專利名稱：用于泵中壓力補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及流體泵。更具體地，本發(fā)明的實(shí)施例涉及多級(jí)泵。 更加具體地，本發(fā)明的實(shí)施例涉及發(fā)生在用于半導(dǎo)體制造的泵中壓力 漂移的補(bǔ)償。
背景技術(shù)：
在許多申請(qǐng)中，必需對(duì)泵送裝置分配的流體量和/或速度精確控 制。在半導(dǎo)體加工中，例如，重要的是控制光化學(xué)制品、諸如光阻材 料的化學(xué)制品應(yīng)用到半導(dǎo)體晶片上的數(shù)量和速度。在加工過(guò)程期間，
應(yīng)用于半導(dǎo)體晶片的涂層一般需要以埃為單位度量的該晶片的表面上 的平直度。必須對(duì)加工的化學(xué)制品應(yīng)用于該晶片的速度進(jìn)行控制，以 確 <呆均勻地施加加工流體。
現(xiàn)在使用在半導(dǎo)體工業(yè)中的許多光化學(xué)物質(zhì)是非常昂貴的，價(jià)格 為一升$1000。因此，優(yōu)選確保使用最小但是足夠量的化學(xué)制品，并且 該化學(xué)制品不會(huì)被泵送裝置損壞。當(dāng)前，多級(jí)泵會(huì)引起在流體中尖銳 的壓力峰值。這種壓力峰值以及隨后的壓降會(huì)損害流體(即，不適宜 地改變?cè)摿黧w的物理性質(zhì))。另外，壓力峰值會(huì)導(dǎo)致流體壓力的積累， 這會(huì)導(dǎo)致分配泵分配比計(jì)劃更多的流體，或者以具有不利動(dòng)態(tài)特征的 方式分配該流體。
更具體地說(shuō)，當(dāng)在泵送裝置中產(chǎn)生夾帶空間內(nèi)，因?yàn)楦鞣N理由會(huì) 發(fā)生壓力漂移(相對(duì)于在封閉空間內(nèi)的初始?jí)毫?，所述原因諸如泵送 裝置的各個(gè)組件的結(jié)構(gòu)。當(dāng)此壓力漂移發(fā)生在包含等待分配的流體的 分配腔中時(shí)，其是特別不利的。因此，需要的是一種補(bǔ)償在泵送裝置 中的壓力漂移的方式。
發(fā)明概要
用于大體上保持在泵送裝置的腔中的基準(zhǔn)壓力的系統(tǒng)和方法被公 開(kāi)。本發(fā)明的實(shí)施例用來(lái)控制馬達(dá)以補(bǔ)償或者解決在泵送裝置的腔中 發(fā)生的壓力漂移。更具體地說(shuō)，在基于分配腔中檢測(cè)的壓力的分配之 前，可控制分配馬達(dá)來(lái)大體上保持在分配腔中的基準(zhǔn)壓力。在一個(gè)實(shí) 施例中，在分配開(kāi)始之前，利用控制回路使得它重復(fù)地確定在分配腔 中的壓力是否與所需壓力不同(例如高于或者低于)，并且倘若如此， 對(duì)泵送裝置的移動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)以大體上保持在分配腔中所需的壓力，直 到流體的分配開(kāi)始為止。
本發(fā)明的實(shí)施例提供修正壓力漂移的系統(tǒng)和方法，其大體上消除 或者減少了先前發(fā)展的泵送系統(tǒng)和方法的缺點(diǎn)。更特別地，本發(fā)明的 實(shí)施例提供一種補(bǔ)償壓力漂移的系統(tǒng)和方法，其中當(dāng)多級(jí)泵不工作或 者實(shí)際上在任何其它時(shí)刻時(shí)，該壓力漂移存在于多級(jí)泵的分配循環(huán)的 準(zhǔn)備段中。在進(jìn)入準(zhǔn)備段之后，可監(jiān)控該多級(jí)泵的分配腔內(nèi)部的壓力， 并且通過(guò)移動(dòng)分配級(jí)隔膜可對(duì)檢測(cè)到的任何壓力變化(例如增加或者 減少)進(jìn)行修正。在一個(gè)具體的實(shí)施例中，在準(zhǔn)備段期間，閉環(huán)控制 系統(tǒng)可監(jiān)控分配腔內(nèi)部的壓力。如果檢測(cè)到高于所需的基準(zhǔn)壓力的壓 力，該閉環(huán)控制系統(tǒng)可發(fā)送信號(hào)給分配馬達(dá)，使得單個(gè)馬達(dá)增量反向。 以這種方式，發(fā)生在準(zhǔn)備段期間的任何壓力增加可被纟務(wù)正并且可大體 上保持分配所需的基準(zhǔn)壓力。
本發(fā)明的實(shí)施例提供了 一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，該優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)允許在準(zhǔn)備段期 間大體上保持分配腔中的所需壓力實(shí)現(xiàn)的，其與準(zhǔn)備段的長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。
本發(fā)明另 一個(gè)實(shí)施例提供了允許精確的分配和在分配段之間分配
的可重復(fù)性的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例提供了由于精確的和可重復(fù)的分配而允許 處理方法的復(fù)制(例如，具有不同基準(zhǔn)壓力的系統(tǒng))的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明另 一個(gè)實(shí)施例提供了分配段期間實(shí)現(xiàn)可接受的流體動(dòng)力學(xué) 的優(yōu)點(diǎn)。
當(dāng)結(jié)合下面描述和附圖考慮時(shí)，本發(fā)明的這些及其它的方面得到 更好的理解。下面的描述雖然顯示的是本發(fā)明的不同實(shí)施例和它的許 多細(xì)節(jié)，是作為示例而不是限制。許多替換，改變，增加或者調(diào)整都 在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，并且本發(fā)明包括所有這些替換，改變，增加或 者調(diào)整。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明
通過(guò)結(jié)合附圖，并且參見(jiàn)下面描述將得到對(duì)本發(fā)明和它的優(yōu)點(diǎn)更
完全的了解，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的特征，并且其中

圖1是泵送系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的多級(jí)式泵("多級(jí)泵，，)的示意
圖3A， 3B， 4A， 4C和4D是多級(jí)泵的不同實(shí)施例的示意圖4B是分配塊的一個(gè)實(shí)施例的示意圖5是用于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的閥和馬達(dá)定時(shí)的示意圖6是與泵一起使用的作用順序的 一個(gè)實(shí)施例的示例的壓力分布
圖7是與泵一起使用的動(dòng)作順序的一個(gè)實(shí)施例的一部分的示例性 壓力分布圖8A和8B是用于泵操作的不同段的閥和馬達(dá)定時(shí)的一個(gè)實(shí)施例 的示意圖9A和9B是用于泵操作的不同段的閥和馬達(dá)定時(shí)的一個(gè)實(shí)施例 的示意圖10A和10B是與泵一起使用的動(dòng)作順序的 一個(gè)實(shí)施例的一部分
的示例性壓力分布圖；和
圖11是泵送系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
在附圖中描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中相同的數(shù)字用來(lái)表示 不同附圖中相同和對(duì)應(yīng)的部分。
本發(fā)明的實(shí)施例涉及利用泵精確地分配流體的泵送系統(tǒng)，該泵可 以是單級(jí)泵或者多級(jí)式("多級(jí)，，)泵。更特別地，本發(fā)明的實(shí)施例提 供修正壓力漂移的系統(tǒng)和方法，該壓力漂移存在于多級(jí)泵的分配循環(huán) 的準(zhǔn)備段中(例如，因?yàn)殚y關(guān)閉，產(chǎn)生了一個(gè)夾帶空間，例如在分配 腔的內(nèi)部產(chǎn)生)。在進(jìn)入準(zhǔn)備段之后，可對(duì)該多級(jí)泵的分配腔內(nèi)部的壓 力監(jiān)控，并且通過(guò)移動(dòng)分配級(jí)隔膜可對(duì)檢測(cè)到的任何壓力變化進(jìn)行修 正。這種泵送系統(tǒng)的實(shí)施例在2005年12月5日申請(qǐng)的，發(fā)明者為James Cedrone， George Gonnella和Iraj Gashgaee的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No. 60/742,435中公開(kāi)，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容作為參考結(jié)合在本申請(qǐng)中。
圖1是泵送系統(tǒng)10的一個(gè)這樣的實(shí)施例的示意圖。該泵送系統(tǒng) 10可包括流體源15,泵控制器20和多級(jí)泵100，它們合作以分配流 體到晶片25上。多級(jí)泵100的運(yùn)行可通過(guò)泵控制器20控制，其可為 機(jī)載的多級(jí)泵100或者經(jīng)由用于傳送控制信號(hào)，數(shù)據(jù)或者其他信息的 一個(gè)或多個(gè)的通信鏈路連接到多級(jí)泵100上。另外，泵控制器20的功 能可分布在機(jī)載的控制器和另一個(gè)控制器之間。泵控制器20可包括包 含一組控制指令30的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)27 (例如，RAM， ROM，閃速 存儲(chǔ)器，光盤，磁盤驅(qū)動(dòng)器或者其他的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì))，以控制多級(jí) 泵100的操作。處理器35(例如，CPU, ASIC， RISC, DSP或者其 他的處理器)可執(zhí)4亍這些指令。處理器的一個(gè)例子是Texas Instrument 薩斯儀器TMS320F2812PGFA 16位DSP ( Texas Instruments是建立 在德克薩斯州達(dá)拉斯的公司)。在圖l的實(shí)施例中，控制器20經(jīng)由通 信鏈路40和45與多級(jí)泵100通信。通信鏈路40和45可以是網(wǎng)絡(luò)(例 如，以太網(wǎng)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，全局區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，DeviceNet網(wǎng)絡(luò)或者其它在
現(xiàn)有技術(shù)中已知或者發(fā)展的網(wǎng)絡(luò))，總線(例如SCSI總線)或者其他 的通信鏈路?？刂破?0可以實(shí)現(xiàn)為機(jī)載的PCB板，遙控器或者以其 它適當(dāng)?shù)姆绞?。泵控制?0可包括到控制器上以與多級(jí)泵100通信的 適當(dāng)界面(例如，網(wǎng)絡(luò)界面，輸入/輸出界面，模-數(shù)轉(zhuǎn)換器及其他組 件)。另外，泵控制器20包括在現(xiàn)有技術(shù)中已知的多種計(jì)算機(jī)元件， 包括處理器，存儲(chǔ)器，界面，顯示設(shè)備，外圍設(shè)備或者其他的計(jì)算機(jī) 元件，為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)未示出這些部件。泵控制器20可控制多級(jí)泵中不 同的閥和馬達(dá)，使得多級(jí)泵精確地分配流體，包括低粘性流體(即， 小于100厘泊)或者其他的流體。2005年12月2日申請(qǐng)的，發(fā)明者 為Cedrone等，標(biāo)題為"用于泵的輸入/輸出接口的系統(tǒng)和方法"的美 國(guó)專利申請(qǐng)No. 60/741,657中，以及發(fā)明者為Cedrone等，標(biāo)題為"用 于對(duì)接泵控制器的輸入輸出系統(tǒng)，方法與器件[ENTG1810-11"的美國(guó) 專利申請(qǐng)中描述的輸入/輸出界面的連接器可用于連接泵控制器20到 多種界面和制造工具上，這些申請(qǐng)?jiān)诖俗鳛閰⒖纪耆Y(jié)合到本申請(qǐng)中。 圖2是多級(jí)泵100的示意圖。多級(jí)泵IOO包括供給級(jí)部分105和 單獨(dú)的分配級(jí)部分110。從流體流動(dòng)的角度，設(shè)置在供給級(jí)部分105 和分配級(jí)部分110之間的是過(guò)濾器120,以從處理流體中過(guò)濾雜質(zhì)。 多個(gè)閥可控制流過(guò)多級(jí)泵100的流體，這些閥包括，例如，入口閥125， 隔離閥130，阻擋閥135,清洗閥140，通氣閥145和出口閥147。分 配級(jí)部分110還包括壓力傳感器112，其確定在分配級(jí)110處的流體 壓力。由壓力傳感器112確定的壓力可用于控制不同泵的速度，如下 所述。示例的壓力傳感器包括陶瓷和聚合物的壓電(pesioresistive ) 和電容式壓力傳感器，包括由德國(guó)，Korb的Metallux AG制造的產(chǎn)品。 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，接觸處理流體的壓力傳感器112的表面是全氟聚合 物。泵100包括另外的壓力傳感器，例如讀出供給腔155中壓力的壓 力傳感器。
供給級(jí)105和分配級(jí)110包括在多級(jí)泵100中泵送流體的滾動(dòng)隔 膜泵。供給-級(jí)泵150("進(jìn)給泵150")例如包括收集流體的供給腔155， 在供給腔155內(nèi)部移動(dòng)以及移動(dòng)流體的供給級(jí)隔膜160,移動(dòng)供給級(jí)
隔膜160的活塞165，導(dǎo)螺桿170和步進(jìn)馬達(dá)175。導(dǎo)螺桿170通過(guò)螺 母、齒輪或者其他的機(jī)構(gòu)連接到步進(jìn)馬達(dá)175上，以從馬達(dá)中傳送能 量給導(dǎo)螺桿170。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)給馬達(dá)170旋轉(zhuǎn)螺母，該螺母 又旋轉(zhuǎn)導(dǎo)螺桿170，使得活塞165促動(dòng)。分配-級(jí)泵180("分配泵180") 可類似地包括分配腔185，分配級(jí)隔膜190，活塞192，導(dǎo)螺桿195和 分配馬達(dá)200。分配馬達(dá)200可通過(guò)有螺紋的螺母(例如，Torlon或 者其他材料的螺母)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)螺桿195。
根據(jù)其他的實(shí)施例，供給級(jí)105和分配級(jí)110可以是多種的其他 泵，可包括氣動(dòng)或者液動(dòng)的泵，水力泵或者其他的泵。在2005年2 月4日申請(qǐng)的，發(fā)明者為Zagars等，標(biāo)題為"用于精確的泵送裝置的 泵控制器，，的美國(guó)專利申請(qǐng)No, 11/051,576中描述了利用用于供給級(jí) 的氣動(dòng)泵和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵的多級(jí)泵的一個(gè)例子，該申請(qǐng)作為 參考結(jié)合在本申請(qǐng)中。然而，在兩個(gè)級(jí)使用馬達(dá)提供了一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，不 需要液壓管路，控制系統(tǒng)和流體，從而降低了空間和潛在的泄漏。
進(jìn)給馬達(dá)175和分配馬達(dá)200可以為任何適當(dāng)?shù)鸟R達(dá)。根據(jù)一個(gè) 實(shí)施例，分配馬達(dá)200是永久磁鐵的同步馬達(dá)("PMSM")。該P(yáng)MSM 可通過(guò)在馬達(dá)200處，利用場(chǎng)定向控制("FOC")的數(shù)字信號(hào)處理器 ("DSP")或者現(xiàn)有技術(shù)中已知的其他類型的位置/速度控制器，機(jī)載 多級(jí)泵100的控制器或者單獨(dú)泵的控制器(例如在圖1中示出的)得 到控制。PMSM200還包括用于分配馬達(dá)200位置的實(shí)時(shí)反饋的編碼 器(例如，細(xì)線旋轉(zhuǎn)位置編碼器)。位置傳感器的利用給予活塞192 位置的精確和可重復(fù)的控制，其導(dǎo)致對(duì)分配腔185中流體運(yùn)動(dòng)的精確 和可重復(fù)的控制。例如，利用2000線編碼器，其根據(jù)一個(gè)實(shí)施例向 DSP發(fā)送8000脈沖，可能以0.045的旋轉(zhuǎn)度精確地測(cè)量和控制。此外， PMSM可在很小或沒(méi)有振動(dòng)的情況下低速運(yùn)行。進(jìn)給馬達(dá)175還可以 是PMSM或者步進(jìn)馬達(dá)。還應(yīng)該指出的是進(jìn)給泵包括初始傳感器，以 顯示何時(shí)進(jìn)給泵處于它的原始位置。
圖3A是用于多級(jí)泵100的泵組件的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。多級(jí) 泵100包括分配塊205,其限定了通過(guò)多級(jí)泵100的多個(gè)流體流動(dòng)路線和至少部分限定了供給腔155和分配腔185。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，分 配泵塊205可以為PTFE，改性PTFE或者其他材料的整體塊。因?yàn)?這些材料不與或者很少與許多處理流體反應(yīng)，這些材料的利用使得流 體通道和泵室能夠在最少的附加硬件的情況下直接加工入分配塊205 中。從而，通過(guò)提供集成的流體歧管，分配塊205降低了對(duì)管道的需 要。
分配塊205包括不同的外部入口和出口 ，它們例如包括，通過(guò)其 接收流體的入口 210，在排出段期間排出流體的排出口 215，和在分配 段期間通過(guò)其分配流體的分配出口 220。在圖3A的例子中，分配塊 205不包括外部?jī)艋隹?，這是因?yàn)閮艋黧w返回到供給腔中(如圖 4A和4B所示)。然而，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，流體可在外部?jī)?化。2005年12月2日申請(qǐng)的發(fā)明者為Iraj Gashgaee的，標(biāo)題為"O 形環(huán)較低斷面的配件和組件"的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No. 60/741,667，其 作為參考充分結(jié)合在此，描述了配件的一個(gè)實(shí)施例，其可被利用來(lái)連 接分配塊205的外部入口和出口到流體管路上。
分配塊205將流體輸送給供給泵，分配泵和過(guò)濾器120。泵蓋225 可以防止進(jìn)給馬達(dá)175和分配馬達(dá)200受到傷害，而活塞外殼227可 對(duì)活塞165和活塞192提供保護(hù)并且根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該活 塞外殼227由聚乙烯或者其他的聚合物形成。閥板230提供用于閥系 統(tǒng)(例如，圖2的入口閥125,隔離閥130，阻擋閥135,清洗閥140 和通氣閥145)的閥殼體，其可構(gòu)造成引導(dǎo)流體流動(dòng)到多級(jí)泵100的 不同部件。才艮據(jù)一個(gè)實(shí)施例，入口閥125，隔離閥130，阻擋閥135， 清洗閥140和通氣閥145中的每一個(gè)至少部分集成到閥板230中并且 是隔膜閥，其根據(jù)是否壓力或者真空是否施加到相應(yīng)隔膜上開(kāi)啟或者 關(guān)閉。在其它的實(shí)施例中， 一些閥可能在分配塊205的外部或者設(shè)置 在另外的閥板中。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，PTFE片夾在閥板230和分配塊 205之間以形成不同閥的隔膜。閥板230包括用于每個(gè)閥的閥門控制 入口，以將壓力或者真空施加到相應(yīng)的隔膜上。例如，入口 235對(duì)應(yīng) 于阻擋閥135,入口 240對(duì)應(yīng)于清洗閥140，入口 245對(duì)應(yīng)于隔離閥
130，入口 250對(duì)應(yīng)于通氣閥145和入口 255對(duì)應(yīng)于入口閥125 (在這 種情況下，出口閥147是在外部)。通過(guò)有選擇性地將壓力或者真空施 加到入口上，打開(kāi)和關(guān)閉相應(yīng)的閥。
經(jīng)由閥門控制供給管路260提供給閥板230閥門控制氣體和真空， 該管路從閥門控制歧管(在頂蓋263或者外殼蓋225下面的區(qū)域中) 流出，通過(guò)分配塊205到閥板230上。閥門控制氣體供給入口 265提 供壓縮氣體到閥門控制歧管上，并且真空入口 270提供真空(或者低 氣壓)到該閥門控制歧管中。該閥門控制歧管起三通閥的作用，以經(jīng)
以促動(dòng)相應(yīng)的閥。在一個(gè)實(shí)施例中，利用了發(fā)明者為Gashgaee等， 標(biāo)題為"固定容積的閥門系統(tǒng)，，(ENTG1770-1 )的美國(guó)專利申請(qǐng)中描 述的閥板，其降低閥的滯留體積，消除真空波動(dòng)產(chǎn)生的體積變化，降 低真空要求并且減少閥隔膜上的應(yīng)力，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容結(jié)合在此， 作為參考。
圖3B是多級(jí)泵100的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖。在圖3B所示的許 多特征與結(jié)合上述圖3A描述的特征類似。然而，圖3B的實(shí)施例包括 防止液滴進(jìn)入多級(jí)泵100的外殼的電子儀器的區(qū)域中的多個(gè)特征。例 如，當(dāng)操作者連接或者斷開(kāi)來(lái)自入口 210、出口 215或者通風(fēng)孔220 的管時(shí)會(huì)產(chǎn)生液滴。該防滴漏的特征構(gòu)造成防止?jié)撛诘挠泻瘜W(xué)物品 液滴進(jìn)入該泵中，特別是電子儀器腔中，并且不需要該泵是"防水的" (例如，可浸沒(méi)在流體中而不會(huì)發(fā)生泄漏)。根據(jù)其他的實(shí)施例，該泵 可以充分密封。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，分配塊205可包括從遇到頂蓋263的分配塊205 的邊緣向外突出的垂直凸緣或者唇緣272。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在頂部 邊緣上，頂蓋263的頂部與唇緣272的頂面齊平。這會(huì)導(dǎo)致分配塊205 和頂蓋263的頂部分界面附近的液滴流動(dòng)到分配塊205上，而不是通 過(guò)該分界面。然而，在該側(cè)上，頂蓋263與唇緣272的基底齊平或者 相反地從唇緣272的外表面向內(nèi)偏移。這會(huì)導(dǎo)致液滴向下流到頂蓋263 和唇緣272產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角處，而不是在頂蓋263和分配塊205之間。另
外，橡膠密封件放置在頂蓋263的頂部邊緣和后板271之間，以防止 液滴從頂蓋263和后板271之間泄漏。
分配塊205還包括傾斜部件273,其包括限定在分配塊205中的 傾斜表面，其向下傾斜并且遠(yuǎn)離泵100外殼的電子器件的區(qū)域。因此， 在分配塊205頂端附近的液滴會(huì)從電子器件中移走。另外，泵蓋225 還從分配塊205的外側(cè)邊緣向內(nèi)稍微偏移，從而使得從泵100的側(cè)面 留下的液滴流過(guò)泵蓋225和泵100的其它部分的分界面。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，金屬罩與分配塊205相接，金屬罩的 垂直面可以從分配塊205的對(duì)應(yīng)豎直面向內(nèi)稍;微偏移(例如，1/64英 寸或者0.396875毫米)。另外，多級(jí)泵100包括密封件，傾斜部件和 其它部件，以防止液滴進(jìn)入多級(jí)泵100殼體的電子儀器部分。而且， 如圖4A所示，下面描述的后板271可以包括進(jìn)一步使多級(jí)泵100 "防 滴漏"的部件。
圖4A是多級(jí)泵100的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其中將分配塊205 制造成透明的，以顯示出通過(guò)其中限定的流體流動(dòng)通道。分配塊205 限定用于多級(jí)泵100的多個(gè)室和流體流動(dòng)通道。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，供 給室155和分配室185可以直接加工到分配塊205中。另外，多個(gè)流 動(dòng)通道可加工到分配塊205中。流體流動(dòng)通道275 (如圖5C所示)從 入口 210通向入口閥。流體流動(dòng)通道280從入口閥通到供給室155, 以完成從入口 210到供給泵150的通路。在閥殼體230中的進(jìn)氣閥125 調(diào)節(jié)入口 210和供給泵150之間的流動(dòng)。流動(dòng)通道285將流體從供給 泵150傳送到閥板230中的隔離閥130。該隔離閥130的輸出通過(guò)另 一個(gè)流體通道(未示出)通向過(guò)濾器120中。流體從過(guò)濾器120通過(guò) 流動(dòng)通道流動(dòng)，該流動(dòng)通道連接過(guò)濾器120到通氣閥145和阻擋閥135 上。該通氣閥145的輸出是通向通風(fēng)出口 215，同時(shí)阻擋閥135的輸 出經(jīng)過(guò)流動(dòng)通道290通向分配泵180上。在分配段期間，分配泵可以 經(jīng)由流動(dòng)通道295將流體輸出到出口 220，或者在清洗段期間，通過(guò) 流動(dòng)通道300將流體輸出到清洗閥上。在清洗段期間，流體可以通過(guò) 流動(dòng)通道305返回到供給泵150中。因?yàn)榱黧w流動(dòng)通道可以直接地形
成在PTFE (或者其他的材料)塊中，分配塊205可充當(dāng)用于在多級(jí) 泵100的多個(gè)組件之間的處理流體的管路，避免或者減少對(duì)另外的管 道的需要。在其它情況下，管道可插入到分配塊205中以定義流體通 道。圖4B示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，制成透明地以示出其中的多個(gè)流 動(dòng)通道的分配塊205的示意圖。
返回到圖4A,圖4A還示出了多級(jí)泵100，移去其泵蓋225和頂 蓋263以示出包括供給級(jí)馬達(dá)190的供給泵150，包括分配馬達(dá)200 的分配泵180，和閥門控制歧管302。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，供給 泵150，分配泵180和閥板230的部分可利用插入到分配塊205中相 應(yīng)空腔中的桿(例如，金屬桿)連接到分配塊205上。每個(gè)桿可以包 括一個(gè)或多個(gè)螺紋孔以容納螺釘。例如，分配馬達(dá)200和活塞殼體227 可以經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)螺釘(例如，螺4丁 275和螺釘280)安裝到分配 塊205上，這些螺釘貫穿分配塊205中的螺紋孔以旋擰到桿285中的 相應(yīng)孔中。應(yīng)該注意的是用于連接組件和分配塊205的此機(jī)構(gòu)是舉例 說(shuō)明并且可以采用任何適當(dāng)?shù)倪B接機(jī)構(gòu)。
后板271,根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可以包括向內(nèi)延伸的突出 部(例如，支架274),頂蓋263和泵蓋225可安裝到其上。因?yàn)轫斏w 263和泵蓋225與支架274重疊(例如，在頂蓋263的底部和后部邊 緣以及泵蓋225的前部和后部邊緣)，可以防止液滴流入頂蓋263的底 部邊緣和泵蓋225的頂部邊緣之間或者在頂蓋263和泵蓋225的后部 邊緣處的任何空間之間的電子器件區(qū)域中。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，歧管302可以包括一組電磁閥，以有 選擇地引導(dǎo)壓力/真空到閥板230中。當(dāng)特定的螺線管引導(dǎo)真空或者壓 力到閥中時(shí)，根據(jù)執(zhí)行過(guò)程，該螺線管將產(chǎn)生熱量。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例， 歧管302安裝在遠(yuǎn)離分配塊205以及特別是分配室185的PCB板(其 安裝到后板271上，在圖4C中較佳的示出)的下面。歧管302可以 安裝到支架上，其又被安裝到后板271上或者以別的方式連接到后板 271上。這有助于阻止歧管302中的螺線管的熱量影響在分配塊205 中的流體。后板271可由不銹鋼，機(jī)械加工鋁或者其他的材料制成， 其可從歧管302和PCB中發(fā)散熱量。換言之，后板271可以作為用于 歧管302和PCB的熱消散支架。泵100還可以安裝到熱量可通過(guò)后板 271傳導(dǎo)到的表面或者其他的結(jié)構(gòu)上。因此，后板271和其連接的結(jié) 構(gòu)可作為用于歧管302和泵100的電子儀器的散熱器。
圖4C是多級(jí)泵100的示意圖，其示出了用于提供壓力或者真空 到閥板230上的供給管路260上。如結(jié)合圖3進(jìn)行描述，在閥板230 中的閥可構(gòu)造成使流體流入多級(jí)泵100的各個(gè)組件中。閥的活動(dòng)可由 閥門控制歧管302控制，該閥門控制歧管302引導(dǎo)壓力或者真空到每 個(gè)供給管路260中。每個(gè)供給管路260可以包括具有小型孔的配件(示 例的配件以318示出)。此孔的直徑小于配件318安裝到其上的相應(yīng)供 給管路260的直徑。在一個(gè)實(shí)施例中，該孔直徑大約為0.010英寸。 因此，配件318的孔可以用來(lái)在供給管路260中設(shè)置限制。在每個(gè)供 給管路260中的孔有助于減輕應(yīng)用到供給管路的壓力和真空之間劇烈 的壓差的影響，并且因此可在應(yīng)用到閥的壓力和真空之間平穩(wěn)過(guò)渡。 換句話說(shuō)，該孔有助于減少在下游閥的隔膜上的壓力變化的影響。這 允許該閥可更平穩(wěn)和更緩慢地開(kāi)閉，其會(huì)增加在系統(tǒng)內(nèi)部之中的更平 穩(wěn)的壓力過(guò)渡，該壓力過(guò)渡是由閥的開(kāi)閉引起的并且實(shí)際上增加了閥 本身的壽命。
圖4C還示出了歧管302連接在其上的PCB397。根據(jù)本發(fā)明的一 個(gè)實(shí)施例，歧管302可以接受來(lái)自PCB板397的信號(hào)，以導(dǎo)致螺線管 打開(kāi)/關(guān)閉，以引導(dǎo)真空/壓力到各個(gè)供給線路260中，從而控制多級(jí) 泵100的閥。再次，如圖4C所示，歧管302可以位于從分配塊205 開(kāi)始的PCB 397的遠(yuǎn)端處，以減少在分配塊205上熱量對(duì)流體的影響。 另夕卜，基于PCB設(shè)計(jì)和空間限制的可行程度，發(fā)熱的組件可以位于遠(yuǎn) 離分配塊205的PCB的側(cè)面，再一次減少熱量的影響。來(lái)自歧管302 和PCB397的熱量可由后板271消散。另一方面，圖4D是泵100的 一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其中歧管302直接安裝到分配塊205上。
現(xiàn)在描述多級(jí)泵100的運(yùn)行過(guò)程是很有用的。在多級(jí)泵100的運(yùn) 行期間，打開(kāi)或者關(guān)閉多級(jí)泵100的閥，以允許或者限制到多級(jí)泵100
的各個(gè)部分的流體流動(dòng)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，這些閥可以是氣動(dòng)(即， 氣體驅(qū)動(dòng))隔膜閥，其根據(jù)是否保持壓力或者真空來(lái)打開(kāi)或者關(guān)閉。 然而，在本發(fā)明的其他的實(shí)施例中，可采用任何適當(dāng)?shù)拈y。
下面描述多級(jí)泵100運(yùn)行的各個(gè)階段的概要。然而，多級(jí)泵IOO 可以根據(jù)多種控制方案控制，其包括但不限于在2006年8月11日申 請(qǐng)的，發(fā)明者為Michael Clarke, Robert F. McLoughlin和Marc Laverdiere，標(biāo)題為"用于在浸入石印術(shù)系統(tǒng)中的液體流量控制的系 統(tǒng)和方法"的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 11/502,729中描述的控制模式，該申 請(qǐng)作為參考結(jié)合在此，以安排閥順序并且控制壓力。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例， 多級(jí)泵100可以包括準(zhǔn)備段，分配段，填充段，預(yù)先過(guò)濾段，過(guò)濾段， 通風(fēng)段，清洗段和靜態(tài)的清洗段。在供給段期間，入口閥125打開(kāi)并 且供給級(jí)泵150移動(dòng)(例如，牽引)供給級(jí)隔膜160以吸引流體到供 給室155中。 一旦充分?jǐn)?shù)量的流體已經(jīng)裝滿供給室155，入口閥125 關(guān)閉。在過(guò)濾段期間，供給級(jí)泵150移動(dòng)供給級(jí)隔膜160以從供給室 155中移動(dòng)流體。打開(kāi)隔離閥130和阻擋閥135，以允許流體流過(guò)過(guò)濾 器120到分配室185中。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，隔離閥130可以首先打開(kāi) (例如，在"預(yù)先過(guò)濾"段)，以允許在過(guò)濾器120中建立壓力，然后 打開(kāi)阻擋閥135以讓流體流入分配室185中。才艮據(jù)其他的實(shí)施例，隔 離閥130和阻擋閥135兩者可以打開(kāi)并且移動(dòng)供給泵來(lái)在過(guò)濾器的分 配側(cè)面上建立壓力。在過(guò)濾段期間，分配泵180可以到達(dá)它的原始位 置。如2004年11月23日申請(qǐng)的發(fā)明者為L(zhǎng)averdiere等，標(biāo)題為"用 于可變?cè)嘉恢梅峙湎到y(tǒng)的系統(tǒng)和方法"的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No. 60/630,384和在2005年11月21日提交的、發(fā)明人為L(zhǎng)averdiere等， 標(biāo)題為 "System and Method for Variable Home Position Dispense System"的PCT申請(qǐng)PCT/US 2005/042127中所描述的，該申請(qǐng)作為 參考結(jié)合在本申請(qǐng)中，分配泵的原始位置可以為在分配循環(huán)中在分配 泵中具有最大可有容積的位置，但是小于分配泵可提供的最大可有容 積。該原始位置可基于分配循環(huán)的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行選擇，以減少多級(jí)泵 100的未用的滯留容積。供給泵150同樣地可以到達(dá)原始位置，其提
供一個(gè)小于其最大有效容積的容積。
在通風(fēng)段的開(kāi)始時(shí)，隔離閥130打開(kāi)，阻擋閥135關(guān)閉并且通氣 閥145打開(kāi)。在另一個(gè)實(shí)施例中，阻擋閥135可以在通風(fēng)段期間保持 打開(kāi)并且在通風(fēng)段的末端關(guān)閉。在此時(shí)期間，如果阻擋閥135打開(kāi)， 壓力可被控制器感知，因?yàn)樵诜峙涫抑械膲毫τ蓧毫鞲衅?12測(cè)量， 將受到過(guò)濾器120中的壓力影響。供給級(jí)泵150施加壓力到流體中， 以通過(guò)開(kāi)放的通氣閥145將氣泡從過(guò)濾器120中除去。對(duì)供給級(jí)泵150 控制以使得以預(yù)定速度產(chǎn)生通風(fēng)，允許更久的通風(fēng)時(shí)間和較低的通風(fēng) 速度，從而允許通風(fēng)消耗量的精確控制。如果供給泵是氣體型泵，流 體流動(dòng)的限制可以處于通風(fēng)流體通路中，并且應(yīng)用到供給泵的氣體壓 力可以增減，以便保持"通風(fēng)"設(shè)定值壓力，產(chǎn)生一些其他的明智的 未控制方法的控制。
在清洗段開(kāi)始時(shí)，隔離閥130關(guān)閉，如果阻擋閥135在通風(fēng)段打 開(kāi)，則其會(huì)關(guān)閉，通氣閥145關(guān)閉，并且清洗閥140打開(kāi)，入口閥125 打開(kāi)。分配泵180施加壓力到分配室185中的流體上，以通過(guò)清洗閥 140排出氣泡。在靜態(tài)的清洗段期間，分配泵180停止，但是清洗閥 140仍然打開(kāi)以持續(xù)排出空氣。在清洗或者靜態(tài)的清洗段期間，移去 的任何過(guò)剩的流體可從多級(jí)泵100中流出(例如，返回到流體源或者 丟棄)或者再循環(huán)到供給級(jí)泵150中。在準(zhǔn)備段期間，入口閥125， 隔離閥130和阻擋閥135可打開(kāi)，并且清洗閥140關(guān)閉，從而4吏得供 給級(jí)泵150達(dá)到該源(例如，該源的瓶)的環(huán)境壓力。根據(jù)其他的實(shí) 施例，全部的閥在準(zhǔn)備段關(guān)閉。
在分配段期間，出口閥147打開(kāi)并且分配泵180應(yīng)用壓力到分配 室185中的流體中。因?yàn)槌隹陂y147作出反應(yīng)以比分配泵180更緩慢 地控制，出口閥147可首先打開(kāi)并且在一些預(yù)定時(shí)段之后，分配馬達(dá) 200啟動(dòng)。這阻止分配泵180 4,動(dòng)流體通過(guò)部分打開(kāi)的出口閥147。而 且，這阻止由閥門打開(kāi)引起的流體從分配噴嘴向上運(yùn)動(dòng)，隨后跟隨由 馬達(dá)動(dòng)作引起的向前流體運(yùn)動(dòng)。在其他的實(shí)施例中，出口閥147打開(kāi) 并且分配泵180的分配同時(shí)開(kāi)始。
可以執(zhí)行另外的反吸段，其除去分配噴嘴中多余的流體。在反吸
段期間，出口閥147關(guān)閉并且輔助馬達(dá)或者真空裝置可從出口噴嘴中 抽吸過(guò)剩的流體?？蛇x擇地，出口閥147可以保持打開(kāi)并且分配馬達(dá) 200可以反向，使得這些流體返回到分配室中。該反吸段有助于防止 多余的流體滴到晶片上。
簡(jiǎn)要地參見(jiàn)圖5，此圖提供了對(duì)于圖2的多級(jí)泵100運(yùn)行的各個(gè) 段的閥和分配馬達(dá)定時(shí)的示意圖。在段改變期間，當(dāng)幾個(gè)閥顯示為同 時(shí)關(guān)閉時(shí)，閥的關(guān)閉可被定時(shí)為稍微分開(kāi)(例如，100毫秒)，以減少 壓力峰值。例如，在通風(fēng)和清洗段之間，隔離閥130稍微在通氣閥145 之前關(guān)閉。然而應(yīng)當(dāng)指出，其他的閥門定時(shí)可利用在本發(fā)明的多個(gè)實(shí) 施例中。另外，多個(gè)段可共同實(shí)施(例如填充/分配階段可以同時(shí)實(shí)施， 在這樣情況下，入口和出口閥兩者可以在分配/填充段中打開(kāi))。還應(yīng) 該指出的是不必對(duì)于每個(gè)循環(huán)重復(fù)特定的段。例如，清洗和靜態(tài)的清 洗段可以不在每個(gè)循環(huán)都實(shí)施。同樣地，通風(fēng)段可以不在每個(gè)循環(huán)都 實(shí)施。
各個(gè)閥的開(kāi)閉會(huì)導(dǎo)致在多級(jí)泵100內(nèi)部流體的壓力峰值。因?yàn)樵?靜態(tài)的清洗段期間出口閥147關(guān)閉，例如，在靜態(tài)的清洗段的末端處 清洗閥140的關(guān)閉會(huì)導(dǎo)致在分配室185中的壓力增加。因?yàn)楫?dāng)每個(gè)閥 關(guān)閉時(shí)其會(huì)移走少量的流體，此情況會(huì)發(fā)生。更特別地，在很多情形 下，在流體從室185中分配之前，清洗循環(huán)和/或靜態(tài)的清洗循環(huán)用來(lái) 清洗分配室185的空氣，以便于在從多級(jí)泵100的流體的分配中防止 濺射或者其他的擾動(dòng)。然而，在靜態(tài)的清洗循環(huán)的末端，清洗閥140 關(guān)閉，以便密封分配室185，為分配的開(kāi)始做準(zhǔn)備。當(dāng)清洗閥140關(guān) 閉時(shí)，其迫使一定量的額外流體(近似等于清洗閥140的滯留體積) 進(jìn)入分配室185中，其又導(dǎo)致在分配室185中流體的壓力增加，其超 出用來(lái)流體分配的基準(zhǔn)壓力。此多余壓力(在該基準(zhǔn)壓力之上)可引 起隨后流體分配的問(wèn)題。此問(wèn)題會(huì)在低壓應(yīng)用中加劇，因?yàn)榍逑撮y140 的關(guān)閉引起的壓力增加會(huì)是分配所需的基準(zhǔn)壓力的更大百分比。
更具體地說(shuō)，因?yàn)橛捎谇逑撮y140的關(guān)閉會(huì)發(fā)生壓力增加，流體
會(huì)"濺到"晶片上，在隨后的分配段，如果壓力沒(méi)有減少，可能會(huì)發(fā)
生雙倍分配或者其他的不需要的流體動(dòng)力。另外，因?yàn)樵诙嗉?jí)泵100
的運(yùn)行期間，此壓力增加不是常數(shù)，這些壓力增量會(huì)導(dǎo)致在連續(xù)的分 配段期間，分配的流體量或者其它的分配特征的變化。在分配中這些 變化又會(huì)導(dǎo)致晶片碎屑的增加以及晶片的再加工。本發(fā)明的實(shí)施例解 決由于在系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)閥關(guān)閉引起的壓力增加，從而實(shí)現(xiàn)了分配段開(kāi)
始時(shí)所需的啟動(dòng)壓力，通過(guò)在分配之前在分配室185中實(shí)現(xiàn)幾乎任何 基準(zhǔn)壓力，可解決從系統(tǒng)到系統(tǒng)的裝置中不同的頭壓力和其它差別。
在一個(gè)實(shí)施例中，為了解決分配室185中流體的不需要的壓力增 量，在靜態(tài)的清洗段期間，分配馬達(dá)200可以反向以使活塞192退回 預(yù)定距離，以補(bǔ)償由阻擋閥135,清洗閥140和/或任何其它來(lái)源的關(guān) 閉所引起的任何壓力增加，這些閥的關(guān)閉會(huì)導(dǎo)致分配室185中的壓力 增加。如2005年12月2日申請(qǐng)的，發(fā)明者為George Gonndla和James Cedrone,標(biāo)題為"液壓控制的系統(tǒng)和方法"的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 11/292,559和2006年2月28日申請(qǐng)的，發(fā)明者為George Goimella 和James Cedrone，標(biāo)題為"用于監(jiān)控泵運(yùn)行的系統(tǒng)和方法"的美國(guó) 專利申請(qǐng)No. 11/364,286中所描述的，分配室185中的壓力可通過(guò)調(diào) 節(jié)供給泵150的速度得到控制，這些申請(qǐng)結(jié)合在本申請(qǐng)中。
因此，本發(fā)明的實(shí)施例提供具有柔和流體處理特征的多級(jí)泵。通 過(guò)在分配段之前補(bǔ)償分配室中的壓力波動(dòng)，可以避免或者減輕潛在的 有危害性的壓力峰值。本發(fā)明的實(shí)施例還釆用其他的泵控制機(jī)構(gòu)和閥 門定時(shí)，以有助于減少壓力和壓力變化對(duì)處理流體的有害影響。
為此，現(xiàn)在注意用于大體上保持在泵送裝置的室中的基準(zhǔn)壓力的 系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的實(shí)施例用來(lái)控制馬達(dá)以補(bǔ)償或者解決發(fā)生在泵 送裝置的室中的壓力漂移。更具體地說(shuō)，在基于在分配室中檢測(cè)的壓 力的分配之前，可控制分配馬達(dá)來(lái)大體上保持在分配室中的基準(zhǔn)壓力。 在一個(gè)實(shí)施例中，在分配開(kāi)始之前，利用控制回路使得它重復(fù)地確定 在分配室中的壓力是否在所需壓力之上(或者之下)，并且倘若如此， 對(duì)泵送裝置的移動(dòng)調(diào)節(jié)以大體上保持在分配室中所需的壓力直到流體
的分配開(kāi)始。
這些壓力變化的降低可參見(jiàn)圖6更好的理解，該圖示出了根據(jù)本 發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例運(yùn)行多級(jí)泵時(shí)在分配室185處的壓力分布。在點(diǎn) 440，分配開(kāi)始并且分配泵180推動(dòng)流體到出口之外。該分配結(jié)束在點(diǎn) 445。在分配室185的壓力在填充階段期間保持相當(dāng)恒定，因?yàn)榉峙浔?180通常不涉及此階段。在點(diǎn)450，過(guò)濾階段開(kāi)始并且供給級(jí)馬達(dá)175 以預(yù)定速度前進(jìn)，以從供給室155中推動(dòng)流體。如圖6中示出，在點(diǎn) 455，在分配室185中的壓力開(kāi)始上升以達(dá)到一預(yù)定的設(shè)定值，當(dāng)分配 室185中的壓力達(dá)到該設(shè)定值時(shí)，分配馬達(dá)200以恒定速度反轉(zhuǎn)，以 增加在分配室185中的可有容積。在點(diǎn)455和點(diǎn)460之間壓力分布的 相對(duì)平坦的部分中，每當(dāng)壓力下降低于設(shè)定值時(shí)，供給馬達(dá)175的速 度增加，當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)降低。這保持分配室185中的壓力在近似恒 定壓力。在點(diǎn)460，分配馬達(dá)200達(dá)到它的原始位置并且過(guò)濾階段結(jié) 束。在點(diǎn)460的劇烈的壓力峰值是在過(guò)濾結(jié)束時(shí)由阻擋閥135的關(guān)閉 引起的。
在通風(fēng)和清洗段之后，并且在靜態(tài)的清洗段結(jié)束之前，清洗閥140 關(guān)閉，從而導(dǎo)致在壓力分布圖中起始于點(diǎn)1500處的壓力的尖峰。從壓 力分布圖的點(diǎn)1500和1502之間可以看出，在分配室185中的壓力可 由于此關(guān)閉會(huì)經(jīng)歷顯著的增加。由于清洗閥140的關(guān)閉產(chǎn)生的壓力的 增加通常不是一致的，并且取決于系統(tǒng)的溫度和多級(jí)泵IOO釆用的流 體粘度。
為了解決發(fā)生在點(diǎn)1500和1502之間的壓力增加，分配馬達(dá)200 可以反向以使活塞192退回預(yù)定距離，以補(bǔ)償由阻擋閥135，清洗閥 140和/或任何其它來(lái)源的關(guān)閉所引起的任何壓力增加。在一些情況下， 因?yàn)榍逑撮y140會(huì)花費(fèi)一些時(shí)間來(lái)關(guān)閉，因此希望在使分配馬達(dá)200 反向之前延遲一定量的時(shí)間。因此，在壓力分布圖上點(diǎn)1500和1504 之間的時(shí)間反映了關(guān)閉清洗閥140的信號(hào)和分配馬達(dá)200的反轉(zhuǎn)之間 的延遲。此時(shí)間延遲足夠允許清洗閥140完全地關(guān)閉，并且在分配室 185內(nèi)的壓力大體上確定，該時(shí)間延遲可大約為50亳秒。 因?yàn)榍逑撮y140的滯留體積可以是已知量(例如在制造公差內(nèi))， 該分配馬達(dá)200反向以使活塞192a退回補(bǔ)償距離，從而增加分配室 185的體積，使之近似等于清洗閥140的滯留體積。因?yàn)榉峙涫?85 和活塞192的尺寸還是已知量，分配馬達(dá)200反向一個(gè)具體的馬達(dá)增 量值，其中通過(guò)使得分配馬達(dá)200反向此馬達(dá)增量值，分配室185的 體積可增加近似清洗閥140的滯留體積。
經(jīng)過(guò)分配馬達(dá)200的反轉(zhuǎn)而使活塞192退回的作用導(dǎo)致分配室 185中的壓力從點(diǎn)1504減少到在點(diǎn)1506處分配所希望的近似基準(zhǔn)壓 力。多數(shù)情況下，此壓力修正足夠在隨后的分配階段中獲得滿意的分 配。然而，對(duì)于分配馬達(dá)200根據(jù)利用的馬達(dá)的類型或者對(duì)于清洗閥 140根據(jù)利用的閥類型，使分配馬達(dá)200反向以增加分配室185的體 積會(huì)產(chǎn)生在分配馬達(dá)200的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的空間或者"間隙(backlash )" 此"間隙，，意味著當(dāng)在向前方向上分配馬達(dá)200被啟動(dòng)，以在分配段 期間推動(dòng)流體流出分配泵180時(shí)，在分配馬達(dá)200的組件之間會(huì)存在 一定量的松弛或者空間，所述組件諸如馬達(dá)螺母組合件，其必須在分 配馬達(dá)200的驅(qū)動(dòng)組合件物理接合之前擰緊，從而使得活塞192移動(dòng)。 因?yàn)榇碎g隙的量是可變的，當(dāng)確定向前移動(dòng)活塞192多遠(yuǎn)來(lái)獲得所需 分配壓力時(shí)難以解決。因此，在分配馬達(dá)200的傳動(dòng)組件中的此間隙 會(huì)導(dǎo)致在每個(gè)分配段期間流體分配量的可變性。
因而，希望的是在分配段之前確保分配馬達(dá)200的最后運(yùn)動(dòng)向前， 以便降低在分配馬達(dá)200的傳動(dòng)組合件中的間隙量到大體上微不足道 的或者不存在的水平。因此，在一些實(shí)施例中，為了解決在分配泵200 的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)組合件中不需要的間隙，分配馬達(dá)200可反向以使活塞192 退回一個(gè)預(yù)定距離，從而補(bǔ)償由阻擋閥135，清洗閥140和/或任何其 他來(lái)源的關(guān)閉引起的任何壓力增加，這些閥或者其它來(lái)源的關(guān)閉會(huì)導(dǎo) 致在分配腔185中的壓力增加，并且另外，分配馬達(dá)會(huì)反向，以使活 塞192退回另外的超調(diào)距離，以使分配腔185增加一個(gè)超調(diào)容積。然 后，分配馬達(dá)200向前接合，以在向前方向上移動(dòng)活塞192，使其大 體上等于該超調(diào)距離。這導(dǎo)致在分配腔185中近似為所需的基準(zhǔn)壓力，
同時(shí)還確保在分配之前分配馬達(dá)200的最后運(yùn)動(dòng)為前向，從而大體上 除去來(lái)自分配馬達(dá)200的驅(qū)動(dòng)組合件的任何間隙。
仍然參見(jiàn)圖6，如上所述，起始在壓力分布中的點(diǎn)1500處的壓力 尖峰可由清洗閥140的關(guān)閉引起。為了解決在點(diǎn)1500和1502之間發(fā) 生的壓力增加，在一個(gè)延遲之后，分配馬達(dá)200反向以使活塞192退 回一個(gè)預(yù)定距離，以補(bǔ)償清洗閥140 (和/或任何其它來(lái)源)關(guān)閉引起 的任何壓力增加加上另外的超調(diào)距離。如上所述，該補(bǔ)償距離可增加 分配腔185的容積近似等于清洗閥140的滯留體積。根據(jù)具體的實(shí)施 過(guò)程，該超調(diào)距離還可增加分配腔185的容積使之近似等于清洗閥140 的滯留體積，或者更小或者更大的體積。
通過(guò)分配馬達(dá)200的反轉(zhuǎn)，使活塞192退回補(bǔ)償距離加上超調(diào)距 離所產(chǎn)生的效果會(huì)導(dǎo)致在分配腔185中的壓力從1504下降到1508。 然后，分配馬達(dá)200在前向接合，以在向前方向上移動(dòng)活塞192使之 大體上等于該超調(diào)距離。在一些情況下，希望的是在前向接合分配馬 達(dá)200之前使得分配馬達(dá)200達(dá)到大體上的完全停止。此延遲為大約 50毫秒。經(jīng)過(guò)分配馬達(dá)200的前向接合，活塞192的前向移動(dòng)的效果 會(huì)導(dǎo)致分配腔185中的壓力從點(diǎn)1510增加到近似為在點(diǎn)1512處分配 所需的基準(zhǔn)壓力，同時(shí)確保在分配段之前分配馬達(dá)200的最后運(yùn)動(dòng)處 于前向，大體上除去來(lái)自分配馬達(dá)200的驅(qū)動(dòng)組合件中的所有間隙。 在靜態(tài)的清洗段的結(jié)束處，分配馬達(dá)200的反向和前向運(yùn)動(dòng)在圖3的 正時(shí)圖中描述。
本發(fā)明的實(shí)施例將參照?qǐng)D7更清楚地描述，該圖7表示了根據(jù)本 發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在多級(jí)泵運(yùn)行的一定段期間在分配腔185處示例 的壓力分布圖。線1520表示液體分配所需的基準(zhǔn)壓力，雖然其可以為 任何所需的壓力，通常大約為Op.s.i (例如標(biāo)準(zhǔn))，或者大氣壓力。在 點(diǎn)1522,在清洗段期間，在分配腔185中的壓力可正好在基準(zhǔn)壓力1520 之上。分配馬達(dá)200可在清洗段的末端停止，這會(huì)導(dǎo)致在分配腔185 中的壓力從點(diǎn)1524開(kāi)始下降到在點(diǎn)1526處近似的基準(zhǔn)壓力1520。然 而，在靜態(tài)的清洗段的末端，在泵100中的閥諸如清洗閥140關(guān)閉，
這會(huì)導(dǎo)致壓力分布在點(diǎn)1528和1530之間的壓力尖峰。
然后，分配馬達(dá)200反向，以使活塞192移動(dòng)補(bǔ)償距離和超調(diào)距 離(如上所述)，從而導(dǎo)致在分配腔185中的壓力下降到低于壓力分布 的點(diǎn)1532和1534之間的基準(zhǔn)壓力1520。為了將分配腔185中的壓力 返回到近似為基準(zhǔn)壓力1520，并從分配馬達(dá)200的傳動(dòng)組件中除去間 隙，可向前接合分配馬達(dá)200大體上等于超調(diào)距離。此運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致在分 配腔185中的壓力返回到在壓力分布的點(diǎn)1536和1538之間的基準(zhǔn)壓 力1520。因此，在分配腔185中的壓力大體上返回到分配所希望的基 準(zhǔn)壓力，從分配馬達(dá)200的傳動(dòng)組件中除去間隙，并且可在隨后的分 配段期間實(shí)現(xiàn)所希望的分配。
雖然本發(fā)明的上述實(shí)施例已經(jīng)主要結(jié)合對(duì)在靜態(tài)的清洗段期間清 洗閥的關(guān)閉所引起的壓力增加進(jìn)行改正進(jìn)行了描述，顯然的是這些相 同的技術(shù)用來(lái)修正在多級(jí)泵100運(yùn)行的任何階段期間幾乎任何來(lái)源引 起的壓力增加或者降低，無(wú)論這些來(lái)源在多級(jí)泵100內(nèi)部或者外部， 并且尤其可用于對(duì)分配腔185中的壓力變化的修正，其中該壓力變化 是由從分配腔185流入或者流出的流路中閥的打開(kāi)或者關(guān)閉所引起 的。
另外，顯然的是這些相同技術(shù)可通過(guò)補(bǔ)償在與多級(jí)泵100結(jié)合使 用的其它設(shè)備中的壓力變化，可實(shí)現(xiàn)分配腔185中所需的基準(zhǔn)壓力。 為了最佳地補(bǔ)償在設(shè)備中的這些差別或者在過(guò)程、環(huán)境或者多級(jí)泵 100的內(nèi)部或者外部使用的設(shè)備中的其它變化，本發(fā)明的某些方面或 者變量，諸如在分配腔185中所需的基準(zhǔn)壓力，補(bǔ)償距離，超調(diào)距離， 延遲時(shí)間等可由泵100的使用者進(jìn)行設(shè)定。
而且，本發(fā)明的實(shí)施例可利用壓力傳感器112類似地實(shí)現(xiàn)在分配 腔185中所需的基準(zhǔn)壓力。例如，為了補(bǔ)償清洗閥140 (和/或任何其 他來(lái)源)的關(guān)閉引起的任何壓力增加，活塞192可退回(或者向前移 動(dòng))直到實(shí)現(xiàn)在分配腔185中所需的基準(zhǔn)壓力(采用壓力傳感器112 測(cè)量)。類似地，為了減少在分配馬達(dá)200的傳動(dòng)組件中的間隙量到大 體上微不足道的或者不存在的程度，在分配之前，活塞193退回直到
在分配腔185中的壓力低于基準(zhǔn)壓力，然后向前接合直到在分配腔185 中的壓力達(dá)到分配所需的基準(zhǔn)壓力。
如上所述，不僅可解決在流體中的壓力變化，而且此外，通過(guò)避 免關(guān)閉閥以產(chǎn)生夾帶空間并且打開(kāi)在夾帶空間之間的閥，還可減少在 處理流體中的壓力尖峰，或者其他的壓力波動(dòng)。在多級(jí)泵100的完整 的分配循環(huán)期間(例如從分配段到分配段)，在多級(jí)泵100內(nèi)部的閥可 多次改變狀態(tài)。在這些多次改變期間，會(huì)產(chǎn)生不需要的壓力尖峰和降 低。這些壓力波動(dòng)不僅損害敏感的處理過(guò)程的化學(xué)制品，而且這些閥 的打開(kāi)和關(guān)閉會(huì)使流體的分配中斷或者發(fā)生變化。例如，通過(guò)打開(kāi)連 接到分配腔185中的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部閥所引起的在滯留體積中的突然 的壓力增加會(huì)導(dǎo)致在分配腔185內(nèi)部流體壓力的相應(yīng)降低，并且會(huì)導(dǎo) 致氣泡在流體中形成，其又會(huì)影響隨后的分配。
為了改善在多級(jí)泵100內(nèi)部多個(gè)閥開(kāi)閉引起的壓力變化，多個(gè)閥 的開(kāi)閉和/或馬達(dá)的接合和脫離將被定時(shí)以減少這些壓力尖峰。通常， 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，為了減少壓力變化，如果它可以避免的話，閥 將決不會(huì)關(guān)閉以在流路中產(chǎn)生關(guān)閉或者夾帶空間，重要的是，如果它 可以避免的話，在兩個(gè)夾帶空間之間的閥將不會(huì)打開(kāi)。反之，任何閥 的打開(kāi)應(yīng)該避免，除非存在開(kāi)放的流路通向多級(jí)泵100外部的一個(gè)區(qū) 域，或者開(kāi)放的流路通向多級(jí)泵IOO外部的大氣或者環(huán)境下(例如， 出口閥147，通氣閥145或者入口閥125打開(kāi))。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，表示用于多級(jí)泵100內(nèi)部閥的開(kāi)閉的通常 原則的另一個(gè)方法是在多級(jí)泵100的運(yùn)行期間，多級(jí)泵100中的內(nèi)部 閥，例如阻擋閥135或者清洗閥140僅僅當(dāng)外部閥，諸如入口閥125, 通氣閥145或者出口閥147打開(kāi)時(shí)才打開(kāi)或者關(guān)閉，其目的是排除任 何體積變化(近似等于要打開(kāi)的內(nèi)部閥的滯留體積)所引起的壓力變 化，其中該體積變化是由閥的打開(kāi)所引起的。這些原則可以另一種方 式考慮，當(dāng)打開(kāi)多級(jí)泵100內(nèi)部的岡時(shí)，閥應(yīng)該從外到里打開(kāi)(即外 部閥應(yīng)該在內(nèi)部閥之前打開(kāi))，同時(shí)當(dāng)關(guān)閉多級(jí)泵100內(nèi)部的閥時(shí)，閥 應(yīng)該從里到外關(guān)閉(即內(nèi)部閥應(yīng)該在外部閥之前關(guān)閉)。
另外，在一些實(shí)施例中，在某些變化之間可利用充分?jǐn)?shù)量的時(shí)間， 以確保特殊的閥充分地開(kāi)閉，馬達(dá)充分的啟動(dòng)或停止，或者在另一個(gè) 變化(例如閥門開(kāi)或閉，馬達(dá)啟動(dòng)或停止)發(fā)生之前(例如開(kāi)啟)，在
系統(tǒng)內(nèi)部或者一部分系統(tǒng)的壓力大體上為零p.s.i.(例如標(biāo)準(zhǔn))或者其 他的非零的水平。在很多情況下，在100和300毫秒之間的延遲應(yīng)該 足夠使多級(jí)泵100內(nèi)部的閥大體上充分地打開(kāi)或者關(guān)閉，然而，在具 體應(yīng)用或者這些技術(shù)的實(shí)施過(guò)程中釆用的實(shí)際的延遲至少部分取決于 多級(jí)泵100所采用的流體粘度以及多個(gè)其它的因素。
上述原則可結(jié)合圖8A和8B更充分的理解，這些圖提供用于多級(jí) 泵100運(yùn)行的多個(gè)段的閥和馬達(dá)正時(shí)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其用于 改善在多級(jí)泵100運(yùn)行期間壓力的變化。應(yīng)該注意的是圖8A和8B不 是按比例繪制，并且每個(gè)編號(hào)段可能各具有不同的或者唯一 的時(shí)間長(zhǎng) 度(包括零時(shí))，而與在這些圖中它們的描繪無(wú)關(guān)，并且這些每個(gè)編號(hào) 段的長(zhǎng)度是基于多個(gè)因素，例如執(zhí)行的使用者方法，在多級(jí)泵100中 利用的閥的類型(例如，需要多久來(lái)打開(kāi)或者關(guān)閉這些閥)等等。
參見(jiàn)圖8A，在時(shí)間2010處， 一個(gè)準(zhǔn)備段信號(hào)可表示多級(jí)泵100 準(zhǔn)備實(shí)施分配，在時(shí)間2010后的某一時(shí)間，在時(shí)間2020處，輸送一 個(gè)或多個(gè)信號(hào)以打開(kāi)入口閥125,從而向前運(yùn)行分配馬達(dá)200來(lái)分配 流體，并且使得填充馬達(dá)175反向以將流體抽吸到填充腔155中。在 時(shí)間2020之后，但是在時(shí)間2022之前(例如，在段2期間)，可發(fā)送 信號(hào)來(lái)打開(kāi)出口閥147，從而使得流體可從出口閥147中分配。
在閱讀本發(fā)明之后明顯的是，基于啟動(dòng)不同的閥或者泵的馬達(dá)所 需的時(shí)間，結(jié)合多級(jí)泵IOO或者其它因素實(shí)施的方法，閥信號(hào)和馬達(dá) 信號(hào)的定時(shí)可發(fā)生改變。例如，在圖8A中，在發(fā)送信號(hào)來(lái)向前操作 分配馬達(dá)200之后，可發(fā)送信號(hào)來(lái)打開(kāi)出口閥147，這是因?yàn)樵诖死?子中，出口閥147可比分配馬達(dá)200更迅速地操作，因此希望的是對(duì) 出口閥147和分配馬達(dá)200的開(kāi)啟定時(shí)，從而4吏得它們大體上一致以 實(shí)現(xiàn)最佳分配。然而，其他的閥和馬達(dá)可以具有不同的開(kāi)啟速度等等， 因此這些不同的閥和馬達(dá)可用來(lái)進(jìn)行不同的定時(shí)。例如，打開(kāi)出口閥
147的信號(hào)可比啟動(dòng)分配馬達(dá)200的信號(hào)更早或者大體上同時(shí)發(fā)送， 類似地，關(guān)閉出口閥200的信號(hào)與使分配馬達(dá)200停止的信號(hào)相比， 可發(fā)送更早，更遲或者同時(shí)。
因此，在時(shí)間周期2020和2030之間，流體可從多級(jí)泵200分配。 根據(jù)多級(jí)泵200實(shí)施的方法，分配馬達(dá)200的運(yùn)行速度在時(shí)間周期 2020和2030 (例如在各段2-6)中是可變化的，從而使得不同量的流 體可在時(shí)間周期2020-2030之間的不同點(diǎn)處分配。例如，分配馬達(dá)可 以根據(jù)多項(xiàng)式函數(shù)操作，從而使得分配馬達(dá)200在段2期間比段6期 間更迅速地運(yùn)行，相稱地，段2比段6會(huì)有更多的流體從多級(jí)泵200 分配。在分配段已經(jīng)發(fā)生之后，在時(shí)間2030之前，發(fā)送信號(hào)來(lái)關(guān)閉出 口閥147，在此之后，在時(shí)間2030處，發(fā)送信號(hào)來(lái)停止分配馬達(dá)200。
類似地，在時(shí)間2020和2050之間(例如，段2-7)，供給腔155 可通過(guò)填充馬達(dá)175的反轉(zhuǎn)充滿液體。然后，在時(shí)間2050處，發(fā)送信 號(hào)來(lái)停止填充的馬達(dá)175,在這之后，填充段結(jié)束。為了允許在填充 腔155內(nèi)部的壓力大體上返回到零p.s丄(例如標(biāo)準(zhǔn))，入口閥可在采 取任何其他的動(dòng)作之前，在時(shí)間2050和時(shí)間2060(例如段9，延遲0 ) 之間保持打開(kāi)。在一個(gè)實(shí)施例中，此延遲為大約IO毫秒。在另一個(gè)實(shí) 施例中，在時(shí)間2050和時(shí)間2060之間的時(shí)間周期是可變的，取決于 在填充腔155中的壓力讀數(shù)。例如，可利用壓力傳感器來(lái)測(cè)量在填充 腔155中的壓力。當(dāng)該壓力傳感器顯示填充腔155中的壓力已經(jīng)達(dá)到 零p.s.i.時(shí),在時(shí)間2060開(kāi)始段10。
然后，在時(shí)間2060，發(fā)送信號(hào)來(lái)打開(kāi)隔離閥130,在適當(dāng)延遲之 后，該延遲足以允許隔離閥130完全地打開(kāi)(例如大約250毫秒)，在 時(shí)間2070處，發(fā)送信號(hào)來(lái)打開(kāi)阻擋閥135。在適當(dāng)延遲之后，該延遲 足以允許阻擋閥135完全打開(kāi)(例如大約250毫秒)，在時(shí)間2080處， 發(fā)送信號(hào)來(lái)關(guān)閉入口閥125。在適當(dāng)延遲以允許入口閥125完全關(guān)閉 (例如大約350毫秒)之后，在時(shí)間2090處，發(fā)送信號(hào)來(lái)啟動(dòng)填充的 馬達(dá)175，并且在時(shí)間2100處，發(fā)送信號(hào)來(lái)啟動(dòng)分配馬達(dá)200,從而 使得填充的馬達(dá)175在預(yù)先過(guò)濾和過(guò)濾段(例如段13和14)期間是
開(kāi)啟的，并且分配馬達(dá)200在過(guò)濾段(例如段14)期間是開(kāi)啟的。在 時(shí)間2090和時(shí)間2100之間的時(shí)間周期是預(yù)先過(guò)濾段，其可為用于馬 達(dá)運(yùn)動(dòng)的設(shè)定的時(shí)間周期或者設(shè)定的距離，以使得過(guò)濾流體的壓力達(dá) 到預(yù)定設(shè)定點(diǎn)，或者利用如上所述的壓力傳感器進(jìn)行確定。
可選擇地，可利用壓力傳感器來(lái)測(cè)量流體的壓力，并且當(dāng)壓力傳 感器顯示流體壓力已經(jīng)達(dá)到設(shè)定點(diǎn)時(shí)，在時(shí)間2100處，過(guò)濾段14開(kāi) 始。這些處理過(guò)程的實(shí)施例可在下面的申請(qǐng)中更詳細(xì)地描述，這些申 請(qǐng)為2005年12月2日申請(qǐng)的，發(fā)明者為George Gonnella和James Cedrone,標(biāo)題為"用于流體壓力控制的系統(tǒng)和方法"的美國(guó)專利申 請(qǐng)No. 11/292,559,以及發(fā)明者為George Gonnella和James Cedrone， 標(biāo)題為"用于監(jiān)控泵運(yùn)行的系統(tǒng)和方法，，的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 11/364,286，這些申請(qǐng)作為參考結(jié)合在此。
在過(guò)濾段之后，在時(shí)間2110處，發(fā)送一個(gè)或多個(gè)信號(hào)來(lái)使填充的 馬達(dá)175和分配馬達(dá)20(M亭止。在時(shí)間2100和時(shí)間2110之間的長(zhǎng)度 (例如過(guò)濾段14)可根據(jù)所需的過(guò)濾速度，填充的馬達(dá)175和分配馬 達(dá)200的速度，流體的粘度等等發(fā)生改變，在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)分配 馬達(dá)200達(dá)到原始位置時(shí)，在時(shí)間2110處，過(guò)濾段結(jié)束。
在使得填充的馬達(dá)175和分配馬達(dá)200完全停止的一個(gè)適當(dāng)延遲 之后，其有可能根本不需要時(shí)間(例如不延遲)，在時(shí)間2120處，發(fā) 送信號(hào)來(lái)打開(kāi)通氣閥145。參見(jiàn)圖8B，在使得通氣閥145完全打開(kāi)的 適當(dāng)延遲(例如大約225毫秒)之后，在時(shí)間2130處，可發(fā)送信號(hào)給 填充的馬達(dá)175以啟動(dòng)通風(fēng)段(例如段17)的步進(jìn)馬達(dá)175。雖然阻 擋閥135可在通風(fēng)段期間保持打開(kāi)，以在通風(fēng)段期間通過(guò)壓力傳感器 112對(duì)多級(jí)泵100內(nèi)部的流體壓力進(jìn)行監(jiān)控，在時(shí)間2130處，在通風(fēng) 段開(kāi)始之前還可關(guān)閉阻擋閥135。
為了結(jié)束通風(fēng)段，在時(shí)間2140處，發(fā)送信號(hào)來(lái)使填充的馬達(dá)175 停止。如果需要的話，在時(shí)間2140和2142之間采用延遲(例如大約 IOO毫秒)，以使得流體壓力適當(dāng)?shù)亟档停?，如果在通風(fēng)段期間流 體的壓力高的情況下。在一個(gè)實(shí)施例中，可利用在時(shí)間2142和2150
之間的時(shí)間周期將壓力傳感器112調(diào)零并且該周期可以為大約10毫 秒。
然后，在時(shí)間2150處，發(fā)送信號(hào)來(lái)關(guān)閉阻擋閥125。在時(shí)間2150 后，允許適當(dāng)?shù)难舆t，從而使得阻擋閥125完全關(guān)閉(例如大約250 毫秒)。然后，在時(shí)間2160,發(fā)送信號(hào)來(lái)關(guān)閉隔離閥130，并且在適當(dāng) 延遲之后，允許隔離閥130完全地關(guān)閉(例如大約250毫秒)，在時(shí)間 2170處，發(fā)送信號(hào)來(lái)關(guān)閉通氣閥145。允許一個(gè)適當(dāng)?shù)难舆t(例如大 約250毫秒)以使得通氣閥140完全關(guān)閉，在此之后，在時(shí)間2180 處，發(fā)送信號(hào)來(lái)打開(kāi)入口閥125，并且在適當(dāng)?shù)难舆t之后允許入口閥 125完全打開(kāi)(例如大約250毫秒)，在時(shí)間2190處，發(fā)送信號(hào)來(lái)打 開(kāi)清洗閥140。
在一個(gè)適當(dāng)延遲以允許通氣閥145完全打開(kāi)(例如大約250毫秒) 之后，在時(shí)間2200處，發(fā)送信號(hào)給分配馬達(dá)200以啟動(dòng)用于清洗段(例 如段25)的分配馬達(dá)200,并且在取決于方法的清洗段的時(shí)間周期之 后，在時(shí)間2210處，發(fā)送信號(hào)來(lái)停止分配馬達(dá)200并且結(jié)束清洗段。 在時(shí)間2210和2212之間，允許充分的時(shí)間周期(例如采用壓力傳感 器112預(yù)先確定或者確定)，從而使得分配腔185中的壓力大體上設(shè)定 為零p.s.i (例如大約10毫秒)。隨后，在時(shí)間2220，發(fā)送信號(hào)來(lái)關(guān)閉 清洗閥140，并且在允許隔離閥130完全關(guān)閉(例如大約250毫秒) 的充分延遲之后，在時(shí)間2230處，發(fā)送信號(hào)來(lái)關(guān)閉入口閥125。在啟 動(dòng)分配馬達(dá)200以修正多級(jí)泵100內(nèi)部的閥關(guān)閉引起的任何壓力變化 之后(如上所述)，在時(shí)間2010處，多級(jí)泵IOO再次準(zhǔn)備來(lái)實(shí)施分配。
應(yīng)該注意的是，在準(zhǔn)備段和分配段之間存在一些延遲。當(dāng)多級(jí)泵 IOO進(jìn)入準(zhǔn)備段，阻擋閥135和隔離閥130關(guān)閉時(shí)，可能引導(dǎo)流體進(jìn) 入填充腔155，而不會(huì)影響隨后的多級(jí)泵的分配，而與在這些填充期 間或者這些填充之后分配是否開(kāi)始無(wú)關(guān)。
當(dāng)多級(jí)泵100處于準(zhǔn)備狀態(tài)時(shí)，對(duì)填充腔155進(jìn)行填充可參見(jiàn)圖 9A和9B更清楚地描述，這些圖提供用于多級(jí)泵100運(yùn)行的各個(gè)段的 閥和馬達(dá)正時(shí)的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其用于改善在多級(jí)泵100運(yùn)
行期間壓力的變化。
參見(jiàn)圖9A，在時(shí)間3010處，準(zhǔn)備段信號(hào)顯示多級(jí)泵IOO準(zhǔn)備實(shí) 施分配，在此之后的某一時(shí)間，在時(shí)間3012處，發(fā)送信號(hào)來(lái)打開(kāi)出口 閥147。在允許出口閥147打開(kāi)的適當(dāng)延遲之后，在時(shí)間3020處，發(fā) 送一個(gè)或多個(gè)信號(hào)來(lái)向前地操作分配馬達(dá)200以從出口閥147分配流 體，并且使填充馬達(dá)175反轉(zhuǎn)來(lái)將流體抽吸到填充腔155中(入口閥 125從先前的填充段開(kāi)始仍然是打開(kāi)的，如下面更充分的描述)。在時(shí) 間3030處，發(fā)送信號(hào)來(lái)停止分配馬達(dá)200,并且在時(shí)間3040處，發(fā) 送信號(hào)來(lái)關(guān)閉出口閥147。
在閱讀本發(fā)明之后明顯的是，根據(jù)啟動(dòng)不同的閥或者泵的馬達(dá)所 需的時(shí)間，結(jié)合多級(jí)泵100或者其它因素實(shí)施的方法，閥信號(hào)和馬達(dá) 信號(hào)的定時(shí)可發(fā)生改變。例如(如圖8A中描述)，在發(fā)送信號(hào)來(lái)向前 運(yùn)行分配馬達(dá)200之后，可發(fā)送信號(hào)來(lái)打開(kāi)出口閥147，這是因?yàn)樵?此例子中，出口閥147可比分配馬達(dá)200更迅速地運(yùn)行，因,此希望的 是對(duì)出口閥147的打開(kāi)和分配馬達(dá)200的開(kāi)啟定時(shí)，從而使得它們大 體上一致以實(shí)現(xiàn)較佳分配。然而，其他的閥和馬達(dá)可以具有不同的啟 動(dòng)速度等等，因此可用這些不同的閥和馬達(dá)進(jìn)行不同的定時(shí)。例如， 打開(kāi)出口閥147的信號(hào)可比開(kāi)啟分配馬達(dá)200的信號(hào)更早或者大體上 同時(shí)發(fā)送，類似地，關(guān)閉出口閥200的信號(hào)與使分配馬達(dá)200停止的 信號(hào)相比，可發(fā)送更早，更遲或者同時(shí)。
因此，在時(shí)間周期3020和3030之間，流體可從多級(jí)泵200中分 配。根據(jù)多級(jí)泵200實(shí)施的方法，分配馬達(dá)200的運(yùn)行速度在時(shí)間周 期3020和3030 (例如在段2-6的每個(gè))之間是可變化的，從而使得 不同量的流體可在時(shí)間周期3020-3030之間的不同點(diǎn)處分配。例如， 分配馬達(dá)可以根據(jù)多項(xiàng)式函數(shù)操作，從而使得分配馬達(dá)200在段2期 間比段6期間更迅速地運(yùn)行，相稱地，段2比段6會(huì)有更多的流體從 多級(jí)泵200分配。在分配段已經(jīng)發(fā)生之后，在時(shí)間3030之前，發(fā)送信 號(hào)來(lái)關(guān)閉出口閥147，在此之后，在時(shí)間2030處，發(fā)送信號(hào)來(lái)停止分 配馬達(dá)200。類似地，在時(shí)間3020和3050之間(例如，段2-7)，可通過(guò)填充 馬達(dá)175的反轉(zhuǎn)使得供給腔155充滿液體。然后，在時(shí)間3050處，發(fā) 送信號(hào)來(lái)停止填充的馬達(dá)175，在這之后，填充段結(jié)束。為了允許在 填充腔155內(nèi)部的壓力大體上返回到零p.s.i.(例如標(biāo)準(zhǔn))，入口閥可 在任何其他的行動(dòng)凈皮采取之前，在時(shí)間3050和時(shí)間3060 (例如段9， 延遲O)之間保持打開(kāi)。在一個(gè)實(shí)施例中，此延遲為大約10毫秒。在 另 一個(gè)實(shí)施例中，在時(shí)間3050和時(shí)間3060之間的時(shí)間周期是可變的， 這取決于在填充腔155中的壓力讀數(shù)。例如，可利用壓力傳感器來(lái)測(cè) 量在填充腔155中的壓力。當(dāng)該壓力傳感器顯示填充腔155中的壓力 已經(jīng)達(dá)到零p.s丄時(shí),在時(shí)間3060開(kāi)始段10。
然后，在時(shí)間3060處，發(fā)送信號(hào)來(lái)打開(kāi)隔離閥130，并且在時(shí)間 3070處，發(fā)送信號(hào)來(lái)打開(kāi)阻擋閥135。然后，在時(shí)間3080處，發(fā)送信 號(hào)來(lái)關(guān)閉出口閥125，在此之后，在時(shí)間3090處，發(fā)送信號(hào)來(lái)啟動(dòng)填 充的馬達(dá)175，并且在時(shí)間3100處，發(fā)送信號(hào)來(lái)啟動(dòng)分配馬達(dá)200， 從而使得填充的馬達(dá)175在預(yù)先過(guò)濾和過(guò)濾段期間是起作用的，并且 分配馬達(dá)200在過(guò)濾段期間是起作用的。
在過(guò)濾段之后，在時(shí)間3110處，發(fā)送一個(gè)或多個(gè)信號(hào)來(lái)使填充的 馬達(dá)175和分配馬達(dá)200停止。在時(shí)間3120處，發(fā)送信號(hào)來(lái)打開(kāi)通氣 閥145。參見(jiàn)圖9B，在時(shí)間3130處，發(fā)送信號(hào)給填充的馬達(dá)175，以 對(duì)于通風(fēng)段啟動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)175。為了結(jié)束通風(fēng)段，在時(shí)間3140處，發(fā) 送信號(hào)來(lái)使填充的馬達(dá)175停止。然后，在時(shí)間3150處，發(fā)送信號(hào)來(lái) 關(guān)閉阻擋閥125，同時(shí)在時(shí)間3160處，發(fā)送信號(hào)來(lái)關(guān)閉隔離閥130并 且在時(shí)間3170處關(guān)閉通氣閥145。
在時(shí)間3180處，發(fā)送信號(hào)來(lái)打開(kāi)入口閥125，并且在此之后，在 時(shí)間3190處，發(fā)送信號(hào)來(lái)打開(kāi)清洗閥140。然后，在時(shí)間3200處， 發(fā)送信號(hào)給分配馬達(dá)200以起動(dòng)用于清洗段的分配馬達(dá)200，并且在 清洗段之后，在時(shí)間3210處，發(fā)送信號(hào)來(lái)停止分配馬達(dá)200。
隨后，在時(shí)間3220處，發(fā)送信號(hào)來(lái)關(guān)閉清洗閥140，之后，在時(shí) 間3230處，發(fā)送信號(hào)來(lái)關(guān)閉入口閥125。在啟動(dòng)分配馬達(dá)200以修正
多級(jí)泵100內(nèi)部的閥關(guān)閉引起的任何壓力變化之后(如上所述)，在時(shí) 間3010處，多級(jí)泵100再次準(zhǔn)備來(lái)進(jìn)4亍分配。
一旦在時(shí)間3010處多級(jí)泵100進(jìn)入準(zhǔn)備段，發(fā)送信號(hào)來(lái)打開(kāi)入口 閥125，并且發(fā)送另一個(gè)信號(hào)來(lái)使得填充的馬達(dá)175反轉(zhuǎn)，從而使得 液體被抽吸入填充腔175中，同時(shí)多級(jí)泵100處于準(zhǔn)備狀態(tài)。雖然在 準(zhǔn)備段期間填充腔155充滿液體，此充滿決不會(huì)對(duì)多級(jí)泵100在進(jìn)入 準(zhǔn)備段之后在任何點(diǎn)分配流體的能力產(chǎn)生影響，這是因?yàn)樽钃蹰y135 和隔離閥130關(guān)閉，大體上將填充腔155與分配腔185相分離。而且， 如果在填充完成之前開(kāi)始分配，該填充與來(lái)自多級(jí)泵100的流體分配 大體上同時(shí)繼續(xù)。
當(dāng)多級(jí)泵100開(kāi)始進(jìn)入準(zhǔn)備段時(shí)，在分配腔185中的壓力近似為 分配段所需的壓力。然而，因?yàn)樵谶M(jìn)入準(zhǔn)備段和分配段的起動(dòng)之間會(huì) 存在一些延遲，分配腔185內(nèi)部的壓力在準(zhǔn)備段期間會(huì)基于各種因素 發(fā)生改變，該因素諸如在分配腔185中分配級(jí)隔膜190的性能，溫度 變化或者多種其他因素。因而，當(dāng)分配段開(kāi)始時(shí)，在分配腔185中的 壓力與分配所需的基準(zhǔn)壓力相比會(huì)偏移相當(dāng)顯著的程度。
此偏差可參見(jiàn)圖10A和10B更清楚地描述。圖10A描述了在分 配腔185處一個(gè)示例的壓力分布圖，其示出了在準(zhǔn)備段期間分配腔中 壓力的偏差。在大致點(diǎn)4010處會(huì)發(fā)生由閥移動(dòng)或者另外原因引起的任 何壓力變化的修正，如上所述，參見(jiàn)圖22和23。大致在點(diǎn)4020處， 此壓力修正可以將分配腔185中的壓力修正到分配所需的近似基準(zhǔn)壓 力(由線4030表示)，在此點(diǎn)處，多級(jí)泵100進(jìn)入準(zhǔn)備段。如所示出 的，大致在點(diǎn)4020處，在進(jìn)入準(zhǔn)備段之后，分配腔185中的壓力可由 于如上所述的各種因素發(fā)生穩(wěn)定的上升。然后，當(dāng)隨后的分配段發(fā)生 時(shí)，與基準(zhǔn)壓力4030相偏差的此壓力會(huì)導(dǎo)致不令人滿意的分配。
另外，因?yàn)樵谶M(jìn)入準(zhǔn)備段和隨后的分配段之間的時(shí)間延遲是可變 的，并且在分配腔185中的壓力漂移與該延遲時(shí)間相關(guān)，在每個(gè)連續(xù) 的分配段中產(chǎn)生的分配會(huì)不同，這歸因于在不同延遲期間發(fā)生的不同 的偏差值。因此，此壓力漂移還會(huì)影響多級(jí)泵IOO精確地重復(fù)分配的
能力，這又會(huì)阻礙在過(guò)程的方法重復(fù)中使用多級(jí)泵100。因此，希望 的是在多級(jí)泵100的準(zhǔn)備段期間大體上保持基準(zhǔn)壓力，以改善在隨后
的分配段期間的分配以及在分配段的分配的可重復(fù)性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)可接 受的流體動(dòng)力學(xué)。
在一個(gè)實(shí)施例中，為了在準(zhǔn)備段期間大體上保持基準(zhǔn)壓力，可對(duì)
分配馬達(dá)200進(jìn)行控制以補(bǔ)償或者解決存在于分配腔185中的向上(或 者向下)的壓力漂移。更特別地，可利用"死區(qū)"閉環(huán)壓力控制對(duì)分 配馬達(dá)200控制，以大體上保持分配腔185中的基準(zhǔn)壓力。返回到圖 2，壓力傳感器112以規(guī)則的間隙報(bào)告壓力讀數(shù)到泵控制器20中。如 果報(bào)告的壓力偏離所需的基準(zhǔn)壓力某個(gè)數(shù)值或者公差，泵控制器20 發(fā)送信號(hào)到分配馬達(dá)200上以反轉(zhuǎn)(或者向前移動(dòng))最小的距離，分 配馬達(dá)200可能移動(dòng)該最小的距離，其可在泵控制器20處檢測(cè)到(馬 達(dá)增量)，因此活塞192和分配級(jí)隔膜1卯退回(或者向前移動(dòng))，在 分配腔185內(nèi)部的壓力發(fā)生相當(dāng)?shù)慕档?或者提高)。
由于壓力傳感器112對(duì)分配腔185中的壓力采樣和匯報(bào)的頻率與 分配馬達(dá)200的運(yùn)行速度相比稍微更快，在發(fā)送信號(hào)到分配馬達(dá)200 的某個(gè)時(shí)間窗口期間，泵控制器20可能不處理壓力傳感器112報(bào)告的 壓力測(cè)量值，或者可使得壓力傳感器112不能使用，從而使得在泵控 制器20接收和處理另 一個(gè)壓力測(cè)量值之前分配馬達(dá)200完成其運(yùn)動(dòng)。 可選擇地，泵控制器20可以等待，直到檢測(cè)到在處理壓力傳感器112 報(bào)告的壓力測(cè)量值之前，分配馬達(dá)200已經(jīng)完成其運(yùn)動(dòng)。在許多實(shí)施 例中，壓力傳感器112對(duì)分配腔185中的壓力采樣并報(bào)告壓力測(cè)量值 的采樣間隔大約為30khz,大約為10khz或者另一個(gè)間隔。
然而，上述實(shí)施例不是沒(méi)有它們自身的問(wèn)題。在一些情況下，如 上所述，當(dāng)進(jìn)入準(zhǔn)備段和隨后的分配段之間的時(shí)間延遲是可變時(shí)，這 些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)會(huì)顯示分配的顯著變化。通過(guò)在進(jìn)入準(zhǔn)備段和 隨后的分配之間利用固定的時(shí)間間隔，可將這些問(wèn)題降低到一定程度 并且可重復(fù)性提高，然而，當(dāng)執(zhí)行一個(gè)特定處理過(guò)程時(shí)，這并不總是 可行的。
為了在多級(jí)泵100的準(zhǔn)備段期間大體上保持該基準(zhǔn)壓力同時(shí)提高
分配的可重復(fù)性，在一些實(shí)施例中，可利用閉環(huán)壓力控制對(duì)分配馬達(dá)
200進(jìn)行控制，以補(bǔ)償或者解決存在于分配腔185中的壓力漂移。壓 力傳感器112可以規(guī)則的間隔(如上所迷，在一些實(shí)施例中，此間隔 大約為30khz,大約為10khz或者另一個(gè)間隔)才艮告壓力讀數(shù)到泵控 制器20中。如果報(bào)告的壓力高于(或者低于)所需的基準(zhǔn)壓力時(shí)，泵 控制器20發(fā)送信號(hào)到分配馬達(dá)200上以反轉(zhuǎn)(或者向前移動(dòng))分配馬 達(dá)200 —個(gè)馬達(dá)增量，因此使活塞192和分配級(jí)隔膜190退回(或者 向前移動(dòng))，并且降低(或者提高)分配腔185內(nèi)部的壓力。此壓力監(jiān) 測(cè)和〗務(wù)正可以大體上連續(xù)地發(fā)生直到啟動(dòng)分配段。如此，在分配腔185 中可保持近似于所需的基準(zhǔn)壓力。
如上所述，壓力傳感器112對(duì)分配腔185中的壓力采樣和報(bào)告的 頻率與分配馬達(dá)200的運(yùn)行速度相比稍微頻繁。為了解決此差別，在 發(fā)送信號(hào)到分配馬達(dá)200的某個(gè)時(shí)間窗口期間，泵控制器20可以不處 理壓力傳感器112報(bào)告的壓力測(cè)量值，或者可使得壓力傳感器112不 能使用，從而使得在泵控制器20接收和處理另 一個(gè)壓力測(cè)量值之前分 配馬達(dá)200完成其運(yùn)動(dòng)。可選擇地，泵控制器20可以等待直到它已經(jīng) 發(fā)現(xiàn)或者接到通知，在處理壓力傳感器112報(bào)告的壓力測(cè)量值之前， 分配馬達(dá)200已經(jīng)完成其運(yùn)動(dòng)。
參見(jiàn)圖10B,利用閉環(huán)控制系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例以大體上保持所述 的基準(zhǔn)壓力的有益效果可容易看出，該圖描述了在分配腔185中的示 例性壓力分布，其中，正好是準(zhǔn)備段期間采用的閉環(huán)控制系統(tǒng)的這樣 一個(gè)實(shí)施例。大致在點(diǎn)4050處發(fā)生對(duì)閥移動(dòng)或者另外原因引起的任何 壓力變化的修正，如上參見(jiàn)圖6和7所述。大致在點(diǎn)4060處，此壓力 修正可將分配腔185中的壓力修正到分配所需的近似基準(zhǔn)壓力(由線 4040表示)，在該點(diǎn)處，多級(jí)泵100進(jìn)入準(zhǔn)備段。大致在點(diǎn)4060處進(jìn) 入準(zhǔn)備段之后，閉環(huán)控制系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例可解決在準(zhǔn)備段期間任何 壓力漂移以大體上保持所需的基準(zhǔn)壓力。例如，在點(diǎn)4070處，閉環(huán)控 制系統(tǒng)可以檢測(cè)壓力上升并且解決此壓力上升，以大體上保持基準(zhǔn)壓
力4040。類似地，在點(diǎn)4080, 40卯，4100， 4110處，該閉環(huán)控制系 統(tǒng)可解決或者修正分配腔185中的壓力漂移以大體上維持所需的基準(zhǔn) 壓力4040，而與準(zhǔn)備段的長(zhǎng)度無(wú)關(guān)(注意點(diǎn)4080， 4090, 4100和4110 僅僅是代表性的，而在圖10B中描述的由閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)施的其它的 壓力修正沒(méi)有給出附圖標(biāo)記，因此同樣不進(jìn)行討論)。因而，在準(zhǔn)備段 期間，因?yàn)橥ㄟ^(guò)閉環(huán)控制系統(tǒng)在分配腔185中大體上保持所需的基準(zhǔn) 壓力4040，在隨后的分配段中可實(shí)現(xiàn)更令人滿意的分配。
然而，在隨后的分配段期間，為了實(shí)現(xiàn)這更滿意的分配，當(dāng)致動(dòng) 分配馬達(dá)200來(lái)從分配腔185中分配流體時(shí)，希望進(jìn)行任何修正來(lái)大 體上保持該基準(zhǔn)壓力。更具體地說(shuō)，在點(diǎn)4060處，正好在壓力修正發(fā) 生以及多級(jí)泵100開(kāi)始進(jìn)入準(zhǔn)備段之后，分配級(jí)隔膜190處于初始位 置。為了實(shí)現(xiàn)從此初始位置開(kāi)始的所需分配，分配級(jí)隔膜l卯應(yīng)該移 動(dòng)到分配位置。然而，在如上所述的對(duì)壓力漂移的^f奮正之后，分配級(jí) 隔膜190可能處于與初始位置不同的第二位置上。在一些實(shí)施例中， 通過(guò)移動(dòng)分配級(jí)隔膜l卯到分配位置以實(shí)現(xiàn)所需分配來(lái)在分配期間解 決此差別。換句話說(shuō)，為了實(shí)現(xiàn)所需分配，分配級(jí)隔膜l卯可從其處 于準(zhǔn)備段已經(jīng)發(fā)生對(duì)于壓力漂移的任何修正后的第二位置移動(dòng)到當(dāng)多 級(jí)泵100開(kāi)始進(jìn)入準(zhǔn)備段時(shí)的分配級(jí)隔膜l卯的初始位置，隨后，分 配級(jí)隔膜190移動(dòng)從初始位置到分配位置的這段距離。
在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)多級(jí)泵IOO開(kāi)始進(jìn)入準(zhǔn)備段時(shí)，泵控制器20 計(jì)算初始距離(分配距離)以移動(dòng)分配馬達(dá)200來(lái)實(shí)現(xiàn)所需分配。當(dāng) 多級(jí)泵100處于準(zhǔn)備段時(shí)，泵控制器20可以記住分配馬達(dá)200為了修 正在準(zhǔn)備段期間發(fā)生的任何壓力漂移已經(jīng)移動(dòng)的距離(修正距離)。在 分配階段期間，為了實(shí)現(xiàn)所需分配，泵控制器20發(fā)送信號(hào)給分配馬達(dá) 200以移動(dòng){務(wù)正距離加上(或者減去)分配距離。
然而，在其它情況下，當(dāng)致動(dòng)分配馬達(dá)200來(lái)從分配腔185中分 配流體時(shí)，不希望解決這些壓力修正。更具體地說(shuō)，在點(diǎn)4060處，正 好在壓力修正發(fā)生以及多級(jí)泵100開(kāi)始進(jìn)入準(zhǔn)備段之后，分配級(jí)隔膜 190處于初始位置。為了從此初始距離實(shí)現(xiàn)所需分配，分配級(jí)隔膜190
應(yīng)該移動(dòng)分配距離。在如上所述的對(duì)壓力漂移的修正之后，分配級(jí)隔
膜190可能處于與初始位置不同的笫二位置上。在一些實(shí)施例中，僅 僅通過(guò)移動(dòng)分配級(jí)隔膜190該分配距離(從第二位置開(kāi)始)，可以實(shí)現(xiàn) 所需的分配。
在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)多級(jí)泵IOO開(kāi)始進(jìn)入準(zhǔn)備段時(shí)，泵控制器20 計(jì)算初始距離以移動(dòng)分配馬達(dá)200來(lái)實(shí)現(xiàn)所需分配。然后，在分配階 段期間，為了實(shí)現(xiàn)所需分配，泵控制器20發(fā)送信號(hào)給分配馬達(dá)200 以移動(dòng)此初始的距離，而與準(zhǔn)備段期間分配馬達(dá)200為了修正壓力漂 移已經(jīng)移動(dòng)的距離無(wú)關(guān)。
顯然的是在給定環(huán)境中利用或者應(yīng)用的一個(gè)上述實(shí)施例的選擇取 決于多個(gè)因素，諸如其中結(jié)合選擇的實(shí)施例采用的系統(tǒng)，裝置或者經(jīng) 驗(yàn)條件。還顯然的是，雖然用于大體上保持基準(zhǔn)壓力的控制系統(tǒng)的上 述實(shí)施例已經(jīng)關(guān)于解決準(zhǔn)備段期間向上的壓力漂移進(jìn)行了描述，這些 同樣系統(tǒng)和方法的實(shí)施例還可同樣應(yīng)用到解決多級(jí)泵100的準(zhǔn)備段， 或者任何其它段中的向上或者向下壓力漂移。而且，雖然本發(fā)明的實(shí) 施例已經(jīng)關(guān)于多級(jí)泵100進(jìn)行了描述，應(yīng)該理解的是這些發(fā)明的實(shí)施 例(例如控制方法論等等)可以同樣應(yīng)用到，并且有效地應(yīng)用于單級(jí) 或者事實(shí)上任何其他的類型的泵送裝置。
有用地是，描述僅僅這樣一個(gè)單級(jí)泵送裝置的一個(gè)例子，其可以 結(jié)合本發(fā)明的不同實(shí)施例被利用。圖11是泵4000的泵組件的一個(gè)實(shí) 施例的示意圖。泵4000可以類似于如上所述的多級(jí)泵100中的一級(jí)， 比方說(shuō)分配級(jí)，其可包括步進(jìn)電機(jī)，無(wú)刷式直流電機(jī)或者其他的馬達(dá) 驅(qū)動(dòng)的滾動(dòng)隔膜泵。泵4000包括分配塊4005，其限定了通過(guò)泵4000 的多個(gè)流體流動(dòng)路線和至少部分限定了泵室。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，分配 泵塊4005可以為PTFE,改性PTFE或者其他材料的整體塊。因?yàn)檫@ 些材料不與或者最低程度地與許多處理流體反應(yīng)，這些材料的使用可 使得流動(dòng)通道和泵室在最少的附加硬件的條件下^t直接加工入分配塊 4005中。從而，通過(guò)提供集成的流體歧管，分配塊4005降低了對(duì)管 道的需要。
分配塊4005包括各種外部入口和出口，例如它們包括，通過(guò)其接 收流體的入口 4010，用于清洗/排出流體的清洗/通風(fēng)出口 4015，和在 分配段期間通過(guò)其分配流體的分配出口 4020。在圖11的例子中，當(dāng) 泵僅僅具有一個(gè)腔時(shí)，分配塊4005包4舌外部清洗出口 4010。 2005年 12月2日申請(qǐng)的，發(fā)明者為Iraj Gashgaee，標(biāo)題為"O型環(huán)較少薄斷 面的配件和部件"的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No, 60/741,660，和發(fā)明者為 Iraj Gashgaee，標(biāo)題為"O型環(huán)較少薄斷面的配件和配件部件" [ENTG1760-lj的美國(guó)專利申請(qǐng)，它們作為參考結(jié)合在本申請(qǐng)中，其描 述了配件的實(shí)施例，該配件可被利用來(lái)連接分配塊2005的外部入口和 出口到流體管路中。
分配塊4005使流體從入口通向出口閥(例如，至少部分由閥板 4030限定)，從入口閥通向泵室，從泵室通向通風(fēng)/清洗閥和從泵室到 出口 4020。泵蓋4225可以防止泵馬達(dá)受到損害，同時(shí)活塞外殼4027 可提供對(duì)于活塞的保護(hù)，并且根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該外殼可由 聚乙烯或者其他的聚合物形成。閥板4030提供用于閥系統(tǒng)(例如，入 口閥，清洗/通氣閥)的閥殼，其可構(gòu)造來(lái)引導(dǎo)流體流動(dòng)到泵4000的 不同部件中。如上所述，閥板4030和對(duì)應(yīng)閥可與結(jié)合閥板230描述的 方式類似地形成。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，每個(gè)入口閥和清洗/通氣閥至少部 分集成到閥板4030中并且是隔膜閥，其根據(jù)是否施加壓力或者真空到 相應(yīng)隔膜上或者開(kāi)啟或者關(guān)閉。在其它的實(shí)施例中， 一些閥可以在分 配塊4005的外部或者設(shè)置在另外的閥板中。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，PTFE 板夾在閥板4030和分配塊4005之間以形成不同閥的隔膜。閥板4030 包括用于每個(gè)閥的閥門控制入口 (未顯示)，以施加壓力或者真空到相 應(yīng)的隔膜上。
對(duì)于多級(jí)泵100，泵4000可以包才舌防止流體滴進(jìn)入多級(jí)泵100的 外殼的電子儀器的區(qū)域中的多個(gè)特征。該"防滴式，，特征可以包括突 出唇緣，傾斜特征，在組件之間的密封，在金屬/聚合物分界面處的偏 移量，和如上所述的其它特征以將電子儀器與液滴隔離。該電子儀器 和歧管可以構(gòu)造為與如上所述的方式相似，以減少在泵室中熱量對(duì)流
體的影響。因此，如使用在多級(jí)泵中以減少形狀因數(shù)和熱量的影響， 并防止流體進(jìn)入到電子儀外殼中的類似特征可用在單級(jí)泵中。
另外，如上所述，許多控制方法還可結(jié)合泵4000使用以實(shí)現(xiàn)大體 上滿意的分配。例如，本發(fā)明的實(shí)施例可用來(lái)控制泵4000的閥，以確 保根據(jù)閥的順序操作泵送裝置的閥系統(tǒng)，該閥順序構(gòu)造為大體上4吏通 過(guò)泵送裝置的流體流動(dòng)通道閉合的時(shí)間(例如到泵送裝置外部的區(qū)域) 最少。而且，在某些實(shí)施例中，當(dāng)泵4000運(yùn)行時(shí)，在閥狀態(tài)改變之間 可利用充分的時(shí)間量，以確保在另一個(gè)改變發(fā)生之前特定的閥完全開(kāi) 啟或者關(guān)閉。例如，泵4000的馬達(dá)的移動(dòng)可延遲一個(gè)充分的時(shí)間量， 以確保在填充段之前泵4000的入口閥完全打開(kāi)。
類似地，用于補(bǔ)償或者解決發(fā)生在泵送裝置的腔中壓力漂移的系 統(tǒng)和方法的實(shí)施例可大體上同等效力地應(yīng)用到泵4000上?；谠诜峙?腔中檢測(cè)到的壓力可對(duì)分配馬達(dá)控制，以在分配之前大體上保持分配 腔中基準(zhǔn)壓力，可利用控制回路從而重復(fù)確定在分配腔中的壓力是否 不同于所需壓力(例如高于或者低于)，并且，倘若如此，泵送裝置的 移動(dòng)可被調(diào)整以在分配腔中大體上保持所需壓力。
雖然在泵4000的腔中的壓力調(diào)節(jié)實(shí)際上可發(fā)生在任何時(shí)候，它在 分配段開(kāi)始之前尤其有用。更特別地，當(dāng)泵4000開(kāi)始進(jìn)入準(zhǔn)備段時(shí)， 在分配腔185中的壓力可處于基準(zhǔn)壓力，該壓力近似于隨后的分配段 所需的壓力(例如從校準(zhǔn)或者先前的分配確定的分配壓力)或者它的 一小部分?？衫么怂璧姆峙鋲毫?shí)現(xiàn)具有所需一組特征的分配， 所述特征諸如所需流速，流量等。通過(guò)在出口閥打開(kāi)之前使分配腔185 中的流體達(dá)到此所需基準(zhǔn)壓力，則在分配段之前可解決泵4000的組件 的一致性和變化并且實(shí)現(xiàn)令人滿意的分配。
然而，因?yàn)樵谶M(jìn)入準(zhǔn)備段和分配段的開(kāi)始之間會(huì)存在一些延遲， 泵4000的腔內(nèi)部的壓力在準(zhǔn)備段期間會(huì)基于多種因素發(fā)生改變。為了 防止此壓力漂移，利用了本發(fā)明的實(shí)施例，從而使得在泵4000的腔中 大體上保持所需的基準(zhǔn)壓力，在隨后的分配段中可實(shí)現(xiàn)令人滿意的分 配。 除了在單級(jí)泵中控制壓力漂移之外，本發(fā)明的實(shí)施例還用于補(bǔ)4嘗
由不同的機(jī)構(gòu)或者泵4000內(nèi)部的部件，或者與泵4000結(jié)合使用的裝 置的啟動(dòng)引起的分配腔中的壓力波動(dòng)。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例還可修正在分配段開(kāi)始(或者任何其它段) 之前清洗或者通氣閥關(guān)閉所引起的泵的腔中的壓力變化。此補(bǔ)償過(guò)禾呈 可通過(guò)反轉(zhuǎn)泵4000的馬達(dá)與關(guān)于多級(jí)泵100的上述內(nèi)容相類似地實(shí) 現(xiàn)，使得每當(dāng)這樣的閥關(guān)閉時(shí)，泵4000的腔的體積大體上增加清洗或 者入口閥的滯留體積。
因此，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種具有柔和的流體處理特性的泵送 裝置。通過(guò)對(duì)閥的打開(kāi)和關(guān)閉和/或泵送裝置內(nèi)部的馬達(dá)的開(kāi)啟安4^順 序，可避免或者減少潛在損害的壓力尖峰。本發(fā)明的實(shí)施例還可采用 其它的泵控制機(jī)構(gòu)和閥襯墊，以幫助減少壓力對(duì)處理流體上的有害影 響。
在上述說(shuō)明書中，本發(fā)明已經(jīng)參見(jiàn)具體實(shí)施例進(jìn)行描述。然而， 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解可做出不同的改變和l務(wù)改，而不偏離下面的 權(quán)利要求中描述的本發(fā)明的范圍。因此，該說(shuō)明書和附圖是說(shuō)明性的 而不是起限制意義，所有的這樣的改變都包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
前面已經(jīng)針對(duì)特定實(shí)施例對(duì)有利之處，其它優(yōu)點(diǎn)，和解決問(wèn)題的 技術(shù)方案進(jìn)行了描述。然而，可以使任何有利之處，優(yōu)點(diǎn)或者技術(shù)方 案產(chǎn)生或者更明顯的有利之處，優(yōu)點(diǎn)，問(wèn)題的解決方案或者任何組件 不認(rèn)為是任何或者所有權(quán)利要求中關(guān)鍵性的，必需的或者必要的特征 或者組件。
權(quán)利要求
1.一種方法，其包括引導(dǎo)流體進(jìn)入泵送設(shè)備的腔中；確定該腔中的壓力是否高于所需壓力；如果該腔中的壓力高于所需壓力，移動(dòng)泵送設(shè)備的泵送裝置以增加該腔的體積來(lái)補(bǔ)償壓力增加；和從該腔中分配流體，其中重復(fù)進(jìn)行所述確定和移動(dòng)，以大體上保持所需壓力直到流體的分配開(kāi)始。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述所需壓力是分配壓力。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述所需壓力是分配壓力的一 小部分。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中確定所述腔中的壓力是否高于 所需壓力包括從壓力傳感器中接收所述腔中的壓力并且確定該壓力是 否在所需壓力的公差范圍內(nèi)。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中分配該流體還包括基于所述泵 送裝置的初始位置確定分配位置，并且當(dāng)分配開(kāi)始時(shí)，將泵送裝置從 泵送裝置的位置移動(dòng)到分配位置。
6. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中分配該流體包括基于泵送裝置 的初始位置計(jì)算分配距離，和基于泵送裝置移動(dòng)以保持所需壓力的距 離計(jì)算修正距離，并且將泵送裝置移動(dòng)分配距離加上修正距離。
7. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中分配該流體包括基于泵送裝置 的初始位置計(jì)算分配距離，和將泵送裝置移動(dòng)該分配距離。
8. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中如果該壓力高于所需壓力，同 時(shí)泵送裝置移動(dòng)，不進(jìn)行確定。
9. 如權(quán)利要求4所述的方法，還包括當(dāng)泵送裝置移動(dòng)時(shí)，使壓力 傳感器停止作用。
10. 如權(quán)利要求4所述的方法，還包括在確定壓力是否在所需壓 力的公差范圍內(nèi)之前檢測(cè)到泵送裝置已經(jīng)停止移動(dòng)。
11. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中以采樣速度接收所述壓力。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述采樣速度大約為30khz， 大約為10khz或者大約為lkhz。
13. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述泵送裝置移動(dòng)馬達(dá)增量。
14. 一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其包括可編譯的指令用于 引導(dǎo)流體進(jìn)入泵送設(shè)備的腔中； 確定該腔中的壓力是否高于所需壓力；如果該腔中的壓力高于所需壓力，移動(dòng)泵送設(shè)備的泵送裝置以增 加該腔的體積來(lái)補(bǔ)償壓力增加；和從該腔中分配流體，其中重復(fù)進(jìn)行該確定和移動(dòng)，以大體上保持 所需壓力直到流體的分配開(kāi)始。
15. 如權(quán)利要求14所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中所述所需壓力是 分配壓力。
16. 如權(quán)利要求14所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中所述所需壓力是 分配壓力的一小部分。
17. 如權(quán)利要求14所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中確定所述腔中的 壓力是否高于所需壓力包括從壓力傳感器中接收所述腔中的壓力并且 確定該壓力是否在所需壓力的公差范圍內(nèi)。
18. 如權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中分配該流體還包 括基于泵送裝置的初始位置確定分配位置，并且當(dāng)分配開(kāi)始時(shí)，將泵 送裝置從泵送裝置的位置移動(dòng)到分配位置。
19. 如權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中分配該流體包括 基于泵送裝置的初始位置計(jì)算分配距離，和基于泵送裝置移動(dòng)以保持 所需壓力的距離計(jì)算修正距離，并且使泵送裝置移動(dòng)分配距離加上修 正距離。
20. 如權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中分配該流體還包 括基于泵送裝置的初始位置計(jì)算分配距離，和使泵送裝置移動(dòng)該分配 距離。
21. 如權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中如果該壓力高于 所需壓力、同時(shí)泵送裝置移動(dòng)，不進(jìn)行確定。
22. 如權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中該可編譯的指令 用于當(dāng)泵送裝置移動(dòng)時(shí)，使壓力傳感器停止作用。
23. 如權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，該可編譯的指令用于 在確定壓力是否在所需壓力的公差范圍內(nèi)之前，檢測(cè)到泵送裝置已經(jīng) 停止移動(dòng)。
24. 如權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中以采樣速度接收 所述壓力。
25. 如權(quán)利要求24所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中所述采樣速度大 約為30khz，大約為10khz或者大約為lkhz。
26. 如權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中所述泵送裝置移 動(dòng)馬達(dá)增量。
27. —種系統(tǒng)，其包括泵送設(shè)備，其包括供給腔，可操作以接收用于分配的流體的分配 腔，位于該分配腔內(nèi)部的泵送裝置和可操作以檢測(cè)分配腔中壓力的壓力傳感器；和控制器，其構(gòu)造為接收所述壓力，確定在該腔中的壓力是否高于 所需壓力，調(diào)節(jié)泵送裝置的運(yùn)動(dòng)以大體上保持分配腔中的所需壓力， 并且重復(fù)此接收、確定和調(diào)節(jié)步驟直至開(kāi)始流體的分配，其中所述控 制器還可操作以調(diào)節(jié)泵送裝置的運(yùn)動(dòng)來(lái)從所述分配腔中分配流體。
28. 如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中確定所述分配腔中的壓力是否高于所需壓力包括從壓力傳感器中接收所述腔中的壓力并且確定該 壓力是否在所需壓力的公差范圍內(nèi)。
29. 如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中分配該流體還包括基于泵送 裝置的初始位置確定分配位置，并且調(diào)節(jié)該泵送裝置的運(yùn)動(dòng)，從而使 得當(dāng)分配開(kāi)始時(shí)，泵送裝置從泵送裝置的位置移動(dòng)到分配位置。
30. 如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中分配該流體包括基于泵送裝 置的初始位置計(jì)算分配距離，和基于泵送裝置移動(dòng)以保持基準(zhǔn)壓力的 距離計(jì)算修正距離，并且調(diào)節(jié)泵送裝置的運(yùn)動(dòng)，從而使得泵送裝置移 動(dòng)分配距離加上修正距離。
31. 如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中分配該流體包括基于泵送裝 置的初始位置計(jì)算分配距離，和調(diào)節(jié)泵送裝置的運(yùn)動(dòng)，從而使得泵送 裝置移動(dòng)所述分配距離。
32. 如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中如果該壓力高于所需壓力， 同時(shí)泵送裝置移動(dòng)，不進(jìn)行確定。
33. 如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，當(dāng)泵送裝置移動(dòng)時(shí)，所述控制器 可操作以使壓力傳感器停止作用。
34. 如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，所迷控制器可操作以在確定壓力 是否在所需壓力的公差范圍內(nèi)之前，檢測(cè)到泵送裝置已經(jīng)停止移動(dòng)。
35. 如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中以采樣速度接收所述壓力。
36. 如權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其中所述采樣速度大約為30khz， 大約為10khz或者大約為lkhz。
37. 如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中調(diào)節(jié)所述泵送裝置以移動(dòng)馬 達(dá)增量。
全文摘要
公開(kāi)了一種大體上保持在泵送組件的腔中基準(zhǔn)壓力的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的實(shí)施例用來(lái)控制馬達(dá)以補(bǔ)償或者解決存在于泵送設(shè)備的腔中的壓力漂移。更具體地說(shuō)，在基于分配腔中檢測(cè)到的壓力而進(jìn)行分配過(guò)程之前，對(duì)分配馬達(dá)控制以大體上保持在分配腔中的基準(zhǔn)壓力。在一個(gè)實(shí)施例中，在分配過(guò)程開(kāi)始之前，利用一個(gè)控制回路使得其重復(fù)確定是否分配腔中的壓力高于所需壓力，并且倘若如此，調(diào)節(jié)泵送裝置的移動(dòng)以大體上保持在分配腔中的所需壓力直到流體的分配過(guò)程開(kāi)始。
文檔編號(hào)F04B49/00GK101356372SQ200680050801
公開(kāi)日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2006年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月2日
發(fā)明者G·戈納拉, J·塞德羅恩 申請(qǐng)人:恩特格里公司