CN101158439A - 具有基于压力变送器的应变仪的电池动力注油枪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池动力注油枪。一个实施例具有过压安全阀，用于当堵塞的注油嘴阻止油脂流出出口时使油脂流回安装于注油枪头部的油脂枪管。注油枪头部另外还设置有连接到出口的采样管。采样管将出口连接到另一个端口，在该端口安装有压力计或压力变送器。在一个实施例中，基于压力变送器的应变仪连接到注油枪，以监测注油枪内的油脂流量和油脂压力。油脂压力和/或油脂流量被显示到压力计或显示到连接于变送器的显示器上。

Description

具有基于压力变送器的应变仪的电池动力注油枪

相关申请的交叉引用

本申请是于2005年6月23日提交的美国专利申请序列号11/159502的部分继续申请，该美国专利申请要求了于2004年6月24日提交的美国临时专利申请序列号60/582686的优先权，其内容全部援引在此以参考。

技术领域

本发明涉及动力注油枪，并且尤其涉及便携式电池动力注油枪。

背景技术

现有的便携式电池动力注油枪通过电机驱动的压缩机构的反复压缩，例如在压缩室内移动的往复柱塞的反复压缩进行操作。被移动于压缩室中的柱塞压缩的油脂将移动穿过于出口逆止阀，该逆止阀被弹簧偏压，以防止油脂在压力低于预定的优选压力时流出压缩室。在足够的压力时流出压缩室的油脂推开出口逆止阀，并且流过出口，或者直接地从注油枪到将被润滑的机器的油脂注油嘴，或者从注油枪的出口到末端具有注油嘴连接器的软管。当油脂穿过出口的运动并未遇到限制时，注油枪的操作是令人满意的。然而，如果遇到阻塞的或其他难应付的油脂注油嘴，注油枪的操作可能产生一种注油枪头部内的过压情况，导致注油枪密封件泄漏和损坏、注油枪压缩机构磨损，甚至注油枪爆裂。

之前为解决当由于阻塞的油脂注油嘴而造成出口背压时注油枪头部内的过压问题的努力，包括电池动力注油枪具有减压逆止阀(relief check valve)，该阀使油脂直接从注油枪头部排尽到环境中。这种装置允许油脂溢出并涂敷在注油枪的外部。将注油枪内油脂的压力或者当出现过压情况时的油脂的过压向用户报警的解决方案是必需的。

发明内容

本发明公开一种电池动力注油枪。在一个实施例中，注油枪具有通道，通过该通道，油脂在高压时可以回到连接在注油枪上的油脂源。注油枪头部包括连接到注油枪头部的压缩室的小的减压通道，该减压通道被由弹簧偏压的可调逆止阀关闭。当减压通道的油脂压力高于预定压力时，逆止阀的偏压被克服，并且油脂可从减压通道流到回流管，该回流管连接到油脂枪管或安装到注油枪头部的油脂供给软管适配器(adapter)。压缩室内的超压油脂可以排回到油脂枪管或排到将油脂供给注油枪头部的适配器。

作为选择，注油枪头部另外还可以装备有连到压缩室的采样管。采样管将压缩室连接到安装有压力计的口。

作为选择，压力变送器可安装在该口中。

本发明还公开了一种具有一或多个基于压力变送器的应变仪的注油枪。在一个实施例中，压力变送器包括测量出口压力的压力传感器。作为选择，还可以监测枪内压力。该实施例的注油枪采用一或多个应变仪检测注油枪的微小的膨胀和/或收缩，最好是在注油枪壳体或头部的表面上进行检测。膨胀和/或收缩可确定排出室或出口的压力。基于压力变送器的应变仪设置成与控制和/或显示单元可操作地连通，以监测与控制注油枪上和内部的压力。

压力变送器电连接到一个外部显示器上，在该显示器上油脂压力可被可视的显示。不同位置的油脂压力可在压力计上显示。

因此，本发明的一个目的是监测和/或控制注油枪上和内部的压力。

本发明的这些及其他目的将在随后的附图和发明的具体描述中表现。

附图说明

图1是示例性的电池操作的注油枪的正面图。

图2是本发明电池动力注油枪被移除外壳后的注油枪头部的正面图。

图3是图2沿线3-3的剖面图。

图4是图2沿线4-4的剖面图。

图5是装备有可选的压力变送器和显示器的另一注油枪头部的横向截面图。

图6A-6D是包括压力变送器实施例中的膜片的应变仪的视图。

图7是用于装备有压力变送器的注油枪的示例性显示器的放大正面图。

图8示出了连接到远程加压油脂供给源的图1中的电池动力注油枪。

图9是装备有基于压力变送器的应变仪的另一注油枪的截面图。

图10是基于压力变送器接头(fitting)的应变仪的视图。

图11是图10所示的基于压力变送器接头的应变仪沿图10中线11-11的横向截面图。

图12是阐明注油枪的监测与控制的流程图。

图13是阐明注油枪的监测与控制的流程图。

具体实施方式

参照图1，示出了示例性便携式注油枪2，其包括容纳有一定量油脂的枪管4和连接到把手8的注油枪头部6。电池10电连接和机械连接于把手8。注油枪头部6由接头14连接到油脂导管12，例如软管。调节螺钉16设置在注油枪头部6上以允许使用者调节头部内的油脂压力，处于该压力时油脂将被排到枪管4。该调节螺钉可另外设置有外部指针(未示出)以允许使用者在与头部上的校准度盘对齐时来设置期望压力。调节螺钉可另外借助于工具进行调节，例如通用扳手或螺丝刀，或者可装备有可手动控制的旋钮。油脂枪管4可拆卸，并且用于管子连接的适配器连接到枪管4的位置上。具有连接的管子的适配器允许从油脂罐或其他的散装(bulk)供应源转运油脂到注油枪头部6。

现在参照图2-4，示意性地示出了注油枪头部6的内部结构。偏心安装的凸轮盘20由驱动轴22驱动旋转，该驱动轴22由图中未示的电池动力电机转动，但该电机如图1所示容纳在注油枪2的把手8中。当凸轮盘20旋转时，柱塞24沿通道26往复运动。从入口18进入通道26的油脂被柱塞24沿通道26推动，直到其进入压缩室28，压缩室内的油脂压力通过柱塞24的推动而提升。一旦达到足以克服出口逆止阀30的偏压的压力，油脂就进入油脂出口32，并从出口32进入软管或其他的导管，例如如图1所示的油脂导管12。柱塞24由设置在扩孔35内的主回弹簧34推动离开压缩室28。

细长的轴向孔46从其头部48部分地穿过柱塞24延伸，以使柱塞24的横孔62与轴向孔46相交并且与入口18相连通，从而入口18中的油脂可沿柱塞24内部移动，以便当凸轮盘20接合柱塞24的头部48时为其提供润滑。

油脂从连通油脂枪管4内部的入口18进入通道26，该油脂枪管容纳有稍高压力的油脂源。当柱塞24由凸轮盘20推向逆止阀30时，油脂被推动从入口18进入压缩室28，并且推进逆止阀30移位，以便油脂在足够的工作压力下流过逆止阀30并进入出口32。帽螺钉36将逆止阀弹簧38保持在适当位置，以推动滚珠40靠着阀座37。

典型地，出口32将连通一个导管12(见图1)以帮助输送油脂远离注油枪。倘若油脂不能自由地流过出口32，例如由于接收油脂的被堵塞的注油嘴的阻力，柱塞24的往复动作将导致压缩室28内和出口32内的油脂压力高出工作压力。在实施例中，只要压缩室28内的油脂压力达到预定水平，油脂可通过减压通道50从出口32排放，返回到枪管4中，详见图4。

图4中可看到，头部6包括枪管接受器42，其是用于油脂枪管4的接点。枪管接受器42通常具有内螺纹，以便枪管4的开口端可旋入枪管接受器42中。在该实施例中，减压通道50连通枪管接受器42和容纳减压逆止阀52的收集室44。减压通道50具有的横截面明显小于出口32的横截面。调节螺钉16被接纳在螺纹孔54内，并且可被调节以改变克服减压逆止阀52所需的压力。当出口32内的油脂压力超过由调节螺钉16的调节进行控制的预定水平时，减压逆止阀52偏离其阀座，而且油脂可离开出口32并沿减压管56流过减压逆止阀52，并且流入减压通道50，这使油脂可返回到枪管4内的供应源。由减压逆止弹簧53提供的偏压大于逆止阀弹簧38的偏压，以便油脂不会流过减压逆止阀52，除非在逆止阀30打开的时候。

压力计可安装在仪表口58中，以测量出口32内的油脂压力。小型采样管60使出口32和仪表口58互相连接。采样管60和减压管56一样，具有比出口32小的多的截面。压力油脂可沿采样管60流动，以被推动靠着压力计膜片，压力计可安装在仪表口58内。作为安装在仪表口58内的压力计的替换，一软管可连接仪表口58，以将采样管60内的油脂压力输送到远程测量装置。

图5示出注油枪头部6的替换实施例。在该替换实施例中，注油枪头部6设置有装入仪表口58中并与采样管60连通的压力变送器64，以便出口32内的油脂压力被采样以及可被压力变送器64检测到。

在变送器64的该替换实施例中，变送器可包括入口孔61。但不设置出口。如图6A-6D所示，变送器64进一步还包括膜片65，该膜片65可由于入口孔61内的油脂的压力施加而变形。在该实施例中，一或多个应变仪82、84可经由现有技术中得到的常规手段附连或粘结到膜片65上。另外，也可应用固定流阻器85。同样，活动块67可与膜片65配合设置，并使其处于压力施加的相反侧，活动块67可包括一个或多个固定点69。膜片65上的应变仪82、84检测当施加油脂压力时膜片65的微小偏移。

压力变送器64输出的信号可沿线路68被传送到显示器66，在该显示器66上，出口32内的被测压力或仪表口58内的被测压力可视地显示在注油枪头部6的外部。显示器66可附着于注油枪的任何部位，可附着到单独的装置上，或者可为一个独立显示器装置。

众所周知，压力变送器64是将压力转换成模拟电信号的变送器。基于使用者和/或制造者的意愿，可利用多种电输出的和多种样式的各种类型压力变送器，其中任何一种均可用于注油枪。虽然在此公开了具体实施例，但是，应当明白，可在公开的注油枪实施例中采用替换类型的压力变送器。从压力到电信号的转换由粘结到特定位置的应变仪的物理变换实现。例如，在如上所述的一个实施例中，应变仪82、84可粘结到连接于压力变送器64并且布线成例如单臂电桥结构的膜片65上。施加的压力使膜片65产生偏转，并由膜片65将应变传入应变仪82、84。应变产生与压力成比例的电阻变化。换句话说，将压力施加到应变仪82、84，应变仪元件线路长度增加并且直径减少，从而增加电流穿过单臂电桥线路的流动阻力。应变仪元件82、84可组合，以便当一些应变仪元件延伸时，其它应变仪元件同时压缩，从而放大信号。

压力变送器可从Virginia，Hampton的Measurement Speciaities Inc.获得，产品号码为MSP300和MSP340，这些产品可用于在此描述的具有与其连接的膜片65的压力变送器64的实施例中。优选地，压力变送器64包括具有均匀结构的实体片的不锈钢变送器。压力变送器64可旋入，从而容许螺旋插入注油枪上的配套口中。膜片65可包括不锈钢膜片，可通过如高温玻璃将应变仪82、84熔合到膜片上，压力变送器64可包括从0-10,000或15,000PSI，或者，0到700或1000BAR的范围，可提供毫伏或放大输出，并且可在较宽的温度范围下操作。另外，该装置的传感器可以被密封。

图7公开了一种示例性显示器66，其包括显示注油枪头部6内压力的LCD阵列70或类似的显示面板。

显示器66可包括控制器，以将从压力变送器64得到的原始压力数据转换成数字输出并输出在LCD阵列70上。报警灯72、74可设置在显示器66上，将注油枪的过压情况或其他的故障及显示器66的控制器内的预置入口产生的信号，警告给使用者。在可替代结构中，LED可用于替换LCD阵列70。用于LCD阵列70的中间控制器并未在图中示出，但其在现有的显示控制器技术中为大家所熟知。

图8公开了电池动力注油枪头部6的一个实施例，该头部6、适配器76、胶管78和密封油脂供给罐80依次相连接。供给罐80可在稍高压力下沿软管78流到适配器76，适配器76接受在代替油脂枪管的机匣(barrel receiver)42内。如油脂被阻止而无法流出油脂导管12，注油枪头部6的油脂内压力将随着电机驱动柱塞24运作而升高。当出口内的压力基本上超过工作压力时，出口32内的油脂(如图3所示)可通过减压通道50(如图3所示)排到适配器76。油脂被排出到适配器76的压力由调节螺钉16的调节进行选定。

除以上描述之外或作为以上描述的替代的减压通道和采样管道系统，图9公开了具有头部6的电池动力注油枪的一个实施例，该头部具有一个或多个基于压力变送器64、82、84的应变仪。在基本方面，压力变送器64或应变仪82或84包括测量输出压力的压力传感器。该实施例中的注油枪运用一或多个应变仪82或84对注油枪的微小膨胀和/或收缩进行检测，并且优选地在注油枪壳体或头部6的外表面上进行检测。膨胀和/或收缩与输出室86、出口32或注油枪的其他指定部分的压力成比例。在一个优选的实施例中，可设置单独的输出室86，其旋入注油枪头部6中，或与之构成一体。输出室86包括一或多个与之可操作的连接的应变仪84。应变仪可通过现有技术的常用手段紧固或粘结到输出室86。作为选择，应变仪传感器82可通过现有技术的常用手段紧固或粘结到操作期间油脂流过的机筒或注油枪头部6。在一个实施例中，应变仪可设置成在注油枪的输出部，以T形物方式旋入注油枪的接头(fitting)的一部分，或作为选择，可以在连接出口压力的端口处直接旋入注油枪壳体(参见图9和图10)。

如图9所示，注油枪头部6包括输出室86。输出室86具有至少一个连接于此的应变仪84。优选地，可操作地连接多于一个的应变仪84。在逆止阀30和出口32处或附近，输出室86与注油枪头部6整体地连接，或旋入注油枪头部6内。操作期间，如上所述，逆止阀30的运动允许油脂流入输出室86。随着进入输出室86的油脂流的增加，导致室稍微膨胀，该膨胀被位于输出室86上的应变仪84监测或检测到。反之，压力损失和/或输出室86的收缩也可被应变仪84检测到。由应变仪检测的压力经由压力变送器和所描述的连接线路传送到注油枪的控制器和/或显示器66。

除以上描述之外或作为以上描述的替代的输出室86上的应变仪的配置，一个或多个应变仪82可压力室或压缩室28处或附近配置在注油枪壳体6上。注油枪的连接部件与之前所述相同。通过该配置，应变仪82将通过注油枪的膨胀和/或收缩来检测室28内的该部位的油脂压力，并且传送变量到系统。

虽然上文描述了应变仪连接的特定部位，但是，该部位仅举例方式进行公开，并且本领域技术人员将能够理解其可位于注油枪上或周围的任何部位，只要该部位的压力并且尤其是特定元件的膨胀和收缩可被检测，这些部位为实现所述目的均可被接受。

应变仪82、84整体地连接或经由本领域常用手段连接到注油枪。应变仪进一步经由线路68连接，必要时经由微处理器连接到显示由应变仪82、84检测到的压力的LCD阵列70或类似显示器上。

进一步详述，优选地，压力变送器64运用一或多个应变仪82或84检测压力。变送器64发送信号到模块66。模块66显示基于接收自变送器的信号计算得到的压力读数。结果，压力被检测并为注油枪的操作者显示在显示器66上。如此，使用者可监测注油枪的压力，并根据读数对注油枪进行控制。

图10和11公开了用于优选实施例的基于压力变送器的应变仪的一个实施例。具体地说，图10示出了应变仪接头88，其包括应变仪区域92和一个或多个连接区域90。应变仪接头内部是用于通过或接收油脂或其他流动物质的导管91。外表面93围绕在导管91和应变仪94周围，并且其上可包括连接部分90。应变仪接头88优选包括不锈钢材料，并且可以在一或多个连接区域90处具有螺纹端，以旋入注油枪的接收端口。虽然特定地要求不锈钢，但是其他适于注油枪的材料也可连接到应变仪接头88，优选在应变仪区域92内。如图10和11所示，两个应变仪采样片连接或沿应变仪接头88的一部分配置，适于180度分离。应变仪采样片94被导线连接以形成具有四个软引出线(flying leads)的全桥，其上进一步包括热缩包装物。优选实施例的应变仪优选为350欧姆(ohm)，开式(open-faced)应变仪采样片94，该采样片94具有刷上的涂层。90度包封的T形瓣状(tee rosette)应变仪，例如可从North Carolina，Raleigh的VishayMicro-Measurements获得的应变仪，包括350欧姆(ohm)电阻(±)0.4％(产品号为J2A-XX-S114L-350)到1000欧姆(ohm)电阻(±)0.4％(产品号为J2A-XX-S152M-10C)，可被用于所公开的实施例的应变仪采样片94(或82、84)。然而，其他应变仪为实现所述目的均可被接受。

如图12和13所示，除上述用于检测压力的系统外，还可设置用于测量来自枪2的流量的系统，例如通过定时泵操作或经由更复杂的机构。流速和/或总排量可通过连接于用于测量流量的机构的微处理器96来确定。优选的，可采用排量检测装置98或机构，如图8所示。排量装置为大家所熟知，并且任何这样的装置可安装到和使用于所述实施例的注油枪。排量传感器98可以是专用设备，或可以与例如基于压力变送器64、82、84的应变仪相结合。例如，可设置非接触开关作为连接到注油枪的排量检测装置98，以便计算操作期间柱塞24或活塞的循环次数。柱塞24的每个循环代表油脂的已知排量。所以，柱塞24的循环次数被微处理器运用，使用一种算法计算并显示油脂量。另外，安装到泵驱动电机的编码器可用作排量检测装置98，以确定流量。该系统可结合微处理器96所用的算法对流量测定的当前压力进行智能补偿，以使其精确。所以，优选实施例中的显示器66可以显示油脂流过注油枪2的压力以及体积。具体地说，显示器66包括电子显示器(如上所述)，其可分别地报告出口压力、流速和/或流总量，或其任何组合。结果，操作者被告知并且可监测油脂流过注油枪、油脂体积和在注油枪内形成的背压值或积累量。

结合前述，使用者可经由重设控制器重设容量。显示器66可包括使用者可重设的累加器(totalizer)。也可在注油枪上设置不可重设的显示器和至少一个但优选两个或更多的重设容量显示器。另外，使用者输入控制器100可沿任何部分设置在注油枪2上，或可设置成单独组件。电子控制系统109可包括通信接口，通信接口用于注油枪操作的监视与控制、校准、保养、故障诊断、设备(plant)系统的通信和/或验证(举例来说，包括设备系统，其记录传送到装配线的油脂压力，以根据当前应用设置最高压力)以及监测注油枪的使用以便为常规保养确定技术保养周期中的任一或组合。通信设备可更进一步地，选择性地包括连接到附加电子设备的通信接口，例如USB装置、CAN装置或类似系统。例如，该使用者输入控制器100可用于设置最大输出压力或操作注油枪所必需的任何条件。优选地，设置电子控制系统100，用于当达到某特定变量时，例如当达到使用者定义的压力时或当达到注油枪的最高压力时，停止流过注油枪。

前面的发明的描述，已经对插图和描述的目的进行了介绍，但并不意味完全，或限制发明所公开的具体形式。根据上述公开的内容可以改进和改变这些实施例，或者通过实施本发明也可以获取这些实施例的改进和改变。示出的实施例的选择是为了说明本发明的原理和实际应用，以使本领域技术人员能够利用本发明的不同实施例和适于特定使用预期的各种改进。目的在于，本发明要求保护的范围由在此附加的权利要求书及其等效所限定。

Claims (18)

1.一种便携式电池操作注油枪，包括：

在连接点处有选择地与油脂源连接的注油枪头部；

在注油枪头部中的通道内部往复运动的柱塞，通道与压缩室相连通，柱塞在通道的压缩室内部可操作地压缩油脂，通道与入口相连通，入口与连接点相连通；

出口逆止阀，其设置在出口和压缩室之间；

基于压力变送器的应变仪，其监测注油枪表面可表示的压力。

2.如权利要求1所述的注油枪，其特征在于，单个应变仪。

3.如权利要求1所述的注油枪，其特征在于，多个应变仪。

4.如权利要求1所述的注油枪，其特征在于，所述基于压力变送器的应变仪连接到紧贴压缩室的表面上。

5.如权利要求1所述的注油枪，其特征在于，进一步包括附着于所述注油枪头部的排出室，排出室附着有应变仪压力变送器。

6.如权利要求5所述的注油枪，其特征在于，进一步包括附加的基于压力变送器的应变仪，其附着到紧贴压缩室的表面上。

7.如权利要求1所述的注油枪，其特征在于，进一步包括可操作地与基于压力变送器的应变仪连通的显示模块。

8.如权利要求1所述的注油枪，其特征在于，进一步包括排量传感装置。

9.如权利要求1所述的注油枪，其特征在于，进一步包括与基于压力变送器的应变仪和柱塞进行连通的通信接口。

10.如权利要求1所述的注油枪，其特征在于，逆止阀为由阀弹簧偏压而紧贴阀座的球，阀弹簧由调节螺钉压缩，调节螺钉由注油枪的使用者可有选择地调节，由此可以调节在该压力下逆止阀阻塞油脂通过的选定压力调节。

11.如权利要求1所述的便携式电池操作的注油枪，其特征在于，其中压力变送器连接到显示器，显示器指示油脂压力。

12.一种便携式电池操作注油枪，包括：

在连接点处有选择地与油脂源连接的注油枪头部；

在注油枪头部中的通道内部往复运动的柱塞，通道与压缩室相连通，柱塞在通道的压缩室内部可操作地压缩油脂，通道与入口相连通，入口与连接点相连通；

出口逆止阀，其设置在出口和压缩室之间；

排出室，其连接到注油枪头部；和

基于压力变送器的应变仪，其可操作地连接到注油枪，以监测注油枪内压力。

13.如权利要求12所述的注油枪，其特征在于，压力变送器连接到指示器。

14.如权利要求13所述的注油枪，其特征在于，指示器包括可安装到注油枪的可视显示器。

15.一种便携式电池操作注油枪，包括：

在连接点处有选择地与油脂源连接的注油枪头部；

在注油枪头部中的通道内部往复运动的柱塞，通道与压缩室相连通，柱塞在通道的压缩室内部可操作地压缩油脂，通道与入口相连通，入口与连接点相连通；

出口逆止阀，其设置在出口和压缩室之间；

基于压力变送器的应变仪，其包括具有入口和在入口内设置的膜片的变送器，膜片附着有应变仪，膜片的偏转表示出压力。

16.一种便携式注油枪，包括：

其中具有出口的注油枪头部，注油枪头部包括压力计口，压力计口通过具有小横截面的采样管连接到出口，由此出口内的油脂压力可通过压力监测器显示给使用者，该压力监测器包括紧贴压力计口安装的基于压力变送器的应变仪。

17.如权利要求16所述的便携式注油枪，其特征在于，基于压力变送器的应变仪安装到压力计口内的膜片上。

18.一种用于流体流动装置的应变仪接头，包括：

第一连接部分和与所述第一部分隔开的第二连接部分，并且两者由导管整体地连接；

连接到所述导管的第一应变仪；和

在与第一应变仪呈大约180度的位置连接到导管的第二应变仪，所述第二应变仪与第一应变仪协作以检测流入导管的流量，第一和第二应变仪具有用于使流量与至少一个显示装置或控制装置实现通信的引线。

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