送机，特别用于泵送难泵送的流体材料，诸如矿物、矿石、淤渣、悬浮物、泥浆和胶体，并且涉及操作这种泵送机构的方法。这些泵送机构在这里可以简单地称为泵或机器。

背景技术

可以用于难泵送材料的传统泵送机具有位移部件，例如活塞、柱塞、蠕动软管等。然而这种位移部件受到摩擦磨损并且机器的驱动未适当地与被泵送材料隔离。

带有平的或管状的隔膜的泵是已知的：平薄膜型泵由Geho出售。作为优于平薄膜型的改进描述了管状隔膜泵。在专利说明书GB2161221中描述了管状隔膜泵的一个例子。该泵使用挠性软管作为隔膜，该隔膜借助于往复式活塞通过致动流体进行运转，从而该隔膜使运动匹配人的脉动静脉。软管隔膜活塞泵由Feluwa出售。

然而这些已知薄膜泵的薄膜由曲轴机构驱动，而特别用于大型机器中的曲轴机构是笨重且成本高的，而且需要脉动阻尼。

FR-A-315,900，JP 60008485的专利摘要，US-A-2,464,095和DE-A-1653445都描述了这样的泵，其中被泵送流体和泵送流体由波纹管状隔膜分隔。然而，所引用的泵隔膜系统没有一个具有双重保护被泵送流体免受泵送流体影响的优点，并且没有一个适合于多缸布置。

发明内容

本发明提供了一种液压驱动的多缸隔膜泵送机，特别用于泵送难泵送的材料。所述泵送机包括多个泵缸，每个泵缸具有带有用于待泵送流体的入口和出口的一端和带有用于液压流体的入口和出口的另一端。这些入口和出口可以是独立的入口和出口(用于液压流体)或组合的入口/出口(用于正在泵送的流体材料)。所述入口和出口与各自的入口和出口阀相连。分离器位于内部并且可沿着每个泵缸来回移动。可移动分离器具有面对所述泵缸的被泵送材料端的一侧和面对所述泵缸的液压流体端的另一侧。该可移动分离器通过采用手风琴状波纹管形式的第一柔性隔膜(在下面也被称为“流体材料隔膜”)连接到泵缸的被泵送材料端的内部，当所述可移动分离器沿着所述泵缸来回移动时所述第一柔性隔膜在所述泵缸内部沿着所述泵缸的长度方向可膨胀和可收缩。所述可移动分离器在所述第一波纹管状柔性隔膜内部界定了第一室，用于容纳通过所述入口和出口与被泵送流体歧管和回路连通的可变体积的被泵送流体。所述可移动分离器通过采用手风琴状波纹管形式的第二柔性隔膜连接到所述泵缸的第二端的内部，所述第二柔性隔膜根据所述第一柔性隔膜的膨胀和收缩沿着所述泵缸的长度方向可收缩和可膨胀。所述可移动分离器的第二侧在所述第二可膨胀和可收缩隔膜内部界定了第二室，用于容纳与所述第二入口和出口连通的可变体积的液压流体。在所述第一和第二隔膜的外部与所述泵缸的内壁之间限定环形空间，在使用中所述环形空间容纳与所述液压流体相同或具有类似液压特性的流体。

新的泵送机直接由液压泵驱动进行驱动，从而大大简化了泵送机并且提供了被泵送流体流输送量的变化和控制的简单手段。而且，双重隔膜布置提供了被泵送流体免受泵送流体影响的双重保护。

本发明也涉及操作和启动泵送机的方法。在根据本发明的液压驱动的多缸泵送机的工作状态中，流体材料入口和出口使第一室与待泵送流体连通，并且液压流体入口和出口使液压流体室与液压回路连通。所述方法包括用沿着从泵缸的流体材料入口/出口端朝着液压流体端的方向的吸入(返回)工作行程驱动一些泵缸的可移动分离器，从而将材料吸入第一室中(由外部装置加压)，并且同时从相应的第二室排放液压流体，而且通过将加压液压流体吸入到相应的室中并且排放被泵送材料用沿着从泵缸的液压流体端朝着流体材料端的方向的泵送工作行程驱动其他泵缸的可移动分离器。在工作期间，泵送室中的液压流体的体积的总和基本上保持不变并且基本上等于泵缸的总位移体积的1/2，所述总位移体积被定义为对于每个可移动分离器部件的整个来回工作行程在每个泵缸中可换置的液压流体的总体积乘以泵缸的数量。

对于所有吸入泵缸，可移动分离器在吸入工作行程中都以不变(但可调)的速度移动，并且在泵送工作行程中都以基本上相同的速度移动，所述相同速度是可变的并且可与驱动液压流体的体积成比例地调节。

当处于其最大值时最小返回速度必须至少等于正向工作行程的速度，并且至少一个可移动分离器在较高的速度下实现吸入(返回)工作行程，而更多数量的分离器在较低的速度下实现排放工作行程。泵送工作行程的速度越慢(液压泵所输送的体积排量越低)，同时执行吸入/返回工作行程的分离器的数量越少。

本发明的另外方面和优点在具体描述中进行阐述，并且本发明的特定特征在权利要求中进行阐述。

附图说明

仅仅作为例子给出的示意性附图显示了根据本发明的液压驱动的多缸泵送机的实施方式。在图中：

图1是根据本发明的泵送机的泵缸的一个实施方式的横截面图；

图2是根据本发明的泵送机的泵缸的另一实施方式的横截面图；以及

图3是根据本发明的多缸泵送机的全图。

具体实施方式

其布局在图3中示出的泵送机在该例子中由12个耐压刚制缸10.1-10.12组成，每个缸包含在图1中详细显示和在图2中具有变化形式的非传统的双薄膜位移装置。所有缸10.1-10.12并行工作，并且它们的正向(泵送)工作行程由在压力下的液压油驱动，所述液压油通过液压回路60来自液压泵61.1-61.5中的一个或多个，示出了5个这种液压泵，每个由电机62.1-62.5驱动，并且与用于冷却液压油的热交换器69并联。液压回路60包括油入口和出口歧管63、64以及泵的冷却油歧管71。

泵缸10均具有带有用于待泵送流体的组合式第一入口和出口21的第一端或底端20以及带有用于液压油的第二入口31和独立的第二出口32的第二端或上端30。用于被泵送材料的入口/出口21分成分别与入口阀23和出口阀24安装在一起的入口和出口管道。用于液压油的入口31与入口阀33安装在一起，出口32与出口阀34安装在一起。液压油阀33、34包含在阀体54中。

泵缸的底端和顶端20、30分别由底盖12和顶盖14封闭，所述顶盖和底盖在该例子中固定在泵缸内部，并且配备有环16、18以用于固定薄膜45、46的端部。顶盖14和阀体54具有形成油入口/出口31/32的孔(在图1和2的平面外)。

盘状可移动分离器40位于每个泵缸10的内部并且可沿着泵缸来回移动。可移动分离器40具有第一侧40a和第二侧40b，在该例子中第一侧40a带有间隔件42，并且面对泵缸的第一端20，在该例子中第二侧40b带有间隔件43，并且面对泵缸的第一端30。该可移动分离器40通过手风琴状波纹管形式的柔性隔膜45(以后被称为“第一柔性隔膜”)连接到泵缸的第一端20的内部，当可移动分离器40沿着泵缸来回移动时，所述柔性隔膜在泵缸10内沿着泵缸的长度方向可膨胀和可收缩。

带有其间隔件42的可移动分离器的第一侧40a在可膨胀和可收缩柔性隔膜45的内部限定了第一室47，该第一室容纳与第一入口/出口21连通的可变体积的被泵送流体。带有其间隔件43的分离器的第二侧40b限定了第二室48，该第二室容纳与第二入口和出口31/32连通的可变体积的液压油。如图1和2中所示，可移动分离器40通过手风琴状波纹管形式的第二柔性隔膜46连接到所述泵缸的顶端30的内部，所述第二柔性隔膜根据第一柔性隔膜45的膨胀和收缩沿着泵缸10的长度方向可收缩和可膨胀。在第一和第二隔膜45、46的外部与泵缸10的内壁之间限定环形空间49。该环形空间49容纳与室48中的油相同或具有类似液压特性的液压流体。

当分离器40沿着泵缸10移动时，围绕分离器40的周边并且轻轻接触泵缸的内表面的穿孔导环41或突出中心体(centrator)引导分离器40，具有开口的环41允许液压流体在环形空间49的上部和下部之间自由通过。

间隔件42、43通常地由轻质材料制成并且足够长，从而它们允许使用长泵缸10，同时将分离器40的最大可能工作行程长度限制在合适的值，因而减小了波纹管状薄膜45、46上的应力。

设置传感器(未示出)以用于在环形空间49中检测液压流体中的异物。这种传感器将检测在容纳于环形空间49中的液压流体中是否存在来自在破裂的情况下穿透薄膜45的正被泵送的材料的物质，并且发信号通知需要维修。

入口21通过被泵送材料入口歧管26和出口歧管27连接。这些歧管和它们的相关回路包括截流阀28，其(与液压油回路60中的截流阀36、37结合)能使单个泵缸10从回路被取出和拿走以用于维修。入口歧管26连接到外部装置(未示出)以用于供应在沿着从泵缸10的第一端20朝着第二端30的方向的吸入(返回)工作行程中在足以驱动分离器40的可调节压力下的待泵送的材料。所述装置优选地被布置成在气动压力下供应待泵送的材料。

图1和2显示了用于限制可移动分离器40沿着每个泵缸10的来回运动的工作行程长度的两个不同的可能装置。在图1中，这些工作行程限制装置包括由可移动分离器40的第一和第二侧40a、40b携带并且从其伸出的两个间隔件42、43，并且所述间隔件可以到达并抵接在泵缸10的第一或第二端20、30处的端盖12、14的内侧。在图2中，分离器的下间隔件42由泵缸下端20上的竖直间隔管44替换。当被泵送材料不包含可以在围绕间隔管44的空间中和在波纹管状薄膜45的底部中积累的残留物时，可以使用图2的布置。图1的布置将优选地用于更难泵送的材料，所述材料易于产生这种残留物。

这些间隔件42、43、44设定可移动分离器40的最大位移，但是并不意味着在正常的来回运动期间充当工作行程限制抵接物。相反，通过检测可移动分离器40沿着每个泵缸10的位置，并且控制入口和出口阀23、24，33、34的打开和关闭来控制工作行程长度，从而产生具有受控工作行程长度的可移动分离器40的来回运动。

例如如图1和2中所示，位置检测装置包括固定在分离器40上的间隔件43中以用于与其一起来回运动的杆51。该杆51从间隔件43向上伸出并且可滑动地延伸通过顶盖14和阀体54中的孔52，并且通过竖直伸出管55。许多位置检测器，例如霍耳效应传感器53安装在阀体54上方的管55上，用于检测杆51的位置。示出了两个传感器53，但是通常可以使用许多双传感器和中间传感器。作为另一选择，可以使用连续工作位置传感器。

泵送机也设置有用于计量通过出口32离开泵缸10的液压油的流量的装置(未示出)。可以提供类似的装置以用于计量通过出口21的被泵送材料的排量。

有利地，位置检测装置51、53和流量计量装置与包括显示器的电子控制器相连，该显示器用于显示可移动部件40在泵缸10中的运动的位置和方向。这能使操作者立即确定机器的工作状态。

泵送机在泵缸10.1-10.12的第二室48中容纳可变体积的液压油，所述第二室通过第二入口31和出口32连接到外部液压回路60。所述泵送机容纳给定体积的液压油，该体积等于泵缸10外部的液压回路60中的液压油的体积的总和加上所有室48中和所有泵缸10.1-10.12中的液压油的体积的总和。每个单个泵缸10中的液压油的体积随着其分离器40的来回运动而变化，而所有室48中的液压油的体积的总和保持基本上不变并且保持基本上等于泵缸10.1-10.12的总位移体积的1/2，所述总位移体积被定义为对于如上所述受控制的每个可移动元件40的整个来回工作行程在每个泵缸10中可换置的液压油的总体积乘以泵缸的数量。

包括在回路60中的液压油和所有泵缸10.1-10.12的室48中的液压油的液压回路中的液压油的总质量不变；体积根据温度而变化。

装置65被设置用于调节泵送机中驱动液压油的体积，从而补偿油的热膨胀。该装置65被布置成保持泵缸10.1-10.12中的油的体积基本上不变并且总是基本上等于泵缸的总位移体积的1/2。如图3中所示，该补偿装置65包括液压油缸66，该液压油缸容纳通过可移动部件67借助于波纹管状薄膜68对液压油施加气动压力确定的可变体积的液压油。油缸66被示出为水平的，但是通常将是竖直的并且其液压油处于可变液位。

控制包括：装置65的液位监测；温度监测；补偿温度变化的液位控制。然后装置65中液位的监测能确认先前提到的条件的维持以便保持泵缸中液压油的所述不变总体积。

所述液压驱动多缸隔膜泵送机被布置成使得在操作中可移动分离器40在向上的吸入(返回)工作行程中以对于所有泵缸10.1-10.12不变但可调节的速度运动，并且以一定速度在向下的泵送工作行程中运动，所述速度是由驱动泵61.1-61.5输送的液压油的输送量的函数。

而且所述泵送机被布置成使得至少一个可移动分离器40在较高的速度下实现吸入(返回)工作行程，而更多数量的可移动分离器40在较低但可调节的速度下实现排放工作行程，所述速度基本上对于所有排放泵缸是相等的。例如使用如图所示的十二缸泵，通常四个可移动分离器40实现吸入工作行程，而八个实现排放工作行程；然而，在其他因素中，该比率将主要取决于油泵正在排放的油量。

可以通过用不同体积的液压油(如下面具体所述)灌注泵缸室48来发动所述的泵送机，从而泵缸10.1-10.12总共容纳的液压油的体积等于所有泵缸10.1-10.12的总位移体积的1/2；并且使可移动元件40处于来回运动，同时在泵缸10.1-10.12中保持相同总体积的液压油。

通过在泵送机外部的任何合适的装置提供的压力下由供应给被泵送材料吸入歧管26的被泵送材料实现返回(吸入)工作行程。如上所述，加压被泵送材料的便捷方式是气动，并且这可以使用两个平行的圆柱形容器实现，所述圆柱形容器被设计成内部压力等于被泵送材料输送到泵送机的压力，在它们的顶端封闭，并且通过简单的入口阀与待泵送材料的罐和在底部或在它们的下部中的类似出口阀连接。这些罐连接到出口歧管27并且配备有上、下液位信号通知系统，所述系统依次启动让空气进入为满的容器中的压缩空气阀，从而将其内容物排出到泵送机的吸入歧管26中。容纳待泵送材料的双罐可以被布置成用于交替操作，从而当一个排空时另一个充满待泵送材料，让空气离开另一(空)容器以便允许它被待泵送材料充满。

将待泵送材料输送到泵的压力必须是可变的并且必须克服下列导致的压力损失：其通过吸入阀23，下(材料)隔膜45的压缩变形和上(油)隔膜46的伸展；液压油从上隔膜室48通过液压阀的阀体54中的出口阀34，并且通过位于阀体54中的流量计进入上(热油)返回油收集器歧管64，通过热交换器69(其冷却所述油)和通过下(冷却油)返回收集器歧管71回到油泵61.1-61.5。用于供应待泵送材料所产生的需要压力被校准并且通过实验确定，并且必须足以提供在反向工作行程期间油以与油泵61.1-61.5的最大输送量下的正向流速度相同的速度返回(返回的总油量等于离开油泵的油量)，并且必须至少足以提供必要的油的返回。

每个泵缸10具有连接到其上盖14的阀体54，所述阀体包含由电导阀致动的油的入口和出口阀33、34，所述电导阀也是阀体54的一部分。该电导阀从位于阀体54的顶端的邻近传感器53获得信号以打开和关闭(参见图1和2)。这些信号被传递到泵送机的中央电子控制器，在其他功能中，所述中央电子控制器也处理由邻近传感器系统53提供的信号的计数。用于打开导阀以让加压油进入上隔膜室48并且开始压力泵缸10中的正向工作行程的每个信号被记录并且以相应的顺序显示在前述的显示器上。因此在任何时候可知哪个分离器40(在那时同时致动的那些中的)首先开始其正向工作行程。一旦离开泵缸10.1-10.12的油流量和返回流量之间的平衡发生改变(条件：返回流量小于压力流量)，通过颠倒相应泵缸10中的油阀的位置容易立刻校正所述不平衡。分离器40将开始返回(在到达工作行程的正常结束之前)，其油增加了返回到泵缸10.1-10.12的油量。

电子控制器响应从油液位传感器系统65到达控制器的信号自动控制液压回路60中的总油量，所述油液位传感器系统监测位于返回油歧管71(向泵供给的冷却油歧管，参见图3)的端部的通常为管状的油罐66中的油的液位。油液位传感器系统65考虑了包含在泵送机中的所有油的热膨胀和收缩。

根据所有的主要条件形成施加到待泵送材料以便将其输送到泵送机和获得隔膜/分离器45/40的返回工作行程的压力，一方面，所述主要条件是材料的密度、粘度和其他流变特性，另一方面，来自于施加该压力的可用的和/或便于使用的装置，并且也需要注意的是返回油的流量必须等于来自油泵61.1-61.5的油流量。该压力必须是可调节的。

先前提到的向泵送机的电子控制器提供工作行程的开始和结束的信号的邻近传感器系统51/53也配备有许多相同或类似类型的中间传感器53，该中间传感器53允许所述控制器在所有时候都确定在其向上途中或向下途中的隔膜/分离器45/40的位置并且将其显示在泵送机的控制器的监测电子显示器上。获得关于隔膜位置的信息的附加手段由先前提到的流量计提供的信号给予，所述流量计位于每个泵缸10的阀体54中并且与微处理器控制器连接。

泵送机的这种操作模式导致正向工作行程的速度根据液压泵的输送量而变化，返回工作行程的速度保持不变。正向工作行程隔膜/分离器45/40的数量相对于在相同时刻返回的隔膜的数量变化。希望最大化地减小正向工作行程的速度(对于泵送机的任何给定的产量)，并且这可以通过增加返回工作行程的速度(通过升高材料的输送压力)获得。

在泵送机内可用于液压油的总内部体积被精确地计算。泵送机首先充满液压油并且使用替代待泵送材料的一些替代液(通常是水)在闭合回路中无压力地操作，在所述操作期间，所有液压油通过在市场上可获得的外部装置被再循环，在所述外部装置中油被脱气并且也可选地被微过滤(1μ以下颗粒)。除了油薄膜46的内室48之外，现在油(被脱气，并且被微过滤)完全充满泵送机的油部分(驱动部分)，所述内室以这样一种方式被部分充满，即，在整个工作行程中，使得泵缸10.1的第一室48充满，泵缸10.12的最后室48应当完全收缩(返回工作行程结束位置)。所有中间隔膜室48均被充注成比例减小的油。因此，第一泵缸的室48充注12/12，第二泵缸的室充注11/12，第三泵缸的室充注10/12，等等。因而充注隔膜室48的总油量将等于它们工作行程体积和的一半。这可以通过来自输送系统(待泵送材料输送系统)的压力剂量化(dosifying)液体(例如水)并且结合泵缸的油阀的操作来实现。油罐66被充注到根据那时的油和泵送机的温度计算的液位，并且油罐66被关闭，油液位监测系统65被设置。该系统65的容器在其上端装有弹性波纹管帽67和密封盖。所述盖和可伸展波纹管帽67的底部之间的体积可通过压力调节阀与压缩空气源连通。通过波纹管68作用在包含于油罐66中的油的空气压力保持等于在泵的油吸入歧管71中测量的油压力，并且可以对应于返回油压(其可以通过改变前述气动材料输送容器中的空气压力而变化)而降低或升高。油罐66作为油的热体积膨胀的补偿器，并且允许对油从油罐66传到泵的吸入歧管71的异常状况(油的返回流量小于泵的输出量)的检测。

用于泵送机的校正常规功能的附加监测系统(不带有液压锤)由安装在每个泵缸10的每个油出口32的流量计组成，所述流量计将测量值传递给泵送机的电子控制器。计量流量值的总和与油泵61.1-61.5的输出量比较，如果出现差异，这由已经说明的控制器的介入通过油阀的反转进行校正和/或输送到泵送机入口的产物压力被升高，由此增加返回油量。流量计也允许即时检测和校正任何单个薄膜/分离器45/40在其返回工作行程期间的任何异常行为。

在典型的实施方式中，泵具有8-16个，通常10-12个缸10，缸10的长度达2米，通常1.5米或1米。对于多数应用的缸，直径通常200-400mm。例如，泵缸10的位移体积可通常为每工作行程15-30升。可以制造更小的泵，但是更大的泵是特别有利的。

该泵具有优于现有的用于泵送难泵送流体的液压操作泵的许多优点。使用隔膜45/46而不是诸如活塞、柱塞、蠕动软管等的其他位移部件原则上已经是优于带有这些部件的泵的巨大优点，因为它允许消除摩擦磨损并且允许泵送机的驱动与被泵送材料隔离。

与平的或管状的隔膜(例如由GEHO和FELUWA制造的用于上述隔膜泥浆泵中采用的)相比，波纹管式隔膜45，特别是双波纹管式隔膜45/46，由于用作隔膜的波纹管的总长度相对于工作行程长度(2∶1或更大的比率)而允许显著地减小隔膜材料中的机械应力。形成外部环形保护和隔离室的两个相同波纹管45/46的概念解决了若干问题：

1)双重分离：在产品隔膜45出现刺穿或其他故障的情况下驱动油不与被泵送材料接触。

2)这种环境的即时信号通知归因于能够将前述化学传感器放置环形油室49中，以用于在隔膜45出现刺穿或故障的情况下检测液压流体中的异物。

3)对于每个隔膜45、46能够使用不同材料。

4)通过用轻质材料形状/间隔件42、43部分地充填室47、48消除了死体积，所述轻质材料形状/间隔件从所有侧面受到压力，因此不受压力影响。

5)通过从所述死体积延伸的点状限制器44，或充填形状/间隔件42、43，保持围绕形状42、43的液体压力的条件，消除了由于超过工作行程长度的异常向下工作行程运动造成的损坏。同时，可以通过围绕主油入口的密封件消除在向上移动太远的情况下对上隔膜46的破坏。配备有位于主油入口外部的止回阀的附加油入口避免了当开始泵送工作行程时可以另外产生的油压的升高。

6)在它们的工作行程期间，隔膜45、46永久地居中(沿着它们的轴线被引导)。

另外所述泵送机具有以下重要优点：

a)没有曲轴机构驱动、齿轮或其他减速器以及为了能够调节和改变流量的电机61的不可避免的频率调节。

b)不使用任何阻尼器的无脉动流动。

c)极慢的工作行程(5-10/分钟)意味着极大减小了隔膜45、46的疲劳和阀的磨损。

d)除了收集器/歧管之外，通过将单个泵缸10从回路取出，模块构造允许去除或维修泵送机的所有部件，而不用停止泵送机。

e)在通常需要备用机器的情况下，它足以提供一个附加的驱动单元(马达/液压泵)，其不需要附加的备用机器。

f)由于其模块构造，去除或增加模块能改变泵送机的总尺寸以用于不同的用途。

g)可以通过组装有限数量的每个小部件构造大型机器。已知的泵不能以该方式制造。

可以在不脱离后附权利要求的范围的情况下对根据本发明的泵和方法的所述实施方式进行许多改进。带有盖的泵缸10的金属部分的设计可以根据要求变化。动力压力与泵送压力的比率通常为1∶1，但是它可以通过用液压倍增阶段替换盖14而改变。泵缸10通常或多或少是竖直的并且可以布置成直线或任何方便的结构，例如通常为矩形或圆形。

所述的泵特别适合于泵送难泵送的流体材料，诸如矿物、矿石、淤渣、悬浮物、泥浆，例如钻探泥浆，但是也可以用于泵送胶体、水和其他流体。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种液压驱动多缸隔膜泵送机，特别用于泵送难泵送的材料，所述泵送机包括：多个泵缸(10.1-10.12)，每个泵缸具有带有用于待泵送流体的第一入口和出口(21)的第一端(20)和带有用于液压流体的第二入口和出口(31，32)的第二端(30)，所述入口和出口与各自的阀(23，24；33，34)相连；分离器(40)，其位于泵缸(10)内部并且可沿着所述泵缸(10)来回移动，所述可移动分离器(40)具有面对所述泵缸的所述第一端(20)的第一侧(40a)和面对所述泵缸的所述第二端(30)的第二侧(40b)，其中：

-所述可移动分离器(40)通过手风琴状波纹管形式的第一柔性隔膜(45)连接到所述泵缸的所述第一端(20)的内部(12)，当所述可移动分离器(40)沿着所述泵缸来回移动时所述第一柔性隔膜(45)在所述泵缸(10)内部沿着所述泵缸的长度方向可膨胀和可收缩，所述可移动分离器的所述第一侧(40a)在所述可膨胀和可收缩柔性隔膜(45)内部限定了第一室(47)，以用于容纳与所述第一入口和出口(21)连通的可变体积的被泵送流体；

-所述可移动分离器(40)通过手风琴状波纹管形式的第二柔性隔膜(46)连接到所述泵缸的所述第二端(30)的内部(14)，所述第二柔性隔膜(46)根据所述第一柔性隔膜(45)的膨胀和收缩沿着所述泵缸(10)的长度方向可收缩和可膨胀，所述可移动分离器的第二侧(40b)在所述第二可膨胀和可收缩隔膜(46)内部限定了第二室(48)，以用于容纳与所述第二入口和出口(31/32)连通的可变体积的液压流体；以及

-在所述第一和第二隔膜(45，46)的外部与所述泵缸(10)的内壁之间限定环形空间(49)，在使用中所述环形空间(49)容纳与所述液压流体相同或具有类似液压特性的流体。

2.根据权利要求1所述的液压驱动多缸隔膜泵送机，其包括用于检测在所述空间(49)中的液压流体中的异物的传感器。

3.根据权利要求1或2所述的液压驱动多缸隔膜泵送机，其特征在于，所述第一入口(21)连接到外部装置，以用于供应在沿着从所述泵缸(10)的所述第一端(20)朝着所述第二端(30)的方向的吸入(返回)工作行程中足以驱动所述分离器(40)的可调节压力下的待泵送的材料。

4.根据权利要求3所述的液压驱动多缸隔膜泵送机，其特征在于，所述装置被布置成在气动压力下供应待泵送的材料。

5.根据前述任一权利要求所述的液压驱动多缸隔膜泵送机，其包括用于限制所述可移动分离器(40)沿着每个泵缸(10)来回运动的工作行程长度的装置(42，43，44)。

6根据权利要求5所述的液压驱动多缸隔膜泵送机，其特征在于，用于限制所述可移动分离器的工作行程长度的装置包括至少一个止挡部件(42，43)，所述止挡部件由所述可移动分离器(40)的所述第一和/或第二侧(40a，40b)携带和从其伸出，并且可以达到抵接所述泵缸(10)的所述第一端(20)或第二端(30)的内侧。

7.根据前述任一权利要求所述的液压驱动多缸隔膜泵送机，其包括装置(51，53)，所述装置(51，53)用于检测所述可移动分离器(40)沿着每个泵缸(10)的位置，并且用于控制所述第二入口和出口阀(33，34)的打开和关闭，以产生具有受控工作行程长度的所述可移动分离器(40)的来回运动。

8.根据权利要求7所述的液压驱动多缸隔膜泵送机，其特征在于，所述位置检测装置包括被连接以用于与所述可移动分离器(40)一起来回运动的杆(51)和用于检测所述杆(51)的位置的装置(53)，所述杆可滑动地延伸通过所述泵的第二端(30)中的孔(52)。

9.根据权利要求6、7或8所述的液压驱动多缸隔膜泵送机，其还包括用于计量通过所述出口(32)离开所述泵缸(10)的液压流体的流量的装置。

10.根据权利要求9所述的液压驱动多缸隔膜泵送机，其特征在于，用于检测位置的所述位置检测装置(21，53)和所述计量装置与显示器相连，该显示器用于显示所述可移动元件(40)在所述泵缸(10)中的运动的位置和方向。

11.根据前述任一权利要求所述的液压驱动多缸隔膜泵送机，其特征在于，在所述泵缸(10.1-10.12)的所述第二室(48)中的可变体积的液压流体通过所述第二入口和出口(32，33)连接到所述泵缸外部的液压回路(60)，并且所述泵容纳给定体积的驱动液压流体，该体积等于所述泵缸外部的所述液压回路中的液压流体的体积的总和加上所述泵缸的所述第二室(48)中的液压流体的体积的总和和随着所述可移动分离器(40)的来回运动而变化的所述单个泵缸(10)中的液压流体的体积，而所述泵缸(10.1-10.12)的所述第二室(48)中的液压流体的体积的总和保持基本上不变并且基本上等于所述泵缸(10.1-10.12)的总位移体积的1/2，所述总位移体积被定义为对于每个可移动元件(40)的整个来回工作行程而言可换置的液压流体的总体积乘以泵缸的数量。

12.根据权利要求11所述的液压驱动多缸隔膜泵送机，其包括用于调节所述液压回路(60)中液压流体的体积以补偿所述液压流体的热膨胀的装置(65)，该装置被布置成保持所述泵缸(10.1-10.12)中液压流体的体积基本上不变并且始终基本上等于所述泵缸的总位移体积的1/2。

13.根据权利要求12所述的液压驱动多缸隔膜泵送机，其特征在于，所述补偿装置(65)包括液压流体缸(66)，该液压流体缸容纳通过可移动部件(67)对所述液压流体施加气动压力确定的可变体积的液压流体。

14.根据前述任一权利要求所述的液压驱动多缸隔膜泵送机，其被布置成使得在操作中对于所有泵缸而言，所述可移动分离器(40)以不变但可调节的速度在沿着从所述泵缸的所述第一端(20)朝着所述第二端(30)的方向的吸入(返回)工作行程中移动，并且以可变的速度在沿着从所述泵缸的所述第二端(30)朝着所述第一端(20)的方向泵送工作行程中移动，所述可变的速度是由所述泵缸输送的液压流体的体积的函数。

15.根据前述任一权利要求所述的液压驱动多缸隔膜泵送机，其被布置成使得至少一个可移动分离器(40)在较高的速度下实现吸入(返回)工作行程，而更多数量的可移动分离器(40)在较低的速度下实现排放工作行程。

16.根据权利要求1-15中任一项所述的液压驱动多缸泵的泵缸，所述泵缸具有：带有用于待泵送流体的第一入口和出口(21)的第一端(20)和带有用于液压流体的第二入口和出口(31，32)的第二端(30)，所述入口和出口与各自的阀(23，24，25；32，33)相连；分离器(40)，其位于泵缸(10)内部并且可沿着所述泵缸(10)来回移动，所述可移动分离器具有面对所述泵缸的所述第一端(20)的第一侧(40a)和面对所述泵缸的所述第二端(30)的第二侧(40b)，其中：

-所述可移动分离器(40)通过手风琴状波纹管形式的第一柔性隔膜(45)连接到所述泵缸的所述第一端(20)的内部，当所述可移动分离器(40)沿着所述泵缸来回移动时所述第一柔性隔膜在所述泵缸(10)内部沿着所述泵缸的长度方向可膨胀和可收缩，所述可移动分离器(40)的所述第一侧(40a)在所述可膨胀和可收缩柔性隔膜(45)内部限定了第一室(47)，以用于容纳与所述第一入口和出口(21)连通的可变体积的被泵送流体；

-所述可移动分离器(40)通过手风琴状波纹管形式的第二柔性隔膜(46)连接到所述泵缸的所述第二端(10)的内部，所述第二柔性隔膜根据所述第一柔性隔膜的膨胀和收缩沿着所述泵缸的长度方向可收缩和可膨胀，所述可移动分离器(40)的所述第二侧(40b)限定了第二室(48)，以用于容纳与所述第二入口和出口(32，33)连通的可变体积的液压流体；以及

-在所述第一和第二隔膜(47，46)的外部与所述泵缸的内壁之间限定环形空间(49)，在使用中所述环形空间(49)容纳与所述液压流体相同或具有类似液压特性的流体。

17.一种操作根据权利要求1-15中任一项的液压驱动多缸泵的方法，其特征在于，所述第一入口和出口(21)使所述第一室(47)与处于压力下待泵送流体连通，并且所述第二入口和出口(31，32)使所述第二室(48)与液压流体连通，

所述方法包括：

用沿着从所述泵缸(10)的所述第一端(20)朝着所述第二端(30)的方向的吸入(返回)工作行程驱动一些泵缸的所述可移动分离器(40)，以将待泵送的加压流体吸入所述第一室(47)中，并且同时从相应的所述第二室(48)排放液压流体，

而且通过将加压液压流体吸入到相应的所述第二室(48)中以从所述第一室(47)排放被泵送流体，用沿着从所述泵缸(10)的所述第二端(30)朝着第一端(20)的方向的泵送工作行程驱动其他泵缸的所述可移动分离器(40)，

并且保持所述泵缸的所述第二室(48)中的液压流体的体积的总和基本上不变并且基本上等于所述泵缸(48)的总位移体积的1/2，所述总位移体积被定义为对于每个可移动分离器(48)的整个来回工作行程在每个泵缸(10)中可换置的液压流体的总体积乘以所述泵缸的数量。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，对于所有泵缸(10.1-10.12)而言，所述可移动分离器(40)在吸入工作行程中都以不变的速度移动，并且在泵送工作行程中以可变的速度移动，所述可变的速度是输送到所述泵缸的液压流体的体积的函数。

19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，至少一个可移动分离器(40)在较高的速度下实现吸入(返回)工作行程，而更多数量的可移动分离器(40)在较低的速度下实现排放工作行程。

20.根据权利要求17、18或19所述的方法，其包括根据以下程序开动所述液压驱动多缸泵：

用不同体积的液压油充注所述泵缸(10)，从而所述泵缸(10.1-10.12)总共容纳的液压油的体积等于所述泵缸(10.1-10.12)的总位移体积的1/2；

使所述可移动元件(40)处于来回运动，同时在所述泵缸(10.1-10.12)中保持相同总体积的液压流体。

Claims (20)

1.一种液压驱动多缸隔膜泵送机，特别用于泵送难泵送的材料，所述泵送机包括：多个泵缸(10.1-10.12)，每个泵缸具有带有用于待泵送流体的第一入口和出口(21)的第一端(20)和带有用于液压流体的第二入口和出口(31，32)的第二端(30)，所述入口和出口与各自的阀(23，24；33，34)相连；分离器(40)，其位于内部并且可沿着所述泵缸(10)来回移动，所述可移动分离器(40)具有面对所述泵缸的所述第一端(20)的第一侧(40a)和面对所述泵缸的所述第二端(30)的第二侧(40b)，其中：

-所述可移动分离器(40)通过手风琴状波纹管形式的第一柔性隔膜(45)连接到所述泵缸的所述第一端(20)的内部(12)，当所述可移动分离器(40)沿着所述泵缸来回移动时所述第一柔性隔膜在所述泵缸(10)内部沿着所述泵缸的长度方向可膨胀和可收缩，所述可移动分离器的第一侧(40a)在所述可膨胀和可收缩柔性隔膜(45)内部限定了第一室(47)，用于容纳与所述第一入口和出口(21)连通的可变体积的被泵送流体；

-所述可移动分离器(40)通过手风琴状波纹管形式的第二柔性隔膜(46)连接到所述泵缸的第二端(30)的内部(14)，所述第二柔性隔膜根据所述第一柔性隔膜(45)的膨胀和收缩沿着所述泵缸(10)的长度方向可收缩和可膨胀，所述可移动分离器的所述第二侧(40b)在所述第二可膨胀和可收缩隔膜(46)内部限定了第二室(48)，用于容纳与所述第二入口和出口(31/32)连通的可变体积的液压流体；以及

-在所述第一和第二隔膜(45，46)的外部与所述泵缸(10)的内壁之间限定环形空间(49)，所述环形空间(49)。

2.根据权利要求1所述的液压驱动多缸隔膜泵送机，包括用于检测在所述空间(49)中的液压流体中的异物的传感器。

3.根据权利要求1或2所述的液压驱动多缸隔膜泵送机，其特征在于，所述第一入口(21)连接到外部装置，以用于供应在沿着从所述泵缸(10)的所述第一端(20)朝着所述第二端(30)的方向的吸入(返回)工作行程中足以驱动分离器(40)的可调节压力下的待泵送的材料。

4.根据权利要求3所述的液压驱动多缸隔膜泵送机，其特征在于，所述装置被布置成在气动压力下供应待泵送的材料。

5.根据前述任一权利要求所述的液压驱动多缸隔膜泵送机，包括用于限制所述可移动分离器(40)沿着每个泵缸(10)的来回运动的工作行程长度的机构(42，43，44)。

6.根据权利要求5所述的液压驱动多缸隔膜泵送机，其特征在于，用于限制所述可移动分离器的工作行程长度的机构包括至少一个止挡部件(42，43)，所述止挡部件由所述可移动分离器(40)的所述第一和/或第二侧(40a，40b)携带和从其伸出，并且可以抵接所述泵缸(10)的所述第一端(20)或所述第二端(30)的内侧。

7.根据前述任一权利要求所述的液压驱动多缸隔膜泵送机，包括用于检测所述可移动分离器(40)沿着每个泵缸(10)的位置以及用于控制第二入口和出口阀(33，34)的打开和关闭的机构(51，53)，以产生具有受控工作行程长度的所述可移动分离器(40)的来回运动。

8.根据权利要求7所述的液压驱动多缸隔膜泵送机，其特征在于，所述位置检测装置包括被连接以用于与所述可移动分离器(40)一起来回运动的杆(51)和用于检测所述杆(51)的位置的装置(53)，所述杆可滑动地延伸通过所述泵的第二端(30)中的孔(52)。

9.根据权利要求6、7或8所述的液压驱动多缸隔膜泵送机，其还包括用于计量通过所述出口(32)离开所述泵缸(10)的液压流体的流量的装置。

10.根据权利要求9所述的液压驱动多缸隔膜泵送机，其特征在于，用于检测位置的所述位置检测装置(21，53)和所述计量装置与显示器相连，该显示器用于显示所述可移动元件(40)在所述泵缸(10)中的运动的位置和方向。

11.根据前述任一权利要求所述的液压驱动多缸隔膜泵送机，其特征在于，在所述泵缸(10.1-10.12)的所述第二室(48)中的可变体积的液压流体通过所述第二入口和出口(32，33)连接到所述泵缸外部的液压回路(60)，并且所述泵容纳给定体积的驱动液压流体，该体积等于所述泵缸外部的所述液压回路中的液压流体的体积的总和加上所述泵缸的所述第二室(48)中的液压流体的体积的总和随着所述可移动分离器(40)的来回运动而变化的所述单个泵缸(10)中的液压流体的体积，而所述泵缸(10.1-10.12)的所述第二室(48)中的液压流体的体积的总和保持基本上不变并且基本上等于所述泵缸(10.1-10.12)的总位移体积的1/2，所述总位移体积被定义为对于每个可移动元件(40)的整个来回工作行程在中可换置的液压流体的总体积乘以泵缸的数量。

12.根据权利要求11所述的液压驱动多缸隔膜泵送机，其包括用于调节所述液压回路(60)中液压流体的体积以补偿所述液压流体的热膨胀的装置(65)，该装置被布置成保持所述泵缸(10.1-10.12)中液压流体的体积基本不变并且始终基本上等于所述泵缸的总位移体积的1/2。

13.根据权利要求12所述的液压驱动多缸隔膜泵送机，其特征在于，所述补偿装置(65)包括液压流体缸(66)，该液压流体缸容纳通过可移动部件(67)对所述液压流体施加气动压力确定的可变体积的液压流体。

14.根据前述任一权利要求所述的液压驱动多缸隔膜泵送机，其被布置成使得在操作中对于所有泵缸而言所述可移动分离器(40)以不变但可调节的速度在沿着从所述泵缸的所述第一端(20)朝着所述第二端(30)的方向的吸入(返回)工作行程中移动，并且以速可变的度在沿着从所述泵缸的所述第二端(30)朝着所述第一端(20)的方向泵送工作行程中移动，所述可变的速度是由所述泵缸输送的液压流体的体积的函数。

15.根据前述任一权利要求所述的液压驱动多缸隔膜泵送机，其被布置成使得至少一个可移动分离器(40)在较高的速度下实现吸入(返回)工作行程，而更多数量的可移动分离器(40)在较低的速度下实现排放工作行程。

16.根据权利要求1-15中任一项所述的液压驱动多缸泵的泵缸，所述泵缸具有：带有用于待泵送流体的第一入口和出口(21)的第一端(20)和带有用于液压流体的第二入口和出口(31，32)的第二端(30)，所述入口和出口与各自的阀(23，24，25；32，33)相连；分离器(40)，其位于内部并且可沿着所述泵缸(10)来回移动，所述可移动分离器具有面对所述泵缸的所述第一端(20)的第一侧(40a)和面对所述泵缸的所述第二端(30)的第二侧(40b)，其中：

-所述可移动分离器(40)通过手风琴状波纹管形式的第一柔性隔膜(45)连接到所述泵缸的所述第一端(20)的内部，当所述可移动分离器(40)沿着所述泵缸来回移动时所述第一柔性隔膜在所述泵缸(10)内部沿着所述泵缸的长度方向可膨胀和可收缩，所述可移动分离器(40)的所述第一侧(40a)在所述可膨胀和可收缩柔性隔膜(45)内部限定了第一室(47)，用于容纳与所述第一入口和出口(21)连通的可变体积的被泵送流体；

-所述可移动分离器(40)通过手风琴状波纹管形式的第二柔性隔膜(46)连接到所述泵缸的所述第二端(30)的内部，所述第二柔性隔膜根据所述第一柔性隔膜的膨胀和收缩沿着所述泵缸的长度方向可收缩和可膨胀，所述可移动分离器(40)的所述第二侧(40b)限定了第二室(48)，用于容纳与所述第二入口和出口(32，33)连通的可变体积的液压流体；以及

-在所述第一和第二隔膜(47，46)的外部与所述泵缸的内壁之间限定环形空间(49)，在使用中所述环形空间(49)容纳与所述液压流体相同或具有类似液压特性的流体。

17.一种操作根据权利要求1-15中任一项的液压驱动多缸泵的方法，其特征在于，所述第一入口和出口(21)使所述第一室(47)与处于压力下待泵送流体连通，并且所述第二入口和出口(31，32)使所述第二室(48)与液压流体连通，

所述方法包括：

用沿着从所述泵缸(10)的所述第一端(20)朝着所述第二端(30)的方向的吸入(返回)工作行程驱动一些泵缸的所述可移动分离器(40)，以将待泵送的加压流体吸入所述第一室(47)中，并且同时从相应的所述第二室(48)排放液压流体，

而且通过将加压液压流体吸入到相应的所述第二室(48)中以从所述第一室(47)排放被泵送流体，用沿着从所述泵缸(10)的所述第二端(30)朝着第一端(20)的方向的泵送工作行程驱动其他泵缸的所述可移动分离器(40)，

并且保持所述泵缸的所述第二室(48)中的液压流体的体积的总和基本上不变并且基本上等于所述泵缸(48)的总位移体积的1/2，所述总位移体积被定义为对于每个可移动分离器(48)的整个来回工作行程在每个泵缸(10)中可换置的液压流体的总体积乘以所述泵缸的数量。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，对于所有泵缸(10.1-10.12)而言，所述可移动分离器(40)在吸入工作行程中都以不变的速度移动有，并且在泵送工作行程中以可变的速度移动，所述可变的速度是输送到所述泵缸的液压流体的体积的函数。

19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，至少一个可移动分离器(40)在较高的速度下实现吸入(返回)工作行程，而更多数量的可移动分离器(40)在较低的速度下实现排放工作行程。

20.根据权利要求17、18或19所述的方法，其包括根据以下程序开动所述液压驱动多缸泵：

用不同体积的液压油充注所述泵缸(10)，从而所述泵缸(10.1-10.12)总共容纳的液压油的体积等于所述泵缸(10.1-10.12)的总位移体积的1/2；

使所述可移动元件(40)处于来回运动，同时在所述泵缸(10.1-10.12)中保持相同总体积的液压流体。

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