CN105793637A - 具有磨损及磨损速率检测的泵 - Google Patents

具有磨损及磨损速率检测的泵 Download PDF

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Abstract

一种用于将润滑剂供给到多个润滑位置的装置及方法。该装置包括通过以下步骤诊断活塞磨损的控制器，即：驱动所述泵以实现预定压力；停止所述泵，其中所述活塞处于其原始位置；并且在停止所述泵的步骤之后，在预选的时间间隔测量压力。基于所述预定压力与在预定的时间间隔测量的压力之间的差来估算活塞磨损量。

Description

具有磨损及磨损速率检测的泵
技术领域
本发明总体涉及一种用于供给润滑剂的装置，更具体地说，涉及一种检测泵磨损、评估磨损量以及评估磨损速率的方法。
背景技术
本发明特别适用于自动润滑系统，用于以预定的间隔和/或以预定的量向多个润滑点供给润滑剂。Lincoln工业销售和商标的这种自动化系统。系统包括用于保持润滑剂供给的储存器、用于搅拌润滑剂的搅拌器以及电动或气动泵，用于将润滑剂从储存器泵送到一个或多个渐进测量(分配器)的阀，其中每个操作成将润滑剂分配至多个润滑点。可以参考美国专利6244387获取关于示例性系统的进一步细节，其通过引用并入本文。系统类似于系统，不同之处在于润滑剂通过单个供给管线从泵输送到喷射器，每个操作成分配所计量的量的润滑剂至单个润滑点。可以参考美国专利6705432获取关于示例性系统的进一步细节，其通过引用并入本文。系统是双管线系统。
润滑脂制造商已经开发出加有极压添加剂用于重工业市场的润滑脂配方。这些添加剂在高负荷下与轴承相互作用以防止金属对金属的接触，从而减少对轴承的磨损。这些添加剂通常包括混入润滑脂的固体颗粒。在一些实施例中，添加剂包括混入润滑脂的二硫化钼和碳酸钙。尽管这些添加剂减少轴承磨损，但它们在润滑泵中用作磨料。特别地，添加剂在高泵压下在反复来回泵送活动过程中磨损泵中的活塞。活塞磨损可以阻碍泵产生足够的压力和分配润滑脂。因此，需要一种预测和评估活塞磨损使得可以在泵发生故障之前采取纠正措施的系统及方法。
发明内容
在一方面，本发明涉及一种在轴向活塞泵中诊断活塞磨损的方法。所述泵具有由电机驱动的活塞，从而所述活塞在气缸内沿轴向作往复运动通过泵送冲程和充填冲程并且通过原始位置。在该原始位置，所述活塞在气缸中重叠测试端口且活塞的压力面定位成距所述测试端口预定的距离。所述方法包括以下步骤：驱动所述泵以实现预定压力，和停止所述泵，其中所述活塞处于其原始位置。所述方法还包括在停止所述泵的步骤之后，在预选的时间间隔测量在所述测试端口的压力。基于所述预定压力与在预定的时间间隔测量的压力之间的差来估算活塞磨损量。
在另一方面，本发明涉及一种诊断活塞磨损的方法，其包括以下步骤：驱动所述泵以实现预定压力；停止所述泵，其中所述活塞处于其原始位置；以及在停止所述泵的步骤之后，在预选的时间间隔测量在所述测试端口的压力。计算索引的活塞位置，其中所述活塞从活塞被停止以进行测量压力的前一位置缩回预选的索引距离。再次驱动所述泵以实现预定压力，并且停止所述泵，其中所述活塞处于所计算的索引位置。在停止所述泵的步骤之后，在预选的时间间隔测量在所述测试端口的压力。重复计算索引的活塞位置、驱动所述泵、将活塞停止在所计算的索引活塞位置的步骤，直到测量的压力达到表示已经出现已知磨损量的预选的压力。
上述发明内容被提供用来以简化的形式介绍下面在详细描述中进一步说明的概念的选择。该发明内容并不旨在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用作确定所要求保护的主题的范围的辅助。其它目的和特征将部分是显而易见的且部分在下文中指出。
附图说明
图1是包括用于引导润滑剂至润滑点的分配器阀的常规自动润滑系统的示意图；
图2是包括用于引导润滑剂至润滑点的喷射器的常规自动润滑系统的示意图；
图3是泵单元的透视图；
图4是通过泵单元所截取的垂直剖面图，示出了用于再填充该单元的储存器的再填充口；
图5是图4的放大部分；
图6是通过泵单元所截取的垂直剖面图，示出了泵单元的线性驱动机构；
图7是图6的放大部分，示出了线性驱动机构；
图8是图7的放大部分，示出了驱动机构的气缸入口；
图9是类似于图7的视图，但旋转了90度以示出气缸入口的椭圆形部分；
图10是泵单元的搅拌机构的俯视图；
图11是通过搅拌器的相关部件及驱动马达所截取的垂直剖面图；
图12是泵单元的仰视图；
图13是在图12的平面13-13所截取的放大的垂直剖面图；
图14是示出线性驱动机构的部件的放大的垂直剖面图，包括驱动螺杆、活塞、从动件壳体及从动件；
图15是驱动螺杆的透视图；
图16是从动件的剖面图；
图17是在图7的平面17-17所截取的垂直剖面图；以及
图18是类似于图8的放大的剖面图，但示出了处于原始位置的活塞。
在所有附图中，相同的部件由相同的附图标记表示。
具体实施方式
图1示出了常规的快速系统(总体标为100)，包括操作成通过润滑供给管线114将润滑剂泵送到主分配器阀(总体标为118)的泵单元300，主分配器阀具有入口120和多个出口124，这些出口通过管线128连接到额外的(从)分配器阀(总体标为134)的入口130。分配器阀134通过管线138连接到轴承144或其他润滑点。所用的分配器阀134的数量将根据要被服务的润滑点的数量而变化。
图2示出了常规的系统(总体标为200)，包括操作成通过润滑供给管线214将润滑剂泵送到多个喷射器130的泵单元300，每个喷射器具有通过歧管132中的通道与润滑油供给管线214连通的入口和通过管线144连接到轴承155或其他润滑点的出口138。
图3-14示出了本发明的装置，包括用于向不同类型的润滑剂分配系统(例如渐进系统、注射器系统、CAN总线系统、双管线系统以及它们的组合)供给润滑剂的泵单元300。一般来说，泵单元300包括用于保持润滑剂(例如润滑脂)供给的储存器(总体标为304)和位于储存器下方用于容纳该单元的各个泵部件的泵壳体(总体标为306)。例如，如图6所示，容纳在壳体306中的泵部件包括泵气缸(总体标为308)和可在该气缸中来回移动的活塞(总体标为310)。下面对其他部件进行说明。
参照图3和4，储存器304包括具有侧壁320和可移动顶部326的罐318。侧壁320的下端搁置在泵壳体306上，其形成罐318的底部。多个拉杆330将盖326连接到泵壳体306并且将罐保持在壳体上的适当位置。可以通过松脱螺母332将盖326从拉杆330移除。罐318具有用于保持润滑剂(例如润滑脂)供给的内部336。安装在罐318中的中心垂直轴340上的弹簧加载的从动件338压靠着润滑脂，并且随着润滑脂的水平在泵单元300的操作期间下降来刮擦罐的内表面。
参照图4和5，泵壳体306包括顶壁342、形成从顶壁垂下的裙部的侧壁344、以及紧固到壳体的底盖346(图6)。密封件348定位在底盖和壳体306之间，以保持壳体内的干燥环境。轴环350从顶壁342延伸，并且其尺寸被确定成接收储存器罐318的下端。轴环350上的密封件352接合罐的侧壁320，以防止泄漏。再填充口354设置在壳体306上，以便采用润滑剂再填充罐318。再填充管道356将再填充口354连接到壳体顶壁342中的出口开口360。出口开口360与罐318的内部336连通，以便采用润滑剂再填充罐。在双管线系统中，再填充口354连接到返回管线，以便接入罐318且将由返回管线提供的润滑剂供给到罐。
如图6所示，泵气缸308安装在泵壳体306中，在壳体顶壁342的正下方。如图6和7所示，泵气缸308包括气缸主体362和与气缸主体螺纹接合的阀壳体364。气缸主体362被示为是两件式结构，但其可包括任何数量的部件。气缸主体362和阀壳体364具有同轴的纵向孔(分别表示为366和368)。活塞310在孔366中往复运动。阀壳体364中的孔368具有多个直径，以容纳不同的止回阀部件，如将在后面描述。
气缸主体362具有的入口包括从主体的面372延伸到气缸孔366的入口通道370。面372密封地接合(通过图8中的密封件376)泵壳体306的顶壁342的相对面378。泵壳体的顶壁342具有与入口通道370对准的开口382，以形成从罐318的内部336到气缸孔366的限定的隧道状的流动通路386。流动通路386沿其整个长度从罐336的内部到气缸孔366是封闭的。理想地，流动通路386是大致直线路径，从流动通路的上端大致垂直地延伸到流动通路的下端。此外，限定的流动通路386的总长度优选为相对较短。
参照图8，在泵壳体306的顶壁342中的开口382大致为圆锥形，并且限定罐318的出口。开口382具有便于润滑剂从罐318流入开口的大直径的上端和较小直径的下端。锥形开口382将润滑剂引导进入气缸308的入口通道370。
气缸入口通道370具有的上部基本上为圆柱形(具有小锥度以便于制造)并且与壳体306的顶壁342中的开口382共轴。入口通道370还具有椭圆形(例如跑道形)的下部374，如在水平横截面中观察(参见图9和10)。椭圆形部分374所具有的长尺寸约等于在入口通道370和气缸孔的接合处的气缸孔366的全直径，椭圆形部分374所具有的短尺寸大致平行于气缸孔的纵向中心线，其小于气缸孔366的全直径。椭圆形配置最大化流入气缸孔366的面积，并且降低活塞做功冲程的有效长度(即在活塞310已经通过气缸入口通道370并且阻断孔366与入口通道之间的连通之后的做功冲程的那部分)。其结果是，泵单元300具有更紧凑的设计，而且在每个活塞310的泵送冲程泵送相对较大体积的润滑剂(例如至少1.5立方厘米)。
参照图4、10和11，搅拌器(总体标为400)用于搅拌罐318中的润滑剂。搅拌器400包括旋转轮毂402，其可通过泵壳体306中的第一驱动机构406绕垂直轴线404旋转。臂410从邻接罐318的底部的轮毂402大致上水平向外延伸。在臂410的外端的垂直搅拌构件414在罐318的圆筒形侧壁320旁边向上延伸。搅拌器400旋转以使罐中的润滑剂流化，使可能在润滑剂中存在的任何气泡破碎，以尽量减少泵单元300将失去其首要功能的风险。
参照图11，搅拌器驱动机构406包括电动机416和将电动机的输出轴420连接到搅拌器400的轮毂402的传输装置418。输出轴420的旋转通过传输装置418起作用，从而以合适的速度(例如40-60rpm)使搅拌器400绕垂直轴线404旋转。搅拌器轮毂402被固定到传输装置的输出轴424(例如通过固定螺钉)，从而使轮毂与输出轴一致地转动。在搅拌器轮毂402上端的套爪426支承从动轴340的下端。套爪426通过合适的装置(例如固定螺钉)被固定到搅拌器轮毂，使得它与搅拌器轮毂一致地转动。从动轴340的下端容纳在套爪426上端的开口428中，并且随着套爪与轮毂402转动而保持静止。
搅拌器400包括力馈送机构430，其可在搅拌器转动时操作，以迫使润滑剂在压力下从罐通过罐出口，即通过开口382。如图5所示，力馈送机构430包括在搅拌器臂410上的力进给构件432。力进给构件432沿臂延伸并且具有向下倾斜的下表面436。力进给构件432终止于在壁342上方隔开相对较短距离(例如0.16英寸)的下端438。搅拌器400的旋转使倾斜的力进给构件432通过润滑剂来移动，并且倾向于向下推动润滑剂通过泵壳体306的顶壁342中的开口382且沿着限定的流路370至气缸孔366。
由力馈送机构430施加在润滑剂上的向下的推力由通过泵的活塞310随着其移动通过返回冲程而施加在润滑剂上的拉力补充。在这方面要理解的是，活塞310移动通过返回冲程在气缸孔366内产生减压，趋向于沿着流动通路370向下拉动润滑剂朝向气缸孔。理想地，对泵单元300的控制器进行编程来同时操作搅拌器400和活塞310，以便推力和拉力一起起作用使润滑剂沿着限定的流动通路370移动进入气缸孔366。当组合时，这些力能够更有力地将润滑剂从储存器移动至气缸孔。另外，这些力被最大化，因为从罐336的内部至气缸孔366的流动通路370沿着其整个长度相对于大气被封闭。其结果是，泵单元300能够在较低温度下比常规泵单元泵送更粘稠的润滑剂。
参照图7，第一球止回阀470安装在阀壳体364中，用于在孔368中在关闭位置与打开位置之间移动，在关闭位置，其接合壳体上的第一阀座472以在活塞310的返回冲程期间阻止流动通过气缸孔366，在打开位置，球允许流动在活塞的泵送冲程期间通过该孔。在一端反作用于球阀470的第一螺旋压缩弹簧476促使球朝向其闭合位置。弹簧476的另一端反作用于第一球阀470下游的第二球止回阀478。第二球阀478安装在阀壳体364中，用于在孔368中在关闭位置与打开位置之间移动，在关闭位置，其接合壳体上的第二阀座480以在活塞310的返回冲程期间阻止流动通过气缸孔366，在打开位置，其允许流动在活塞的泵送冲程期间通过该孔。在一端反作用于第二球阀478的第二螺旋压缩弹簧482促使球朝向其闭合位置。弹簧482的另一端反作用于旋入孔368的下游端的插塞484。使用两个止回阀470、478而不是仅一个止回阀降低了在活塞310的返回冲程期间流回到气缸孔366中的润滑剂的势能。
参照图7和13，泵气缸308具有的出口包括在气缸主体362中的出口端口500。出口端口500在第二球止回阀座480下游的位置处经由位于阀壳体364和气缸主体362之间的环形间隙502和经由环形间隙和阀壳体中的孔368之间延伸的连接通道504与气缸孔366连通。润滑剂出口接头508被拧入出口端口502。在所示的实施例中，出口接头508是T形接头，用于润滑剂流至在一个位置的连接到泵壳体306的第一馈送管线514以及在与第一位置间隔开的围绕壳体的第二位置连接到泵壳体的第二馈送管线516。每个馈送管线514、516的出口端装配有自密封快速连接/断开连接器520，以便于将馈送管线连接到润滑供给管线，该润滑供给管线将润滑剂供给到另一种分配系统。一般来说，仅这两条馈送管线之一用于任何给定的分配系统，被选择使用的馈送管线是用于该领域条件的最合适配置。然而，这两条馈送管线都可用于某些安装。
参照图12和13，气缸主体362A还具有传感器端口524，其通过环形间隙502和连接通道504与孔368连通。被拧入传感器端口的压力传感器526检测在气缸孔366的出口端的压力，并且将对应于所检测到的压力的信号发送到可编程微处理器572。
如图7所示，气缸主体362中的排出通道530提供在第一止回阀座472上游的纵向气缸孔368中的第一位置与在第二止回阀座480下游的纵向气缸孔366中的第二位置之间的流体连通。排出通道530的下游端经由出口端口500、环形间隙502和连接通道504与第二位置连通。排出通道530允许润滑剂在活塞的选定的返回冲程期间排出到储存器304，以允许喷射器重新设定用于连续的操作循环，如下面更详细地描述。其它排出通道配置也是可能的。
参照图14-17，泵单元300的活塞310包括具有前端(如右侧所示)和后端(如左侧所示)的中空筒状活塞体520。主体520具有内螺纹522，其从大致相邻于主体的背面延伸朝向主体的前端，但理想的是终止于前端。活塞体1222的前端由带有接合该主体内表面的周向密封件528的活塞头526封闭。
活塞310可通过第二驱动机构(总体标为540)在气缸孔366中往复移动。驱动机构540是线性位置驱动机构，其包括的步进电机542具有连接到可在从动壳体556的端壁552中的套筒轴承550中旋转的同轴导螺杆546的输出轴544。导螺杆546包括具有接收步进电机542的输出轴544的盲孔562的导螺杆主体560和从该主体向前延伸的螺纹轴566。轴566具有与活塞体520的内螺纹522相配合的外螺纹568。键570将步进电机输出轴544连接到导螺杆的主体560，从而使轴和导螺杆一致地转动。理想地，活塞和导螺杆上的配合螺纹构造成用于动力的高效传输。例如，螺纹522、568可以是能够承载相当大的载荷用于在高压下泵送润滑剂的完全的ACME螺纹。
施加在活塞310和导螺杆546上的推力载荷由从动壳体556的端壁552的相对侧上的第一和第二推力轴承574、576承载。第一推力轴承574在活塞310的泵送冲程期间随着其在气缸孔366中向前移动在向后的方向上(即向左，如在图14中观看)支撑轴向载荷。推力轴承574包括保持俘获在从动壳体端壁552与导螺杆主体560上的周边径向凸缘584之间的两个轴承座圈582和滚针轴承580。第二推力轴承576在活塞310的返回冲程期间随着其在气缸孔366中向后移动在向前的方向上(即向右，如在图14中观看)支撑轴向载荷。推力轴承576包括保持俘获在从动壳体端壁552与导螺杆上的保持环590之间的两个轴承座圈588和滚针轴承586。直接在第二推力轴承576的前面的从动端壁552中的埋头孔中的密封件592密封紧贴着导螺杆主体560，以防止泄漏。
从动件600被固定到活塞310，以便从动件和活塞在从动壳体556中的空腔602中来回线性(非转动)运动。空腔602从壳体556的端壁552(位于大致相邻于壳体的后端)向前延伸到从动壳体的前端。在本实施例中，空腔602的纵向中心线与活塞310和导螺杆546的纵向中心线大致同轴。从动壳体550的前端密封紧贴着气缸主体362的后端，使得空腔602的纵向中心线与气缸孔366的纵向中心线大致同轴，并且使得活塞310从从动空腔延伸进入气缸孔，以便在气缸孔366中作往复运动。
如图16所示，从动件600包括具有中心孔608的圆形从动体606，中心孔608具有接收导螺杆主体560上的周边凸缘584和部分第一推力轴承574的较大直径后部608A和接收活塞体520的后端部的较小直径前部608B。从动孔608的较小直径部608B和活塞体520的后端部是非圆形(例如矩形)的，以防止在活塞与从动件之间的相对转动。保持俘获在活塞体上的向外突出的周边凸缘614与活塞体上的保持夹620之间的从动体606上的向内突出的周边凸缘612防止这两个部件之间的相对轴向运动。其它构造也可以防止活塞310与从动件600之间的相对旋转和线性运动。
如图17所示，从动体606具有凹口624，用于接收在从动壳体556的内部上的固定直线导轨626。导轨626在大致平行于纵向气缸孔366的方向上延伸，并且保持从动件600(和活塞310)随着导螺杆546由步进电机542旋转而抵抗旋转。结果，电机输出轴544和导螺杆546在一个方向上的旋转促使活塞310在气缸孔366中线性移动通过泵送冲程，且输出轴544和导螺杆546在相反方向上的旋转导致活塞在气缸孔中线性移动通过返回冲程。泵送和返回冲程的长度由处于控制器控制下的步进电机542的操作来控制。
理想地，空腔602用作储存器，用于保持适于润滑导螺杆546和活塞310上的螺纹522、568的润滑剂(例如油)。此外，提供了一种油输送机构，用于将油从储存器输送到螺纹。在图示的实施例中，油输送机构包括导螺杆546的一部分，其包括在导螺杆主体560上的凸缘584。凸缘584的尺寸被确定为浸没在储存器602的油中。随着螺杆546旋转，凸缘584携带油从储存器至导螺杆上方的位置，其中油沿凸缘584的前表面向下流动通过凸缘与活塞体520的后端之间的间隙630，用于输送油至导螺杆的螺纹轴上的螺纹。凹口634设置在凸缘584的周缘中，以提高由凸缘携带的流体数量。在本实施例中，提供了两个径向相对的大致U形凹口634，但是凹口的数量和形状可以变化。还可以使用其他油输送机构。
回油机构被提供用于允许输送到活塞体520和导螺杆轴566上的配合螺纹522、566的多余的油返回到储存器602。在示出的实施例中，回油机构包括沿着导螺杆的螺纹轴566的外部延伸的轴向凹槽640。轴566上的任何多余的油沿着凹槽640移动，用于通过导螺杆凸缘584的前表面(在导螺杆主体560的前部)与活塞体520的后端之间的间隙630输送回到储存器602。随着从动件和活塞在空腔中来回移动，沿纵向延伸通过从动体606的通道644允许储存器602中的润滑剂流过从动件600。
参照图9，从动壳体556具有允许油从合适的供应流入空腔的入口通道650。该入口通道还可以用来将油从空腔排出。
校准机构(在图14中总体标为660)被提供用于校准步进电机542相对于气缸孔366中的活塞310的位置的操作。在示出的实施例中，该机构660包括可随活塞310移动的从动件600上的磁体662以及至少一个优选为两个磁场传感器664、666，它们在相对于活塞运动方向的间隔开的位置安装在从动壳体556上。泵单元300的控制器从校准机构660接收信号，并且校准线性位置驱动机构540相对于气缸308中的活塞310的位置的操作。其他线性位置驱动机构可用于使活塞310在气缸孔366中往复运动。
泵单元300的控制器包括处理信息的可编程微处理器572。控制器校准和控制线性位置驱动机构540的操作，并且响应于从压力传感器526和校准机构660(例如磁场传感器664、666)接收的信号。控制器还控制搅拌器电机406和步进电机542的操作。理想地，控制器在步进电机542使活塞310作往复运动之前启动搅拌器电机406的操作。该顺序允许搅拌器400流化润滑剂，并且在润滑剂泵送开始之前采用润滑剂填注泵气缸308，这可能在如果润滑剂处于粘性状态(如在冷温度环境下)时是特别有利的。在预定长度(例如八到十二秒)的适当延迟之后，步进电机542通电使活塞310移动通过连续一个或多个泵送和返回冲程，以通过连接到分配润滑油供给管线的馈送管线514、516泵送所需数量的润滑剂。
当泵单元300在非排出模式下操作时，活塞310在气缸孔366中通过泵送冲程向前移动以将润滑剂从气缸孔366泵送且通过非排出返回冲程向后移动，在此期间活塞停止于除了排出通道530与气缸孔366连通以外的位置。也就是说，返回冲程的极限在排出通道530与气缸孔366连通的位置的下游。其结果是，排出通道530不与罐318的内部336连通，并且在活塞的返回冲程期间没有分配系统的排出。如前所述，这种排出在渐进(分配器)阀分布应用中不是必要的。
如果泵单元300与需要排出的喷射器分配系统一起使用，则泵单元的控制器被编程为操作该单元来以所希望的时间间隔通过润滑油供给管线将所需数量的润滑剂泵送到多个喷射器。喷射器操作成将所计量数量的润滑剂输送到相应的润滑点(例如轴承)。在这种模式下，泵单元300如上所述操作，不同之处在于，活塞310在气缸孔366中向前移动通过泵送冲程以将润滑剂从气缸孔366泵送且向后移动通过排出返回冲程，在此期间活塞移过排出通道530与气缸孔366连通的位置。也就是说，返回冲程的极限在排出通道530与气缸孔366连通的位置的上游。其结果是，排出通道530与罐的内部连通(通过气缸孔366和限定的流路386)，且润滑剂被排出到罐，以允许喷射器重新设定用于下一个润滑事件。
因此，泵单元300的活塞310可移动通过排出和非排出返回冲程，这取决于通过泵单元而被供给有润滑剂的分配系统是否需要在润滑事件之间排出。在上述的实施例中，活塞310的排出返回冲程比活塞的非排出返回冲程稍长。
泵单元300能够在相对低的温度下泵送粘性润滑剂，至少部分由于施加在润滑剂上的强推/拉力，以迫使润滑剂从储存器直接进入气缸孔366。如上所述，搅拌器400的旋转促使力馈送机构430施加很强的向下力于罐318的内部336中的润滑剂上，趋向于沿着限定的流动通路386将其推至气缸孔366。此外，活塞的返回冲程产生的力趋向于沿着相同的限定的流动通路386拉动此相同的润滑剂。这些推力和拉力的组合对于在较低温度下将粘性润滑剂移入气缸孔是有效的。
使用以上描述类型的搅拌器和力馈送机构并不限于泵单元300。该搅拌器和力馈送机构可用于任何类型的泵单元，其中润滑剂沿限定的流动通路从储存器被供给到活塞在其中作往复运动以将润滑剂输送到润滑分配系统的气缸的入口。活塞可以通过任何类型的线性或非线性的驱动机构作往复运动。
此外，在气缸中移动活塞通过向前的泵送冲程和通过向后的不同长度的排出和非排出返回冲程的特征可用于不同于泵单元300的润滑剂泵单元。活塞可以由任何类型的线性或非线性驱动机构作往复运动通过这样的冲程，以将润滑剂泵送到排出(例如注射器)润滑剂分配系统和非排出(例如分配器阀)润滑剂分配系统。
随着时间的推移，活塞310可因润滑脂中的磨损颗粒而磨损。随着活塞310磨损，活塞310和气缸孔366之间的紧密间隙逐渐打开，允许润滑脂在泵送冲程期间向回行进通过活塞，而不是被分别推动通过第一和第二球止回阀470、478。当活塞310被充分磨损时，泵300可能不再实现所需的压力且必须从服务中删除。可以进行诊断测试来检测泵磨损，估算磨损量，和/或估算磨损速率，以使得维修人员可以预测何时需要维修或更换。
虽然诊断活塞磨损的方法可通过选择性地连接到泵控制器的辅助分析器或控制单元来实现，但理想的是对控制器编程以在预定间隔或根据需要进行诊断。控制器操作泵300，直到压力传感器526测量预定压力。在一些实施例中，预定压力是约3000psi。一旦泵实现所需的预定压力，则控制器停止泵300，其中活塞310处于由活塞的前面或压力面限定的原始位置，在排出通道530中心线的前面的预定距离D(例如约0.375英寸)，如图18所示。在这种情况下，排出通道530相交于气缸孔366的开口形成压力传感器526检测压力的测试端口。因为活塞倾向于从其前面向后磨损，所以将该面定位在排出通道530前面已知的距离确保环形泄漏路径随着活塞磨损围绕活塞310的周边打开。预定距离可以随时间变化来调整发生在更加远离活塞压力面的活塞磨损。传感器526在停止泵300之后以预选的时间间隔测量压力。在一些实施例中，在泵停止之后，传感器测量压力时的预选的时间间隔在大约10秒和大约15秒之间的范围内，更优选地为大约15秒。
可以基于控制器停止泵300的预定压力与在泵停止后在预定的时间间隔测量的压力之间的差来估算活塞磨损的数量。可以通过在一定范围的压力损失或下降上已知的经验磨损数据来估算活塞磨损。如果预定压力与在预定的时间间隔测量的压力之间的差(即压降)超过预定的限制(例如，约200psi)，则警报或信号可被激活来提醒人员超出上限且泵应从服务中移除以便进行维修或更换。同样地，如果预定压力与在预定的时间间隔测量的压力之间的差达到表示已经发生少量磨损的预定差(例如50psi)的话，人员可被告知。
本领域技术人员要理解的是，通过重复已知的时间间隔已经过去之后的诊断活塞磨损的步骤，磨损速率可被计算出来，并且还可以基于所计算的历史磨损速率来预测未来的磨损。可以假设线性磨损速率来完成预测未来的磨损，或者在多个历史磨损数据可用的情况下，拟合非线性磨损速率。本领域技术人员还要理解的是，可以从预计的未来磨损速率和活塞磨损的估算数量来估算剩余的活塞使用寿命。可替代地，可以从在已知数量的活塞冲程之后的诊断活塞磨损来推断未来的活塞磨损预测。例如，如果在3000个冲程之后磨损为2微米，则可以预测的是，在六倍数量的冲程(即18000个冲程)之后磨损将会为12微米。
可对微处理器572进行编程，以在泵累积预定数量的活塞冲程(例如约1000个冲程)之后执行先前描述的诊断方法。可替代地或另外地，可对微处理器572进行编程，以在泵300已操作达预定的累计服务时间间隔(例如约50个小时)之后执行先前描述的方法。
示例：
由Lincoln工业开发的几种原型泵被测试过了一段时间，以验证磨损可以通过测量压降来评估，如上所述。泵进行操作，直到传感器测量约3000psi的压力，在此之后，活塞移动到原始位置，在排出通道中心线的前面约0.375英寸，并且保持在该位置达15秒。由传感器测得的压力下降在15秒后被记录，并且测量邻近其向前压力面的活塞直径，以确定已经出现多少磨损。活塞和气缸之间的初始径向间隙为约3微米至约5微米。在各种条件下进行多次试验之后，对于各种数量的径向磨损，确定估算测量的压力下降。表1示出了用于所测量的压降的磨损范围。
表1-压降和活塞径向磨损之间的相关性
估算测量的压降(psi) 测量的径向磨损(微米)
50 1
100 2-5
150 5-8
200 8-12
前述的诊断活塞磨损的方法在只有少量的磨损(例如小于1微米)时不够灵敏。更灵敏的方法是可行的。为了执行此更灵敏的方法，控制器操作泵300直到压力传感器526如前那样测量预定压力。一旦泵实现所需的预定压力，则控制器停止泵300，其中活塞310处于原始位置，如前面所述。传感器526在停止泵300之后在预选的时间间隔测量压力，如在现有方法中所述的那样。
当测量的压降低于预选的压力(例如约50psi)时,计算索引的活塞位置。索引的活塞位置是活塞从前一位置(即原始位置或之前索引位置)缩回预选索引距离(例如约0.125英寸)的位置。泵被再次驱动到预定的压力，但在此迭代期间，泵停止，其中活塞处在所计算的索引活塞(例如0.250英寸)。在测试端口的压力如前面那样在停止泵之后在预选的时间间隔测量。如果所测量的压降低于预选压力，则新的索引活塞位置被计算(例如0.125英寸)，并且反复进行该步骤，直到压降达到预选的压力。和前面一样，可以基于索引的活塞位置与原始位置之间的距离以及控制器停止泵300的预定压力与在泵停止之后在预定的时间间隔所测量的压力之间的差来估算活塞磨损量。
其它特征和特性可以参照先前提交的专利合作条约申请No.PCT/US2011/057592，其通过引用并入本文。
本领域技术人员要理解的是，每个先前描述的实施例的特征可以与其他实施例的特征相组合。这些组合设想为在本发明的范围之内。
本发明的实施例可以描述在数据和/或计算机可执行指令的一般上下文中，比如程序模块、所存储的一个或多个有形计算机存储介质，并且由一个或多个计算机或其他设备执行。一般而言，程序模块包括但不限于执行特定任务或实现特定抽象数据类型的程序、对象、要素及数据结构。本发明的各方面还可以实践在分布式计算环境，其中任务由通过通信网络链接的远程处理设备执行。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储器存储设备的本地及远程计算机存储介质中。
在操作中，计算机和/或服务器可以执行计算机可执行指令，比如本文所示的来实现本发明各方面的那些。
本发明的实施例可以采用计算机可执行指令来实现。计算机可执行指令可被组织在有形计算机可读存储介质的一个或多个计算机可执行部件或模块上。本发明的各方面还可以与任何数量和组织的这种部件或模块来实现。例如，本发明的各方面不限于特定的计算机可执行指令或在图中所示及本文所述的特定部件或模块。本发明的其他实施例可以包括具有比本文所示和所述的更多或更少功能的不同计算机可执行指令或部件。
在本文所示和所述的本发明实施例中的操作的执行顺序或性能不是必要的，除非另有说明。也就是说，操作可以以任何顺序执行，除非另有说明，且本发明的实施例可以包括比本文所公开的更多或更少的操作。例如，可以预期的是，在另一操作在本发明各方面的范围内之前、同时或之后进行或执行特定操作。
当介绍本发明各方面或其实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“特指的那个”和“所述”意在表示存在一个或多个元件。术语“包括”、“包含”、和“具有”旨在是包容性的，表示可以存在除所列元件之外的其它元件。
鉴于上述情况，可以看出，本发明的若干优点得以实现并获得了其他有利结果。
并非需要所有示出或描述的所示部件。此外，一些实施方式和实施例可以包括附加的部件。在不脱离如本文所阐述的权利要求的精神或范围的情况下，可以对部件的布置和类型作出变化。还可以提供附加的、不同的或更少的部件且部件可以组合。可替代地或另外地，一个部件还可以由若干个部件来实现。
提供的摘要和发明内容帮助读者快速地确定技术公开的性质。它们被提交应理解成，它们将不被用于解释或限制权利要求的范围或含义。
以上描述以举例的方式而不是通过限制的方式说明了本发明。当示出两个项目或多个项目时，可以设想的是，本发明可包括两个或更多个项目。该描述使得本领域技术人员能够制造和使用本发明，并且描述了本发明的若干实施例、改型、变型、替代形式和用途，包括目前据信是实施本发明的最佳模式。此外，要理解的是，本发明在其应用中并不限于在以下描述中阐述的或在附图中示出的构造细节和部件布置。本发明还可以是其它实施例，并且能够以各种方式实践或进行。此外，要理解的是，这里使用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应被视为是限制性的。
尽管已经详细描述了本发明的各方面，但显而易见的是，可以在不偏离如所附权利要求限定的本发明各方面的范围的情况下，进行修改和变化。由于可以在不脱离本发明各方面的范围的情况下，对上述构造、产品和方法作出各种改变，所以意图是包含在以上描述中的和示出在附图中的所有内容应被解释为是说明性的而不是限制性的。

Claims (21)

1.一种在轴向活塞泵中诊断活塞磨损的方法，所述轴向活塞泵具有由电机驱动的活塞，从而所述活塞在气缸内沿轴向作往复运动通过泵送冲程和充填冲程并且通过原始位置，在该原始位置所述活塞在气缸中重叠测试端口且活塞的压力面定位成距所述测试端口预定的距离，所述方法包括以下步骤：
驱动所述泵以实现预定压力；
停止所述泵，其中所述活塞处于其原始位置；
在停止所述泵的步骤之后，在预选的时间间隔测量在所述测试端口的压力；以及
基于所述预定压力与在预定的时间间隔测量的压力之间的差来估算活塞磨损量。
2.如权利要求1所述的方法，还包括如果在所述预定压力与在预定的时间间隔测量的压力之间的差超过预定极限则发出警告的步骤。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述预定极限是每平方英寸200磅。
4.如权利要求1所述的方法，还包括如果在所述预定压力与在预定的时间间隔测量的压力之间的差达到表示已经出现磨损的预定的差则发出通知的步骤。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述预定的差是每平方英寸50磅。
6.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
在经过已知的时间段的泵使用之后，重复所述驱动、停止和测量步骤；以及
基于活塞磨损的估算量和已知的时间段，确定磨损的历史速率。
7.如权利要求6所述的方法，还包括基于活塞磨损的估算量和磨损的历史速率来预测未来磨损的步骤。
8.如权利要求7所述的方法，还包括根据基于活塞磨损的估算量和磨损的历史速率预测的未来磨损来估算剩余活塞使用寿命的步骤。
9.如权利要求1所述的方法，其中，所述预定距离是大约0.375英寸。
10.如权利要求1所述的方法，其中，所述预定压力是大约每平方英寸3000磅。
11.如权利要求1所述的方法，其中，所述预选的时间间隔在大约10秒与大约15秒之间。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述预选的时间间隔是大约15秒。
13.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法是在预定数量的活塞冲程之后进行的。
14.如权利要求13所述的方法，其中，所述预定数量的活塞冲程是1000个冲程。
15.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法是在所述泵已经操作达预定的服务时间间隔之后进行的。
16.如权利要求15所述的方法，其中，所述预定的服务时间间隔是大约50个小时。
17.一种在轴向活塞泵中诊断活塞磨损的方法，所述泵具有由电机驱动的活塞，从而所述活塞在气缸内沿轴向作往复运动通过泵送冲程和充填冲程并且通过原始位置，在该原始位置所述活塞在气缸中重叠测试端口且活塞的压力面定位成距所述测试端口预定的距离，所述方法包括以下步骤：
(a)驱动所述泵以实现预定压力；
(b)停止所述泵，其中所述活塞处于其原始位置；
(c)在停止所述泵的步骤之后，在预选的时间间隔测量在所述测试端口的压力；
(d)计算索引的活塞位置，其中所述活塞从活塞被停止以进行测量压力的前一位置缩回预选的索引距离；
(e)驱动所述泵以实现预定压力，停止所述泵，其中所述活塞处于所计算的索引位置，并且在停止所述泵的步骤之后，在预选的时间间隔测量在所述测试端口的压力；以及
(f)重复步骤(d)和(e)，直到所述预定压力与在预定的时间间隔测量的压力之间的差达到表示已经出现已知磨损量的预选的压力。
18.如权利要求17所述的方法，其中，所述预定的索引距离是大约0.125英寸。
19.如权利要求17所述的方法，其中，所述预定距离是大约0.375英寸。
20.如权利要求17所述的方法，其中，所述预定压力是大约每平方英寸3000磅。
21.如权利要求17所述的方法，其中，所述预选的时间间隔是大约15秒。
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