CN106460813B - 集成的位移控制泵 - Google Patents

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Abstract

一种泵系统，包括：马达；泵；以及从所述马达延伸到所述泵中的单根轴，所述单根轴被配置成同时作为马达输出轴和泵输入轴操作。所述单根轴的第一端部与所述马达相互作用，并且所述单根轴的第二端部与所述泵相互作用，以将该轴配置成作为马达输出轴和泵输入轴操作。所述泵系统还可包括配置成支撑所述马达和所述泵的安装配件。所述马达可以为电动马达，并且所述泵可以为液压泵。驱动控制器被配置成产生用于控制电动马达的指令，电动马达则驱动泵实现所需要的液压流体的流量。

Description

集成的位移控制泵
技术领域
本发明涉及液压流体系统的控制，并且更具体地涉及电动控制的液压泵和马达。
背景技术
液压流体系统用于在各种工业中产生动力。采矿和钻探设备、建筑设备、机动车辆传动系统、和各种其它工业应用采用了这种液压系统。
液压流体系统可以被采用以驱动外部装置，例如轮轴、风扇、或其它类似的外部装置。在液压控制中，液压马达接收控制信号，并且基于该控制信号，马达输出轴驱动液压泵。液压泵依次泵送液压流体，以驱动外部装置。外部装置的驱动通过控制流动通过该系统的液压流体而得以调节。液压流体流动的控制通常部分地由液压泵的马达控制而执行，并且此外还通过阀门系统的操作而执行，所述阀门系统可在泵和被驱动的外部装置之间操作，并且如在用于液压流体的任何外部源或排水管之间。
在很多应用中，紧凑的尺寸对于液压流体系统的配置是至关重要的。减小尺寸已经证明是困难的。在常规的配置中，如上面所提到的马达(例如，电动马达)控制液压泵。马达输出扭矩驱动输出轴。间隔装置通常被采用以将泵与马达间隔开，并且马达和泵通常通过额外的联接轴联接。该常规的配置(包括具有输出轴的马达、间隔装置、联接轴和具有轴的液压泵)导致了体积的庞大和高成本的配置，这对于需要较紧凑的设计的某些应用是不合适的。因此，液压流体系统尚未以其全部潜力而被采用。
发明内容
本发明提供了改进的马达控制的液压泵系统，其针对常规的泵系统配置的缺陷进行改进。在示例性实施方式中，泵系统包括马达、泵和从马达延伸到泵中的单根轴。所述单根轴作为马达输出轴和泵输入轴操作，以及安装配件支撑泵和马达。通过采用作为马达输出轴和泵输入轴操作的单根轴，相较于具有等同性能的常规的配置，本发明因此允许更紧凑的配置，由此适于更广范围的应用。
本发明提供了集成的、电动控制的泵系统，通过该系统，马达(例如电动马达)驱动液压泵操作。该泵系统配置允许使用从电动马达延伸到泵中的单根轴，从而允许集成的设计和组件配置。在该配置中，安装配件越过轴而附接至马达，并且轴从安装配件向外伸出，并且允许泵和马达经由使用花键的、键合的或螺接的端部而附接至轴端部。然后，泵可以通过安装配件而螺接至马达，从而允许简化的结构、组装和对齐。电动马达可以为任何合适的马达类型，例如感应型电动马达、永久磁体型电动马达、开关磁阻型电动马达、或其它电动马达类型，并且马达可以为交流(AC)马达或直流(DC)马达。泵可以为任何合适的液压泵，并且包括泵/马达组件配置，例如，叶片型泵、外齿轮型泵、内齿轮型泵、弯轴式活塞泵或轴向活塞泵/马达类型的泵。
因此，本发明的一个方面为泵系统。在示例性实施方式中，泵系统包括马达、泵和从马达延伸到泵中的单根轴，单根轴配置成同时作为马达输出轴和泵输入轴操作。所述单根轴的第一端部与所述马达相互作用，并且所述单根轴的第二端部与所述泵相互作用，以将轴配置成作为马达输出轴和泵输入轴操作。所述泵系统还可以包括配置成支撑所述马达和所述泵的安装配件。所述马达可以为电动马达，并且所述泵可以为液压泵。驱动控制器被配置成产生用于控制电动马达的指令，电动马达则驱动泵实现所需的液压流体的流量。
参考以下的说明和所附附图，本发明的这些特征和另外的特征将变得明显。在说明书和附图中，本发明的具体实施方式(作为表明可以采用本发明的原理的这样一些方式)已经详尽地公开，但是可以理解的是，本发明的范围并不因此受限。而是，本发明包括落入所附的权利要求书的精神和术语内的所有的改变、修改和等效变化。针对一个实施方式而描述和/或示出的特征可以同样的方式或类似的方式用在一个或多个其它实施方式中和/或与其它实施方式的特征组合或替代其它实施方式的特征。
附图说明
图1为描绘示例性泵系统的示意图，其利用了可变位移泵和驱动控制器；
图2为描绘另一示例性泵系统的示意图，其利用了固定位移泵和驱动控制器；
图3为描绘根据本发明的多个实施方式的示意性泵系统的纵轴向横截面图的图；
图4为描绘图3的示意性泵系统的俯视图的图；
图5为描绘图3的示意性泵系统的后视图的图；
图6为描绘图3的示意性泵系统的端部视图的图；
图7为描绘图3的示意性泵系统的等轴侧视图的图。
具体实施方式
现在，本发明的多个实施方式将参考附图进行描述，其中，类似的附图标记用于指代说明书的类似的元件。应该理解的是，附图不一定按照比例绘制。
图1和图2提供了示意性液压泵系统的总体示意性呈现。图1和图2为分别描绘了示意性泵系统10和12的示意图。在图1和图2的实施方式中，泵系统10和12的每一者为驱动控制泵系统，其包括电动控制马达16的驱动控制器14。马达16可以为电动马达并且可以为任何合适的电动马达类型。例如，电动马达可以为感应型电动马达、永久磁体型电动马达、开关磁阻型电动马达、或其它电动马达类型，并且马达可以为交流(AC)马达或直流(DC)马达。
用户通过致动驱动控制器14来控制马达16的操作，驱动控制器14被配置成产生用于控制马达的合适的电子指令。驱动控制器14可被配置为AC驱动单元，其包括如在现有技术中已知的频率控制器和相关的控制电子器件。驱动控制器14使得该系统能够始终提供在控制循环中所需要的精确的动力。驱动控制器14被配置成持续地记录用于具体应用的机器控制系统的体积流量和/或压力的目标值，并且将目标值与机器控制系统的实际压力或流量值比较。电动马达16的驱动速度因此被调节，从而该泵提供了实现目标值所需要的精确量的工作流体(例如，液压流体)。
在图1的泵系统10的示例性实施方式中(如通过示意性呈现所表示)，液压泵可被配置为可变位移型的泵18。在图2的泵系统12的示例性实施方式中(如通过示意性呈现所表示)，液压泵可被配置为固定位移型泵20。该泵可以为任何合适的液压泵，包括泵/马达组件配置，例如叶片型泵、外齿轮型泵、内齿轮型泵、弯轴式活塞泵或轴向活塞泵/马达型泵。
在额外的附图中描绘了本发明的泵系统的额外的细节。具体地，图1为描绘了根据本发明的多个实施方式的示例性泵系统30的纵轴向横截面视图的图。图4为描绘图3的泵系统30的俯视图的图。图5为描绘图3的泵系统30的后视图的图。图6为描绘图3的泵系统30的泵端部视图的图。图7为描绘图3的泵系统30的等轴侧视图的图。因此，在图3至图7的描绘中，泵系统30的类似的组件用类似的附图标记表示。
泵系统30的主要组件包括马达32、泵34、和单根轴36。单根轴36从马达32延伸到泵34中，并且从马达延伸到泵中的单根轴36被配置成同时作为马达输出轴和泵输入轴操作。泵系统30还包括安装配件50，安装配件50被配置成支撑马达32和泵34。使用从电动马达32延伸的单根轴36允许集成的设计和组件配置。通过该配置，安装配件50越过轴36附接至马达32，并且轴36从马达向外伸出并且允许泵34附接至轴36。泵34之后通过安装配件50螺接至马达32，以允许简化的结构、组装和对齐。
泵系统30还包括马达壳体40，马达壳体40容置马达32。该马达32可以包括任何合适的连接特征，其可以延伸通过马达壳体，以便将马达电连接至前面所提到的任何合适的驱动控制器。特别地参照图3的横截面视图，轴36具有第一端部42和第二端部44。轴36的第一端部42容纳在马达32内，从而马达32与轴36相互作用以驱动轴36。通过集成形成在轴36的第一端部42中的花键元件、键合(key)元件、或螺接元件来提供该相互作用，这类元件与容纳轴36的马达部分的类似的相对元件相互作用。轴36从马达32向外延伸，并且穿过马达壳体40延伸到泵34中。
泵系统30还包括泵壳体41，泵壳体41容置泵34。泵壳体可以包括用于接收工作流体(例如，液压流体)到泵和泵送工作流体(例如，液压流体)离开泵的任何合适的流体端口(porting)，以用于驱动或操作任何合适的外部装置。在泵侧，轴36的第二端部44容纳在泵34内，从而第二轴端部44与泵34相互作用以驱动泵34。与马达类似地，可以通过集成形成在轴36的第二端部44中的花键元件、键合元件、或螺接元件来提供轴与泵的相互作用，这类元件与容纳轴的泵部分的类似的相对元件相互作用。以这样的方式，轴36被配置为单根轴，从而同时作为马达输出轴和泵输入轴操作。单根轴的这种配置导致了前面所提到的优点，通过该配置，泵系统30易于构造、组装和对齐，并且相较于具有同等性能的常规配置还提供了更为紧凑的配置，由此适于更广范围的应用。
相较于常规的配置，泵系统30还具有改进的安装特征。如前面所提到的，泵系统30包括安装配件50。在示例性实施方式中，马达壳体和泵壳体可以附接至安装配件50。安装配件50可被配置为提供将马达有效地安装至泵的一体托架，同时允许单根轴的配置，通过该配置，轴36被配置成作为马达输出轴和泵输入轴操作。
安装配件50可以包括外部安装板52，采用该外部安装板52可以将泵系统30安装至任何合适的外部装置。安装配件还可以包括至少一个从外部安装板52延伸的支撑托架，例如多个支撑托架54。在示例性实施方式中，支撑托架54可以为三角形形状并且从外部安装板52总体垂直地延伸。至少一个支撑托架可以支撑中心安装板56，其被采用用于将马达安装至泵，如将在下文中进一步描述的。中心安装板56至少越过轴36延伸以允许轴从马达完全地延伸到泵中，并且允许轴36相对于安装配件50自由旋转。在示例性实施方式中，中心安装板56可以包括完全围绕轴36延伸的圆形钻孔，轴36延伸穿过该钻孔。
马达32和泵34可以经由如下的安装配件50而安装至彼此。马达壳体40可以包括马达安装板60，而泵壳体41可以包括泵安装板61。这样的特征具体在图4至图7中可见。通过将马达安装板60附接至中心安装板56的第一侧，马达可以安装至安装配件50。类似地，通过将泵安装板61附接至中心安装板56的与第一侧相对的第二侧，泵可以安装至安装配件50。通过任何合适的紧固元件62，例如螺栓、螺钉或其它合适的紧固元件，安装板可以安装至彼此。以这样的方式，安装配件50被配置为一体的安装托架，其提供将马达有效地安装至泵。
因此，本发明的一个方面是泵系统。在示例性实施方式中，泵系统包括马达、泵、和从马达延伸到泵中的轴，该轴被配置成作为马达输出轴和泵输入轴操作。该泵系统可以单独地或组合地包括一个或多个以下的特征。
在泵系统的示例性实施方式中，泵系统包括安装配件，所述安装配件被配置成支撑马达和泵。
在泵系统的示例性实施方式中，安装配件越过所述轴附接至马达，并且轴从马达向外伸出。
在泵系统的示例性实施方式中，安装配件包括外部安装板、从外部安装板延伸的至少一个支撑托架，和由至少一个支撑托架支撑的中心安装板。
在泵系统的示例性实施方式中，至少一个支撑托架包括多个支撑托架，所述多个支撑托架为三角形形状并且从外部安装板垂直地延伸。
在泵系统的示例性实施方式中，泵系统还包括容置马达的马达壳体和容置泵的泵壳体，其中，马达壳体和泵壳体附接至安装配件。
在泵系统的示例性实施方式中，泵系统还包括容置马达的马达壳体和容置泵的泵壳体。马达壳体具有附接至安装配件的中心板的第一侧的马达安装板，泵壳体具有附接至安装配件的中心板的与第一侧相对的第二侧的泵安装板。
在泵系统的示例性实施方式中，轴的第一端部与马达相互作用，并且轴的第二端部与泵相互作用，从而将轴配置成作为马达输出轴和泵输入轴操作。
在泵系统的示例性实施方式中，马达为电动马达。
在泵系统的示例性实施方式中，电动马达为感应型电动马达、永久磁体型电动马达、或开关磁阻型电动马达中的一者。
在泵系统的示例性实施方式中，电动马达为交流(AC)马达。
在泵系统的示例性实施方式中，电动马达为直流(DC)马达。
在泵系统的示例性实施方式中，泵为液压泵。
在泵系统的示例性实施方式中，液压泵为叶片型液压泵、外齿轮型液压泵、内齿轮型液压泵、弯轴式活塞液压泵或轴向活塞泵/马达型液压泵中的一者。
在泵系统的示例性实施方式中，液压泵为可变位移型泵。
在泵系统的示例性实施方式中，液压泵为固定位移型泵。
在泵系统的示例性实施方式中，泵系统还包括驱动控制器，驱动控制器被配置成产生用于控制马达的指令。
在泵系统的示例性实施方式中，驱动控制器被配置成持续地记录用于机器控制系统的体积流量和/或压力的目标值，并且将目标值与该机器控制系统的实际值比较。
在泵系统的示例性实施方式中，马达的驱动速度被调节成，使得该泵提供实现目标值所需要的工作流体量。
尽管已经针对某个实施方式或某些实施方式示出并描述了本发明，但显而易见的是，本领域的技术人员在阅读和理解该说明书和所附附图之后，可以进行等效替代和修改。特别地关于由上面所描述的元件(部件、组件、装置、组合等)执行的各种功能，除非特别说明，用于描述该元件的术语(包括提到的“手段”)意在对应于执行所描述的元件的特定功能(即，功能等效)的任何元件，尽管未在结构上等同于执行在本文中所示出的本发明的示例性实施方式或多个实施方式中的功能的所公开的结构。此外，尽管本发明的具体特征已经针对仅仅一个或数个示出的实施方式而在上面进行了描述，但是根据针对任何给定或具体应用所需要的或有利的，该特征可以与其它实施方式中的一个或多个其它特征组合。

Claims (17)

1.一种泵系统，包括：
马达；
泵；
从所述马达延伸到所述泵中的轴，所述轴被配置成作为马达输出轴和泵输入轴操作；以及
配置成支撑所述马达和所述泵的安装配件，所述安装配件包括：外部安装板；至少一个支撑托架，所述至少一个支撑托架从所述外部安装板延伸；以及中心安装板，所述中心安装板为单个平面型的板，所述中心安装板由所述至少一个支撑托架支撑，其中所述马达和所述泵安装至所述中心安装板。
2.根据权利要求1所述的泵系统，其中，所述安装配件越过所述轴附接至所述马达，并且所述轴从所述马达向外伸出。
3.根据权利要求1所述的泵系统，其中，所述至少一个支撑托架包括多个支撑托架，所述多个支撑托架为三角形形状并且从所述外部安装板垂直地延伸。
4.根据权利要求1所述的泵系统，还包括容置所述马达的马达壳体和容置所述泵的泵壳体，其中，所述马达壳体和所述泵壳体附接至所述安装配件。
5.根据权利要求1所述的泵系统，还包括：
容置所述马达的马达壳体；以及
容置所述泵的泵壳体；
其中，所述马达壳体具有附接至所述安装配件的中心安装板的第一侧的马达安装板，所述泵壳体具有附接至所述安装配件的所述中心安装板的与所述第一侧相对的第二侧的泵安装板。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的泵系统，其中，所述轴的第一端部与所述马达相互作用，并且所述轴的第二端部与所述泵相互作用，以将所述轴配置成作为所述马达输出轴和所述泵输入轴操作。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的泵系统，其中，所述马达为电动马达。
8.根据权利要求7所述的泵系统，其中，所述电动马达可以为感应型电动马达、永久磁体型电动马达、或开关磁阻型电动马达中的一者。
9.根据权利要求7所述的泵系统，其中，所述电动马达为交流马达。
10.根据权利要求7所述的泵系统，其中，所述电动马达为直流马达。
11.根据权利要求1至5中任一项所述的泵系统，其中，所述泵为液压泵。
12.根据权利要求11所述的泵系统，其中，所述液压泵为叶片型液压泵、外齿轮型液压泵、内齿轮型液压泵、弯轴式活塞液压泵、或轴向活塞液压泵中的一者。
13.根据权利要求11所述的泵系统，其中，所述液压泵为可变位移型泵。
14.根据权利要求11所述的泵系统，其中，所述液压泵为固定位移型泵。
15.根据权利要求1至5中任一项所述的泵系统，还包括：驱动控制器，所述驱动控制器被配置成产生用于控制所述马达的指令。
16.根据权利要求15所述的泵系统，其中，所述驱动控制器被配置成持续地记录用于机器控制系统的体积流量的目标值和/或压力的目标值，并且将所述目标值与所述机器控制系统的实际值比较。
17.根据权利要求16所述的泵系统，其中，所述马达的驱动速度被调节成，使得所述泵提供实现所述目标值所需要的工作流体量。
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