專利名稱：具有活塞行程控制裝置的計(jì)量泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種用于計(jì)量液體的機(jī)電驅(qū)動的計(jì)量泵領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
所述的計(jì)量泵被用來計(jì)量 各種類型的添加劑，通過調(diào)節(jié)在每個(gè)周期泵入的液體體積。它們是在多個(gè)工業(yè)和民用領(lǐng)域內(nèi)廣泛使用的設(shè)備，例如 飲用水的處理； 公共或私有水池； 洗車設(shè)備； 洗衣店； 電鍍設(shè)備； 化學(xué)工業(yè)； 冷卻塔； 灌溉施肥； 農(nóng)產(chǎn)品工業(yè)； 等等論及普通計(jì)量泵的工作細(xì)節(jié)，應(yīng)注意到在所謂的泵體中的機(jī)械部件，被稱為隔膜，其被活塞推動，而發(fā)生脈動，將待測液體注入到泵體中專門提供的傳遞通道，由此實(shí)現(xiàn)計(jì)量。待測液體然后被導(dǎo)入待處理系統(tǒng)，克服出現(xiàn)在其被注入的管道中的反壓力。為了給待測液體與待處理液體有效混合所需的作用力，關(guān)鍵部件是活塞，其構(gòu)成的部件被設(shè)計(jì)用來移動隔膜，隔膜以周期循環(huán)的方式在泵殼中從吸水管吸入液體，并將其注入到輸出管。所述活塞被電磁體驅(qū)動，它因此構(gòu)成泵的基礎(chǔ)部件。電磁體由固定部分和移動部分組成，固定部分內(nèi)設(shè)置電樞，移動部分被稱為“板”，其相對于活塞固定。應(yīng)注意該板實(shí)際上構(gòu)成了電磁體的磁通量的閉合元件，所述磁通有召回所述板至電磁體剩余固定部分的作用，因此產(chǎn)生一位移。換句話說，電磁體因此使電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能以獲得做功并移動液體。計(jì)量泵的電學(xué)和機(jī)械特性因此依賴于所述的電磁體是如何設(shè)計(jì)、驅(qū)動和控制的。在泵中的電子板卡專門用于給電磁體供電，并以最好的方式管理其向電磁體提供的電能。因此很明顯控制執(zhí)行的越好計(jì)量泵的效率就越高。這是一個(gè)非常重要的因素，一旦待執(zhí)行的計(jì)量在待處理系統(tǒng)建立起來，就需要以連續(xù)的方式執(zhí)行所述的計(jì)量并消耗最低的電能能耗。某些應(yīng)用實(shí)際上需要計(jì)量泵每一次注入傳遞少量的液體，因此需要大量的注入次數(shù)以便能夠計(jì)量用來執(zhí)行處理的體積。所述的目標(biāo)能通過調(diào)整活塞行程來達(dá)到，活塞行程給定相同的注入量，液體體積能借助上述行程的調(diào)整來被準(zhǔn)確的計(jì)量。因而本發(fā)明應(yīng)列入封閉環(huán)控制系統(tǒng)的領(lǐng)域，其輸入變量，就本發(fā)明而言是供給電磁體的電流，由本系統(tǒng)通過基于適當(dāng)?shù)奈锢砹康姆答亖砜刂?，所述物理量承轉(zhuǎn)為可控的變量注入量。計(jì)量泵已經(jīng)跟隨電磁體的演進(jìn)，以及對不同的驅(qū)動和控制系統(tǒng)的研究及時(shí)發(fā)展了。所述研究的目的是為了克服下述的缺點(diǎn)-能源浪費(fèi)，這是由于這樣的事實(shí)，即過去施加在該電磁體上的是固定持續(xù)時(shí)間的電壓脈沖、而無論為克服該系統(tǒng)的反壓力的所需的作用力怎樣。實(shí)際上，能源浪費(fèi)越大，處理液體的系統(tǒng)的壓力越低，因此需克服所述反壓力的推力的需求就越低。-裝置尤其是電磁體的過度加熱，是由于以下事實(shí)過去供給的能量不是基于為克服根據(jù)上述觀點(diǎn)描述的作用力來控制的，由于經(jīng)中長期的時(shí)間電樞阻力的增加而使性能隨之降低。-由于電子部件和電磁體的中到高的工作溫度導(dǎo)致使用壽命降低；
-需要有校準(zhǔn)活塞行程以取得所需的泵流量的機(jī)械裝置，其導(dǎo)致需要在電磁體內(nèi)部引入填隙墊片。-需要有機(jī)械系統(tǒng)來控制行程，機(jī)械系統(tǒng)只從機(jī)械上限制活塞行程并因此降低注入而不相應(yīng)的減少對裝置的電能供給這個(gè)事實(shí)使得在給定相同的注入量下，能量消耗水平恒定，即使當(dāng)產(chǎn)品的輸送處于最小化時(shí)。這種裝置的特點(diǎn)是效率不高。從美國專利US20090206184已知一這樣的系統(tǒng)其用于向燃燒室進(jìn)行注入，通過使用傳感器檢測移動活塞在輔助通道滑動的位移對燃料注入器進(jìn)行控制，其和針型閥有明顯區(qū)別。這個(gè)系統(tǒng)的目的是在任何故障(阻塞在開或關(guān)的位置)情況下，在注入器或者腔室的噴嘴的幾何形狀的惡化情況下，在需要調(diào)整注入脈沖的情況下，監(jiān)控和處理輔助活塞的位移信號以便控制注入器的操作。在美國專利US20090206184中，活塞的位移受存在于活塞本身的兩末端(上端和下端)的壓力差的控制，上端受注入系統(tǒng)的上游產(chǎn)生的壓力的影響，下端受預(yù)注入室的壓力的影響，預(yù)注入室的容積取決于其具有的幾何形狀。上述壓力差明顯依賴于供給壓力、供給頻率和注入器的狀態(tài)。噴嘴的三種狀態(tài)可能實(shí)際上是不同的，即為關(guān)閉(“off”)、中間(“阻塞(blocking)”)和開(“0N”)，其分別確定下述狀態(tài)關(guān)噴嘴被針閥關(guān)閉，預(yù)注入室和供給連通，可滑動活塞的兩末端受制于同一個(gè)壓力；阻塞噴嘴仍然關(guān)閉，供給管路幾何上關(guān)閉，使預(yù)注入室與供給分離；開通連接到噴嘴的路徑開通，預(yù)注入室不與供給連通，活動活塞隨產(chǎn)生于噴嘴的開口的負(fù)壓而向下位移。與在美國專利US20090206184中描述的注入系統(tǒng)比較，本發(fā)明呈現(xiàn)出一系列的顯著區(qū)別，其中，不考慮噴嘴的類型或者外部控制，供給泵完全與注入器分離。實(shí)際上，在本發(fā)明泵取動作和注入動作通過同一個(gè)裝置完成，該裝置包括可控的通電磁體、活塞和隔膜。后者將液體壓入管道，該管道的開/關(guān)由專門用于液體動力效應(yīng)的特定閥確保。而且，文獻(xiàn)US20090206184描述一控制器通過輔助活塞取得，在注入條件變化時(shí)產(chǎn)生位移。其位移被一特定的傳感器檢測。該位移數(shù)據(jù)被處理，以調(diào)整上游供給條件并且恢復(fù)預(yù)注入室中的壓力和容量。根據(jù)本發(fā)明，相反，當(dāng)泵活塞變化位置時(shí)，通過測量磁體在電路本身產(chǎn)生的阻抗變化，可以確定活塞本身的位置，并由此來控制涉及的能量以保證預(yù)設(shè)液體流量。換句話說，通過測量其電特性來執(zhí)行對裝置的位移的控制是可能的，而無需對其他移動元件進(jìn)行間接地測量。最后，在文獻(xiàn)US20090206184中輔助活塞的位置，在某種結(jié)構(gòu)中，能通過一附加的驅(qū)動器校正。通過傳感器檢測的位移數(shù)據(jù)在這種情況下也被處理，以恢復(fù)預(yù)注入室中的體積和壓力。在該發(fā)明中，相反，通過該電磁體的電路阻抗的測量的處理，可改變泵活塞的位置并因此保證液體預(yù)設(shè)流量。因此，不在預(yù)注入室采取額外的驅(qū)動器，而通過直接對輸送活塞作用來執(zhí)行該裝置的位移控制。綜上所述，試圖尋找在兩種系統(tǒng)之間的相似點(diǎn)我們可以得到美國專利US20090206184的注入系統(tǒng)具有不同元件泵裝置、注入器、輔助活塞、運(yùn)動傳感器和輔助活塞上的驅(qū)動器，并且在通過相對于泵部件的附加裝置(傳感器+驅(qū)動器)檢測的信號基礎(chǔ)上實(shí)施控制。在本發(fā)明描述的創(chuàng)新系統(tǒng)只是通過電磁體的測量和電控制來管理泵設(shè)備，即，泵組件同時(shí)是傳感器和驅(qū)動器，無其他附加的元件。通過文獻(xiàn)W02007/007365我們也知道這樣一種計(jì)量泵，其根據(jù)電感變化，在電流曲線上產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的變化，并通過由電子電路執(zhí)行的分析來確認(rèn)電磁體的板和磁芯之間的接觸點(diǎn)。以這種方式，該裝置確認(rèn)活塞的行程終點(diǎn)且能因此中斷電磁體的激勵，防止無用的能量消耗和因此防止危害產(chǎn)品性能的熱量。 本發(fā)明也想到了電流的測量，其用來計(jì)算阻抗，但是不像在W02007/007365中指示的那樣，不只限于截取板的到達(dá)點(diǎn)即行程的終點(diǎn)，而是設(shè)置將電感與由活塞在其行程中所假定的位置聯(lián)系起來，并在由使用者輸入的設(shè)置的基礎(chǔ)上確定阻止活塞行程的位置。通過本發(fā)明以百分位的準(zhǔn)確度來控制活塞行程并因此控制每一次注入泵的添加劑的量是可能的。文獻(xiàn)DE202005013089U涉及一個(gè)電子計(jì)量泵，其對活塞行程執(zhí)行控制以便確定必要的能量并由此使裝置恰當(dāng)?shù)毓ぷ?。從所述文獻(xiàn)的分析可得出結(jié)論通過機(jī)械系統(tǒng)來控制活塞行程，以及在光傳感器的幫助下檢測由使用者設(shè)定的行程，以及傳遞數(shù)據(jù)給通過控制信號驅(qū)動電磁體的電子電路，其具有不得已與泵做功相當(dāng)?shù)膬?nèi)能。不像文獻(xiàn)DE202005013089U那樣，本發(fā)明并不限于，為了防止無用的能量消耗，控制電磁體上的電流，讓機(jī)械系統(tǒng)控制活塞行程，而是用準(zhǔn)確數(shù)量的電流來驅(qū)動電磁線圈，通過計(jì)算阻抗來提前控制該行程，并由此在通過電子電路的刻度設(shè)定的確定位置來決定阻止行程。換句話說，在本發(fā)明沒有泵流量的機(jī)械控制，而是一切都可賦予電子系統(tǒng)以驅(qū)動電磁體，控制活塞的行程終點(diǎn)，并因此以百分之一的準(zhǔn)確性確定泵流量。文獻(xiàn)W003/023226描述了用于在人體注入藥物的電磁計(jì)量泵，其中該裝置通過一電池供電，且不連接輸電線路因?yàn)檫@個(gè)原因，該文獻(xiàn)中的發(fā)明涉及一種系統(tǒng)，其使用最少的電能確保一準(zhǔn)確的計(jì)量，具有延長電池壽命的好處。從W003/023226的分析中可看出在泵通電的瞬間，通過開關(guān)和控制信號的驅(qū)動，起蓄電作用的電容器就在給定的時(shí)期內(nèi)充電，且維持在所述的狀態(tài)直到控制電路通過控制信號34和一開關(guān)激勵一電磁線圈，其決定通過泵傳遞的注入的驅(qū)動。原理可能看起來很平常，但實(shí)際上以”聰明”的方式控制電容器的充電和放電，并且在驅(qū)動的時(shí)間釋放對于適當(dāng)操作泵不可缺少的最小的電能，節(jié)省了大量的能量。綜上所述，在W003/023226描述的系統(tǒng)控制電壓和電流的變化，以確定施加到電
磁線圈的能量的恰當(dāng)大小。不像W003/023226，本發(fā)明基于對行程的控制，以瞬時(shí)改變泵的注入流量。就該點(diǎn)的情況下，本發(fā)明并不限于確定是否達(dá)到了行程末端，而是對磁鐵發(fā)生的情況實(shí)時(shí)作出控制，計(jì)算阻抗，確定活塞行程停止的確切點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的專有特性，電磁線圈不僅執(zhí)行驅(qū)動器的功能而且還有系統(tǒng)傳感器的功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是通過提供一個(gè)新的、最新一代的、具有低能耗和高性能的計(jì)量泵來克服上述列出的所有缺點(diǎn)。上述目的是如此實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)本發(fā)明，提供了創(chuàng)新的行程調(diào)節(jié)(注入流量的動態(tài)變化)，其基于電磁體的阻抗值的控制，所述阻抗值是對外部因素諸如工作溫度、機(jī)械磨損和電源電壓具有低敏感度的一個(gè)有利的數(shù)值。上述種類的計(jì)量泵被設(shè)計(jì)用來替代目前的裝置，其通過改善電流性能和減少能耗水平至最低，同時(shí)基于活塞行程的控制，不使用會遭受磨損的機(jī)械裝置，而是通過專門依賴于電磁體的幾何形狀的物理量的測量，來保證準(zhǔn)確的計(jì)量。


通過接下來的詳細(xì)描述和參考附圖將會對本發(fā)明有更好的理解，附圖僅是通過非限制性的例子圖示本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例。圖IA是形成本發(fā)明主體的計(jì)量泵的軸向剖面圖，在其上安裝有電磁體，放大的細(xì)節(jié)圖顯示了空氣間隙。圖IB顯示了圖IA中的放大細(xì)節(jié)，顯示了電磁體。圖2、3、4、5分別顯示，當(dāng)電勢差施加到線圈上的瞬間時(shí)，在板朝向磁芯位移期間的多個(gè)位置；所述的位移能被定義為“活塞行程”。當(dāng)活塞行程變化，電磁體的電感變化。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的計(jì)量泵基本上由三個(gè)基本零件組成電子卡板、電磁體和泵殼。系統(tǒng)的核心是電磁體，其被電子卡板適當(dāng)?shù)乜刂撇⑶矣蓮椈苫匚?，并且在?yōu)選地每分鐘0-360的脈動的范圍內(nèi)以脈沖方式來驅(qū)動活塞。本發(fā)明潛在的發(fā)明思路包括用小的電壓增量逐步地驅(qū)動磁鐵，同時(shí)所述的電子系統(tǒng)，測量穿過電磁線圈的電流以獲得其相應(yīng)的阻抗值，其直接關(guān)聯(lián)著活塞在設(shè)想的最大行程之內(nèi)的位置。借助能由操作者直接通過電子卡板界面來直接設(shè)置的電位計(jì)或數(shù)字式調(diào)節(jié)，可用百分之一的精度來選擇確切的活塞的停止點(diǎn)即其最大行程。因此，所描述的計(jì)量泵能用極高的精度來改變電磁體每次單一驅(qū)動所對應(yīng)的添加劑的注入量，而不借助于特別的昂貴的機(jī)械控制或進(jìn)一步的傳感器和電子反饋。所描述的計(jì)量泵的操作設(shè)想電磁體I的移動部分(以下稱為板2)將會移動直到其閉合出現(xiàn)在電磁體的核心的磁通量，因此導(dǎo)致相對于板2固定的活塞3的位移。所述的位移就像已描述的那樣被定義為“行程”。從電氣的觀點(diǎn)來看，所述的電磁體只不過是由封裝在鐵磁材料上的線圈組成，其有界定的幾何形狀，其上設(shè)有空隙，空隙趨向于隨板2的位移而關(guān)閉。所述的空隙是電磁體固定端和移動端之間的距離(L1、L2、L3、L4)，其與行程一致，同時(shí)移動部分(相對于活塞固定的板)的位移，導(dǎo)致由于電感器本身的機(jī)械性能的變化和尤其是在文獻(xiàn)中被稱為“磁阻”的物理參數(shù)的變化而引起電感的變化。按照上面已經(jīng)描述的，可以肯定地確定板2的位移量(由此確定活塞3的位移量)與作為所述位移的函數(shù)的電感的變化量之間的確定關(guān)系。其原因在于涉及的量可結(jié)轉(zhuǎn)為電感器的那些典型參數(shù)，即線圈的圈數(shù)、鐵芯的橫截面、空隙的長度等，并因此能以數(shù)學(xué)計(jì)
笪
o本發(fā)明因此是基于將電磁體I的電感(也就是只依賴于體積幾何形狀的物理參數(shù)以及不受任意類型偏離影響的結(jié)構(gòu)參數(shù))的測量與活塞3的位移相聯(lián)系的可能性。眾所周知，電磁體的阻抗基于以下特性電阻因素，代表性的為組成線圈的銅；由匝數(shù)引起的電感因素；以及磁鐵自身的幾何形狀。
裝置的運(yùn)作特點(diǎn)是，測量電磁體的阻抗，Z=V/I，其中電壓恒定(V=常數(shù))，以及在給定的最大時(shí)間(比如100ms)內(nèi)測量每暈秒的瞬時(shí)電流I，該給定的最大時(shí)間等于施加到電磁體的典型脈沖的持續(xù)時(shí)間；獲得比如一個(gè)毫米的行程因此獲得相應(yīng)于位移的瞬間阻抗的一百個(gè)值，隨后提供了其百分之一的測量。對于所述的，在之前觀點(diǎn)提及的描述阻抗電流變化的公式(其可表示等效的電磁電路)是i (t) = (V/R) * [I - e省L)t]其中，R是電樞的純阻抗，L是電磁體的電感(其隨著板的位移及時(shí)變動)；V是施加的恒電壓；e是納皮爾(Napier)常數(shù)，等于2. 7182。阻抗R實(shí)際上是恒定的，只是作為溫度的函數(shù)有較小變化，這種變化在任何情況下都可被糾正。如果需要極精準(zhǔn)的調(diào)整行程，插入溫度傳感器足夠更準(zhǔn)確的矯正電磁體I的阻抗R值和測量阻抗?？梢哉J(rèn)識到電感L的變化改變電流的發(fā)生且其數(shù)學(xué)上關(guān)聯(lián)到電磁體的構(gòu)造幾何，如此，通過對每一電磁體在恒壓上進(jìn)行一個(gè)簡單的電流取樣并且在第一次接通時(shí)對阻抗僅僅測量一次，就可以描述其特征，取樣值在所有電磁體的工作條件下將重復(fù)出現(xiàn)，由于上述提到的原因，指示活塞3和相對于其固定的板2的位移。根據(jù)本發(fā)明，對阻抗的測量不受連接到該裝置的系統(tǒng)的壓力的影響，也不受所述的壓力變化的影響，這是因?yàn)槭┘拥诫姶朋wI的力不依賴系統(tǒng)反壓力，但依賴于決定注入液體量的活塞執(zhí)行的行程。通過及時(shí)測量阻抗，可以在其行程的特定點(diǎn)阻止板，否則維持長的位移脈沖以便促進(jìn)待被泵出的液體的流出，增加了液壓效率，特別是在粘性流體被處理的情況下。因此,每一個(gè)電磁體的特征可由其自己的一表格表不，在該表格中阻抗值將與行程關(guān)聯(lián)并由微控制器控制。根據(jù)本發(fā)明的特有特點(diǎn)，電磁體I連接到電子微控制器卡板，電子微控制器卡板被設(shè)計(jì)用來實(shí)時(shí)檢測活塞3的位置(作為電磁體I的阻抗值變化的函數(shù))并且因此根據(jù)要求調(diào)整活塞3的行程和同時(shí)由泵注入的液體量?；钊?執(zhí)行的行程越大，計(jì)量泵的容量越高。在相對于板2固定的活塞3的行程期間，電磁體I的阻抗改變，因?yàn)閷?yīng)于行程變化電磁體的磁力回路的磁阻變化和因此其自身的電感變化。從此可推斷，根據(jù)本發(fā)明，通過阻抗來控制行程，就像上面所說的那樣。在純粹是通過例子描述的實(shí)施例中，在工廠，在測試階段初次啟動該裝置時(shí)，電子電路提供第一個(gè)脈沖，其導(dǎo)致活塞3完成其整個(gè)行程，通過對電磁體I中的電流和電壓的測量，以一毫秒的間隔執(zhí)行，將對應(yīng)的電感的值和活塞的行程的實(shí)際值一起存儲在內(nèi)部存儲器中。考慮到電感是一僅隨一些物理和機(jī)械特性的量的變化而變化的量，該物理和機(jī)械特性的量可決定行程的微小變化，很明顯泵在其生命周期內(nèi)需要更多的要執(zhí)行的校準(zhǔn)。然后微控制器將接收需要的活塞行程位置作為外部輸入，并與計(jì)量泵的準(zhǔn)確流量相聯(lián)系，并以下述方式控制連接在電磁體上的電源電路，以便施加脈沖序列產(chǎn)生間歇的電磁場來吸引和釋放板2,板2相對于活塞3而固定,活塞3然后固定在隔膜4上,在泵殼5中 位移后者并因此將液體劑泵送入到水溶液中。在活塞并由此板的每次位移期間，電磁體的阻抗將逐點(diǎn)地變化，并因此通過該阻抗的檢測決定了所要執(zhí)行的行程；這將使裝置的微控制器可以識別活塞自身的停止點(diǎn)。一旦該泵被重置，為了使泵流量符合需求，電子卡板將按照請求在可容許的環(huán)境溫度水平內(nèi)管理電流，其中可容許的環(huán)境溫度被視為計(jì)量泵的工作溫度。以這種方式，有效的避免了比計(jì)量泵工作需要的必須量更多的能量消耗，性能級別維持很長時(shí)間不改變，這對計(jì)量和對裝置的使用壽命都有益處。裝備有所述控制裝置的計(jì)量泵同樣可以通過串行端口連接到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上，以使得能夠?qū)Ρ米陨淼牟僮鬟M(jìn)行干預(yù)。使用到此為止所描述的裝置，第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為調(diào)整活塞行程3的可能性，其作為計(jì)量泵必須有效執(zhí)行的工作(因此調(diào)整必須注入的液體量)。這不僅節(jié)約了能量，使其限定在有效完成所述工作所需的水平，從經(jīng)濟(jì)上對使用者來說也節(jié)約了，這是因?yàn)殚L期不變的精確計(jì)量事實(shí)上避免了無用的添加劑消耗。第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于通過電子控制卡可以知道在活塞3行程期間活塞3的位置，準(zhǔn)確性大約為百分之幾毫米。第三個(gè)優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為下述事實(shí)在微控制器的編程中設(shè)定活塞3的行程是可能的。這因此產(chǎn)生了進(jìn)一步的雙重優(yōu)點(diǎn)去除了為適當(dāng)定義活塞行程必須的機(jī)械校準(zhǔn)以及經(jīng)濟(jì)上節(jié)省了由于所述校準(zhǔn)的成本。利用相同的產(chǎn)品構(gòu)造，可生產(chǎn)具有不同技術(shù)性能的計(jì)量泵。并且本發(fā)明的進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)是，包括到此為止所描述的電磁體的計(jì)量泵，工作在低于傳統(tǒng)計(jì)量泵的工作溫度下，因此防止過度加熱，這是由于下述事實(shí)，即活塞行程的限制不用機(jī)械方式(其不減少輸出到電磁體的能量，只是限制所述的能量)。計(jì)量泵的進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)來自于新系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的如下的兩個(gè)功能I. “欠載”:在裝置的正常工作中檢測到在泵體里面缺乏液體或者添加劑；2. “過載”:在裝置的正常工作中檢測到可能的障礙物或者泵的導(dǎo)出管過壓。所述的狀態(tài)(欠載或者過載)能被檢測到歸功于這種可能性，即在電子裝置的部分評定活塞的位置和其位移速率。在過載情況下，在泵殼內(nèi)部液體或添加劑的缺少導(dǎo)致活塞位移的大幅增加，微控制器，通過實(shí)時(shí)控制電感的變化，檢測所述的狀態(tài)，并且基于在程序步驟中輸入的設(shè)置參數(shù)、立即或在給定數(shù)量的脈沖之后發(fā)出這種狀態(tài)的警報(bào)。在欠載情況下，系統(tǒng)能設(shè)想一個(gè)再裝填(re-priming)程序，其在確定的且已編程的時(shí)期內(nèi)啟動提供給定量的注入。過載功能使電子裝置的微控制器能夠檢測計(jì)量的不足，而不考慮適當(dāng)?shù)囊阎愋偷耐獠垦b置(流量傳感器)的存在泵的導(dǎo)出管的阻塞，無論部分還是整體，都降低活塞位移速率，所述的降低是阻塞程度的函數(shù)；泵的電子電路獲得所述的數(shù)據(jù)，一旦一定時(shí)期過去，將其設(shè)定為警報(bào)狀態(tài)，指示過載狀態(tài)。應(yīng)指出在意大利專利No. 1343207中描述的、以本發(fā)明申請人的名字申請的題目為 〃P0MEA DOSATRICE DOTATA DI MEZZI DI AUT0REG0LAZI0NE DELLA POTENZA ASS0RBITA"(“具有吸收動力自調(diào)節(jié)的裝置的計(jì)量泵”)是這樣一個(gè)計(jì)量泵，其通過開關(guān)控制活塞行程并在靠近行程終點(diǎn)附近停止向線圈供電因而消除無用的能量消耗。而且，在專利申請No. RM2009A000537中由本申請人用意大利語描述的題目為 "DISPOSITIVO DI C0NTR0LL0 DELIA CORSA DEL PISTONE DI UNA POMPA DOSATRICE"(“控制計(jì)量泵活塞行程的裝置”)是一個(gè)計(jì)量泵，其設(shè)置有連接在電磁體的容量傳感器，其不僅簡單地控制活塞的行程末端，而且基于在容量器的板之間的距離立刻判定活塞位置，并且通過電子卡板執(zhí)行的控制來確定和安排要計(jì)量的添加劑的準(zhǔn)確數(shù)量。不像剛才提及的現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明基于電磁體I的電感的測量來控制活塞3的位置。這樣，行程末端開關(guān)和容量傳感器被去除。換句話說，電磁體I除了執(zhí)行泵的驅(qū)動器的功能外，還作為電感傳感器的功能，通過它活塞3的位置和因此泵的容量被檢測和控制。最后，眾所周知電子計(jì)量泵的其他生產(chǎn)者已經(jīng)通過控制穿過電磁體的電流達(dá)到同樣的目標(biāo)，但是取得的結(jié)果還沒有被證實(shí)為是適當(dāng)?shù)那覄偃伪玫墓ぷ?。本發(fā)明已經(jīng)通過優(yōu)選的實(shí)施例描述和闡明，但是很明顯本領(lǐng)域技術(shù)人員可以做出修改和/或變化而不脫離本發(fā)明的專利權(quán)保護(hù)范圍，比如以下設(shè)想是可能的適合電磁體尺寸的線圈，具有幾何形狀的磁芯，使磁場離散最小化且對效率和減少熱損失有益的解決方法。在圖中使用的標(biāo)號清單I 電磁體2 板3 活塞4 隔膜5 泵殼
權(quán)利要求
1.一種控制計(jì)量泵的活塞(3)的行程的裝置，該裝置包括電磁體(1)，其特征在于通過測量和控制電磁體(I)管理泵部件，以使該泵部件同時(shí)是傳感器和驅(qū)動器，為此所述電磁體(I)裝備有固定板和相對于所述活塞(3)固定的移動板(2)，以至于活塞的每一位移對應(yīng)于所述板間的不同距離并因此對應(yīng)于電磁體本身的不同的阻抗值；所述的電磁體連接到微控制器電子卡板，所述微控制器電子卡板被設(shè)計(jì)用來通過由電感引起的電磁體的阻抗的變化值來實(shí)時(shí)檢測活塞(3)位置，所述電感只依賴于電磁體(I)的幾何/構(gòu)造特性而不依賴于功能性或環(huán)境性參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制裝置，其特征在于為了對微處理器進(jìn)行編程，以將電磁體的電感的每一變化與活塞行程并由此與計(jì)量泵的不同容量關(guān)聯(lián)，在電磁體(I)上施加脈沖串，所述脈沖串產(chǎn)生間歇的磁場吸引和釋放板(2)，由于其相對于活塞(3)固定，然后活塞(3)又固定在隔膜(4)上，在泵殼(5)內(nèi)移動后者，因此液體劑被泵入到安裝該泵的系統(tǒng)中；由此獲得由微控制器檢測的與活塞行程精確對應(yīng)的電感的每一變化值，電感值存儲在微控制器的存儲器內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于為了保持計(jì)量泵的容量恒定，在第一次打開泵時(shí)電子卡板發(fā)送一脈沖以測量電感以便將活塞行程與電磁體的電感本身聯(lián)系起來；所述的第一脈沖被用來使活塞(3)執(zhí)行一完整行程，以使得微控制器以I毫秒的間隔測量電磁體(I)內(nèi)的電流，并將所述電流值與活塞行程一起存儲在其內(nèi)部存儲器中，同時(shí)獲取電磁體的阻抗。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于微控制器被設(shè)計(jì)成，在將檢測到的電感值與微控制器內(nèi)部存儲器包含的電感值相比較的基礎(chǔ)上，通過以固定頻率調(diào)制電磁體上的脈沖電流來調(diào)節(jié)活塞行程(3)，所述微控制器將電感值與活塞行程相關(guān)聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于所述的微控制器被設(shè)計(jì)成，通過調(diào)制電磁體(I)為移動活塞(3 )所需的電流來調(diào)節(jié)活塞行程(3 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于所述的微控制器被設(shè)計(jì)成，檢驗(yàn)和評定活塞(3)的位移速率，以檢測欠載狀態(tài)，即檢測在裝置正常工作期間的泵體內(nèi)部的添加劑缺乏的狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制裝置，其特征在于所述電子裝置被設(shè)計(jì)成，檢驗(yàn)和評定活塞(3)的位移速率，以檢測過載狀態(tài)，即檢測在裝置正常工作期間的泵的可能的障礙物或?qū)С龉艿倪^壓狀態(tài)。
8.一種計(jì)量泵，包括根據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的用于控制活塞行程(3)的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的計(jì)量泵，其特征在于其裝備有一串行端口用于連接計(jì)算機(jī)或其他類似電子裝置，用于遠(yuǎn)程獲得由微控制器收集的信息和/或干預(yù)泵本身的操作。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制裝置，其特征在于盡管對用于阻抗計(jì)算的電流進(jìn)行測量，并不限定于截止板(2)的到達(dá)點(diǎn)且因此截止行程終點(diǎn)，而是將所述微控制器設(shè)計(jì)成，將電感值設(shè)置成與活塞(3)在其行程的假定位置聯(lián)系起來，并且基于使用者的設(shè)置決定在哪個(gè)位置阻止活塞行程；因此獲得了用百分精確度控制活塞(3)且因此控制每一次注入添加劑的泵容量的可能性。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制裝置，其特征在于所述的微控制器電子卡板控制電磁體上的電流，以防止任何無用的能量消耗，并且用精確量值的電流來激勵電磁體的電磁線圈，通過計(jì)算阻抗來控制進(jìn)程，并且把其阻止在一精確限定的能通過電子電路校準(zhǔn)設(shè)定的位置，而無需任何控制泵容量的機(jī)械系統(tǒng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制裝置，其特征在于為了控制活塞行程(3)以便瞬時(shí)地調(diào)整計(jì)量泵的注入量，所述微控制器電子卡板確定預(yù)設(shè)行程終點(diǎn)是否已經(jīng)到達(dá)并實(shí)時(shí)控制在電磁體(I)中發(fā)生的情況、計(jì)算阻抗并確定活塞行程(3)必須停止的確切點(diǎn)；因而獲得這樣的效果，即電磁體(I)的電磁線圈除執(zhí)行驅(qū)動器功能外，還充當(dāng)為傳感器。
13.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的計(jì)量泵，其特征在于其基本由3個(gè)基礎(chǔ)元件組成電子卡板、電磁體(I)和具有活塞(3)的泵殼，其中由電子卡板適當(dāng)驅(qū)動且由彈簧回位的所述電磁體(I )，在包含在每分鐘O至360個(gè)脈沖的一范圍內(nèi)以脈沖方式驅(qū)動活塞(3)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的計(jì)量泵，其特征在于所述電子卡板用小的電壓增量逐步驅(qū)動電磁體(I)同時(shí)測量穿過所述電磁體的電磁線圈的電流以從那里獲得對應(yīng)的阻抗值，沿著設(shè)想的最大行程所述阻抗值與活塞(3)的位置直接相關(guān)，通過電勢測量或數(shù)字的調(diào)整，其可由操作者通過電子卡板界面直接設(shè)置，可用百分之一的精度來選擇活塞的停止位置即其最大的行程，因此可以極高的精確率改變電磁體的每一次驅(qū)動所注入的添加劑數(shù)量，而不借助于特別的和昂貴的機(jī)械控制或者進(jìn)一步的傳感器和電子反饋。
全文摘要
控制計(jì)量泵的活塞3的行程的裝置，包括一個(gè)電磁體1，其由固定部分和相對于所述活塞3固定的移動部分形成，以如此方式使得活塞的每一位移位置對應(yīng)于電磁體1的不同電感值且因此對應(yīng)于活塞行程。
文檔編號F04B13/00GK102803726SQ201180014096
公開日2012年11月28日 申請日期2011年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月17日
發(fā)明者R·普羅耶蒂德馬爾基 申請人:艾特特隆D·S·股份公司