TW444103B - Reciprocating pumps with linear motor driver - Google Patents

Description

444103 ------ 五、發明說明（1) 本發明涉 一個線性馬達 送液體的方法 以及本發明所 方法。 在許多應 速較低（例如 升高較高（例 需要更低的壓 有利的，因為 往復泵比離心 管往復泵在許 和限制。 及往復泵’本發明特別涉及各種類型的具有 驅動裝置的往復泵以及利用這樣的往復泵泵 。特別是’本發明所涉及的泵是密閉往復泵 #及的方法是利用這樣的密閉泵泵送液體的 用中非常需要使用往復泵，尤其是在流體流 ’低於1 5加侖/分鐘）而所需要的流體壓力 如’大於5 0 0磅/平方英吋）的環境中。對於 =升高和更大的流速的應用，單級離心粟是 它們的簡單性、低成本和低維護需求。然而 ^有更高的熱力效率，高達1〇%至3〇%。儘 多應用場合是優選的，但它們有一定的缺點 例如，傳統的往復泵通常 滑塊曲柄或其它普通機械機構 而在一線性方向上驅動。這些 或油潤滑、通過驅動器的皮帶 用於穩定速度的飛輪、保護安_ 置’所有這些增加了果的複雜 統的構造中’活塞的衝程長度 運行的每一循環過程中的運動 )。這導致在衝程中間位置處 決定了在活塞的吸入衝程中進 由一轉動的驅動機構通過— 將轉動運動轉換成線性運動 驅動系統需要許多軸承、月旨 或齒輪而使轉動速度降低、 全的防護裝置及其它機械裝 性和成本。而且’在這些傳 是固定的’該長度是活塞在 (例如，通常是正弦曲線 有一活塞速度峰值，該峰值 入泵的流體中的伯努利效應

第7頁 444103 五、發明說明（2) ' ----- 減壓峰值和動壓頭所失壓力減少，從而實現淨吸入壓差 (NPSH )需求。 。栗會受到由於不充分的淨吸入壓差（NpsH )產生的機 ，損傷。特別是’在進入到泵的入口處流體的氣化會形成 氣泡。隨，的對氣化的液體的壓縮導致氣泡猛烈破裂，導 致形成音聲音振動波，該振動波最終可損傷泵的部件。因 此’粟的安裝可得到的淨吸入壓差（NPSH )充分高於該泵 所需要的淨吸入壓差（NpSH )是很重要的。 需要較低的淨吸入壓差（NPSH )的泵的設計可使在安 裝時有更大的機動性，經常可降低安裝成本。此外，一個 被要求的較低的淨吸入壓差（NpsH )較低可確保氣穴現象 有更大餘地，因此在當進口運行狀態偏離規程時有更大的 可靠性。 往復系的淨吸入壓差（NPSH )需求由趨於降低局部入 口吸入壓力的因素所限制，比如流體管線加連壓力下降和 在入口管線和入口閥的速度誘發壓力下降（伯努利效應和 動壓頭損失）。缸體和活塞尺寸、以及入口閥尺寸和活塞 峰值速度是在設定最小的所需淨吸入壓差（NPSH )的關鍵 性因素。尤其是’更大的缸體、活塞和入口閥尺寸使得有 更慢的泵送速度。這導致一更低的淨吸入壓差（NpsH )需 求。如前所述，需要較低的淨吸入壓差（NPSH )的系的設 計可使在安裝時有更大的機動性，可確保氣穴現象有更大 餘地，這兩項都是非常需要的特性。 減小吞吐量的傳統在復栗的速度調節（即流速調節）

第8頁 4 4 4 1 0 3 五、發明說明（3) _ 很大程纟上受&的飛輪的 < 寸和電動貞 限制。傳統的往復泵一般以固定 衮置的尺寸的 且因此以一固定的額定系送2動機電源的交流頻率 的交流電源的調節，比如採用gZ給電動機所供應 一般限於降低整個設計的泵送速度和流逆J度， 輪的作用是把泵的每一衝程循環中 、达 0泵的飛 最小。這通過在每一循環中二波動或脈動降到 ，來完成；導致泵的循環速度在额定速 ^間 廷稱作速度脈動。速度脈動導致在每一 ^ 。 同部分電動機扭矩量較大和較小。 j ^循衣的不 動的電動機電流，極端情況下可由 鼽 =矩產生波 金 ^ 由於過熱而對電動機右 :於：定電動機電流的關鍵因素是速度波動的百分比 田指出的是對於一給定的飛輪尺寸應 外，i ί 與減小的速度的比值的平方增加。此 機的動Ϊ速度的降低’電動機風扇適當冷卻該電動 心力也下&。這些因素—起造成了實際上5。％ 開^採用特殊的措施來降低這種限制，比如提供-分 寸^加?電動機冷卻風扇，特別是加大泵的電動機框架尺 其飛輪的尺寸。然而，這些特殊措施报昂貴。 統或宜栗速的裝置’ *如不同束直徑的皮帶系 和過度j 比調節方法’#容忍增加的磨損、打滑 的最大負荷故障的問題。 以再I=要一更大的運行中的流速調節時，傳統的泵通常 的方式或以帶有一缓沖容器的循環開/關方式來

444103 $、發明說明（4) 擴作。由於需要一再循環管線、一再循環閥、一冷卻器和 控制裝置，繞泵的再循環流動非常浪費泵的功率，且增加 了成本和複雜化。採用一支撐容器（hold up t ank )也増 加了該系統的花費’它需要額外空間且使該泵系統的操作 和維護複雜化。 傳統的泵的另一個缺陷在於需要在活塞和泵的缸體之 間形成一有效的密封。這樣的密封一般是由活塞環提供的 動態密封。然而，即使提供這樣的密封，一般也會有些泄 漏，且在許多應用中對於處置或再循環這些泄漏的材料是 /種麻煩" 傳統的往復泵中，活塞環磨損經常是泵維護的主要原 因。這部分是由於密封在泵的排放壓力和活塞後侧的泄漏 接收壓力之間的全部壓差而產生的，從而導致這些密封更 快地磨損。具體而言’後側壓力經常等於或小於泵的入口 壓力，從而產生一個通過活塞環密封的非常顯著的壓力下 降。這又增加了活塞環的磨損速度。 在往復泵上的入口和出口閥一般是特殊設計的流體觸 發單向閥’以適應泵的較高的循環速度，同時得到最長的 可能的運行壽命。而且，即使這些閥是特殊設計的，閥的 失靈經常是泵發生故障的原因。往復泵的設計速度基於所 需要的容積流速（v〇lumetric flow rate)和泵的缸體内 的活塞的工作容積。因為以較低的速度運行的較大的工作 容積需要較大的物理上的泵的體積和較高的造價，安裝一 個以最高可容許速度運行的泵已成為慣例，該速度由往=

444 彳 03 五、發明說明（5) 力、活塞環磨損速度和NPSH需求所限制。這樣高的速度， 叙在200至600轉/分鐘範圍内’對閥的壽命施加了 一 非常沉重的負擔。 希望有一種在復栗，該系沒有上述的傳統的往復泵的 缺點，且實際上增強了傳統往復泵的有利方面。本發明的 往復泵將傳統往復泵的設計缺陷減到最小或消除，包括. (1 )磨損件的維護，比如閥、活塞環和推桿密封環；（2 )由於在較低的淨吸入壓差（NPSH )應用中而產生的泵的 氣穴損害的維護；（3 )泵送的流體從過程液流（pr〇^ss stream)的泄漏；（4 )泵送的流體到泵周圍的泄漏·， ^對於安裝設計的較高的淨吸入壓差（NpsH )需求； 丄泵达的流體*系周圍的潤滑油；亏染；（7 )較高的造 i日關奶产炫用於女裝的空間需求及（9)與暴露的運動部件 .巴。知用本發明，上述的缺陷可被最小化或消 二率而且增強了傳統往復泵的有利方® ’比如較高的熱力 括：n彳/往復^泵的有利方面在此之前還不可知，它ξ 的可變的流、乘，邛没叶壓力時有從〇 %至1 00 %的設計流迷 中在冷待：時右t效率提高；（2 )在低溫流體泵送應用 2 = ;: =熱量泄漏·，及(”以減小的速度 提高往復&性能的嘗試-直集中在： 在往復的低溫和=的滑塊驅動往復泵的尺寸’ 次密封泵的設計上創新發展，及轉換成

f 444103 五、發明說明（6) 線性馬達驅動的往復設計 ， 對於改變傳統的滑塊驅動的往復泵的尺寸，已經有增 加系的尺寸來提供一大於普通考慮所必需的工作容積的^ 案二採用更大的泵增加了泵的成本，但有通過減少傳遞預 f流量所需的泵循環數目而減少了磨損件維護的益處，減 少了由不充分的淨吸入壓差c NPSH )損害所導致的維護成 本’減少了為滿足較高的淨吸入壓差（NPSH )需求的安裝 成本（例如’所需容器高度更低）’由於較低速度的運行 和減小的入口和出口閥壓力，降低損失而提高了熱力效 〇 、然而，上述的由採用更大的泵而產生的益處是以重 的代價而得到的：（1)較高的泵的造價；（2)由於較大 =舌塞直徑需要密封，增加了從栗送液流中的流體泌漏； 由於所需活塞桿密封的較大直徑而導致增加的流體 而揭i泄漏到泵的周圍；（4)由於採用較大尺寸的部件 的安裝成本；（5)由於採用較大尺寸的部件 )^ / 了 Γ間需求，（6 )增加了備用部件的成本；及（7 本σ 於較大尺寸而導致的剩餘的維護勞動和裝卸成 寸Λ Ϊ 舉的優點和缺點的對比已經導致了往復果的尺 寸^加大範圍的限制。 V 在低溫往復嚴上ίΑ恭β a , / 、 封，如在包括.（1)採用新的動態密 口和/啖出，792, 289中所公開，（2 )改變入 次出口間,又计，如在美國專利No. 4, 792, 289、5，

第12頁 444103 五、發明說明（7) 511，9 55和5, 57 5, 626中所公開；（3)減少熱量泄漏的設 計，如在美國專利NO. 4, 396, 362和4, 396, 354中所公開； (4 )引入用於減小NPSH需求的第二（或多個）預壓縮 腔’如在美國專利肋.4,239,460;5,511，955 和5,575,626 中所公開；及（5 )引入用於減小淨吸入壓差（NPSH )需 求和提供改進的容積效率的過冷卻機構，如在美國專利 No,4,3 96,36 2 ;4,396,354 和 5,511，955 中所公開。然而， 上面列舉的改進沒有一個採用了 一種密封設計（即，對泉 送流體沒有使用動態密封去防止向泵周圍環境的泄漏）。 美國專利No. 4, 365, 942公開了 一種密封的低溫泵，該泵包 括電子線圈，該線圈依靠所需栗送的液氦的極度低溫而保 持超導狀態。然而這種針對液氦特性設計的可能是獨特 的’它不能廣泛適用於泵送其它的流體。 如上所述，現有技術中已經提出了將一個線性馬達用 作一個往復泵的驅動裝置。將這種類型的驅動裝置用於— 個果中具有結構緊湊、降低能耗、降低成本和減少維護的 優點並且適用於那些以常規驅動方式設計的泵不可能適用 的情況下。這樣的線性馬達驅動裝置已被證實可用於密閉 泵和非密閉的泵中。已被披露的線性馬達驅動泵可用於油 或水的井下泵送，如在美國專利Nos.4,350, 478 ; 4,687,〇54;5，179,306;5,252,043;5,409,356 和5,734’ 209中所彼露的。 美國專利No. 4, 687, 054披露一種濕空氣間隙設計形 式’這種濕空氣間隙設計形式沒有使用密封件以將泵送液

444703 五、發明說明（8) -- 體與在定子和電枢之間的馬達空氣間隙隔開。 美國專利1^.4,350,478;5，179’306;5,25 2,0 43 以及 5, 734, 209披露了使用密封件以使馬達空氣間隙與系送液 體隔開。許多現有技術所設計的密封形式是用一種潤滑和 換熱油填充所述空氣間隙。應該認識到，上述所有的栗都 是在被它們泵送液體完全浸沒的條件下操作的，因此，如 在本發明的優選實施例中所需要的’違到二卷密稱密封以 .啤止液體泄漏到周圍環境是一個未解決的問題。 另外一些使用一種密閉方式的電動線性馬達驅動泵已 被披露’它們用於許多領域，諸如用於泵血（美國專利 No.4,334’ 180)、用於大容積低壓氣體輪送領域（美國專 利No.4, 518,317)、一種概念上的雙作用泵設計（美國專 利No· 4, 96 5’ 864 )和使用常規平面線性馬達的非密閉設計 形式（美國專利No. 5, 083, 905)。 在上述現有技術中，沒有一個講述了蘊涵著本發明全 部優點的、意圖用於工業生產或產品輸送領域中的密閉泵 設計方法。 在利用本發明的各種實施例對本發明進行的描述中， 與在分配腔和/或儲液腔或活塞組件的移動有關的詞語"工 作谷積彳日的疋/舌塞組件通過一個分配衝程或一個吸入衝 程而導致的分配腔和儲液腔的流體接收區域容積的逐漸變 化。在活塞組件的分配衝程中，分配腔的流體區域容積逐 漸減小而儲液腔的流體區域容積以相同的體積量增加β在 活塞組件的吸入衝程中’儲液腔的流體區域容積逐漸減小

第14頁 444103 五、發明說明（9) 而分配腔的流體區域容積以相同的體積量增加。當活 件分別通過其分配衝程和吸入衝程時，上述的分二腔和^ 液腔的流體區域容積的逐漸減小和增加與所述活塞組 分配腔和儲液腔内的容積逐漸變化量是相等的。當在缸= 和活塞组件之間的所述密封件以不移動的方式固定在所J 缸體上時，所述工作容積等於活塞組件通過密封件（在八 配衝程或吸入衝程中）的移動距離乘卩（χ)通過所述； 封件的活塞級件長度的橫截面積。 本發明所涉及的各種”密閉"或"密閉密封"泵指的是， =帶有在泵送流體和外界環境之間的動態密封件的泵。動 態密封件是在兩個相對於運動的物體之間並可在所述密封 ，滑動的密封件，用於防止一種流體從一個壓力大的區域 饥到個壓力較小的區域。如上所述，在本發明所要求保 護的密閉栗中’在泵送流體與外界環境之間不具有這種 態密封件。 發明尊旨 用於液體的往復泵，所述泵包括一個缸體，所述缸體 具有外壁’所述外壁提供了 一個封閉的内腔部分，所述内 腔部分具有相對的端部。一個活塞組件具有—個分配端部 和 個相對的端部，所述活塞組件以可移動的方式安裝在 所述内腔部分内以在所述内腔部分的相對端部之間沿著相 對的線性方向移動。一個密封件位於所述活塞纽件和所述 缸體之間以便當所述活塞組件在所述缸體的封閉内腔部分

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五、發明說明（10) 内移動時能夠在所述活塞組件和活塞缸體之間保持一種動 態流體密封。所述密封件將所述，腔部分分成一個分配腔 和一個儲液腔。一個線性磁驅動系統能夠產生一個線性蔣 動磁場以使所述活塞組件沿著：述相對的線性方向移動 一個閥控輸入管與所述内腔部分的分配腔相通以便當所述 活塞組件沿著一個線性方向通過一個液體接收吸入衝程並 通過一個工作容積時將液體引入到所述分配腔中並使液體 充填所述分配腔的容積。一個閥控輸出管與所述内腔部分 的分配腔相通以便當所述活塞組件沿著一個與所述線性方 向相對的方向通過一個液體分配衝程並通過一個工作容積 時將液體從所述分配腔中排出。一個能量儲存和釋放媒體 能夠與所述活塞組件共同作用以便儲存由於所述活塞組件 通過所述吸入衝程而產生的能量，並且當所述活塞組件通 過所述分配衝程時，所述能量儲存和釋放媒體能夠將所儲 存的能量釋放給所述活塞組件。 在本發明的優選實施例中，所述泵是密閉泵。 在本發明的一個優選實施例中，所述能量儲存和釋放 媒體至少部分地充填所述儲液腔以便當所述活塞組件在吸 入衝程中通過所述儲液腔的一個工作容積時在所述儲液腔 内儲存能量。 在本發明的最佳實施例中，所述能量儲存和释放媒體 是以弹性壓縮或延伸為條件以便儲存和釋放能量。所述能 量儲存和釋放媒體最好是一種氣態物質。當一種氣態物質 用作所述此量储存和釋放媒體時，最好使所述氣態物質至

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五、發明說明（11) 少部分地充填所述缸體的儲液腔。但是，在本發明中’所 述儲液腔中的液體也可處於這樣一個高度’即，使所述活 塞組件在所述健液腔中的部分完全在所述液體内。實際 上，在本發明的一些實施例中’所述液體可完全充填所述 健液腔。 在本發明的一個優選實施例中，所述磁驅動系統是一 種多相線性馬達，它包括一個電源和一個可編程微處理 器，所述可編程微處理器用於對所述電源的操作進行控制 以調節控制所述活塞組件的移動。 最好’所述可編程微處理器可調節控制所述電源的操 作以調節控制所述活塞組件的運動特性，諸如所述活塞組 件在每一個線性方向上的衝程長度、所述活塞組件在每一 個線性方向上的衝程時間以及所述活塞組件的往復循環程 度’特別是在循環移動時間中的每一個時刻處所述活塞組 件沿所述相對線性方向通過整個移動路徑上的位置、速度 和加速度。另外，還可被控制的活塞組件運動特性包括可 活塞組件在不運動階段的時間長短。根據需要，所述 ^組件的不運動階段可出現在任—個循環内或兩個循環 之間的任何時間和位置上。 =明的一個優選實施例中，戶斤述可編程微處理器 和分gn # \ Μ & &件 個衝程（例如，吸入衝程 衝程）的持績時間歲其—Μ使其中—個衝程（例如，吸入 續時門不门、* 、 個衝程（例如，分配衝程）的持 積吁間不同。在所述泵砧 ^ 的操作的—種優選方式中，吸入衝

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五、發明說明（12) 程的持續時間長於分配衝輕的持續時間。 在本發明的另一個^選形式中’所述可編程微處理器 可調節控制所述活塞組件的楯環移動以使所述活塞组件的 循環移動是連續的或者是不連續的。即’所述栗的操作是 可控制的以便在所逑活塞组件的任何一個循環内或連續 環之間為了多個不同位置的任意一處提供一個所需持續 間的運動暫停’每一個循環都包括所述活塞組件的一個吸 入衝程和一個分配衝程。 在本發明的一個優選實施例中，所述活塞包括一個位 置傳感器，所述位置傳感器能夠為所述磁驅動系統的可 程微處理器提供一個反饋電信號。 在本發明的最佳實施例中，所述線性磁驅動系統包括 一個定子和電樞，所述定子位於所述缸體附近並在所缸 體外部，所述電樞位於所述缸體内部的活塞組件上。κ 在本發明的一個優選實施例中，在所述能量儲存 放媒體是一種氣態物質的情況下，可使用一個機械的 的能里儲存和釋放媒體（例如，彈簧、波紋筒，等等）' 、 便有助於儲存來自於所述活塞組件在一個線性方向上移^ 而產生的能量，並且在所述活塞組件接著沿著另—個與 述線性方向相反的方向移動過程中能夠將所儲存的二 或分配放給所述活塞組件。 置样 在本發明的一個優選實施例中，設置一個與用於向 述泵供給液體的一個閥控輸入管相通的儲液池。 ° 444703 五、發明說明（13) 填充並具有一個未被液體充填的空間，所述未被液體 充填的空間中具有一種可彈性壓縮和膨脹的媒體（例如， 體）以便即使在所述液體以—種非固定的脈動流速 Τ至：述泵中的情況下也能使所述栗的液體流的脈動最 =二’使所述液體以—種基本不變的流速輸送到所述 且有施：中"斤述未被液體充填的空間包括-種 能的絕熱裝置，或者設置-個導熱 個所需的ίΐ 於使所述儲液池中的液體保持一 浮，ίϊ面包括一個排氣管線、-個閥和液面 保持-個所；：：；作所述闊，"使所述儲液池中的液體 所述，⑨置-個導管裝置， 述系的輸出部分與=，；：個可分離且密封的連接裝置使所 在本發明的另液池的一個底壁部分相連。 述導管裝置通過所述::施例中’設置一個導管裝置，所 述泵的輸出部分相储液池中的未被液體充填的空間與所 充，由二種所述儲液池可完全被所述泵送液體填 充填的空^完全、，肖彈性和膨脹媒體的作用使任何未被液體 附加的彈性愿=和失°在本發明的這個實施例中，使一個 振動板蓄能器）^延伸媒體（例如’充填液體的波紋筒或 /所迷儲液池的内部相連通以使輸送到所 五、發明説明（14) 述系中的液體脈動最小化，即，使所述液體以一種基本不 變的流速輸送到所述儲液池中。 在本發明的一些實施例中，構成在所述内腔部分的儲 液腔中所述能量儲存和釋放媒體的氣體是非冷凝的，並且 不是所述需要泵送液體的氣化物’所述系逛包括用於供給 和排出所述氣態物質的裝置以及用於在所述系中保持一個 所需的氣體儲存量的控制裝置。 在另外一些實施例中，構成在所述内腔部分的儲液腔 中所述能量儲存和釋放媒體的氣體由一部分所述需要泵送 液體的氣化物和一部分不是所述需要泵送液體的氣化物的 一種非冷凝氣體構成，所述菜還包括用於以可控制流量的 方式向所述泵供給所述非冷凝氣體和從所述泵排出所述非 冷凝氣體的裝置。對於一些實施例’所述氣體僅由所述需 要泵送液體的氣化物構成。 在本發明的一個優選實施例’所述栗用於栗送一種液 化氣體，所述液化氣體可以是一種低溫液化氣體，所述缸 體包括在所述分配腔的一個區域處的絕熱裝置以使所述需 要泵遊液體保持在一個維持所述液態所需的低溫以及在所 述儲液腔的一個區域處的絕熱裝置以使所述儲液腔保持在 一個所需的暖溫下，從而使所述儲液腔容積的至少一部分 維持在一種氣態下，所述儲液腔中的氣體壓力保持在所述 氣體臨界壓力之下。但是，應該理解，涉及本發明中最廣 泛的方面是，可在所述儲液腔中的氣體壓力基本保持在氣 體臨界壓力處或在所述氣體臨界壓力之上的條件下操作所

第20頁 4441 五、發明說明（15) 述泵。 -個ίίΚ” 一個實施例中’所述泵的儲液腔中具有 部分相遠、i 4 $，所述能量儲存和釋放媒體與所述波紋筒 入衝程將处:以使所述波紋筒部分響影所述活塞組件的吸 太此夏儲存在所述能量儲存和釋放的媒體中。、$德ir π ί明的一個優選實施例中，所述波紋筒部分是所 如°，L 個端部，並且所述能量儲存和釋放媒體（例 種彈育）與所述波紋筒部分的一個外壁接合。在這 個實施例中，所述儲液腔的波紋筒部分可被充填一種液 體。 在本發明 所述儲液腔中 所述波紋筒部 本發明涉 包括下列步驟 所述活塞組件 的一個優選實施例 量儲存 並且所述能 分中的氣態 中，一個波紋筒 和釋放媒體是一 物質 及一種用於泵送一 :提供一個 一個封閉内腔 述活塞組件包 個線性移動磁 復通過一個分 缸體之間設置 分配衝程和回 持一種動態流 個裝有所需分 以可往復移 部分中，所 括一個分配 場以使在所 配衝程和吸 一個密封件 程中使所述 體密封，所 配液體的分 泵，所 動的方 述活塞 端部和 述紅體 入衝程 以便在 活塞組 述密封 配腔和 種液體的 述泵具有 式安裝在 缸體具有 一個相對 内的所述 ;在所述 所述活塞 件和所述 件將所述 一個儲液 方法， 一個活 一個活 相對的 的端部 活塞組 活塞組 組件的 活塞缸 内腔部 腔；將 部分位於 種充填在 所述方法 塞組件， 塞缸體的 端部，所 ;產生一 件分別往 件和活塞 整個線性 艨之間保 分分成一 戶斤述需要

444103 五、發明說明（16) --------- 系送液體引入到所述，配脸中；使所述缸體 這；。二2塊活塞組件的分配衝程和Si 配端部保持在液體内；在】：„述活塞組件的分 釋放媒體以便當所述活塞魬# 地提供一個能量儲存和 量儲存和释放媒體能夠儲存处所述吸入衝程時所述能 所述分配衝程時所述能量儲5碟t當所述活塞組件通過 量傳遞給所述活塞組件。存和釋放媒體能夠將所儲存能 根據本發明的一個優撰古 腔中提供所述能量儲存和释放媒體。所述内腔部分的儲液 根據本發明的一個優鸯^ 體包括一種氣態物質，最好二‘ J f能量儲存和釋放媒 液腔中達到一種程度，即，在述L =物質充填到所述儲 程和吸入衝程中使所述 “，塞组件的整個分配衝 *配在端部相對的以在 口 在一個優崔古、Ί丄 丁 存和釋放媒體時，在 =^ 2 3物質作為所述能量錯 的液體和氣態物質之形^丄個2程^中在所述將被泵送 液相/氣相界面被 定目氣相界面並且所述 述液體内的高度/持在—個使所述密封件完全浸沒在所 性移動ί本發明的一些優選方法，建立了 Μ ^ 的步驟，該所述線性移動磁m所述線 處：器控制的電源產生的。㈣疋由-個可編程 發明的一個優選方法包括在所 &缸體内確定所述活 444103 五 '發明說明（17) 塞組件的位置以及根據所述確定結果控制所述線性移動磁 場的一些步驟。 本發明的一個優選方法還包括利用一個線性磁驅動系 統產生所述線性移動磁場的步驟，所述線性磁驅動系統使 用了一個定子和電樞’所述定子位於所述泵的活塞缸體附 近並在所述活塞缸體的外部，所述電樞位於所述活塞缸體 内的所述活塞組件上’從而在所述定子的内表面和所述電 樞的外表面之間形成一個空氣間隙’所述活塞缸體的設置 在該間隙中中。 本發明的一個優選方法還包括將一種氣態物質和一種 附加的機械媒體一同使用以便儲存由於所述活塞組件在分 配衝程或吸入衝程中的移動而產生的能量，然後在所述活 塞組件的另一個衝程中將所儲存的能量傳遞給所述活塞組 件。 根據本發明的一個方法，在所述儲液腔中的所述氣態 物質是一種非冷凝的並且不是所述需要泵送液體的氣化 物’並且所述方法還包括以可控制流量的方式將所述非冷 凝氣態物質供給到所述泵以及將其從所述泵中排出的步 驟。 根據本發明的一個方法，在所述儲液腔中的氣態物質 是所述需要泵送液體的氣化物。 根據本發明的另一個方法，所述氣態物質是由一部分 所述需要栗送液體的氣化物和一部分不是所述需要泵送液 體的氣化物的一種非冷凝氣體構成的，並且所述方法還包

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五、發明說明（18) ---- 括以可控制流量的方式將所述非冷凝氣體供給到所述泵以 及將其從所述栗中排出的步驟。 本發明的一個優選方法還包括在所述泵的操作過程中 調制所述線性移動磁場以改變所述活塞組件運動的步驟。 所述改變活塞組件運動的優選方法包括改變所述活塞组件 的「個或多個衝程長度、所述活塞組件的往復循環程度、 所述活塞組件的位置、所述活塞組件的速度和所述活塞组 件的加速度的步驟。 本發明一個優選方法包括將所述需要泵送的液體從一 個儲液池輸入到所述活塞缸體中的步驟。在本發明的這個 實施例中所述方法最好還包括使所述儲液池中的液體保 持一個所需高度的步驟。 本發明的一個使用一個儲液池的優選方法中，還包括 ^用所述需要果送液體部分填充所述儲液池的步驟，並且 所述儲液腔内的一個未被液體充填的空間中具有一種可 壓縮的媒體。 — 根據本發明所述方法的另一方面，所述儲液池完全被 種需要分配的液體填充並且提供一個蓄能器（例如一個 ^形的波紋筒或振動板）或使用其它媒體以使被導入所 述儲液池中的液體流脈動最小化。 域中本發明的一個優選方法還包括在所述分配腔的一個區 在一使所述泵的外部缸體絕熱以使所述需要泵送液體保持 熱r個所需低溫下的步驟以及對所述儲液腔的一個區域加 、、、以使所述儲液腔的該區域保持一個所需的暖溫下以使所

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1' 444 1 03 ---~-- 五、發明說明（19) 述儲液腔的一 所述儲液腔中 下。但是，在 基本保持在氣 條件下操作所 適用於泵送低 根據本發 所述能量儲存 紋筒部分可利 能量儲存和釋 在使用一 分作為所述儲 述能量餘存和 明的這個實施 充。 根據本發 述儲液腔中並 述氣態物質是 部分容積 的氣體麈 本發明中 體臨界麋 述泵。戶斤 溫液化氣 明的一個 和釋放媒 用所述活 放媒體中 種波紋筒 液腔的一 釋放媒體 例中，所 最好，使 壓力之 氣體壓力 力之上的 體，特別 用一個與 使所述波 以在所述 波紋筒部 部分與所 。在本發 種液體填 分位於所 部分，所 處於一種氣態下的步驟。 力保持在所述氣體的臨界 ，也可在所述儲液腔中的 力處或在所述氣體臨界壤 述方法適用於泵送液化氣 體。 方法，在所述儲液腔中使 體相連通的波紋筒部分以 塞組件的吸入衝程而移動 儲存能量。 部分的優選方法中，所迷 個端部並且使所述波紋筒 (例如，一種彈簧）相連 述波紋筒部分可完全被〜 明的一個實施方法，所述波紋筒部 利罔一種氣態物質充填所述波紋筒 所述能量儲存和釋放媒體。 B示之簡 ΛΑ # Ξ ^疋i本發明所涉及的一種密閉往復泵的一個實施例 ' 不忍圖，在一個局部視圖中，表示了所述線性磁驅 動糸統的~部分； 圖2是本發明所涉及的一種密閉往復泵的另/個實施 麵

第25頁 f 444 1 五、發明說明（20) 例的戴面示意圖； &丨M f 3疋本發明所涉及的—種密閉往復泵的另一個實施 例的截面示意圖； 夂$ ΛΑ圖4疋本發明所涉及的一種密閉往復栗的另一個實施 例的截面示意圖； 一圖4Α是表不根據本發明所涉及的一種密蘭往復泵的另 固實施例的一個特定的儲液腔結構的局部截面示意圖； 圖5疋本發明所涉及的一種密閉往復泵的另一個實施 例的截面示意圖；以及 圖6是本發明所涉及的一種密閉往復泵的另一個實施 例的戴面示意圖。 之詳細說明 如圖1中所示，本發明的一個優選實施例涉及了一個 往復果，所述往復泵由附圖標記丨〇表示。所述泵〗〇是〆個 密閉泵’所述泵包括一個位於一個配合缸體丨4中的活寨錤 件1 2。所述活塞組件1 2包括一個活塞丨3，所述缸體丨4包换 外壁1 6，所述外壁1 6中具有一個封閉内腔部分丨8，所述活 塞組件1 2可在所述封閉内腔部分1 8中移動。設置套筒1 5， 以使套筒15從所述缸體14的外壁16的内表面支承活塞組件 1 2並能使所述活塞紐;件1 2在所述缸體的封閉内腔部分1 8内 自由移動。所述套筒15由一種低摩擦系數且具有可接收磨 損特性的材料製成，諸如一種複合添加成分的鐵弗龍 (composite-filled Teflon)或能夠為相對滑動表面提 m

Hi 第26頁 |i 4 4α· ·； ---__ 五、發明說明（21) " ' '" ' 供—種乾潤滑轉移薄獏（transfer η1πι)的其它聚合材 料如果使用了所述能夠為相對滑動表面提供一種乾潤滑 ，移薄膜的聚合材料，那麼無需再對所述套筒15使用一種 單獨的液體潤滑劑。如果需要的話，所述套筒1 5可安裝到 缸體壁或活塞組件上。 ―個活塞密封件1 7設置在活塞1 3的外表面和缸體1 4的 内表面之間以將所述封閉内腔部分〗8分成一個分配腔2 〇和 一個儲液腔2 2。這種結構，在因分配衝程和回程而分別導 致的活塞組件12上下移動過程中，憑借有效地使通過所逑 活塞密封件1 7的液體泄漏程度達到最小，使泵送效率達到 最佳程度。提供這種密封功能的一種適宜的設計將對本領 域普通技術人員是顯而易見的，因此在本發明最廣泛的實 施範圍中沒有設定限制。例如，所述密封功能可被下列配 置’如活塞環、迷宮式密封件、分段活塞桿式密封件或其 它公知密封裝置提供。另外，密封裝置可被安裝在活塞j 3 或缸體14上’或者同時安裝在活塞13和缸體14上。在該優 選實施例中’所述活塞密封件丨7是固定的並安裝在所述缸 體14的内壁上，該區域供所述活塞丨3移動，從而，在活塞 組件12的整個往復衝程過程中，在所述活塞和所述缸體内 壁之間提供有效的密封。應該認識到，所述活塞密封件i 7 是一種動態密封件，如此，將會伴隨有一些透過所述活塞 密封件的少量可控液體的泄漏，因為這種情況是由經過所 述活塞密封件施加的壓差的方向和大小來支配的。 仍參見圖1，所述缸體1 4將接近相對端部2 4和2 6，並

第27頁 4心丨、 明說明（22) 見所述活塞組件1 2被安裝成適合沿著活塞組件1 2和配合缸 體1 4的中心軸線2 7往復移動。 從圖1中可看出，所述需要泵送的液體最好在所述活 寒組件12下端28下方的一個區域中進入和排出所述缸體的 所述分配腔2 0和從所述分配腔2 0排出。特別是，需要泵送 的液體通過輸入管30進入所述内腔部分1 8的封閉端24並通 過輸出管32從所述封閉端24排出。分別利用輸入閥34和輸 出閥36從所述缸體的所述内腔部分1 8經過的輸入流和輸出 流。 所述儲液腔22最好包括一個橫截面積與所述分配腔20 相等的下部38和一個橫截面積大於所述分配腔20的擴張上 部40。 在本發明的該優選實施例中，在所述活塞組件1 2的分 配衝程和吸入衝程的整個長度上，在所述活塞組件1 2頂部 上方的所述儲液腔22擴張上部40的上部區域被一種氣態物 質部分或完全充填。在最佳實施例中所述上部區域被一種 氣態物質完全充填；但是，當所述上部區域被一種氣態物 質部分充填時，所述上部區域的其餘空間可被一定量的備 用液體佔據。 , 根據本發明，所述氣態物質可以包括一個所述需要泵 送液體的氣相或一種不同的非冷凝氣體的氣相，或者是這 兩種氣體的混合物。在所述活塞組件1 2上方的所述儲液腔 22 2所述擴張部分40上部區域中的這種氣態物質能夠提供 疋程度的彈性壓縮性和膨脹性，從而在每一個活塞組件

第28頁 1 〇3

的往復 仍 狀，以 容積内 上部擴 述活塞 實施範 述換熱 員所用 件、一 需要的 度、壓 流入所 入閥46 氣閥48 循環中使活塞包件1 9 μ七U庙、1淋 .„ 殂件1 2上方的壓力變化達到最小。 J見〒卜給出了所述上部擴張部分4〇的尺》 達到在所述活塞组件往復運動的每一個周期中上 :ί 2化最小。最好利用-個換熱裝置“在所述 張邛分40内保護適當的氣體體積和壓力從而 組件12上方的氣態* f的溫度。在本發日月最廣= 圍中沒有對所用的所述換熱裝置作具體的限定，所 裝置可包括任何一種公知的並為本領域普通技術人 的換熱裝置。例如，換熱裝置44可包括電子加熱元 種液體循環的盤管、外部對流系統等。如果願意或 話’根據所述需要泵送液體的特性，諸如液體溫 力和氣態壓力’可使用一個用於控制所述氣態物質 述紅體14的所述儲液腔22的所述上部40中的氣體輸 以及一個控制所述氣態物質從所述上部40排出的排 仍參見圖1，所述泵1 〇包括一個線性磁驅動系統5〇。 所述驅動系統50包括一個與配合缸體14的所述外壁16相鄰 接的定子52 ’所述定子52在用於安裝所述活塞組件12的所 述封閉内腔部分1 8的外部。所述定子52是應用於所述活塞 組件1 2的磁力源以使所述活塞組件能夠往復移動。所述定 子52是由多個軟磁極片54 (最好由鐵製成）和多個繞製線 圈5 6 (最好由絕緣銅線製成）。所述多個軟磁極片和多侧 繞製線圈為環形並沿著所述定子5 2的中心軸線交替堆疊。 所述定子52在所述活塞組件12的往復移動方向上產生

第29頁 ί 444 1 五、發明說明（24) 一個線性移動磁場，所述移動磁場是通過對所述繞製線圈 5 6中的電流調制而產生的，所述電流是通過一個與電源組 60相連的導電線58被引導到所述繞製線圈56中的，所述電 源組6 0可以是任何一種公知形式的電源組。所述電源組6 〇 在一個組成一個普通設計的外部微處理器（未示出）的軟 體程式的控制下能夠對所述定子的所述繞製線圈中的電流 的電塵和頻率進行一種調制控制’從而在所述缸體14的所 述封閉内腔部分1 8内沿著相對的線性方向產生了使所述活 塞組件1 2往復移動的一個線性移動磁場。特別是，所述定 子52的調制磁場對一個電樞62產生一定的作用，所述電樞 6 2構成了所述活塞組件1 2的一部分。 仍參見圖1，所述電樞62是由多個永磁體64和多個軟 磁極片（最好由鐵製成）66構成。所述永磁體64和軟磁極 片6 6為環形並沿著所述電樞的中心軸線交替堆疊在一個心 轴6 5上。所述定子5 2和電樞6 2組成了 一個多相線性馬達， 所述電樞磁體的所述靜態磁場和動態定子磁場之間的相互 作用產生了能夠使所述活塞組件12在所述缸體1 4的所述内 腔部分18内往復移動的驅動力。 如上所述，在所述泵1 0的優選實施例令，所述定手5 2 與所述缸體14同軸安裝並且安裝在所述缸體14的所述外壁 16的外部。這樣，所述定子不會被所述需要泵送的液體或 儲放在所述活塞組件12上方的所述缸體14的所述上部4〇内 的氣體弄濕。在所述電樞6 2的外徑和所述定子5 2的内徑之 間的環形間隙被稱為”空氣間隙，| ，磁力線能夠集中穿過所

第30頁 ，f 444 ? 03 ___________ 五、發明說明（25) ' 一 一" ' *------- ^ ^氣間隙"，所述"空氣間隙"在圖i中所示的定子52和 2樞62的局部放大圖中用附圖標記68表示。在這種結構 宁，所述缸體外壁16位於所述空氣間隙68中，因此， 缸體外壁16是由非磁性材料製成的。 在另一種結構（未示出）中，可將所述定子52安裝在 ^體壓力邊界的内部。但是，這種結構不是優選的，因為 這會使所述定子5 2暴露在所述泵送液體和/或儲放在所述 缸體14内腔部分18的所述上部4〇内的氣體中。在這種情況 •下’所述定子部件和這些流體之間（即，定子與液體之間 以及定子和氣體之間）必須具有材料相容性並且在設計所 述定子52時需要考慮抑制壓力的問題。 可以看出在所述泵1 0的上端，一個磁制伸縮型位置反 饋傳感器72以一種非接觸的方式與所述活塞組件12相鄰隔 離安裝，從而提供一個反饋電信號，所述反饋電信號在圖 1中由附圖標記73示意性地示出表示活塞13的位置和速 度。所述反饋電信號73被引導到所述電源控制组60，接著 所述電源控制組60對通過所述導電線58被引導到定子線圈 5 6中電流的電壓和頻率進行調制。在本發明中最好使用這 種反饋系統或”閉合回路"系統，這是因為所述反饋信號能 夠提高所述磁驅動系統的性能。但是，應該理解的是，不 是必須使用一個反饋系統，根據本發明中最廣泛的實施範 圍也可採用沒有安裝一個反饋系統的一種”開放回路11模 式。 如圖所示，所述果的取向是基本豎直的’這是最佳

第31頁 I; 4441 五、發明說明（26) 的取向。但是，在一定程度上偏離所述豎直取向也是允許 的’只要所述缸體的所述内腔部分1 8的液相和氣相之間保 持一個比較明顯的界面74以及所述儲液腔22中的所述界面 7 4在所述活塞绝、封件1 7上方保持一個明顯的高度即可。特 別疋’ _所述系的工作轴線27接近水平時，存在著氣體從 所述内腔部分1 8的儲液腔22逸散到在所述活塞密封件丨7下 方的分配腔2 0中的危險並且最終逸散到所述活塞丨3所經過 的工作容積（working swept v〇lUIDe)。這種氣體的逸散

是由所述兩種流體（氣體和 方攪動混合而引發的。所述 的運動以及所述兩種流體相 封件1 7的上方混合。由於作 利於該方向上的液體泄漏， 體混合物通過所述密封件1 7 塞13下方的所述分配腔2〇的 到所述泵輸出的液流中。由 氣體再充填到所述儲液腔22 足所述泵的操作控制的要求 直取向的可允許程度是需要 4 0令的氧體之間的相對密度 件的衝程長度以及所述衝程 能給出對相對於豎直方向的 因為作出這樣的一個限定需 該注意的是’如果所述泵1 Q 液體）在所述活塞密封件1 7上 兩種流體由於所述活塞組件1 2 對浮力的作用而在所述活塞密 用在所述密封件17上的壓差有 因此將會發生使上述氣體和液 向下泄漏。泄漏到位於所述活 這個區域中的氣體將會被排放 於存在氣體損耗，因此必須將 的所述上部40中’這樣才能滿 。所述泵工作軸線2 7偏離其豎 泵送液體與在儲液腔22的上部 比以及其它變量，諸如活塞組 的循環速度，的一個函數。不 所允許角度的精確限定，這是 要考慮到大量因素。但是，應 安裝在一個具有瞬時加速度或

第32頁 4 4 4 I u 五、發明說明（27) Ϊ Ϊ加逮度的移動裝置中，那麼必須以矢量的形式將這樣 27偽雜堅古古ί 步限定所述泵的工作軸 偏離豎直方向所允許的程度。 在最佳的操作方式中，在所述活塞的整個往復衝程 中，所述液相/氣相界面74明顯地保持在密封件丨7的上 方，即，當活塞1 3在其往復移動的近端極限（上限、）和遠 端極限（下限）之間往復移動時，所述密封件〗7的上邊Η 和下邊77都保持在所述液相中。這樣，能夠防止所述缸體 Ϊ4的健液腔22内的氣態物質通過所述密封件17移動到需要 從分配腔20泵送的液體中。這可通過當活塞13在其往復移 動的近端極限和遠端極限之間的一個分配衝程中往復移動 時至少使所述密封件1 7的下邊77保持在所述液相内來實 現。 所述界面74的最佳位置取決於所述需要泵送液體的實 際特性。特別是’從所述分配腔2 〇泵送的所述液體和在所 述储液腔22的所述上部40中的氣體與所述定子52和電梅62 的可接受操作溫度極限相關的溫度要求是在沿著所述活塞 組件1 2的長度方向設置所述液相/氣相界面7 4的位置時必 須考慮的關鍵因素。 重要的是，在所述儲液腔22内的氣體和液體壓力保持 在這樣一個程度’以保證在每一個往復運動的循環中使液 體通過所述活塞密封件1 7的淨泄漏量基本為零。特別是， 在所述活塞組件12的一個向下衝程或液體分配衝程中，液 體通過所述活塞密封件1 7向上泄漏，而在所述活塞組件的

五、發明說明（28) /個向上衝程或回程（吸 所述活塞13的整個向上衝 述活塞选封件1 7上方的泄 在所述儲液腔22申的 或容量不是一成不變的， 循％過程中具有少許波動 漏量形成了一偏既不會升 氣相界面高度，即，一個 於所述活塞組件12在其衝 述密封件上的總波動壓差 1 7波動泄漏’從而使所述 升和下降。但是，如上所 面74的高度既不會升高也 入衝程）中，液體向下泄漏，在 程中’池漏的液體被引導到在所 漏液體儲液部分76中。 泄漏液體儲液部分76的特定高度 而是在活塞組件1 2的每一個往復 。在每一個循環中的零淨活塞泄 尚也不會下降的時間平均液相/ 基本不變的平均高度。當然，由 程長度上往復運動以及作用在所 而導致液體通過所述活塞密封件 液相/氣相界面74的瞬時高度上 述，所述時間平均液相/氣相界 不會下降。 可利用幾種方式對所述儲液腔22的上部40中的氣態物 質壓力進行控制，以使液體通過活塞密封件1 7的淨泄漏量 為零。特別是，將所述壓力控制在介乎所述泵的所述液體 輸入壓力和液體輸出壓力之間的一個水平上。所述儲液腔 2 2的上部4 0中的氣態物質壓力變化對液體通過活塞密封件 1 7的泄漏量具有一定的影響。當所述活塞組件1 2分別向下 移動和向上移動時，在向上和向下方向上的液體泄漏量是 有很大差異的。當所述活塞紐件1 2通過工作容積時’所述 儲液腔22的上部40中的氣態物質壓力和所述分配腔中的 壓力用於在所述活塞組件12的移動中全面限定液體通過所 述活塞密封件1 7泄漏的壓差。飯定所述分配腔2 〇的工作容

第34頁 i- 4 4 4- j ^ i- 4 4 4- j ^

五、發明說明（29) 積中的壓力是由所述泵的應用條件所限定的，對所述儲 腔22的上部40中的氣態物質壓力進行控制以調節液體通^ 所述活塞密封件17的向上泄漏量和向下泄漏量，從而在^ 述活塞組件〗2的每一個往復循環中達到淨泄漏量為零^ 件。液體是通過活塞密封件丨7沿著在活塞密封件上從高^ 低的壓差方向泄漏的，並且液體泄漏量隨著在所述密封 上的壓差的增大而增多。 存在於所述活塞組件1 2上方的所述儲液腔2 2上部4 〇中 的氣態物質具有一種能量儲存功能。特別是，在所述活塞 組件12經過其吸入衝程向上的運動，需要少量的磁輪入功 將低壓液體引導到所述活塞1 3下方的所述分配腔2〇的工作 容積t ;但是，所述活塞組件〗2上的壓差需要產生一個在 所述活塞组件12向上運動時，從所述線性磁驅動系統5〇較 大的磁能輪入。在接下來的向下衝程或分配衝程中，當所 述液體通過輸出閥36排出時，作用在所述活塞下方的所 述需要泵送液體上的高壓需要报大的輸入功。在所述活塞 13的向下衝程或分配衝程中所需要的輸入功的—部分是由 在$述電樞62和定子52之間的磁力線提供的，其餘的輸入 功疋由所述儲液腔22上部40中的壓縮氣態物質再次膨脹提 供的λ在所述活塞組件12向上衝程中被儲存在所述儲液腔 22上部40内的氣態物質中的作為壓力/體積能的磁輸入能 在所，活塞組件向下衝程中被反向釋放於所述活塞組件1 2 上。每樣，使所述磁驅動系統5 0的負载在所述活塞組件1 2 的向上衝程和向下衝程中是相等的。

第35頁 444 1 b 五、發明說明（30) 在另一個實施例中’無論是否具有一種氣態 所述活塞組件1 2的向上或回縮吸入衝程中的潛能 過一個壓縮彈簧78來完成，所述壓縮彈簧”作用 體14的上端内表面和所述活塞組件12的上端表面 面之間。使用其它的機械能、電能或磁能儲存部 述壓縮氣態物質或與所述壓縮氣態物質一起使用 發明的保護範圍内。但是，使用這些選擇性能量 不如使用在所述儲液腔22上部4〇中的氣態物質好 為加入這些附加的部件會使整體結構複雜化。 .應該注意的是，本發明最佳實施例所涉及的 消了所有在所述需要泵送的液體與所述泵的外界 態密封件，從而提供了一種密閉的密封結構。 現有技術裝置中所用的動態密封件其作用在 體在裝有加壓流體且相互運動的泵體（b〇dy )之 加壓區域流到一個壓力較小的周圍區域。在傳統 中’固定的物體是一個外殼密閉的泵體，而所述 是一個活塞桿。所述活塞桿進入所述泵殼將機械 流體上。土種U密封形式避免了違 —n，本發明最廣泛的實施範圍所涉及 直_要求一定是密閉栗β 如上所述。所述往復移動的活塞組件〗2是由 動的’所述磁力線是由電磁裝置產生的。特別是 多個外部磁場調制使所述活塞組件i 2移動。所述 的調制是通過對產生磁場的電流進行調制來完成 物質，在 儲存可通 在所述虹 或近端表 件代替所 ，都在本 儲存部件 ’這是因 泵10中取 之間的動 於防止流 間從一個 的往復泵 移動物體 功傳遞到 费態直封 的往彳裏举 磁力線驅 ,通過對 外部磁場 的，這種

第36頁 :；444 1 〇ό 五、發明說明（31) 調制能夠對所述活塞組件 控制包括對活塞組件的線性衝程長度、活塞：件 率=:ί組件在循環移動的時間中的每-時刻沿i相靜 的線性方向通過所述整個組件移動路徑對 速度進行可變的和可調節的控制。 罝連度和加 、在二個優選的操作方式中，操作所述線性馬達分 完成=活塞級件12的吸人衝程和輸送衝程提供不同的時 間’所述吸入衝程最好比輸送衝程慢。 ’ 在另一個優選操作方式中，可編程微處理器以 的方式控制所述活塞組件的循環移動以使所述 = 連續的或是不t續的，即，所述泵的操作是可控制的^ 在活塞組件的任何一個循環内或在兩個連續的循環之間使 活塞組件在不同的位置處能夠在所需時間段内暫停工 每一個循環包括一個吸入衝程和分配衝程。 ’ 如上所述，根據本發明最廣泛的實施範圍，線性 通過所述可編程控制器的使用可以改變活塞組件運動 多不同特徵。 。 圖2中示出了本發明所涉及的一種密閉往復泵的第二 實施例’所述泵由附圖標記1 0 0表示。 所述密閉往復系100是特別為泵送溫度低於外界溫度 的液體而設計的’所述液體在外界溫度下只能以氣態的方 式存在（諸如液化工業氣體，通常包括氮、氧、氬、氫、 氦、甲烷等）。在這種結構中，用於控制在所述活塞密封 件！ 7上方的所述儲液腔22上部102中氣體壓力的優選方法

第37頁 I 444 1 五、發明說明（32) 是使需要泵送的液體汽化。這會使所述儲液腔22上部102 被所述需要泵送液體的氣化相完全充填。如果所述儲液腔 22上部102中的氣化液體量過大，那麼液相/氣化相界面 1 0 4將會向著所述封閉缸體1 〇 8和所述活塞組件1 1 〇的低溫 端106下方移動。這樣，一部分氣化液體將在熱量梯度區 域11 2的較低端暴露於較低表面溫度中。從而使這部分氣 化液體被再次冷凝，接著使氣化液體的存量減少並且所述 液相/氣化相界面1 〇 4向上復位。 相反，如果所述上部1 0 2中的氣化液體存量不足，那 麼所述液相/氣化相界面1 04將自動上升，這樣，使在所述 活塞密封件17上方的液相在所述熱量梯度區域112中暴露 在較高表面溫度中。從而使液體被汽化並使所述上部1 02 中的氣化液體存量得到補充。 根據以上的描述，顯然，所述泵100的上部容積102中 的氣化液體存量的控制取決於在所述封閉細體108和其中 的所述活塞組件110的長度方向上的所述熱量梯度的控 制。 在所述上部102中的氣態物質完全或大部分由所述需 要泵送液體的氣化物構成以及所述活塞組件110上方的壓 力在所述需要泵送液體的所述臨界壓力之上的情況不，不 存在一個明顯的液相/氣化相界面。特別是，在所述臨界 壓力以上，在流體溫度升高的熱量梯度方向上存在著—個 流體密度降低的梯度。在較後的這種情況中，一種由較冷 且較稠密的"液體狀流體”與較暖且不太稠密的"氣體狀流

第38頁 444103

體"所形成的混合物將會影響所述泵的操作。在設計栗時 必須利用-些手段來解決這個問冑，例如’增加液體狀區 域和氣體狀區域之間的熱量梯度的長度以使這些流體的混 合最小化、利用傳導進行適當的熱交換以及通過使剩餘的 混合物在完全穩定溫度的情況中進行適當的熱交換。 應該注意的是，所述"臨界壓力"指的是種流體在某 一個溫度下沒有明顯地分離出液相和氣相的壓力。在所述 臨界壓力以下，達到所述液化溫度（也被稱為氣化溫度） 時會產生顯著的氣相冷凝成液相的情況並存在一個液相/ 氣化相界面。 所述線性磁驅動（圖2中示意性地示出了所述線性磁 驅動系統’在結構上可與所述泵1〇中所用的電樞62和定子 52相同）的所述電樞114和所述定子116最好在稍微高於外 界溫度的溫度條件下操作以使由電阻和渦流損耗所產生的 熱’量（圖2中由波浪形箭頭1 1 8所示）被排放到周圍環境中 而不是被排放到所述需要泵送的液體中。應該理解的是， 熱量輸入到所述低溫液體會降低熱力泵的效率並增大對輸 入流體中淨吸入壓差（NPSH )的要求。 儘管在圖2中省略了 ，但是應該理解的是，所述泵100 中所用的磁驅動系統可與所述泵1 0中所用的所述線性磁驅 動系統5 0相同。即，在所述泵1 〇 〇中所用的線性磁驅動系 統除了包括一個與所述泵10中所用的電樞62和定子52基本 相同的電樞和定子結構以外，還包括一個與泵1〇中所用的 電源組6 0基本相同的一個由外部微處理器控制的電源組。

第39頁 Γ|! 444 1 0 3 五、發明說明（34) 另外，對所述泵100 t的所述電源組的電輸出控制最好能 利用一個軟體程式，與對所述泵10中的所述電源組6〇的電 輪出控制相同。另外，所述泵1 〇 〇中所用的驅動系統可包 括一個與所述泵10中所用類型相同的位置反饋系統。 如上所述二淨吸入壓差（NPSH )是指利用靜止液體高 度表示在輸入溫度下輪入液體靜壓力與該液體的氣化物壓 力之間的差值。淨吸入壓差（NPSH)不足會使液體在一個 泵的輸入部分中氣化。因液體氣化而產生的氣泡在泵送過 程中的加壓階段會激烈的破裂，從而在液體中產生聲音傳 導振動波。這會對所述泵的機械部件造成損壞。因此，應 該理解的是’人們希望能夠設計一種淨吸入壓差（Nps Η ) 較低的泵以便能夠從一個液面較低的容器泵送液體，這 樣，淨吸入壓差（NPSH )低是適用的。 在所述活塞密封件1 7下方的所述分配腔2 0必須保持一 個低溫狀態便在所述泵中建立所需的熱量梯度，從而可對 所述液相/氣化相界面的高度104進行適當的控制。所述泵 1 〇 0的抽吸可直接用於一個低溫液體輸入供給管線（未示 出）或所述泵1 〇 〇從一個低溫輸入儲液池1 20吸液。使用一 個儲液槽是優選的，其中輸入液體1 22的"過冷”量較低。 本說明書中所述的"過冷量"指的是在輸入壓力下輸入液體 的溫度與所述液體的氣化溫度之間的差值。 根據本發明，所述輪入儲液池120包括一個壓力容器 124，所述壓力容器124是為液體在所述泵的輸入部分處的 壓力而設計的。所述壓力容器124的近端或上端安裝在所

第40頁 .!ί 444 ) υ

述泵100的暖端，並且是一種軸對稱結構，所述壓力容器 的軸線與所述外缸體1 〇8和所述活塞組件〗10的中心線共同 延伸。所述壓力容器124是由一種適用於低溫的材料以及 其它與所述需要泵送液體相容的材料製成。 從圖2中可以看出，所述儲液池的壓力容器丨24在所述 泵1 00的暖端處安裝在一個適配板1 26上，並且所述板丨26 用作所述壓力谷器内儲液壓力腔的一個蓋板。所述儲液池 1 2 0是按照使其暖上端與其冷底端之間的熱交換最小化的 方式設計的並且必須能夠沿著其豎直長度方向保持一個熱 量梯度。所述壓力容器124的外表面被一個真空套隔離， 所述真空套由附圖標記1 28表示，或利用其它適合的隔離 裝置以防止外部環境與所述儲液池1 2 0進行換熱（由波浪 線130表示）。 如圖2中所示，利用一個通過所述壓力容器124壁中的 一個開口的輸入管使需要由所述系1 0 0控制的低溫液體進 入到所述儲液池1 2 0中，所述適合的輸入管由附圖標記1 3 2 表示。之後，利用輸入閥134將所述液體從所述儲液池120 引入到所述泵1 0 0中，所述輸入閥1 3 4是一種能夠在低溫環 境下工作的常規形式的閥。應該理解的是，液體是在所述 遠端工作容積中的負壓作用下被引入到所述泵100中的， 所述負壓是由所述活塞組件的向上衝程或吸入衝程而 產生的。 另一方面，由於所述在復式活塞組件110向下移動通 過一個分配衝程而從所述泵100排出的液體通過輸出閥13

第41頁 4441D3 五、發明說明（36) 輸出並通過一個固定的卻可分離的密封連接襞置138以一 定線路從所述儲液池1 20排出。為了檢修或達到其它所需 目的，可通過所述密封連接裝置將所述泵100從所述儲液 池1 2 0分離。 或者，如虚線127所示，可使所排出的液體通過穿過 所述適配板1 26的一定線路直接從所述儲液池1 2 0排出，例 如在允許所排出的液體進行換熱的情況下。在這種情況 下，所述適配板1 2 6必須被適當地設計成用於接收一種局 部冷滲透的形式，這樣一種設計形式對本領域普通技術人 員是顯而易見的並且常用於低溫真空套組件上。因此，用 於接收局部冷滲透的特殊設計形式不能被認為是對本發明 的一個限定，下面也將不再對其進行論述。 所述儲液池120除了用作一個由所述泵1〇〇泵送的所述 低溫液體的儲放容器以外，還可用作一個在所述活塞組件 110的每一個往復循環過程中使果吸壓力波動最小化的蓄 能器。在所述儲液池120中的所述液體上方的氣化相容積 140用作一個可壓縮的元件，所述可壓縮的元件在所述活 塞組件的每一個往復循環中使所述儲液池液體高度〗出 現一個周期性且小規模的上升和下降，從而使所述儲液池 中的壓力變化或波動最小化。 可利用幾種方法對所述儲液池液體高度丨42的保持 行控制’這很大程度上取決於所述泵在一個較大的系統中 的用途。一種方法是以與上述控制所述封閉缸體内 液相/氣相界面高度的相同方式沿箸所述儲液容器訝所述

第42頁 ^ 44410s 五、發明說明（37) 熱量梯度進行控制。為了為所述液體高度142提供一個界 限分明的位置，通過在所述儲液容器124的暖上端處的所 述適配板126將一個導熱元件144安裝到所述儲液池液體高 度所需的下部冷位置處》所述導熱元件144的外表面除了 其遠端以外應該是絕熱的以便不能在所述儲液池丨2 〇中液 體上方的氣化相容積140中進行換熱。所述元件144的下端 或遠端為一個上升的液體高度提供了 一個汽化開始位置。 可利用電子元件或其它適用的裝置以一種與外界大氣傳導 或對流形式使所述導熱元件1 4 4的暖上端維持在一個適合 的較暖的溫度。本發明最廣泛的實施範圍中沒有對所述用 於使所述導熱元件144的暖上端維持在一個較暖溫度的特 定裝置進行限定，所用的這種特定裝置對於本領域普通技 術人員是顯而易見。 圖3中示出了本發明所涉及的一種密閉往復泵的另一 個實施例’所述泵由附圖標記2 0 0表示。這種泵的結構與 所述泵100的結構基本上相同，因此，在所述泵2〇〇中與所 述泵100中相同的元件用與圖2中所用的相同的附圖標記來 表示’而且這些元件的功能也與參照圖2所述的功能相 同。這裡不再對所述泵200中的這些元件進行詳細的描 述。應該理解的是，所述泵200中所用的磁驅動系統與泵 10和泵100中所用的相同，這裡不再對其進行詳細的描 述。 所述泵200在控制儲液池液體高度142的結構和方法上 與泵1 00不同。特別是，在所述泵2 〇〇中用於控制所述儲液

第43頁 r 444103 五、發明說明（38) 池液體高度1 4 2的方法和系統適用於要求低汞流量或零装 流量階段的適用情況中，但是在這種情況下，所述泵和儲 液池必須保持在一個能夠快速重新啟動的低溫下 在該實 施例中’一個浮子控制閥2 〇 2與一個儲液池氣化物排出管 線204相連。所述浮子控制閥202位於所述儲液容器124内 所需儲液池液體高度的位置處。當所述液體高度所在位置 所述浮子控制閥20 2時，，所述浮子控制閥202在重力作用 下通過使閥塞206與閥座208相開通而打開所述浮子控制閥 202表示一種液體高度較低的狀態。由於所述排出管線2〇4 的端部連接在一個壓力小於所述儲液池内壓力的槽中，因 此’打開所述閥2 0 2可使氣化物通過所述氣化物排出管線 204從所述儲液池1 20排出。當由於氣化物的排出而使所述 儲液池的壓力降低時’更多的輸入液體將會流到所述儲液 池中’因此，通過所述氣化物排出管線2 〇 4排出氣化物可 使所述儲液池120中的液體高度上升。 反之，在所述儲液池120内的液體高度較高時會使所 述浮子控制閥20 2關閉《當關閉所述儲液池氣化物排出管 線時’由於所述儲液池中的液體氣化而使所述氣化物容積 增加’所述儲液池中的液體氣化是由從所述儲液容器124 的暖端向下到其冷端的換熱而導致的。這種方法可使所述 液體局度142在所述浮子控制閥2〇2附近具有一個穩定的位 置。在這種結構中’在液體高度較高的情況下，可使用一 個用於提高氣化能力的導熱元件，諸如圖2中所示的導熱 凡件1 4 4。使用所述浮子控制閥2 〇 2和與之相連的儲液池氣

第44頁 4^41〇s 五、發明說明（39) ' ' '— - t匕Ϊ排出管線2〇4可防止在低泵流量或零泵流量的條件下 、體因液體氣化而使所述儲液池乾涸。 應該注意的是，所述輸入儲液池液體高度142形成了 =述缸體和活塞組件的熱量梯度區域21 0的下端位置或遠 端位置。所述輸入儲液池12〇中的液體還消除了來自所述 缸體108的壁的摩擦熱，所述摩擦熱是由於所述液體密封 元件1 7和活塞1 3之間的移動而產生的。在本發明的一個優 選實施例’在所述儲液池丨2〇的氣化物空間中安裝一個防 對流的絕熱結構件2 1 2以使通過氣化物從所述儲液容器j 24 的上暖知到其下冷]^的過量換熱最小化。這裡所要說明的 是，所述防對流的絕熱結構件2丨2可採用任何一種常規的 能夠達到上述功能的設計形式。 圖4中不出了本發明所涉及的一種密閉往復泵的一個 進一步的實施例，所述泵由附圖標記3〇〇表示。所述泵3〇〇 與圖1中所示的泵1 0非常相似，但是，所述泵3 〇 〇是以一種 在所述活塞組件上方提供一個可充填一種不同於所述需要 泵送液體氣化物的非冷凝氣體的氣體容積的方式構建的。 為了簡潔’在所述栗300與所述泵1〇中相同的元件用與圖1 中所用的相同的附圖標記來表示，這裡不再對所述泵3〇〇 中的這些元件進行詳細的描述。應該理解的是，所述泵 300中所用的磁驅動系統與泵1〇、泵1〇〇和泵20Q中所用的 相同。 所遂系3 0 0疋特別為泵送液體（非低溫液體）設計 的，這些液體更接近周圍環境溫度，並且所述液體的輸入

『444丨 五、發明說明（40) 溫度氣化壓力是液體輸入壓力和輸出壓力的平均值的一小 部分。在這種形式的泵中’在所述活塞組件丨2上方的所述 儲液腔22的上部區域40中必須充填—種非冷凝的氣體。必 須分別通過所述上部容積的氣體輸入控制閥3〇2和氣體輸 出控制閥3 0 4添加或排出氣體來維持所需的儲氣量。可利 用適合的液體高度測量裝置和控制裝置對用於沿著所述活 塞組件1 2的長度方向維持所述液相/氣相界面74適當位置 的這些閥302和304進行操作或控制，所述適合的液體高度 測量裝置和控制裝置對於本領域普通技術人員是公知的， 因此’本發明沒有對它們進行限定β例如，有幾種可能適 用的用於檢測液體高度和對這些閥的操作進行控制以維持 所需液體高度的方法，從這些方法中選擇一個特定的方法 對於本領域普通技術人員是顯而易見的。在所述圖解實施 例中，所述泵300設有一個壓力傳感器3〇6，所述壓力傳感 器306與所述儲液腔22上部40的上部内部區域相連通。在 活塞組件1 2的每一個往復移動循環中，所述儲液腔22上部 40中的氣態物質壓力都會在一個最大值和最小值之間波 動。利用所述壓力傳感器的輸出結果對一個閥控制器3 〇 8 進行控制’從而以使所述氣體壓力波動峰值差保持在可接 收的最大預定值和最小預定值之間的方式操作所述控制閥 302和304。當氣體置過低時’增大所述循環壓力波動差。 當氣體量過大時’減小所述循環壓力波動差。對於所述上 部40中的非冷凝氣體的選擇必須是能夠與所述需要泵送的 液體相容的’並且由於一定量的氣體將被溶解在所述泵送

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的液體中，因此所述氣體最好不應被認為是在所祕石 1地展排 出 五、發明說明（41) 液流中的雜質。 圖4A中示出了所述泵30 0的一種變型結構，這種結 能夠使一種町與所述需要泵送液體不相容以及可作為戶 液體的一種雜質的弈冷凝氣體用於所述泵中。在這 的結構中，設置一個可變形的元件3 1 0以攔住所述非冷凝 氣體並將所述氣體與所述儲液腔22上部40中的液體隔7開， 所述可變形的元件310最好採用一個不銹鋼波紋筒的形 式。所述波紋筒31 0分別通過所述氣體輸入控制閥3 〇 2和所 述氣體輸出控制閥304與一個氣體輸入管和一個氣體輪出 管相連通。可利用與上述圖4中所示系相同的方式操作戶斤 述閥302和304以在所述波紋筒中保持一個所需的氣體壓 力。特別是，所述泵可設有一個壓力傳感器306，所述a 力傳感器306通過所述儲液腔22的上壁26與所述波紋筒31〇 的内部區域相連通。在活塞組件1 2的每一個往復移動循環 中’所述波紋筒中的氣態物質麗力都會在一個最大值和最 小值之間波動。利用所述壓力傳感器的輸出結果對—個閥 控制器308進行控制，從而以使所述氣體壓力波動蜂值差 保持在可接收的最大預定值和最小預定值之間的方式操作 所述控制閥3 0 2和3 0 4。當氣體量過低時’增大所述循環壓 力波動差。當氣體量過大時，減小所述循環壓力波動差。 圖5中示出了本發明所涉及的一種密閉往復泵的另一 個實施例，所述泵由附圖標記4〇 〇表示》所述泵400與泵 300類似，也包括了許多與圖！中所示的泵丨〇相似的元件==

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If 444 彳 h 五、發明說明（42) 儘管如此，所 送一種在接近 所述輪入溫度 個重要的部分 大地上升。在 適當的氣體容 所述上部40保 述活塞組件1 2 所述液體的氣 所示的泵1 0所 復描述。另外 述泵400具有特殊的特點，即特別適用於泵 環境溫度的條件下處於液態的液體，並且在 上的所述氣化壓力是所述液體輸入壓力的一 ，其中，所述氣化壓力隨著溫度的增加而大 這個環境下，如果由於使用了各種用於維持 積的換熱裝置44而使所述活塞組件〗2上方的 持在一個高於下方液體溫度的溫度時，在所 上方的儲液腔22上部區域4〇中的氣體可僅由 化物構成。所述換熱裝置44可以是如圖j中 述的任何公知裝置。為了簡潔’這裡不再重 ’還應在所述熱量梯度402的暖端處設置一

個換熱裝置406以維持所述熱量梯度。所述換熱裝置4〇6可 是冷卻水盤管、舆外界進行對流換熱的表面或其它為本領 域普通技術人員所公知的任何裝置D 所述泵4 00可用於泵送液體丙烷或作為一個為鍋爐供 水的泵。在所述泵400作為一個為鍋爐供水的泵時，如前 面所披露的’可利用來自鋼爐的剩餘水蒸氣、燃氣燃燒或 利用單獨的裝置對所述栗400的上部40進行加熱。對於這 些應用，所述定子52和電樞62最好安裝在所述泵中的所述 需要泵送液體所處的遠端或溫度較低的端部附近。應該理 解的是，所述泵400中所用的磁驅動系統與泵10、泵1〇〇、 泵200和泵3 〇〇中所用的相同’這裡不再對其進行描述。 由附圖標記402表示的一個熱量梯度區域，設定存在 於所述需要系·送液體中以及存在於所述果的熱端和暖端之

!ί 444彳心 五、發明說明（43) 間的外部缸體1 4和活塞組件1 2中，所述熱端和暖端在熱量 上是不同的。所述液相/氣相界面74位於所述熱量梯度區 域中。 由於溫度過高會對所述線性馬達驅動系統中的部件造 成損壞，諸如永磁體和構成所述定子一部分的電流繞組上 的絕緣層，因此使在所述泵4 〇 〇中的兩個溫度區域能夠達 到所需的隔熱效果是重要的。為了在所述兩個溫度區域能 夠達到所需的隔熱效果，設置一個作為所述活塞組件丨2 一 部分的隔熱裝置404。所述隔熱裝置404還可防止液體在所 述電桓62上方混合過度。所述液體在所述電樞62上方的過 度混合會增加所述兩個溫度區域之間的換熱效果。 圖6中示出了本發明所涉及的—種密閉往復泵的另一 個實施例，所述泵由附圖標記5 0 0表示。所述泵與前面所 述，1施例的不同之處在於，不是通過一種氣態物質來提 供能量储存和釋放功能的。另外，在所述泵50 0中的能量 儲存和釋放媒體在活塞缸體502的外部，所述活塞缸體502 中裝有所述往復式活塞組件1 2。 —在所述泵500中與圖1中所示的泵1〇中相同或基本相同 的元件用與圖1中所用的相同的附圖標記來表示。 塞*所述往復式活塞組件1 2與前面所述實施例中所用的活 組件基本上是相同的，只是長度稍微短一點。如同在前 所述的實施例中，一個密封件 所述活塞組件j 2 版之間，以將所述内腔部分分成一個分配腔2〇和 —個儲液腔2 2。

第49頁 * I 4441 Od "X、發明說明（4〇 ~~ ---- 從圖6中可以看出，所述缸體5〇2的儲液腔22包括—上 部波紋筒部分50 4，且完全被所需要泵送的液體充填。由 於充填所述儲液腔22的液體基本上是不能被壓縮的以及通 過所述密封件17的所述液體泄漏幾乎不發生，因此所述 液腔内的容積是机對固定的。 ' 從圖6中可以看出，所述波紋筒部分5〇4的上端包括一 個作用力傳遞端板5 06 ’ 一個壓縮彈簧5〇8的一端壓靠在所 述作用力傳遞端板506上。所述壓縮彈簧的相對端部壓靠 在所述泵的一個鄰近固定板510上，所述鄰近固定板51〇固 定在支承元件51 2的一端上，所述支承元件512在周邊上具 有定距離間隔^利用任何適用的方法（例如，焊接）將所 述支承元件5 12相對端部固定到所述缸體502的外表面上。 所述具有定距離間隔支承元件的數量是可改變的以在多個 位置處為所述固定板510提供支承，例如3個或4個。應該 理解的是，所述壓縮彈簧508是所述泵500中的能量儲存和 釋放媒體。 每一個所述支承元件512在其各個端部之間具有一個 槽514以分別提供向下止動表面516和向上止動表面518。 這些止動表面能夠限制所述波紋筒5 0 4的可允許的延伸和 收縮量，從而保持所述波紋筒的彈性。在正常的操作中， 這些止動表面516和518不受所述作用力傳遞端板506控制 的，而是在啟動、停止或其它瞬時場合下受到運動的限 制。 當所述活塞組件12通過一個吸入衝程向著所述鄰近固

4441 .. 五、發鴨明（45) 一 ' 疋板510方向移動時’所述活塞组件在所述儲液腔22中的 工作谷積將釋放所述不可壓縮的液體到所述儲液腔22中； 從而使所述波紋筒5 0 4和所述作用力傳遞端板5 〇 6延伸《所 述作用力傳遞端板506的延伸位置（近端位置）在圖β中用 虛線50 7表示。接著，所述作用力傳遞端板5〇6壓縮所述彈 簧508以儲存其中的潛能。在所述活塞組件12的相反衝程 或分配衝程中’在彈簧中所儲存的能量被依次傳遞到所 端板50 6、所述波紋筒504中的液體以及所述活塞組件〗2 ^ 上端。所述作用力傳遞端板5 〇6的壓縮位置（遠端位置）' 在圖6中用虛線5 09表示。 為了防止所述波紋筒50 4過度延伸和/或壓縮，需要 操作上的液體輸入壓力和從所述泵輸出的壓力進行限制，、 從而維持所述波紋筒的彈性，特別是，為了防止所述端柘 506在操作中與所述止動表面516和518發生踫撞。為了板 整所允許的泵輸入壓力和泵輸出壓力，可設置一個機構 ^未示出）以改變或變更所述能量儲存彈簧5〇8的額定或 平均壓縮量。例如’可設置一個用於使所述彈簧5 〇 8的^ 端相對於所述固定板5丨〇重新定位的螺旋調節機構。但 是，這樣一個重新定位機構的缺點是，它在一種氣態物 的使用中不能作為能量儲存和釋放的媒體作用。在使用— 個機械彈簧時，每單位彈簧變形的變化量上的彈簧力變— 量（即，彈簧常數）是固定的，該彈簧常數與彈簧自由$ 度的變形量無關。應該注意的是，如果活塞組件的衝程9 固定的，那麼彈簧所需的循環（從最大到最小）變形量$

第51頁 103 103 五、發明說明（46) 是固定的。假設活 延端方向或遠端方 簧平均操作長度和 〜個循環中的從最 最大作用力與最小 用力的調整而變化 低時，其中所述彈 最大作用力與最小 力驅進於零時，所 液腔22中的液體壓 述泵的液體輸入和 腔22中的液體壓力 點處會越來越大。 壓力不變，將會出 化很大不利於從所 量。 塞組件的衝程是固定的，即使在通過在 =上移動所述彈簧的近端位置來調節彈 、均作用力的情況下，所述彈簧力在每 小的變化量都是固定的。這樣使 作=力之間的比隨著平均彈簧壓縮和作 。在所述分配腔2〇中的平均泵送壓力較 簧508的平均壓縮和作用力較低，所述 作用力之間的比増大。當彈簧最小作用 述：用力的比接近無窮λ。由於所述儲 彈黃作用力成比例，因此當所 液體輸出的平均壓力減小時，所述儲液 在所述活塞組件的循環運動中的每一個 排出壓力降低，❿液體輸入 現上述If况。所述儲液腔22中的壓力 述線性馬達輪出一個最大且穩定的能 另一方面，由於氣態物質具有可調節氣體儲存量的靈 活性，因此將一種氣態物質用作所述能量儲存和釋放媒體 不會受到這樣的限制。所述氣態物質的填充或排出不僅會 使其在一個額定容積中所提供的作用力發生轡介 二"： 文c，而且還 會改變所述”彈簧常數"。這樣，對於一個给定的容積上、 循環變化量，作用於所述活塞紐件上的變化和斛11、 M ^ ^ w述活塞組 件的近端上的壓力變化都有一個固定的最大值鱼具，μ _ , /、取小值的 比。這樣’對於所述活塞組件的每一個循環運叙由 XΤ的吸入

第52頁 ϊ[ 444 ί 五 '發明說明（47) 衝程和分配衝程，可使從所述線性馬達流出的能1保持在 —個基本不變的程度。這樣使整個泵送系統的效率最大 化0 但是，應該注意的是，所述泵500在一些特定的情況 下具有優點。假設所述泵500被限於在輸入壓力和輸出壓 力範圍較窄的條件下進行操作，如上所述，所述泵的結構 是相對緊湊的並且沒有複雜的用於維持熱量梯度或控制在 任何能量儲存和釋放媒體中的氣體容積的控制裝置。所述 泵5 0 0最適用於輸入壓力和輸出壓力非常穩定的情況下。 這種果的另一個優點是可安裝任何一 速運動，這是由於不存 相''氣相界面一旦被破 任何程度的加 界面’這種液 體的近端放出 應該理解 各種各樣的改 化相壓力的溫 例，重要的是 和保持一個適 當泵送低溫液 腔之間形成一 根據上面 非常適用於工 一個活塞組件 封製置的同時 所儲存的氣 的是，按照 變以便在環 度下泵送液 ’在操作過 當的氣體容 體時），在 個可接收的 所描述的内 業生產中並 的線性馬達 ’在所述活 體。 本發明，可 境溫度之下 體。根據本 程中，在所 積’以及在 所述活塞缸 熱量梯度。 容，本發明 且通過使用 驅動系統和 塞組·件後方 個位置處並且可承受 在自然的液相一氣相 壞使所述泵從所述紅 對所述系的設計進行 或之上和改變相對氣 發明的一些優選實施 述活塞組件上方形成 需要的地方（例如， 體中的儲液腔和分配 所涉及的往復泵顯然 一個利用磁力線驅動 在得到一種密閉的密 的所述儲液腔中的工

_直丨444 1 Q 五、發明說明（48) 作容積的封閉 釋放媒體，例 放媒體（例如 閉密封泵中的 中所用的常規 換成線性運動 本發明所 液體的優點。 設計應用在或 設計。對於所 馬達結合的諸 本發明使用了 '焉達充分地隔 本發明具 裝置相比。另 體方面也具有 結構的單一 如’ 一種氣 ’一種彈簧 線性馬達驅 機械驅動系 的裝置a 涉及的泵具 在本發明的 接近室溫條 需泵送的液 多應用中， 一種獨立活 離放置。 有許多優點 外，如前面 許多優點。 組合，既獲得了一種能量儲存和 態容積，又與一種能量儲存和释 )結合。用及本發明所涉及的密 動系統代替了在非密閉的密封果 統，例如，將轉動馬達的轉動轉 有適用於泵送低溫液體和非低溫 所有形式中’所述泵可使用一種 件下、可由商業供應的線性馬達 體不能與在所述泵區部分附近的 例如在泵送低溫液體的情況下， ·-— -__‘··.—··.....___........ ....... .·. 動的活塞結構並將所述泵與線悻 ’尤其是與目前的低溫往復泵送 所述及的，在用於泵送非低溫液 如上所述，在本發明所涉及的線性馬達中，在所述定 子和電樞之間形成一個圓柱形空氣間隙的幾何形狀能夠使 一種非磁性的襯固定在所述空氣間隙中的定子的孔上。這 樣使定子組件與電樞隔開使得在線形馬達的製造中定子材 料和構造是標準的。換言之，定子組件與電樞的隔開消除 了對材料與泵送液體之間相容性的要求，諸如可用於液態 氧或其它腐餘性液體β另外’由於所述活塞組件的工作輸 入作用力是由穿過所速定子襯的磁力線提供的，因此所述

第54頁 4^41〇3 五 '發明說明（49) 定子襯可與泵區部分的加壓液體邊界一體形成’從而形成 了 /個總體密閉密封泵。 與現有技術不同，本發 或近端上的所述儲液腔中的 封件.的泄漏最小化。由於在 例中沒有使用在現有技術中 液體泄漏到所述泵的周圍環 件’因此可通過無損於活塞 用壽命的方式來達到泄漏最 涉及的泵中，活塞密封泄漏 内的液體儲存量，因此所述 接觸壓力以有助於減少輸入 從而使液體泄漏量增加少許 栗送容積效率的損失，但是 中的熱量，從而減少不希望 明通過提高在所述活塞的後部 Μ力可使液體通過所述活塞密 本發明所涉及的泵的最佳實施 戶斤涉及的泵中所用的能夠防止 境卻容易磨損過度的動態密封 桿密封泄漏或不降低活塞桿使 小化的目的。由於在本發明所 是雙向的並且不會損失所述泵 密封件的設計可通過降低密封 到所述泵送液體中的摩擦熱， 。儘管活塞密封泄漏代表額定 更大的好處是降低在泵送液流 的氣化。 所涉及 與現有 相比具 桿組件 式往復 提供可 的函數 中的靈 可調節 的往復泵， 械轉換裝置 使一個活塞 正弦運動方 定正弦運動 的泵的操作 際使用中是 種往復 所涉及的往 的優點，所 個固定的活 在本發明所 Ί _^ | - - ---------- 衝程長度操 運動方式》 所述泵的操 在活塞運動 復泵中所用 述線性機械 塞衝程長度 涉及的泵中 -............. _ 作和可編程 這些在本發 作之前或所 和不相同吸

的使用 技術中 有顯著 通過一 移動。 調節的 關系的 活性在 的。使 了 的線性機 轉換裝置 以固定的 所用的線 的限定.固 明所涉及 述聚的實 入和排放 ^ 4441 五、發明說明（50) 時間上的輸入部分上的活塞最大速度最小化對於控制缸體 壓力減少對整個泵所需的淨吸入壓差（Np…影= it例Ϊ現涉及的泵中所用的常規的機械轉換裝 的m接裝置…達到上述速度和時間 控制的目的另外，在用於驅動本 中對活塞組件的衝程、速度和運動的調節ϊ;;; 所述泵用於目前的往復低溫栗所不能適用的“ “：二 何-個在現有技術結構至1〇〇%内的任 所涉及的系。特別是：流量形式操作本發明 以使速度穩定並且不能達到；：用飛輪 是，飛輪根據速度所取决的動能餹.二β '现里& 。特別 S無關的氣體壓力或其它彈性壓縮或膨服二= 現有技術中所設計的泵為了 動影響而-直趨於減少往復栗的總質量：實； 操作，從而減輕了對往復栗的循環速度下進行 明的涉及的低溫系的暖端和冷；可增加在本發 泄漏到所述泵的冷端中的熱量。二由度’從而降低了 利於提高熱動力泵效率和降低淨認為這非常有 求，但是，它也導致一個"固定的 田（NPSH)的要 欠的冷備用狀態"情況。為 具有-個在暖端附近接合：冷 端。&樣，在料泵停機後，⑼

ITT 第56頁 444 1 ίι 五、發明說明（51) 問題在本發明 有技術所涉及 卻降溫階段。 過程中會因氣 溫要求達到最 可。在冷備用 回到低溫液體 所需的用處。 本發明的 護需要。如上 所涉及的果只 桿、活塞桿、 輪。另外，通 達固定結構件 動部件、活塞 固定部件的數 組所代替，所 護的要求較少 無需進一 描述，可利用 適用於在不同 所涉及的痕 的系停機超 這對操作中 化而造成生 小化 只要 狀態的一個 儲放容器的 另一個優點所述，與現 有很少的活 橫向頭部、 過取消了多 、滑動部件 桿密封件以 置。在本發 述控制電源 〇 步描述，上 目前或將來 的條件下 中是不會遇到的。因此，如果現 過幾個小時，那麼將需要一個冷 帶來了麻煩並且在所述冷卻降溫 產損失。本發明消除或使冷卻降 液體儲存量能夠保持用於泵吸即 可接收的少量剩餘液體氣化物將 未被液體充填的空間内以保持其 是減少了機械複雜性和相應的維 有技術所涉及的泵相比，本發明 動部分，不具有曲柄軸、連接 肘節銷、飛輪、擊和/馬達皮帶 個部件（例如，帶弓1導部件、馬 、曲柄殼體、主軸承、活 及擦拭活塞桿的組件， 明中，上述部件被^而減少了 組與其相應的機械邹：f制電源 何娜。卩件相比對維 述内容已對本發明進 的知識對本發明進行

Claims (1)

1. ί 444 Ί 六、申請專利範圍 所述缸 分，所 活塞組 組件以 件可在 移動； 缸體之 端部之 和所述 述内腔 動系統 以使所 控輪入 以便當 —種用 體具有 述内腔 件具有 可移動 所述内 一個密 間以便 間沿著 缸體之 部分分 ，所述 述活塞 管，所 所述活 於液體的 外壁，所 部分具有 往復泵，所述泵包 遂外壁提供了一個 相對的端部；一個 個分配端部和一 的方式安 腔部分的 封件，所 當所述活 相對的線 裝在所述 相對端部 述密封件 塞組件在 性方向移 間保持一種動態流 成一個分配腔和一 動系統能 所述相對 線性磁驅 組件沿著 述閥控輸入管與所 塞組件沿著一個線 個相 内腔 之間 位於 所述 動時 體密 個儲 夠產 的線 述内 性方 對的 部分 沿著 所述 封閉 能夠 封， 液腔 生一 性方 腔部 向通 個缸體， 内腔部 件，所述 所述活塞 述活塞組 線性方向 件和所述 分的相對 活塞組件 封件將所 線性磁驅 移動磁場 ;一個閥 括：一 封閉的 活塞組 端部’ 内，所 相針的 活塞組 内腔部 在所述 所述密 :一個 個線性 向移動 分的分配腔相通 過一個液體接收 吸入衝程並通過一個工作容積時將液體引入到所述分配腔 中並使液體充填所述分配腔的容積；一個閥控輸出管，所 述閥控輸出管與所述内腔部分的分配腔相通以便當所述活 塞組件沿著一個與所述線性方向相對的方向通過一個液體 分配衝程並通過一個工作容積時將液體從所述分配腔中排 出；一個能量儲存和釋放媒體，所述能量儲存和釋放媒體 能夠儲存由於所述活塞組件通過所述吸入衝程而產生的能 量’並且當所述活塞組件通過所述分配衝程時’所述能量 儲存和釋放媒體能夠將所儲存的能量釋放給所述活塞組

   第58頁 1 六'申請專利範圍 件。

   2.如申請專利範圍第 儲存和釋放媒體至少部分地充Hi展’其中，所述能量 3_如申請專利範園第”員所述的攻錯液腔。 以密閉方式密封的。 " ’其中，所述泵是 4.如申請專利範圍第2項所述的 以密閉方式密封的。 "中，所述泵是 儲 活 5.如申請專利範圍第i項所述的栗，其中，所述能 存和釋放媒體是可彈性麗縮或延伸的以便儲存由於所 基組件通過所述吸入衝程而產生的能量。 6.如申請專利範圍第2項所述的泵，其中，所述能量 儲存和釋放媒體包括一種氣態物質。 7.如申請專利範圍第6頊所述的泵，其中，所述泵還 包括一個附加的能量儲存和釋放裝置以儲存由於所述活塞 組件通過所述吸入衝程而產生的能量’並且當所述活塞組 件通過所述分配衝程時’所述能量儲存和釋放媒體能夠將 所儲存的能量釋放給所述活塞組件。 8.如申請專利範圍第6項所述的泵· ’其中，.所述氣態 物質是非冷凝的並且不是所述需要泵送液體的氣化物’所 述泵還包括用於供給和排出所述氣態物質的裝置以及用於1 在所述泵中保持一個所需的氣體儲存罝的控制裝置。 9如申請專利範圍第6頊所述的泵，其中，所述氣態 物質由一部分所述需要泵送液體的氣化物和一部分不是所 述需要泵送液體的氣化物的，種非冷凝氣體構成’所述栗

   4441〇3 六、申請專利範圍 還包括用於以可控制流量的方式向所述泵供給所述非冷凝 氣體和從所述系排出所述非冷凝氣體的裝置。 I 〇 .如申請專利範圍第6項所述的泵，其中，所述活塞 組件是以這樣的形式設置在所述缸體中的，即，當所述活 塞組件通過所述吸入衝程和分配衝程移動時，所述儲液腔 基本上被所述活塞組件的相對端部所佔據的一個區域中的 一種氣'態物質充填。 II _如申請專利範圍第1 0項所述的泵，其中，所述氣 態物質僅由所述需要泵送液體的氣化物構成。 1 2.如申請專利範圍第1 0項所述的用於泵送一種液態 氣體的泵，其中，所述缸體包括在所述分配腔的一個區域 處的絕熱裝置，所述絕熱裝置用來將所述泵送液體保持在 一個維持其液體狀態而需要的低溫區域中，還包括在所述 儲液腔的一個區域處的加熱裝置以使所述儲液腔保持在一 個所需的暖溫環境下，從而使所述儲液腔容積的至少一部 分維持在一種氣態狀態下，所述儲液腔中的氣體壓力保持 在所述氣體臨界壓力之下。 1 3.如申請專利範圍第丨〇項所述的用於泵送一種低溫 液化氣體的栗，其中，所述缸_體包括在所述分配腔的一個 區域處的絕熱裝置，所述絕熱裝置用來將所述栗送液體保 持在一個維持其液體狀態而需要的低溫區域中，還包括在 所述儲液腔的一個區域處的加熱裝置以使所述儲液腔保持 在一個所需的暖溫環境下，從而使所述儲液腔容積的至少 一部分維持在一種氣態狀態下，所述儲液腔中的氣體壓力

   第60頁 444103 六、申請專利範圍 基本保持在氣體臨界壓力處或在所述氣體臨界壓力之上。 14. 如申請專利範圍第1項所述的泵’其中，所述磁驅 動系統是一種多相線性馬達’它包栝—個電源和〆個可編 程微處理器’所述可編程微處理器用於對所述電源的操作 進行控制以調節控制所述活塞組件的移動。 15. 如申請專利範圍第14項所述的泵’其中，所述可 編程微處理器可調節控制所述電源的操作以控制所述活塞 組件在每一個線性方向上的衝程長度、所述活塞組件在每 一個線性方向上的衝程時間以及所述活塞組件的往復循環 程度’所述活塞組件的往復循環程度包括在循環移動時間 中的每一個時刻處所述活塞組件沿所述相對線性方向通過 整個移動路徑上的位置、速度和加速度。 1 6 .如申請專利範圍第1 4項所述的泵’其中’所述可 編程微處理器可調節控制所述活塞組件的運動以在所述活 塞組件的連續循環之間提供一個運動的時間延遲，每一個 循環都包括所述活塞組件的一個吸入衝程和一個分配衝 程。 1 7 ·如申請專利範圍第1 4項所述的泵，其中，所述可 編程微處理器可調節控制所述活寨組件的運動以在所述:活 塞組件的任何一個循環内在一個或多個不同位置處提供二一 個運動的時間延遲，每一個循環都包括所述活塞組件的一 個吸入衝程和一個分配衝程。 1 8 ·如申請專利範圍第1 4項所述的泵，其中，所述泵 還包括一個活塞組件位置傳感器，所述活塞組件位置傳感

   第61頁 ίι 444 I 一__— 六、申請專利範園 器能夠為所述可編程微處理器提供一個反饋電信號。 1 9 .如申請專利範圍第1 4項所述的泵，其中，所述可 編程微處理益可調節控制所述活塞組件在吸入衝程中的運 動的持續時間以及所述活塞組件在分配衝程中的運動的持 續時間。 2 0 .如申請專利範圍第1 9項所述的泵，其中，所述可 編程微處理器可調節控制所述活塞組件的運動持續時間， 以使所述活塞組件在吸入衝程中的運動的持績時間小於所 述活塞組件在分配衝程十的運動的持續時間。 2 1 .如申請專利範圍第1項所述的泵，其中，所述線性 磁驅動系統包括一個定子和電樞，所述定子位於所述缸體 附近並在所述缸體外部，所述電樞位於所述缸體内部的活 塞組件上。 2 2，如申請專利範圍第2項所述的泵，其中，所述線性 磁驅動系統包括一個定子和電樞’所述定子位於所述虹體 附近益在所述缸體外部，所述電樞位於所述缸體内部的活 寨組件上。 2 3.如申請專利範圍第2項所述的泵，其中，所述泵還 包括一個儲液池’所述儲液池與用於向所述栗供給液體的 所述閥控輸入管相通。 .·， 2 4 .如申請專利範圍第2 3項所述的泵，其中’所述儲 液池7C全被所述液體填充。 2 5 .如申請專利範圍第2 3項所述的泵，其中，所述儲 浪池部分被所述液體填充並具有/個未被液體充填的空

   第62頁 〇3 444 1 六、申請專利範圍 間，所述未被液體充填的空間中具有一種可壓縮的媒體。 2 6 .如申請專利範圍第2 5項所述的泵’其中’所述未 被液體充填的空間包括一種具有防對流和防導熱性能的絕 熱裝置。 2 7 .如申請專利範圍第2 5項所述的泵’其中，所述栗 包括一個導熱元件，所述導熱元件有助於使所述儲液;也中 的液體保持一個所需的高度。 2 8 ·如申請專利範圍第2 5項所述的泵’其中，所述儲 液池包括一個排放管線、一個閥和用於操作所述閥並在液 體中的浮子以使所述儲液池中的液體保持一個所需的之 度。 ° 29 .如申請專利範圍第2 5項所述的泵，其中，所述栗 包括導管裝置，所述導管裝置能夠通過一個可分離且密 的連接裳置使所述泵的輸出部分與所述儲液池的一 部分相連。 氐雙 3 0 .如申請專利範圍第2 5項所述的泵，其中，所述栗 管裝置，所述導管裝置通過所述儲液池中的未被液 &兄填的空間與所述泵的輸出部分相連。 腔中^ 士如申請專利範圍第1項所述的栗’其中’所述儲液 f 〃有一個波紋筒部分，所述能量儲存和釋放媒體與戶斤， 的j、、，文筒部分相連’所述波紋筒部分可利用所述活塞" 量及入衝程而移動以在所述能量儲存和釋放媒體中儲存能 32·如申請專利範圍第31項所述的泵，其中，所述能

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   筒部分t的氣態 浪腔中的元件。 ，其中，所述波 戶斤述能量儲存和 合。 ，其中，所述波 六、申請專利範圍 量儲存和釋放媒體是一種充填在所述波级 物質，所述波紋筒部分是一個位於所述擁 3 3 .如申請專利範圍第3 1項所述的系 紋筒部分是所述儲液腔的一個端部，炎反 釋放媒體與所述波紋筒部分的一個外壁换 3 4.如申請專利範圍第33項所述的泵 紋筒部分填充一種液體。 · 35· —種用於泵送一液體的方法，包括下列步驟： (a )提供一個系，所述泵具有一個活寨組件，所述活 塞組件以可往復移動的方式安裝在一個活塞缸體的一個封 閉内腔部分中，所述活塞缸體具有相對的端部，所述活塞 組件包括一個分配端部和一個相對的端部； (b )產生一個使在所述缸體内的所述活塞組件分別通 過一個分配衝程和吸入衝程往復運動的線性移動磁場； (c )在所述活塞組件和活塞缸體之間設置一個密封件 以便在所述活塞組件的整個線性分配衝程和回程中使所述 活f組件和所述活塞红體之間保持一種動態流體密封，所 述抗封件將所述内腔部分分成一個裝有所需分配液體的分 配腔和一個儲液腔； ^ d )將所述需要泵送的液體引入到所述分配腔中，·. C e )使所述缸體中的液濟你技；士祥 .. ^ , T ) /汉溫保得攻樣一個咼度，即，在 所述活塞組件的分配衝裎和 封株的卞矣；Λ ν $及入衝私整個長度上使所述密 到仟的下表面和所述活宾# AA a 和 岍述塞組件的分配端部保持在液體内；

   六、申請專利範圍 (f )在一個位置處提供一個能量儲存和釋放媒體以便 當所述活塞組件通過所述吸入衝程時所述能量儲存和釋放 媒體能夠儲存能量並且當所述活塞組件通過所述分配衝程 時所述能量儲存和釋放媒體能夠將所儲存能量傳遞給所述 活塞組件。 3 6 .如申請專利範圍第3 5項所述的方法’其中，所述 方法還包括在所述内腔部分的儲液腔中提供所述能量儲存 和釋放媒體的步驟。 3 7 ·如申請專利範圍第3 5項所述的方法’其中，所述 方法還包括利用一個由一個可編程微處理器所控制的電源 產生所述線性移動磁場的步驟。 3 8 .如申請專利範圍第3 5項所述的方法’其中’所述 方法還包括在所述缸體内確定所述活塞組件的位置以及根 據所述確定結果控制所述線性移動磁場的步驟。 39 ·如申請專利範圍第3 5項所述的方法’其中’所述 方去還包括利用一個線性磁驅動系統產生所述線性移動磁 %的步驟’所述線性磁驅動系統使甩了一個定子和—個電 拖 所述定子位於所述泵的活塞紅體附近並在所述活塞缸 體的外部’所述電樞位於所述活塞缸體内的所述活塞組件 ’從而在所述定子的内表面和所述電樞的外表面之間形 成一個空氣間隙，所述活塞缸體的外壁設置在該間隙中。 能息40.如申請專利範圍第3 6項所述的方法’其中’所述 月星儲存和釋放媒體包括一種氣態物質。 41，如申請專利範圍第4 〇項所述的方法，其中’所述

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   六、申請專利範圍 方法還包括在所述泵的操作過程中在所述液體和氣態物質 之·間形成和保持一個在所述儲液腔内的明顯的液相/氣相、 界面的步驟。 42 .如申請專利範圍第4 〇項所述的方法’其中，所述 方法還包括將所述氣態物質充填到所述儲液腔中達到—個 高度的步驟，即’在所述活塞組件的整個分配衝種和吸入 衝程中使所述活塞組件的相對端部在所述氣態容積中。 43 ·如申請專利範圍第4 〇項所述的方法’其中，所述 氣態物質是一種非冷凝的並且不是所述需要泵送液體的氣 化物，所述方法還包括以可控制流量的方式將所述非冷凝 氣態物質供給到所述泵以及將其從所述泵中排出的步驟。 _ 4 4 .如申請專利範圍第4 〇項所述的方法’其中，所述 氣態物質是所述需要泵送液體的氣化物。 产…45 .如申請專利範圍第4 0項所述的方法，其中，所述 氣，物質是由—部分所述需要泵送液體的氣化物和一部分 不是所述需要泵送液體的氣化物的一種非冷凝氣體構成 所述方法還包括以可控制流量的方式將所述非冷凝氣 供给到所述泵以及將其從所述泵中排出的步驟。 方' 4 6 .如申請專利範圍第3 5項所述的方法，其中，所述 、去還包括在所述泵的操作過程中調制所述線性移動磁場 以改變所述活塞組件運動的步驟。 活塞4纟7 .如申請專利範圍第4 6項所述的方法’其中’所述 上的]且件運動的改變包括所述活塞組件在每一個線性方向 、衝輕長度的改變、所述活塞組件在每一個線性方向上

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   六、申請專利範圍 的衝程時間的改變以及所述活塞組件的往復循環程度的改 變，所述活塞組件的往復循環程度包括在循環移動時間中 的每一個時刻處所述活塞組件沿所述相對線性方向通過爹 個移動路徑上的位置、速度和加速度。 48 ·如申請專利範圍第4 7項所述的方法，其中，所述 方法還包括為所述分配衝程和吸入衝程分別提供不同的搏 續時間的步驟。 4 9 .如申請專利範圍第4 7項所述的方法，其中’所述 方法還包括在所述活塞組件的連續往復循環之間提供〆個 運動的時間延遲的步驟，所述每一個往復循環包括一個分 配衝程和一個吸入衝程。 50 .如申請專利範圍第4 7項所述的方法’其中，所述 方法還包括在所述活塞組件的每一個往復循環内在一個或 多個不同位置處提供一個運動的時間延遲的步驟，所述母 一個循環包括一個分配衝程和一個吸入衝程。 51. 如申請專利範圍第3 5項所述的方法，其中，所述 方法還包括將所述需要泵送的液體從一個儲液池提供到戶斤 述活塞缸體中的步驟。 52. 如申請專利範圍第5 1項所述的方法’其中，所域 方法還包括使所述儲液池中的液體保持一個所需高度的步 驟。 53. 如申請專利範圍第5 1項所述的方法’其中’所述 方法還包括利用所述需要泵送液體部分填充所述儲液池的 步驟，並且在所述儲液腔内的一個未被液體充填的空間申

   第67頁 Ιί 444 ? 六、申請專利範圍 ' 一- ----^ 具有一種可壓縮的媒體。 5 4，如申請專利範圍第3 6項所述的方法，其中，所 方法還包括在所述分配腔的一個區域令使所述泵 = 體.’’e…从使所述需要泵送的液體保持在一個所需低溫下、 骤對所述儲液腔的一個區域加熱以使所述儲液腔的， 區，保持在一個所需的暖溫下的步驟以及使所述儲液腔^ 的氣體壓力保持在所述氣體的臨界壓力之下的步驟。 5 5 .如申請專利範圍第5 4項所述的方法，其中，所迷 需要泵送的液體是一種液化氣體。 ’ ^ 56 .如申請專利範圍第5 4項所述的方法，其中，所述 需要泵送的液體是一種低溫液化氣體。 57.如申請專利範圍第3 6項所述的方法，其中，所述 方法還包括在所述分配腔的一個區域中使所述泵的外部叙 體絕熱以使所述需要泵送液體保持在一個所需低溫環境丁 的步驟、對所述儲液腔的一個區域加熱以使所述儲液腔的 邊區域保持在一個所需的暖溫狀態下的步驟以及使所述儲 液腔中的氣體壓力保持在所述氣體的臨界壓力處或所述氣 體的臨界壓力之上的步驟。 5 8 .如申請專利範圍第5 7項所述的方法，其中，所述 需要泵送的液體是一種液化氣體。 · 5 9 .如申請專利範圍第5 7項所述的方法，其中，所述 需要泵送的液體是—種低溫液化氣體。 6 0 .如申請專利範圍第3 5項所述的方法，其中，所述 方法還包括在所述儲液腔中提供一個波紋筒部分以及使所

   第68頁 4441〇d 37^·--____________ /、、申請專利範圍 迷成量儲存和釋放媒體與所述波紋筒部分相速通的步驟’ 從而通過吸入衝程使所述活塞組件的移動推動所述波紋筒 部分的運動來達到在所述能量儲存和釋放媒體中儲存能 量。 61. 如申請專利範圍第60項所述的方法，其中，所述 方法還包括在所述儲液腔中設立所述波紋筒部分和充填一 禮氣態物質進入所述波紋筒部分的步驟，所述氣態物質是 戶斤述能量儲存和釋放媒體。 62. 如申請專利範圍第6 0項所述的方法’其中，所述 方法還包括使所述波紋筒部分作為所述儲液腔的一個端部 旅JL使所述波紋筒部分的一個外壁與所述能量儲存和釋放 媒體接合的步驟。 6 3.如申請專利範圍第6 2項所述的方法’其中，所述 万法還包括使一個彈簧元件作為所述能量儲存和釋放媒體 的少驟。 6 4 ·如申請專利範圍第6 2項所述的方法’其中，所述 方法還包括將—種液體填充到所述波紋筒部分的步驟。

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