CN1249341C - 泵唧装置 - Google Patents

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Abstract

一种应用于涂料循环系统包括一台往复式泵(13)的泵唧(抽吸)装置，它的特征在于有一台交流感应电动机(15)，一台把感应电动机(15)的输出端耦合到泵(13)的驱动输入端、将旋转运动转换为直线运动的转换器(16)，控制所述感应电动机的交流频率变换器(24a)，在往复式泵(13)的冲程终点使感应电动机(15)反向旋转的切换装置(26)，和与所述泵(13)的输出端相连、在泵的冲程反转期间用来提升循环系统中的压力的缓冲器(28)。

Description

泵唧装置
技术领域
本发明涉及一种主要是，但并不限于，在可提供一个或多个涂料喷枪的涂料循环系统中用来抽吸液体涂料的泵唧(抽吸)装置。
背景技术
利用一台往复式活塞泵环绕一条包括一个储存容器和供应一个或多个涂料喷枪的一个或多个出口的线路抽吸液体涂料，是众所周知的。往复式泵通常要比旋转式泵为好，这是因为它们不大可能损坏液体涂料中的颜料和其他内含物。
利用气动或水力马达的液压来驱动往复式泵是众所周知的。但是，这类马达比较浪费能源，因此人们一直致力于用电动机来替代液压马达，以节约能源并使运行成本最小化。
往复式泵的一个问题是，当泵的活塞逆转其冲程时，在抽吸冲程的终点会损失其压力。即使在其活塞的前向和反向冲程都是抽吸冲程的双动式泵中，在活塞冲程的二个终端仍会有明显的压力降低。为将这一问题减至最低程度，也为了在响应循环系统中涂料压力的变化时获得对改变抽吸循环速率的快速响应，必须使用伺服马达作为电力驱动马达。伺服马达同其控制机构一起可以在抽吸冲程的各终端获得快速的冲程逆转，使涂料压力的“下降”最小化，还能快速响应于抽吸循环速率的改变，以保持涂料循环系统中的预定压力。但是，已经证明，使用伺服马达是非常昂贵的。伺服马达本身是昂贵的东西，而且还需要包括在任意时刻提供活塞冲程中活塞位置指示的数字编码装置的价格昂贵的辅助控制设备，利用专业计算机软件的比较复杂的伺服控制设备，复杂的电气装置，和需要高级电气专家来维护这个系统。因此，伺服马达驱动的泵唧系统需要很高的投资成本，虽然使用这种系统可以比传统的液压传动马达系统节省能源，但已经证明，它对未来的用户并无吸引力。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种可使上面提到的各种缺点最小化的系统。
遵照本发明，提供了一种涂料循环系统的泵唧装置，它包括一台往复式泵，一台交流感应电动机，一台把感应电动机的输出端耦合到泵的输入端将旋转运动转换为直线运动的转换器，一个控制所述感应电动机的交流频率变换器，在往复式泵的冲程终点使感应电动机反向旋转的切换装置，和与所述泵的输出端相连，在泵的冲程反向期间用来增高循环系统中的压力的缓冲器(surge eliminator)；切换装置有冲程反转切换触点，和与冲程反转切换触点相关联的安全切换触点，以便在出现泵的冲程超出预定冲程反转点的情况时被启动。
可以理解，使用由交流变频器和切换装置控制的交流感应电动机作为泵唧装置的主要原动机，与已知的伺服马达和附属控制机构相比，是一种便宜得多的主要原动机配置。然而，我们知道，感应电动机和它的频率变换控制所能达到的冲程反转速度要比已知的伺服马达配置方案为慢，这个缺点可借助于在涂料循环系统中配备一台缓种器，用来在冲程反转期间提升系统中心压力而予以克服。一台交流感应电动机配以一台缓冲器实现了一种高效而且可控的泵唧配置，与已知的伺服马达配置相比，它的原始成本和运行成本都要低得多。
所述的泵最好是一种其前向和返回冲程都是抽吸冲程的双动式泵。
所述的缓冲器最好是一种活动(active)缓冲器。
用与其相连的附加压力腔来增大缓冲器的气腔容积是适宜的。
最好能在电动机和转换器之间配置一个减速齿轮箱。
在本发明的另一种形式中，提供了一种涂料循环系统的泵唧装置，它包括一台往复式泵，一台交流感应电动机，一台把感应电动机的输出端耦合到泵的输入端将旋转运动转换为直线运动的转换器，一个控制所述感应电动机的交流频率变换器，在往复式泵的冲程终点使感应电动机反向旋转的切换装置，和与所述泵的输出端相连，在泵的冲程反向期间用来增高循环系统中的压力的缓冲器(surgeeliminator)；还配备一个监视泵的输出压力的压力传感器。
附图说明
在附图中给出了本发明的一个示例，其中，图1是泵唧装置的示意图，图2是图1装置中一部分的侧视图。
具体实施方式
参见各附图，泵唧装置11在涂料循环系统12中提供一条压力液体涂料的通路，它包括一台往复式活塞泵13，它最好是一种在泵13的活塞14的前向和返回冲程中都是输出压力形成冲程的双动式泵。往复式活塞泵13是通过传动装置16由交流感应电动机15驱动的，传动装置16包括一个将旋转运动转换为直线运动的转换器，后者则包括一个将感应电动机15输出轴的旋转运动转换为泵13的活塞14的直线往复运动的球型或滚柱螺旋型器件。按照惯例，在电动机15和传动装置16之间有一个变速箱17，以降低电动机15输出轴的旋转速度。
泵13的输出口与可供应一个或多个喷枪(未示出)的涂料供应线路12的流通路线18相连。涂料供应线路的返回管线19包括一个反压阀21，并排放至涂料储存容器或混合箱22中，而涂料则通过吸入管线23从这个储存器中抽出并送至泵13的输入口。
感应电动机控制装置24通常布置在远离泵唧装置11的地方，它控制着从电源25至电动机15的电力供应。按照惯例，电源25可是400伏，三相加地线，3KW的电源。电动机控制装置24通过将电源接通至，或从电动机15上断开来控制电源的通—断动作。但是，电动机控制装置也还控制抽吸循环的速率和泵的反转。泵的反转通过电动机15的反向旋转来实现。为了实现电动机15的正确反转，配置了由传动装置16中由与泵13的活塞14一致动作的部件16 a驱动的电气切换机构26。切换机构26包括第一切换触点26 a和第二切换触点26 b，其中，触点26 a在对应于活塞14工作冲程第一终点的一点上受传动装置16的部件16 a操纵控制，触点26 b则在对应于活塞14工作冲程第二或对侧终点的一点上被操纵控制。第一或第二触点26 a，26 b的闭合将给电动机控制装置24发出执行使电动机15的电源极性逆转的信号。这样，在活塞14工作冲程的每个终端，电动机15的旋方向都会逆转，相应地，活塞14的冲程也反向了。此外，切换机构26还包括安全切换触点26 c，26 d，它们处于传动装置16的所述部件的运动范围之外，是用来操纵所述第一和第二切换触点26 a，26 b的。安全切换触点26 c，26 d在正常情况下并不动作，而是在正常的冲程反向未发生的故障情况下才动作，此时，安全切换触点将在对应于活塞运动的最远机械极限的活塞14运动的某点处被启动，安全切换触头的动作导致电动机断电，并会有报警响起。因此，安全切换触点防止了活塞被无意地驱动至可能会导致泵唧装置受到机械损伤的位置。
可以理解是，实际上第一和第二切换触点并不是必需的，也可以使用一组反向切换触点，控制装置14包括一个逻辑电路，每当反向切换触点被启动时，它都会使送至电动机15的电源极性反向。
可以理解，电动机15的转速决定了泵13的循环速率。电动机控制装置包括一台传统的交流频率变换器24 a，它在接到需要使冲程反向的信号时，实现电动机15的电源极性的反向，它还控制送至电动机15的电源，以控制电动机的转速。控制装置24可以有一手动控制器，使操作员可以设置不同的电动机转速，从而泵的冲程速率，以使泵唧装置的输出与利用该泵唧装置的涂料循环系统的要求相匹配。此外，压力传感器27监视着泵13输出端的压力并为控制装置24提供控制信号。可以设置传感器27和它与控制装置24相互作用的工作范围。例如，传感器27可以仅监测泵13输出端的压力以确保当泵的输出端压力超出安全工作压力时电动机15被断开。但是传感器27也可以提供响应于低压力的信号，以促使提高电动机15的运行速度，从而提高泵13的循环速率。设计一种可实现这种效果的电动机控制装置，对交流感应电动机控制领域的技术人员来说是很容易胜任的。
控制装置24最好有一个显示模块，使操作员可方便地确定泵唧装置的运行状态，并方便地判断可能发生的任何故障情况。
比较简单的交流感应电动机/变频器系统的一个缺点是，与复杂得多的伺服马达配置相比，它所能实现的对泵的冲程反转的控制比较慢。这样，在涂料循环系统中，对应于泵13的行程反转，有可能发生不希望有的压力波动，特别是压力降低的危险。这一缺点可通过在源自泵13的流通路线18中配置缓冲器28而予以克服。作为“缓冲”涂料循环系统中的压力状态的一种器件的缓冲器，当然是公知的。当线路18中的压力降低时，存储在其中的压力会释放至线路18中的简单缓冲器将部分解决泵13中行程反转时在线路18中的压力降低问题。然而，优选的解决办法是使用活动缓冲器，它是有我们共同待审批的欧洲专利申请出版物No.1079169中公开的结构类型，其内容在此被引用为参考文献。更理想的是使用一种带辅助压力腔28 a(图1)的活动缓冲器，它披露在我们共同待审批的欧洲专利申请出版物No.1079170中，其内容也在此被引用为参考文献。
特别是，活动缓冲器与压力下的空气或其他气体供应源相配合，并包括一个动态阀装置，它能确保涂料线路中的液压顶着它而作用的缓冲器膜片能通过控制膜片反面的气体压力与液压相匹配而对涂料线路中的压力变化作出反应时总能迅速恢复到平衡位置上。如在共同待审批的申请EP1079170中所披露的，使用附加的压力腔28 a保障了膜片顶着它作用的空气容积要比与涂料线路中的液压相通的设备的腔室容积大得多，这样，就使空气腔中因涂料线路中液压变化导致膜片弯曲而承受的压差变化减至最小。已经发现，使用带增大气体容积的活动缓冲器后，尽管行程反转较慢，但仍能保障涂料循环系统中的压力维持在或接近于期望值，从而克服了由较慢的行程反转所造成的问题。
可以理解，控制装置24最好远离泵唧装置11，最好在建筑物的另一个房间内，特别是在使用易燃溶剂作为涂料载体时更为重要。此外，为与标准惯例一致，在信号线中的切换装置26和控制装置24之间应配置Namur屏障，以避免在切换装置26处出现火花的危险。当然，电动机的运行温度也应予以监视，例如可用一个热敏电阻继电器，当它的温度超过安全工作温度时，它将使电动机断电。

Claims (10)

1、一种应用于涂料循环系统包括一台往复式泵(13)的泵唧装置，包括：与所述泵(13)的输出端相连、在泵的冲程反转期间用来提升循环系统中的压力的缓冲器(28)；
其特征在于，还包括：
一台交流感应电动机(15)，一台把感应电动机(15)的输出端耦合到泵(13)的驱动输入端、将旋转运动转换为直线运动的转换器(16)，控制所述感应电动机的交流频率变换器(24 a)，在往复式泵(13)的冲程终点使感应电动机(15)反向旋转的切换装置(26)；
所述切换装置(26)包括第一和第二切换触点(26 a，26 b)，第一和第二安全切换触点(26 c，26 d)；所述第一和第二安全切换触点(26 c，26 d)是与所述第一和第二切换触点(26 a，26 b)相关联的，它们在泵的冲程超出预定冲程反转点的情况下动作。
2、按权利要求1中所述的泵唧装置，其特征在于所述缓冲器(28)是一种活动缓冲器。
3、按权利要求1或权利要求2中所述的泵唧装置，其特征在于缓冲器(28)的气体腔的容积是被与其相连的附加压力腔(28 a)扩大了的。
4、按上权利要求1或2中任一条中所述的泵唧装置，其特征在于，有一个监视泵的输出压力的压力传感器(27)。
5、按权利要求3中所述的泵唧装置，其特征在于，有一个监视泵的输出压力的压力传感器(27)。
6、按权利要求1或2中任一条中所述的泵唧装置，其特征在于，所述泵(13)是其前向和返回冲程都是抽吸冲程的双动式泵。
7、按权利要求1或2中任一条中所述的泵唧装置，其特征在于，在电动机(15)和转换器(16)之间有一个减速齿轮箱(17)。
8、按权利要求3所述的泵唧装置，其特征在于，所述泵(13)是其前向和返回冲程都是抽吸冲程的双动式泵。
9、按权利要求4所述的泵唧装置，其特征在于，在电动机(15)和转换器(16)之间有一个减速齿轮箱(17)。
10、一种应用于涂料循环系统包括一台往复式泵(13)的泵唧装置，包括：与所述泵(13)的输出端相连、在泵的冲程反转期间用来提升循环系统中的压力的缓冲器(28)；
其特征在于，还包括：
一台交流感应电动机(15)，一台把感应电动机(15)的输出端耦合到泵(13)的驱动输入端、将旋转运动转换为直线运动的转换器(16)，控制所述感应电动机的交流频率变换器(24 a)，在往复式泵(13)的冲程终点使感应电动机(15)反向旋转的切换装置(26)；
还有一个监视泵的输出压力的压力传感器(27)。
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