CN101858366A - 伺服电机驱动的组合式油泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种伺服电机驱动的组合式油泵，包括第一伺服电机、第一油泵和第二油泵，所述第一伺服电机驱动所述第一油泵和第二油泵运转。此外，还包括第一单向阀和三通阀，所述第一单向阀设置在入油口与第二油泵的输入口之间，三通阀的入口端与第一油泵的输出口连接，三通阀的第一出口端连接至出油口和第二油泵的输出口，三通阀的第二出口端连接至第二油泵的输入口，所述三通阀的出口端的切换控制所述第一油泵与第二油泵的串联或并联工作状态。相对于现有技术，本发明可将两个油泵进行串联和并联进行切换，使堵转时内泄温升效应大大减轻，既降低了能耗，又保证了输出压力的长期稳定性，同时改善了油泵的寿命，以及降低了液压油的炭化现象。

Description

伺服电机驱动的组合式油泵
技术领域
本发明属于液压控制技术领域，尤其是涉及一种通过伺服电机驱动的组合式油泵。
背景技术
目前，使用伺服电机驱动油泵直接控制液压控制的流量和压力，即所谓伺服油泵技术是一种新型的液压控制技术。如公开号为CN101042149A所公开的一种用伺服电机控制的液压动力系统，包括数据采集和处理装置、位移传感器、压力传感器、油泵和执行机构。位移传感器、压力传感器、油泵分别与执行机构相连；用来控制执行机构的数据采集和处理装置分别与位移传感器、压力传感器、伺服电机相连；油泵与伺服电机相连。其中，伺服电机能够实时调整其转矩、转速，且其响应速度为ms级，可动态调整油泵流量。这种伺服电机控制的液压动力系统由于没有旁路溢流，因此具有优良的节能效果，且具有更好的控制性能。
但是，应用上述伺服电机驱动油泵的技术也存在一些问题。其中一个重要的问题是：如果处于零流量保持压力的工作状态，由于输出流量几乎没有，油泵转速很低，主要是油泵的内泄漏转速。这时，电机的输出功率，即液压和油泵转速的乘积，几乎全部消耗在油泵内部的液压油上，从而导致油温和油泵温度上升很快。由于油泵内泄而引起温度上升的效应还和油泵输出的压力有关，压力越大，内泄量越大，温升效应越明显。温升的速度近似和油泵输出的压力成平方关系。
油泵内泄而引起温度上升的后果是使得液压油的黏度变小，油泵泵体受热膨胀，从而导致油泵转速进一步上升。时间越长，温升效应越明显。而油温上升严重则会造成严重的问题，如：(1)局部过高的油温会导致液压油炭化，影响液压油的品质；(2)油泵内泄的转速过高，则会影响压力闭环的控制品质，导致压力波动大；(3)由于能耗高，影响节能效果；(4)影响油泵寿命。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种能耗低、油泵寿命高，输出压力稳定的伺服电机驱动的组合式油泵。
一种伺服电机驱动的组合式油泵，包括第一伺服电机、第一油泵和第二油泵，所述第一伺服电机驱动所述第一油泵和第二油泵运转。此外，还包括第一单向阀和三通阀，所述第一单向阀设置在入油口与第二油泵的输入口之间，三通阀的入口端与第一油泵的输出口连接，三通阀的第一出口端连接至出油口和第二油泵的输出口，三通阀的第二出口端连接至第二油泵的输入口，所述三通阀的出口端的切换控制所述第一油泵与第二油泵的串联或并联工作状态。
相对于现有技术，本发明可将两个油泵进行串联和并联进行切换，使堵转时内泄温升效应大大减轻，既降低了能耗，又保证了输出压力的长期稳定性，同时改善了油泵的寿命，以及降低了液压油的炭化现象。
为了能更清晰的理解本发明，以下将结合附图说明阐述本发明的具体实施方式。
附图说明
图1是本发明伺服电机驱动的组合式油泵的实施例1的结构示意图。
图2是本发明伺服电机驱动的组合式油泵的实施例2的结构示意图。
图3是本发明伺服电机驱动的组合式油泵的实施例3的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
请参阅图1，其是本发明伺服电机驱动的组合式油泵的实施例1的结构示意图。该伺服电机驱动的组合式油泵100包括一伺服电机22、一第一油泵12、一第二油泵14，一电动三通阀32和一单向阀34。该伺服电机22具有液压控制模块(图未示)，通过安装在出油口的压力传感器(图未示)构成压力闭环控制。
该第一油泵12和第二油泵14通过一机械装置串接在一起，共用一根驱动轴，由伺服电机22同时驱动第一油泵12和第二油泵14。第一油泵12的输入口12a与入油口A连接，输出口12b与电动三通阀32的入口端32a连接。第二油泵14的输入口14a通过单向阀34连接至入油口A形成通路1，第二油泵14的输出口14b直接连接至出油口B。电动三通阀32的第一出口32b直接连接至出油口B形成通路2，并与第二油泵14的输出口14b连通。电动三通阀32的第二出口32c与第二油泵14的输入口14a连通形成通路3。
以下说明该伺服电机驱动的组合式油泵100中第一油泵12与第二油泵14串并联切换的工作原理：
当电动三通阀32的入口端32a与第二出口32c接通时，通路3接通；而由于此时通路3的液压比入油口A的液压高，因此单向阀34不通，从而第一油泵12和第二油泵14串联工作，液压油从入油口进入，依次经过第一油泵12、电动三通阀32、第二油泵14后到达出油口B。
当电动三通阀32的入口端32a与第一出口32b接通时，通路2接通。由于通路3不通，第二油泵14只能通过单向阀34吸油，此时第一油泵12和第二油泵14并联工作，第一油泵14和第二油泵14的输出流量合并输出。
在该伺服电机驱动的组合式油泵100中的第一油泵12和第二油泵14串联工作时，在第一油泵12和第二油泵14的总输出压力不超过单台油泵的额定输出压力的前提下，第一油泵12和第二油泵14分别都在额定状态下工作。如果第一油泵12和第二油泵14的转速相同，油泵的额定排量接近，则第一油泵12和第二油泵14输出的总压力接近于平均分布，即，第一油泵12和第二油泵14分别只承受一般的液压，从而可以解决油泵因长时间堵转高压力工作而导致的异常发热的问题。在堵转状态下，串联的第一油泵12和第二油泵14每台只承担一般的输出压力，和单独使用一个油泵相比，第一油泵12和第二油泵14的内泄转速只有约一半，因此每个油泵输出的功率只有一个油泵输出功率的四分之一，发热大大减轻，从而可以解决因油泵温度上升而产生的一连串的问题。
该第一油泵12和第二油泵14的串联可以解决长时间堵转的发热问题，但是由于串联的第一油泵12和第二油泵14在高速运转时振动和噪音都较大，因此除了堵转工作状态外，在其他的工作时间将第一油泵12和第二油泵14由串联改为并联，则伺服电机驱动的组合式油泵100的总排量为第一油泵12和第二油泵14的排量之和，与同样流量和压力的单泵系统相比，成本相差无几。
实施例2
在实施例1中，在第一油泵12和第二油泵14由并联输出切换到串联输出时，可能由于瞬时的压力叠加导致出油口B的输出压力的突然增加，这样的输出压力跳动不利于对压力的控制。如图2所示，其是本发明伺服电机驱动的组合式油泵的实施例2的结构示意图。本发明实施例2的电机驱动的组合式油泵200与实施例1的电机驱动的组合式油泵100的结构大致相同，其区别在于：还包括一电动二通阀36，其设置在电动三通阀32的第二出口端32b与入油口A之间，并与第二油泵14的输入口14a以及单向阀34连通。该电动二通阀36仅在该第一油泵12和第二油泵14由并联向串联切换时工作。
具体的工作步骤为：当第一油泵12和第二油泵14并联时，首先接通电动二通阀36；然后将电动三通阀32切换为入口端32a与第二出口32c连接，第一油泵12的输出压力得到释放；接着将电动二通阀36切断，这是第一油泵12和第二油泵14串联，第一油泵12和第二油泵14之间的压力瞬时得到平衡，而总的输出压力基本保持不变。
实施例3
请参阅图3，其是本发明伺服电机驱动的组合式油泵的实施例3的结构示意图。本发明实施例2的电机驱动的组合式油泵300与实施例1的电机驱动的组合式油泵100的结构大致相同，其区别在于：还包括一第二伺服电机24和一第二单向阀38，第一伺服电机22驱动第一油泵12，第二伺服电机24驱动第二油泵14。第二单向阀38设置在电动三通阀32的第一出口32b和出油口B之间。
在工作时第一伺服电机22和第二伺服电机24的转速相同。在该电机驱动的组合式油泵300由并联向串联切换时，首先将第一伺服电机22的输出转矩撤销，使得第一伺服电机22的输出压力为0。这时，由于出油口B的压力大于电动三通阀32的第一出口32b的压力大，因此第二单向阀38闭合。然后将电动三通阀32切换到连接第二出口32c的串联模式，再将第一伺服电机22恢复正常运转，这样即可消除由并联切换到串联模式所造成的压力冲击。
相对于现有技术，本发明是针对油泵堵转的内泄升温问题，在零流量高压力的工作状态时，保持时使用两个定量泵(即第一油泵12和第二油泵14)串联工作，使得每个油泵只承担输出压力一半的压力，从而使内泄温升效应大大减轻，并且同时使用两个油泵时的散热效果更好，很好地解决了上述长时间高压力保持工作时的发热问题。另一方面，在进行其他的液压动作时，可以将两个定量泵(即第一油泵12和第二油泵14)切换为并联工作，这样既没有降低系统的总排量，同时对整体成本的影响也不大。综上，本发明具有明显的优势，既降低了能耗，又保证了输出压力的长期稳定性，同时改善了油泵的寿命，以及降低了液压油的炭化现象。
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。

Claims (6)

1.一种伺服电机驱动的组合式油泵，包括第一伺服电机、第一油泵和第二油泵，所述第一伺服电机驱动所述第一油泵和第二油泵运转，其特征在于：还包括第一单向阀和三通阀，所述第一单向阀设置在入油口与第二油泵的输入口之间，三通阀的入口端与第一油泵的输出口连接，三通阀的第一出口端连接至出油口和第二油泵的输出口，三通阀的第二出口端连接至第二油泵的输入口，所述三通阀的出口端的切换控制所述第一油泵与第二油泵的串联或并联工作状态。
2.根据权利要求1所述的伺服电机驱动的组合式油泵，其特征在于：进一步包括二通阀，其设置在三通阀的第二出口端与入油口之间，并与第二油泵的输入口以及第一单向阀连通。
3.根据权利要求1所述的伺服电机驱动的组合式油泵，其特征在于：进一步包括第二伺服电机和第二单向阀，所述第一伺服电机驱动第一油泵，所述第二伺服电机驱动第二油泵，所述第二单向阀设置在三通阀的第一出口和出油口之间。
4.根据权利要求1-3所述任一权利要求所述的伺服电机驱动的组合式油泵，其特征在于：所述三通阀为电动三通阀。
5.根据权利要求2所述的伺服电机驱动的组合式油泵，其特征在于：所述二通阀为电动二通阀。
6.根据权利要求1或3所述的伺服电机驱动的组合式油泵，其特征在于：所述伺服电机具有液压控制模块，以及压力传感器设置在出油口处，所述压力控制模块和压力传感器构成压力闭环控制。
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