ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ МОТОРОМ НАСОСА
ELECTRONIC PUMP MOTOR CONTROL

ВКЛЮЧЕНИЕ ССЫЛКОЙ
Предварительная заявка США № 61/863334 включена этим с помощью ссылки в своей полноте.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение в общем относится к системам смазки. Более конкретно, настоящее изобретение относится к электронной системе управления для мотора насоса мобильной системы смазки.
Промышленное и строительное оборудование часто требует смазки для работы. Уплотнения, поршни и подшипники такого оборудования могут требовать существенных объемов солидола, масла или другой смазки для защиты от износа, предотвращения коррозии и/или уменьшения нагрева при трении. Мобильное оборудование часто включают в состав транспортных средств промышленного назначения или перевозят с их помощью, которые обычно используют передвижные локальные узлы смазки, при этом локальные насосы, резервуары и инжекторы смазки крепят к грузовым автомобилям или устройствам, чтобы обеспечивать надлежащую смазку. Локальные резервуары обладают ограниченной емкостью, достаточной для обеспечения длительной обычной работы, и их пополняют смазкой из более крупного источника по мере необходимости. Локальные узлы смазки часто подают смазочный материал на несколько инжекторов смазки, предназначенных для различного оборудования.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В первом варианте осуществления система управления мотором для мотора насоса смазки содержит подвод питания системы насоса, привод мотора, датчик тока, контроллер смазки и контроллер привода. Подвод питания системы насоса приспособлен подавать питание системы. Привод мотора приспособлен приводить в действие мотор насоса смазки с помощью питания системы. Датчик тока расположен между подводом питания системы насоса и приводом мотора, чтобы распознавать входной ток питания системы. Контроллер смазки приспособлен обеспечивать сигналы активации мотора. Контроллер привода расположен так, чтобы принимать сигналы активации мотора с помощью отдельного цифрового входа и управлять приводом мотора как функцией распознанного входного тока и определенной пользователем заданной величины тока, в ответ на сигналы активации.
Во втором варианте осуществления система смазки содержит резервуар смазки, насос смазки, приспособленный вытягивать жидкость из резервуара смазки, мотор насоса, подвод питания системы, контроллер смазки и контроллер мотора. Мотор насоса приспособлен приводить в действие насос смазки, и подвод питания системы обеспечивает входное электропитание для приведения в действие мотора насоса. Контроллер смазки приспособлен обеспечивать сигналы активации для мотора насоса. Контроллер мотора расположен так, чтобы принимать сигналы активации как отдельный цифровой вход, и управлять электропитанием, подаваемым из подвода питания системы в мотор насоса с помощью контроллера привода, как функцией определенной пользователем заданной величины тока и распознанного тока входного электропитания, в ответ на сигналы активации.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
На фиг. 1 представлен схематический вид системы смазки.
На фиг. 2 представлен покомпонентный вид части системы смазки, представленной на фиг. 1.
На фиг. 3 представлена блок-схема электронной системы управления мотором насоса для системы смазки, представленной на фиг. 1.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Система смазки согласно настоящему изобретению содержит электронный контроллер мотора насоса, который получает команды активации как отдельный цифровой вход и создает сигнал управления мотором в ответ на команды активации, которые являются функцией определенной пользователем заданной величины тока и распознанного входного тока, с помощью контроллера привода, приводящего в действие контур управления.
На фиг. 1 представлена схема системы 10 смазки, система, которая получает, хранит и подает жидкость для смазки. Система 10 смазки содержит локальный узел 12 с резервуаром 14 смазки, мотор 16, насос 18, трубку 20 для жидкости, коллектор 22 впуска/выпуска, рабочую линию 24 смазки и инжекторы 26 смазки. Жидкость для смазки из источника 28 пополнения может быть подана в резервуар 14 смазки через линию 30 пополнения, стопорный клапан 32 в сборе и впускную линию 34 резервуара. Насос 36 пополнения нагнетает жидкость из источника 28 пополнения, и линия 38 сброса может отводить избыточную смазку из линии 30 пополнения в отвал 40 для смазки.
Локальный узел 12 представляет собой специализированный узел смазки для применения со смазанным оборудованием, таким как насосы, поршни, уплотнения, подшипники и/или валы. Локальный узел 12 может, например, представлять собой узел смазки, установленный на транспортном средстве или другом подвижном устройстве для смазки подвижных компонентов. Резервуар 14 смазки представляет собой бак или другой контейнер для жидкости смазки. В некоторых вариантах осуществления резервуар 14 смазки может представлять собой по существу цилиндрический барабан. Мотор 16 приводит в действие насос 18, который, в свою очередь, тянет смазку из резервуара 14 смазки через трубку 20 для жидкости и подает смазку в рабочую линию 24 смазки через коллектор 22 впуска/выпуска, под давлением. Мотор 16 может, например, представлять собой электрический или пневматический мотор. В одном варианте осуществления насос 18 представляет собой поршневой насос. В альтернативных вариантах осуществления насос 18 может представлять собой возвратно-поступательный насос любого другого типа или шестеренчатый насос.
Трубка 20 для жидкости представляет собой переносящую смазку трубку, которая проходит из верхнего положения резервуара 14 смазки возле коллектора 22 впуска/выпуска в нижнее положение возле основания резервуара 14 смазки. Хотя трубка 20 для жидкости представлена как вертикальная цилиндрическая трубка, альтернативные варианты осуществления могут быть изогнуты, наклонены или иным образом иметь другие формы. Трубка 20 для жидкости может, например, представлять собой вложенную трубку с концентрическими впускным и выпускным каналами. Коллектор 22 впуска/выпуска обеспечивает вход и выход для смазки в резервуар 14 смазки или из него. Коллектор 22 впуска/выпуска соединяется с трубкой 20 для жидкости, рабочей линией 24 смазки и впускной линией 34. Рабочая линия 24 смазки представляет собой линию распределения жидкости, которая переносит смазку из коллектора 22 впуска/выпуска в инжекторы 26 смазки, которые могут быть распределены по нескольким смазанным компонентам (не показаны). Хотя представлена только одна рабочая линия 24 смазки, некоторые варианты осуществления локального узла 12 могут содержать несколько рабочих линий смазки, все соединенные с коллектором 22 впуска/выпуска. Инжекторы 26 смазки представляют собой инжекторы для солидола, масла или других смазочных материалов, расположенные в положениях смазываемых компонентов. Инжекторы 26 смазки могут, например, представлять собой подпружиненные инжекторы, сжимаемые мотором 18, которые выстреливают для подачи отмеренного объема смазочной жидкости.
Источник 28 пополнения представляет собой источник смазочного материала, используемый для пополнения резервуара 14 смазки по мере необходимости. Источник 28 пополнения может, например, представлять собой большой неподвижный барабан, бак или контейнер. Когда резервуар 14 смазки опустошен, он может быть пополнен путем подключения линии 30 пополнения к стопорному клапану 32 в сборе, который жидкостно соединен с коллектором 22 впуска/выпуска через впускную линию 34. Линия 30 пополнения может, например, представлять собой съемный шланг, связанный с источником 28 пополнения. Стопорный клапан 32 в сборе представляет собой клапан в сборе, расположенный между источником 28 пополнения и коллектором 22 впуска/выпуска. Стопорный клапан 32 в сборе смещен в открытое положение, но закрывается, когда резервуар 14 смазки полон, предотвращая переполнение. Когда стопорный клапан 32 в сборе открыт, жидкость из источника 28 пополнения может быть закачана через линию 30 пополнения, стопорный клапан 32 в сборе и впускную линию 34 в резервуар 14 смазки насосом 36 пополнения. Насос 36 пополнения может, например, представлять собой шестеренчатый насос, возвратно-поступательный цилиндрический насос или любое другое соответствующее нагнетательное устройство. Когда резервуар 14 смазки был наполнен, линия 30 пополнения может быть отключена от стопорного клапана 32 в сборе. Избыточная смазка может быть выпущена из линии 30 пополнения через линию 38 сброса. Линия 38 сброса может, например, представлять собой линию выпуска или конец трубы, присоединяемый к линии пополнения с помощью активируемого вручную клапана. В некоторых вариантах осуществления отвал для смазки может представлять собой сброс для лишней жидкости. В других вариантах осуществления отвал 40 для смазки может представлять собой возвратный отвал, который направляет избыточную смазку обратно в источник 28 пополнения.
i
o
Контроллер 42 смазки представляет собой логическое устройство, такое как специализированный микропроцессор или совокупность микропроцессоров, или неспециализированный компьютер, снабженный соответствующим управляющим программным обеспечением. Контроллер 42 смазки принимает входные сигналы C , отражающие состояния локального узла 12, и управляет мотором 16 и приводами локального узла 12 посредством выходных сигналов C. Контроллер 42 смазки может представлять собой часть локального узла 10, или может представлять собой удаленный контроллер, который осуществляет связь с локальным узлом 12 посредством удаленного соединения для передачи данных, такого как беспроводное соединение. Контроллер 42 смазки может содержать компоненты пользовательского интерфейса, такие как экран, клавишная панель и/или связной приемопередатчик, чтобы передавать данные локальным или удаленным пользователям и принимать вводимые пользователем команды. В некоторых вариантах осуществления контроллер 42 смазки может выдавать аварийное или предупредительное сообщение (например, с помощью цифровых сигналов, лампочек и/или звуков), указывающее на изменения в работе локального узла 12.
Локальный узел 12 подает смазку на компоненты машины, которые могут быть перенесены или иным образом перемещены от источника 28 пополнения. Резервуар 14 смазки может быть пополнен по мере необходимости, позволяя локальному узлу 12 работать независимо от источника смазки в течение длительных периодов, например, в то время как связанные машинные компоненты находятся в эксплуатации в положении, удаленном от источника 28 пополнения.
На фиг. 2 представлен покомпонентный вид локального узла 12, представляющий резервуар 14 смазки, мотор 16, насос 18, трубку 20 для жидкости, коллектор 22 впуска/выпуска, стопорный клапан 32 в сборе, впускную линию 34, как описано выше. На фиг. 2 также представлены пластина 44 покрытия, уплотнительное кольцо 46, следящая пластина 48, кромка 50 резервуара, гибкая диафрагма 52, прокладочный лист 54, основное впускное отверстие 56, основное выпускное отверстие 58, соленоид 60 вентиляционного клапана, впускное отверстие 62 пополнения, выпускное отверстие 64 пополнения и вентиляционное отверстие 66.
В представленном варианте осуществления пластина 44 покрытия является по существу плоским покрытием для резервуара 14 смазки, которое служит основанием для мотора 16, насоса 18, стопорного клапана 32 в сборе и вентиляционного отверстия 66. В собранном состоянии пластина 44 покрытия соединена болтами с уплотнительным кольцом 46, следящей пластиной 48 и кромкой 50 резервуара. Кромка 50 резервуара представляет собой кольцеобразный фланец резервуара смазки, размещенный для приема крепежных элементов и образования жидкостного уплотнения со следящей пластиной 48. Следящая пластина 48 и уплотнительное кольцо 46 расположены между кромкой 50 резервуара и пластиной 44 покрытия. В представленном варианте осуществления следящая пластина 48 представляет собой разделительный лист, который включает гибкую диафрагму 52 и, по меньшей мере, один прокладочный лист 54. Когда резервуар 14 неполон, вес прокладочного листа 54 заставляет гибкую диафрагму 52 прогибаться вниз, от пластины 44 покрытия. Когда резервуар 14 наполнен, смазка в резервуаре 14 смазки толкает гибкую диафрагму 52 и прокладочный лист 54 вверх. В некоторых вариантах осуществления эта направленная вверх деформация следящей пластины 48 может приводить в действие стопорный клапан 32 в сборе, заставляя стопорный клапан 32 в сборе закрываться, когда резервуар 14 смазки полон. В альтернативных вариантах осуществления вместо этого могут быть использованы другие типы следящих пластин. Вентиляционное отверстие 66 представляет собой покрытое отверстие в пластине 44 покрытия, которое обеспечивает поток воздуха под следящей пластиной для избегания всасывания, когда уровни смазки в резервуаре 14 смазки падают. В некоторых вариантах осуществления гибкая диафрагма 52 и/или прокладочный лист 54 могут включать отверстия для потока воздуха, которые позволяют проток воздуха через следящую пластину 48, но закрываются, чтобы преграждать поток смазки.
Как описано со ссылкой на фиг. 1, коллектор 22 впуска/выпуска представляет собой коллектор жидкости с проходами для жидкости в трубку 20 для жидкости/из нее. Основное впускное отверстие 56 и основное выпускное отверстие 58 представляют собой впускной и выпускной каналы коллектора 22 впуска/выпуска, соответственно. Основное выпускное отверстие 58 соединяется с рабочей линией 24 смазки. В некоторых вариантах осуществления коллектор 22 впуска/выпуска может иметь несколько основных выпускных отверстий, обслуживающих несколько рабочих линий смазки. Основное впускное отверстие 56 получает смазку пополнения из источника 28 пополнения через впускную линию 34 и линию 30 пополнения. Хотя впускная линия 34 представлена в виде шланга, альтернативные варианты осуществления впускной линии 34 могут, например, представлять собой твердые трубки или каналы. Впускная линия 34 соединяет основное впускное отверстие 56 с выпускным отверстием 64 пополнения и выпускным каналом стопорного клапана 32 в сборе. Смазка пополнения входит в стопорный клапан 32 в сборе на впускном отверстии 62 пополнения, выходит из стопорного клапана 32 в сборе на выпускном отверстии 64 пополнения (если стопорный клапан 32 в сборе открыт) и далее идет в резервуар 14 смазки через впускную линию 34, основное впускное отверстие 56 и трубку 20 для жидкости.
o
В описанном варианте осуществления коллектор 22 впуска/выпуска оснащен соленоидом 60 вентиляционного клапана, соленоидом привода, который приводит в действие вентиляционный клапан, неотделимый от коллектора 22 впуска/выпуска. Соленоид 60 вентиляционного клапана приводит в действие клапанное устройство в коллекторе 22 впуска/выпуска согласно сигналам команд, включенным в выходные сигналы C из контроллера 42 смазки. Таким образом, коллектор 22 впуска/выпуска может переключаться между режимами прокачки и вентиляции. В режимах прокачки насос 18 может проводить жидкость из резервуара 14 смазки через основное выпускное отверстие (отверстия) 58 в рабочую линию (линии) 24 смазки, и/или резервуар 14 смазки может получать накачиваемую смазку пополнения из источника 28 пополнения, через основное впускное отверстие 56. В режимах вентиляции жидкости под давлением в рабочей линии 24 смазки позволяют поступать обратно через впускные каналы впускного коллектора 22 в резервуар 14 смазки в качестве механизма сброса давления.
На фиг. 3 представлена блок-схема электронной системы 100 управления, системы управления мотором насоса для мотора 16. Электронная система 100 управления управляет подачей питания на мотор 16 и получающейся в результате работой насоса 18. Электронная система 100 управления содержит мотор 16, контроллер 42 смазки, подвод 102 питания системы, устройство 104 управления мотором, контроллер 106 привода, логический источник 108 питания, отдельный цифровой вход 110, датчик 112 тока, устройство 114 пользовательского ввода и привод 116 мотора.
a
I
a
a
I
Как описано выше со ссылкой на фиг. 1 и 2, контроллер 42 смазки представляет собой устройство управления, осуществляющее связь с мотором 16 и в некоторых вариантах осуществления с другими компонентами системы 10 смазки. Подвод питания системы представляет собой силовое подключение к локальному источнику питания, такому как батарея, генератор или магистральная линия. Подвод 102 питания системы может, например, представлять собой электрическое соединение с источником питания постоянного тока (DC). Устройство 104 управления мотором представляет собой систему логики управления, предназначенной для мотора 16. В некоторых вариантах осуществления устройство 104 управления мотором может быть встроено (например, на печатной плате) в кожух мотора 16. Устройство 104 управления мотором получает команды C активации от контроллера 42 смазки и входное питание P от подвода 102 питания системы. Команды C активации определяют, когда мотор 16 должен включаться и выключаться. Устройство 104 управления мотором подает питание на мотор 16 в ответ на команды C активации и как функцию распознанного тока входного питания P и определенной пользователем заданной величины тока.
I
a
s
s
ui
ui
ui
Устройство 104 управления мотором содержит контроллер 106 привода и привод 116 мотора. Контроллер 106 привода управляет питанием, подаваемым на привод 116 мотора от подвода 102 питания системы. Контроллер 106 привода представляет собой устройство на основе микропроцессора, которое получает питание от входного питания P через логический источник 108 питания и команды C активации от контроллера 42 смазки через отдельный цифровой вход 110. Отдельный цифровой вход 110 представляет собой используемое только для данных соединение, с помощью которого контроллер 42 смазки подает команды включения и выключения для мотора 16. Контроллер 106 привода получает распознанный сигнал C тока от датчика 112 тока, который расположен между подводом 102 питания системы и приводом 116 мотора. Распознанный сигнал C тока отражает мгновенное значение тока, полученного от подвода 102 питания системы, которое может меняться во времени как функция работы системы, окружающей среды и изменений в источнике питания. Контроллер 106 привода также получает вводимый пользователем сигнал C тока от устройства 114 пользовательского ввода, которое может представлять собой, например, дисковый номеронабиратель, регулятор или клавиатуру. Вводимый пользователем сигнал C тока отражает определенную пользователем заданную величину тока, указанную пользователем-человеком. Пользователи могут изменять вводимый пользователем сигнал C тока в зависимости от рабочих условий. Изменения температуры и/или влажности окружающей среды системы 10 смазки, например, могут оказывать влияние на вязкость смазки, требуя соответствующих изменений мощности привода мотора.
m
s
ui
a
I
m
Контроллер 106 привода может, например, представлять собой устройство на основе микропроцессора, управляющее пропорционально-интегрально-дифференциальным (PID) контуром, который генерирует управляющий мотором сигнал C широтно-импульсной модуляции как функцию измеренного тока C и тока C пользовательского ввода. В альтернативных вариантах осуществления контроллер 106 привода может управлять пропорциональным контуром другого типа, таким как пропорционально-интегральный (PI) или пропорционально-дифференциальный (PD) контур. Логический источник 108 питания обеспечивает непрерывное питание для контроллера 106 привода независимо от состояния управления контроллера 42 смазки. Команда C активации является независимой от входного питания P и определяет, позволяет ли сигнал управления C мотором подачу питания на мотор 16.
m
I
ui
Сигнал управления C мотором модулирует входное питание P из подвода 102 питания системы для достижения тока насоса, по существу соответствующего определенной пользователем заданной величине C тока, представляемой через устройство 114 пользовательского ввода. Таким образом, контроллер 106 привода непрерывно управляет питанием привода мотора в направлении к определенной пользователем заданной величине, всякий раз, когда контроллер 42 смазки определяет, что насос 18 должен быть активным.
Обсуждение возможных вариантов осуществления
Далее представлены неисключающие описания возможных вариантов осуществления настоящего изобретения.
Система управления мотором для мотора насоса смазки, система управления мотором содержит: подвод питания системы насоса, приспособленный подавать питание системы; привод мотора, приспособленный приводить в действие мотор насоса смазки с помощью питания системы; датчик тока, расположенный между подводом питания системы насоса и приводом мотора, чтобы распознавать входной ток питания системы; контроллер смазки, приспособленный обеспечивать сигналы активации мотора; и контроллер привода, расположенный так, чтобы принимать сигналы активации мотора через отдельный цифровой вход и управлять приводом мотора как функцией распознанного входного тока и определенной пользователем заданной величины тока, в ответ на сигналы активации.
Система управления мотором, описанная в предыдущем абзаце, может необязательно иметь, дополнительно и/или альтернативно, любые один или несколько следующих признаков, конфигураций и/или дополнительных компонентов:
Дополнительный вариант осуществления вышеописанной системы управления мотором, при этом контроллер привода управляет приводом мотора с помощью управляющего сигнала широтно-импульсной модуляции.
Дополнительный вариант осуществления вышеописанной системы управления мотором, при этом контроллер привода управляет пропорционально-интегрально-дифференциальным (PID) контуром.
Дополнительный вариант осуществления вышеописанной системы управления мотором, при этом контроллер привода представляет собой микропроцессорное устройство.
Дополнительный вариант осуществления вышеописанной системы управления мотором, при этом микропроцессор запитан от питания системы.
Дополнительный вариант осуществления вышеописанной системы управления мотором, которая дополнительно содержит устройство ввода, с помощью которого пользователи могут задавать определенное пользователем заданное значение тока.
Система смазки, содержащая: резервуар смазки; насос смазки, приспособленный вытягивать жидкость из резервуара смазки; мотор насоса, приспособленный приводить в действие насос смазки; подвод питания системы для подачи электропитания для приведения в действие мотора насоса; контроллер смазки, приспособленный обеспечивать сигналы активации для мотора насоса; и контроллер мотора, расположенный так, чтобы принимать сигналы активации как отдельный цифровой вход, и управлять электропитанием, подаваемым из подвода питания системы в мотор насоса с помощью контроллера привода, как функцией определенной пользователем заданной величины тока и распознанного тока входного электропитания, в ответ на сигналы активации.
Система смазки, описанная в предыдущем абзаце, может необязательно иметь, дополнительно и/или альтернативно, любые один или несколько следующих признаков, конфигураций и/или дополнительных компонентов:
Дополнительный вариант осуществления вышеописанной системы смазки, которая дополнительно содержит привод мотора, приспособленный принимать входное электропитание из подвода питания системы и принимать управляющий мотором сигнал широтно-импульсной модуляции (PWM) от контроллера привода, модулирующего входное электропитание.
Дополнительный вариант осуществления вышеописанной системы смазки, при этом распознанный ток распознается датчиком тока, расположенным между подводом питания системы и приводом мотора.
Дополнительный вариант осуществления вышеописанной системы смазки, при этом контроллер мотора запитан входным электропитанием.
Дополнительный вариант осуществления вышеописанной системы смазки, при этом контроллер мотора позволяет подавать питание на мотор насоса только по указанию сигналов активации.
Дополнительный вариант осуществления вышеописанной системы смазки, при этом контроллер привода управляет пропорционально-интегрально-дифференциальным контуром управления.
Дополнительный вариант осуществления вышеописанной системы смазки, которая дополнительно содержит устройство ввода, с помощью которого пользователи могут задавать определенное пользователем заданное значение тока.
Дополнительный вариант осуществления вышеописанной системы смазки, при этом устройство ввода представляет собой регулятор.
Дополнительный вариант осуществления вышеописанной системы смазки, при этом контроллер привода представляет собой устройство на основе микропроцессора.
Хотя изобретение было описано со ссылкой на иллюстративный вариант (-ы) осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что различные изменения могут быть внесены и эквиваленты могут быть заменены для их элементов без выхода за рамки изобретения. Кроме того, многие модификации могут быть осуществлены для приспособления конкретной ситуации или материала к идее изобретения без выхода за его существенные рамки. Следовательно, предполагается, что настоящее изобретение не должно быть ограничено описанным конкретным вариантом (вариантами) изобретения, и что настоящее изобретение будет включать все варианты осуществления, попадающие в рамки прилагающейся формулы изобретения.