CN104929890B - 线性驱动器、活塞泵设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特别是用于一种活塞泵设备(1)的线性驱动器(3)，所述线性驱动器具有可轴向移动的驱动活塞(2)以及用于移动该驱动活塞(2)的第一电磁驱动装置(10)和第二电磁驱动装置(11)，其中驱动活塞(2)配有至少一个弹簧元件(17)，该弹簧元件沿轴向撑紧/可撑紧在驱动活塞(2)和支承该驱动活塞(2)的壳体(4)之间。根据本发明，在驱动活塞(2)上设置有用于弹簧元件(17)的保持元件(22)并且弹簧元件(17)构造为沿轴向推到保持元件(22)上的环盘弹簧(25)，其中保持元件(22)具有两个轴向挡块(18、19)，环盘弹簧(25)沿轴向形状配合地保持在所述两个轴向挡块之间，并且其中所述轴向挡块中的至少一个轴向挡块(19)构造为可径向移动。

Description

线性驱动器、活塞泵设备

技术领域

本发明涉及一种线性驱动器，特别是用于一种活塞泵设备的线性驱动器，所述线性驱动器具有可轴向移动的驱动活塞以及用于移动该驱动活塞的第一电磁驱动装置和第二电磁驱动装置，其中所述驱动活塞配有至少一个弹簧元件，该弹簧元件沿轴向撑紧/可撑紧在所述驱动活塞和支承该驱动活塞的壳体之间。

此外，本发明涉及一种活塞泵设备，其包括具有泵活塞的活塞泵和用于操纵所述泵活塞的线性驱动器，其中所述线性驱动器具有可轴向移动的驱动活塞以及用于移动该驱动活塞的第一电磁驱动装置和第二电磁驱动装置，并且其中驱动活塞与泵活塞有效连接。

背景技术

所述线性驱动器具有所述两个电磁驱动装置和借助于该驱动装置沿轴向可移动的所述驱动活塞。在此，所述驱动活塞通常借助于所述第一驱动装置沿第一方向移动，并且借助于所述第二驱动装置沿与第一方向相反的第二方向移动，为此所述驱动装置分别产生电磁场。由此，驱动活塞通过所述驱动装置的交替动作和随之交替产生的磁场以振荡的往复运动形式移动，借此其可以优选地用作活塞泵的驱动活塞。例如从DE 30 33 684 A1中已知一种相应的线性驱动器。此外已知，为了支持所述驱动装置且简化振荡的工作方式，所述驱动活塞配有一个或多个弹簧元件，该弹簧元件撑紧或可撑紧在所述驱动活塞和支承该驱动活塞的壳体之间。由此，例如已知，在所述驱动装置两侧在所述活塞上分别设有碟形弹簧，该碟形弹簧通过驱动活塞的行进沿所述两个方向中的一个方向被预紧或释放。所述弹簧元件也用作优化所述线性驱动器的工作方式的阻尼器和蓄能器。

发明内容

根据本发明的具有权利要求1所述特征的线性驱动器的优点在于，只需要仅仅一个弹簧元件，该弹簧元件可在两个方向弹性变形从而可在两个方向吸收和释放(轴向)力。因此可取消第二个弹簧元件。因此，特别地可以实现减少设置多个弹簧元件的浪费。这意味着在必需的结构空间方面的以及在单独零件的数量从而在其成本方面的优势。在此，根据本发明设定，在所述驱动活塞上设有用于所述弹簧元件的保持元件并且所述弹簧元件构造为在轴向推到所述保持元件上的环盘弹簧，其中所述保持元件具有两个轴向挡块，所述环盘弹簧沿轴向形状配合地保持在所述两个轴向挡块之间，并且其中所述轴向挡块中的至少一个构造为可径向移动。因为所述保持元件具有两个轴向挡块，通过所述保持元件可在两个方向上对所述弹簧元件施加力的作用。相应地，通过所述弹簧元件沿轴向可对所述驱动活塞施加两个方向的力。在此，所述弹簧元件通过所述轴向挡块沿轴向形状配合地设置在所述保持元件上。通过至少一个轴向挡块的径向可移动性确保了所述环盘弹簧可以被推移越过该轴向挡块，而该轴向挡块沿径向向内移动以随后回到初始位置，在该初始位置所述轴向挡块可形成或形成与所述环盘弹簧的有效连接。因此，所述保持元件一方面使所述环盘弹簧的装配便利并且另一方面促成了已经提到的优点。

根据本发明的一种有利的改进方案规定，所述轴向挡块间的距离至少基本上等于所述环盘弹簧的轴向宽度。因此保证了所述环盘弹簧在轴向只以微小的间隙保持在所述轴向挡块之间。所述轴向挡块间的距离优选地选择为使所述环盘弹簧轴向无间隙地设置在所述轴向挡块之间。在此，所述驱动装置优选地构造为磁阻驱动装置。

此外优选地规定，所述保持元件具有至少一个一端可弹性偏转的压板，该压板在其自由端形成可径向移动的轴向挡块。因此，所述压板一端可偏转地支承于所述保持元件上，而其另一端形成所述轴向挡块。由此，所述轴向挡块可以通过所述压板的倾斜在所述环盘弹簧被推上所述保持元件的移动路径中被移除。因此，能以简单的方式装配所述环盘弹簧。此外，通过所述压板的弹性可偏转性保证了，只要所述环盘弹簧越过所述压板，更确切地说越过可径向移动的所述轴向挡块，所述压板自动又弹回其初始位置，从而把可移动的所述轴向挡块带至相对于所述环盘弹簧锁定的位置。

此外优选地规定，所述保持元件具有设置在所述驱动活塞上的承载所述压板的基体，其中所述基体在所述压板区域具有径向凹部，该径向凹部用于至少局部地容纳弹性偏转的所述压板。与所述基体的一体式构造方式造就了特别紧凑和稳固的保持元件。所述径向凹部的设置保证了，当所述环盘弹簧沿轴向被推到所述保持元件上时，所述压板可以沿径向向内移动。所述压板可以通过形成摆动轴线的铰接部与所述基体连接并且例如通过弹簧元件被施加力的作用，以保证弹性可移动性。

然而特别优选地规定，所述压板与所述基体构造为一体。因此，通过与所述基体的一体式构造方式可以在压板和基体之间的连接区域中保证所述压板的弹性可变形性，更确切地说弹性可移动性。特别地规定，所述基体和所述压板由相对应的材料制造，特别是由将至少在压板和基体之间的连接区域构造为可弹性变形的塑料制成。也可考虑以多种材料，例如以不同的塑料制成所述保持元件。

此外优选地规定，所述压板在其远离所述基体的外侧具有至少一个用于所述环盘弹簧的导入斜面。该导入斜面的底部的直径优选为小于所述环盘弹簧的内直径，使得所述环盘弹簧可以容易地推到所述导入斜面上。与此相反，所述导入斜面的顶部的半径能够保证一个相应较大的轴向挡块以可靠地锁定所述环盘弹簧。因此，所述导入斜面的顶部的半径大于所述环盘弹簧的内半径或者内直径，以致在所述环盘弹簧推到所述保持元件上时所述压板通过所述导入斜面沿径向向内变形或移动，使得所述环盘弹簧容易地经过所述压板，特别是通过所述轴向挡块。就此而言在锁定装置的意义上所述压板和所述导入斜面一起与所述环盘弹簧共同作用。因此，所述环盘弹簧可以通过推到所述保持元件上被夹进所述轴向挡块之间。

此外优选地规定，所述环盘弹簧在其外侧边缘沿轴向形状配合地保持在所述壳体中。通过在所述壳体中所述环盘弹簧在其外侧边缘的轴向支撑保证了，所述壳体的力可以沿两个轴向方向传递到所述保持元件上，从而传递到所述驱动活塞上。

根据本发明的另一有利的构造方式，所述压板的轴向部分在径向贴靠在所述环盘弹簧的外壳内壁上。借此实现了，当所述环盘弹簧在推入中越过可移动的所述轴向挡块时，所述压板不是完全弹回其初始位置。取而代之的是，所述压板弹回并抵到所述外壳内壁上，更确切地说抵到所述环盘弹簧的内直径或内半径上。因此，可以在径向对所述环盘弹簧施加限定的弹簧力。借此可以补偿例如制造公差或在运行中产生的与温度相关的尺寸变化。

此外优选地规定，所述基体的外壳外壁和/或所述环盘弹簧的外壳内壁构造为局部可弹性变形。这同样用于补偿制造公差等。在此，特别地可以规定，所述环盘弹簧的内导引部设有轴向定向或轴向-螺旋形定向的可变形的接片。

根据本发明的具有权利要求10所述特征的活塞泵设备的特征在于根据本发明的线性驱动器的构造。由此得出已经提到的优点。优选地，所述驱动活塞与所述泵活塞构造为一体，更确切地说，所述驱动活塞构成了所述泵活塞。

附图说明

接下来借助实施例进一步阐述本发明。对此：

图1以简化的剖视图示出了活塞泵设备，以及

图2以详细视图示出了活塞泵设备的保持元件。

具体实施方式

图1以简化的纵向剖视图示出了活塞泵设备1，其具有活塞泵的泵活塞2以及用于操纵泵活塞2的线性驱动器3。泵活塞2轴向可移动地设置支承在壳体4中。此外，泵活塞2在其自由端分别以导引的方式保持在推力轴承5中。泵活塞2在其自由端分别具有活塞元件6，该活塞元件通过泵活塞2的移动分别可推入泵腔7或者可从中移出，以影响泵腔7的容积。此外，每个泵腔7配有止回阀8，当泵腔7中的压力通过相应的活塞元件6的推入增加到足够高时，所述止回阀8打开。在各个活塞元件6从泵腔7移出时待输送的介质通过介质入口9流入泵腔7。所述介质入口有利地同样配有止回阀，以防止在活塞2推入泵腔7时介质回流。

在运行时泵活塞2以振荡的往复运动形式移动，以达到活塞泵设备1的期望输送压力或期望输送量。为了移动泵活塞2设有线性驱动器3。该线性驱动器具有两个设置在壳体4中的驱动装置10、11。所述驱动装置10、11分别具有固定设置在壳体侧的定子12、13和配给泵活塞2的电枢14、15。驱动装置10、11在轴向彼此间隔地设置，使得不仅壳体4中的定子12、13而且电枢14、15也分别在轴向彼此间隔地设置。

电枢14、15固定地，至少轴向固定地设置在泵活塞2上。驱动装置10、11分别构造为磁阻驱动装置，这样只有各自的定子12、13配有可通电的线圈。通过给相应的线圈通电产生电磁场，该电磁场与相应驱动装置10、11的各自的电枢14、15共同作用轴向地朝一个方向驱动泵活塞2。就此而言，泵活塞2同时是线性驱动器3的驱动活塞。

此外，为了始终保证两个电枢14、15间的轴向距离，在泵活塞2上设有当前两件式地构造的间隔块16。此外，所述间隔块16配有两个构造为碟形弹簧的弹簧元件17。在此，所述碟形弹簧设置为在轴向分别撑紧在间隔块16的轴向挡块18、19和壳体4的另一轴向挡块20、21之间。通过两个弹簧元件17，壳体的轴向力可以传递到间隔块16上，从而传到泵活塞2上。如果泵活塞2移动，那么弹簧元件17中的一个被释放并且另一个被弹性地预紧。在运行中通过弹簧元件17促进泵活塞2的移动并且提高了活塞泵设备1的效率。因此，间隔块16不仅有助于保证在泵活塞2或者说驱动活塞上电枢14和15之间的距离，而且有助于保持弹簧元件17。因此，间隔块16构成了弹簧元件17的保持元件22。

图2以详细视图示出了活塞泵设备1的一种有利的改进方案。图2以沿着泵活塞2的轴线的纵向剖视图示出了在驱动活塞或者说泵活塞2上的保持元件22的一种有利的构造方式，其中只示出了保持元件22的上半部分。保持元件22具有形成第一轴向挡块18的基体23。所述轴向挡块18具有轴向部分24，该轴向部分24的外壳外侧用作单个弹簧元件17的径向支座。第二轴向挡块19限制轴向部分24的宽度，使得轴向部分24的宽度基本上等于弹簧元件17的宽度。在此，弹簧元件17不是如上述实施例中所述地构造为碟形弹簧，而是构造为当前在两个位置所示的环盘弹簧25：在轴向锁定的最终位置(实线)和在保持元件22推入前的位置(虚线)。环盘弹簧25的特点在于，其在松弛状态下呈现为位于一个平面中的环盘，如图2中所示。在此，其内侧边缘26在轴向保持在轴向挡块18和19之间，而其外侧边缘27在轴向锁定在壳体4上。例如这可以如图2中所示得以实现，即环盘弹簧25在其外侧边缘27径向嵌入壳体4的或者设置在壳体4中的支撑元件的相应的容纳凹部28中。为了装配便利，例如壳体4在该区域也可构造为两件式或者由嵌入的卡环等构成壳体4上的第二轴向挡块。

保持元件22的第二轴向挡块19由可变形的，更确切地说可移动的压板29构成。压板29一端具有轴向挡块19并且另一端与基体23一体地连接，其中连接区域构造为可弹性变形。这可以通过一定的材料选择和/或通过连接区域的相应的成型方式得以实现。在此，在圆周方向上看，压板29只是局部地在基体23上延伸。有利地设置多个相应的压板29分布在基体23的圆周上。在此，压板29在松弛状态下基本上构造为与基体23径向间隔开，使得特别是压板29的形成轴向挡块19的一端与基体23间隔开。关于轴向部分24，基体23在压板29的区域具有径向凹部30。通过压板29的具有轴向挡块19的一端的弹性可移动性，压板29可以以轴向挡块19下降到径向凹部30中或者说沿径向向内移动。在此，凹部30和压板29有利地构造为使轴向挡块19可以完全下降到凹部30中。

压板29在其与径向凹部30相对的一侧或者说在其外壳外侧具有多个导入斜面31、32。第一导入斜面31在其底部具有小于环盘弹簧25的内半径或内直径的半径或直径，使得所述环盘弹簧25经过导入斜面31沿轴向移到保持元件22上。如果环盘弹簧25继续推向保持元件22，则压板29沿径向局部地向内移动，直到导入斜面31被越过。如果环盘弹簧25在沿箭头33的方向继续轴向推移时遇到第二导入斜面32，那么压板29的自由端进一步向内下降到径向凹部30中，直到环盘弹簧25可以推到轴向部分24上。一旦环盘弹簧25贴靠在轴向挡块18上，压板29的自由端就由于保持元件22的固有弹性或者说在压板29和基体23之间的变形区域的固有弹性再次沿径向向外挤压，使得第二轴向挡块19覆盖环盘弹簧25的端面的内侧边缘。因此，环盘弹簧25现在被形状配合地保持在轴向挡块18和19之间。

借此实现了，环盘弹簧25可以沿两个方向把壳体4的轴向力传递到保持元件22上，从而传递到泵活塞2或者说驱动活塞上。只要保持元件22从所示的初始位置沿轴向移动，环盘弹簧25就受到预应力。通过带有可移动的轴向挡块19的压板29，环盘弹簧25的装配特别简单。从而环盘弹簧25也可容易地拆卸。当然也可考虑给环盘弹簧25的外侧边缘配属相应的保持元件22，以保证环盘弹簧25在其外侧边缘27也轴向锁定在壳体4中。就此而言，压板29起到卡锁钩的作用，在其被环盘弹簧越过后回弹到初始位置从而把第二轴向挡块19带至工作位置。替代在此所示的实施例也可考虑，相应地构造轴向挡块18并且设置第二压板29，使得在横截面中看保持元件22构造为至少基本上对称，更确切地说镜像对称。在此，在圆周方向上看分别构成挡块18和挡块19的压板29优选地设置为或者说构造为相互对置，以实现最优的力传递关系。于是，特别优选地同样设置多个构成轴向挡块18的压板分布在基体元件23的圆周上。通过为了构成可移动轴向挡块18、19设有至少两个对置的压板29提供了无需预定装配方向的保持元件22，使得弹簧元件，更确切地说环盘弹簧25可以从两侧沿轴向推到保持元件22上。

此外，根据在此未示出的另一实施例规定，各个压板在环盘弹簧25推过之后不是完全弹回到初始位置，而是停留在工作位置，例如通过各个压板的在径向贴靠于环盘弹簧25内侧的轴向凸起限定该工作位置。因此，例如在保持元件22和环盘弹簧25之间的间隙不仅在轴向上而且在径向上被减小或者被完全避免。也可考虑，环盘弹簧25的内导引部或者说内侧边缘26设有轴向定向或轴向-螺旋形定向的可变形的接片，以补偿环盘弹簧25的内直径的直径公差和在轴向部分24的区域中基体元件23的外直径的直径公差。

Claims (10)

1.一种用于一种活塞泵设备(1)的线性驱动器(3)，所述线性驱动器具有能轴向移动的驱动活塞(2)以及用于移动该驱动活塞(2)的第一电磁驱动装置(10)和第二电磁驱动装置(11)，其中所述驱动活塞(2)配有至少一个弹簧元件(17)，该弹簧元件沿轴向撑紧/能撑紧在所述驱动活塞(2)和支承该驱动活塞(2)的壳体(4)之间，其特征在于，在所述驱动活塞(2)上设置有用于所述弹簧元件(17)的保持元件(22)并且所述弹簧元件(17)构造为沿轴向推到所述保持元件(22)上的环盘弹簧(25)，其中所述保持元件(22)具有两个轴向挡块(18、19)，所述环盘弹簧(25)沿轴向形状配合地保持在所述两个轴向挡块之间，并且其中所述两个轴向挡块中的至少一个轴向挡块(19)构造为能径向移动。

2.按照权利要求1所述的线性驱动器，其特征在于，所述轴向挡块(18、19)之间的距离基本上等于所述环盘弹簧(25)的轴向宽度。

3.按照上述权利要求中任一项所述的线性驱动器，其特征在于，所述保持元件(22)具有至少一个一端能弹性偏转的压板(29)，该压板在其自由端形成能径向移动的轴向挡块(19)。

4.按照权利要求3所述的线性驱动器，其特征在于，所述保持元件(22)具有设置在所述驱动活塞(2)上的基体(23)，该基体承载所述压板(29)，其中所述基体(23)在所述压板(29)的区域具有径向凹部，该径向凹部用于至少局部地容纳弹性偏转的压板(29)。

5.按照权利要求4所述的线性驱动器，其特征在于，所述压板(29)与所述基体(23)构造为一体。

6.按照权利要求4所述的线性驱动器，其特征在于，所述压板(29)在其远离所述基体(23)的外侧具有至少一个用于所述环盘弹簧(25)的导入斜面(31、32)。

7.按照权利要求1或2所述的线性驱动器，其特征在于，所述环盘弹簧(25)在其外侧边缘沿轴向形状配合地保持在所述壳体(4)中。

8.按照权利要求3所述的线性驱动器，其特征在于，所述压板(29)的轴向部分在径向上贴靠在所述环盘弹簧(25)的外壳内壁上。

9.按照权利要求4所述的线性驱动器，其特征在于，所述基体(23)的外壳外壁和/或所述环盘弹簧(25)的外壳内壁构造为局部能弹性变形。

10.一种活塞泵设备(1)，其包括具有泵活塞(2)的活塞泵和用于操纵所述泵活塞(2)的线性驱动器(3)，其中所述线性驱动器(3)具有能轴向移动的驱动活塞(2)以及用于移动该驱动活塞(2)的第一电磁驱动装置(10)和第二电磁驱动装置(11)，并且其中所述驱动活塞(2)是所述泵活塞(2)，其特征在于，所述线性驱动器(3)是上述权利要求中任一项或多项所述的线性驱动器。