ПОРШНЕВОЙ НАСОС С ЭЛЕКТРОННЫМ ОТСЛЕЖИВАНИЕМ ВОЗДУШНОГО КЛАПАНА, ЭЛЕКТРОННЫМ ОТСЛЕЖИВАНИЕМ БАТАРЕИ И СОЛЕНОИДА Российский патент 2010 года по МПК F04B49/00 

Уровень техники

Пневматические насосы с возвратно-поступательным движением поршня хорошо известны и применяются для перекачивания различных текучих сред. Такие насосы обычно имеют механические или пневматические воздушные клапаны, предназначенные для управления потоком воздуха с двух сторон поршня. Управление такими насосами традиционно состояло в отслеживании и управлении получаемого потока текучей среды, а не в управлении самим насосом. В устройствах предшествующего уровня техники, таких как дозирующее устройство EXTREME-МIХ™ компании Graco, с целью управления отслеживают положение поршня.

Сущность изобретения

Таким образом, цель настоящего изобретения состоит в создании системы, которая обеспечивает возможность улучшенного отслеживания и управления поршневым воздушным двигателем, что обеспечивает возможность отслеживания положения поршня, цикла и скорости потока, общего количества циклов, управления режимом разноса и возможность диагностики вышедших из строя слабых компонентов воздушного двигателя и насоса.

Для управления используется магнит, установленный на чашке клапана пневматического двигателя, и два герконовых датчика, установленные на крышке клапана, для отслеживания скорости и положения клапана. Соленоид установлен на крышке клапана, и в него могут поступать команды, выдвинуть плунжер в чашку клапана для остановки движения клапана и, таким образом, насоса, не позволяя оборотам повыситься до разноса (обычно связано с опорожнением источников текучей среды). Интерфейс пользователя содержит ЖКД (LCD, жидкокристаллический дисплей) и кнопки для установки и управления насосом. Дисплей можно переключать так, что он будет отображать продолжительность цикла, скорость потока (в различных единицах измерения), общее количество циклов и ошибки диагностики. Параметры установки могут включать в себя единицы измерения текучей среды (кварты, литры и т.д.) и точку установки разгона до разноса.

Герконовые переключатели и магниты расположены таким образом, что они детектируют, когда воздушный клапан находится в крайнем положении каждого хода или в переходном положении, или в обоих этих положениях. Контроллер рассчитывает скорость, с которой работает двигатель, путем подсчета замыканий и разъединений герконовых переключателей, активизируемых различными положениями воздушного клапана. Контроллер затем сравнивает скорость с заранее запрограммированным значением для определения, работает ли двигатель в условиях разноса. В случае возникновения такого условия, контроллер активирует соленоид, который предотвращает переключение, в результате чего двигатель останавливается. Эти действия предотвращают разлив текучей среды и/или повреждение насоса.

Три способа можно использовать для увеличения срока службы батареи и отслеживания положения плунжера соленоида, в двух из которых используют изменение индуктивности соленоида для отслеживания движения соленоида.

В первом способе программное обеспечение контроллера отслеживает кривую напряжения соленоида при подаче питания в соленоид. Когда плунжер соленоида достигает конечного положения своего рабочего хода, программное обеспечение останавливает импульс напряжения.

В следующем варианте выполнения программное обеспечение контроллера отслеживает кривую напряжения соленоида при подаче энергии в соленоид. Если пик напряжения отсутствует в конце кривой напряжения (за фиксированный период времени), программное обеспечение контроллера определяет, что соленоид не достиг положения фиксации и, таким образом, не закончил требуемое для него движение.

В последнем варианте выполнения измеряют напряжение соленоида при подаче импульса напряжения для определения, достаточен ли текущий уровень напряжения батареи для активации соленоида.

Эти и другие цели и преимущества изобретения будут более понятны из следующего описания, приведенного совместно с приложенными чертежами, в котором одинаковыми номерами ссылочных позиций обозначены одинаковые или аналогичные детали на нескольких видах.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показан вид в разрезе воздушного клапана как часть настоящего изобретения, представляющий магниты и герконовые переключатели.

На фиг.2 показан вид в разрезе показанного на фиг.1 воздушного клапана как часть настоящего изобретения.

На фиг.3 представлен вид в разрезе (отличающийся от показанного на фиг.1) воздушного клапана как часть настоящего изобретения, представляющий соленоид.

На фиг.4 показан вид насоса, в котором воплощено настоящее изобретение.

На фиг.5 подробно представлен интерфейс пользователя настоящего изобретения.

На фиг.6 представлено типичное изменение падения напряжения с течением времени.

Подробное описание изобретения

В пневматическом насосе 10 с возвратно-поступательным движением поршня контроллер 12 использует магнит 14, установленный на чашке 16 клапана пневматического двигателя 18 и два герконовых датчика 20, установленные на крышке 22 клапана, для отслеживания скорости и положения клапана 16. Соленоид 24 установлен на крышке 22 клапана, и в него можно подавать команды, по которым он выдвигает плунжер 26 внутрь чашки 16 клапана для остановки движения клапана и, таким образом, для предотвращения перехода насоса 10 в разнос (что обычно связано с опорожнением источника текучей среды или происходит в случае утечки/разрыва шланга или другого трубопровода подачи). Интерфейс 28 пользователя содержит ЖКД дисплей 30 и кнопки 32 для установки и управления насосом 10. Дисплей 30 можно переключать для отображения продолжительности цикла, скорости потока (в разных единицах измерения), общего количества циклов и ошибок диагностики. Параметры установки могут включать в себя единицы измерения текучей среды (кварты, литры и т.д.) и точку установки движения вразнос.

Герконовые переключатели 20 и магниты 14 расположены таким образом, что они детектируют момент, когда воздушный клапан 16 находится в крайнем положении каждого рабочего хода или в переходном положении, или в обоих этих положениях. Контроллер 12 рассчитывает скорость, с которой работает двигатель 18 путем подсчета замыканий и разъединений герконовых переключателей 20, активируемых при изменении положения воздушного клапана 16. Контроллер 12 затем сравнивает эту скорость с заранее запрограммированным значением для определения, находится ли пневматический двигатель 18 в условиях разноса. В случае возникновения такого условия контроллер 12 включает соленоид 24, который предотвращает переключение, что останавливает двигатель 18. Эти действия предназначены для предотвращения разлива текучей среды и/или повреждения насоса.

Три способа можно использовать для повышения срока службы батареи и отслеживания положения плунжера соленоида, в двух из которых используется изменение индуктивности соленоида для отслеживания движения соленоида.

В первом способе программное обеспечение контроллера 12 отслеживает кривую напряжения соленоида 24 при подаче напряжения в соленоид. Когда плунжер 24 соленоида достигает конечного положения своего рабочего хода, программное обеспечение останавливает импульс напряжения.

В следующем варианте выполнения программное обеспечение контроллера отслеживает кривую напряжения соленоида 24 при подаче напряжения в соленоид 24. Если пик напряжения отсутствует в конце кривой напряжения (в течение фиксированного периода времени), программное обеспечение контроллера определяет, что соленоид 24 не достиг положения фиксации, и таким образом не закончено требуемое от него движение.

В последнем варианте выполнения измеряют напряжение на соленоиде 24, когда импульс напряжения прикладывают для определения, достаточен ли текущий уровень напряжения батареи для включения соленоида 24.

Предусматривается, что различные изменения и модификации могут быть выполнены в отношении управления насосом без выхода за пределы сущности и объема изобретения, которые определены следующей формулой изобретения.

Способ предназначен для использования в области насосостроения в пневматических поршневых насосах. В насосе (10) используют магнит (14), установленный на чашке (16) клапана пневматического двигателя (18), и два герконовых датчика (20), установленные внутри крышки (22) клапана для отслеживания скорости и положения клапана (16). Соленоид установлен на крышке клапана (22), и в него можно подавать команды на выдвижение плунжера в чашку (16) клапана для прекращения движения клапана и, таким образом, насоса, не позволяя ему перейти в разнос. Три способа можно использовать для увеличения срока службы батареи и отслеживания положения плунжера соленоида, в двух из которых используют изменение индуктивности соленоида для отслеживания перемещения соленоида. Обеспечивает возможность диагностики вышедших из строя слабых компонентов воздушного двигателя насоса. 3 н.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ управления пневматическим насосом, включающим в себя воздушный клапан с чашкой клапана и крышкой клапана, содержащий:
обеспечение магнитом, установленным на упомянутой чашке клапана пневматического двигателя, и первым и вторым герконовыми датчиками, установленными внутри крышки клапана для отслеживания скорости и положения клапана, и соленоидом, имеющим кривую напряжения и плунжер, причем упомянутый соленоид установлен на упомянутой крышке клапана и выполнен с возможностью выдвижения упомянутого плунжера в упомянутую чашку клапана при подаче импульса напряжения для остановки движения клапана; отслеживание кривой напряжения упомянутого соленоида при подаче напряжения на соленоид и остановку подачи упомянутого импульса напряжения, когда упомянутый плунжер соленоида достигает конца своего рабочего хода.

2. Способ управления пневматическим насосом, включающим в себя воздушный клапан с чашкой клапана и головкой клапана, содержащий:
обеспечение магнитом, установленным на упомянутой чашке клапана пневматического двигателя, и первым и вторым герконовыми датчиками, установленными внутри крышки клапана для отслеживания скорости и положения клапана, и соленоидом, имеющим кривую напряжения и плунжер, причем упомянутый соленоид установлен на упомянутой крышке клапана и выполнен с возможностью выдвижения упомянутого плунжера в упомянутую чашку клапана при подаче импульса напряжения для остановки движения клапана;
отслеживание кривой напряжения упомянутого соленоида при подаче напряжения на соленоид в течение фиксированного периода времени для определения выброса напряжения и подачу сигнала тревоги, если упомянутый выброс не возникает в течение упомянутого фиксированного периода времени.

3. Способ управления пневматическим насосом, включающим в себя воздушный клапан с чашкой клапана и крышкой клапана, содержащий:
обеспечение магнитом, установленным на упомянутой чашке клапана пневматического двигателя, и первым и вторым герконовыми датчиками, установленными внутри чашки клапана для отслеживания скорости и положения клапана, и соленоидом, имеющим кривую напряжения и плунжер, причем упомянутый соленоид установлен на упомянутой крышке клапана и выполнен с возможностью выдвижения упомянутого плунжера в упомянутую чашку клапана при подаче импульса напряжения для остановки движения клапана; отслеживание кривой напряжения упомянутого соленоида при подаче напряжения на соленоид для определения, достаточен ли текущий уровень напряжения батареи для активации упомянутого соленоида; и подачу сигнала тревоги, если упомянутый уровень напряжения батареи недостаточен для активации упомянутого соленоида.