KR101190316B1 - 배터리 및 솔레노이드 전자식 모니터링을 구비하는전자식으로 모니터되는 에어 밸브를 구비한 왕복 펌프 - Google Patents

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Abstract

에어 작동식 펌프(10)는 에어 모터(18)의 밸브 컵(16) 내에 장착된 자석(14)과 밸브(16)의 속도 및 위치를 모니터하기 위해 밸브 커버(22)에 장착된 2개의 리드 센서(20)를 사용한다. 솔레노이드(24)는 밸브 커버(22) 상에 장착되고 밸브 이동 및 그에 따른 펌프(10)의 런어웨이를 정지시키기 위해 밸브 컵(16) 안쪽으로 플런저(26)를 연장시키도록 명령을 받을 수 있다. 배터리 수명을 증가시키고 솔레노이드 플런저 위치를 모니터하기 위해 3가지 방법이 사용될 수 있고, 그 중 2가지는 솔레노이드(24)의 이동을 모니터하기 위해 솔레노이드의 변하는 인덕턴스를 사용한다.
에어 작동식 펌프, 에어 모터, 밸브 컵, 밸브 커버, 리드 센서

Description

배터리 및 솔레노이드 전자식 모니터링을 구비하는 전자식으로 모니터되는 에어 밸브를 구비한 왕복 펌프 {Reciprocating Pump with Electronically Monitored Air Valve Having Battery And Solenoid Electronic Monitoring}
본 출원은 2005년 7월 29일 제출된 미국 가출원 제60/703,595호를 우선권 주장한다.
에어(air) 작동식 왕복 피스톤 펌프는 다양한 유체를 펌핑하기 위한 것으로 공지되어 있다. 이러한 펌프는 피스톤의 2개의 측부로의 에어 유동을 제어하기 위해 통상적으로 기계적 또는 공압적으로 작동되는 에어 밸브를 구비한다. 이러한 펌프의 제어는 전통적으로 펌프 자체보다는 결과적인 유체 유동을 모니터하고 제어하여 수행되어 왔다. 그라코사의 EXTREME-MIXTM 프로포셔너(proportioner)와 같은 종래 기술의 장치는 제어를 위해 피스톤의 위치를 모니터한다.
따라서, 본 발명의 목적은 피스톤 위치, 사이클 및 유동 속도, 총 사이클, 런어웨이(runaway) 제어, 및 고장난 에어 모터 및 펌프 하부 부품의 진단 능력을 모니터하는 것을 허용하도록, 왕복식 에어 모터의 향상된 모니터 및 제어를 허용하는 시스템을 제공하는 것이다.
제어기는 에어 모터의 밸브 컵 내에 장착된 자석과 밸브의 속도 및 위치를 모니터하기 위해 밸브 커버 내에 장착된 2개의 리드 센서를 사용한다. 솔레노이드는 밸브 커버 상에 장착되고, 밸브 이동 및 그에 따른 (통상적으로 중단된 유체 공급에 의해 유발되는) 펌프의 런어웨이를 정지시키기 위해 밸브 컵 안쪽으로 플런저를 연장시키도록 명령을 받을 수 있다. 사용자 인터페이스는 펌프를 설정하고 제어하기 위한 LCD 및 버튼을 포함한다. 표시부는 사이클 속도, (다양한 단위의) 유동 속도, 총 사이클 및 진단 오류를 표시하기 위해 전환될 수 있다. 설정 파라미터는 유체 단위(쿼트, 리터 등) 및 런어웨이 설정점을 포함할 수 있다.
리드 스위치 및 자석은 에어 밸브가 각각의 스트로크의 극단 위치에 있을 때 또는 전이 상태에 있을 때 또는 그 모두를 탐지하도록 위치된다. 제어기는 에어 밸브의 변화하는 위치에 의해 활성화되는 리드 스위치의 개폐를 카운팅함으로써 모터가 운전되는 속도를 계산한다. 그 다음 제어기는 상기 속도를 미리 프로그래밍된 값과 비교해서 에어 모터가 런어웨이 상태에 있는지를 결정한다. 그러한 상태에 있을 때, 제어기는 솔레노이드를 활성화시켜서 모터를 정지시키는 전환(changeover)을 방지한다. 이것은 누수된 유체 및/또는 펌프 손상을 방지하는 역할을 한다.
배터리 수명을 증가시키고 솔레노이드 플런저 위치를 모니터하기 위해 3가지 방법이 사용될 수 있고, 그 중 2가지는 솔레노이드의 이동을 모니터하기 위해 솔레노이드의 변하는 인덕턴스를 사용한다.
제1 방법에 있어서, 제어기 소프트웨어는 솔레노이드가 통전되었을 때 솔레노이드의 전압 곡선을 모니터한다. 솔레노이드 플런저가 그 스트로크의 종점이 이르렀을 때, 소프트웨어는 전압 펄스를 정지시킨다.
그 다음 실시예에 있어서, 제어기 소프트웨어는 솔레노이드가 통전되었을 때 솔레노이드의 전압 곡선을 모니터한다. 전압 스파이크가 전압 곡선의 종점(고정된 시간의 양)에 존재하지 않는다면, 제어기 소프트웨어는 솔레노이드가 래치되지 않았고 그에 따라서 그의 요구되는 이동을 완료하지 않았음을 인지한다.
최종 실시예에서, 현재 배터리 전위가 솔레노이드를 활성화하기에 충분한지를 판단하도록, 전압 펄스가 인가되었을 때 솔레노이드를 가로질러 전압이 측정된다.
본 발명의 이러한 그리고 다른 목적 및 장점은 수개의 도면에 걸쳐 유사한 도면 부호는 동일하거나 유사한 부분을 가리키는 첨부 도면과 함께 후속하는 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
도1은 자석 및 리드 스위치를 보여주는 본 발명의 일부로서 에어 밸브의 단면을 도시한다.
도2는 본 발명의 일부로서 에어 밸브의 단면인 도1의 상세부를 도시한다.
도3은 솔레노이드를 보여주는 본 발명의 일부로서 에어 밸브의 (도1의 반대측) 단면을 도시한다.
도4는 본 발명과 합체되는 펌프를 도시한다.
도5는 본 발명의 사용자 인터페이스의 상세부를 도시한다.
도6은 시간 경과에 따른 전압 강하를 도시한다.
에어 작동식 왕복 피스톤 펌프(10)에 있어서, 제어기(12)는 에어 모터(18)의 밸브 컵(16) 내에 장착된 자석(14)과 밸브(16)의 속도 및 위치를 모니터하기 위해 밸브 커버(22)에 장착된 2개의 리드 센서(20)를 사용한다. 솔레노이드(24)는 밸브 커버(22) 상에 장착되고 밸브 이동 및 그에 따른 (통상적으로 유체 공급의 중단 또는 누수/파열부를 가지는 다른 공급 도관의 호스에 의해 유발되는) 펌프(10)의 런어웨이를 정지시키기 위해 밸브 컵(16) 안쪽으로 플런저(26)를 연장시키도록 명령을 받을 수 있다. 사용자 인터페이스(28)는 펌프(10)를 설정하고 제어하기 위한 LCD 표시부(30) 및 버튼(32)을 포함한다. 표시부(30)는 사이클 속도, (다양한 단위의) 유동 속도, 총 사이클 및 진단 오류를 표시하기 위해 전환될 수 있다. 설정 파라미터는 유체 단위(쿼트, 리터 등) 및 런어웨이 설정점을 포함할 수 있다.
리드 스위치(20) 및 자석(14)은 에어 밸브(16)가 각각의 스트로크의 극단 위치 또는 전이 상태에 있을 때 또는 그 모두를 탐지하도록 위치된다. 제어기(12)는 에어 밸브(16)의 변화하는 위치에 의해 활성화되는 리드 스위치(20)의 개폐를 카운팅함으로써 모터(18)가 운전되는 속도를 계산한다. 그 다음 제어기(12)는 상기 속도를 미리 프로그래밍된 값과 비교해서 에어 모터(18)가 런어웨이 상태에 있는지를 결정한다. 그러한 상태에 있을 때, 제어기(12)는 솔레노이드(24)를 활성화시켜서 모터(18)를 정지시키는 변환을 방지한다. 이것은 누수된 유체 및/또는 펌프 손상 을 방지하는 역할을 한다.
배터리 수명을 증가시키고 솔레노이드 플런저 위치를 모니터하기 위해 3가지 방법이 사용될 수 있고, 그 중 2가지는 솔레노이드의 이동을 모니터하기 위해 솔레노이드의 변하는 인덕턴스를 사용한다.
제1 방법에 있어서, 제어기(12) 소프트웨어는 솔레노이드(24)가 통전되었을 때 솔레노이드(24)의 전압 곡선을 모니터한다. 솔레노이드(24) 플런저가 그 스트로크의 종점이 이르렀을 때, 소프트웨어는 전압 펄스를 정지시킨다.
그 다음 실시예에 있어서, 제어기 소프트웨어는 솔레노이드(24)가 통전되었을 때 솔레노이드(24)의 전압 곡선을 모니터한다. 전압 스파이크가 전압 곡선의 종점(고정된 시간의 양)에 존재하지 않는다면, 제어기 소프트웨어는 솔레노이드(24)가 래치되지 않았고 그에 따라서 그의 요구되는 이동을 완료하지 않았음을 인지한다.
최종 실시예에서, 현재 배터리 전위가 솔레노이드(24)를 활성화하기에 충분한지를 판단하도록, 전압 펄스가 인가되었을 때 솔레노이드(24)를 가로질러 전압이 측정된다.
후속하는 청구 범위에 의해 한정되는 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고, 다양한 변경예 및 개조예가 펌프 제어기에 이루어질 수 있다는 것을 알 수 있다.

Claims (3)

  1. 밸브 컵 및 밸브 커버를 구비한 에어 밸브를 가지는 에어 작동식 펌프를 제어하는 방법이며,
    에어 모터의 상기 밸브 컵 내에 장착된 자석과, 밸브의 속도 및 위치를 모니터하기 위해 밸브 커버 내에 장착된 제1 및 제2 리드 센서와, 상기 밸브 커버 상에 장착되면서 플런저와 전압 곡선을 가지는 솔레노이드를 제공하는 단계와,
    솔레노이드가 통전되었을 때 상기 솔레노이드의 전압 곡선을 모니터하는 단계와,
    솔레노이드 플런저가 그 스트로크의 종점이 이르렀을 때, 전압 펄스를 정지시키는 단계를 포함하고,
    상기 솔레노이드는 밸브 이동을 정지시키기 위해 상기 전압 펄스로써 상기 플런저를 상기 밸브 컵 안쪽으로 연장시킬 수 있는 에어 작동식 펌프 제어 방법.
  2. 밸브 컵 및 밸브 커버를 구비한 에어 밸브를 가지는 에어 작동식 펌프를 제어하는 방법이며,
    에어 모터의 상기 밸브 컵 내에 장착된 자석과, 밸브의 속도 및 위치를 모니터하기 위해 밸브 커버 내에 장착된 제1 및 제2 리드 센서와, 상기 밸브 커버 상에 장착되면서 플런저와 전압 곡선을 가지는 솔레노이드를 제공하는 단계와,
    전압 스파이크를 위해 고정된 주기의 시간에 걸쳐 솔레노이드가 통전되었을 때 상기 솔레노이드의 전압 곡선을 모니터하는 단계와,
    상기 고정된 주기의 시간 동안에 상기 스파이크가 발생하지 않았다면 알람을 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 솔레노이드는 밸브 이동을 정지시키기 위해 전압 펄스로써 상기 플런저를 상기 밸브 컵 안쪽으로 연장시킬 수 있는 에어 작동식 펌프 제어 방법.
  3. 밸브 컵 및 밸브 커버를 구비한 에어 밸브를 가지는 에어 작동식 펌프를 제어하는 방법이며,
    에어 모터의 상기 밸브 컵 내에 장착된 자석과, 밸브의 속도 및 위치를 모니터하기 위해 밸브 커버 내에 장착된 제1 및 제2 리드 센서와, 상기 밸브 커버 상에 장착되면서 플런저와 전압 곡선을 가지는 솔레노이드를 제공하는 단계와,
    현재 배터리 전위가 상기 솔레노이드를 활성화하기에 충분한지를 판단하기 위해 솔레노이드가 통전되었을 때 상기 솔레노이드의 전압 곡선을 모니터하는 단계와,
    상기 배터리 전위가 상기 솔레노이드를 활성화하기에 충분하지 않다면 알람을 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 솔레노이드는 밸브 이동을 정지시키기 위해 전압 펄스로써 상기 플런저를 상기 밸브 컵 안쪽으로 연장시킬 수 있는 에어 작동식 펌프 제어 방법.
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