ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНЫЙ НАСОС С ЭЛЕКТРОННЫМ КОНТРОЛЕМ ВОЗДУШНОГО КЛАПАНА И ПОРШНЯ Российский патент 2011 года по МПК F04B49/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение является усовершенствованием изобретений, описанных в заявках с серийными номерами US 60/703,306 от 28 июля 2005 года, и US 60/704,290 от 1 августа 2005 года.

Уровень техники

Пневматические возвратно-поступательные поршневые насосы широко применяются для перекачивания различных жидкостей. Подобные насосы обычно имеют клапаны с механическим или пневматическим управлением для контроля потока воздуха с двух сторон поршня. Управление подобными насосами традиционно осуществляется при помощи контроля не самого насоса, а результирующего потока жидкости и управления этим потоком. В ранее известных устройствах, таких как дозатор EXTREME-MIX™ фирмы Grace, для решения задач управления производится контроль положения поршня.

Раскрытие изобретения

В связи с этим целью настоящего изобретения является разработка системы, позволяющей осуществлять более качественный контроль и управление возвратно-поступательным пневматическим двигателем, контролировать положение поршня, скорость цикла и потока, полные циклы, вхождение в разнос, а также определять какие элементы пневматического двигателя и нижних частей насоса вышли из строя.

При управлении для контроля за скоростью и положением клапана используются магнит, встроенный в колпачок клапана, и два геркона, встроенных в клапанную крышку. В клапанную крышку встроен соленоид, который может управляться для выдвижения штифта в колпачок клапана для остановки клапана и вывода насоса из состояния разноса (обычно вызываемого отсутствием жидкости в резервуаре). Пользовательский интерфейс включает в себя жидкокристаллический дисплей и кнопки для настройки насоса и управления им. Дисплей может переключаться в режимы отображения скорости цикла, расхода (в различных единицах), полных циклов и диагностику неисправностей.

Настроечные параметры могут включать в себя единицы измерения объема жидкости (кварты, литры, и т.д.) и заданное значение состояния разноса.

Герконы и магниты расположены таким образом, что они регистрируют, когда воздушный клапан находится в крайнем положении каждого такта, или в промежуточном, либо и то, и другое. Контроллер рассчитывает скорость работы двигателя путем подсчета числа открытий и закрытий герконов, приводимых в действие за счет изменения положения воздушного клапана. Затем контроллер сравнивает эту скорость с заранее заданным в программе значением, чтобы определить, не находится ли воздушный двигатель в состоянии разноса. Если имеет место такое состояние, контроллер приводит в действие соленоид, который препятствует изменению положения клапана, в результате чего происходит выключение двигателя. Благодаря этому предотвращается разлив жидкости и/или повреждение двигателя.

В центре воздушного двигателя расположен магниторезистивный датчик для точного контроля положения поршня. Информация с этого датчика в сочетании с информацией с датчиков воздушного клапана обеспечивает входные данные, необходимые для точного управления насосом и его точной диагностики, а также позволяет использовать эту систему для проведения дозировочных измерений и в качестве элемента многокомпонентной системы.

Эти и другие цели и преимущества данного изобретения станут более понятны из нижеследующего описания, сопровождаемого чертежами, на нескольких видах которых для обозначения одинаковых или аналогичных деталей используются одинаковые символы.

Краткое описание чертежей

Фиг.1. Поперечный разрез воздушного клапана как части настоящего изобретения, на котором показаны магниты и герконы.

Фиг.2. Часть разреза воздушного клапана как части настоящего изобретения с фиг.1.

Фиг.3. Поперечный разрез (выполненный со стороны, противоположной стороне разреза фиг.1) воздушного клапана как части настоящего изобретения, на котором показан соленоид.

Фиг.4. Вид насоса, включающего настоящее изобретение.

Фиг.5. Подробный вид пользовательского интерфейса настоящего изобретения.

Фиг.6. Возможные варианты диагностических кодов воздушного датчика.

Фиг.7. Поршень и магниторезистивный датчик.

Осуществление изобретения

В пневматическом возвратно-поступательном поршневом насосе 10 в контроллере 12 для контроля скорости и положения клапана 16 используется магнит 14, установленный в колпачке 16 клапана пневматического двигателя 18, и два геркона 20, установленных в клапанной крышке 22. Соленоид 24 установлен в клапанной крышке 22 и может управляться для выдвижения штифта 26 в колпачок 16 с целью остановки клапана и вывода насоса 10 из состояния разноса (обычно вызываемого отсутствием жидкости в резервуаре или протечкой/прорывом шланга или другого подводящего трубопровода). Пользовательский интерфейс 28 включает в себя жидкокристаллический дисплей 30 и кнопки 32 для настройки насоса 10 и управления им. Дисплей 30 может переключаться в режимы отображения скорости цикла, расхода (в различных единицах), полных циклов и ошибок диагностики. Настроечные параметры могут включать в себя единицы измерения объема жидкости (кварты, литры, и т.д.) и заданное значение состояния разноса.

Герконы 20 и магниты 14 расположены таким образом, что они регистрируют, когда воздушный клапан 16 находится в крайнем положении каждого такта, или в промежуточном, либо и то, и другое. Контроллер 12 рассчитывает скорость работы двигателя 18 путем подсчета числа открытий и закрытий герконов 20, приводимых в действие за счет изменения положения воздушного клапана 16. Затем контроллер 12 сравнивает эту скорость с заранее заданным в программе значением, чтобы определить, не находится ли воздушный двигатель 18 в состоянии разноса. Если имеет место такое состояние, контроллер 12 приводит в действие соленоид 24, который препятствует изменению положения клапана, в результате чего происходит выключение двигателя 18. Благодаря этому предотвращается разлив жидкости и/или повреждение двигателя.

В центре воздушного двигателя 18 расположен магниторезистивный датчик для точного контроля положения поршня 36. Информация с этого датчика 34 в сочетании с информацией с датчиков 20 воздушного клапана обеспечивает входные данные, необходимые для точного управления насосом 10 и его точной диагностики, а также позволяет использовать его для проведения дозировочных измерений и в качестве элемента многокомпонентной системы.

Предполагается, что в конструкцию управления насосом могут быть внесены различные изменения и модификации в пределах существа и объема данного изобретения, изложенных в нижеследующих пунктах формулы изобретения.

Устройство предназначено для перекачивания различных жидкостей. В пневматическом насосе 10 для контроля скорости и положения клапана 16 используется магнит 14, установленный в колпачке 16 клапана пневматического двигателя 18 и два геркона 20, установленные в клапанной крышке 22. Соленоид 24 установлен на клапанной крышке 22 и может управляться для выдвижения штифта 26 в колпачок клапана 16 для остановки клапана и вывода насоса из состояния разноса. Магниторезистивный датчик 34 расположен в центре пневматического двигателя 18 для точного контроля положения поршня 36 и совместно с датчиками 20 воздушного клапана обеспечивает входные данные, необходимые для точного управления и диагностирования насоса 10 и позволяет использовать его для проведения дозировочных измерений и в качестве элемента многокомпонентной системы. 5 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. Насос с пневмоприводом, снабженный воздушным клапаном с колпачком клапана и клапанной крышкой, отличающийся тем, что в указанном колпачке клапана указанного пневматического двигателя установлен магнит, а первый и второй герконы установлены в клапанной крышке для контроля скорости и положения клапана, при этом магнит, первый и второй герконы расположены с возможностью регистрации крайнего положения воздушного клапана в каждом такте, или в промежуточном положении, либо и то и другое.

2. Пневматический насос по п.1, содержащий соленоид со штифтом, установленный на указанной клапанной крышке и выполненный с возможностью выдвижения указанного штифта внутрь указанного колпачка клапана для остановки клапана и вывода насоса из состояния разноса.

3. Пневматический насос по п.1, дополнительно включающий в себя пользовательский интерфейс контроля указанных герконов для обеспечения отображения различных параметров.

4. Пневматический насос по п.3, в котором указанные параметры могут включать продолжительность цикла, производительность, полные циклы и диагностику неисправностей.

5. Пневматический насос по п.1, включающий поршень и датчик положения указанного поршня.

6. Пневматический насос по п.5, в котором указанный датчик содержит магниторезистивный датчик.