[發明專利]具有交替轉動到線性移動的驅動機構的超高壓泵

有效

• 申請號: 200980109183.8
• 申請日: 2009-03-24
• 公開（公告）號: CN101970875A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發明（設計）人: 達倫·雷尤克斯
• 申請（專利權）人: 泰克鈮水刀有限公司
• 主分類號: F04B17/04
• 分類號: F04B17/04;F04B1/02;F16H25/12;F04B1/16;F16H25/18;B24C5/02;F04B9/02;H02K7/14;B26F1/26;F04B49/06;H02K33/10
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 張文;劉繼富

技術領域

本發明涉及包括線性致動器的驅動機構。本發明還涉及高壓泵，特別是用于水射流切割設備中的超高壓水射流泵。

背景技術

這些年來水射流切割設備已用來切割諸如鋼、鋁、玻璃、大理石、塑料、橡膠、軟木以及木材等各種材料。將工件放置于淺水槽上，且將噴射出切割射流的切割頭橫過工件精確地移動以完成期望的切割。由夾帶有磨料微粒的水的極高壓射流(高達90,000磅/平方英寸(psi))所形成的組合流體來實施切割作用，磨料通常為產生切割作用的砂。從切割頭射出的水和砂收集在工件下方的水槽內。

在與水射流切割相關的產業中，措詞“超高壓”(UHP)水射流用于限定水被加壓至50000psi以上并然后用作切割工具的工藝。高壓水被迫通過寶石中的很小的孔，孔的直徑典型地處在0.1mm與0.5mm之間，寶石通常為紅寶石、藍寶石或鉆石。

典型地，兩種泵用于產生高壓水，即：

a)增壓泵；以及

b)直接驅動式曲軸泵。

增壓泵通常為能夠將油加壓至大約3000psi的液壓泵。然后，油被迫進入到缸筒內，該缸筒具有附接到小活塞的大活塞，小活塞的面積是液壓活塞的面積的1/20。二級活塞位于裝滿水的缸筒內。當液壓活塞被迫往復運動時，液壓活塞迫使水壓活塞(water?piston)往復運動，從而產生大約為液壓系統的二十倍的壓力。盡管這些系統相當可靠，但由于需要驅動液壓系統而使它們的效率低下。典型地，這些泵以大約55％的效率運轉。

較高效的泵是電動機與曲軸直接耦接的直接驅動式曲軸泵。曲軸轉動，同時驅動很多--通常為三個--小活塞在缸筒內往復運動，因此對水加壓。當這些泵在利用被加壓的水時，這些泵相當高效，典型地在80％以上，但這些泵不能儲存和保持壓力，這就意味著當水射流設備實際上未進行切割時，被加過壓的水從排泄閥排出，這就意味著這些泵在空轉或在切割操作時使用相似量值的電力。由于形成相同體積的超高壓水所需的高活塞速度和沖程數量，使得這些泵不如增壓泵那樣可靠。

上述泵的局限性使得本發明產生。

發明內容

根據本發明的一方面，提供一種超高壓泵，其包括適于沿交替方向繞軸轉動中空轉子軸的伺服電動機，伺服電動機具有繞中空轉子軸共軸地定位的定子，轉子軸的內側與驅動裝置共軸地耦接以將繞軸轉動轉換成往復移動，驅動裝置與至少一個活塞耦接，所述至少一個活塞具有設置在缸筒內的頭部，以在活塞的上述頭部與缸筒之間限定泵送室，由此轉子軸的交替轉動使得活塞往復線性移動，從而將泵送室內的流體加壓。

優選地，驅動裝置在軸的兩端部與活塞連接，每個活塞適于在相應的缸筒內完成往復運動，因此限定兩個泵送室。

優選地，伺服電動機位于筒狀殼體內，筒狀殼體轉而套裝在水冷卻護套中。在優選實施方式中，伺服電動機包括對轉子軸的轉動頻率計數的編碼器，編碼器經由反饋回路與電動機的控制裝置耦接。

優選地，驅動裝置包括與轉子軸螺紋配合的線性固定螺母。螺母與絲杠螺紋配合，由此轉子軸和轉子螺母的繞軸轉動使絲杠往復運動。

在優選實施方式中，絲杠延伸出泵的各端部以與活塞耦接。

根據本發明的另一方面，提供一種驅動機構，其包括與伺服電動機耦接的控制器，伺服電動機具有：繞中空轉子共軸地安裝的定子，中空轉子包括與輸出軸共軸地耦接的驅動裝置，由此驅動裝置將轉子的轉動運動轉換成軸的線性移動；以及編碼器，其測量轉子或輸出軸的運動，并且將與上述運動成比例的反饋信號發送到控制器。

根據本發明的又一方面，提供一種線性致動器，其包括伺服電動機，伺服電動機具有：繞中空轉子共軸地安裝的定子；驅動構件，其與轉子的內側配合，驅動構件的線性運動被約束，且以螺紋配合方式支承軸以使軸線性移動；以及編碼器，其監控驅動構件或軸的運動，并且設置成將反饋信號發送到伺服電動機，由此伺服電動機的操作和控制使軸進行受控的線性移動。

附圖說明

現將參照附圖僅以舉例方式描述本發明的實施方式，其中：

圖1是超高壓泵的側視圖；

圖2是泵的端視圖；

圖3是沿圖2中的線A-A所剖得的泵的剖視圖；

圖4是沿圖1中的線B-B所剖得的泵的剖視圖；以及

圖5是例示出線性致動器的反饋回路的框圖。

具體實施方式