[发明专利]具有电动反转马达的往复式容积式泵

说明书

技术领域

本公开内容一般地涉及容积式泵系统。更具体地，本公开内容涉及用于使泵往复运动的驱动系统和用于控制往复运动的方法。

背景技术

容积式泵包括其中固定体积材料被吸入膨胀室并在容积式泵收缩时被推出所述室的系统。这种泵通常包括往复泵送机构，如活塞，或者旋转泵送机构，如齿轮组。因此，往复活塞泵需要可以驱动活塞以膨胀和收缩增压室的双向输入装置。典型的泵送系统由旋转驱动装置，如具有旋转输出轴的马达驱动。马达传统上被配置为由压缩空气提供动力的气动马达或由交流电流提供动力的电动马达。因此，旋转输入装置需要将输出轴的单向旋转转换成往复运动。这在传统上是通过使用曲柄或凸轮系统实现，如在授权给Lehrke等人的、转让给Graco公司的美国专利No.5,145,339中描述的那样。由于需要马达驱动压缩机，将压缩空气转换成旋转运动，以及将旋转运动转换成往复运动，气动马达在能耗方面是低效的。而且，气动马达和给它们提供动力的压缩机产生不希望的噪声量，并且由于空气的收缩和膨胀而会带来与结冰相关的问题。电动马达相对于气动马达实现节能，但仍然需要复杂的用于将单向旋转转换成泵的双向往复线性运动的机械装置。因此，存在对用于使容积式泵往复运动的改进的驱动系统的需求。

发明内容

一种泵系统，包括电动马达、泵、转换器和控制器。电动马达具有能够在第一旋转方向和相反的第二旋转方向上可逆地旋转的输出轴。泵具有能够在第一线性方向和相反的第二线性方向上移动的输入轴。转换器将输出轴连接至输入轴使得输出轴在第一旋转方向上的旋转使输入轴在第一线性方向上平移，并且输出轴在第二旋转方向上的旋转使输入轴在第二线性方向上平移。控制器反复地反转输出轴的旋转以产生输入轴的往复运动。

一种操作泵的方法，包括使至电动马达的电流流动方向反复地反转以引起马达的输出轴在顺时针和逆时针方向上的交替旋转，以及将输出轴的交替旋转转换成泵轴的往复线性运动。

附图说明

图1是具有通过运动转换器由双向电动马达驱动的容积式泵的泵送系统的示意图。

图2是根据图1的配置的泵送系统的透视图，其中线性位移活塞泵由无刷直流马达驱动。

图3是图2的泵送系统的分解图，示出用于将无刷直流马达的输出轴连接至线性位移活塞泵的输入轴的齿轮减速系统。

图4是图3的泵送系统的透视图，示出由齿轮减速系统连接的输出轴的小齿轮和输入轴的齿条。

图5A是示出至图2-4的无刷直流马达的输入电流极性与时间之间的关系的曲线图。

图5B是示出图2-4的线性位移活塞泵的泵轴的冲程与时间之间的关系的曲线图。

具体实施方式

图1是泵送系统10的示意图，该泵送系统10具有由电动马达14驱动的容积式泵12和运动转换器16。泵12从容器18抽吸流体，如油漆，并将加压流体传递至喷雾器20。未被喷雾器20消耗的流体返回至容器18。马达14的驱动轴22和泵12的泵轴24机械地连接至转换器16。转换器16根据驱动轴22的旋转产生泵轴24的正排量。泵12的出口26和入口28经由流体管线30A和30B分别连接至容器18。喷雾器20通过软管32连接至流体管线30A。马达14由包括位置传感器35的控制器34电控制。

从控制器34给电动马达14提供电源以将原动力提供至驱动轴22。在所公开的实施例中，马达14包括旋转马达，其中轴22围绕中心轴线旋转。控制器34电连接至马达14以控制提供至马达14的电流，从而控制轴22的旋转。在参照图2-4描述的实施例中，马达14包括无刷直流(DC)电动马达。然而，马达14可以包括带刷直流马达或永磁铁交流(AC)马达。

轴22的旋转转动转换器16内的转换机构。转换器16将轴22的旋转运动转换成轴24的线性运动。具体地，转换器16将轴22的单向旋转转换成轴24在单个方向上的位移。在参照图2-4描述的实施例中，转换器16包括齿条和小齿轮系统，其中轴22旋转与连接至泵轴24的线性齿条啮合的小齿轮。转换器16通常还包括齿轮减速系统，其例如相对于驱动轴22降低泵轴24的速度。然而，转换器16可以包括其它类型的转换系统，如凸轮系统或曲柄系统。

转换器16连接至泵12的泵轴24。泵12包括容积式泵，其中轴24的往复运动膨胀和收缩增压室。在参照图2-4描述的实施例中，泵12包括线性位移活塞泵，其中活塞设置在缸中以将流体吸入入口28并将压缩流体从出口26退出。然而，泵12可以包括其它类型的容积式泵，如隔膜泵。