具有垂直安裝的步進電機的噴槍泵的制作方法
【專利摘要】一種泵包括泵體和細長管。所述泵包括細長芯，所述細長芯可滑動地容納在所述管中；步進電機，所述步進電機具有垂直延伸的選擇性地可旋轉的輸出軸；和傳動件，所述傳動件用于實現所述芯和所述管之間的相對往復運動。所述泵包括進口止回閥，所述進口止回閥安裝在所述芯內部、與所述芯一起限定可膨脹且可收縮的下部泵腔室。所述進口止回閥被定向以在每個向上泵送行程期間打開。所述泵包括環狀上部腔室，所述環狀上部腔室在所述下部泵腔室上方；和橫向通道，所述橫向通道把所述下部泵腔室連接到所述環狀上部腔室。所述橫向通道具有止回閥，所述止回閥被定向以在每個向下泵送行程期間打開。所述泵包括出口通道，所述出口通道連接到所述環狀上部腔室，以允許粘性液體在每個向上和向下泵送行程上流到所述出口通道。
【專利說明】具有垂直安裝的步進電機的噴槍泵發明領域
[0001]本發明涉及泵，且更具體說來涉及可稱為噴槍泵或回轉泵的類型的可膨脹腔室泵，尤其適于從其供應源(例如，滾筒中的潤滑劑)泵送潤滑劑(包括潤滑脂)。
[0002]發明背景
[0003]本發明的泵與下列美國專利中所示的泵在相同領域:2，187,684 ;2，636，441 ；2，787，225 ;3，469，532 ;3，502，029 ;3，945，772 ;4，487，340 ;4，762，474 ;和 6，102，676。特別令人感興趣的是美國專利2，787，225，其針對密蘇里州圣路易斯市的林肯工業有限公司銷售的噴槍泵，系列代號為20。雖然例如上文識別的那些噴槍泵之類的噴槍泵已在商業上獲得成功，但是需要提供選擇性可變輸出壓力并降低拆卸和組裝復雜性的泵。
發明概要
[0004]在一方面，本發明包括一種用于從容器泵送粘性液體的泵。所述泵包括:泵體，所述泵體適于設置于所述容器上方；和細長管，當所述主體被設置于所述容器上方時，所述細長管從連接到所述主體的上端向下延伸，經過上部和下部，到達下端。當所述主體處于所述容器上方適當位置時，可滑動地容納在所述管中的細長芯從所述主體垂直向下延伸到所述液體中。所述芯具有縱向軸線，所述縱向軸線在安裝在所述主體上以進行垂直往復運動的上端和與所述上端相對的下端之間延伸。另外，所述泵包括步進電機，所述步進電機安裝在所述主體上，當所述主體處于適當位置時，所述步進電機具有在所述容器中的所述液體上方垂直延伸的選擇性地可旋轉的輸出軸；和傳動件，所述傳動件可操作地連接到所述步進電機輸出軸。所述傳動件實現所述管和所述芯之間的往復相對運動，所以當所述步進電機輸出軸沿一個方向旋轉時，所述細長芯在相對升高位置和相對降低位置之間移動，以實現向上泵送行程，且沿相反方向以實現向下泵送行程。此外，所述泵具有進口止回閥，所述進口止回閥安裝在所述芯內部，與所述芯一起限定可膨脹且可收縮的下部泵腔室。所述進口止回閥被定向以在每個向上泵送行程期間打開，以允許粘性液體進入所述下部泵腔室。所述泵也包括環狀上部腔室，所述環狀上部腔室部分由所述管和所述芯限定為在所述下部泵腔室上方；和橫向通道，所述橫向通道在所述芯中，把所述下部泵腔室連接到所述環狀上部腔室。所述橫向通道具有止回閥，所述止回閥被定向以在每個向下泵送行程期間打開。所述泵包括出口通道，所述出口通道連接到所述環狀上部腔室，以允許粘性液體在每個向上和向下泵送行程上從所述環狀上部腔室流到所述出口通道。
[0005]在另一方面，本發明包括一種用于從容器泵送粘性液體的泵。所述泵包括泵體，所述泵體適于設置于所述容器上方；和細長管，當所述主體被設置于所述容器上方時，所述細長管從連接到所述主體的上端向下延伸到所述上端下方的下端。所述泵也包括細長芯，所述細長芯可滑動地容納在所述管中，且當所述主體處于所述容器上方適當位置時，所述細長芯從所述主體垂直向下延伸到所述液體中。所述芯具有縱向軸線，所述縱向軸線在安裝在所述主體上的上端和與所述上端相對的下端之間延伸。此外，所述泵包括電動機，所述電動機安裝在所述主體上，所述電動機具有選擇性地可旋轉的輸出軸，用于實現所述芯和所述細長管之間的相對往復運動，所以當所述電機輸出軸沿一個方向旋轉時，所述芯在相對升高位置和相對降低位置之間移動，以通過向上泵送行程驅動泵，且沿相反方向以通過向下泵送行程驅動泵。所述泵也包括控制件，所述控制件可操作地連接到所述電動機，用于控制所述電機的操作；和進口止回閥，所述進口止回閥安裝在所述芯內部，與所述管一起限定可膨脹且可收縮的下部泵腔室。所述進口止回閥被定向以在每個向上泵送行程期間打開，以允許粘性液體進入所述下部泵腔室。另外，所述泵包括環狀上部腔室，所述環狀上部腔室部分由所述管和所述芯限定為在所述下部泵腔室上方；和橫向通道，所述橫向通道在所述芯中，把所述下部泵腔室連接到所述環狀上部腔室。所述橫向通道具有止回閥，所述止回閥被定向以在每個向下泵送行程期間打開，從而把粘性液體從所述下部泵腔室輸送到所述環狀上部腔室。所述泵包括出口通道，所述出口通道連接到所述環狀上部腔室，以允許粘性液體從所述環狀上部腔室流出。
[0006]其它目的和特征將部分自下文明顯且部分在下文中指出。
[0007]附圖簡述
[0008]圖1是本發明的一個實施方案的噴槍泵的透視圖；
[0009]圖2是安裝在潤滑劑的供應源上的噴槍泵的側視圖；
[0010]圖3是圖1中泵的俯視圖；
[0011]圖4是沿圖3的線4-4的平面取的垂直剖面圖，示出處于升高位置的泵芯；
[0012]圖5是類似于圖4但示出處于降低位置的芯的垂直剖面圖；
[0013]圖6是示出處于升高位置的泵芯的圖4的細節圖；
[0014]圖7是示出處于降低位置的泵芯的圖5的細節圖；
[0015]圖8是類似于圖6但沿圖3的線8-8的平面取的細節圖；
[0016]圖9是類似于圖8但示出處于降低位置的芯的細節圖；
[0017]圖10是根據本發明的一個實施方案示出控制件控制驅動噴槍泵的電機(例如，伺服電機或步進電機)的框圖；
[0018]圖11是根據本發明的一個實施方案示出控制件控制驅動噴槍泵的電機(例如，伺服電機或步進電機)的操作的流程圖；和
[0019]圖12是示出電機的失速曲線的以psi計的壓力對比以rpm計的速度的圖。
[0020]對應的參考字符在整個附圖中指示對應的部分。
[0021]詳細描述
[0022]參考圖1-圖3，特別構造用于從供應源泵送潤滑劑(特別是潤滑脂)的本發明的噴槍泵或回轉泵在全文中用參考數字21來指定。泵21包括泵體和噴槍結構，所述泵體一般用23來指定，其適于放置于供應源上方，所述噴槍結構一般用25來指定，其從主體向下延伸。噴槍結構25旨在延伸進入潤滑劑的供應源。如圖2中所指示，供應源可包括在容器R(例如滾筒)中，主體被安裝在滾筒的頂部或蓋T上，其中噴槍結構25通過頂部中的孔向下延伸進入滾筒朝向容器的底部B。雖然泵21已被開發用于泵送潤滑劑且特別是潤滑脂，但是其適于泵送其它可泵送的產品，尤其是粘性液體。
[0023]參考圖4-圖9，泵21包括細長泵管，在全文中用參考數字31來指定，當泵被安裝在頂部T上時，所述細長泵管從固定地連接到主體23的上端向下延伸到延伸進入容器R的下端。泵管31包括容納在主體23的孔35中的上部管狀構件33、附接到上部管狀構件的與主體相對的下端的中間管狀構件37、附接到中間管狀構件的與上部管狀構件相對的下端的管狀延伸構件39和具有附接到管狀延伸構件的與中間管狀構件相對的下端的一個或多個開口 42的引液管41。泵管31的組件可用若干常規方式中的任一方式(例如，通過螺紋連接)來附接。上部管狀構件33、中間管狀構件37、管狀延伸構件39和引液管41在噴槍結構25的垂直中心軸上共線。泵管31具有基本均勻的外徑，使得泵管的分開組件之間平滑過渡。
[0024]如圖8和圖9中示出，主體23具有出口通道，一般用43來指定，其與孔35流體連通。出口通道43包括適于從泵分配粘性液體的大致錐形部分45，和與錐形部分成角度延伸的分支47。出口通道43的分支47固持塞子49，塞子49能夠監測壓力，如下文將解釋。
[0025]如圖4-圖9中進一步示出，在全文中用參考數字51來指定的構成泵桿或芯的細長構件從主體23向下延伸且可滑動地容納在泵管31中。芯51具有上端部分53、下端部分55和中間部分57。這些部分53、55、57在噴槍結構25的垂直中心軸上共線。
[0026]如圖4-圖6中示出，芯51的上端部分53包括相對短的管狀元件61,管狀元件61具有從其下端延伸到其上端的孔63。管狀元件61的上端連接到活塞桿65的下端。管狀元件61的外徑小于活塞桿65的外徑。活塞桿65從連接到管狀元件61的下端延伸通過主體23的孔35到達連接到驅動機構的上端，如下文將進一步詳細解釋。管狀元件61的下端例如通過螺紋連接而連接到細長芯61的中間部分57。泵芯51的中間部分57包括比管狀元件61長得多的細長實心圓柱芯構件或桿71。實心芯構件71的下端包括閥桿73，和把閥桿附接到泵芯51的下端部分55的上端的套筒75。管狀元件61和實心芯構件71都容納在泵管31的上部管狀構件33中。環狀上部腔室77被限定在泵管31和泵芯51之間。特別地，在示出的實施方案中，環狀上部腔室77被限定在上部管狀構件33和泵芯51之間。環狀上部腔室77與出口通道43流體連通以促進分配液體，如下文所述。
[0027]泵芯51的下端部分55包括滑動地且密封地容納在中間管狀構件37中的柱塞81。柱塞81包括在上橫向通道85和下橫向通道87之間延伸的縱向通道83。止回閥球89位于上橫向通道85下方且置于閥座91中。另一止回閥球93位于下橫向通道87上方且置于閥座95中。鏟桿101從柱塞81的下端向下延伸，通過位于管狀延伸構件39中的引液或進口止回閥103，且進入引液管41。進口止回閥103的閥座和泵芯51的下端之間的空間限定下部腔室104。鏟桿101可相對于進口止回閥103滑動。鏟105附接到鏟桿101的下端且被配置用于在引液管41內與鏟桿進行往復移動。
[0028]如下文將描述，上部腔室77和下部腔室104是在活塞桿65和泵芯51的上行程和下行程期間膨脹并收縮的可膨脹且可收縮的腔室。(在下行程期間，下部腔室104收縮且上部腔室77膨脹；在上行程期間，下部腔室膨脹且上部腔室收縮。)因此，在泵的上行程和下行程兩者期間，流體被輸送通過出口通道43。
[0029]一般以109指示的電機驅動的傳動件被安裝在主體23上，用于通過泵行程來使泵芯51往復移動。傳動件109使泵芯51在相對于固定泵管31的升高位置和相對于泵管的降低位置之間往復移動。泵芯51在上行程期間朝向升高位置移動，如圖4、圖6和圖8中示出，且在下行程期間朝向降低位置移動，如圖5、圖7和圖9中示出。
[0030]如圖6-圖9中示出，活塞桿65附接到泵芯51的上端，且附接到中空圓柱活塞主體111的與泵芯相對的下端。活塞主體111具有內螺紋113，內螺紋113從大致鄰接主體的上端延伸朝向主體的下端，但理想地終止遠離下端。
[0031]泵芯51可通過活塞桿65的往復移動而進行的向上和向下泵送行程來移動。活塞桿65可通過線性位置驅動機構以往復方式移動，所述線性位置驅動機構包括步進電機115，步進電機115具有連接到同軸導螺桿的垂直輸出軸117，所述同軸導螺桿一般用119來指定，其可在主體23的隨動外殼部分121中旋轉。導螺桿119包括導螺桿主體123和螺紋軸127，導螺桿主體123具有容納步進電機115的輸出軸117的孔125，螺紋軸127從導螺桿主體向下延伸。軸127具有被配置以與活塞主體111的內螺紋113緊密配合的外螺紋129。步進電機輸出軸117與導螺桿的主體123嚙合(例如，使用花鍵連接)，使得軸和導螺桿一致地轉動。理想地，活塞主體和導螺桿上的配合螺紋被構造用于高效傳輸動力。舉例而言，螺紋113、129可為能夠在高壓下承載相當大的載荷以泵送液體的全ACME螺紋。施加在活塞和導螺桿上的推力載荷由角接觸軸承135來承載。角接觸軸承135支撐兩個方向上的負載，即，在上行程和下行程兩者期間。
[0032]一般用137來指定的隨動件被固定到活塞主體111，以進行隨動件和活塞主體在主體23的隨動外殼部分121中空腔139中的來回線性移動。空腔139的縱向中心線與活塞主體111和導螺桿119的縱向中心線大致共軸。空腔139的縱向中心線也與延伸通過中空主體23的活塞桿65和孔35的縱向中心線共軸。活塞桿65從空腔139內的位置延伸通過孔35并進入泵管31。
[0033]隨動件137包括隨動件主體141，隨動件主體141具有容納活塞主體111的上端部分的中央開口 143。理想地，隨動件主體141具有與空腔139的非圓形橫截面形狀一致的非圓形外周形狀，以防止當隨動件在空腔中往復運動時進行旋轉移動。隨動件孔的中央開口 143和活塞主體111的上端部分可為非圓形(例如，矩形)，以防止活塞和隨動件之間的相對旋轉移動。隨動件137被固定夾149固定抵靠活塞主體111上的肩部處于適當位置。可使用其它構造來在不脫離本發明的范圍的情況下防止活塞和隨動件之間的相對旋轉和線性移動。電機輸出軸117和導螺桿119在一個方向上的旋轉通過泵送上行程使得活塞桿65在孔35中線性地移動，且輸出軸和導螺桿在相反方向上的旋轉通過泵送下行程使得活塞桿在孔中線性地移動。泵送上行程和下行程的長度由步進電機115的操作來控制，步進電機115在控制件的控制下，如下文將進一步描述。理想地，空腔139充當用于容納適于潤滑活塞主體111和導螺桿119上的螺紋113、129的潤滑劑(例如，油)的容器。
[0034]相對于空腔139中活塞主體111的位置，提供一般用161指定的校準機構來校準步進電機115的操作。在示出的實施方案中，這個機構161包括可隨活塞主體111移動的隨動件137上的磁鐵163，和安裝在隨動外殼部分121上對應于活塞移動處于隔開位置的至少一個且理想地兩個磁場傳感器165、167。控制件接收來自校準機構161的信號并相對于活塞的位置校準步進電機的操作。
[0035]泵體23可包括在殼體221中。此外，如圖8和圖9中示出，控制件291被提供在殼體221中或殼體221上，用于控制步進/伺服電機115的操作。特別地，控制件291是由密蘇里州圣路易斯市的林肯工業有限公司定制的微處理器，且適于控制電機115的輸出軸117的旋轉的速度和方向。如本領域技術人員將理解，控制件291操作以改變從供應源R泵送的潤滑劑的流速。安裝在塞子49中的壓力傳感器293(廣義地，壓力監測器)由電導線295可操作地連接到控制件291。在一個實施方案中，傳感器是可購自賓西法尼亞州伯利恒的Hydac技術公司的N0.846F-A-6000-00。傳感器293與出口通道43的孔連通以測量孔中的壓力。當孔中流體的壓力在預定范圍之外時，控制件291調整電機115的速度，以調整被泵送的潤滑劑的流速，并從而調整出口通道43的孔中流體的壓力。例如，當壓力下降到低于預定范圍時，控制件291增大電機115的速度以增大潤滑劑的流速，從而增大出口通道43的孔中流體的壓力。雖然控制件291可操作以把孔中潤滑劑的壓力維持在其它預定范圍內，但是在一個實施方案中，控制件把壓力維持在約100psi到約5000psi的范圍中。如本領域技術人員將理解，控制件291可把系統壓力控制在良好的設計極限內。
[0036]為了開始上行程，控制件操作步進電機109以在一個方向上旋轉其輸出軸117，從而使得活塞桿65和泵芯51從圖7中示出的位置向上移動到圖9中示出的位置。當泵芯51上升時，下部腔室104膨脹以通過引液管41中的開口 42從容器R吸取流體，通過鏟105，并向上進入下部腔室。在這個移動期間，止回閥89、93保持關閉，且上部腔室77的體積減小以迫使所述腔室中一定量的流體通過出口通道43。(體積減小是由于這樣的事實:相對較小直徑的活塞桿65向上移出上部腔室77。)在示出的實施方案中，柱塞81的直徑為約0.5英寸。雖然活塞桿65可在不脫離本發明的范圍的情況下具有其它直徑，但是在一個實施方案中，活塞桿的直徑為約0.385英寸，從而在柱塞81上方產生約0.0799平方英寸的有效截面積。因此，通過出口通道43被壓出上部腔室77的潤滑劑的量等于柱塞81上方的有效截面積(即，在示出的實施方案中為0.0799平方英寸)乘以行程長度。
[0037]當上行程結束后，控制件發信號給步進電機115以逆轉方向，從而使得活塞桿65和泵芯51移動通過下行程。當泵芯51沿向下方向從圖9中示出的位置移到圖7中示出的位置時，下部腔室104的體積減小。因為引液止回閥103與鏟桿101密封配合，所以當下部腔室104的體積減小時，引液止回閥關閉。當下部腔室104的體積減小時，所述腔室內的流體被向上壓迫通過止回閥89、93，并通過縱向柱塞通道83和橫向通道85、87進入上部腔室77。從下部腔室104進入上部腔室77的流體使得一定量的流體通過出口通道43從上部腔室77流出。雖然鏟桿101可在不脫離本發明的范圍的情況下具有其它直徑，但是在一個實施方案中，鏟桿的直徑為0.184。因此，柱塞81下方的有效截面積約為0.1698平方英寸或稍大于柱塞上方面積的兩倍。如本領域技術人員將明白，壓出下部腔室104、通過止回閥89、93并進入上部腔室77的潤滑劑的量等于柱塞81下方的有效截面積(即，在示出的實施方案中為0.1698平方英寸)乘以行程長度，或約為在上行程期間通過出口通道43被壓出上部腔室77的潤滑劑的兩倍。在下行程期間進入上部腔室77的流體使得一定量的流體通過出口通道43從上部腔室77流出。在示出的實施方案中，在下行程期間通過出口通道43被從上部腔室77壓出的潤滑劑的量等于柱塞81上方和下方有效截面積的差乘以行程長度，或約為在上行程期間通過出口通道壓出的潤滑劑的相同量。因此，不管電機115在上行程還是下行程中移動活塞桿65，約等量的潤滑劑被壓出通過出口通道43。
[0038]在每個行程期間提供等量的潤滑劑使得泵能夠用以計量潤滑劑的預定測量的量。例如，如果特定情況需要輸送與活塞桿65的一個行程所輸送的潤滑劑相等量的潤滑劑，那么控制件291就發信號給電機115以在一個行程期間驅動活塞桿。如果期望20倍的量，那么控制件就發信號給電機以在20個行程期間操作來輸送增加的量。
[0039]圖10是根據本發明的一個實施方案示出控制件312控制驅動噴槍泵306的驅動機構310(例如，伺服電機或步進電機)的框圖。(舉例而言，噴槍泵306可與上述噴槍泵21相同或類似。)圖11是示出控制件的操作的流程圖。
[0040]參考圖10，容器302容納潤滑劑，并具有與噴槍泵306的輸入端305連通的容器出口 304，噴槍泵306具有與需要潤滑劑的系統(未示出)連通的輸出端308。驅動機構310包括用于驅動噴槍泵的電機，例如，步進電機或伺服電機。控制件312通過選擇性地改變施加到電機的電流或電壓以控制電機的速度和/或轉矩來驅動噴槍泵306以通過其對系統的輸出端來分配潤滑劑而控制電機的操作。壓力傳感器314 (例如，類似于上述泵21的壓力傳感器49)感測噴槍泵306的輸出端的壓力狀況，并提供指示壓力狀況的壓力狀況信號316。控制件312響應于壓力狀況信號316并根據壓力狀況信號316和有形、非暫時性存儲器318中存儲的目標壓力狀況之間的差來選擇性地改變施加到電機的電流或電壓，從而改變電機的速度和/或轉矩。存儲器也存儲軟件控制指令，所述軟件控制指令由在一個實施方案中可包括處理器的控制件來執行。
[0041]在電機包括步進電機的實施方案中，控制件312通過電源320選擇性地施加PWM(脈沖寬度調制)脈沖到步進電機，以根據目標壓力狀況相比感測的壓力狀況來改變步進電機的速度和轉矩。
[0042]在一個實施方案中，控制件312施加PWM脈沖到步進電機，使得當壓力信號在第一范圍內時，步進電機的速度是第一速度且為第一轉矩。此外，控制件312施加PWM脈沖到步進電機，使得當壓力信號在高于第一范圍的第二范圍內時，步進電機的速度是小于第一速度的第二速度，且為大于第一轉矩的第二轉矩。
[0043]在一個實施方案中，電機包括伺服電機，且控制件312根據目標壓力狀況相比感測的壓力狀況來選擇性地施加變化的電壓到伺服電機，以改變伺服電機的速度。
[0044]例如，控制件312可施加電壓和/或電流到伺服電機，使得當壓力信號在第一范圍內時，伺服電機的速度是第一速度且為第一轉矩，且控制件312施加電壓和/或電流到伺服電機，使得當壓力信號在高于第一范圍的第二范圍內時，伺服電機的速度是小于第一速度的第二速度，且為大于第一轉矩的第二轉矩。
[0045]或者也設想，如圖12中示出的曲線或用于控制電機的速度或轉矩的算法可被存儲在存儲器318中，且控制件312根據曲線或算法控制電機的速度或轉矩。在一個實施方案中，存儲器318中存儲的目標壓力是4000PSI，且存儲器318中的控制指令由控制件執行，以在4000PSI或低于4000PSI下最大化潤滑劑流和壓力，而不會使電機失速。例如，在不使電機失速且不使電機定子飽和的情況下，電機速度(電壓)將被盡可能快地操作且/或電機電流帶來盡可能多的轉矩(例如，電機在圖12中示出的失速曲線500下方操作)。當壓力增大時，電機的速度將減小且電機的轉矩將增大。此外，電機被操作，使得電機溫度被維持在其工作范圍內。
[0046]當驅動機構310包括步進電機時，一個實施方案包括存儲器318中由控制件312執行的控制指令，從而使得當潤滑劑的壓力增大(如壓力信號316所指示)時，施加到步進電機的PWM脈沖的頻率減小且脈沖寬度增大，以減小速度并增大轉矩。施加到步進電機的脈沖的頻率將被維持在最小值以上，且脈沖的寬度將被維持在低于最大值，以防止失速且最小化電機溫度。當驅動機構310包括伺服電機時,一個實施方案包括存儲器318中由控制件312執行的控制指令，從而使得當壓力增大時，施加到伺服電機的電壓減小且施加到伺服電機的電流增大。伺服電機可具有編碼器，所述編碼器把指示伺服電機的速度的反饋提供給控制件312。施加到伺服電機的電壓將被維持在最小值以上，且施加的電流將被維持在低于最大值，以防止失速且把電機溫度維持在其工作范圍內。
[0047]圖11示出用于供應潤滑劑到系統的方法的一個實施方案，且示出存儲器318中存儲的軟件指令的一個實施方案。方法包括:提供用于容納潤滑劑的容器302。也提供噴槍泵306，噴槍泵306具有與容器出口 304連通的輸入端305，且具有與系統連通的輸出端308。驅動機構310驅動噴槍泵306，驅動機構310包括電機，包括變速電機，例如步進電機或伺服電機。通過選擇性地改變施加到電機的電流或電壓以控制電機的速度和/或轉矩來驅動噴槍泵306以通過其對系統的輸出端308來分配潤滑劑而控制電機的操作。在402，感測噴槍泵306的輸出端308的壓力狀況，且在404比較指示壓力狀況的壓力狀況信號316。根據壓力狀況信號316和存儲器318中存儲的目標壓力狀況之間的差來選擇性地改變施加到電機的電流或電壓，以改變電機的速度和/或轉矩。
[0048]當電機包括步進電機時，根據目標壓力狀況相比感測的壓力狀況來將PWM脈沖選擇性地施加到步進電機，以改變步進電機的速度和轉矩。
[0049]在一個實施方案中，當感測的壓力(在402)相比目標壓力(在404)之間的差在第一范圍內(在406)時，PWM脈沖被施加到步進電機(在408)，使得步進電機在第一速度且為第一轉矩。當差在高于第一范圍的第二范圍內(在410)時，PWM脈沖被施加到步進電機(在412)，使得步進電機在小于第一速度的第二速度，且為大于第一轉矩的第二轉矩。
[0050]當電機包括伺服電機時，控制件312根據存儲器318中存儲的目標壓力狀況相比感測的壓力狀況316來選擇性地施加變化的電壓到伺服電機，以改變伺服電機的速度。特別地，電壓被施加到伺服電機，使得當壓力信號在第一范圍內時，伺服電機的速度是第一速度且為第一轉矩，且電壓被施加到伺服電機使得當壓力信號在高于第一范圍的第二范圍內時，伺服電機的速度是小于第一速度的第二速度且為大于第一轉矩的第二轉矩。
[0051]作為如上所述的電機操作的結果，通過輸出端308供應到系統的潤滑劑的壓力上升，且保持接近或稍低于存儲器318中存儲的目標壓力。同時，當壓力增大時，泵送的潤滑劑的體積隨時間減小，以避免過大的壓力并通過系統的安全或減壓閥來最小化潤滑劑的釋放。這抑制了過大的背壓、最小化電機失速并促進更多的潤滑劑迅速且有效地供應給系統。因此，系統和其組件被有效地潤滑，且由于系統組件的不當潤滑而導致故障的風險被最小化。
[0052]如本領域技術人員將理解，比起許多現有市售的噴槍泵，上述噴槍泵21具有若干優點。因為噴槍泵21是由能夠以可變的速度運行其輸出軸的步進電機來驅動的，所以泵提供的輸出壓力和流速可以變化，以符合需求或特定操作條件和環境。噴槍泵能夠視需要以所需的壓力提供粘性液體。另外，因為電機能以較低的速度運行，所以可消除例如一些現有市售噴槍泵中發現的復雜的減速傳動。可設想，通過消除減速傳動，比起具有減速傳動的噴槍泵，可降低噴槍泵的成本和復雜性。
[0053]如本領域技術人員將理解，可使用上述噴槍泵代替其它類型的潤滑劑泵，例如2011 年 10 月 12 日提交的題為"Pump having Stepper Motor and Overdrive Control"的美國專利申請序列號13/271,862中所述的潤滑劑泵，所述美國專利申請以引用的方式并入本文。在這個申請中，當壓力較低(例如，Opsi)時，在系統啟動期間，泵可提供大量的潤滑劑流(例如，150cc/min);當潤滑劑壓力較高(例如，5000psi)時，在系統啟動之后，泵可提供減少的潤滑劑流(例如，10cc/min)。
[0054]如本領域技術人員也將理解，電機可為伺服電機而非步進電機，且可相應地修改控制件。
[0055]詳細描述了本發明之后，將明顯的是，在不脫離所附權利要求書所限定的本發明的范圍的情況下，修改和變化是有可能的。
[0056]當介紹本發明或其優選實施方案的元件時，冠詞“一 (a/an) ”、“該(the) ”和"所述"旨在表示有一個或多個元件。術語"包括(comprising)"、"包含(including)"和"具有"旨在為包括性的，且意味著可能有所列出的元件之外的額外元件。
[0057]鑒于上述情況，可看出，實現了本發明的若干目的并獲得了其它有利結果。
[0058]由于可在不脫離本發明的范圍的情況下對上述結構進行各種變化，所以意圖是包含在以上描述中且在附圖中示出的所有內容應被解釋為說明性意義而非限制性的意義。
【權利要求】
1.一種用于從容器泵送粘性液體的泵，所述泵包括: 泵體，所述泵體適于設置于所述容器上方； 細長管，當所述主體被設置于所述容器上方時，所述細長管從連接到所述主體的上端向下延伸，經過上部和下部，到達下端； 細長芯，所述細長芯可滑動地容納在所述管中，且當所述主體處于所述容器上方適當位置時，所述細長芯從所述主體垂直向下延伸到所述液體中，所述芯具有縱向軸線，所述縱向軸線在安裝在所述主體上的上端和與所述上端相對的下端之間延伸； 步進電機，所述步進電機安裝在所述主體上，當所述主體處于適當位置時，所述步進電機具有在所述容器中的所述液體上方垂直延伸的選擇性地可旋轉的輸出軸； 傳動件，所述傳動件可操作地連接到所述步進電機輸出軸，用于實現所述管和所述芯之間的往復相對運動，所以當所述步進電機輸出軸沿一個方向旋轉時，所述細長芯在相對升高位置和相對降低位置之間移動，以實現向上泵送行程，且沿相反方向以實現向下泵送行程； 進口止回閥，所述進口止回閥安裝在所述芯內部、與所述芯一起限定可膨脹且可收縮的下部泵腔室，所述進口止回閥被定向以在每個向上泵送行程期間打開，以允許粘性液體進入所述下部泵腔室； 環狀上部腔室，所述環狀上部腔室部分由所述管和所述芯限定為在所述下部泵腔室上方； 橫向通道，所述橫向通道在所述芯中、把所述下部泵腔室連接到所述環狀上部腔室，所述橫向通道具有止回閥，所述止回閥被定向以在每個向下泵送行程期間打開；和 出口通道，所述出口通道連接到所述環狀上部腔室，以允許粘性液體在每個向上和向下泵送行程上從所述環狀上部腔室流到所述出口通道。
2.如權利要求1所述的泵，其還包括壓力監測器，所述壓力監測器與所述泵中所述止回閥下游的液體流體連通，用于測量所述液體的壓力。
3.如權利要求2所述的泵，其中所述壓力監測器被安裝用于感測所述出口通道中液體的壓力。
4.如權利要求2和3中之一所述的泵，其還包括控制件，所述控制件可操作地連接在所述壓力監測器和所述步進電機之間，用于響應于來自所述壓力監測器的信號而控制所述步進電機的操作。
5.如權利要求4所述的泵，其中所述控制件響應于來自所述壓力監測器的所述信號而調整步進電機輸出軸速度。
6.如權利要求4和5中之一所述的泵，其中所述控制件調整輸出軸速度以把所述壓力監測器感測的壓力維持在從約lOOOpsi到約5000psi的范圍中。
7.如權利要求1-3中之一所述的泵，其還包括控制件，所述控制件可操作地連接到所述步進電機，用于控制所述步進電機的操作。
8.如權利要求7所述的泵，其中所述控制件響應于所述泵中液體的至少一個特性而調整步進電機輸出軸速度。
9.如權利要求7和8中之一所述的泵，其中所述控制件響應于所述泵中液體的選自由壓力和流速組成的特性群的至少一個特性而調整輸出軸速度。
10.如權利要求7-9中之一所述的泵，其中所述控制件響應于所述泵中的液體壓力而調整輸出軸速度。
11.如權利要求7-10中之一所述的泵，其中所述控制件控制所述步進電機，以實現選定數量的向上泵送行程和向下泵送行程，所述選定數量的向上泵送行程和向下泵送行程對應于輸送預定量的粘性液體通過所述出口。
12.如權利要求1-11中之一所述的泵，其中: 所述傳動件可操作地連接所述步進電機輸出軸和所述細長芯；且 所述傳動件使所述芯在升高位置和降低位置之間往復運動。
13.一種用于從容器泵送粘性液體的泵，所述泵包括: 泵體，所述泵體適于設置于所述容器上方； 細長管，當所述主體被設置于所述容器上方時，所述細長管從連接到所述主體的上端向下延伸到所述上端下方的下端； 細長芯，所述細長芯可滑動地容納在所述管中，且當所述主體處于所述容器上方適當位置時，所述細長芯從所述主體垂直向下延伸到所述液體中，所述芯具有縱向軸線，所述縱向軸線在安裝在所述主體上的上端和與所述上端相對的下端之間延伸； 電動機，所述電動機安裝在所述主體上，所述電動機具有選擇性地可旋轉的輸出軸，用于實現所述芯和所述細長管之間的相對往復運動，所以當所述電機輸出軸沿一個方向旋轉時，所述芯在相對升高位置和相對降低位置之間移動，以實現向上泵送行程，且沿相反方向以實現向下泵送行程； 控制件，所述控制件可操作地連接到所述電動機，用于控制所述電機的操作； 進口止回閥，所述進口止回閥安裝在所述芯內部、與所述管一起限定可膨脹且可收縮的下部泵腔室，所述進口止回閥被定向以在每個向上泵送行程期間打開，以允許粘性液體進入所述下部泵腔室； 環狀上部腔室，所述環狀上部腔室部分由所述管和所述芯限定為在所述下部泵腔室上方； 橫向通道，所述橫向通道在所述芯中、把所述下部泵腔室連接到所述環狀上部腔室，所述橫向通道具有止回閥，所述止回閥被定向以在每個向下泵送行程期間打開，從而把粘性液體從所述下部泵腔室輸送到所述環狀上部腔室；和 出口通道，所述出口通道連接到所述環狀上部腔室，以允許粘性液體從所述環狀上部腔室流出。
14.如權利要求13所述的泵，其中所述電動機包括步進電機。
15.如權利要求14所述的泵，其中所述控制件響應于所述泵中液體的至少一個特性而調整步進電機輸出軸速度。
16.如權利要求14和15中之一所述的泵，其中所述控制件響應于所述泵中液體的選自由壓力和流速組成的特性群的至少一個特性而調整輸出軸速度。
17.如權利要求13-16中之一所述的泵，其中所述控制件響應于所述泵中的液體壓力而調整輸出軸速度。
18.如權利要求13-17中之一所述的泵，其還包括壓力監測器，所述壓力監測器與所述泵中所述止回閥下游的液體流體連通，用于測量所述液體的壓力并將對應于所述測量的壓力的信號提供給所述控制件。
19.如權利要求18所述的泵，其中所述壓力監測器被安裝用于感測所述出口通道中液體的壓力。
20.如權利要求18和19中之一所述的泵，其中所述控制件調整輸出軸速度以把所述壓力監測器感測的壓力維持在從約lOOOpsi到約5000psi的范圍中。
21.如權利要求13-20中之一所述的泵，其中所述控制件控制所述電機，以實現選定數量的向上泵送行程和向下泵送行程，所述選定數量的向上泵送行程和向下泵送行程對應于輸送預定量的粘性液體通過所述出口。
22.如權利要求13-21中之一所述的泵，其中所述電機使所述芯在升高位置和降低位置之間往復運動。
【文檔編號】F04B15/02GK104271948SQ201380014136
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2013年3月12日 優先權日:2012年3月19日
【發明者】保羅·G·康利, 布拉德·艾倫·埃德勒 申請人:林肯工業公司