SE0850185A1 - Pumpanordning, system, användning och förfarande - Google Patents

Abstract

Föreliggande uppfinning avser en pumpanorclning innefattande tvåpumpenheter, varvid varje pumpenhet innefattar en pumpcylinder, en fram- ochåtergående pumpkolv, varvid pumpkolven avgränsar en pumpkammare ipumpcylindern iförbindelse med en pumpport för fluider, en aktuator anslutentill pumpkolveiw, och medel för bestämning av ett värde som är beroende avpumpkolvens position i pumpcylindern, van/id pumpanordningen ytterligareinnefattar en första uppsättning ventiler som ansluter pumpporten för varjepumpenhet till en källedning och en matarledning för pumpade fluider, varvidpumpanordningen innefattar medel för reglering av flödet för de pumpadefluiderna, baserat på värdet som är beroende av pumpkolvarnas positioner ipumpenheterna. Föreliggande uppfinning avser vidare ett system innefattandeen sådan pumpanordning och ett förfarande för pumpning av fluider i pumpanordningen. (Figur 2)

Description

15 20 25 30 Problem med kända pumpanordningar hänför sig till styrningen av flödet för de pumpade fluiderna, till tillförseln av fluider vid ett konstant tryck med eller utan något fluidflöde, till variationer i tryck under pumpning av fluiderna, till kavitation i pumpenheterna, till långsamma startprocedurer och till buller under drift.

UPPFINNINGEN Sålunda tillhandahåller uppfinningen en lösning på nämnda problem med kända pumpanordningar som beskrivits ovan. Således är ett ändamål med uppfinningen att tillhandahålla pumpning av fluider med ett kontrollerat tryck av fluiderna.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att tillhandahålla ett kontinuerligt flöde av fluiderna.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att tillhandahålla ett pulsat flöde av fluiderna.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att uppnå en pumpanordning som kan användas för att tillhandahålla ett konstant tryck med eller utan något fluidflöde.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att uppnå en pumpanordning med en snabb startprocedur.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att uppnå en pumpanordning med en säker och reglerbar tryckbegränsning. inom uppfinningens omfång kan fluider definieras som gaser, vätskor, partiklar eller blandningar därav, vilka kan fås att flyta under en pålagd skjuvspänning.

Sålunda avser föreliggande uppfinning en pumpanordning för pumpning av fluider, vilken innefattar åtminstone en första och en andra pumpenhet. Varje 10 15 20 25 30 pumpenhet innefattar en pumpcylinder och en fram- och återgående pumpkolv i pumpcylindern. Pumpkolvens tvärsnitt kan vara väsentligen cirkulärt, elliptiskt, rektangulärt eller uppvisa någon annan lämplig form. Pumpkolven är läckagetätt inpassad i pumpcylindern med hjälp av en tätning eller medelst något annat känt medel. Pumpkolven avgränsar en pumpkammare i pumpcylindern, vilken är i förbindelse med en eller flera pumpportar för fluiderna som skall pumpas.

Pumpenheten innefattar vidare en aktuator, vilken är ansluten till pumpkolven för förflyttning av denna pumpkolv. Aktuatorn kan vara en linjär aktuator som är i stånd att producera av en konstant och väldefinierad kraft oberoende av kolvens position och genom hela dess relevanta slaglängd.

Pumpenheten innefattar vidare medel för bestämning av ett värde som är beroende av pumpkolvens position i pumpcylindern. Som ett alternativ kan nämnda medel innefatta en transduktor för bestämning av pumpkolvens position i pumpcylindern. Som ett alternativ till position kan transduktorn arrangeras för bestämning av pumpkolvens hastighet, pumpkolvens acceleration eller någon annan parameter som är beroende av pumpkolvens position. Pumpkolvens position i pumpcylindern kan som ett alternativ bestämmas medelst en transduktor, arrangerad för bestämning av ett värde som är beroende av drivkolvens position i drivcylindern eller av stavens position i relation till driv- eller pumpcylindrarna. Transduktorn kan vara en linjär mätgivare som kodar position och omvandlar positionen till analoga eller digitala positionssignaler. Rörelse, hastighet eller acceleration kan bestämmas genom förändring av positionen över tiden. Transduktorn kan utnyttja kända resistiva, kapacitiva, induktiva, virvelströms-, magnetiska eller optiska medel för positionsmätningar. Positionstransduktorn kan som ett alternativ vara en roterande mätgivare eller transduktor kopplad till en roterande part som roterar i relation till pumpkolvens rörelse och omvandlar vinkelförflyttningen till analoga eller digitala positionssignaler.

Pumpanordningen innefattar en första uppsättning ventiler som ansluter de en eller flera pumpportarna för varje pumpenhet till åtminstone en källedning och 10 15 20 25 30 en matarledning för transport av fluiderna som skall pumpas. Pumpanordningen innefattar vidare medel för reglering av flödet för fluiderna som skall pumpas, baserat på värdet som är beroende av pumpkolvens position i åtminstone en av pumpenheterna.

Värdet som är beroende av positionen kan som ett alternativ vara hastigheten hos en pumpkolv i en pumpenhet, varigenom nämnda medel för reglering av flödet för fluiderna kan användas för att styra volymen av flödet från pumpenheten. Som ett annat alternativ kan värdet som är beroende av positionen vara accelerationen hos en pumpkolv i en pumpenhet, varigenom nämnda medel för reglering av flödet för fluiderna kan användas för att styra rampningen av flödet, vilket ökar eller minskar strömningshastigheten från pumpenheten.

Värden som är beroende av pumpkolvarnas position i flera pumpenheter kan kombineras för att reglera flödet för fluiderna som skall pumpas, baserat på deras kombinerade beteende. Genom reglering av flödet baserat på summan av värdena som är beroende av positionen kan det kombinerade flödet kontrolleras. Som ett alternativ kan flödet vara baserat på skillnaden mellan värdena som är beroende av positionen eller på något annat lämpligt vis.

Värdet som är beroende av positionen kan som ett annat alternativ vara pumpkolvens faktiska position i en pumpenhet. Detta kan utnyttjas för att detektera problem inne i pumpanordningen, såsom läckage eller kavitation, och nämnda medel för reglering av flödet för fluiderna som skall pumpas kan arrangeras för att stoppa systemet eller justera aktuatorstyrningens drivparametrar för att undvika problemet eller för att nå ett korrekt volymflöde.

Förändringar i pumpanordningens beteende, definierat av värdena som är beroende av positionema för pumpkolvar i en eller flera pumpenheter, kan användas för att indikera problem inne i pumpanordningen. Problem inne i pumpanordningen kan som ett alternativ detekteras genom variationer i hastighet mellan pumpkolvar i olika pumpenheter, genom variationer i 10 15 20 25 30 cykeltiden för olika pumpenheter eller genom variationer i hastigheten för en pumpkolv i en pumpenhet under fyllning eller tömning av pumpkammaren.

Pumpanordningen kan även innefatta medel för mätning av trycket i anordningen. Som ett alternativ innefattar pumpanordningen medel för mätning av trycket i matarledningen, upp- eller nedströms nämnda medel för reglering av flödet för fluiderna som skall pumpas. Som ett annat alternativ innefattar pumpanordningen medel för mätning av trycket i pumpenheternas pumpkamrar.

Det datoriserade styrsystemet kan konstrueras för att motta en inparameter som representerar trycket och för att bearbeta inparametern till en eller flera utparametrar för styrning av nämnda medel för reglering av flödet för fluiderna som skall pumpas. Som ett alternativ kan utparametern användas för att styra drivningen av aktuatorerna för attjustera krafterna som tillförs pumpkolvarna.

Detta kan utnyttjas för att motverka eventuell obalans eller variation mellan pumpenheterna. Den uppmätta tryckparametern kan även användas tillsammans med värdena som är beroende av positionen för att detektera problem inne i pumpanordningen, såsom läckage eller kavitation.

Aktuatorn kan vara en fluidkraftaktuator innefattande en drivcylinder, en fram- och återgående drivkolv i drivcylindern, vilken är ansluten till pumpkolven för förflyttning av pumpkolven. Drivkolven indelar drivcylindern i en första och en andra drivkammare i förbindelse med en första och en andra drivport för drivmedium. Pumpanordningen innefattar en andra uppsättning ventiler för styrning av tillförseln av drivmedium till drivkamrarna för pumpenheterna.

Lämpliga drivmedier kan vara fluider enligt definitionen ovan eller partiellt vakuum. Fluidkraftaktuatorn kan vara en pneumatisk aktuator, varvid drivmediet innefattar en gas såsom luft, eller en hydraulisk aktuator, varvid drivmediet innefattar en hydraulvätska, känd inom rådande teknik såsom olja, vatten, syntetiska föreningar eller blandningar därav. Den andra uppsättningen av ventiler är som ett alternativ på/av-ventiler, men kan alternativt arrangeras för att kontinuerligt reglera flödet och/eller trycket för drivmediet in i eller ut ur motsvarande drivkamrar. Den andra uppsättningen av ventiler kan användas för 10 15 20 25 30 att ventilera motsvarande drivkammare genom att öppna drivkamrarna till en ventilationskrets för drivmediet. Om drivmediet innefattar en gas, såsom luft, kan drivmediet ventileras till omgivningen. Som ett alternativ innefattar drivcylindrarna en första och en andra dedicerad ventilationsventil för drivmedium från de första och andra drivkamrarna.

Aktuatorn kan som ett alternativ vara en elektromagnetisk aktuator innefattande åtminstone en stationär del och en fram- och återgående del, varvid delarna innefattar åtminstone en spole och en magnet. Den elektromagnetiska aktuatom kan vara av typen ljudspole, varvid en fram- och återgående elektrisk spole omger eller omges av en stationär permanentmagnet eller elektromagnet.

Som ett annat alternativ kan den elektromagnetiska aktuatom innefatta en fram- och återgående magnet som omger eller är omgiven av en stationär elektrisk spole.

Nämnda medel för reglering av flödet för fluiderna som skall pumpas kan som ett alternativ innefatta åtminstone en ventil på matarledningen. Denna ventil kan vara en proportionalventil för reglering av ett kontinuerligt fluidflöde eller en på/av-ventil för pulsbreddsmodulering av ett fluidflöde. En proportionalventil kan vara en ventil med en flödesarea med variabelt tvärsnitt, eller med ett variabelt strömningsmotstånd. Som ett annat alternativ kan nämnda medel för reglering av flödet för fluiderna som skall pumpas innefatta medel för reglering av den kraft som appliceras på pumpkolvarna medelst motsvarande aktuatorer.

Den första uppsättningen av ventiler kan innefatta två backventiler som ansluter var och en av de första och de andra pumpenheterna till källedningen och två backventiler som ansluter var och en av de första och de andra pumpenheterna till matarledningen. Backventilerna är arrangerade att tillåta ett flöde av fluider från källedningen via pumpkamrarna till matarledningen. Som ett alternativ kan den första uppsättningen av ventiler innefatta på/av-ventiler som styrs till att öppnas och slutas under anordningens pumpcykel för att tillåta ett flöde av fluider från källedningen via pumpkamrarna till matarledningen. Som ett 10 15 20 25 30 ytterligare alternativ innefattar den första uppsättningen av ventiler en ventil som ansluter pumpkammaren till käll- eller matarledningen via en pumpport på eller nära den rörliga pumpkolven, såsom integrerad med tätningen av pumpkolven i pumpcylindern.

Den andra uppsättningen av ventiler kan innefatta ventiler för styrning av tillförseln av drivmedium med ett tryck P1 till de första drivkamrarna för pumpenheterna och/eller drivmedium med ett tryck P2 till de andra drivkamrarna för pumpenheterna. Drivmedium med tryck P1 och P2 kan tillföras pumpenheterna från en gemensam tryckmatning via åtminstone en reglerenhet.

Som ett alternativ kan de första och andra drivkamrarna för pumpenheterna vara anslutna till individuella tryckkällor som tillför drivmedier med trycken P1, P2, P3 och P4. Drivkamrarna kan alternativt vara anslutna till en eller flera tryckkällor via en eller flera reglerenheter, för styrning av trycket eller flödet av drivmedium till de olika pumpenheterna och/eller till de olika drivkamrarna för pumpenheterna. Reglerenheterna kan vara tryckregulatorer, proportionalventiler eller olika styrventiler.

Pumpkolven uppvisar en tvärsnittsarea Ap och drivkolven uppvisar en tvärsnittsarea AD. Pumpkolvens tvärsnittsarea Ap kan lämpligen vara mindre än drivkolvens tvärsnittsarea AD, vilket därigenom medför en ökning av trycket i pumpkammaren i relation till trycket i den första drivkammaren.

Fluidkraftaktuatorn kan innefatta en eller flera ytterligare drivcylindrar, varvid varje ytterligare drivcylinder innefattar en fram- och återgående drivkolv som indelar den ytterligare drivcylindern i en första och en andra drivkammare i kommunikation med en första och en andra drivport för drivmedium. Drivkolven i den ytterligare drivcylindern är medelst anslutningsmedel anslutningsbar till drivkolven i huvuddrivcylindern. Tvärsnittsarean för drivkolven i den ytterligare drivcylindern är lämpligen större än tvärsnittsarean AD för drivkolven i huvuddrivcylindern. De en eller flera ytterligare drivcylindrarna kan användas för att applicera kraft på pumpkolvarna i pumpcylindrarna när det finns ett behov av 10 15 20 25 30 högre pumptryck. Huvuddrivcylindern kan i detta fall användas för att applicera kraft på pumpkolvarna i pumpcylindrarna när det finns ett behov av hög precision i pumptryck. Som ett alternativ kan drivkolven i den ytterligare drivcylindern vara anslutningsbar till ännu en drivcylinder och så vidare.

Tvärsnittsarean för drivkolven i den ännu ena drivcylindern är lämpligen större än tvärsnittsarean för drivkolven i den ytterligare drivcylindern. Genom att använda en eller flera av drivcylindrarna kan ett brett intervall av krafter appliceras på fluiden i pumpkammaren för motsvarande pumpenhet. Den andra uppsättningen av ventiler innefattar vidare ventiler för styrning av tillförseln av drivmedium till drivkamrarna för de ytterligare drivcylindrarna.

Anslutningsmedlet för anslutning av drivkolven i en ytterligare drivcylinder till drivkolven i huvuddrivcylindern kan som ett alternativ konstrueras för att överföra en tryckkraft från den ytterligare drivcylindern till drivkolven i huvuddrivcylindern, utan att den överför någon dragkraft. Detta kan arrangeras genom att tillhandahålla mekanisk kontakt mellan drivkolvarna i drivcylindrarna.

Därigenom kan huvuddrivcylindern användas för att pumpa fluid från pumpkammaren med hög precision, utan att behöva röra pumpkolven i den ytterligare drivcylindern. Liknande anslutningsmedel kan användas mellan ytterligare drivcylindrar i en serie av drivcylindrar.

Nämnda medel för reglering av flödet för fluiderna som skall pumpas kan innefatta ett datoriserat styrsystem, anslutet till ventilerna i pumpanordningen.

Det datoriserade styrsystemet kan konstrueras för att motta en inparameter som representerar värdet som är beroende av pumpkolvens position i pumpcylindern, och bearbeta inparametern till en eller flera utparametrar för styrning av nämnda medel för reglering av flödet för fluiderna som skall pumpas medelst pumpanordningen. Det datoriserade styrsystemet kan även styra den första och andra uppsättningen av ventiler till att öppnas och slutas inom förutbestämda tidsintervall eller vid förutbestämda positioner för pumpkolvarna i pumpcylindrarna, bestämd av nämnda medel för bestämning av ett värde som är beroende av pumpkolvens position i pumpcylindern. 10 15 20 25 30 Pumpanordningen kan tillhandahållas med ett munstycke på matarledningen, varvid munstycket innefattar ett dispersionselement för dispergering av fluiden som skall pumpas. Munstycket kan innefatta ett eller flera hål vid utloppsänden för att dispergera fluiden som lämnar munstycket. Ett munstycke som kan vara anslutet till pumpanordningen för insprutning av en fluid i en kontinuerlig kemisk reaktor eller en flödesmodul beskrivs ytterligare i WO 2007050013 A1.

Pumpanordningen kan som ett alternativ innefatta åtminstone två pumpenheter, varvid varje pumpenhet innefattar en pumpcylinder som uppvisar en pumpport, en fram- och återgående pumpkolv, en drivcylinder som uppvisar två drivportar för drivmedium, och en fram- och återgående drivkolv, varvid en stav sammankopplar pumpkolven med drivkolven, och pumpanordningen vidare innefattar två eller flera backventiler som ansluter pumpportarna för de åtminstone två pumpenheterna till åtminstone en källedning och åtminstone en matarledning för fluiderna som skall pumpas, varvid pumpanordningen ytterligare innefattar två eller flera ventiler som ansluter drivcylindrarna till åtminstone en källa för drivmedium, och pumpanordningen ytterligare innefattar flödesreglerande medel för fluiderna som skall pumpas.

Föreliggande uppfinning avser även ett system innefattande en pumpanordning och en kontinuerlig kemisk reaktor eller en flödesmodul, van/id matarledningen för pumpanordningen är ansluten till en port för den kontinuerliga kemiska reaktorn eller flödesmodulen. Matarledningen för pumpanordningen kan tillhandahållas med ett munstycke som är lämpligt för insprutning av en fluid i flödet för en annan fluid. Som alternativ innefattar munstycket ett dispergeringselement lämpligt för sprejning eller dispergering av fluiden som skall pumpas in i en fluidkanal i den kontinuerliga kemiska reaktorn eller flödesmodulen. Munstycket kan sålunda användas förframställning av fina dispersioner av blandbara eller icke blandbara vätskor som introduceras i ett processflöde i den kemiska reaktorn eller flödesmodulen. Som ett alternativ innefattar dispergatorn ett eller flera fina hål för framställning av fina 10 15 20 25 30 10 dispersioner av fluiderna. Pumpanordningen kan antingen kontinuerligt pumpa fluider till munstycket eller mata munstycket i en pulsad mod. Pumpen styrs lämpligen för att upprätthålla en given trycknivå.

Föreliggande uppfinning avser även användning av en pumpanordning eller ett system innefattande en pumpanordning för introduktion av fluider i en kontinuerlig kemisk reaktor eller en flödesmodul. Pumpanordningen kan användas med en kemisk reaktor eller en flödesmodul såsom beskrivet i WO 2007050013 A1. Kombinationen av pumpanordningen och den kontinuerliga kemiska reaktorn eller kontinuerliga flödesmodulen kan användas för reaktioner, extraktioner, separationer, blandning etc., för att utforma kemiska processer, eller kombinationer därav.

Föreliggande uppfinning avser även ett förfarande för styrning av pumpanordningen enligt föreliggande uppfinning. Förfarandet innefattar stegen: (i) fyllning av pumpkamrarna med fluider som skall pumpas tills varje pumpkolv når en första position, (ii) val av en första pumpenhet och initiering av tömning av motsvarande pumpkammare genom aktivering av respektive aktuator. Aktiveringen av respektive aktuator kan som en alternativ göras genom introduktion av ett drivmedium i en drivkammare i respektive drivcylinder eller genom introduktion av en ström i en spole i respektive elektromagnetisk aktuator. Som ett alternativ är valet av den första pumpen slumpmässigt. Som ett annat alternativ görs valet av den första pumpen enligt ett förutbestämt schema, såsom genom alternering mellan pumpenheterna varannan gång.

Förfarandet innefattar vidare en upprepning av stegen: (iii) val av en annan pumpenhet när pumpkolven hos den aktiverade pumpenheten har nått en andra position, och initiering av tömning av pumpkammaren för denna andra pumpenhet genom aktivering av aktuatorn, 10 15 20 25 11 (iv) låtande båda aktuatorer att vara aktiva under en viss tid, därigenom låtande åtminstone någon av pumpkolvarna att röra sig och tillföra fluiderna som skall pumpas, och (v) inaktivering av aktuatorn för den pumpenhet som nått den andra positionen och initiering av fyllning av motsvarande pumpkammare med fluider som skall pumpas tills pumpkolven når den första positionen.

På det beskrivna sättet tillhandahålls alltid en framåtverkande pumpkraft till en eller flera av pumpkolvarna. Genom att låta två pumpenheter att vara aktiva under en viss tidsperiod, utan att förutbestämma hur pumpkolvarna för de två pumpenheterna rör sig under denna tidsperiod, uppnås en väsentligen pulsfri pumpning av fluiden.

Flödet för de pumpade fluiderna regleras baserat på värdet som är beroende av pumpkolvens position i åtminstone en av pumpenheterna. För att erhålla ett konstant volymflöde är värdet som är beroende av pumpkolvens position i åtminstone en av pumpenheterna summan av hastigheten för de framåtförflyttande pumpkolvarna i pumpcylindrarna. Som ett alternativ regleras flödet för de pumpade fluiderna genom justering av den åtminstone ena ventilen på matarledningen. Som ett annat alternativ regleras flödet för de pumpade fluiderna genom justering av den kraft som appliceras på åtminstone en pumpkolv av motsvarande aktuator.

Ytterligare alternativa utföringsformer av föreliggande uppfinning definieras i patentkraven. I det följande kommer olika utföringsformerna av uppfinningen att förklaras närmare åberopande ritningarna. Ritningarna är för ändamålet en illustrering av uppfinningen och är ej avsedda att begränsa dess omfång. 10 15 20 25 30 12 KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Figur 1 visar en pumpanordning enligt en utföringsform av uppfinningen.

Figur 2 visar en pumpanordning enligt en annan utföringsform av uppfinningen.

Figur 3 visar en pumpanordning enligt ytterligare en utföringsform av uppfinningen.

Figur 4 visar en pumpanordning enligt ännu en utföringsform av uppfinningen.

Figur 5 visar en pumpanordning enligt ännu en utföringsform av uppfinningen.

Figur 6 visar ett flödesschema för ett förfarande för styrning av en pumpanordning enligt uppfinningen.

DETALJERÅD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN I figurerna används dubbla linjer för att illustrera rör, slangar eller ledningar för fluider, och enskilda linjer används för att illustrera ledningar eller kablar för signaler, såsom styrsignaler och signaler hänförande sig till uppmätta parametrar. En pumpanordning för pumpning av fluider innefattande en första pumpenhet A och en andra pumpenhet B visas i figur 1. I det följande är index A eller B redundanta, då beteckningarna inbegriper båda där det är relevant.

Figur 1 visar, att var och en av pumpenheterna innefattar en pumpcylinder 1 och en fram- och återgående pumpkolv 2 i pumpcylindern. Pumpkolven avgränsar en pumpkammare 3 i pumpcylindern, varvid pumpkammaren är i kommunikation med en pumpport 4 för transport av fluiderna som skall pumpas in i och ut ur pumpkammaren. En aktuator 5 är ansluten till pumpkolven för förflyttning av pumpkolven i pumpkammaren. En transduktor 6 för linjär förflyttning är ansluten till pumpkolven och arrangerad för bestämning av pumpkolvens position i pumpcylindern.

En första uppsättning ventiler, 7 och 8, ansluter pumpporten 4 för varje pumpenhet i pumpanordningen som visas i figur 1 till en käll- 9 och en 10 15 20 25 30 13 matarledning 10 för fluid som skall pumpas. Ventilerna i den första uppsättningen är arrangerade för att tillåta ett flöde av fluider från källedningen 9 till matarledningen 10. Ventilerna är backventiler, se vidare 7' och 8' i figurerna 2-4, men kan som ett alternativ vara på/av-ventiler som styrs till att öppnas och slutas under en pumpcykel för anordningen för att tillåta ett flöde av fluider från källedningen 9 till matarledningen 10 via pumpenheterna.

Pumpanordningen innefattar medel för reglering av flödet för fluiderna som skall pumpas baserat på värdet som är beroende av pumpkolvens position i åtminstone en av pumpenhetema. Figur 1 visar en ventil 11 på tillförselsidan för matarledningen i pumpanordningen. Ventilen 11 styrs baserat på positionen, hastigheten eller accelerationen för pumpkolvarna i pumpenheterna. I en utföringsform är ventilen 11 en proportionalventil. I en annan utföringsform är ventilen 11 en på/av-ventil lämplig för pulsbreddsmodulering av fluidflödet. l den följande beskrivningen av figurerna 2-4 är, när hänvisning sker till särdrag hos en av pumpenheterna i pumpanordningarna, samma särdrag tillämpbart på båda pumpenheterna i pumpanordningarna, analogt med A eller B i figur 1.

Pumpanordningen som visas i figur 2 innefattar vidare ett datorbaserat styrsystem 20, konstruerat för att motta värden som är beroende av pumpkolvarnas position i pumpcylindrarna i form av analoga eller digitala positionssignaler från förflyttningstransduktorerna för pumpenheterna, och konstruerat för att sända motsvarande styrsignaler till nämnda medel för reglering av flödet för fluiderna som skall pumpas. Pumpanordningen innefattar vidare en trycksensor 25 på matarledningen, uppströms medlet för reglering av flödet för fluiderna som skall pumpas. Det datorbaserade styrenhetssystemet 20 i pumpanordningen som visas i figur 2 är konstruerat för att motta signaler från förflyttningstransduktorerna 6 och trycksensorn 25, och sända styrsignaler till aktuatorerna 5 och ventilen 11 på matarledningen. 10 15 20 25 30 14 Pumpanordningen som visas i figur 3 innefattar fluidkraftaktuatorer för förflyttning av pumpkolven i pumpkammaren. Varje fluidkraftaktuator innefattar en drivcylinder 12 med en fram- och återgående drivkolv 13 i drivcylindern, varvid drivkolven indelar drivcylindern i en första 14 och en andra 15 drivkammare i kommunikation med en första 16 och en andra 17 drivport för drivmedium. Fluidkraftaktuatorerna är försedda med en andra uppsättning ventiler, 18 och 19, för styrning av tillförseln av drivmedium till de första 14 och andra 15 drivkamrarna hos pumpenheterna. Ventilerna är på/av-ventiler, men kan som ett alternativ arrangeras för att kontinuerligt reglera flödet och/eller trycket för drivmediet in i eller ut ur motsvarande drivkamrar. Pumpanordningen som visas i figur 3 innefattar vidare en tryckkälla 21 ansluten till den andra uppsättningen av ventiler för pumpenheterna via reglerenheter 22 för reglering av trycket och/eller flödet av drivmedium till pumpenheterna. Reglerenheterna 22 kan styras individuellt och användas för att tillhandahålla ett annat tryck för drivmediet till varje pumpenhet för att ta hänsyn till olika betingelser såsom inneboende variationer i friktion. Det datorbaserade styrenhetssystemet 20 är i pumpanordningen som visas i figur 3 är vidare konstruerat för att sända och/eller motta signaler till/från Ventilerna 18 och 19 och reglerenheterna 22.

Pumpanord ningen som visas i figur 4 innefattar fluidkraftaktuatorer för förflyttning av pumpkolven i pumpkammaren. Pumpanordningen innefattar vidare en tryckkälla 21 ansluten till den andra uppsättningen av ventiler för pumpenheterna via reglerenheter 23 och 24 för reglering av trycket och/eller flödet av drivmedium till de olika drivkamrarna för pumpenheterna.

Reglerenheten 23 är arrangerad för att tillföra drivmedium till de första drivkamrarna 14 och reglerenheten 24 är arrangerad för att tillföra drivmedium till de andra drivkamrarna 15 för pumpenheterna. Reglerenheterna 23 och 24 kan användas för att tillhandahålla ett annat tryck för drivmediet till de första drivkamrarna och till de andra drivkamrarna för pumpenheterna för att justera den kraft som appliceras på pumpkolvarna under fyllning och tömning av pumpenheternas pumpkamrar med fluiden som skall pumpas. Därigenom kan 10 15 20 25 30 15 fyllningen av pumpkamrarna ske snabbt och risken för kavitation och läckage i pumpkammaren kan kontrolleras.

Det datorbaserade styrenhetssystemet 20 i pumpanordningen som visas i figur 4 är arrangerat för att sända och/eller motta signaler till/från förflyttningstransduktorerna 6, ventilerna 18 och 19 och reglerenheterna 23 och 24. l pumpanordningen som visas i figur 4 styrs reglerenheterna för att reglera trycket och/eller flödet av drivmedium till den andra drivkammaren baserat på positionen, hastigheten eller accelerationen hos pumpkolvarna i pumpenheterna. Som ett alternativ till regleringen av drivmedium som visas i figur 3 och figur 4 kan drivmedium tillföras fluidkraftaktuatorerna direkt från en tryckkälla eller via en gemensam reglerenhet, såsom en tryckregulator. Som ett ytterligare alternativ kan drivmedium tillföras ventilerna 18 och 19 i anslutning till fluidkraftaktuatorerna från separata, individuellt reglerbara tryckkällor, eller från en gemensam tryckkälla via en uppsättning reglerenheter, vardera ansluten till en enskild ventil 18 eller 19.

Figur 5 visar en pumpanordnlng där aktuatorerna innefattar ett ytterligare par av drivcylindrar 26 anslutna till huvuddrivcylindrarna 12. Varje ytterligare drivcylinder innefattar en fram- och återgående drivkolv 27 som indelar den ytterligare drivcylindern i en första 28 och en andra 29 drivkammare i förbindelse med en första 30 och en andra 31 drivport för drivmedium.

Drivkolven 27 i varje ytterligare drivcylinder är ansluten till drivkolven 13 i huvuddrivcylindern medelst en kopplingsdetalj som är arrangerad för att överföra en tryckkraft från den ytterligare drivcylindern till huvuddrivcylindern.

En eventuell dragkraft på kopplingsdetaljen kommer att bryta anslutningen.

Drivkolven 27 i den ytterligare drivcylindern i figuren är försedd med en stav innefattande en kopp i mekanisk kontakt med en stav ansluten till drivkolven 13 hos huvuddrivcylindern.

När pumpkolven hos en pumpenhet i någon av figurerna 1-5 rör sig bakåt under fyllning av pumpkammaren, d v s pumpkolven rör sig i riktningen mot en 10 15 20 25 30 16 ökande volym hos motsvarande pumpkammare, dras fluid från källedningen genom ventilen 8 eller 8' in i pumpkammaren. Om ventilerna 7 och 8 är på/av- ventiler, är ventilen 8 öppen och ventilen 7 stängd under fyllningen av motsvarande pumpkammare. Den initiala fyllningen av pumpkamrarna under igångkörningsfasen för pumpanordningen sker genom förflyttning av pumpkolvarna för pumpenheterna bakåt och framåt i flera slag tills pumpkamrarna är fyllda och pumpkolvarna är vid en första position, varvid den första positionen indikerar en full, eller nästan full, pumpkammare. Som ett alternativ fylls pumpkamrarna genom endast ett fyllningsslag för pumpkolvarna.

När pumpkolven hos en pumpenhet rör sig framåt under tömning av pumpkammaren, d v s pumpkolven rör sig i riktningen mot en minskande volym hos motsvarande pumpkammare, trycks fluid från pumpkammaren genom ventilen 7 eller 7' in i matarledningen. Om ventilerna 7 och 8 är på/av-ventiler, är ventilen 8 stängd och ventilen 7 öppen under tömningen av motsvarande pumpkammare.

För en pumpenhet innefattande en fluidkraftaktuator, som visas i figurerna 3 och 4, rör sig pumpkolven framåt genom tillförsel av ett drivmedium till den första drivkammaren 14 och ventilering av den andra drivkammaren 15.

Pumpkolven rör sig bakåt genom tillförsel av ett drivmedium till den andra drivkammaren 15 och ventilering av den första drivkammaren 14.

För en pumpenhet innefattande en elektromagnetisk aktuator rör sig pumpkolven framåt och bakåt genom tillförsel av strömmar av motsatta riktningar genom aktuatorns spole.

Figur 6 visar ett flödesschema för förfarandet för styrning av pumpanordningen enligt ett alternativ av uppfinningen. Förfarandet för styrning av pumpanordningen innefattar de följande stegen: 10 15 20 25 30 17 i) Fyllning av pumpenheternas pumpkamrar med fluider som skall pumpas genom förflyttning av pumpkolvarna bakåt tills varje pumpkolv har nått den första positionen, ii) Val av en första pumpenhet och initiering av tömning av motsvarande pumpkammare genom aktivering av aktuatorn för den första pumpenheten för att applicera en kraft på pumpkolven i framåtriktningen. Som ett alternativ är valet av den första pumpen slumpmässigt. Som ett annat alternativ kan valet av den första pumpen göras enligt ett förutbestämt schema, såsom genom alternering varannan gång mellan pumpenheterna.

De följande stegen iii-v upprepas under pumpning: iii) När pumpkolven hos den aktiverade pumpenheten har nått en andra position, val av den andra pumpenheten (eller en annan pumpenhet om antalet pumpenheter är fler än två) och initiering av tömning av motsvarande pumpkammare genom aktivering av aktuatorn för den andra pumpenheten för att applicera en kraft på pumpkolven i framåtriktningen. Den andra positionen kan vara satt att indikera att pumpkammaren för pumpenheten är på väg att bli tom. iv) Under en viss tidsperiod, låtande aktuatorerna för båda pumpenheter att vara aktiva och applicera kraft på pumpkolvarna i framåtriktningen för varje pumpkolv, därigenom låtande åtminstone någon av pumpkolvarna att röra sig och tillföra fluiderna som skall pumpas. Det är ej förutbestämt vilken pumpkolv som rör sig vid en viss punkt i tiden under denna tidsperiod. Vilken pumpkolv som rör sig är ett resultat av individuella betingelser i pumpenheterna, såsom friktionen hos varje pumpkolv i respektive pumpcylinder och variationer i strömningsmotstånd inne i pumpanordningen. v) Efter denna tidsperiod, inaktivering av den pumpenhet som nådde den andra positionen och initiering av motsvarande aktuator för fyllning av 18 pumpkammaren med fluid som skall pumpas genom förflyttning av pumpkolven bakåt tills den har nått den första positionen.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 PATENTKRAV 1 . 19 i Pumpanordning för pumpning av fluider, vilken innefattar åtminstone en första och en andra pumpenhet, varvid varje pumpenhet innefattar en pumpcylinder (1), en fram- och återgående pumpkolv (2) i pumpcylindern, varvid pumpkolven avgränsar en pumpkammare (3) i pumpcylindern, varvid pumpkammaren är i förbindelse med en eller flera pumpportar (4) för fluiderna som skall pumpas, en aktuator (5) ansluten till pumpkolven för förflyttning av pumpkolven, och medel (6) för bestämning av ett värde som är beroende av pumpkolvens position i pumpcylindern, varvid pumpanordningen ytterligare innefattar en första uppsättning ventiler (7, 7', 8, 8') som ansluter de en eller flera pumpportarna för varje pumpenhet till åtminstone en källedning (9) och en matarledning (10) för transport av fluiderna som skall pumpas, kännetecknad av att pumpanordningen innefattar medel för reglering av flödet för fluiderna som skall pumpas, baserat på värdet som är beroende av pumpkolvens position i åtminstone en av pumpenheterna. Pumpanordning enligt krav 1, varvid aktuatorn innefattar en drivcylinder (12), en fram- och återgående drivkolv (13) i drivcylindern, varvid drivkolven indelar drivcylindern i en första (14) och en andra (15) drivkammare i förbindelse med en första (16) och en andra (17) drivport för drivmedium, varvid drivkolven är ansluten till pumpkolven, varvid pumpanordningen ytterligare innefattar en andra uppsättning ventiler (18, 19) för styrning av tillförseln av drivmedium till drivkamrarna för pumpenheterna. 10 15 20 25 30 10. 20 Pumpanordning enligt något av de föregående kraven, varvid värdet som är beroende av pumpkolvens position hänför sig till summan av tidsderivator av pumpkolvarnas positioner i pumpenheterna. Pumpanordning enligt något av de föregående kraven, varvid nämnda medel för reglering av flödet för fluiderna som skall pumpas innefattar åtminstone en ventil (11) på matarledningen. Pumpanordning enligt krav 4, varvid den åtminstone ena ventilen (11) på matarledningen innefattar en proportionalventil. Pumpanordning enligt krav 4, varvid den åtminstone ena ventilen (11) på matarledningen innefattar en på/av-ventil för pulsbreddsmodulering. Pumpanordning enligt något av kraven 1-3, varvid nämnda medel för reglering av flödet för fluiderna som skall pumpas innefattar medel för reglering av den kraft som appliceras på en pumpkolv medelst motsvarande aktuator. Pumpanordning enligt något av de föregående kraven, varvid den första uppsättningen av ventiler innefattar två backventiler (8') som ansluter var och en av de första och de andra pumpenheterna till källedningen (9) och två backventiler (7') som ansluter var och en av de första och de andra pumpenheterna till matarledningen (10). Pumpanordning enligt krav 8, varvid backventilerna är arrangerade för att tillåta ett flöde av fluider från källedningen (9) via pumpkamrarna (3) till matarledningen (10). Pumpanordning enligt något av de föregående kraven, varvid drivmediet innefattar trycksatt gas. 10 15 20 25 30 11. 12. 13. 14. 15. 16. 21 Pumpanordning enligt krav 2, varvid den andra uppsättningen av ventiler innefattar ventiler (18) för styrning av tillförseln av drivmedium med ett tryck P1 till de första drivkamrarna hos pumpenheterna. Pumpanordning enligt krav 11, varvid den andra uppsättningen av ventiler innefattar ventiler (19) för styrning av tillförseln av drivmedium med ett tryck P2 till de andra drivkamrarna hos pumpenheterna. Pumpanordning enligt krav 12, varvid drivmedium med tryck P1 och P2 tillförs pumpenheterna från en gemensam tryckmatning (21) via åtminstone en tryckregulator (22, 23, 24). Pumpanordning enligt krav 2, varvid pumpkolven uppvisar en tvärsnittsarea Ap och drivkolven uppvisar en tvärsnittsarea AD och varvid arean Ap är mindre än arean AD. Pumpanordning enligt krav 2, varvid aktuatorn innefattar en eller flera ytterligare drivcylindrar (26), varvid varje ytterligare drivcylinder innefattar en fram- och återgående drivkolv (27) som indelar den ytterligare drivcylindern i en första (28) och en andra (29) drivkammare i kommunikation med en första (30) och en andra (31) drivport för drivmedium, varvid drivkolven (27) i den ytterligare drivcylindern medelst anslutningsmedel (32) är anslutningsbar till drivkolven (13) i drivcylindern (12) eller till drivkolven i drivcylindern för en annan ytterligare drivcylinder, varvid den andra uppsättningen av ventiler ytterligare innefattar ventiler för styrning av tillförseln av drivmedium till drivkamrarna hos de ytterligare drivcylindrarna. Pumpanordning enligt något av de föregående kraven, varvid nämnda medel för reglering av flödet för fluiderna som skall pumpas innefattar ett datoriserat styrsystem (20) anslutet till ventilerna i 10 15 20 25 30 17. 18. 19. 20. 21. 22 pumpanordningen. Pumpanordning enligt något av de föregående kraven, varvid matarledningen innefattar ett munstycke. Pumpanordning enligt krav 17, varvid munstycket innefattar ett dispersionselement. Pumpanordning för pumpning av fluider innefattande åtminstone två pumpenheter, varvid varje pumpenhet innefattar en pumpcylinder (1) som uppvisar en eller flera pumpportar (4), en fram- och återgående pumpkolv (2), en drivcylinder (12) som uppvisar två drivportar (16, 17) för drivmedium, och en fram- och återgående drivkolv (13), varvid en stav sammankopplar pumpkolven med drivkolven, och pumpanordningen ytterligare innefattar två eller flera backventiler (7, 7', 8, 8') som ansluter pumpportarna hos de åtminstone två pumpenheterna till åtminstone en källedning (9) och åtminstone en matarledning (10) för fluiderna som skall pumpas, varvid pumpanordningen ytterligare innefattar två eller flera ventiler (18, 19) som ansluter drivcylindrarna till åtminstone en källa för drivmedium, och pumpanordningen ytterligare innefattar flödesreglerande medel (11) för fluiderna som skall pumpas. System innefattande pumpanordningen enligt något av de föregående kraven och en kontinuerlig kemisk reaktor eller en kontinuerlig flödesmodul, varvid matarledningen för pumpanordningen är ansluten till en port för den kontinuerliga kemiska reaktorn eller kontinuerliga flödesmodulen. Användning för pumpanordningen enligt något av kraven 1-19 eller systemet enligt krav 20 för introduktion av fluider i en kontinuerlig 10 15 20 22. 23. 23 kemisk reaktor eller en kontinuerlig flödesmodul. Förfarande för styrning av pumpanordningen enligt något av kraven 1- 19 eller systemet enligt krav 20, varvid förfarandet innefattar stegen: i) fyllning av pumpkamrarna med fluider som skall pumpas tills varje pumpkolv har nått en första position, ii) val av en första pumpenhet och initiering av tömning av motsvarande pumpkammare genom aktivering av respektive aktuator, vidare upprepande stegen: iii) när pumpkolven hos den aktiverade pumpenheten har nått en andra position, val av en annan pumpenhet och initiering av tömning av respektive pumpkammare medelst aktivering av respektive aktuator, iv) Iåtande båda aktuatorer att vara aktiva under en viss tid, därigenom Iåtande någon av pumpkolvarna att röra sig och tillföra fluiderna som skall pumpas, v) inaktivering av aktuatorn för den pumpenhet som nått den andra positionen och initiering av fyllning av motsvarande pumpkammare med fluider som skall pumpas tills pumpkolven har nått den första positionen. Förfarande enligt krav 22, varvid flödet för de pumpade fluiderna regleras baserat på värdet som är beroende av pumpkolvens position i åtminstone en av pumpenheterna.