[发明专利]用于在两种流体之间转移能量的装置

说明书

本说明书全文主张第2704/MUM/2010、2799/MUM/2010、404/MUM/2011和1377/MUM/2011号印度专利申请案的优先权。

本专利申请案为上述专利申请案中所披露的发明的进一步改进。

本文所披露以及主张的标的物构成一个独立的发明概念，该独立的发明概念以上述所有专利申请案为基础，并且包含在本说明书全文中。

所有这些专利申请案的披露内容以引用的方式并入，以用于界定本发明的范围。

技术领域

本发明涉及用于在驱动流体（driving fluid）与从动流体（driven）之间以高效率且无接触或混合的方式转移能量的装置。

本装置利用驱动流体的能量来增大从动流体的压力，以泵送从动流体。驱动流体和从动流体可以为类似流体或者为不同的流体。

背景技术

用于增大流体压力的可用的现有技术装置，例如，泵或增压器，大多数是由电动机或燃料发动机提供动力。用于泵送流体且无需任何燃料或电力即可工作的装置，例如，液压油缸（hydraulic ram），使用工作流体的能量来泵送相同流体（通常是水）。然而，这些类型的装置无法泵送另一种流体。

现有技术装置无法使用少量高压流体的能量来泵送在较低高度处的大量流体，例如，通过使用储存在湖泊/水坝高度处的少量水，则无法，例如，高效率地从河里将大量水泵送到河岸。

在现有技术装置中，容纳在室/缸内的不同直径的活塞通过连接杆来连接，用于将能量从一种流体转移到另一种流体，藉此增大压力。

类似地，在隔膜泵（diaphragm pump）中，隔膜是通过穿过两个泵室的连接杆来实现互连，并且提供了一个密封件来避免流体从一个室泄漏到另一个室。这种密封布置或类似的布置，需要频繁维护和专门的润滑系统，因此，这些装置低效且不适合在低压和极低压下操作，且因此它们很昂贵。此外，在现有技术装置的操作中，像活塞、往复式组件壳体、泵室、用于连接活塞或隔膜的连杆之类的部件总是与工作流体保持接触，由此导致流体污染或发生混合，而这是不能接受的，尤其在制药/化工行业内。

在现有技术装置中，工作流体并不是沿着活塞轴施加作用力，从而导致压力或能量的损失。另外，连接到这些装置且用于流体流动的入口管和出口管具有突变性的开口段（opening）和收敛段（contraction），这也导致了压力或能量的损失。流体驱动型液压/气动泵将一种流体（例如，空气）的能量转移到另一种流体。然而，现有技术装置中没有任何装置可以实现用于高效率地将一种工作流体的能量转移到另一种的往复式构件的无摩擦运动。

由约翰.M.西蒙斯（John M.Simmons）发表于1996年9月24日的第5,558,506号美国专利，提出了一种由气压来驱动的气动移位往复式泵，其包括连接到流体泵送活塞的往复式左波纹管和右波纹管，所述流体泵送活塞位于泵室，且所述流体泵送活塞由穿过两个泵室的连接杆而连接在一起，所述连接杆需要专门的润滑布置。本发明建议使用特氟龙（Teflon）或其他软材料。由于连接杆穿过了不同压力下的泵室，故密封或精密布置对于杆及其壳体而言是必需的，以避免泄漏，这种专门布置增大了装置的成本并且需要频繁的维护。没有提供任何构件来防止高压下波纹管的气胀（ballooning）、倾斜（tilt）和摆动（wobbling）。波纹管连接到同一表面区域的活塞，因此，不能进行增压。活塞与连接杆在壳体中以可滑动的方式移动，导致摩擦和磨损。

因此，长期以来，需要一种装置能够克服这些问题。同样，需要一种高能效和便宜的装置，以便能在相同或不同的流体之间转移能量且不会使它们彼此接触或混合。现有技术装置的上述问题和限制在本发明中得到了成功的解决。

发明目的

本发明的基础是利用一种流体的潜在（压力）能量来实现能够使用高压来泵送另一种流体，即该新颖装置利用初级流体或驱动流体的能量来增大次级流体或从动流体的压力，从而以高效率泵送后者，且不会发生接触或混合。但是，这些流体也可以是相同的流体。

本发明的进一步目的是通过将驱动流体中存在的能量以最优方式转移到从动流体来实现在垂直方向和/或水平方向输送从动流体。

本发明的又一进一步目的是：通过转移该驱动流体中存在的能量的至少一部分而将可用管线压力用作驱动能量，从而泵送相同或不同的流体，否则这些流体得不到利用。

发明内容