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具有泵驱动系统的流体喷射器实质审查 发明

技术领域

[0003] 本公开总体上涉及流体排量系统(fluid displacement system),并且更特别地涉及用于往复运动式流体排量泵的驱动系统。

相关背景技术

[0004] 流体排量系统,诸如用于涂料的流体分配系统,典型地利用正排量泵(positive displacement pump),诸如轴向排量泵,来从容器抽取流体并向下游驱动流体。轴向排量泵典型地安装到驱动器壳体并由电动机驱动。泵杆附接到往复运动驱动器,该往复驱动器驱动泵杆的往复运动,从而将流体从容器抽取至泵中,然后将流体从泵向下游驱动。在某些情况下,电动机可以为泵提供动力。电动机经由齿轮减速系统附接到泵,齿轮减速系统增加电动机的扭矩。

具体实施方式

[0030] 本发明涉及一种用于往复运动式流体排量泵的驱动系统。本公开的驱动系统具有电动机,电动机具有旋转输出,旋转输出引起泵的泵送。一些示例具有驱动器,驱动器连接到电动机并且接收来自电动机的旋转输出并为泵的泵送提供动力。驱动器可以将旋转输出转换成直线移动,诸如往复运动直线移动,以引起泵的泵送。驱动器的一些示例可以包括偏心驱动器。驱动器可以将电动机的转子的旋转输出转换为提供给泵的流体位移器的直线往复运动输入。转子可以设置在定子的外部以围绕定子旋转,使得电动机是外转子电动机。
[0031] 控制器可以控制电动机的操作以引起泵的泵送。控制器可以配置为使泵根据目标流体参数输出流体。例如,目标流体参数可以是目标压力、目标流速等。一个或多个传感器可以生成由控制器用于控制喷射流体的输出的信息。一个或多个传感器可以包括配置为生成关于由泵输出的流体的信息的传感器,诸如压力传感器、流量计等。一个或多个传感器可以包括配置为生成关于流体喷射器的一个或多个部件的位置的信息的传感器。例如,一个或多个传感器可以生成关于电动机的位置(例如,电动机的转子的旋转位置)、驱动器的位置(例如,驱动器的旋转部件的旋转位置)、流体位移器的位置(例如,流体位移器的直线位置)等的信息。流体位移器的位置可以通过直接感测(例如,通过感测流体位移器的轴的位置)或通过间接感测(例如,直接感测转子的旋转位置并基于转子的感测位置来确定流体位移器的位置)。
[0032] 控制器可以基于流体位移器的位置来控制电动机的操作。喷射系统可以包括往复运动式流体位移器(例如,活塞或隔膜等)。控制器可以基于流体位移器在泵冲程内的感测位置来控制电动机的操作。往复运动式流体位移器在操作期间改变冲程方向。控制器可以基于流体位移器相对于流体位移器的转换点的位置来控制电动机的操作。控制器可以配置为基于流体位移器的位置来改变电动机的速度。控制器可以配置为基于流体位移器的位置来改变供应到电动机的电力。
[0033] 控制器可以基于目标压力控制电动机的操作。控制器可以基于关于所选择的目标压力的公差范围来控制电动机的启动和停止。控制器可以基于感测压力超过目标压力一阈值量,诸如通过停止电动机来停止泵的泵送,并可以基于感测压力下降到低于目标压力一阈值量,诸如通过为电动机供电来开始泵的泵送。控制器可以根据所选择的目标压力来实现不同的公差范围。
[0034] 控制器可以配置为以不同的操作模式操作。控制器可以基于控制器的操作模式来改变对电动机的控制。例如,控制器可以在不同操作模式下实现用于启动和停止电动机的不同大小的公差范围。例如,控制器可以在低压模式下操作时实现较窄的公差范围,并可以在高压模式下操作时实现较大的公差范围。
[0035] 控制器可以配置为选择性地置于多个潜在操作模式之一。操作模式可以与压力范围相关联。控制器可以配置为在目标压力落入与操作模式相关联的压力范围内时以一模式操作。例如,低压范围可以与第一模式相关联,并且高压范围可以与第二模式相关联。多个压力范围可以重叠,使得控制器可以针对单个目标压力以多个操作模式操作。
[0036] 喷射系统可以包括向控制器提供压力设定信息的输入接口。压力设定信息向控制器提供目标压力。输入接口能由用户操纵以允许用户向控制器提供期望的目标压力。例如,输入接口可以配置为开关、拨盘、旋钮、滑块、操纵杆、曲柄、图形用户界面等中的一项或多项。用户界面可以在与压力范围内的最小压力设定相关联的最小压力状态跟与压力范围内的最大压力设定相关联的最大压力状态之间是能调整的。当在最小压力状态与最大压力状态之间调整输入接口时,控制器可以调整目标压力。
[0037] 控制器可以根据控制器的操作状态来解释从输入接口接收的输入。当以第一模式操作时,控制器可以基于输入接口的增量来将目标压力调整第一压力值。然后,当以第二模式操作时,控制器可以基于输入接口的增量来将目标压力调整与第一压力值不同的第二压力值。重新映射来自输入接口的输入允许单个输入接口向控制器提供目标参数信息,而不管控制器的操作模式如何。
[0038] 图1A是喷射系统1的正立面示意性框图。图1B是喷射系统1的侧立面示意性框图。一起讨论图1A和图1B。示出了支撑件2、贮存器3、供应管线4、喷枪5和驱动系统10。驱动系统
10包括电动机12、驱动机构14、泵框架18和排量泵19。支撑件2包括支撑框架6和轮子7。示出了流体位移器16和排量泵19的泵体19a。喷枪5包括手柄8和触发器9。
[0039] 喷射系统1是用于将各种流体的喷射施加到基底上的系统,各种流体的示例包括涂料、水、油、染剂、饰面、骨料、涂层和溶剂等。驱动系统10(也可以称为泵组件)可以产生高流体泵送压力,诸如约3.4至69兆帕(MPa)(约500至10,000镑/平方英寸(psi))或甚至更高。在一些示例中,泵送压力在约20.7至34.5MPa(约3,000至5,000psi)的范围内。高流体泵送压力对于将流体雾化成喷雾用于将流体施加到表面是有用的。
[0040] 驱动系统10配置为从贮存器3抽取喷射流体,并将流体向下游泵送到喷枪5,用于施加在基底上。支撑件2连接到驱动系统10并相对于贮存器3支撑驱动系统10。支撑件2可以接收来自驱动系统10的负载并对其作出反应。例如,支撑框架6可以连接到泵框架18以对在泵送期间产生的负载作出反应。在所示的示例中,轮子7连接到支撑框架6,以便于在作业现场之间以及在作业现场内移动。
[0041] 泵框架18支撑驱动系统10的其他部件。电动机12和排量泵19连接到泵框架18。电动机12是具有定子和转子的电动机。电动机12可以配置为由任何期望的电源类型供电,诸如直流(DC)、交流(AC)和/或直流和交流的组合。转子配置为响应于通过定子的电流(诸如直流或交流信号)而围绕电动机轴线MA旋转。在一些示例中,转子可以围绕定子旋转,因而电动机12为外转子电动机。
[0042] 驱动机构14连接到电动机12,以由电动机12驱动。驱动机构14也可以称为驱动器。驱动机构14接收来自电动机12的旋转输出并驱动泵19的移动以引起泵19的泵送。例如,驱动器14可以将旋转输出转换成沿着泵轴线PA的直线输入。在所示的示例中,驱动机构14连接到流体位移器16以驱动流体位移器16沿着泵轴线PA的往复运动。如图1B所示,电动机轴线MA横向于泵轴线PA设置。更具体地,电动机轴线MA可以与泵轴线PA正交。在所示的示例中,流体位移器16在泵体19a(诸如下面讨论的缸94)内往复运动,以通过供应管线4将喷射流体从贮存器3泵送到喷枪5。
[0043] 在一些示例中,电动机12、驱动机构14和流体位移器16可以同轴地设置,使得电动机轴线MA和泵轴线PA同轴。例如,泵19可以配置为转子‑定子泵,其中旋转部件相对于静止部件移动以泵送流体,诸如螺旋杆在叶状套筒内旋转。
[0044] 在操作期间,用户可以通过移动支撑件2将驱动系统10操纵到相对于目标基底的期望位置。例如,用户可以通过使用轮7使支撑框架6倾斜并将驱动系统10滚动到期望的位置来操纵驱动系统10。在一些示例中,手柄可以从驱动系统10延伸,并且用户可以通过抓握手柄并携带驱动系统10来在工作现场内或在工作现场之间操纵驱动系统10。排量泵19设置为从贮存器3抽取喷射流体。在一些示例中,排量泵19可以延伸到贮存器3中。电动机12向驱动机构14提供旋转输入,并且驱动机构14向流体位移器16提供输入以引起驱动流体位移器16。流体位移器16从贮存器3抽取喷射流体,并驱动喷射流体向下游通过供应管线4到达喷枪5。
[0045] 用户可以通过抓握喷枪5的手柄8来操纵喷枪5,诸如用用户的单手。用户通过致动触发器9来引起喷射。致动触发器9可以打开喷枪5内的阀,以允许从喷枪5释放加压流体。流体可以通过使喷射流体雾化的喷嘴而发射。喷嘴可以将喷射流体成形为期望的图案,诸如扇形、锥形等。在一些示例中,由驱动系统10产生的压力将离开喷枪5的喷射流体雾化以产生流体喷雾。在一些示例中,喷枪5是无空气喷射器。
[0046] 图2是驱动系统10的前侧的等距视图。图3是驱动系统10的分解视图。图4是驱动系统10的横截面视图。图4A是图4的部分4A的放大视图。图5是用于图2的驱动系统和排量泵的支撑框架的等距前视侧视图。示出了电动机12、控制面板13、驱动机构14、流体位移器16、支撑框架18和排量泵19。图2至图4示出了驱动机构14的一个实施例,驱动机构14联接到外转子电动机12并配置为向泵19的流体位移构件的往复运动提供动力。图5示出了配置为机械地支撑电动机12和泵19的支撑框架18的一个实施例。
[0047] 电动机12包括定子20、转子22和转轴(axle)23。在所示的示例中,电动机12可以是可逆电动机,因为定子20可以引起转子22围绕电动机轴线A在两个旋转方向中的任一个旋转方向(例如,顺时针或逆时针)上旋转,电动机轴线A可以与图1A和图1B中所示的电动机轴线MA相同。电动机12沿轴线A设置并从第一端部24延伸到第二端部26。第一端部24可以为输出端部,输出端部配置为提供来自电动机12的旋转输出。第二端部26可以为电输入端部,电输入端部配置为接收电力以提供给定子20,从而为电动机12的操作提供动力。例如,一根或多根导线w可以延伸到电输入端部26中并延伸到定子20,以提供电力来操作定子20。
[0048] 转子22可以由壳体形成,壳体具有设置在第一壁30与第二壁32之间的圆柱形主体28。圆柱形主体相对于电动机轴线A在第一壁30与第二壁32之间轴向地延伸。第一壁30和第二壁32从圆柱形主体28实质上径向向内并朝向电动机轴线A延伸。圆柱形主体28和/或第一壁30和/或第二壁32可以具有从和/或沿着主体28和/或壁30、32径向和/或轴向和/或圆柱形地伸出的翅片31。转子22包括设置在内周面35上的永磁体阵列34。内圆周面35可以是圆柱形主体28的径向内侧。第二壁32可以具有轴向延伸的凸缘36,凸缘36配置为接纳在圆柱形主体28的内径中。第二壁32可以通过紧固件、粘合剂、焊接、压配合、过盈配合或其他期望的连接方式而紧固到圆柱形主体28。例如,螺栓37或另一个紧固件可以连接壁32和圆柱形主体28。第二壁32可以在内径开口处具有径向延伸的环形凸缘38。环形凸缘38可以旋转地联接到转轴23,诸如通过轴承48。环形凸缘38可以至少部分地限定用于接收轴承48的外圈
49并预加载轴承48的接收台肩。转子22可以包括从第一壁30轴向地延伸的多个圆柱形凸出部40、41。圆柱形凸出部40、41可以将转子22旋转地联接到定子20和支撑框架18。
[0049] 具有内圈43、外圈44和滚动元件45的轴承42在与第二端部26相对的转轴端部46处将转子22旋转地联接到定子20。具有外圈49、内圈50和滚动元件51的轴承48在第二端部26处将转子22旋转地联接到定子20。
[0050] 支撑框架18在输出端部24处经由轴承52机械地联接到转子22,轴承52具有外圈53、内圈54和滚动元件55。转子22可以被接收在支撑框架18中,使得转子22的一部分延伸到支撑框架18中并被支撑框架18的一部分径向地环绕。轴承52可以设置在转子22与支撑框架
18之间,使得轴承52和支撑框架18都从转子22在输出端部24处的部分径向地向外定位。波形弹簧垫圈56可以设置在轴承52与支撑框架18之间。在轴承42与转轴23之间可以设置附加波形弹簧垫圈57。
[0051] 支撑框架18包括泵框架58(最佳参见图5)和支撑构件60。应当理解,术语构件可以指固定在一起的单件或多件。泵框架58机械地支撑泵19和电动机12。泵框架58在输出端部24处经由轴承52机械地联接到转子22。泵框架58可以包括泵壳体部分62、外框架主体63、凸出部64a、支撑肋65、手柄附接件66和毂67。支撑构件60提供用于电动机12的框架。支撑构件
60机械地联接泵框架58和电动机12,并支撑泵反作用力和电动机反作用力两种反作用力。
支撑构件60从输出端部24处的泵框架58延伸到电输入端部26处的转轴23。支撑构件60可以包括连接构件68、基板70和框架构件72。框架构件72可以包括凸出部64b、支撑柱73、毂74、肋75和支撑环76。基板70可以包括支撑柱71。泵框架58和框架构件72相对于轴线A设置在电动机12的相对的轴向端部上。电动机轴线A在输出端部24处的法线方向的第一平面可以延伸穿过泵框架58。电动机轴线A在输入端部26处的法线方向的第二平面可以延伸穿过框架构件72。这两个平面沿着电动机轴线A轴向地间隔开且不相交。
[0052] 控制面板13可以安装到支撑框架18并由支撑框架18支撑。具体地,控制面板13可以相对于轴线A在框架构件72的与电动机12相对的轴向侧上安装到框架构件72,使得框架构件72将控制面板13与电动机12分开并沿着轴线A直接设置在控制面板13与电动机12之间。控制面板13可以经由框架构件72从电动机12悬臂式伸出。控制面板13可以从支撑框架18悬臂式伸出。在所示的示例中,控制面板13在控制支撑柱73处安装到框架构件。控制支撑柱73从框架构件72轴向地延伸并远离电动机12。控制支撑柱73可以提供框架构件72导热元件与控制面板13之间的直接接触,诸如金属对金属接触,以便于热传递,如下面更详细地讨论的。
[0053] 控制面板13可以包括和/或支撑控制器15和驱动系统10的各种其他控制和/或电气元件。控制器15可操作地电地和/或通信地连接到电动机12,以控制电动机12的操作,从而控制排量泵19的泵送。控制器15可以是用于控制排量泵19的泵送的任何期望的配置,并可以包括控制电路和存储器。控制器15配置为存储软件、存储可执行代码、实现功能集和/或处理指令。控制器15配置为执行本文讨论的任何功能,包括从本文引用的任何传感器接收输出,检测本文引用的任何状况或事件,以及控制本文引用的任何部件的操作。控制器15可以具有用于控制驱动系统10的操作、控制电动机12的操作、收集数据、处理数据等的任何合适的配置。控制器15可以包括硬件、固件和/或存储的软件,并且控制器15可以完全或部分地安装在一个或多个板上。控制器15可以是适合于根据本文描述的技术操作的任何类型。虽然控制器15被示出为单个单元,但是应当理解,控制器15可以设置在一个或多个板上。在一些示例中,可以将控制器15实现为多个分立的电路子组件。在一些示例中,可以跨一个或多个位置实现控制器15,使得形成控制器15的一个或多个但少于全部的部件设置在控制面板13中和/或由控制面板13支撑。在一些示例中,控制器15设置在除了控制面板13之外的位置处。
[0054] 控制器15可以包括微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他等效的离散或集成逻辑电路中的任何一个或多个。计算机可读存储器可以配置为在操作期间存储信息。在一些示例中,计算机可读存储器可以被描述为计算机可读存储介质。在一些示例中,计算机可读存储介质可以包括非暂态介质。术语“非暂态”可以指示存储介质不体现在载波或传播信号中。在一些示例中,非暂态存储介质可以存储可以随时间改变的数据(例如,在RAM或高速缓存中)。控制模块14和/或电动机控制器22的计算机可读存储器可以包括易失性存储器和非易失性存储器。易失性存储器的示例可以包括随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)以及其他形式的易失性存储器。非易失性存储器的示例可以包括磁性硬盘、光盘、闪存、或者电可编程存储器(EPROM)或电可擦除可编程(EEPROM)存储器的形式。在一些示例中,存储器用于存储由控制电路执行的程序指令。在一个示例中,存储器由在控制模块14或电动机控制器22上运行的软件或应用程序使用,以在程序执行期间临时存储信息。
[0055] 控制面板13还被示为包括用户界面17。用户界面17可以配置为输入和/或输出设备。用户界面17可以设置在控制面板以外的位置。用户界面17可以配置为接收输入和/或提供输出。用户界面17的示例可以包括声卡、视频图形卡、扬声器、显示设备(诸如液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、有机发光二极管(OLED)显示器等)、触摸屏、键盘、鼠标、操纵杆、拨盘、开关、图形用户界面(GUI)、或者用于便于以用户或机器能理解的形式输入和/或输出信息的其他类型的设备中的一项或多项。虽然用户界面17被示出为形成为控制面板13的一部分,但是应当理解,在一些示例中,用户界面17可以控制面板13设置并通信地连接到其他部件,诸如控制器15。
[0056] 控制器15可以配置为基于针对由泵19输出的流体的目标压力来控制电动机12的操作。在一些示例中,用户界面17形成为和/或包括输入接口,通过输入接口可以将目标压力提供给控制器15。输入接口可以在对应于泵19的最小压力设定的最小压力状态与对应于泵19的最大压力设定的最大压力状态之间能致动。用户可以在用户界面17处输入参数输出设定。输入接口配置为向控制器提供参数设定信息,参数设定信息指示用于由泵19输出的目标参数,诸如压力或流量。在一些示例中,用户界面17配置为向控制器15提供压力设定信息,压力设定信息指示针对来自泵19的输出的目标压力。输入接口可以配置为接收来自用户的输入并向控制器15提供关于目标压力的信息。例如,输入接口可以配置为开关、拨盘、GUI、旋钮、滑块、操纵杆等。在最小设定状态与最大设定状态之间递增输入接口改变目标压力。朝向最大状态递增输入接口增加目标压力,并且朝向最小状态递增输入接口减小目标压力。输入接口可以在离散位置之间递增,或者可以配置为在最小压力状态与最大压力状态之间能无限调整。
[0057] 驱动机构14连接到电动机12和泵19。驱动机构14配置为接收来自转子22的旋转输出,并将旋转输出转换成输入到流体位移器16的移动。在所示的示例中,驱动机构14包括偏心驱动器78、驱动构件80和驱动连杆82。偏心驱动器78可以包括套筒83和紧固件84。驱动构件80可以包括从动件86和轴承构件89。驱动连杆82可以包括连接槽90和销92。
[0058] 在所示的示例中,泵19包括流体位移器16,流体位移器16配置为在缸94内往复运动以泵送流体。在所示的示例中,流体位移器16为活塞,活塞配置为沿泵轴线PA往复运动以泵送流体。然而,应当理解,流体位移器16可以具有其他期望的配置,诸如隔膜、柱塞等等。在所示的示例中,流体位移器16包括轴91和连接器93。泵19包括连接到支撑框架18的缸94。
止回阀95、96调节通过泵19的流量。在所示的示例中,止回阀95安装到形成流体位移器16的活塞以与活塞一起行进。泵16配置为通过管线98从贮存器3抽取流体,并通过管线4将流体输出到喷枪5。
[0059] 喷枪5配置为输出喷射流体的雾化喷雾。喷枪5在所示的示例中配置为手持式喷射器,包括配置为由用户的单手抓握的手柄8和配置为由用户致动以打开喷枪5中的阀以允许喷射流体的喷射的触发器9。
[0060] 支撑框架18支撑电动机22和泵19。如下面进一步详细讨论的,支撑框架18通过轴承接口动态地连接到转子22并静态地连接到定子20。支撑框架18静态地连接到泵19。电动机12经由转子22动态地连接到支撑框架18并经由定子20静态地连接到支撑框架18。电动机12经由流体位移器16动态地连接到泵19。泵19静态地连接到支撑框架18并动态地连接到电动机12。
[0061] 在所示的示例中,电动机12为具有内定子20和外转子22的电动机。电动机12可以配置为由任何期望的电源类型供电,诸如直流(DC)、交流(AC)和/或直流和交流的组合。定子20包括电枢绕组21,并且转子22包括永磁体34。转子22配置为响应于通过定子20的电流信号而围绕电动机轴线A旋转。转子22经由驱动机构14在转子22的输出端部24处连接到流体位移器16。驱动机构14接收来自转子22的旋转输出,并向流体位移器16提供直线往复运动输入。支撑框架18在输出端部24处机械地支撑电动机12,并通过缸94与泵19之间的连接而机械地支撑往复运动式流体排量泵19。支撑框架18至少部分地容纳往复运动式泵19的流体位移器16。在所示的示例中,缸94通过夹具25安装到泵框架58,夹具25在夹具25的第一构件与夹具25的第二构件之间接收支撑框架的一部分。例如,凸缘59可以被接收在夹具25的两个构件之间。
[0062] 定子20限定电动机12的轴线A。定子20围绕转轴23设置并由转轴23支撑。转轴23安装成在操作期间相对于电动机轴线A静止。定子20固定到转轴23,以维持定子20相对于电动机轴线A的位置。可以通过在电动机12的电输入端部26处或通过电输入端部26的电连接向电枢绕组21供应电力。每一个绕组21可以是电动机12的相的一部分。在一些示例中,电动机12可以包括三个相。可以根据电偏移正弦波形向每一个相提供电力。例如,具有三个相的电动机可以使每一个相接收与其他相电偏移120度的电力信号。转轴23可以是通向电输入端部26的空心轴,用于接收来自电动机12外部的电线。在替代实施例中,转轴23可以是实心的,可以具有键,可以是D形的,或其他类似的设计。在一些实施例中,转轴23可以由垂直于轴线A截取的多个圆柱形横截面限定,多个圆柱形横截面具有变化的直径以适应在转轴23的电输入端部26处与支撑框架18的机械联接以及在转轴23的轴向相对端46处与转子22的联接。例如,转轴23的第一端部可以径向地设置在定子20与转子22之间,并具有比用于接收电输入的轴向相对端部46更大的直径。
[0063] 转子22与定子20同轴并围绕定子20设置,并配置为绕轴线A旋转。转子22可以由具有在第一壁30与第二壁32之间延伸的圆柱形主体28的壳体形成,使得转子22定位成围绕定子20的三个侧面延伸。转子22包括永磁体阵列34。永磁体阵列34可以设置在圆柱形主体28的内圆周面35上。气隙将永磁体阵列34与定子20分开,以允许转子22相对于定子20旋转。转子22可以在电动机12的输出端部24处的定子20和转轴23的整个径向范围内与定子20和转轴23重叠。在一些示例中,转子22可以在电动机12的输出端部24处完全包围定子20和转轴23。转子22可以在电动机12的电输入端部26处的定子20的径向范围上部分地或完全地与定子20重叠。第二壁32从圆柱形主体28径向地向内朝向转轴23延伸。转轴23可以延伸穿过与转轴23同心的第二壁32中的开口,并可以在轴向方向AD2上从第二壁32轴向地向外延伸。在所示的示例中,第二壁32通过轴承48在电动机12的电输入端部26处与转轴23径向地分离,以允许转子22相对于转轴23旋转。
[0064] 通常,定子20产生与转子22的多个磁性元件相互作用的电磁场,以使转子22围绕定子20旋转。更具体地,定子20包括产生电磁场的多个绕组21。由绕组21产生的电磁场径向地面向外,朝向转子22。转子22或者包括沿周向排列在转子22内的多个永磁体34,或者包括临时磁化金属材料的多个绕组,这两者都沿周向排列在转子22内。在转子22的任一配置中,由定子20的多个螺线管21产生的电磁场吸引和/或排斥转子22的磁性元件,以使转子22围绕定子20旋转。
[0065] 转子22的第一壁30和/或第二壁32可以与圆柱形主体28一体地形成或者可以机械地紧固到圆柱形主体28。与圆柱形主体28的机械连接可以以任何期望的方式形成,诸如通过紧固件、过盈配合、焊接、粘合剂等。转子22形成为使得转子22的封闭端部朝向泵19的往复运动轴线PA定向,并使得转子22的开口端部朝向控制面板13定向。转子22的封闭端部(由壁30形成)面向泵19,并且开口端部(由壁32形成,其开口以便于电连接)沿着电动机轴线A远离泵19定向。转子22的开口端部朝向控制面板13。在所示的示例中,穿过壁32的开口直接通向控制面板13与电动机22之间的空间。
[0066] 第一壁30可以具有锥形厚度和/或可以在转轴23与圆柱形主体28之间成角度。第一壁30可以具有锥形厚度,其中厚度在径向方向上从圆柱形主体28朝向轴线A增加。在所示的示例中,第一壁30的轴向定向面被塑形为使得第一壁30在第一轴向方向上向外拱起。在所示的示例中,第一壁30与圆柱形主体28一体地形成。
[0067] 在所示的示例中,第二壁32与圆柱形主体28分开形成并连接到圆柱形主体28。在所示的示例中,第二壁32通过多个紧固件,更具体地通过螺栓37紧固到圆柱形主体28的外径部分。第二壁32可以包括在径向外端处的轴向延伸的凸缘36,轴向延伸的凸缘36可以与圆柱形主体28的内径形成滑动配合。轴向延伸的凸缘36使第二壁32与圆柱形主体28对齐,以在组装期间提供适当的对齐并防止转子22由于未对齐而不平衡。轴向延伸的凸缘36有利于圆柱形主体28与第二壁30之间的同心。轴向延伸的凸缘36可以是环形的。圆柱形主体28和/或第一壁30和第二壁32中的一者或两者可以包括向外(轴向地和/或径向地)延伸以在转子22旋转时推动空气的一个或多个翅片31。例如,可以使用翅片31将冷却空气引向控制面板13。翅片31可以由导热材料形成,以充当散热器,从而将热量传导远离电动机12。
[0068] 轴承42、48和52沿旋转轴线A同轴地设置,使得轴承42、48和52的旋转构件沿旋转轴线A旋转。轴承42、48和52可以在尺寸上实质上相似,或者可以在尺寸上变化以支撑不同的负载并适应空间约束。轴承42和48的尺寸可以实质上相似,而输出端部24处的轴承52可以更大以适应转子22在输出端部24处接收的往复运动负载。在一些示例中,所有三个轴承42、48、52可以具有不同的尺寸。在所示的示例中,端部轴承52大于端部轴承48,并且端部轴承48大于中间轴承42。轴承42、48和52的滚动元件在径向位置上可以相对于轴线A变化。轴承52的滚动元件55可以设置在距电动机12的旋转轴线A的第一半径R1处,轴承48的滚动元件51可以设置在距旋转轴线A的第二半径R2处,并且轴承42的滚动元件45可以设置在距旋转轴线A的第三半径R3处。如图4A所示,第一半径R1可以大于第二半径R2,并且第三半径R3可以大于第二半径R2并小于第一半径R1。在一些示例中,第二半径R2是大于等于第三半径R3中的一个半径。第一壁30可以经由转轴端部46处的轴承42旋转地联接到转轴23的径向内侧。轴承42包括内圈43、外圈44和滚动元件45。在一些示例中,轴承42可以是滚柱轴承或滚珠轴承,其中滚动元件45由圆柱形构件或滚珠形成。第一壁30可以联接到内圈43。定子20可以联接到外圈44,诸如通过与外圈44接合的转轴23。滚动元件45允许转子22相对于定子20旋转。轴承42相对于定子20旋转地支撑转子22,并维持永磁体阵列34与定子20之间的气隙,由此平衡电动机12。可以提供轴承42以确保:定子20和转子22在每一个泵循环中偏转相同的量,使得在每一个上下泵负载的情况下,维持定子20与转子22之间的气隙并且转子22不接触定子20。轴承42使转子22的无支撑长度最小化,并在轴承52与轴承48之间提供中间支撑。在一些示例中,轴承42可以支撑由电动机12产生的扭矩负载。轴承42可以主要对齐定子
20和转子22,同时经受最小的泵反作用负载。轴承42的半径R3可以由转轴23在转轴端部46处的尺寸确定,因为轴承42定位在转轴23内部。
[0069] 当部件沿着轴线(例如,对于转轴23和壁30为沿着电动机轴线A)设置在共同位置处时,可以认为这些部件径向地重叠,如此,伸出该轴线的径向线延伸穿过那些径向地重叠的部件中的每一个部件。类似地,当部件设置在与轴线(例如,对于转轴23和壁30为电动机轴线A)径向地间隔开的共同位置处时,可以认为这些部件轴向地重叠,如此,平行于该轴线的轴线延伸穿过那些轴向地重叠的部件中的每一个部件。
[0070] 转子22的第一壁30可以在输出端部24处延伸到转轴23中,使得转轴23的一部分和第一壁30的一部分轴向地重叠。这样,平行于轴线A的轴向线可以延伸穿过第一壁30和转轴23中的每一个。转子22的圆柱形凸出部40可以在轴向方向AD2上从电动机12的输出端部24延伸并在转轴端部46处延伸到转轴23中。这样,圆柱形凸出部40从转子22的壳体的前端延伸并轴向地远离泵框架58。圆柱形凸出部40沿旋转轴线A与转子22和定子20同轴并围绕旋转轴线A旋转。圆柱形凸出部40可以延伸到转轴23中,使得圆柱形凸出部40与转轴23径向地重叠。这样,从轴线A延伸的径向线可以穿过圆柱形凸出部40和转轴23中的每一个。圆柱形凸出部40通过轴承42旋转地联接到转轴23。圆柱形凸出部40的外径表面可以联接到内圈
43,使得转子22在轴承42内部运转。转轴23可以联接到外圈44。在一些实施例中,圆柱形凸出部40和轴承42中的每一个的至少一部分可以与永磁体阵列34的一部分径向地重叠,并在一些示例中与定子20的一部分径向地重叠。在替代实施例中,第一壁30可以旋转地联接到转轴23的外径,使得转子22联接到外圈44并且转轴23联接到内圈43。
[0071] 转子22可以经由轴承48在电输入端部26处旋转地联接到定子20。轴承48包括外圈49、内圈50和滚动元件51。转子22可以联接到外圈49,并且转轴23可以联接到内圈50。滚动元件51允许转子22相对于定子20旋转,使得转子22在轴承48的外部运转。在一些示例中,轴承48可以是滚柱轴承或滚珠轴承,其中滚动元件51为圆柱形构件或滚珠。第二壁32可以联接到外圈49的外径表面并可以围绕外圈49的轴向外端面延伸。第二壁32可以包括环形凸缘
38,环形凸缘38从转子22朝向轴线A径向地向内伸出。环形凸缘38可以相对于外圈49的外径表面径向地向内延伸。凸缘38可以延伸以轴向地重叠并抵接外圈49的轴向外端面。凸缘38可以延伸以轴向地重叠并抵接外圈49的整个圆周轴向外端面。转轴23可以在电输入端部26处延伸穿过转子22,并可以在轴向方向AD2上从轴承48轴向地向外伸出,以允许转轴23与支撑框架18的联接,诸如经由支撑构件60。轴承48的半径R2可以由输入端部26处的转轴23的尺寸确定,并对操作期间产生的泵负载作出反应。
[0072] 轴承52可以既支撑动态电动机负载又支撑在泵送期间由流体位移器16的往复运动产生的泵反作用力。轴承48可以既支撑动态电动机负载又支撑在泵送期间由流体位移器16的往复运动产生的泵反作用负载。
[0073] 与轴承52同时经受的泵反作用力相比,轴承48经受的泵反作用力在大致相反的轴向方向(PAD1、PAD2)上。例如,轴承52经受由被驱动通过下冲程的流体位移器16引起的向上的泵反作用力,而轴承48在下冲程期间经受向下的泵反作用力。类似地,轴承52经受由被驱动通过上冲程的流体位移器16引起的向下的泵反作用力,而轴承54在上冲程期间经受向上的泵反作用力。泵反作用负载通过轴承52传递到支撑框架18。
[0074] 在一些实施例中,轴承42和48中的一个轴承或两个轴承均可以从驱动系统10省略掉。在这样的实施例中,转子22可以在所有三个侧面上与定子20和转轴23完全分离并且没有机械联接。输出端部24上的第一壁30可以延伸跨过轴线A,以在输出端部24处完全覆盖定子20和转轴23的径向范围,同时维持与定子20和转轴23的轴向和径向地分离。转轴23可以延伸穿过第二壁32,并可以通过间隙与第二壁32径向地分离,以允许转子22在没有轴承48的情况下相对于转轴23旋转。在这样的配置中,转子22的旋转可以由转子22与泵框架58(本文进一步讨论)之间的轴承联接单独地或与轴承42和48中的一个轴承组合地支撑。
[0075] 转子22经由轴承52在输出端部24处机械地联接到支撑框架18。轴承52包括内圈54、外圈53和滚动元件55。轴承52可以是滚柱或滚珠轴承,其中滚动元件55是圆柱形构件或滚珠。转子22可以被接收在泵框架58中,使得转子22的一部分延伸到泵框架58中并被泵框架58的一部分径向地环绕。轴承52可以设置在转子22与泵框架58之间,使得轴承52和泵框架58都在输出端部24处从转子22径向地向外定位。转子22可以联接到内圈54,并且泵框架
58可以联接到外圈53,使得转子22在轴承52内部运转。滚动元件55允许转子22相对于泵框架58的旋转运动。
[0076] 轴承52定位在驱动机构14附近,并最直接地承受由流体位移器16的往复运动产生并经由转子22(更具体地,驱动机构14所联接到的圆柱形凸出部41)传递的泵负载。与其他电动机支撑轴承(例如,轴承42、48)相比,轴承52可以具有相对大的半径R1,以适应由流体位移器16的往复运动产生的泵负载和由电动机12产生的扭矩负载。轴承52可以支撑包括由电动机12产生的扭矩负载的动态电动机负载和在泵送期间通过流体位移器16的往复运动实质上沿着泵轴线PA产生的向上向下泵负载。这样的泵反作用负载可以由电动机12承受,并在直接驱动配置中特别明显,其排除了转子22与驱动机构14之间的中间齿轮传动。例如,图2至图4中所示的驱动系统10具有直接驱动配置。
[0077] 转子22可以包括从转子22的壁30在轴向方向AD1上延伸的圆柱形凸出部41。圆柱形凸出部41可以从电动机12的输出端部24或前端在方向AD1上轴向地向外延伸,并可以延伸到泵框架58中的开口中。圆柱形凸出部41以旋转轴线A为中心,并与转子22一起围绕旋转轴线A旋转。轴承52可以设置在圆柱形凸出部41的外径部分上,以通过圆柱形凸出部41将转子22联接到泵框架58。圆柱形凸出部41可以联接到内圈54,并且泵框架58可以联接到外圈53。内圈54可以设置在圆柱形凸出部41的外径表面上。滚动元件55允许转子22相对于泵框架58的旋转运动。圆柱形凸出部41可以沿着轴线A至少部分地延伸到泵框架58中。在一些示例中,圆柱形凸出部41不完全延伸穿过泵框架58,使得圆柱形凸出部41不在第一轴向方向AD1上伸出超过泵框架58的结构。在一些示例中,圆柱形凸出部41完全延伸穿过泵框架58,使得圆柱形凸出部41的一部分在轴向方向AD1上伸出超过泵框架58的结构。
[0078] 如本文所使用的,术语“轴向外”是指面向电动机12的外部(即,沿着轴线A远离定子20)的表面,并且术语“轴向内”是指面向电动机12的内部部分(即,沿着轴线A朝向定子20)的表面。壁30的轴向外端面的一部分可以与内圈54的轴向定向端面(在所示示例中在轴向方向AD2上定向)轴向地重叠并抵接。壁30可以由此形成用于轴承52的支撑件。壁30的轴向外端面的部分可以从圆柱形凸出部41径向地向外延伸,并完全环形地围绕圆柱形凸出部
41,以轴向地重叠和抵接内圈54的整个圆周轴向内端面。例如,壁30可以包括环形轴向延伸的凸出部,该凸出部外接(circumscribing)圆柱形凸出部41并延伸近似等于或小于内圈54的高度以与内圈54接合。该凸出部配置为固定轴承52的轴向内部位置并配置为将旋转的壁
30与静止的外圈53轴向分离。
[0079] 轴承42、48和52可以由泵框架58和支撑构件60预加载。泵框架58可与轴承52的轴向端面轴向地重叠。支撑构件60的框架构件72可以与轴承48的轴向端面轴向地重叠。当支撑构件60被固定以将框架构件58、72连接在一起时,随着轴承52、42和48被压缩在泵框架58与框架构件72之间,轴向向内的力被施加到轴承52和48的轴向端面。将在方向AD2上的轴向相内的力施加到轴承52的径向延伸的轴向端面,具体地,施加到外圈53的轴向外端面。将在方向AD1上的轴向相内的力施加到轴承48的径向延伸的轴向端面,具体地,施加到内圈50的轴向外端面。这些轴向力预加载轴承42、48和52以在驱动系统10的操作期间从轴承42、48和52去除游隙。波形弹簧垫圈可以用于降低轴承噪音。在一些实施例中,第一波形弹簧垫圈56可以设置在泵框架58与输出端部24处的轴承52的外圈53的轴向端面之间。第二波形弹簧垫圈57可以设置在转轴23的一部分与轴承42的外圈44的轴向端面之间。替代地或附加地,波形弹簧垫圈可以设置在转轴23的一部分与轴承48的内圈50的轴向端面之间。
[0080] 驱动系统10的轴承布置提供显著的优点。轴承52和48对在泵送期间产生的泵反作用负载作出反应。轴承52、48有利于驱动系统10的直接驱动配置。轴承52和48稳定转子22,以便于与流体位移器16的直接驱动连接。由轴承52、48在输出端部24和输入端部26处经受的泵反作用力被传递到支撑框架18的连接到支架或以其他方式将驱动系统10支撑在支撑表面上的部分。在所示的示例中,泵反作用力经由泵框架58、框架构件72和连接构件68传递到基板70,从而平衡支撑框架18上的力。基板70对力起反作用,例如反作用于连接到安装件71的支架,并且力由此被传递离开电动机12。所有的泵力和电动机力都通过基板70起作用,基板70可以与泵框架58整体地形成或直接连接到泵框架58,并经由框架构件72机械地联接到电动机转轴23。该连接平衡电动机12,从而延长寿命,减少磨损,减少停机时间,提高运行效率,并实现成本节约。轴承42进一步使转子22沿泵轴线A对齐。轴承42使转子22的无支撑跨度最小化,从而对齐转子22并防止转子22与定子20之间的不期望的接触。因此,轴承42增加了电动机12的工作寿命。
[0081] 支撑框架18在输出端部24处机械地支撑电动机12并至少部分地容纳流体位移器16。支撑框架18可以机械地联接到转子22和定子20两者。支撑框架18可以在输出端部24处机械地联接到转子22并在电输入端部26处机械地联接到转轴23。这样,支撑框架18可以完全围绕电动机12延伸并联接到电动机12的轴向相对的端部以支撑电动机12。转轴23机械地联接到支撑框架18以相对于支撑框架18固定定子20。转轴23相对于支撑框架18固定,使得固定到转轴23的定子20不相对于支撑框架18或电动机旋转轴线A旋转。
[0082] 支撑构件60可以围绕转子22的外部从泵框架58延伸到转轴23,以将泵框架58连接到转轴23,使得定子20经由支撑构件60相对于支撑框架18固定。支撑构件60可以可移除地紧固到转轴23。支撑构件60将转轴23固定到泵框架58,以防止定子20与支撑框架18之间的相对移动。转轴23和定子20都没有在输出端部24处固定到支撑框架18。相反,转子22的一部分轴向地设置在转轴23与定子20之间,并将它们与支撑框架18分开。这样,电动机12在输出端部24处由支撑框架18动态地支撑并在输入端部26处由支撑框架18静态地支撑。
[0083] 支撑构件60可以从转子22的圆柱形主体28的外部的径向向内的位置延伸到圆柱形主体28的径向向外的位置。支撑构件60可以围绕转子22周向地延伸,且与转子22具有足够的径向间隔,以允许转子22在支撑构件60内部的不受阻碍的旋转。在所示的示例中,支撑框架18不完全包围转子22。应理解,并非所有实例都如此受限。在所示的示例中,在支撑框架18与转子22的外部之间不存在零件。因此,支撑框架18允许气流通过其自身并流经转子22的上方。
[0084] 支撑构件60包括一个或多个连接构件68、基板70和框架构件72。应当理解,每一个连接构件68可以由单个部件或固定在一起的多个部件形成。每一个连接构件68也可以称为连接器。基板70也可以称为连接器。连接构件68和基板70延伸穿过圆柱形主体28并与其间隔开。框架构件72设置在电输入端部26处并联接到转轴23。框架构件72也可以称为框架端部。框架构件72相对于电动机轴线A径向地延伸,并机械地联接到连接构件68和基板70。连接构件68和基板70可以在轴向方向AD2上从泵框架58轴向地向外延伸。连接构件68、70与圆柱形主体28径向地间隔开。支撑构件60的连接构件68可以平行于电动机轴线A延伸,或者可以成角度,使得连接构件68在输出端部24处的端部可以围绕轴线A从连接构件在电输入端部26处的端部周向地偏移。
[0085] 支撑构件60的框架构件72可以实质上平行于转子22的第二壁32延伸并可以与其轴向地间隔开。框架构件72可以实质上平行于泵框架58设置。框架构件72从转轴23延伸到圆柱形主体28的径向向外的位置,在该位置处,框架构件72与连接构件68和基板70相结合。框架构件72固定到转轴23。
[0086] 支撑构件60在输出端部24处连接到泵框架58。支撑构件60可以在圆柱形主体28的径向向外的一个或多个位置处或在圆柱形主体28的径向向内的一个或多个位置处连接到泵框架58,然后径向地延伸到圆柱形主体28的径向向外的位置。支撑构件60相对于转子22和泵轴线PA固定定子20的轴向位置,并沿着电动机轴线A将电动机12的部件轴向地固定在一起。支撑构件60可以是整体式主体,或可以包括紧固在一起并能够将定子20连接到泵框架58以将定子20相对于转子22和泵框架58沿轴线A维持在固定的轴向位置的多个部件。
[0087] 在非限制性实施例中,连接构件68可以是拉杆,其可以围绕电动机12的顶部部分周向地间隔开。拉杆可以可移除地安装到泵框架58和框架构件72中的一者或两者。基板70可以是设置在电动机12的底部部分下方的实质上实心的基板或支架。基板70的宽度可以实质上等于泵壳体部分62的宽度。在一些实施例中,基板70可以具有实质上等于或大于转子22的圆柱形主体28的直径的宽度。
[0088] 框架构件72可以包括毂74。框架构件72可以可移除地联接到转轴23。例如,框架构件72可以与转轴23滑动地接合。在一些示例中,框架构件72可以固定到转轴23。例如,框架构件72的毂74可以用螺栓连接到转轴23或用固定螺母(未示出)固定到转轴23。连接构件68和基板70可以固定到框架构件72并可以将毂74固定到转轴23。
[0089] 除了向电动机12提供机械支撑之外,支撑构件60可以在操作期间将热量从电动机12传导走。转轴23延伸穿过转子22并在电输入端部26处从转子轴向地向外延伸,并且可以在轴向方向AD2上从轴承48向外伸出。轴向地延伸超过轴承48的部分可以与支撑构件60相连接并提供用于从定子20到支撑构件60且远离电动机12的传导热传递的路线。更具体地,框架构件72固定到转轴并与其处于直接热交换关系。如下面更详细地讨论的,框架构件72配置为传导来自电动机12和控制面板13两者的热量,电动机12和控制面板13是驱动系统10的主要发热部件。
[0090] 转轴23和支撑构件60都可以由导热材料(例如,金属)形成。转轴23可以被放置为与支撑构件60(例如,与框架构件72)直接接触,以提供直接传导热路径来将热量从电动机12路由走。如图4所示,转轴23沿着定子20的整个轴向长度与定子20径向地重叠。转轴23能够从定子20吸收热量,并朝向电输入端部26和定子20的轴向外部传导热量。转轴23通过在框架构件72与转轴23接触的位置处的传导将热量传递到框架构件72。这样,用于从定子20进行热传递的传导路径通过转轴23延伸到框架构件72。在一些实施例中,框架构件72可以与转轴23的轴向延伸表面和转轴23的径向延伸端面两者固定接触。例如,框架构件72的一部分(诸如从毂74延伸的唇缘)可以在转轴23的端部之上径向地延伸,以增加直接接触的表面积,并将热量传递远离转轴23和远离电动机12。可以选择框架构件72的形状和表面积以便于热传递远离电动机12。
[0091] 控制器15可以接收来自位置传感器102(图4和图4A中所示)的信号。位置传感器102可以包括在任何所公开的驱动系统中。位置传感器102配置为生成关于喷射系统10的部件的位置信息。例如,位置传感器102可以配置为感测转子22的旋转位置、流体位移器16的位置、驱动器14的旋转部件的位置等。在图4和图4A所示的示例中,传感器102配置为电动机传感器,该电动机传感器配置为直接或间接地测量转子22的旋转位置。位置传感器102配置为感测转子22的旋转位置。例如,电动机传感器102可以配置为编码器,该编码器配置为生成关于电动机12的转子22的实际位置的数据。位置传感器102可以确定转子22的定向,使得转子22的旋转位置总是已知的,这可以用于使转子22反向并用于确定流体位移器16在泵冲程内的实际位置。流体位移器16的位置可以基于由位置传感器102输出的信息来确定。例如,位置传感器102可以是多轴线磁传感器和在定子20上的磁场传感器,多轴线磁传感器具有在转子22上处于不同定向的多个磁体,磁场传感器测量磁场的变化以确定转子22的瞬时旋转位置。虽然位置传感器102被描述为与感测转子22的旋转位置相关联,但是应当理解,位置传感器102可以与流体位移器16相关联以直接感测流体位移器16的直线位置。
[0092] 控制器15可以接收来自流体传感器120(在图4中示出)的信号。流体传感器120可以被包括在任何所公开的驱动系统中。流体传感器120配置为生成关于由泵19输出的参数的信息。流体传感器120可以配置为生成关于感测参数(诸如压力、流量等)的信息。流体传感器120可以是测量由泵19输出的流体压力的压力变换器。流体传感器120可以是例如弹簧计传感器。流体传感器120可以是配置为生成关于由泵19输出的流体的流量的信息的流量传感器。流体传感器120设置在泵出口101的下游。
[0093] 图5示出了具有基板70的泵框架58的一个实施例的前视等距视图。泵框架58和基板70可以一体地形成,诸如通过铸造作为整体式部件,或可以由机械地固定在一起的多个部件形成。例如,泵框架58和基板70可以可移除地连接在一起,诸如通过螺栓或其他紧固件。泵框架58可以包括驱动连杆壳体61、泵壳体部分62、内框架主体63a、外框架主体63b、中间框架主体63c、具有设置在电动机12的径向外侧的远端的凸出部64a、支撑肋65、手柄附接件66和毂67。泵框架58为泵19提供机械支撑和壳体。
[0094] 泵框架58为电动机22提供机械支撑。泵框架58可以从轴承52径向地向外延伸。轴承52可以被接收在毂67中。转子22可以通过内框架主体63a中的开口被接收。外框体63b相对于电动机轴线A定位在内框架主体的径向外侧。中间框架主体63c定位在内框架主体63a与外框架主体63b之间。肋65可以在内框架主体63a与中间框架主体63c之间、在内框架主体63a与外框架主体63b之间以及在中间框架主体63c与外框架主体63b之间延伸。肋65可以用于减轻泵框架58的重量,同时提供结构支撑。在一些实施例中,多个肋65可以在毂67与外框架主体63b之间延伸。肋65可以支撑来自轴承52的负载并可以减小泵框架58的重量。肋65可以围绕毂67的一部分实质上周向地间隔开。肋65的长度可以根据外框架主体63b的形状或相对于轴承52、内框架主体63a或中间框架主体63c的定位而变化。如图5所示,外框架主体
63b可以具有与轴承52b不同的形状,轴承52b是圆柱形的。这样,外框架主体63的周边与轴承52或毂67的周边不均匀地间隔开,并且将毂67连接到外框架主体63b的肋65的长度相应地变化。可以选择外框架主体63b的尺寸和形状以及肋65的数量、厚度和定位,以支撑轴承
52和电动机12,同时减小泵框架58的重量。凸出部64a可以是从毂67延伸的实质上实心的三角形凸出部。凸出部64a可以形成用于构件68的附接点,以将框架构件72固定到泵框架58。
[0095] 驱动连杆壳体61可以定位在内框架主体63a中的开口中。如图5中的示例所示,驱动连杆壳体61是定位在开口下方和泵壳体部分62上方的圆柱形主体。驱动连杆壳体61的开口与通过内框架主体61的开口正交。驱动连杆壳体61将驱动连杆82的移动限制为沿着泵轴线PA的上下运动。
[0096] 泵框架58的泵壳体部分62至少部分地容纳流体位移器16并支撑排量泵19。泵19沿与电动机轴线A正交的泵轴线PA设置在输出端部24处,并沿着轴线A与驱动机构14轴向地对齐。泵框架58的泵壳体部分62可以沿轴向方向AD1从驱动机构14向外延伸以容纳流体位移器16。如图5中的示例所示,泵壳体部分62由U形壁形成,该U形壁在轴向方向AD1上远离电动机12向泵框架58的前端开口。在操作期间,泵19的一部分设置在泵壳体部分62的腔室中。
[0097] 泵19配置为通过泵入口99将流体抽吸到泵中,并配置为通过泵出口101输出流体。泵体19a限定泵腔室88,流体被泵送通过该泵腔室。流体位移器16将泵腔室88分成上游腔室
88a和下游腔室88b。在所示的示例中,形成流体位移器16的活塞的活塞头103将泵腔室88分成上游腔室88a和下游腔室88b。
[0098] 图6A至图7示出了与前面的图不同的实施例。然而,实施例彼此类似,并且结合一个实施例提及的任何细节存在于另一个实施例中或可以存在于另一个实施例中。因此,除非示出和/或描述为明显不同,否则可以假设实施例之间的所有方面是相同的,使得一个实施例的描述和附图适用于另一个实施例。为了简洁起见,在实施例之间不重复各种共同的方面。
[0099] 具有相同附图标记的部件可以是相同的,使得一个部件的描述和/或附图可以归于不同实施例的具有相同附图标记的另一个部件。同样地,具有相同名称的部件可以是相同的,使得一个部件的描述和/或附图可以归于不同实施例的具有相同名称的另一部件。
[0100] 图6A示出了喷射系统1的横截面视图。除了驱动机构14不同之外,喷射系统1可以类似于先前的实施例。
[0101] 图6B是图6B中的细节B的放大视图。在本实施方式中,转子22围绕定子20周向地旋转,并从定子20径向地向外设置。除了转子22如何连接到驱动机构14以向驱动机构14提供动力之外,电动机12与先前实施例中的相同。具体地,在先前示例中,偏心件直接附接到转子22的壳体,使得转子22和偏心件以1:1的比例关系旋转。在图6A至图7所示的示例中,小齿轮盖39附接到转子22并且与转子22一起旋转。更具体地,螺柱33与转子壳体成一体(例如,连续材料)或附接到转子壳体。小齿轮盖39安装在螺柱33上。小齿轮盖39与转子22一起绕轴线A旋转。小齿轮盖39通过紧固件84部分地固定到螺柱33。紧固件84可以为在小齿轮盖39内从小齿轮盖39的第二端部延伸到小齿轮盖39的第一端部的螺栓。
[0102] 在本实施例中,螺柱33包括与小齿轮盖39的内螺纹对接的外螺纹。相对螺纹结构(threading)的定向可以在第一方向上(例如,顺时针或逆时针)。螺柱33还包括在螺柱33的接收器内的内螺纹。螺柱33的内螺纹与紧固件84的端部上的外螺纹向对接。螺柱33与紧固件84之间的相对螺纹结构的定向可以在与第一方向相反的第二方向上。在两个方向上具有螺纹结构确保即使电动机12反转其旋转方向,也维持螺柱33与小齿轮盖39之间的连接。紧固件84可以是螺栓。
[0103] 在替代实施例中,小齿轮盖39被键合(例如,通过六角形结构固定)到螺柱33而不是螺纹连接以防止相对旋转。
[0104] 小齿轮盖39由第一轴承77和第二轴承79支撑。两个轴承都可以是滚针型轴承。第一轴承77由泵框架18支撑。第二轴承79由保持板47支撑。这样,小齿轮盖39的第一端部接合第一轴承77,而小齿轮盖39的第二端部接合第二轴承79,并且小齿轮盖39的在第一端部与第二端部之间的分段包含齿轮齿。以这种方式,小齿轮盖39包括外齿轮齿分段。外齿轮齿分段与齿轮69的齿啮合。然而,由于小齿轮盖39与齿轮69之间的齿轮减速,齿轮69与小齿轮盖39一起以较慢的速率旋转。螺栓可以将保持板47紧固到泵框架18。以将小齿轮盖39夹持在它们之间。
[0105] 齿轮69由偏心件81支撑。具体地,齿轮69固定到偏心件81,使得偏心件81与齿轮69一起1:1地旋转。偏心件81由允许偏心件81旋转的第三轴承85和第四轴承87(其也可以是滚针类型)支撑。第三轴承85由泵框架18支撑,而第四轴承87由保持板47支撑。偏心件81包括偏心驱动器78,偏心驱动器78偏离偏心件81的其余部分的旋转中心旋转。从动件86和轴承构件89安装在偏心驱动器78上,以遵循使驱动构件80上下移动的圆形图案,这使泵19的流体位移器16往复运动以进行泵送。
[0106] 图7示出了图6A和图6B的实施例的各种部件的分解视图。如图所示,小齿轮盖39包括由第一轴承77覆盖的第一端部、由第二轴承79覆盖的第二端部以及在第一端部与第二端部之间的齿轮齿分段。这个齿轮齿分段与齿轮69的齿相对接。在所示的示例中,小齿轮盖39连接到齿轮69,使得对于转子22的每一次完整旋转,齿轮69旋转少于一个完整旋转。这样,转子22配置为对于泵19的单个泵循环完成多次完整旋转。
[0107] 图8是驱动系统10的等距视图。图9是图8所示的驱动系统的横截面视图。图8和图9示出了与图6A至图7的实施例不同的实施例。所有先前教导的附图标记适用于图8和图9的实施例,如同它们适用于先前的实施例一样。本实施例也包括小齿轮盖39。然而,小齿轮盖39在不使用螺栓的情况下安装在螺柱33上。小齿轮盖39可以螺纹连接或焊接到螺柱33,此外还可以采取其他方式。
[0108] 关于图6A至图9的实施例特别值得注意的是,小齿轮盖39代替了常规小齿轮。外转子,诸如转子22,不能使用常规小齿轮。在常规驱动电动机中,转子在定子内旋转,而不是如本实施例中的转子22围绕定子20径向地旋转。此外,在常规驱动电动机中,小齿轮轴延伸穿过包括转子的电动机,诸如小齿轮轴与电动机的电磁元件径向地重叠。在本实施例中,没有轴完全轴向地延伸穿过电动机,无论是否是小齿轮的一部分。在这种情况下,小齿轮盖39安装在外转子上,小齿轮盖39包括具有用于与齿轮69对接的齿的齿轮齿分段。小齿轮盖39不延伸穿过电动机。相反,小齿轮盖39仅与转子22的外壳体连接。小齿轮盖39在相对两端部上由双轴承支撑,其中,第三分段(例如,齿轮齿分段)轴向地位于由轴承支撑的相对两端部之间。在所示的示例中,转子22包括背离泵的开口端部。
[0109] 图10是泵19的示意图。泵19可以是先前示出的实施例的泵(例如,泵19)或可以是不同系统的泵。轴91可以连接到由电动机(例如,电动机12)操作的驱动机构(例如,驱动机构14)。虽然示意性地示出了活塞泵,但是流体位移器16可以替代地为隔膜或其他类型的往复运动式泵。在其他示例中,流体位移器16可以配置为沿轴线旋转以在没有往复运动的情况下泵送流体。
[0110] 在所示的示例中,流体位移器16往复运动以增加和减少泵腔室88中的可用体积。流体位移器16将泵腔室88分成上游腔室88a和下游腔室88b。在吸入冲程期间,流体位移器
16远离入口止回阀96移动以增加泵腔室88的容积,从而通过入口止回阀96将流体抽吸到泵腔室88中。典型地,在吸入冲程期间(在向上的轴向方向上),出口止回阀95关闭,而入口止回阀96打开。在压缩冲程期间(在向下的轴向方向上),流体位移器16朝向入口止回阀96移动,以减小泵腔室88的容积,从而迫使流体离开泵出口101。在这种特定情况下,流体可以流过流体位移器16,具体地流过出口止回阀95,因为这是双作用泵,其中出口止回阀95安装在流体位移器16上,并且流体在吸入冲程和压力冲程两个冲程上均通过泵出口101输出。吸入冲程和压力冲程中的每一个冲程可以单独地称为泵冲程。替代地,泵19可以是单作用泵,其中出口止回阀95不安装在流体位移器16上,并在这样的情况下,出口止回阀95可以安装在流体出口101或流体室88下游的其他部件上或流体出口101或流体室88下游的其他部件处。
止回阀96也可以称为上游止回阀。止回阀95也可以称为下游止回阀。
[0111] 在吸入冲程期间,流体位移器16移动以增加上游腔室88a的容积并减小下游腔室88b的容积。在压力冲程期间,流体位移器16移动以减小上游腔室88a的容积并增加下游腔室88b的容积。如上所述,泵19可以配置为双作用泵,其中泵19在吸入冲程和压力冲程期间通过泵出口101输出流体。
[0112] 应注意,吸入冲程和压力冲程可以替代地分别称为上冲程和下冲程。应注意,压力冲程可以替代地称为泵送冲程。应注意,吸入冲程和压力冲程可以替代地称为泵循环的第一冲程和第二冲程,其中流体位移器16的运动在第一冲程期间在第一方向上(例如,第一泵轴向方向PAD1)并在第二冲程中在与第一方向相反的第二方向(例如,第二泵轴向方向PAD2)上。这些术语在本文中可以互换使用。
[0113] 当电动机12的转子22转动时,驱动机构14将旋转转换成流体位移器16的往复运动。这样,转子22在多个连续泵循环的过程中在一个旋转方向(诸如顺时针或逆时针)旋转,其中流体位移器16在吸入冲程与压力冲程之间交替而转子22不停止。尽管转子22不停止,泵19的输出的流速在整个循环中还是增大和减小。特别地,流量和/或压力输出在流体位移器16转换时减小。转换是指流体位移器16的往复运动方向的反转。例如,流体位移器16在从吸入冲程过渡到压力冲程时经历转换,并在从压力冲程过渡回到吸入冲程时再次经历转换。
[0114] 在转换期间,止回阀95、96也从当阀打开时允许流体流过阀和当阀关闭时阻止逆流交替。例如,在吸入冲程中,出口止回阀95关闭,而入口止回阀96打开。在压缩冲程中,入口止回阀96关闭,而出口止回阀95打开。在这些阀的打开与关闭之间的瞬时变化期间可能经历压力损失,这可能是由于在阀能够关闭之前少量的逆行流体流动造成的。在转换期间,延迟就位在关闭位置的止回阀95、96可以导致上游腔室88a中的流体压力与下游腔室88b中的流体压力之间的压力差。压力差作用在流体位移器16上,并可以使流体位移器16加速。例如,在从吸入冲程转换到压力冲程时,上游腔室88a中的压力可以在入口止回阀96达到关闭状态之前下降。这样的压力下降可能是由于逆行流动造成的,并且在没有密封的上游腔室88a的情况下,不能建立压力。一旦入口止回阀96就位,随着上游腔室88a的体积收缩并且流体被迫通过出口止回阀95,压力就再次在上游腔室88a中建立起来。在吸入冲程期间,上游腔室88a具有非常低的压力,甚至可能是部分真空。在从吸入冲程转换到压力冲程时,上游腔室88a中的压力应该开始增加,至少回到大气压力。当流体位移器16的移动导致腔室88b中的体积增加并且腔室88a中的体积减小时,下游腔室88b中的压力将在转换时开始减小。
[0115] 在泵送期间,控制器15配置为基于流体位移器16的感测位置使电动机12加速、减速或维持速度。控制器15被预编程为基于感测位置来控制加速和/或减速和/或维持速度,使得控制器15主动地控制对电动机12的电力供应,而不是基于感测压力或感测流量响应地控制。与响应于由泵19输出的流体的参数的配置相比,这样的配置提供了电动机12的更有效的操作和由泵19的泵送。
[0116] 在泵送期间,为了补偿压力的下降,并为了使逆流最小化,本公开中的一些示例涉及基于流体位移器16的位置来控制电动机12。控制器15可以控制电动机12与泵冲程的某些部分相关联地更快地移动,并当流体位移器16处于泵冲程的其他部分中时更慢地移动。控制器15基于流体位移器16的位置(诸如基于来自传感器102的位置数据)、直接流体位移器16的感测位置或感测转子22的位置以确定流体位移器16的位置来主动地控制提供给电动机12的电力。控制器15不基于由泵19输出的流体参数(例如,压力或流量)来改变到电动机
12的电力以加速、减速、驱动转子22的位移。
[0117] 在一些示例中,控制器15可以控制电动机12在与转换相关联时更快地移动,以及当流体位移器16不接近转换时更慢地移动。因此,当流体位移器16处于转换中或接近转换时,转子22转动得更快,而当流体位移器16不处于转换中或接近转换时,转子22转动得更慢。因此,流体位移器16更快地通过冲程的效率较低的部分,并且还通过更快的移动增加输出,目的是在整个泵循环中(包括在转换期间)具有一致的流量和压力输出。
[0118] 在一些示例中,控制器15可以控制电动机12在与转换相关联时移动得更慢,以及当流体位移器16不接近转换时移动得更快。因此,当流体位移器16处于转换中或接近转换时,转子22转动得更慢,而当流体位移器16不处于转换中或接近转换时,转子22转动得更快。
[0119] 在一些示例中,控制器15配置为使电动机12的转子22在流体位移器16处于或接近转换时滑行。控制器15可以降低提供给电动机12的电力水平以使转子22滑行。在一些示例中,控制器15可以停止向电动机12提供电力以使转子22滑行。当流体位移器16移动通过转换时,使电动机12滑行的控制器15减少了电力消耗。
[0120] 图10的示意图将冲程分成第一端部部分104、中间部分106和第二端部部分108。第一端部部分104可以与转换相关联,并且第二端部部分108可以与转换相关联,而中间部分106不与转换相关联。在所示的示例中,第一端部部分104与从吸入冲程到压力冲程的转换相关联,并且第二端部部分108与从压力冲程到吸入冲程的转换相关联。在所示的示例中,第一端部部分104也可以称为冲程的上部部分,并且第二端部部分108也可以称为冲程的下部部分。
[0121] 在所示的示例中,中间部分106的长度比第一端部部分104和第二端部部分108中的每一个端部部分更长。在本特定实施例中,对于单个冲程,中间部分106的长度比第一端部部分104和第二端部部分108组合的长度更长。在各种实施例中,中间部分106的长度可以是第一端部部分104和第二端部部分108组合的长度的至少两倍长。
[0122] 在各种实施例中,当流体位移器16在流体位移器16反转方向之前在第一端部部分104中进入切换时,电动机12加速(从在中间部分106中的速度加速),并且然后电动机12在已在第一端部部分104中反转方向之后减速到中间部分106的速度。在各种实施例中,当流体位移器16在流体位移器16反转方向之前在第二端部部分108中转换时,电动机12加速(从其在中间部分106中的流体位移器16的速度加速),并且然后电动机12在已在流体位移器16在第二端部分108中时反转方向之后减速到中间部分106的速度。
[0123] 在各种示例中,当在第一端部部分104中进行转换时,电动机12从中间部分106维持其速度,但是在流体位移器16在第一端部部分104中时反转方向期间和/或之后加速,并且然后电动机12在流体位移器16在第一端部部分104中时减速到中间部分106的速度。在各种实施例中,当在第二端部部分108中进入转换时,电动机12从中间部分106维持其速度,但在流体位移器16在第二端部部分108中时反转方向期间和/或之后加速,并且然后电动机12在流体位移器16在第二端部部分108中时减速到针对中间部分的速度106。
[0124] 应当理解,控制器15控制电动机12的转子22的速度以控制流体位移器16的移动。例如,当流体位移器16在流体位移器16反转方向之前在第一端部部分104中进入转换时,电力信号被提供给电动机12,使得转子22加速(从在中间部分106中的流体位移器16的速度),并且然后在流体位移器16已在第一端部部分104中时反转方向之后转子22减速到针对中间部分106的旋转速度。在各种实施例中,当流体位移器16在流体位移器16反转方向之前在第二端部部分108中进入转换时,转子22加速(从其在中间部分106中具有流体位移器16的速度),并且然后在流体位移器16在第二端部部分108中反转方向之后转子22减速到针对中间部分106的旋转速度。
[0125] 在一些示例中,当流体位移器16在第一端部部分104中进入转换时,电力信号被提供给电动机12,使得转子22从当流体位移器16处于中间部分106时维持其速度,但是转子22在处于第一端部部分104时在反转方向期间和/或之后加速,然后转子22在处于第一端部部分104时减速到中间部分106的速度。在各种实施例中,当流体位移器16在第二端部部分108中进入转换时,电力信号被提供给电动机12,使得转子22从当流体位移器16处于中间部分106时维持其速度,但是转子22在流体位移器16反转方向期间和/或之后加速,然后,转子22在流体位移器16处于第二端部部分108时减速到中间部分106的速度108。
[0126] 在所示的示例中,传感器102是与流体位移器16相关联的位置传感器。由传感器102生成的数据可以用于确定流体位移器16沿着冲程的位置,以知道电动机12何时应加速和减速。传感器102配置为位置传感器。例如,传感器102可以是编码器、霍尔效应传感器、磁场传感器或其他类型的传感器。传感器102配置为生成位置信息,该位置信息可以用于确定流体位移器16的位置。例如,传感器102可以定位为感测往复运动式部件(例如,流体位移器
16)的位置和/或移动,或可以定位成感测旋转部件(例如,转子22的一部分或驱动机构14的一部分)的位置和/或移动,可以由此推断出流体位移器16的位置。
[0127] 流体位移器16沿着第一端部部分104、中间部分106和第二端部部分108的加速和减速由(直接或间接地)指示流体位移器16的位置的信号驱动。在这样的情况下,加速和减速的决定可以独立于感测到的流体输出参数的变化(例如,流量、压力或泵送流体的其他感测参数的变化)而做出。基于存储在控制器15中的预编程指令来控制电动机12。控制器15基于流体位移器16的位置而不是基于系统1的流体参数来引起电动机12的速度变化。加速和减速的决定可以独立于感测到的流体压力的增加或减小而做出,流体压力的增加或减小可以由于各种原因而波动。此外,加速到转换中,或者在转换期间和/或紧接转换之后,可以消除压力波动,使得系统必须预测压力波动发生的位置,以便改变速度以避免这种压力波动,而不是在压力波动开始之后对波动做出响应。速度可以由控制器15管理。
[0128] 图11是压力范围110的示意图,其将高压范围111和低压范围112示出为离散的压力范围。图12是示出高压范围111和低压范围112作为重叠压力范围的压力范围110的示意图。图13是示出公差范围114a、114b的示意图。压力范围110可以与控制器15所针对的输入压力的范围相对应,使得用户利用接口(例如,用户界面17)(诸如利用刻度盘、按钮输入、触摸屏、控制杆或其他输入接口)沿着该范围选择压力。应当理解,用户界面17可以包括用于输入目标压力的输入接口,并且相同或不同的接口可以用于选择控制器15的操作模式。控制器15然后基于从测量从泵输出的流体的压力传感器(例如,传感器120)接收的信号来控制提供给电动机12的电力信号,以使泵以目标压力输出流体。
[0129] 压力范围110包括高压范围111和低压范围112。用户可以输入处于高压范围111或低压范围112中的压力。控制器15基于是选择高压范围111内的压力作为目标压力还是选择低压范围112内的压力作为目标压力来改变其操作。在一些示例中,控制器15以与高压范围111相关联的高压模式或与低压范围112相关联的低压模式操作,无需用户选择单独的模式。在一些其他实施例中,无论选择的压力范围如何,用户都可以选择增加或减小电动机重启的灵敏度的模式,这可以在114a和114b之间切换公差范围的灵敏度。在一些示例中,控制器15可以根据目标压力改变公差范围的大小。例如,公差范围114a的大小可以根据目标压力在低压范围112内的位置而变化。
[0130] 在操作喷射系统1的一个示例中,用户选择目标压力(例如,1000镑每平方英寸(psi)(约6.89兆帕(MPa))。如果传感器120指示泵19的输出压力高于目标压力,则控制器15可以使电动机12停止,但是如果传感器120指示泵的输出压力低于目标压力,则控制器15可以使电动机12启动、继续或加速以使泵19在压力下输出流体。然而,如果电动机12在实际压力正好处于目标压力的情况下停止,然后,将加压流体供应到喷枪的软管稍微放松和/或用户降低喷枪,然后压力可能降低,并且这样的降低可以导致电动机12重启,即使没有发生喷射。
[0131] 为了避免在没有喷射的情况下启动电动机12,实施公差范围,使得需要比目标压力更高的压力才能停止电动机12,但是需要比目标压力更低的压力才能重启电动机12。图13示出了这样的缓冲区间的使用。当以相对较高的目标压力和/或以高压模式操作喷射器时使用的公差范围114a。当以相对较低的目标压力和/或以低压模式操作喷射器时使用的公差范围114b。例如,控制器15可以在目标压力处于低压范围112中时实施公差范围114b,并可以在目标压力处于高压范围111中时实施公差范围114a。
[0132] 公差范围114a包括下阈值116a和上阈值118a。公差范围114a由下阈值116a与上阈值118a之间的压力范围形成。公差范围114b包括下阈值116b和上阈值118b。公差范围114b由下阈值116b与上阈值118b之间的压力范围形成。公差范围114a被示出为在X压力范围内的压力,并且公差范围114b被示出为在Y压力范围内的压力。X大于Y。因此,下阈值116a与上阈值118a之间的压力范围大于下阈值116b与上阈值118b之间的压力范围。
[0133] 在图11和图12所示的示例中,当在高压范围111中操作时,电动机12可以操作直到压力达到上阈值118a,但是如果随后的读数指示压力低于上阈值118a,则电动机12不重启,直到压力下降到下阈值116a以下,公差范围指示表示喷射的有意义的压降。在图11至图13B所示的示例中,当在低压范围112中操作时,电动机12可以操作直到压力达到上阈值118b,但是如果随后的读数指示压力低于上阈值118b,则电动机12不重启,直到压力下降到下阈值116b以下,公差范围指示代表喷射的有意义的压降。
[0134] 然而,这样的公差范围可能需要基于压力而改变,其中对于高压需要较大的公差范围,而对于低压需要较窄的公差范围。图13示出了比公差范围114a更窄的公差范围114b。在控制器15基于公差范围114b控制电动机12的情况下,可以操作电动机12直到压力达到上阈值118b,然后停止,但是如果随后的读数指示压力低于上阈值118b,则电动机12不重启,直到压力下降到下阈值116b以下,公差范围114b表示代表喷射的有意义的压降。X表示公差范围114a内的压力范围,并且Y表示公差范围114b内的压力范围,其中X大于Y。
[0135] 在图12所示的示例中,压力范围110包括高压范围111和低压范围112。高压范围111与低压范围112重叠,使得单个压力可以在高压范围111和低压范围112两个范围的范围内。例如,低压范围112可以为约50psi(约0.35MPa)至约2000磅/平方英寸(约13.79MPa),但其他压力水平也是可能的。例如,高压范围111可以为约600磅/平方英寸(约4.14Mpa)至约
3300磅/平方英寸(约22.75Mpa),但其他压力水平也是可能的。在一些示例中,高压范围111可以在高压范围111的下边界与高压范围111的上边界之间跨越比低压范围112在低压范围
112的下边界与低压范围112的上边界之间跨越更大的压力量。在高压范围111和低压范围
112重叠的情况下,低压范围112的上边界可以在高压范围111的上边界和下边界之间。
[0136] 在所示的示例中,控制器15可以配置为控制电动机12的操作并基于控制器15的操作模式选择公差范围(例如,公差范围114a或公差范围114b)。控制器15可以被置于高压模式,在高压模式下,控制器15基于高压范围111和公差范围114a来控制电动机12的操作。控制器15可以被置于低压模式,在低压模式下,控制器15基于低压范围112和公差范围114b来控制电动机12的操作。
[0137] 用户可以诸如经由用户界面(例如,用户界面17)来选择控制器15的操作模式。操作模式可以设定用于控制器15停止和开始转子22的旋转的公差范围。公差范围114a、114b相对于控制器15的目标压力设定压力阈值水平,以启动或停止电动机12的操作。
[0138] 用户可以输入处于高压范围111或低压范围112中的压力。控制器15可以配置为在目标压力是高压范围111与低压范围112之间的重叠范围内的压力的情况下自动默认为低压模式和高压模式中的一个模式或另一个模式。在一些示例中,控制器15可以默认为针对这样的目标压力利用低压范围112的公差范围114b,以提供更具响应性的喷射。在一些示例中,控制器15可以默认为针对这样的目标压力利用高压范围111的公差范围114a,以防止由不是由于喷射的系统中的压力波动引起的电动机启动和停止。控制器15基于控制器15是在低压模式下操作还是在高压模式下操作来改变其操作。
[0139] 参考公差范围114a、公差范围114b。这样的公差范围114a、114b代表针对低压范围112中的目标压力使用的相对较小的公差范围114b与针对高压范围111中的目标压力使用的相对较大的公差范围114a之间的空间差异。
[0140] 公差范围114a包括下阈值116a和上阈值118a。公差范围114a由下阈值116a与上阈值118a之间的压力范围形成。下阈值116a是小于目标压力的压力值,并且上阈值118a是大于目标压力的压力值。
[0141] 公差范围114b包括下阈值116b和上阈值118b。公差范围114b由下阈值116b与上阈值118b之间的压力范围形成。下阈值116b是小于目标压力的压力值,并且上阈值118b是大于目标压力的压力值。
[0142] 公差范围114a被示出为在X压力范围内的压力,并且公差范围114b被示出为在Y压力范围内的压力。X大于Y,使得公差范围114a跨越比公差范围114b更大的压力范围。因此,下阈值116a与上阈值118a之间的压力范围大于下阈值116b与上阈值118b之间的压力范围。
[0143] 在图12所示的示例中,公差范围114a与在高压模式下操作的控制器15相关联,并且公差范围114b与在低压模式下操作的控制器15相关联。在控制器15以高压模式操作的情况下,使用公差范围114a,使得与控制器15以低压模式操作时相比,需要相对更大的压力变化来启动和停止电动机12。当控制器15在低压模式下操作时,使用公差范围114b,使得与在高压模式下操作时相比,需要相对较小的压力变化来启动和停止电动机12。典型地,当在低压范围112中操作时,经历较小的压降,使得系统必须对较小的压降更敏感以响应地重启电动机12。典型地,当在高压范围111中操作时,即使在不喷射时也经历大的压降,使得即使在不喷射时也可能经历过度的电动机重启。
[0144] 在图12所示的示例中,低压范围112与高压范围111重叠,使得单个目标压力可以落入高压范围111和低压范围112中的任一个范围或两个范围内。选择控制器15的操作模式的用户指示控制器15哪一个公差范围应当用于目标压力。能在高压模式和低压模式下操作的控制器15提供显著的优点。控制器15当在高压模式下操作时实施公差范围114a,并且当在低压模式下操作时实施不同的公差范围114b。高压范围111和低压范围112可以重叠,并且当开始和停止喷射时,将控制器15或者置于高压模式或者置于低压模式影响系统的响应性。用户可以将控制器15置于期望的操作模式,以根据喷射系统的配置、被喷射的流体的类型等提供期望的反应性。例如,当喷射更昂贵的流体时,用户可能期望响应更具响应性的系统,以防止由于喷射开始时的喷溅或溅射造成的浪费,在这种情况下,用户可以选择低压模式。
[0145] 如果目标压力仅落入单个压力范围(例如,目标压力低于高压范围111的低端或高于低压范围的高端),则控制器15可以默认为利用与该目标压力的压力范围相关联的公差范围。例如,如果用户选择大于低压范围112的高压的目标压力,则控制器15将默认以高压模式操作,而不管用户选择的模式是哪个模式。在一些示例中,控制器15可以使用户界面17向用户输出关于控制器15正在操作的压力模式的通知,以便通知用户由用户选择的压力模式对于目标压力不可用。应当理解,在一些示例中,用户通过选择范围内的压力而不是特定值来输入目标压力。在这样的示例中,用户可以首先输入期望的操作模式,然后来自压力选择输入接口的输入将由控制器15不同地解释以选择目标压力,如下面更详细地讨论的。
[0146] 在一些示例中,控制器15配置为使得公差范围在压力范围内变化。公差范围114a、114b可以配置为动态公差范围。动态公差范围在上阈值与下阈值之间不维持相同的压差;
相反,上阈值与下阈值之间的压差根据目标压力而变化。压差随着目标压力的增加而增加,并且压差随着目标压力的减小而减小。在这样的示例中,对于在低压范围112内较低的目标压力,公差范围114b的值“Y”较小,而对于在低压范围112内较高的目标压力,公差范围114b的值“Y”较大。
[0147] 例如,如果用户选择低压模式,则控制器15将实施与低压范围112相关联的公差范围114b。用户选择目标压力。利用动态公差范围,控制器15将根据用户选择的实际目标压力来实施公差范围114b的变化。如果用户选择更接近低压范围112低端的目标压力,则控制器15实施具有在下阈值116b与上阈值118b之间的第一压差的公差范围114b。如果用户选择更接近低压范围112高端的目标压力,则控制器15实施具有在下阈值116b与上阈值118b之间的第二压差的公差范围114b,其中,第二压差大于第一压差。
[0148] 在包括动态公差范围的一些示例中,在高压范围111内的最低压力处的公差范围114a可以大于低压范围112内的最高压力处的公差范围114b。
[0149] 在包括动态公差范围的一些示例中,对于低压范围112内一些压力的公差范围114b可以大于高压范围111内一些压力的公差范围114a。例如,低压范围112的高压端的公差范围114b可以大于高压范围111的低压端的公差范围114a。
[0150] 在包括动态公差范围的一些示例中,对于相同的目标压力,公差范围114a大于公差范围114b。例如,目标压力可以在低压范围112与高压范围111之间的重叠范围内。在控制器15以低压模式操作的情况下,控制器15基于与低压范围112相关联的公差范围114b来控制电动机12的启动和停止,而在控制器15以高压模式操作的情况下,控制器15基于与高压范围111相关联的公差范围114a来控制电动机12的启动和停止,公差范围114a具有比公差范围114b更大的跨度。用户选择低压模式,使得控制器15实施公差范围114b,由于与公差范围114a相比需要较小的压力变化来启动或停止电动机12,因此提供了更具响应性的喷射。用户选择高压模式,使得控制器15实施公差范围114a,提供对压力变化具有更大公差的喷射器,以防止在不喷射时启动和停止电动机12。
[0151] 在一些示例中,动态公差范围可以基于压力范围内的选定目标压力而成比例。例如,公差范围可以基于目标压力的百分比。因此,公差范围可以与目标压力的变化成比例地调整。
[0152] 对于不同的压力范围实施不同的公差范围的控制器15提供显著的优点。与高压范围111相关联的公差范围114a大于与低压范围112相关联的公差范围114b。当在高压范围111中喷射时实施更大的公差范围114a防止了由于系统的性质(例如,软管的长度和宽度等)所经历的压力波动而导致的电动机12的启动和停止。当在低压范围112中喷射时具有较小的公差范围114b提供了更具响应性的系统,其防止在低压下喷射时的溅射和喷溅。
[0153] 用户可以根据用于特定喷涂作业的喷射系统的配置来选择期望的操作模式。例如,当用由于膨胀和收缩具有较小压力变化的较短软管喷射时,用户可能期望更具响应性的系统,并且在这样的情况下,用户可以实施低压模式,而当用由于膨胀和收缩导致较大压力变化的较长软管喷射时,用户可能希望系统更能容忍压力变化。模式能由用户选择。控制器15可以基于取决于控制器15的所选操作模式的预编程公差范围来控制电动机12的操作。当用户输入选择第一模式设定时,控制器15可以以第一模式(例如,高压模式和低压模式下的一种模式)操作,并且当用户输入选择第二模式设定时,控制器15可以以第二模式(例如,高压模式和低压模式下的另一种模式)。可以通过经由用户界面17的输入来选择模式设定。
[0154] 在一些示例中,用户利用输入接口(例如,用户界面17)选择目标压力,诸如利用拨盘、按钮输入、触摸屏、控制杆或其他输入接口。喷射器可以包括选择目标压力的单个输入接口。单个输入接口向控制器15提供目标压力,而不管控制器15的操作模式如何。单个输入接口可以是在最小压力状态与最大压力状态之间能调整的。最小压力状态对应于压力范围内的最小压力,而最大压力状态对应于压力范围内的最大压力。单个输入接口是能调整的,以选择最小压力作为目标压力、选择最大压力作为目标压力、或者选择介于最小压力与最大压力之间的压力作为目标压力。
[0155] 单个输入接口可以在最小压力与最大压力之间递增以选择目标压力。应当理解,递增可以是对目标压力的调整,以增加目标压力或减小目标压力。还应当理解,每一次递增可以在单个输入接口的离散的固定位置之间,或者可以是单个输入接口中的任何变化。例如,形成单个输入接口的刻度盘可以是在最小压力设定状态与最大压力设定状态之间的设定数量的离散位置之间能调整的,或可以是在最小压力设定状态与最大压力设定状态之间能无限调整的。
[0156] 基于所选择的控制器15的操作模式来重新映射来自输入接口的输入。输入被重新映射,使得通过输入接口的相同选择在控制器15处于低压模式的情况下与第一目标压力相关联,并在控制器15处于高压模式的情况下与第二目标压力相关联。例如,设定在最小压力水平的输入设定将对应于不同的压力,这取决于控制器15是在低压模式还是高压模式下操作。类似地,设定在最大压力水平的输入设定将对应于不同的压力,这取决于控制器15是在低压模式还是高压模式下操作。
[0157] 来自输入接口的输入的重新映射可以改变输入接口的每一次递增的压力变化。在高压范围111的最低压力与最高压力之间的压差不同于低压范围112的最低压力与最高压力之间的压差的示例中,刻度盘的单次递增将根据控制器15是在高压模式还是在低压模式下操作而使目标压力改变不同的值。例如,如果低压范围112的最低压力与低压范围的最高压力之间的压差小于高压范围111的最低压力与高压范围111的最高压力之间的压差,然后,与控制器15处于高压模式相比,在控制器15处于低压模式的情况下,单输入接口的每次增加将引起目标压力的较小变化。
[0158] 取决于控制器15的操作模式的输入接口的重新映射提供显著的优点。输入接口是选择用于喷射操作的目标压力的单个输入。具有单个输入接口提供了具有更少部件的更简单的系统。重新映射输入接口允许低压范围112和高压范围111涵盖不同大小的压力范围,同时仍利用单个输入接口。
[0159] 图14是示出电动机电力相对于驱动机构14的旋转位置的应用情况的示意图,该驱动机构14为泵的泵送提供动力。图15是示出电动机电力相对于流体位移器16的位置的应用情况的图。驱动机构14连接到电动机12和流体位移器16。驱动机构14(其可以是偏心驱动器等)接收来自电动机12的旋转输出,并将该旋转输出转换为往复运动直线输入,该往复运动直线输入被提供给流体位移器16以为泵19的泵送提供动力。例如,驱动机构14可以连接到流体位移器16,以给流体位移器16相对于泵19的主体的往复运动提供动力,从而引起泵19的泵送。
[0160] 电动机12是包括定子20的电动机,给定子20提供电力以使电动机12的转子22旋转。驱动机构14可以与流体位移器16处于直接驱动关系。驱动机构14可以直接连接到流体位移器16,使得对于驱动机构14的旋转部件的每一次完整旋转(例如,偏心件的每次旋转),流体位移器16完成一次泵循环,该次泵循环包括吸入冲程和压力冲程。驱动机构14直接连接到流体位移器16而没有中间传动装置(gearing),使得流体位移器16对于驱动机构14的偏心件的每一次完整旋转完成一次泵循环(包括一个抽吸或上冲程和一个压力或下冲程)。
[0161] 在一些示例中,电动机12与泵19处于直接驱动关系。在这样的示例中,电动机12直接连接到驱动机构14而没有中间传动装置,使得驱动机构14的旋转部件(例如,偏心件)以与电动机12的转子22以1:1的关系旋转。在一些示例中,在电动机12与流体位移器16之间存在齿轮减速,使得对于电动机12的每次旋转,流体位移器16移动通过少于一个完整的泵循环。齿轮比是已知的,使得可以基于转子22的旋转位置来确定流体位移器16的位置。
[0162] 可以基于流体位移器16的感测位置来主动地控制供应到电动机12的电力。流体位移器16的位置可以基于由传感器(例如,传感器102)生成的信息来确定。传感器可以配置为直接流体位移器16的感测位置,可以配置为直接感测转子22的位置,从该位置可以推断流体位移器16的位置,可以配置为直接感测驱动机构14的位置,从该位置可以推断流体位移器16的位置等。向电动机12提供驱动电力可以独立于感测到的流体压力或流体流量的增加或减少,流体压力或流体流量可以由于各种原因而波动。驱动电力的提供可以被预编程到控制器15,并且不基于流体的任何感测参数。向电动机12提供驱动电力可以独立于电动机12的其他感测参数,例如转子22的速度变化等。基于流体位移器16的感测位置来控制驱动电力的提供可以帮助消除压力波动,使得系统必须预测压力波动发生的位置,以便改变电力提供以避免这样的压力波动,而不是在它们开始之后才对波动做出响应。可以通过控制器15来管理电动机的电力。
[0163] 控制器15配置为基于流体位移器16的位置来调整提供给电动机12的电力。流体位移器16在驱动机构14的旋转部件的上止点(TDC)位置与下止点(BDC)位置处的冲程之间转换。TDC位置与转换点CP1相关联,其中流体位移器16从吸入冲程转换到压力冲程。BDC位置与转换点CP2相关联,其中流体位移器16从压缩冲程转换到吸入冲程。
[0164] 控制器15基于流体位移器16的位置向电动机12提供电力。在所示的示例中,基于流体位移器16的位置来调节电力(例如,电流水平、电压水平等)。电力被不对称地提供给电动机12,以为泵19的泵送提供动力。控制器15配置为在流体位移器16接近和离开转换点时向电动机12提供减小的电力。减小的电力可以是零电力,使得没有提供任何电流以引起转子22的旋转,或者与被提供以驱动流体位移器16通过相应冲程的驱动电力水平相比可以是减小但非零的电力水平。
[0165] 在所示的示例中,流体位移器16在整个泵循环期间移动通过位移范围122、124、126和128。第一位移范围122与流体位移器16从吸入冲程转换到压力冲程相关联。第二位移范围124与流体位移器16在第一方向上直线位移通过压力冲程相关联。第三位移范围126与流体位移器从压力冲程转换到吸入冲程相关联。第四位移范围128与流体位移器16在与第一方向相反的第二方向上直线位移并通过吸入冲程相关联。第一位移范围122可以由冲程的第一端部部分104形成。第三位移范围126可以形成为冲程的第二端部部分108。第二和第四位移范围124、128可以形成为冲程的中间部分106。
[0166] 第一位移范围122在转换点CP1之前开始并延伸到点P1,点P1位于第一位移范围122和第二位移范围124的交点处。点P1在压力冲程期间并在转换点CP1之后。第二位移范围
124从点P1延伸到点P2,点P2是第二位移范围124与第三位移范围126之间的交点。点P2在压力冲程期间并在转换点CP2之前。第三位移范围126在转换点CP2之前开始并延伸到点P3,点P3位于第三位移范围126与第四位移范围128的交点处。点P3在吸入冲程期间并在转换点CP2之后。第四位移范围128从点P3延伸到点P4,点P4是第四位移范围128与第一位移范围
122之间的交点。点P4在吸入冲程期间并在转换点CP1之前。
[0167] 第一位移范围122包括第一子范围122a和第二子范围122b。第一子范围122a与流体位移器16移动通过吸入冲程的一端部并在驱动机构14的旋转部件的TDC位置处到达转换点CP1相关联。第二子范围122b与流体位移器16经过转换点CP1并具有反向直线位移方向以开始移动通过压力冲程相关联。流体位移器16在移动通过第一位移范围122时从吸入冲程转换到压力冲程。
[0168] 在一些示例中,第一子范围122a小于第二子范围122b,使得流体位移器16从点P4到转换点CP1的移动距离比从转换点CP1到点P1的移动距离更短。在第一子范围122a的开始处的点P4可以与距转换点CP1一定距离的流体位移器16相关联,可以与偏心件相对于TDC处于一定旋转位置相关联,等等。在第二子范围122b的一端处的点P1可以流体位移器16与超出转换点CP1一定距离相关联,可以与偏心件相对于TDC处于一定旋转位置相关联,等等。
[0169] 在一些示例中,第二子范围122b是第一子范围122a的至少两倍大。在一些示例中,第二子范围122b是第一子范围122a的至少三倍大。应当理解,第二子范围122b可以是与第一子范围122a相同的大小或至少两倍、三倍、四倍或更多倍。在一些示例中,第一子范围122a开始于驱动器远离TDC位置大约十个旋转角度。在一些示例中,第二子范围122b延伸到驱动器远离TDC位置多达大约三十个旋转角度。
[0170] 第二位移范围124在第一位移范围122与第三位移范围126之间延伸。第二位移范围124从点P1延伸到点P2。流体位移器16在单个直线方向上移动通过第二位移范围124。流体位移器16在移动通过第二位移范围124时不在冲程方向之间转换。
[0171] 第三位移范围126包括第一子范围126a和第二子范围126b。第一子范围126a与流体位移器16移动通过压力冲程的一端部并在驱动机构14的旋转部件的BDC位置处到达转换点CP2相关联。第二子范围126b与流体位移器16经过转换点CP2并具有反向直线位移方向以开始移动通过吸入冲程相关联。流体位移器16在移动通过第三位移范围126时从压缩冲程转换到吸入冲程。
[0172] 在一些示例中,第一子范围126a小于第二子范围126b,使得流体位移器16从点P2到转换点CP2比从转换点CP2到点P3移动更短的距离。在第一子范围126a的开始处的点P2可以与流体位移器16距转换点CP2一定距离相关联,可以与偏心件相对于BDC处于一定旋转位置相关联,等等。第二子范围126b的一端处的点P3可以与流体位移器16超出转换点CP2一定距离相关联,可以与偏心件相对于BDC处于一定旋转位置相关联,等等。
[0173] 在一些示例中,第二子范围126b是第一子范围126a的至少两倍大。在一些示例中,第二子范围126b是第一子范围126a的至少三倍大。应当理解,第二子范围126b可以是与第一子范围126a相同的大小或至少两倍、三倍、四倍或更多倍。在一些示例中,第一子范围126a开始于驱动器远离BDC位置大约十个旋转角度。在一些示例中,第二子范围126b延伸到远离BDC位置多达大约三十个旋转角度的驱动器。
[0174] 第四位移范围128在第三位移范围126与第一位移范围122之间延伸。第四位移范围128从点P3延伸到点P4。流体位移器16在单个直线方向上移动通过第四位移范围128。当移动通过第四位移范围128时,流体位移器16不在冲程方向之间转换。与第二位移范围124相比,流体位移器16在相反方向上移动通过第四位移范围128。
[0175] 控制器15配置为基于流体位移器16的感测位置来调节提供给电动机12的电力。控制器15配置为在流体位移器16直线地移动通过第二位移范围124和第四位移范围128的情况下向电动机12提供相对较大的电力水平,并且控制器15配置为在流体位移器16接近、移动通过并退出第一位移范围122和第三位移范围126中的转换的情况下向电动机12提供相对较低的电力水平。所讨论的电力供应由控制器15在流体喷射系统的喷射期间提供,此时泵19被主动驱动以输出用于由喷枪喷射的流体。
[0176] 通过示例的方式,讨论了在第一位移范围122的开始处的点P4处开始的泵循环的电动机12的电力供应。当流体位移器16移动通过第一位移范围122内的位置时,控制器15向电动机12提供第一电力水平。第一电力水平小于被提供来驱动流体位移器16通过第四位移范围128的第四电力水平。在一些示例中,控制器15可以减小电力水平,使得当流体位移器16移动通过第一位移范围122时,允许电动机15滑行。在一些示例中,控制器15可以在电动机12滑行时继续向电动机12提供电力,使得第一电力水平大于零但仍小于第四电力水平。
例如,控制器15可以相对于流体位移器16在第四位移范围128中提供的电力水平,对流体位移器16在第一位移范围122中的电力水平进行节流。在一些示例中,控制器15可以在电动机
12滑行时切断提供给电动机12的电力,使得第一电力水平为零电力。
[0177] 在一些示例中,控制器15配置为在流体位移器16处于第一位移范围122中的情况下减小提供给电动机12的电力水平,使得转子22仍然被提供给定子20的电力推动旋转,但是该电力水平小于在第四位移范围128中提供的电力水平。
[0178] 因此,在流体位移器16的切换之前(在子范围122a内的位置处)、在流体位移器16的切换时(在CP1位置处)以及在流体位移器16的切换之后(在子范围122b内的位置处),向电动机12提供减小的电力。应当理解,当流体位移器16移动通过第三位移范围126时,第一电力水平可以与提供给电动机12的第三电力水平相同。
[0179] 流体位移器16被驱动通过第一位移范围122,并且当流体位移器16在第一位移范围122的结束和第二位移范围124的开始处到达点P1时,提供给电动机12的电力增加到第二电力水平。电动机12的电力水平增加到第二电力水平,并且流体位移器16被驱动通过第二位移范围124。当流体位移器16移动通过第二位移范围124时,控制器15向电动机12提供第二电力水平,以驱动流体位移器16通过压力冲程。流体位移器16位移直到在第三位移范围126的开始处到达点P2。
[0180] 当流体位移器16移动通过第三位移范围126时,控制器15向电动机12提供第三电力水平。第三电力水平小于被提供以驱动流体位移器16通过第二位移范围124的第二电力水平。控制器15基于流体位移器16在压力冲程期间到达点P2的感测位置来减小提供给电动机12的电力。在一些示例中,控制器15可以降低电力水平,使得当流体位移器16移动通过第三位移范围126时,允许电动机15滑行。在一些示例中,控制器15可以在电动机12滑行时继续向电动机12提供电力,使得第三电力水平大于零但仍小于第二电力水平。例如,控制器15可以相对于流体位移器16在第二位移范围124中提供的电力水平,对流体位移器16在第三位移范围126中的电力水平进行节流。在一些示例中,控制器15可以在电动机12滑行时切断提供给电动机12的电力,使得第三电力水平为零电力。
[0181] 在一些示例中,控制器15配置为在流体位移器16处于第三位移范围126中的情况下减小提供给电动机12的电力水平,使得转子22仍然被提供给定子20的电力推动旋转,但是该电力水平小于在第二位移范围124中提供的电力水平。
[0182] 因此,在流体位移器16的转换之前(在子范围126a内的位置处)、在流体位移器16的转换(在CP2位置处)以及在流体位移器16的转换之后(在子范围126b内的位置处),电动机12被提供有减小的电力。
[0183] 当流体位移器16从点P2移动通过第三位移范围126到CP2位置处的压力冲程的结束以及从CP2位置到点p3时,向电动机12提供第三电力水平。点P3位于第三位移范围126的结束处以及第四位移范围128的开始处。
[0184] 控制器15基于流体位移器16的感测位置将提供给电动机12的电力增加到第四电力水平,该第四电力水平指示流体位移器16在吸入冲程期间已到达点P3。控制器15在流体位移器16处于第四位移范围128中的情况下向电动机12提供第四电力水平,以驱动流体位移器16通过吸入冲程。第四电力水平大于第三电力水平。第四电力水平可以与第二电力水平相同。第二和第四电力水平可以称为驱动电力水平,因为电动机在这样的位移范围内通过直线冲程主动地驱动流体位移器16。
[0185] 向电动机12提供第四电力水平,以使流体位移器16位移通过第四位移范围128并且直到流体位移器16到达点P4。点P4与流体位移器16在第四位移范围128的结束以及第一位移范围122的开始处的位置相关联。电动机12的电力水平基于流体位移器16的感测位置到达点P4而被减小到第一电力水平,并且流体位移器16被驱动通过第一位移范围122。控制器15基于流体位移器16的感测位置继续将电力引到电动机12,以通过泵冲程驱动流体位移器16。泵冲程可以是吸入冲程和压力冲程中的任一个冲程。
[0186] 当提供给电动机12的电力水平随着流体位移器16移动通过转换(即,在第一位移范围122和第三位移范围126中)而降低时,仍然可以使流体位移器16在那些位移范围122、126内移动时加速。例如,当流体位移器16在冲程之间转换时,由于阀95、96关闭的延迟,上游腔室88a和下游腔室88b中的一个腔室中的压力可以小于另一个腔室中的压力,并且这样的压力差可以有助于使流体位移器16位移。例如,当流体位移器16从吸入冲程转换到压力冲程时,上游腔室88a中的压力可以小于下游腔室88b中的压力,诸如在入口止回阀96就位之前。该压力差可以有助于将流体位移器16拉入吸入冲程,并且即使提供给电动机12的动力减小,也可以使流体位移器16加速。进一步地,由驱动机构14提供的机械效益和驱动机构
14的动量有助于继续在位移范围122、126内驱动流体位移器16,即使当电动机12的电力减小时也是如此。
[0187] 在所示的示例中,流体位移器16从压力冲程的开始到结束时移动通过子范围122b、第二位移范围124和子范围126a。子范围122b形成压力冲程的上部部分,第二位移范围124形成压力冲程的中部部分,并且子范围126a形成压力冲程的下部部分。子范围122b形成压力冲程的开始,第二位移范围124提供压力冲程的中间部分,并且子范围126a形成压力冲程的结束。
[0188] 提供给电动机12的电力水平在压力冲程的开始部分和结束部分处于相对较低的水平,而电力水平在压力冲程的中间部分处于相对较高的水平。从转换点CP1到第一位移范围122(在驱动机构处于TDC位置的情况下)与第二位移范围124之间的点P1,电力水平处于相对较低的水平。在整个第二位移范围124中,电力水平处于相对较高的水平。当流体位移器16从第二位移范围124与第三位移范围126之间的点P2移动通过子范围126b并接近转换点CP2时,电力水平再次降低,驱动机构在转换点CP2处处于BDC位置。在流体位移器16处于中间冲程(在第二位移区域124中)的情况下提供给电动机12的电力水平大于在子区域122b和126a中的冲程结束时提供给电动机12的电力水平。当电力水平在冲程结束时降低时,流体位移器16在冲程结束时加速。
[0189] 在所示的示例中,与控制器15向电动机12提供相对较低的电力水平相比,控制器15在压力冲程的较大部分上向电动机12提供相对较大的电力水平。在一些示例中,第二位移范围124延伸直到通过压力冲程的总位移的约75%。在一些示例中,第二位移范围124延伸直到通过压力冲程的总位移的约70%。在一些示例中,第二位移范围124延伸直到通过压力冲程的总位移的约60%。第二位移范围124延伸超过通过压力冲程的总位移的50%。在所示的示例中,由第二位移范围124形成的压力冲程的中间部分形成流体位移器16从转换点CP1到转换点CP2的总位移距离的大部分。
[0190] 在一些示例中,子区域122b形成高达通过压力冲程的总位移的约13.5%。在一些示例中,子区域122b形成高达通过压力冲程的总位移的约16.67%。在一些示例中,子区域122b形成高达通过压力冲程的总位移的约20%。
[0191] 在一些示例中,子区域126a形成高达通过压力冲程的总位移的约4%。在一些示例中,子区域126a形成高达通过压力冲程的总位移的约5%。在一些示例中,子区域126a形成高达通过压力冲程的总位移的约6%。
[0192] 在所示的示例中,流体位移器16从吸入冲程的开始到结束时移动通过子范围126b、第四位移范围128和子范围122a。子范围126b形成吸入冲程的下部部分,第四位移范围128形成吸入冲程的中间部分,并且子范围122a形成吸入冲程的上部部分。子范围126b形成吸入冲程的开始,第四位移范围128提供吸入冲程的中间部分,并且子范围122a形成吸入冲程的结束。
[0193] 提供给电动机12的电力水平在吸入冲程的开始部分和结束部分处于相对较低的水平,而电力水平在吸入冲程的中间部分处于相对较高的水平。从转换点CP2(在驱动机构处于BDC位置的情况下)到第三位移范围126与第四位移范围128之间的点P3,电力水平处于相对较低的水平。在整个第四位移范围128中,电力水平处于相对较高的水平。当流体位移器16从第四位移范围128与第一位移范围122之间的点P4移动通过子范围122b并接近转换点CP1时,电力水平再次减小,驱动机构在转换点CP1处处于TDC位置。在流体位移器16处于中间冲程(在第四位移区域128中)的情况下提供给电动机12的电力水平大于在子区域126b和122a中在冲程结束时提供给电动机12的电力水平。当电力水平在冲程结束时降低时,流体位移器16在冲程结束时加速。
[0194] 在所示的示例中,与控制器15向电动机12提供相对较低的电力水平相比,控制器15在吸入冲程的较大部分上向电动机12提供相对较大的电力水平。在一些示例中,第四位移范围128延伸直到通过吸入冲程的总位移的约75%。在一些示例中,第四位移范围128延伸直到通过吸入冲程的总位移的约70%。在一些示例中,第四位移范围128延伸直到通过吸入冲程的总位移的约60%。第四位移范围128延伸超过通过吸入冲程的总位移的50%。在所示的示例中,由第四位移范围128形成的吸入冲程的中间部分形成流体位移器16从转换点CP2到转换点CP1的总位移距离的大部分。
[0195] 在一些示例中,子区域126b形成高达通过吸入冲程的总位移的约13.5%。在一些示例中,子区域126b形成高达通过吸入冲程的总位移的约16.67%。在一些示例中,子区域126b形成高达通过吸入冲程的总位移的约20%。
[0196] 在一些示例中,子区域122a形成高达通过吸入冲程的总位移的约4%。在一些示例中,子区域122a形成高达通过吸入冲程的总位移的约5%。在一些示例中,子区域122a形成高达通过吸入冲程的总位移的约6%。
[0197] 当流体位移器16接近转换点时、当流体位移器16转换时以及当流体位移器16移动远离转换点时,控制器15减小电力提供显著的优点。减小通过第一位移范围122和第三位移范围126的电力减小了电动机12的总电力消耗,这在提供给电动机12的实际电流水平与当流体位移器16到达点P1/P3时电动机12能允许的最大电流水平之间提供了更大的范围,点P1/P3是需要附加电力来主动驱动电动机12以驱动流体位移器16的位移位置。由驱动机构14在第一位移范围122和第二位移范围126中提供的机械效益驱动流体位移器16,而不需要来自电动机12的附加驱动输入。进一步地,在转换期间泵送腔室中的压差也有助于驱动流体位移器16。这样,流体位移器16通过转换而加速,而不需要向电动机12提供附加驱动电力。当流体位移器16移动通过第一位移范围122和第三位移范围126时,电动机12可以被提供有减小的电力。在一些示例中,控制器15提供减小的电力,使得转子22不被主动地向前驱动而是滑行。允许转子22的滑行的减小的电力可以大于零电力,使得电力水平相对于驱动电力被节流,或者可以是零电力。这样,当流体位移器16进入第二位移范围124和第四位移范围128时,流体喷射器需要较少的电力,从而提供电力,并在提供给电动机12的实际水平与电动机12的最大电流水平之间提供了更多的可用电流。具有可用的附加驱动电力防止了由于驱动电动机12的可用电力不足而在点P1或P3处短暂发生的失速。
[0198] 基于流体位移器16的感测位置来主动地控制提供给电动机12的电力。在其他系统中,提供给电动机12的电力被减小,但是这样的减小对系统中的变化是反应性的(例如,感测到电动机速度的增加然后减小电力,感测到电动机速度的减小然后增加电力等)。提前主动地,而不是反应性地,控制提供给电动机12的电力提供了输出稳定的流体流和压力的响应更具响应性的系统,从而通过喷枪提供一致的喷射。
[0199] 虽然控制器15在上文中被描述为基于流体位移器16移动通过转换来控制电动机12的操作,但是应当理解,并非所有示例都受如此限制。在一些示例中,控制器15配置为基于流体位移器16在冲程内的位置来控制提供给电动机12的电力的电力水平,该位置可以直接基于感测流体位移器16的直线位置来确定,或者间接地基于感测电动机12的转子22的旋转位置来确定。在这样的示例中,控制器15配置为基于感测位置而不是基于泵19下游的流体参数(诸如压力或流量)来改变电动机12的电力水平。这样的基于位置的电力控制是预编程的,并基于位置是有目的的,不会对压力、电流、流量等的波动作出反应。
[0200] 控制器15配置为基于流体位移器16移动通过泵冲程的某些预设定部分来改变电动机12的电力水平。如上所述,泵冲程的预设定部分可以与转换相关联,但并非所有示例都受如此限制。控制器15从传感器102接收关于流体位移器16在泵冲程内的位置的信息,并根据流体位移器16的感测位置来改变提供给电动机12的电力水平。无论是直接流体位移器16的感测位置还是感测转子22的位置,传感器102都提供关于流体位移器16在泵冲程内的位置的信息。控制器15基于感测位置来改变提供给电动机12的电力水平,使得在流体位移器16处于泵冲程内的某些位置的情况下向电动机12提供相对较低的电力水平,并在流体位移器16处于泵冲程内的其他位置的情况下向电动机12提供相对较大的电力水平。
[0201] 控制器15配置为基于流体位移器16的感测位置主动地改变电动机12的电力水平。电力变化不是基于关于泵19的流体输出的压力或流量数据。相反,电力变化是基于位置的。
这样的配置提供有效的泵送,因为控制器15基于流体位移器16的已知位置,而不是响应性地基于压力或流量波动,主动地控制电力。
[0202] 应当理解,控制器15可以基于压力使电动机12开始和停止泵送,如关于图11至图13所讨论的,但是控制器15不依赖于压力信息来改变在泵送期间提供给电动机12的电力水平。
[0203] 控制器15基于流体位移器16的已知位置来控制在泵送期间提供给电动机12的电力水平提供显著的优点。控制器15基于流体位移器16的已知位置改变电力水平,从而提供了基于流体位移器16的实际位置的电力水平的主动控制,而不是响应于泵送流体中的一些参数变化。这样的配置提供了电动机12和泵19的快速控制和有效操作。这样的基于流体位移器16的位置的电力控制相对于喷射系统1的实际操作提供了更有效的泵送。例如,流体位移器16可以花费更长或更短的时间量来完成冲程。控制器15基于流体位移器16的实际位置控制电力供应确保在泵冲程的期望部分中完成任何电力变化。
[0204] 虽然已参考示例性实施例描述了本发明,但是本领域技术人员将理解,可以在不脱离本发明的范围的情况下进行各种改变并可以用等同物代替其元件。此外,可以在不脱离本发明的实质范围的情况下进行许多修改以使特定情况或材料适应本发明的教导。因此,意图是本发明不限于所公开的特定实施例,而是本发明可以包括涵盖所附权利要求的范围内的所有实施例。来自本文所示的一个实施例的任何单个特征或特征的任何组合可以独立于本文的实施例中所示的其他特征而用于不同的实施例中。因此,本发明的范围及其任何权利要求不限于特定的实施例和/或本文所示的特征的组合,而是可以包括本文所示的一个、两个或更多个特征的任何组合。

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