具有垂直安装的步进电机的喷枪泵.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104271948 A (43)申请公布日 2015.01.07 C N 1 0 4 2 7 1 9 4 8 A (21)申请号 201380014136.1 (22)申请日 2013.03.12 13/423,978 2012.03.19 US F04B 15/02(2006.01) F04B 23/00(2006.01) (71)申请人林肯工业公司 地址美国密苏里州 (72)发明人保罗G康利 布拉德艾伦埃德勒 (74)专利代理机构北京金信知识产权代理有限 公司 11225 代理人黄威 王智 (54) 发明名称 具有垂直安装的步进电机的喷枪泵 (57) 摘要 一种泵。

2、包括泵体和细长管。所述泵包括细长 芯,所述细长芯可滑动地容纳在所述管中;步进 电机,所述步进电机具有垂直延伸的选择性地可 旋转的输出轴;和传动件,所述传动件用于实现 所述芯和所述管之间的相对往复运动。所述泵包 括进口止回阀,所述进口止回阀安装在所述芯内 部、与所述芯一起限定可膨胀且可收缩的下部泵 腔室。所述进口止回阀被定向以在每个向上泵送 行程期间打开。所述泵包括环状上部腔室,所述 环状上部腔室在所述下部泵腔室上方;和横向通 道,所述横向通道把所述下部泵腔室连接到所述 环状上部腔室。所述横向通道具有止回阀,所述止 回阀被定向以在每个向下泵送行程期间打开。所 述泵包括出口通道,所述出口通道连接到。

3、所述环 状上部腔室,以允许粘性液体在每个向上和向下 泵送行程上流到所述出口通道。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.09.12 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/US2013/030464 2013.03.12 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/142146 EN 2013.09.26 (51)Int.Cl. 权利要求书3页 说明书8页 附图11页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书3页 说明书8页 附图11页 (10)申请公布号 CN 104271948 A CN 104271948 A 1/3页 2。

4、 1.一种用于从容器泵送粘性液体的泵,所述泵包括: 泵体,所述泵体适于设置于所述容器上方; 细长管,当所述主体被设置于所述容器上方时,所述细长管从连接到所述主体的上端 向下延伸,经过上部和下部,到达下端; 细长芯,所述细长芯可滑动地容纳在所述管中,且当所述主体处于所述容器上方适当 位置时,所述细长芯从所述主体垂直向下延伸到所述液体中,所述芯具有纵向轴线,所述纵 向轴线在安装在所述主体上的上端和与所述上端相对的下端之间延伸; 步进电机,所述步进电机安装在所述主体上,当所述主体处于适当位置时,所述步进电 机具有在所述容器中的所述液体上方垂直延伸的选择性地可旋转的输出轴; 传动件,所述传动件可操作地。

5、连接到所述步进电机输出轴,用于实现所述管和所述芯 之间的往复相对运动,所以当所述步进电机输出轴沿一个方向旋转时,所述细长芯在相对 升高位置和相对降低位置之间移动,以实现向上泵送行程,且沿相反方向以实现向下泵送 行程; 进口止回阀,所述进口止回阀安装在所述芯内部、与所述芯一起限定可膨胀且可收缩 的下部泵腔室,所述进口止回阀被定向以在每个向上泵送行程期间打开,以允许粘性液体 进入所述下部泵腔室; 环状上部腔室,所述环状上部腔室部分由所述管和所述芯限定为在所述下部泵腔室上 方; 横向通道,所述横向通道在所述芯中、把所述下部泵腔室连接到所述环状上部腔室,所 述横向通道具有止回阀,所述止回阀被定向以在每。

6、个向下泵送行程期间打开;和 出口通道,所述出口通道连接到所述环状上部腔室,以允许粘性液体在每个向上和向 下泵送行程上从所述环状上部腔室流到所述出口通道。 2.如权利要求1所述的泵,其还包括压力监测器,所述压力监测器与所述泵中所述止 回阀下游的液体流体连通,用于测量所述液体的压力。 3.如权利要求2所述的泵,其中所述压力监测器被安装用于感测所述出口通道中液体 的压力。 4.如权利要求2和3中之一所述的泵,其还包括控制件,所述控制件可操作地连接在所 述压力监测器和所述步进电机之间,用于响应于来自所述压力监测器的信号而控制所述步 进电机的操作。 5.如权利要求4所述的泵,其中所述控制件响应于来自所述。

7、压力监测器的所述信号而 调整步进电机输出轴速度。 6.如权利要求4和5中之一所述的泵,其中所述控制件调整输出轴速度以把所述压力 监测器感测的压力维持在从约1000psi到约5000psi的范围中。 7.如权利要求1-3中之一所述的泵,其还包括控制件,所述控制件可操作地连接到所 述步进电机,用于控制所述步进电机的操作。 8.如权利要求7所述的泵,其中所述控制件响应于所述泵中液体的至少一个特性而调 整步进电机输出轴速度。 9.如权利要求7和8中之一所述的泵,其中所述控制件响应于所述泵中液体的选自由 压力和流速组成的特性群的至少一个特性而调整输出轴速度。 权 利 要 求 书CN 104271948 。

8、A 2/3页 3 10.如权利要求7-9中之一所述的泵,其中所述控制件响应于所述泵中的液体压力而 调整输出轴速度。 11.如权利要求7-10中之一所述的泵,其中所述控制件控制所述步进电机,以实现选 定数量的向上泵送行程和向下泵送行程,所述选定数量的向上泵送行程和向下泵送行程对 应于输送预定量的粘性液体通过所述出口。 12.如权利要求1-11中之一所述的泵,其中: 所述传动件可操作地连接所述步进电机输出轴和所述细长芯;且 所述传动件使所述芯在升高位置和降低位置之间往复运动。 13.一种用于从容器泵送粘性液体的泵,所述泵包括: 泵体,所述泵体适于设置于所述容器上方; 细长管,当所述主体被设置于所述。

9、容器上方时,所述细长管从连接到所述主体的上端 向下延伸到所述上端下方的下端; 细长芯,所述细长芯可滑动地容纳在所述管中,且当所述主体处于所述容器上方适当 位置时,所述细长芯从所述主体垂直向下延伸到所述液体中,所述芯具有纵向轴线,所述纵 向轴线在安装在所述主体上的上端和与所述上端相对的下端之间延伸; 电动机,所述电动机安装在所述主体上,所述电动机具有选择性地可旋转的输出轴,用 于实现所述芯和所述细长管之间的相对往复运动,所以当所述电机输出轴沿一个方向旋转 时,所述芯在相对升高位置和相对降低位置之间移动,以实现向上泵送行程,且沿相反方向 以实现向下泵送行程; 控制件,所述控制件可操作地连接到所述电。

10、动机,用于控制所述电机的操作; 进口止回阀,所述进口止回阀安装在所述芯内部、与所述管一起限定可膨胀且可收缩 的下部泵腔室,所述进口止回阀被定向以在每个向上泵送行程期间打开,以允许粘性液体 进入所述下部泵腔室; 环状上部腔室,所述环状上部腔室部分由所述管和所述芯限定为在所述下部泵腔室上 方; 横向通道,所述横向通道在所述芯中、把所述下部泵腔室连接到所述环状上部腔室,所 述横向通道具有止回阀,所述止回阀被定向以在每个向下泵送行程期间打开,从而把粘性 液体从所述下部泵腔室输送到所述环状上部腔室;和 出口通道,所述出口通道连接到所述环状上部腔室,以允许粘性液体从所述环状上部 腔室流出。 14.如权利要。

11、求13所述的泵,其中所述电动机包括步进电机。 15.如权利要求14所述的泵,其中所述控制件响应于所述泵中液体的至少一个特性而 调整步进电机输出轴速度。 16.如权利要求14和15中之一所述的泵,其中所述控制件响应于所述泵中液体的选自 由压力和流速组成的特性群的至少一个特性而调整输出轴速度。 17.如权利要求13-16中之一所述的泵,其中所述控制件响应于所述泵中的液体压力 而调整输出轴速度。 18.如权利要求13-17中之一所述的泵,其还包括压力监测器,所述压力监测器与所述 泵中所述止回阀下游的液体流体连通,用于测量所述液体的压力并将对应于所述测量的压 权 利 要 求 书CN 104271948。

12、 A 3/3页 4 力的信号提供给所述控制件。 19.如权利要求18所述的泵,其中所述压力监测器被安装用于感测所述出口通道中液 体的压力。 20.如权利要求18和19中之一所述的泵,其中所述控制件调整输出轴速度以把所述压 力监测器感测的压力维持在从约1000psi到约5000psi的范围中。 21.如权利要求13-20中之一所述的泵,其中所述控制件控制所述电机,以实现选定数 量的向上泵送行程和向下泵送行程,所述选定数量的向上泵送行程和向下泵送行程对应于 输送预定量的粘性液体通过所述出口。 22.如权利要求13-21中之一所述的泵,其中所述电机使所述芯在升高位置和降低位 置之间往复运动。 权 利。

13、 要 求 书CN 104271948 A 1/8页 5 具有垂直安装的步进电机的喷枪泵 发明领域 0001 本发明涉及泵,且更具体说来涉及可称为喷枪泵或回转泵的类型的可膨胀腔室 泵,尤其适于从其供应源(例如,滚筒中的润滑剂)泵送润滑剂(包括润滑脂)。 0002 发明背景 0003 本发明的泵与下列美国专利中所示的泵在相同领域: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 别令人感兴趣的是美国专利2,787,225,其针对密苏里州圣路易斯市的林肯工业有限公。

14、司 销售的喷枪泵,系列代号为20。虽然例如上文识别的那些喷枪泵之类的喷枪泵已在商业上 获得成功,但是需要提供选择性可变输出压力并降低拆卸和组装复杂性的泵。 发明概要 0004 在一方面,本发明包括一种用于从容器泵送粘性液体的泵。所述泵包括:泵体,所 述泵体适于设置于所述容器上方;和细长管,当所述主体被设置于所述容器上方时,所述细 长管从连接到所述主体的上端向下延伸,经过上部和下部,到达下端。当所述主体处于所述 容器上方适当位置时,可滑动地容纳在所述管中的细长芯从所述主体垂直向下延伸到所述 液体中。所述芯具有纵向轴线,所述纵向轴线在安装在所述主体上以进行垂直往复运动的 上端和与所述上端相对的下端。

15、之间延伸。另外,所述泵包括步进电机,所述步进电机安装在 所述主体上,当所述主体处于适当位置时,所述步进电机具有在所述容器中的所述液体上 方垂直延伸的选择性地可旋转的输出轴;和传动件,所述传动件可操作地连接到所述步进 电机输出轴。所述传动件实现所述管和所述芯之间的往复相对运动,所以当所述步进电机 输出轴沿一个方向旋转时,所述细长芯在相对升高位置和相对降低位置之间移动,以实现 向上泵送行程,且沿相反方向以实现向下泵送行程。此外,所述泵具有进口止回阀,所述进 口止回阀安装在所述芯内部,与所述芯一起限定可膨胀且可收缩的下部泵腔室。所述进口 止回阀被定向以在每个向上泵送行程期间打开,以允许粘性液体进入所。

16、述下部泵腔室。所 述泵也包括环状上部腔室,所述环状上部腔室部分由所述管和所述芯限定为在所述下部泵 腔室上方;和横向通道,所述横向通道在所述芯中,把所述下部泵腔室连接到所述环状上部 腔室。所述横向通道具有止回阀,所述止回阀被定向以在每个向下泵送行程期间打开。所 述泵包括出口通道,所述出口通道连接到所述环状上部腔室,以允许粘性液体在每个向上 和向下泵送行程上从所述环状上部腔室流到所述出口通道。 0005 在另一方面,本发明包括一种用于从容器泵送粘性液体的泵。所述泵包括泵体,所 述泵体适于设置于所述容器上方;和细长管,当所述主体被设置于所述容器上方时,所述细 长管从连接到所述主体的上端向下延伸到所述。

17、上端下方的下端。所述泵也包括细长芯,所 述细长芯可滑动地容纳在所述管中,且当所述主体处于所述容器上方适当位置时,所述细 长芯从所述主体垂直向下延伸到所述液体中。所述芯具有纵向轴线,所述纵向轴线在安装 在所述主体上的上端和与所述上端相对的下端之间延伸。此外,所述泵包括电动机,所述电 动机安装在所述主体上,所述电动机具有选择性地可旋转的输出轴,用于实现所述芯和所 说 明 书CN 104271948 A 2/8页 6 述细长管之间的相对往复运动,所以当所述电机输出轴沿一个方向旋转时,所述芯在相对 升高位置和相对降低位置之间移动,以通过向上泵送行程驱动泵,且沿相反方向以通过向 下泵送行程驱动泵。所述泵。

18、也包括控制件,所述控制件可操作地连接到所述电动机,用于控 制所述电机的操作;和进口止回阀,所述进口止回阀安装在所述芯内部,与所述管一起限定 可膨胀且可收缩的下部泵腔室。所述进口止回阀被定向以在每个向上泵送行程期间打开, 以允许粘性液体进入所述下部泵腔室。另外,所述泵包括环状上部腔室,所述环状上部腔室 部分由所述管和所述芯限定为在所述下部泵腔室上方;和横向通道,所述横向通道在所述 芯中,把所述下部泵腔室连接到所述环状上部腔室。所述横向通道具有止回阀,所述止回阀 被定向以在每个向下泵送行程期间打开,从而把粘性液体从所述下部泵腔室输送到所述环 状上部腔室。所述泵包括出口通道,所述出口通道连接到所述环。

19、状上部腔室,以允许粘性液 体从所述环状上部腔室流出。 0006 其它目的和特征将部分自下文明显且部分在下文中指出。 0007 附图简述 0008 图1是本发明的一个实施方案的喷枪泵的透视图; 0009 图2是安装在润滑剂的供应源上的喷枪泵的侧视图; 0010 图3是图1中泵的俯视图; 0011 图4是沿图3的线4-4的平面取的垂直剖面图,示出处于升高位置的泵芯; 0012 图5是类似于图4但示出处于降低位置的芯的垂直剖面图; 0013 图6是示出处于升高位置的泵芯的图4的细节图; 0014 图7是示出处于降低位置的泵芯的图5的细节图; 0015 图8是类似于图6但沿图3的线8-8的平面取的细节。

20、图; 0016 图9是类似于图8但示出处于降低位置的芯的细节图; 0017 图10是根据本发明的一个实施方案示出控制件控制驱动喷枪泵的电机(例如,伺 服电机或步进电机)的框图; 0018 图11是根据本发明的一个实施方案示出控制件控制驱动喷枪泵的电机(例如,伺 服电机或步进电机)的操作的流程图;和 0019 图12是示出电机的失速曲线的以psi计的压力对比以rpm计的速度的图。 0020 对应的参考字符在整个附图中指示对应的部分。 0021 详细描述 0022 参考图1-图3,特别构造用于从供应源泵送润滑剂(特别是润滑脂)的本发明的 喷枪泵或回转泵在全文中用参考数字21来指定。泵21包括泵体和。

21、喷枪结构,所述泵体一 般用23来指定,其适于放置于供应源上方,所述喷枪结构一般用25来指定,其从主体向下 延伸。喷枪结构25旨在延伸进入润滑剂的供应源。如图2中所指示,供应源可包括在容器 R(例如滚筒)中,主体被安装在滚筒的顶部或盖T上,其中喷枪结构25通过顶部中的孔向 下延伸进入滚筒朝向容器的底部B。虽然泵21已被开发用于泵送润滑剂且特别是润滑脂, 但是其适于泵送其它可泵送的产品,尤其是粘性液体。 0023 参考图4-图9,泵21包括细长泵管,在全文中用参考数字31来指定,当泵被安装 在顶部T上时,所述细长泵管从固定地连接到主体23的上端向下延伸到延伸进入容器R的 下端。泵管31包括容纳在主。

22、体23的孔35中的上部管状构件33、附接到上部管状构件的与 说 明 书CN 104271948 A 3/8页 7 主体相对的下端的中间管状构件37、附接到中间管状构件的与上部管状构件相对的下端的 管状延伸构件39和具有附接到管状延伸构件的与中间管状构件相对的下端的一个或多个 开口42的引液管41。泵管31的组件可用若干常规方式中的任一方式(例如,通过螺纹连 接)来附接。上部管状构件33、中间管状构件37、管状延伸构件39和引液管41在喷枪结 构25的垂直中心轴上共线。泵管31具有基本均匀的外径,使得泵管的分开组件之间平滑 过渡。 0024 如图8和图9中示出,主体23具有出口通道,一般用43来。

23、指定,其与孔35流体连 通。出口通道43包括适于从泵分配粘性液体的大致锥形部分45,和与锥形部分成角度延伸 的分支47。出口通道43的分支47固持塞子49,塞子49能够监测压力,如下文将解释。 0025 如图4-图9中进一步示出,在全文中用参考数字51来指定的构成泵杆或芯的细 长构件从主体23向下延伸且可滑动地容纳在泵管31中。芯51具有上端部分53、下端部分 55和中间部分57。这些部分53、55、57在喷枪结构25的垂直中心轴上共线。 0026 如图4-图6中示出,芯51的上端部分53包括相对短的管状元件61,管状元件61 具有从其下端延伸到其上端的孔63。管状元件61的上端连接到活塞杆6。

24、5的下端。管状元 件61的外径小于活塞杆65的外径。活塞杆65从连接到管状元件61的下端延伸通过主体 23的孔35到达连接到驱动机构的上端,如下文将进一步详细解释。管状元件61的下端例 如通过螺纹连接而连接到细长芯61的中间部分57。泵芯51的中间部分57包括比管状元 件61长得多的细长实心圆柱芯构件或杆71。实心芯构件71的下端包括阀杆73,和把阀杆 附接到泵芯51的下端部分55的上端的套筒75。管状元件61和实心芯构件71都容纳在泵 管31的上部管状构件33中。环状上部腔室77被限定在泵管31和泵芯51之间。特别地, 在示出的实施方案中,环状上部腔室77被限定在上部管状构件33和泵芯51之。

25、间。环状上 部腔室77与出口通道43流体连通以促进分配液体,如下文所述。 0027 泵芯51的下端部分55包括滑动地且密封地容纳在中间管状构件37中的柱塞81。 柱塞81包括在上横向通道85和下横向通道87之间延伸的纵向通道83。止回阀球89位于 上横向通道85下方且置于阀座91中。另一止回阀球93位于下横向通道87上方且置于阀 座95中。铲杆101从柱塞81的下端向下延伸,通过位于管状延伸构件39中的引液或进口 止回阀103,且进入引液管41。进口止回阀103的阀座和泵芯51的下端之间的空间限定下 部腔室104。铲杆101可相对于进口止回阀103滑动。铲105附接到铲杆101的下端且被 配置。

26、用于在引液管41内与铲杆进行往复移动。 0028 如下文将描述,上部腔室77和下部腔室104是在活塞杆65和泵芯51的上行程和 下行程期间膨胀并收缩的可膨胀且可收缩的腔室。(在下行程期间,下部腔室104收缩且上 部腔室77膨胀;在上行程期间,下部腔室膨胀且上部腔室收缩。)因此,在泵的上行程和下 行程两者期间,流体被输送通过出口通道43。 0029 一般以109指示的电机驱动的传动件被安装在主体23上,用于通过泵行程来使泵 芯51往复移动。传动件109使泵芯51在相对于固定泵管31的升高位置和相对于泵管的 降低位置之间往复移动。泵芯51在上行程期间朝向升高位置移动,如图4、图6和图8中示 出,且。

27、在下行程期间朝向降低位置移动,如图5、图7和图9中示出。 0030 如图6-图9中示出,活塞杆65附接到泵芯51的上端,且附接到中空圆柱活塞主 体111的与泵芯相对的下端。活塞主体111具有内螺纹113,内螺纹113从大致邻接主体的 说 明 书CN 104271948 A 4/8页 8 上端延伸朝向主体的下端,但理想地终止远离下端。 0031 泵芯51可通过活塞杆65的往复移动而进行的向上和向下泵送行程来移动。活 塞杆65可通过线性位置驱动机构以往复方式移动,所述线性位置驱动机构包括步进电机 115,步进电机115具有连接到同轴导螺杆的垂直输出轴117,所述同轴导螺杆一般用119来 指定,其可。

28、在主体23的随动外壳部分121中旋转。导螺杆119包括导螺杆主体123和螺纹 轴127,导螺杆主体123具有容纳步进电机115的输出轴117的孔125,螺纹轴127从导螺杆 主体向下延伸。轴127具有被配置以与活塞主体111的内螺纹113紧密配合的外螺纹129。 步进电机输出轴117与导螺杆的主体123啮合(例如,使用花键连接),使得轴和导螺杆一 致地转动。理想地,活塞主体和导螺杆上的配合螺纹被构造用于高效传输动力。举例而言, 螺纹113、129可为能够在高压下承载相当大的载荷以泵送液体的全ACME螺纹。施加在活 塞和导螺杆上的推力载荷由角接触轴承135来承载。角接触轴承135支撑两个方向上的。

29、负 载,即,在上行程和下行程两者期间。 0032 一般用137来指定的随动件被固定到活塞主体111,以进行随动件和活塞主体在 主体23的随动外壳部分121中空腔139中的来回线性移动。空腔139的纵向中心线与活 塞主体111和导螺杆119的纵向中心线大致共轴。空腔139的纵向中心线也与延伸通过中 空主体23的活塞杆65和孔35的纵向中心线共轴。活塞杆65从空腔139内的位置延伸通 过孔35并进入泵管31。 0033 随动件137包括随动件主体141,随动件主体141具有容纳活塞主体111的上端 部分的中央开口143。理想地,随动件主体141具有与空腔139的非圆形横截面形状一致 的非圆形外周形。

30、状,以防止当随动件在空腔中往复运动时进行旋转移动。随动件孔的中央 开口143和活塞主体111的上端部分可为非圆形(例如,矩形),以防止活塞和随动件之间 的相对旋转移动。随动件137被固定夹149固定抵靠活塞主体111上的肩部处于适当位 置。可使用其它构造来在不脱离本发明的范围的情况下防止活塞和随动件之间的相对旋转 和线性移动。电机输出轴117和导螺杆119在一个方向上的旋转通过泵送上行程使得活塞 杆65在孔35中线性地移动,且输出轴和导螺杆在相反方向上的旋转通过泵送下行程使得 活塞杆在孔中线性地移动。泵送上行程和下行程的长度由步进电机115的操作来控制,步 进电机115在控制件的控制下,如下文。

31、将进一步描述。理想地,空腔139充当用于容纳适于 润滑活塞主体111和导螺杆119上的螺纹113、129的润滑剂(例如,油)的容器。 0034 相对于空腔139中活塞主体111的位置,提供一般用161指定的校准机构来校准 步进电机115的操作。在示出的实施方案中,这个机构161包括可随活塞主体111移动的 随动件137上的磁铁163,和安装在随动外壳部分121上对应于活塞移动处于隔开位置的至 少一个且理想地两个磁场传感器165、167。控制件接收来自校准机构161的信号并相对于 活塞的位置校准步进电机的操作。 0035 泵体23可包括在壳体221中。此外,如图8和图9中示出,控制件291被提供。

32、在 壳体221中或壳体221上,用于控制步进/伺服电机115的操作。特别地,控制件291是由 密苏里州圣路易斯市的林肯工业有限公司定制的微处理器,且适于控制电机115的输出轴 117的旋转的速度和方向。如本领域技术人员将理解,控制件291操作以改变从供应源R泵 送的润滑剂的流速。安装在塞子49中的压力传感器293(广义地,压力监测器)由电导线 295可操作地连接到控制件291。在一个实施方案中,传感器是可购自宾西法尼亚州伯利恒 说 明 书CN 104271948 A 5/8页 9 的Hydac技术公司的No.846F-A-6000-00。传感器293与出口通道43的孔连通以测量孔 中的压力。当。

33、孔中流体的压力在预定范围之外时,控制件291调整电机115的速度,以调整 被泵送的润滑剂的流速,并从而调整出口通道43的孔中流体的压力。例如,当压力下降到 低于预定范围时,控制件291增大电机115的速度以增大润滑剂的流速,从而增大出口通道 43的孔中流体的压力。虽然控制件291可操作以把孔中润滑剂的压力维持在其它预定范围 内,但是在一个实施方案中,控制件把压力维持在约1000psi到约5000psi的范围中。如本 领域技术人员将理解,控制件291可把系统压力控制在良好的设计极限内。 0036 为了开始上行程,控制件操作步进电机109以在一个方向上旋转其输出轴117,从 而使得活塞杆65和泵芯。

34、51从图7中示出的位置向上移动到图9中示出的位置。当泵芯51 上升时,下部腔室104膨胀以通过引液管41中的开口42从容器R吸取流体,通过铲105, 并向上进入下部腔室。在这个移动期间,止回阀89、93保持关闭,且上部腔室77的体积减 小以迫使所述腔室中一定量的流体通过出口通道43。(体积减小是由于这样的事实:相对 较小直径的活塞杆65向上移出上部腔室77。)在示出的实施方案中,柱塞81的直径为约 0.5英寸。虽然活塞杆65可在不脱离本发明的范围的情况下具有其它直径,但是在一个实 施方案中,活塞杆的直径为约0.385英寸,从而在柱塞81上方产生约0.0799平方英寸的有 效截面积。因此,通过出。

35、口通道43被压出上部腔室77的润滑剂的量等于柱塞81上方的有 效截面积(即,在示出的实施方案中为0.0799平方英寸)乘以行程长度。 0037 当上行程结束后,控制件发信号给步进电机115以逆转方向,从而使得活塞杆65 和泵芯51移动通过下行程。当泵芯51沿向下方向从图9中示出的位置移到图7中示出的 位置时,下部腔室104的体积减小。因为引液止回阀103与铲杆101密封配合,所以当下部 腔室104的体积减小时,引液止回阀关闭。当下部腔室104的体积减小时,所述腔室内的 流体被向上压迫通过止回阀89、93,并通过纵向柱塞通道83和横向通道85、87进入上部腔 室77。从下部腔室104进入上部腔室。

36、77的流体使得一定量的流体通过出口通道43从上 部腔室77流出。虽然铲杆101可在不脱离本发明的范围的情况下具有其它直径,但是在一 个实施方案中,铲杆的直径为0.184。因此,柱塞81下方的有效截面积约为0.1698平方英 寸或稍大于柱塞上方面积的两倍。如本领域技术人员将明白,压出下部腔室104、通过止回 阀89、93并进入上部腔室77的润滑剂的量等于柱塞81下方的有效截面积(即,在示出的 实施方案中为0.1698平方英寸)乘以行程长度,或约为在上行程期间通过出口通道43被 压出上部腔室77的润滑剂的两倍。在下行程期间进入上部腔室77的流体使得一定量的流 体通过出口通道43从上部腔室77流出。。

37、在示出的实施方案中,在下行程期间通过出口通 道43被从上部腔室77压出的润滑剂的量等于柱塞81上方和下方有效截面积的差乘以行 程长度,或约为在上行程期间通过出口通道压出的润滑剂的相同量。因此,不管电机115在 上行程还是下行程中移动活塞杆65,约等量的润滑剂被压出通过出口通道43。 0038 在每个行程期间提供等量的润滑剂使得泵能够用以计量润滑剂的预定测量的量。 例如,如果特定情况需要输送与活塞杆65的一个行程所输送的润滑剂相等量的润滑剂,那 么控制件291就发信号给电机115以在一个行程期间驱动活塞杆。如果期望20倍的量,那 么控制件就发信号给电机以在20个行程期间操作来输送增加的量。 00。

38、39 图10是根据本发明的一个实施方案示出控制件312控制驱动喷枪泵306的驱动 机构310(例如,伺服电机或步进电机)的框图。(举例而言,喷枪泵306可与上述喷枪泵 说 明 书CN 104271948 A 6/8页 10 21相同或类似。)图11是示出控制件的操作的流程图。 0040 参考图10,容器302容纳润滑剂,并具有与喷枪泵306的输入端305连通的容器出 口304,喷枪泵306具有与需要润滑剂的系统(未示出)连通的输出端308。驱动机构310 包括用于驱动喷枪泵的电机,例如,步进电机或伺服电机。控制件312通过选择性地改变施 加到电机的电流或电压以控制电机的速度和/或转矩来驱动喷枪。

39、泵306以通过其对系统的 输出端来分配润滑剂而控制电机的操作。压力传感器314(例如,类似于上述泵21的压力传 感器49)感测喷枪泵306的输出端的压力状况,并提供指示压力状况的压力状况信号316。 控制件312响应于压力状况信号316并根据压力状况信号316和有形、非暂时性存储器318 中存储的目标压力状况之间的差来选择性地改变施加到电机的电流或电压,从而改变电机 的速度和/或转矩。存储器也存储软件控制指令,所述软件控制指令由在一个实施方案中 可包括处理器的控制件来执行。 0041 在电机包括步进电机的实施方案中,控制件312通过电源320选择性地施加 PWM(脉冲宽度调制)脉冲到步进电机,。

40、以根据目标压力状况相比感测的压力状况来改变步 进电机的速度和转矩。 0042 在一个实施方案中,控制件312施加PWM脉冲到步进电机,使得当压力信号在第一 范围内时,步进电机的速度是第一速度且为第一转矩。此外,控制件312施加PWM脉冲到步 进电机,使得当压力信号在高于第一范围的第二范围内时,步进电机的速度是小于第一速 度的第二速度,且为大于第一转矩的第二转矩。 0043 在一个实施方案中,电机包括伺服电机,且控制件312根据目标压力状况相比感 测的压力状况来选择性地施加变化的电压到伺服电机,以改变伺服电机的速度。 0044 例如,控制件312可施加电压和/或电流到伺服电机,使得当压力信号在第。

41、一范围 内时,伺服电机的速度是第一速度且为第一转矩,且控制件312施加电压和/或电流到伺服 电机,使得当压力信号在高于第一范围的第二范围内时,伺服电机的速度是小于第一速度 的第二速度,且为大于第一转矩的第二转矩。 0045 或者也设想,如图12中示出的曲线或用于控制电机的速度或转矩的算法可被存 储在存储器318中,且控制件312根据曲线或算法控制电机的速度或转矩。在一个实施方 案中,存储器318中存储的目标压力是4000PSI,且存储器318中的控制指令由控制件执行, 以在4000PSI或低于4000PSI下最大化润滑剂流和压力,而不会使电机失速。例如,在不使 电机失速且不使电机定子饱和的情况。

42、下,电机速度(电压)将被尽可能快地操作且/或电 机电流带来尽可能多的转矩(例如,电机在图12中示出的失速曲线500下方操作)。当压 力增大时,电机的速度将减小且电机的转矩将增大。此外,电机被操作,使得电机温度被维 持在其工作范围内。 0046 当驱动机构310包括步进电机时,一个实施方案包括存储器318中由控制件312 执行的控制指令,从而使得当润滑剂的压力增大(如压力信号316所指示)时,施加到步进 电机的PWM脉冲的频率减小且脉冲宽度增大,以减小速度并增大转矩。施加到步进电机的 脉冲的频率将被维持在最小值以上,且脉冲的宽度将被维持在低于最大值,以防止失速且 最小化电机温度。当驱动机构310。

43、包括伺服电机时,一个实施方案包括存储器318中由控 制件312执行的控制指令,从而使得当压力增大时,施加到伺服电机的电压减小且施加到 伺服电机的电流增大。伺服电机可具有编码器,所述编码器把指示伺服电机的速度的反馈 说 明 书CN 104271948 A 10 7/8页 11 提供给控制件312。施加到伺服电机的电压将被维持在最小值以上,且施加的电流将被维持 在低于最大值,以防止失速且把电机温度维持在其工作范围内。 0047 图11示出用于供应润滑剂到系统的方法的一个实施方案,且示出存储器318中 存储的软件指令的一个实施方案。方法包括:提供用于容纳润滑剂的容器302。也提供喷 枪泵306,喷枪。

44、泵306具有与容器出口304连通的输入端305,且具有与系统连通的输出端 308。驱动机构310驱动喷枪泵306,驱动机构310包括电机,包括变速电机,例如步进电机 或伺服电机。通过选择性地改变施加到电机的电流或电压以控制电机的速度和/或转矩来 驱动喷枪泵306以通过其对系统的输出端308来分配润滑剂而控制电机的操作。在402,感 测喷枪泵306的输出端308的压力状况,且在404比较指示压力状况的压力状况信号316。 根据压力状况信号316和存储器318中存储的目标压力状况之间的差来选择性地改变施加 到电机的电流或电压,以改变电机的速度和/或转矩。 0048 当电机包括步进电机时,根据目标压。

45、力状况相比感测的压力状况来将PWM脉冲选 择性地施加到步进电机,以改变步进电机的速度和转矩。 0049 在一个实施方案中,当感测的压力(在402)相比目标压力(在404)之间的差在 第一范围内(在406)时,PWM脉冲被施加到步进电机(在408),使得步进电机在第一速度 且为第一转矩。当差在高于第一范围的第二范围内(在410)时,PWM脉冲被施加到步进电 机(在412),使得步进电机在小于第一速度的第二速度,且为大于第一转矩的第二转矩。 0050 当电机包括伺服电机时,控制件312根据存储器318中存储的目标压力状况相比 感测的压力状况316来选择性地施加变化的电压到伺服电机,以改变伺服电机的。

46、速度。特 别地,电压被施加到伺服电机,使得当压力信号在第一范围内时,伺服电机的速度是第一速 度且为第一转矩,且电压被施加到伺服电机使得当压力信号在高于第一范围的第二范围内 时,伺服电机的速度是小于第一速度的第二速度且为大于第一转矩的第二转矩。 0051 作为如上所述的电机操作的结果,通过输出端308供应到系统的润滑剂的压力上 升,且保持接近或稍低于存储器318中存储的目标压力。同时,当压力增大时,泵送的润滑 剂的体积随时间减小,以避免过大的压力并通过系统的安全或减压阀来最小化润滑剂的释 放。这抑制了过大的背压、最小化电机失速并促进更多的润滑剂迅速且有效地供应给系统。 因此,系统和其组件被有效地。

47、润滑,且由于系统组件的不当润滑而导致故障的风险被最小 化。 0052 如本领域技术人员将理解,比起许多现有市售的喷枪泵,上述喷枪泵21具有若干 优点。因为喷枪泵21是由能够以可变的速度运行其输出轴的步进电机来驱动的,所以泵提 供的输出压力和流速可以变化,以符合需求或特定操作条件和环境。喷枪泵能够视需要以 所需的压力提供粘性液体。另外,因为电机能以较低的速度运行,所以可消除例如一些现有 市售喷枪泵中发现的复杂的减速传动。可设想,通过消除减速传动,比起具有减速传动的喷 枪泵,可降低喷枪泵的成本和复杂性。 0053 如本领域技术人员将理解,可使用上述喷枪泵代替其它类型的润滑剂泵,例如 2011年10。

48、月12日提交的题为Pump having Stepper Motor and Overdrive Control 的美国专利申请序列号13/271,862中所述的润滑剂泵,所述美国专利申请以引用的方式 并入本文。在这个申请中,当压力较低(例如,0psi)时,在系统启动期间,泵可提供大量的 润滑剂流(例如,150cc/min);当润滑剂压力较高(例如,5000psi)时,在系统启动之后,泵 说 明 书CN 104271948 A 11 8/8页 12 可提供减少的润滑剂流(例如,10cc/min)。 0054 如本领域技术人员也将理解,电机可为伺服电机而非步进电机,且可相应地修改 控制件。 00。

49、55 详细描述了本发明之后,将明显的是,在不脱离所附权利要求书所限定的本发明 的范围的情况下,修改和变化是有可能的。 0056 当介绍本发明或其优选实施方案的元件时,冠词“一(a/an)”、“该(the)”和所 述旨在表示有一个或多个元件。术语包括(comprising)、包含(including) 和具有旨在为包括性的,且意味着可能有所列出的元件之外的额外元件。 0057 鉴于上述情况,可看出,实现了本发明的若干目的并获得了其它有利结果。 0058 由于可在不脱离本发明的范围的情况下对上述结构进行各种变化,所以意图是包 含在以上描述中且在附图中示出的所有内容应被解释为说明性意义而非限制性的意义。 说 明 书CN 104271948 A 12 1/11页 13 图1 说 明 书 附 图CN 104271948 A 13 2/11页 14 图2 说 明 书 附 图CN 104271948 A 14 3/11页 15 图3 说 明 书 附 图CN 104271948 A 15 4/11页 16 图4 图5 说 明 书 附 图CN 。

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