CN111164868A - 用于排量泵的电动泵驱动器,排量泵及其相关方法 - Google Patents
用于排量泵的电动泵驱动器,排量泵及其相关方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111164868A CN111164868A CN201880062353.0A CN201880062353A CN111164868A CN 111164868 A CN111164868 A CN 111164868A CN 201880062353 A CN201880062353 A CN 201880062353A CN 111164868 A CN111164868 A CN 111164868A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- armature
- piston
- electromagnet
- electric pump
- pump
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
- H02K33/02—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with armatures moved one way by energisation of a single coil system and returned by mechanical force, e.g. by springs
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
- F04B17/03—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors
- F04B17/04—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
- F04B17/03—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors
- F04B17/04—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids
- F04B17/042—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids the solenoid motor being separated from the fluid flow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
- F04C15/0057—Driving elements, brakes, couplings, transmission specially adapted for machines or pumps
- F04C15/0061—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions
- F04C15/0069—Magnetic couplings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
- F04C15/0057—Driving elements, brakes, couplings, transmission specially adapted for machines or pumps
- F04C15/008—Prime movers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C9/00—Oscillating-piston machines or pumps
- F04C9/002—Oscillating-piston machines or pumps the piston oscillating around a fixed axis
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
- H02K33/12—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with armatures moving in alternate directions by alternate energisation of two coil systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
- F04B17/03—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors
- F04B17/04—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids
- F04B17/046—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids the fluid flowing through the moving part of the motor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B2203/00—Motor parameters
- F04B2203/04—Motor parameters of linear electric motors
- F04B2203/0401—Current
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
- F04B35/04—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric
- F04B35/045—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric using solenoids
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Electromagnetic Pumps, Or The Like (AREA)
- Reciprocating Pumps (AREA)
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于容积式排量泵的电动泵驱动器,其具有以振荡方式移动的活塞。电动泵驱动器的特征在于所述电动泵驱动器包含旋转磁铁(3),其具有至少一个电磁体(30;30a,30b)以及可以围绕轴旋转的电枢(32),并且该电枢通过激励至少一个电磁体(30;30a,30b)在两个工作点之间交替枢转;其中电枢(32)被构造用于与以振荡方式移动的活塞(2)联接。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于排量泵的电动泵驱动器,其具有以振荡方式移动的活塞,具有所述活塞的排量泵以及用于以振荡方式移动排量泵的活塞的相应方法。
背景技术
从现有技术中已知的是排量泵、压缩机和真空泵,与诸如叶片泵的回转泵相反,排量泵、压缩机和真空泵执行泵组件的不连续运动,特别是在其中的往复运动。这种排量泵驱动位移活塞在两个折返点之间振荡,从而执行工作周期,实现了泵室内进出的输送介质的负载变化。
其中,已知所谓的双作用泵,其在活塞运动的两个方向上同时在泵室中产生两个相反的负载变化,即,在活塞的一侧上流入而在活塞的另一侧上流出。此外,这种排量泵以活塞运动振荡的不同幅度区分,特别是线性和弧形的幅度。
根据迄今为止的现有技术,在排量泵中以振荡方式移动的零件仅仅由电动机的已知设计中的旋转电机或具有旋转驱动轴的其他机械驱动源驱动,例如,通过皮带或齿轮传动装置连接。此外,机械调整机构总是连接在泵机组和驱动轴之间,其通过连杆、曲柄销和长孔创造相对于驱动轴的偏心连杆的运动部分,具有凸轮的凸轮机构,控制凸轮等等。
通常,这种机构的运动学在于将旋转驱动运动转换成在活塞的工作路径方向上的线性或往复运动。这导致了不平衡的动态,意味着死点必须被克服,以便将旋转连续力转换为交替加速的力。
事实上,这种动态不平衡具有许多缺点。例如,当启动排量泵时,需要高驱动转矩来克服第一死点。在系统的冷启动情况下是尤为正确的,在其中一种具有温度敏感性粘度的介质,例如润滑油,被输送。为了确保可操作性,这具有经济上的缺点,即必须提供相对于其标称输出相当大的驱动器。此外,原则上还必须提供偏心调整机构,该偏心调整机构必须被设计成满足在耐磨性,空间和成本方面的需求,取决于泵的应用领域。基于此评估,因此,在各个方面都有改进的余地。
发明内容
本发明是基于为以振荡方式移动的排量泵创造一种可替代的泵驱动的目的。
根据本发明,该目的通过如权利要求1所述的电动泵驱动器,如权利要求15所述的排量泵以及如权利要求17所述的方法的特征来实现。
特别地,根据本发明的电动泵驱动器的特征在于,其包括旋转螺线管,该旋转螺线管具有至少一个电磁体和电枢,该电枢可围绕轴枢转并且可以通过激励至少一个电磁体在两个工作点之间交替枢转,其中电枢适合于与以振荡方式移动的活塞联接。
因此,根据本发明所述的具有以振荡方式在两个折返点之间移动的活塞的排量泵的特征在于,尤其地,电动泵驱动器包括旋转螺线管,该旋转螺线管具有至少一个电磁体和可围绕轴枢转的电枢,通过激励至少一个电磁体,电枢可以在两个工作点之间交替枢转,其中,电枢与活塞联接,这样活塞振荡运动的折返点到达电枢的工作点。
类似地,根据本发明所述的用于依靠旋转螺线管在两个折返点之间以振荡方式移动排量泵的活塞的方法的特征在于以下步骤:用电磁体产生磁场,该电磁体在电枢上沿枢转方向施加转矩,直到活塞达到折返点为止;并且通过电磁体中断磁场的产生和/或通过电磁体产生相反极性的磁场,该电磁体在电枢上沿相反的枢转方向施加转矩,直到活塞到达另一个折返点为止。
因此,本发明首次建议使用旋转螺线管作为非旋转排量泵的泵驱动器的驱动源。
在其最一般的形式中,本发明基于发现为排量泵的交替加速而优化的泵驱动器理想地已经以电动力学方式产生了一种具有振幅形式的强度的类似地相互地交替转矩。根据本发明,通过旋转螺线管提供在动力强度和运动对准方面均合适的这种按需求定向的转矩。这从根本上背离了驱动概念,即旋转驱动力的连续转矩和驱动运动的运动学转换。
在本发明的上下文中,旋转螺线管在定义上与旋转电机不同,尤其在于,可以由旋转螺线管的电枢执行的运动只限于两个工作点之间的旋转角度,即它不能执行一个完整的转动。与具有用于产生旋转磁场的多个励磁线圈的电动机的定子相反,旋转螺线管根据其设计仅配备有一个或两个电磁体。在用于特定的高转矩设计的特殊形式中,旋转螺线管可以具有4个或6个电磁体的对称布置,其结果是,可以实现的旋转角度在几何上减小到该系数的一小部分。
旋转螺线管,也称为旋转磁铁,在工厂工程和建设领域是一种已知的致动器,例如,用于操作输送部分中的开关或所谓的活板(shutter),例如在分拣部分中位于分叉或节点的两个位置之间的偏转板。
通常,在比例旋转螺线管或具有复位弹簧的旋转磁铁与具有一个带交替反极性的电磁体或两个交替激励电磁体的双稳态旋转螺线管之间具有区别。类似于电动机的设计,电力传输可以通过电枢的永磁体与固定的电磁体之间的极性,或固定电磁体的磁路的电枢磁极与磁靴之间的磁阻原理来建立,例如,诸如通过磁极环。已知的旋转螺线管也不同于其设计,例如通过在电枢和电磁体之间径向或轴向布置,其结果是产生旋转相对运动的转矩,或者具有楔形凹槽或表面的轴向布置以及在电枢和电磁体之间的滚动元件,其结果是将轴向产生的转矩转换为螺旋形的相对运动。旋转磁体或旋转螺线管的这些不同类型和设计,以及它们的其他已知的类型和设计应在本公开的上下文中以旋转螺线管的总称来理解,并且适合于实施本发明以及为此可选地被提供。
鉴于相对于现有技术以及在其他方面中提到的缺点,为了改进用于排量泵的电动泵驱动器,本发明提供了许多优点,将在下文阐述。
使用旋转螺线管时,可以通过暂时过度激励电磁体来增加磁力,从而获得非常高的转矩。通过适当的控制,特别是在电枢从一个工作点到另一个工作点的枢转运动开始时有一个高转矩,当它接近另一个工作点时会减小,其结果是有可能覆盖振荡加速的转矩需求。此外,旋转螺线管提供了快速的反应时间,并在没有通电的情况下保持在工作点的结束位置。因此,减少了能量损耗和热损失。
与电动机相比,具有相同尺寸的旋转螺线管实现了更大的励磁线圈绕组,并因此在线圈的作用范围内(即电枢的工作部分)达到了更高的能量损耗或更高的电动力,其满足了各种应用的冷启动需求。同时,线圈,导线,磁极和其他结构元件的数量更少,因此,实现了只具有几个零件以及更低的生产成本的一种更紧凑,高集成的构造。
与需要相对复杂的电子控制单元和动力电子设备的无刷直流电动机相比,控制旋转螺线管的技术要求允许在电源供应的接线方面简化并节省成本。
此外,根据泵组件的类型,所产生的成本和机构的空间需求以及其磨损的风险完全被消除或减少了。
在从属权利要求中描述了本发明的有利实施例。
根据本发明的一方面,旋转螺线管的电磁体能够为了电枢的交替枢转运动被交流电极性激励。在这种情况下,电磁体方向的变化完全是凭借控制技术实施的。
因此,获得了一种仅具有很少的电子组件的旋转螺线管的构造简单,其结果是使得廉价的排量泵电动泵驱动器的提供成为一种可能。
根据本发明的一方面,旋转螺线管可以进一步包含用于电枢的复位弹簧,并且电磁体能够为了电枢的枢转运动被激励,抵抗复位弹簧的回复力。在这种情况下,旋转螺线管方向的变化仅仅是通过打开和关闭电源供应实施的。
因此,获得了控制线路的简单构造,其结果是使得对排量泵的电动泵驱动器的廉价控制的提供成为一种可能。
根据本发明的一方面,旋转螺线管可以具有至少两个电磁体,其中,至少两个电磁体能够为了电枢的交替枢转运动被交替激励。
因此,防止了由于单个电磁体的极性反转而导致的功率损耗以及相应的热量的产生。此外,通过将两个电磁体之间的通电或电源供应分开作为单独的组件,进一步减少了热量的产生。
根据本发明的一方面,旋转螺线管的电枢可以包含至少一个永磁体。电枢从一个工作点到另一工作点的枢转运动跟随永磁体和电磁体之间的磁极性的排斥力和/或吸引力。
因此,提供了旋转螺线管的结构简单的构造,其通过磁极之间的磁力在电枢获得了高转矩。这使得能够提供一种用于排量泵的电动泵驱动器,具有高性能与紧凑尺寸的良好比率。
根据本发明的一个方面,旋转螺线管的电枢可以包含具有突出的电枢磁极的铁磁电枢体,并且该电枢磁极被分配到固定设置在电枢工作点处的极靴。电枢从一个工作点到另一工作点的枢转运动跟随磁阻力,从而在电磁体的磁路中形成了最小的气隙。
因此,获得了一种没有永磁体的旋转螺线管的构造,其在部分负载范围内具有与磁阻电动机相当的有利的功率消耗曲线。因此,提供了一种用于排量泵的廉价的电动泵驱动器,其没有使用用于永磁合金的稀土。此外,借助于极靴对磁路的对准还允许限定旋转螺线管的旋转角度。
根据本发明的一个方面,旋转螺线管的电枢可以包含具有铁磁电枢磁极的电枢体,其具有比电枢体的其他部分更大的磁导率,并且该电枢磁极被分配到固定在工作位置的极靴。电枢从一个工作点到另一工作点的枢转运动跟随磁阻力,使得电枢体在电磁体的磁路中遇到最小的磁阻。
因此,提供了一种具有磁阻原理的上述优点的旋转螺线管的交替构造,作为不使用稀土的用于排量泵的廉价的电动泵驱动器。
根据本发明的一方面,旋转螺线管可以包含限制装置,其限制电枢在两个工作点处的枢转运动。
任何旋转螺线管的工作点,尤其是任何具有永磁体的旋转螺线管,可以因此被更精确地详细说明。此外,若需要用于特定的应用,短期的保持转矩可以被生成对抗这种机械止挡。相反,若需要用于特定的应用,在机械止挡处的电枢的回弹也可以被生成,其可能发生在活塞紧靠泵组件中的室壁之前。
根据本发明的一个方面,电磁体和电枢可以被这样布置,使得电枢磁极和极靴之间的气隙相对于电枢轴径向移动。
因此,提供了一种电磁体的构造,其允许泵组件中的电动泵驱动器具有短的轴向尺寸。
根据本发明的一个方面,电磁体和电枢可以被这样布置,使得电枢磁极和极靴之间的气隙相对于电枢轴轴向移动。
因此,提供了一种电磁体的构造,其允许泵组件中的电动泵驱动器具有细长的径向尺寸。
根据本发明的一个方面,在其上形成有极靴的电磁体的轭可以被构造成磁极环,其同心地围绕电枢或轴向地相对于电枢布置。
电磁体线圈结构上有利的同轴布置能够因此实现磁路的磁通密度到电枢磁极中的有效引入,其结果是提供了一种用于小的轴向尺寸的排量泵的电动泵驱动。
根据本发明的一方面,电动泵驱动还可以包含用于检测电枢位置的检测装置。
这样,可选择地提供了用于调节排量泵的电动泵驱动的控制或电源供应的反馈,其可以通过位置传感器或更便宜地仍然通过在工作点的接触来检测至少两个电枢位置。
根据本发明的一个方面,电动泵驱动器还可包含控制单元,其相对于循环时间和/或相对于所供应的电源的电流极性来控制电磁体的电力供应。
这样的控制功能可以通过脉冲宽度调制器以及通过标准化电子组件形式的双极放大器来实现,其结果是可以对用于排量泵的电动泵驱动器的提供廉价控制。尤其是,当与通常用作泵驱动器的无刷直流电动机所需的动力电子设备相比时。
根据本发明的一个方面,具有旋转螺线管的电动泵驱动器可以驱动具有被构造成振荡活塞泵的泵组件的排量泵,其中的活塞具有两个沿直径方向延伸的位移部分,分别容纳在扇形工作室内。
结合被描述为振荡活塞泵或摆动活塞泵的泵组件,振荡活塞运动的动力学与电枢的运动学相对应,即,运动路径可被设计为彼此完全一致。这允许了一种泵的构造,其中省略了电动泵驱动器和泵组件之间的机构,并且通过电枢的枢轴和由杆形成的活塞的枢轴实现的一种紧凑的集成。
根据本发明的一个方面,一种用于以上述振荡活塞泵形式的排量泵的电动泵驱动器的控制方法可以包含根据每个时间单元活塞运动可预先确定的循环次数,打开和关闭和/或反转电力供应的电流极到至少一个电磁体。
通过这种设计,电枢的枢转运动的幅度与活塞的枢转运动的幅度相对应。由于考虑到排量泵,因此在活塞冲程和泵送的体积流量之间也存在固定的关系。因此,利用活塞运动的循环次数,可以容易地得出关于固定体积流量的结论,或者可以将该比率应用于精确的体积输送速率的控制设定。因此,与旋转活塞泵相比,一种更简单的控制可以被实现,例如,或者流量计可以被省略。
根据本发明的一个方面,该控制方法还可以包含增加到至少一个电磁体的电力供应的电压,直到由检测装置检测到电枢的枢转运动到达工作点为止。
因此,一种简单的控制可以被实现,其在预先确定的体积输送速率的前提下决定并且供应了所需的最小的电力。
附图说明
在下文中,根据基于作为配有电动泵驱动器的实施例的示例性排量泵的振荡活塞泵的附图,本发明将会进行详细描述。此外,根据基于描述旋转螺线管各种设计的附图,本发明将会描述所涵盖的设计电动泵驱动的进一步方法。
在附图中:
图1示出了示例性的振荡活塞泵的横截面,以阐明根据本发明的电动泵驱动器的使用;
图2示出了具有根据本发明的电动泵驱动器的实施例的示例性振荡活塞泵的纵切面,其被设计为旋转螺线管的双排布置,包含两个轴向相邻的电磁体和两个电枢体;
图3从被分配到活塞的一侧示出了根据本发明的电动泵驱动器的实施例的电枢体的透视图;
图4从图3的对侧示出了的根据本发明的电动泵驱动器的实施例的另一个电枢体的透视图;
图5示出了详细的分解图以说明设计根据本发明的电动泵驱动器的替代方式;以及
图6示出了详细的分解图以说明设计根据本发明的电动泵驱动器的另一个替代方式。
具体实施方式
首先,参照图1描述了在低压润滑系统中用于油泵的示例性振荡活塞泵的构造,其中该泵配备有根据本发明的电动泵驱动器的实施例。该振荡活塞泵也是本申请同一申请人同时提交另一专利申请的主题,并且在其中进行了更详细的描述。
图1示出了在枢轴12的左上方和右下方的两个在直径上相对的扇形工作室10,其在振荡活塞2的枢转运动的平面中的泵壳体1中延伸。工作室10的侧面形成用于振荡活塞2的推力面(thrust surface)。
表明,在枢轴12的右上方和左下方,泵出口14的两个区域被布置在工作室10之间,并通过泵壳体1中的弧形通道连接。振荡活塞泵的钩状的出口阀4形成于工作室10的推力面中工作室10和泵出口14之间。
振荡活塞2被固定在枢轴12上,其同时是包含旋转螺线管3的电驱动器的驱动杆。振荡活塞2包含两个位移部分20,在工作室10中交替地绕大约90°的旋转角度枢转,如双箭头所示。在内部,振荡活塞2作为空心体被挖空并向附图的观察者一侧打开,因此形成一空腔25。空腔25围绕用于枢轴12的支架,并移动进入位移部分20。
振荡活塞泵的入口阀5被设置在朝着工作室10的推力面枢转的位移部分20的两翼中。入口阀5允许已经通过中心泵入口15吸入的输送流穿过空腔25进入工作室10,并形成从泵室10到空腔25的相反方向的阻塞。
如果振荡活塞2从图1所示的起始位置逆时针方向移动,大量的输送介质会被取代或被推出振荡活塞2上游的工作室10。在这种情况下,泵壳体1中的振荡活塞2的压力侧上的出口阀4朝着泵出口14打开,而振荡活塞2的前压力侧上的进气阀5阻塞通向空腔25的通道。
同时,在在振荡活塞2的后侧上的工作室10的部分中形成真空,使得通过泵入口15吸入的大量的输送介质流入工作室10。在此,振荡活塞2的后吸入侧上的入口阀5倍所吸入的输送流打开,并且空腔25中的输送介质经所述阀流向工作室10,而出口阀4阻塞泵室10至泵出口14。相同的功能在回到图1中振荡活塞2的起始位置的反向枢转运动中发生。振荡活塞泵因此是一种双作用泵。
如图3所示,泵壳体1进一步包含朝工作室10的方向对准的凸缘部分,包含旋转螺线管3的电动驱动器的实施例被容纳在其中。在右侧所示的泵壳体1的侧面上,形成了由盖子封闭的另一凸缘部分,电动驱动器3的控制电路39被容纳在其中。通往旋转螺线管3的电磁体30的供给线连接通过所示的朝上的连接件离开泵壳体1。
所示的电动驱动器被构造成旋转螺线管3的双排布置,其包含两个轴向相邻的电磁体30a、30b和两个电枢体32a、32b,并因此形成了所谓的双稳态旋转螺线管3。
环形电磁体30a,30b在轴向上彼此分开并且与也在轴向上分开的两个磁极环31a、31b接触,并且磁极环经由共同的铁氧体磁芯33或轭形成具有通量返还的单侧磁极系统。在铁氧体芯33上安装有枢轴12,在该枢轴上可枢转地布置有电枢32。电枢32包含两个电枢体32a、32b,其各自具有直径较长的延伸部分,并且与之成90°在径向方向上的直径较短的延伸部分。
从图4和图5清楚可见,电枢体32a、32b具有圆形表面的轮廓,在其中形成两个相对的向内凹陷的圆弧段。凹部之间的在径向上具有更大的径向延伸的部分形成径向向外突出的电枢磁极34。电枢体32a、32b各自保持在磁极环31a、31b的中心凹部中,使得它们可以一起枢转。磁极环31a、31b的凹部包含两个相对的径向向内突出的极靴35。两个电枢体32a、32b,即特别是其中的电枢磁极34,彼此成90°布置。可替代地,然而,两个磁极环31a、31b的极靴35也可以被构造以便彼此成90°。
这导致了本文所述的根据本发明的泵驱动器的实施例的以下操作方式。当电磁体30a被供电时,电枢32通过磁阻力枢转到一个位置,在该位置相应的电枢体32a以电枢磁极34将其自身对准相应的磁极环31a中凹部的磁极靴35,以减小气隙并因此减小磁路中的磁阻,该磁阻由磁极环31a中的电磁体30a、电枢体32a以及通过铁氧体芯33返回的通量所产生。
当通过控制电路39为两个电磁体30a、30b交替供电时,电枢磁极34和极靴35的偏移布置产生枢转轴12的90°交替枢转运动,其结果是振荡活塞2以前述的振荡活塞泵的操作方式被驱动。
更概括地说,该实施例的旋转螺线管3的原理对应于以下程序步骤:用电力供应激励第一电磁体30a,使得电枢32通过第一电磁体30a的磁场从第一工作点枢转到第二工作点;并且用电力供应激励第二电磁体30b,使得电枢32通过第二电磁体30b的磁场从第二工作点枢转到第一工作点。
如图5的分解图所示,实现根据本发明的电动泵驱动器的另一实施例的进一步方式在于旋转螺线管3的设计,从现有技术中已知,包含只有一个电磁体30和螺旋状的复位弹簧36。该设计,作为电动泵驱动器的旋转螺线管3的替代变形被提出,也具有作为机械限制装置的止挡元件37以及用于在电动泵驱动器内独立支撑枢轴12的滚珠轴承38,作为控制电路39的组件的电源供应的开关,以及诸如定距套、定位环等等的其他小部件。电枢32的电枢磁极34在轴向地突出,并且在作为轭的铁氧体芯板33上分配有相应的轴向地突出的极靴35,其通过枢轴12和弹簧笼建立了由电磁体30产生的从磁路到磁极环31的返回路径。
如图5的示例所示,电动泵驱动器的这种可能的实施方式具有以下操作方式:当通过控制电路39的开关用电源供应激励电磁体30时,电枢32通过磁阻从第一工作点枢转到第二工作点,在该第二工作点电枢磁极34与极靴35重叠并减少了磁路的气隙。这样做时,电枢32撞击止挡元件37并且被停止在第二工作点。在枢转运动期间,被固定在电枢32和磁极环31之间的复位弹簧36被同时预张。一旦产生抵抗止挡的保持转矩的电磁体30的激励结束,电枢32就通过复位弹簧36从第二工作点向第一工作点返回枢转,直到在止挡元件37处停止为止。因此,这种根据本发明的电动泵驱动器的设计以如上所述的振荡活塞泵的操作方式来驱动振荡活塞2。
更概括地说,这种可能的设计的旋转螺线管3的原理对应于以下程序步骤:用电力供应激励电磁体,使得电枢32通过电磁体30的磁场从第一工作枢转到第二个工作点;并且用电力供应中断电磁体30的激励,使得电枢32通过预张的复位弹簧36的回复力从第二工作点枢转到第一工作点。
在图6中示出了基于现有技术中已知的旋转螺线管3的设计来实现根据本发明的电动泵驱动器的另一实施例的进一步方式。类似上所述的第一个实施例,旋转螺线管3包含两磁极的励磁线圈或两个电磁体30a、30b,以肾形线圈的形式被布置在枢轴12两侧,其各自具有一个铁氧体磁芯33a、33b或轭。盘形电枢32在轴向上与电磁体30a、30b相邻,被布置在枢轴32上,其带有两个半圆形的永磁体34m作为电枢磁极34。永磁体34m在其纵向延伸中被磁化并沿相反方向被施加到电枢32。两极化限制对称地位于电磁体30a、30b的磁极上方。磁极N/S之间的过渡区域基本上有助于力的传递。
操作方式类似于永久励磁电动机,并且遵循电力供应与产生的磁极之间的电动力学。当电磁体30a,30b被激励时,电枢32经历偏转转矩,其中,旋转方向由电磁体30a,30b的极性确定。通过交替地激励和中断每个电磁体30a,30b,或者以交替的极性通过交替激励,电枢32在优选地由机械极限限定的两个工作点之间来回枢转。因此,根据本发明的电动泵驱动器的这种设计以如上所述的振荡活塞泵的操作方式来驱动振荡活塞2。
此外,在这方面可以想到一种变型,其中仅布置一个电磁体30,该电磁体通过具有交流极性的电力供应在电枢32上施加具有交替极性的相应的磁场。
更概括地说,这种可能的设计的旋转螺线管3的原理对应于以下程序步骤:用电力供应激励电磁体30或电磁体30a,30b,使得电枢32通过电磁体30a,30b的磁场从第一工作点枢转到第二工作点;并用具有反向电流极性的电力供应激励电磁体30或电磁体30a,30b,使得电枢32通过电磁体30或电磁体30a,30b的反向磁场从第二工作点枢转到第一工作点。
已经示出和描述的旋转螺线管3的所有实施例都是正确的,随着极数的增加,旋转角度减小并且所产生的转矩增大。
此外,应理解的是,根据本发明的泵驱动器可以与来自所述振荡活塞泵的排量泵类型的不同泵组件一起使用。通过机械地改进的驱动连接,根据本发明的泵驱动器也可以用于在其中执行线性往复活塞运动的排量泵中,例如线性泵室。在这种情况下,具有双向作用的活塞的泵组件,以及具有例如两个单独铰接的活塞的泵组件以及具有或不具有双冲程原理的设计的泵组件,都适用于根据本发明的泵驱动器。
Claims (19)
1.一种用于排量泵的电动泵驱动器,其具有以振荡方式移动的活塞
其特征在于,
所述电动泵驱动器包含旋转螺线管(3),其具有至少一个电磁体(30;30a,30b)和电枢(32),所述电枢可围绕轴线枢转,并且可以通过激励所述至少一个电磁体(30;30a,30b)在两个工作点之间交替枢转;其中
所述电枢(32)适合于与以振荡方式移动的所述活塞(2)联接。
2.如权利要求1所述的电动泵驱动器,其中所述旋转螺线管(3)的所述电磁体(30;30a,30b)能够被交流电极性激励,以使所述电枢(32)交替枢转运动。
3.如权利要求1所述的电动泵驱动器,其中所述旋转螺线管(3)进一步具有用于所述电枢(32)的回复弹簧(36),并且所述电磁体(30)能够被激励,以使所述电枢(32)抵抗所述复位弹簧(36)的回复力而枢转运动。
4.如权利要求1所述的电动泵驱动器,其中所述旋转螺线管(3)具有至少两个电磁体(30a,30b),并且所述至少两个电磁体(30a,30b)能够被交替激励,以使所述电枢(32)交替枢转运动。
5.如权利要求2所述的电动泵驱动器,其中所述电枢(32)包含至少一个永磁体(34m)。
6.如权利要求3或4所述的电动泵驱动器,其中所述电枢(32)包含具有突出的电枢磁极(34)的铁磁电枢体(32a,32b),并且所述电枢磁极(34)被分配到固定设置在所述电枢的工作点处的极靴(35)。
7.如权利要求3或4所述的电动泵驱动器,其中所述电枢(32)包含具有所述铁磁电枢磁极(34)的电枢体(32a,32b),其具有比所述电枢体(32a,32b)的其他部分更大的磁导率,并且所述电枢磁极(34)被分配到固定在工作位置处的所述极靴(35)。
8.如权利要求6或7所述的电动泵驱动器,其中所述电磁体(30,30a,30b)以及所述电枢(32)被定位成使得所述电枢磁极(34)和所述极靴(35)之间的气隙相对于所述电枢(32)的轴线径向移动。
9.如权利要求6或7所述的电动泵驱动器,其中所述电磁体(30,30a,30b)以及所述电枢(32)被布置成,使得所述电枢磁极(34)和所述极靴(35)之间的气隙相对于所述电枢(32)的轴线轴向移动。
10.如权利要求9所述的电动泵驱动器,其中所述极靴(35)形成在所述电磁体(30,30a,30b)的轭上,所述轭可以被构造成磁极环(31,31a,31b),其同心地围绕所述电枢(32)被布置。
11.如权利要求1-10任一项所述的电动泵驱动器,其中所述旋转螺线管(3)具有限制装置(37),其限制所述电枢(32)在两个工作点处的枢转运动。
12.如权利要求1-11任一项所述的电动泵驱动器,进一步具有用于检测所述电枢(32)的位置的检测装置。
13.如权利要求1-12任一项所述的电动泵驱动器,进一步具有控制单元(39),其根据周期时间和/或根据所供应的电源的电流极性来控制所述电磁体(30,30a,30b)的电力供应。
14.如前述权利要求中的任一项所述的具有所述旋转螺线管(3)的所述电动泵驱动器的使用,其用于驱动具有在两个折返点之间以振荡方式运动的活塞(2)的排量泵。
15.一种用于气态和液态流体的排量泵,具有
具有工作室(10)、入口(15)、出口(14)以及活塞(2)的泵组件,所述活塞在两个折返点之间以振荡方式在工作室(10)中运动,
其特征在于,
包含旋转螺线管(3)的电动泵驱动器,所述旋转螺线管具有至少一个电磁体(30,30a,30b)以及可以围绕轴线枢转的电枢(32),其中所述电枢可以通过激励所述至少一个电磁体(30,30a,30b)在两个工作点之间交替枢转;其中
所述电枢(32)与所述活塞联接,使得所述活塞(2)的振荡运动的折返点到达所述电枢的工作点。
16.如权利要求15所述的排量泵,其中所述泵组件被构造成振荡活塞泵,其中的所述活塞(2)具有两个沿直径方向延伸的位移部分(20),分别容纳在扇形工作室(10)内。
17.一种用于依靠旋转螺线管(3)在两个折返点之间以振荡方式移动排量泵的活塞的方法,其中:
所述旋转螺线管(3)具有至少一个电磁体(30,30a,30b)以及能围绕轴线枢转的电枢(32),其中所述电枢可以通过激励所述至少一个电磁体(30,30a,30b)在两个工作点之间交替枢转;并且
所述电枢(32)与所述活塞联接,使得所述活塞(2)的振荡运动的折返点到达所述电枢的工作点;
其中所述方法包括:
用所述电磁体(30;30a)产生磁场,其中所述磁场在所述电枢(32)上沿枢转方向施加转矩,直到所述活塞(2)到达所述折返点为止;并且
通过所述电磁体(30)中断磁场的产生和/或通过所述电磁体(30;30b)产生相反极性的磁场,其中所述相反极性的磁场在所述电枢(32)上沿相反的枢转方向施加转矩,直到所述活塞(2)到达另一个所述折返点为止。
18.如权利要求15或16所述的用于气态和液态流体的排量泵的控制方法,具有步骤:
根据每个时间单位活塞运动的可预定循环次数,打开和关闭和/或反转向所述至少一个电磁体(30,30a,30b)提供的电力供应的电流极性。
19.如权利要求18所述的控制方法,其中
所述排量泵的所述电动泵驱动器进一步包含用于检测所述电枢(32)的位置的检测装置;还包括步骤:
增加向所述至少一个电磁体(30,30a,30b)的电力供应的电压,直到由检测装置检测到所述电枢(32)的枢转运动到达工作点为止。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017122613.3 | 2017-09-28 | ||
DE102017122613.3A DE102017122613B3 (de) | 2017-09-28 | 2017-09-28 | Elektrischer Pumpenantrieb für eine Verdrängerpumpe, Verdrängerpumpe und Verfahren hierzu |
PCT/EP2018/068981 WO2019063158A1 (de) | 2017-09-28 | 2018-07-12 | Elektrischer pumpenantrieb für eine verdrängerpumpe, verdrängerpumpe und verfahren hierzu |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111164868A true CN111164868A (zh) | 2020-05-15 |
Family
ID=62916675
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201880062353.0A Pending CN111164868A (zh) | 2017-09-28 | 2018-07-12 | 用于排量泵的电动泵驱动器,排量泵及其相关方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20200251972A1 (zh) |
EP (1) | EP3688865A1 (zh) |
CN (1) | CN111164868A (zh) |
BR (1) | BR112020006042A2 (zh) |
DE (1) | DE102017122613B3 (zh) |
WO (1) | WO2019063158A1 (zh) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1821123A (en) * | 1928-07-21 | 1931-09-01 | Harve R Stuart | Oscillating motor |
GB2081981A (en) * | 1980-07-23 | 1982-02-24 | Lpa Les Produits Associes | Fractional horsepower ac motor having an oscillating permanent magnet armature |
US8049375B2 (en) * | 2006-03-25 | 2011-11-01 | The Hymatic Engineering Company Limited | Electromagnetic transducer apparatus |
JP4887993B2 (ja) * | 2006-02-15 | 2012-02-29 | シンフォニアテクノロジー株式会社 | アクチュエータ |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2814745A (en) * | 1955-10-31 | 1957-11-26 | Hughes Aircraft Co | High frequency alternator |
US3343012A (en) * | 1964-08-03 | 1967-09-19 | Elmer E Scott | Oscillating motor |
US4157521A (en) * | 1978-01-26 | 1979-06-05 | Ledex, Inc. | Rotary solenoid |
EP2041438A2 (en) | 2006-07-06 | 2009-04-01 | The Board of Regents of The University of Texas System | Positive displacement pump system and method |
DE102007017731A1 (de) * | 2007-04-16 | 2008-10-23 | Robert Bosch Gmbh | Pumpenvorrichtung für eine Bremsanlage eines Fahrzeugs |
DE102007047682B4 (de) | 2007-10-05 | 2013-07-11 | Webasto Ag | Verfahren zum Pumpen einer Flüssigkeit und Verdrängerpumpe mit zwei Pumpkammern |
DE102008040574B4 (de) * | 2008-07-21 | 2013-08-14 | Manfred Max Rapp | Kolbenmaschine |
US9473007B2 (en) * | 2011-02-17 | 2016-10-18 | Nidec Servo Corporation | Oscillating rotary swing actuator with rotary solenoid and projecting fixed yoke |
-
2017
- 2017-09-28 DE DE102017122613.3A patent/DE102017122613B3/de not_active Expired - Fee Related
-
2018
- 2018-07-12 CN CN201880062353.0A patent/CN111164868A/zh active Pending
- 2018-07-12 US US16/648,845 patent/US20200251972A1/en not_active Abandoned
- 2018-07-12 EP EP18740813.3A patent/EP3688865A1/de not_active Withdrawn
- 2018-07-12 WO PCT/EP2018/068981 patent/WO2019063158A1/de unknown
- 2018-07-12 BR BR112020006042-9A patent/BR112020006042A2/pt not_active Application Discontinuation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1821123A (en) * | 1928-07-21 | 1931-09-01 | Harve R Stuart | Oscillating motor |
GB2081981A (en) * | 1980-07-23 | 1982-02-24 | Lpa Les Produits Associes | Fractional horsepower ac motor having an oscillating permanent magnet armature |
JP4887993B2 (ja) * | 2006-02-15 | 2012-02-29 | シンフォニアテクノロジー株式会社 | アクチュエータ |
US8049375B2 (en) * | 2006-03-25 | 2011-11-01 | The Hymatic Engineering Company Limited | Electromagnetic transducer apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3688865A1 (de) | 2020-08-05 |
DE102017122613B3 (de) | 2019-01-31 |
BR112020006042A2 (pt) | 2020-10-06 |
WO2019063158A1 (de) | 2019-04-04 |
US20200251972A1 (en) | 2020-08-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7242118B2 (en) | Toroidal-coil linear stepping motor, toroidal-coil linear reciprocating motor, cylinder compressor and cylinder pump using these motors | |
US3894817A (en) | Oscillatory armature piston pump | |
JP4887993B2 (ja) | アクチュエータ | |
JP2014117149A (ja) | リニアドライブ装置ならびにピストンポンプ装置 | |
US8587163B2 (en) | Electric motors and related systems for deployment in a downhole well environment | |
JP2006280156A (ja) | リニアモータ、それを用いたリニア圧縮機及び蓄冷型冷凍機 | |
US8242643B2 (en) | Three-stable oscillating electromagnetic actuator | |
CN102966512B (zh) | 一种环形压缩机 | |
CN101006276A (zh) | 具有集成驱动器的偏心螺杆泵 | |
CN111164868A (zh) | 用于排量泵的电动泵驱动器,排量泵及其相关方法 | |
JP2014039448A (ja) | レシプロエンジン型リニア振動モータ | |
US20190353147A1 (en) | Injection pump | |
US6700233B2 (en) | Brushless electric motor | |
US4700090A (en) | Motor-compressor unit | |
KR101766010B1 (ko) | 고효율 왕복동식 피스톤 전자펌프 | |
EP2718567B1 (en) | A free piston type torsion drive compressor | |
US20210142937A1 (en) | Linear Actuation System Having Side Stators | |
EP0155057A2 (en) | Motor-compressor unit | |
JP2009016514A (ja) | 電磁アクチュエータおよびこれを用いた開閉機器 | |
JP2001251834A (ja) | 電磁駆動装置及びそれを用いた電磁弁 | |
US11118488B2 (en) | Actuating device for a camshaft timing apparatus | |
CN111207054B (zh) | 一种空压机 | |
JP7278473B2 (ja) | スクロール圧縮機およびスクロール圧縮機の製造方法 | |
JP5237784B2 (ja) | アクチュエータ | |
KR19980014791A (ko) | 왕복동식 전자펌프 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20200515 |
|
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |