CN205001177U - 行星转子泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种行星转子泵，包括主电机、圆齿蜗杆、行星转子、编码器、伺服电机和控制电路；圆齿蜗杆，一端通过第一联轴器与主电机的输出轴连接，另一端通过第二联轴器与编码器连接；圆齿蜗杆中部圆齿面与行星转子的行星轮机械咬合；伺服电机与行星转子的主轴连接；编码器用于测量主电机的转速和转角位置；控制电路根据主电机转速和转角位置信号，计算输出伺服电机的跟随速度和位置信号，控制伺服电机通过主轴驱动行星转子转动，使行星转子上的行星轮与圆齿蜗杆的圆齿相配合依次同步咬合。本实用新型的行星转子泵，机械结构简单，安装、调整和维护都比较方便，能减少行星转子的行星轮圆齿的受力磨损，延长了行星转子泵的寿命。

Description

行星转子泵

技术领域

本实用新型涉及传动技术，尤其涉及行星转子泵。

背景技术

转子泵又称胶体泵、凸轮泵、三叶泵、万用输送泵等，转子泵属于容积泵。它是借助于工作腔里的多个固定容积输送单位的周期性转化来达到输送流体的目的的。电动机的机械能通过泵直接转化为输送流体的压力能，泵的流量只取决于工作腔容积变化值以及其在单位时间内的变化频率，而(理论上)与排出压力无关；转子泵在工作过程中实际上是通过一对同步旋转的转子，转子由箱体内的一对同步齿轮进行传动，转子在主副轴的带动下，进行同步反方向旋转，使泵的容积发生变化，从而构成较高的真空度和排放压力。转子泵依靠两同步反向转动的转子(齿数为2—4)在旋转过程中于进口处产生吸力(真空度)，从而吸入所要输送的物料，两转子将转子室分隔成几个小空间，并按a→b→c→d的次序运转。运转至位置a时，只有I室中充满介质；到位置b时，B室中封闭了部分介质；到位置C时，A室中也封闭了介质；到位置d时，A室B室与Ⅱ室相通，介质即被输送至出料口。如此循环往复，介质(物料)即被源源不断输送出去。转子泵特别适合卫生级介质和腐蚀性、高粘度介质的输送。

行星转子泵主要用在高浓含颗粒和纤维状固体浆料的平稳高压输送，输送高浓度浆料一般会对泵体产生剧烈的磨损效应。特别是，当蜗杆圆齿面与行星轮圆齿面有直接的物理接触时，产生的磨损效应就更大，这会直接影响行星转子的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种行星转子泵，机械结构简单，安装、调整和维护都比较方便，能减少行星转子的行星轮圆齿的受力磨损，延长了行星转子的寿命。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的行星转子泵，其包括主电机、圆齿蜗杆、行星转子、编码器、伺服电机和控制电路；

所述行星转子，包括行星架、主轴、多个行星轮、多个行星轮轴；

所述行星架，呈圆盘状；

所述主轴，垂直于行星架，并固定在行星架的中心；

各个行星轮轴，垂直于行星架，均匀分布在行星轮架上并且到行星架的中心的距离相等；

各行星轮，分别固定在各个行星轮轴上；

所述圆齿蜗杆，一端通过第一联轴器与主电机的输出轴连接，另一端通过第二联轴器与所述编码器连接；

所述圆齿蜗杆，中部圆齿面与行星转子的行星轮机械咬合；

所述伺服电机，与行星转子的主轴连接；

所述编码器，用于测量主电机的转速和转角位置，并且将测量到的主电机转速和转角位置信号传输到所述控制电路；

所述控制电路，根据主电机转速和转角位置信号，计算输出伺服电机的跟随速度和位置信号，控制所述伺服电机通过所述主轴驱动所述行星转子转动，使行星转子上的行星轮与圆齿蜗杆的圆齿相配合依次同步咬合。

较佳的，所述圆齿蜗杆的圆齿面同机械咬合的行星轮之间有间隙。

较佳的，所述行星转子泵，还包括伺服驱动器、信号转换卡；

所述控制电路，采用可编程逻辑控制器；

所述伺服驱动器，用于驱动伺服电机，让伺服电机按其输出的控制速度运动，并输出长线型反馈信号给可编程逻辑控制器；

所述信号转换卡，将所述伺服驱动器输出的长线型反馈信号转换成可编程逻辑控制器能接收的集电极开路信号。

较佳的，所述伺服电机，通过减速机与行星转子的主轴连接。

较佳的，所述主电机，为交流电机。

较佳的，伺服电机的跟随速度Vf为：

Vf＝Vm/(K1*K2),Vm为主电机的转速，K1为圆齿蜗杆与行星转子的减速比，K2为伺服电机侧减速机的减速比；

伺服电机的跟随位置偏差e为：

e＝Xm/(K1*K2)-y，Xm为主电机的转角位置，y为伺服电机的转角位置值进行一阶微分计算后的数值。

本实用新型的行星转子泵，当主电机的输出轴转动时，驱动圆齿蜗杆和编码器一起运动，编码器就主电机的转速和转角位置进行测量，并且将测量到的主电机转速和转角位置信号传输到控制电路，控制电路根据主电机转速和转角位置信号，计算输出伺服电机的跟随速度和位置信号，控制伺服电机通过主轴驱动行星转子转动。本实用新型的行星转子泵，机械结构简单，安装、调整和维护都比较方便，伺服电机能精确实时跟踪圆齿蜗杆的运动，驱动行星转子同步转动，保证圆齿蜗杆与行星转啮合运动时之间保持有间隙，减少行星转子的行星轮圆齿的受力磨损，延长了行星转子泵的寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面对本实用新型所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是行星转子结构示意图；

图2是本实用新型的行星转子泵一实施例的机械结构示意图；

图3是图2的AA’剖面机械结构示意图；

图4是本实用新型的行星转子泵一实施例的传动原理图；

图5是本实用新型的行星转子泵一实施例的控制结构原理图；

图6是本实用新型的行星转子泵一实施例的数模控制方框图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

行星转子泵，如图2、图3、图4所示，包括主电机2、圆齿蜗杆3、行星转子1、编码器4、伺服电机5和控制电路；

所述行星转子1，如图1所示，包括行星架11、主轴12、多个行星轮14、多个行星轮轴13；

所述行星架11，呈圆盘状；

所述主轴12，垂直于行星架11，并固定在行星架11的中心；

各个行星轮轴13，垂直于行星架11，均匀分布在行星轮架11上并且到行星架11的中心的距离相等；

各行星轮14，分别固定在各个行星轮轴13上；

所述圆齿蜗杆3，一端通过第一联轴器81与主电机2的输出轴连接，另一端通过第二联轴器82与所述编码器4连接；

所述圆齿蜗杆3，中部圆齿面与行星转子1的行星轮14机械咬合；

所述伺服电机5，与行星转子1的主轴12连接；

所述编码器4，用于测量主电机2的转速和转角位置，并且将测量到的主电机转速和转角位置信号传输到所述控制电路；

所述控制电路，根据主电机转速和转角位置信号，计算输出伺服电机5的跟随速度和位置信号，控制所述伺服电机5通过所述主轴12驱动所述行星转子1转动，使行星转子1上的行星轮14与圆齿蜗杆3的圆齿相配合依次同步咬合。

较佳的，所述圆齿蜗杆3中部的圆齿面同机械咬合的行星轮14之间有间隙。

实施例一的行星转子泵，当主电机的输出轴转动时，驱动圆齿蜗杆和编码器一起运动，编码器就主电机的转速和转角位置进行测量，并且将测量到的主电机转速和转角位置信号传输到控制电路，控制电路根据主电机转速和转角位置信号，计算输出伺服电机的跟随速度和位置信号，控制伺服电机通过主轴驱动行星转子转动。实施例一的行星转子泵，机械结构简单，安装、调整和维护都比较方便，伺服电机能精确实时跟踪圆齿蜗杆的运动，驱动行星转子同步转动，保证圆齿蜗杆与行星轮啮合运动时之间保持有间隙，减少行星转子的行星轮圆齿的受力磨损，延长了行星转子泵的寿命。

实施例二

基于实施例一的行星转子泵，如图5所示，还包括伺服驱动器、信号转换卡；

所述控制电路，采用PLC(可编程逻辑控制器)；

所述伺服驱动器，用于驱动伺服电机，让伺服电机按其输出的控制速度运动，并输出长线型反馈信号给PLC。所述信号转换卡，将所述伺服驱动器输出的长线型反馈信号转换成PLC能接收的集电极开路信号。

较佳的，所述伺服电机5，通过减速机6与行星转子1的主轴12连接。

较佳的，所述主电机2，为交流电机。主电机要求功率较大，一般在15kw以上，为了节省成本，可以选用普通的交流电机。实际运用中，如不在乎成本，想达到更好的控制效果，主电机可选用变频电机或伺服电机。

实施例二的行星转子泵，控制电路采用PLC，设计灵活，硬件成本低。长线型反馈信号是伺服驱动器反馈给上位控制系统的一种高速脉冲形式，普通的小型PLC只能接收集电极开路形式的高速脉冲信号，没办法接收长线型的脉冲信号。实施例二的行星转子泵，通过信号转换卡，将伺服驱动器输出的长线型反馈信号转换成普通低价小型PLC可以接收的集电极开路信号(集电极开路信号,也就是信号取自三极管或达林顿管的集电极,当三极管截止时,集电极对地的电阻为高阻抗,如集电极上有一上拉电阻接高电平,此时输出为高电平.当三极管饱和时,此时输出为低电平)，可以进一步降低成本，提高性价比。

实施例三

基于实施例一的行星转子泵，如图6所示，伺服电机的跟随速度Vf为：

Vf＝Vm/(K1*K2),Vm为主电机的转速，K1为圆齿蜗杆与行星转子的减速比，K2为伺服电机侧减速机的减速比；

伺服电机的跟随位置偏差e为：

e＝Xm/(K1*K2)-y，Xm为主电机的转角位置，y为伺服电机的转角位置值进行一阶微分计算后的数值。

由于普通的交流电机运行速度波动大，跟随伺服电机为了快速跟踪交流电机的速度和位置，并控制在机械间隙的可调整范围内，需要建立有效的运动控制模型。

PID控制是由比例、积分、微分调节器并联构成的。将三种调节器综合在一起发挥各自的优势以达到理想的调节效果。

比例调节作用，比例项的作用是成比例地放大偏差的幅值。比例调节器存在静态偏差，在完成调节后使系统稳定在偏离给定值的新稳态。另外，比例系数Kp也是影响比例调节的因素。Kp增大，可以加快系统的响应速度，减小系统静态偏差，提高控制精度。但Kp过大会导致较大的超调，导致系统不稳定。Kp减小可减小系统的超调量，但是会降低系统调节精度。

积分调节作用，在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成比例关系。只要被调参数与给定值之间存在有偏差，调节器的输出信号数值即发生变化。当偏差信号消失后，调节器的输出信号即停止变化。积分调节器的优点是可以避免静态偏差的产生。但缺点是容易产生过调现象。

微分调节作用，微分调节是根据偏差的变化速度进行调节，所以它的动作速度要快于比例调节器。这种超前和加强的调节作用可以减小被调参数的动态偏差。

由于交流电机运行的波动率很大，简单的并联PID调节没办法跟随到位。实施例三的行星转子泵，加入一阶微分环节，对跟随伺服电机的转角位置值进行微分，使伺服电机的跟随偏差控制在设计范围内，来控制交流电机的速度频繁升降，可以避免交流电机的速度波动引起的系统振荡，改善系统的动态性能。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种行星转子泵，其特征在于，包括主电机、圆齿蜗杆、行星转子、编码器、伺服电机；

所述行星转子，包括行星架、主轴、多个行星轮、多个行星轮轴；

所述行星架，呈圆盘状；

所述主轴，垂直于行星架，并固定在行星架的中心；

各个行星轮轴，垂直于行星架，均匀分布在行星轮架上并且到行星架的中心的距离相等；

各行星轮，分别固定在各个行星轮轴上；

所述圆齿蜗杆，一端通过第一联轴器与主电机的输出轴连接，另一端通过第二联轴器与所述编码器连接；

所述圆齿蜗杆，中部圆齿面与行星转子的行星轮机械咬合；

所述伺服电机，与行星转子的主轴连接。

2.根据权利要求1所述的行星转子泵，其特征在于，

所述行星转子泵，还包括控制电路；

所述编码器，用于测量主电机的转速和转角位置，并且将测量到的主电机转速和转角位置信号传输到所述控制电路；

所述控制电路，根据主电机转速和转角位置信号，计算输出伺服电机的跟随速度和位置信号，控制所述伺服电机通过所述主轴驱动所述行星转子转动，使行星转子上的行星轮与圆齿蜗杆的圆齿相配合依次同步咬合。

3.根据权利要求1所述的行星转子泵，其特征在于，

所述圆齿蜗杆的圆齿面同机械咬合的行星轮之间有间隙。

4.根据权利要求2所述的行星转子泵，其特征在于，

所述行星转子泵，还包括伺服驱动器、信号转换卡；

所述控制电路，采用可编程逻辑控制器；

所述伺服驱动器，用于驱动伺服电机，让伺服电机按其输出的控制速度运动，并输出长线型反馈信号给可编程逻辑控制器；

所述信号转换卡，将所述伺服驱动器输出的长线型反馈信号转换成可编程逻辑控制器能接收的集电极开路信号。

5.根据权利要求1所述的行星转子泵，其特征在于，

所述伺服电机，通过减速机与行星转子的主轴连接。

6.根据权利要求1所述的行星转子泵，其特征在于，

所述主电机，为交流电机。