CN110998091A

CN110998091A - 液压、电磁式浮动活塞电动泵

Info

Publication number: CN110998091A
Application number: CN201880050874.4A
Authority: CN
Inventors: 罗伯托·帕尔米耶里; 米凯莱·贝尼尼
Original assignee: Simi Co Ltd
Current assignee: Simi Co Ltd
Priority date: 2017-06-05
Filing date: 2018-05-22
Publication date: 2020-04-10
Anticipated expiration: 2038-05-22
Also published as: CN110998091B; EP3635253B1; IT201700060837A1; WO2018224903A1; EP3635253A1

Abstract

一种浮动活塞电动泵，包括由线圈限定的主体、入口管道和出口管道、滑动活塞和与活塞的滑动轴线同轴的磁套筒；磁套筒与一对磁轴承相互作用以增加施加在活塞上的磁吸引力，并且还存在噪声减小装置，该噪声减小装置***作地激活并且位于磁套筒、活塞和主体之间。

Description

液压、电磁式浮动活塞电动泵

本发明涉及一种液压、电磁式浮动活塞电动泵(motor pump)，更具体地说，涉及一种适于移动诸如水的流体的液压、电磁式浮动活塞电动泵。

这种类型的电动泵应用到多种装置，诸如熨斗、电咖啡机、灌溉***，并且还应用在自动化工业中：例如，从EP-A-1 205 663、US-A-4 749 343、EP-A-1 001 167、和EP-A-0288 216中已知的具有浮动活塞的电磁液压式电动泵(并且更具体地说，EP-A-1 205 663公开了一种具有权利要求1的前序部分的特征的液压、电磁式浮动活塞电动泵)。

这种类型的电动泵的运行基于与一对磁轴承配合的线圈：该线圈被电力驱动并且引起浮动式活塞的交替运动式轴向移动或引起活塞的交替运动式轴向移动。

同一申请人已经在现有技术中可以得到了一种特定类型的浮动活塞电动泵，其中还存在磁套筒，该磁套筒功能上与电动泵自身的剩下的“磁激活”零件配合以提高磁场的相互作用，因此提高浮动活塞自身的运动/动力，并且因此至少就可达到的较高压力的等级而言增加电动泵的性能，同时保持电动泵自身的非常低的总负担(和同样低的生产成本)。

然而，迄今为止公开的已知的电动泵在任何情况下都受到与噪声相关的缺点的影响：事实上，在特定的工作条件下，浮动活塞在其的行程期间在控制方式中或多或少邻接到电动泵的其他零件上，因此产生声波，该声波还可以在高频下(并且因此以特别恼人的可感知的音调的方式)或者在任何情况下，具有高的声音强度。

因此，本发明的目的是克服上述的缺点，并且更具体地说，本发明涉及一种液压、电磁式浮动活塞电动泵的实施方式，其中，在正常操作期间(但是也在浮动活塞的行程可能“异常”的工作时刻期间)所产生的噪声等级就音量和声音特征(频率、持续时间和可能的共振现象)二者而言显著减小。

本发明的进一步目的是提供以下类型的电动泵：该电动泵可以保证随着时间推移的高等级的阻力和可靠性，该电动泵易于制造并且，可以相对于已可得到的其他类型的电动泵从(装置和生产线二者的)很小的修改开始制出。

根据本发明，这些和其他目的通过根据本发明的电动泵实现，根据本发明的电动泵在下文中示例性的-并且因为这个原因不是限制性的-附图中以其可能的实施例的形式示出，其中附图自身表示：

-图1是本申请人的已经是现有技术的一部分的电动泵的示意性分解图，并且其作为本发明中介绍的技术改进的基础；

-图2是根据本发明的电动泵在其的第一操作构造中的截面示意图；以及

-图3是根据本发明的电动泵在其的第二操作构造中的截面示意图

参考附图，本发明的电动泵通常由参考标号10表示，并且该电动泵基本上包括以下结构部件：

-主体12，在该主体的外部部分上，所述主体由线圈14部分地界定；

-入口管道44’和与入口管道44’相对的出口管道36，入口管道和出口管道在主体12中获得；

-活塞16，能滑动地设置在主体12内；以及

-磁套筒52，具有位于主体12内的第一端，并且更准确地说，在主体面对入口管道44’的部分中。

更仔细地说，上述磁套筒52的第一端布置成与活塞16的滑动轴线同轴以便在主体的中间部分42中(即，在限定入口管道44’的末端部分44的附近)与主体12耦接：同时，如果需要的话，磁套筒52可以与主体12功能上相互作用以增加总磁场，并且因此来增加施加到活塞16上的磁吸引力。

深入细节并且参考图1，可以看到这里所呈现的现有技术的电动泵还包括一对磁轴承46、46’：这些磁轴承彼此间隔开并且设置在主体12与线圈14之间，并且同时这对磁轴承布置成与活塞16的滑动轴线16a同轴，与活塞16和/或与磁套筒52功能上相互作用以增加磁场，并且因此增加施加在活塞16上的磁吸引力。

另一方面，图2和图3示出了根据本发明的电动泵，其中，磁轴承46、46’不可见：在任何情况下，这两个结构部件(并且在相同的方式中，进而线圈14未在图2和图3中示出，但是线圈暗含地存在于发明的结构中，并且在任何情况下，结构上和功能上能够根据本领域技术人员在进行设计并且实现振荡游标时已知的方法来使电动泵至少与主体12、和/或与活塞16定位/耦接)可以被认为是本发明可选的结构特征，并且如果存在的话，它们相对主体12和/或相对于活塞16的滑动轴线16a定位，以便在最合适的方式中增加与活塞16的磁相互作用并且因此增加电动泵10的流动和/或压力性能。

更详细地，可以看到线圈14和一对磁轴承46、46’可以用与图1中示出的相似的方式实施，也可以用具有根据本发明的剩下的部件的几何上的/结构上的布置的电动泵的方式实施，并且更准确地说，根据图2和/或图3的布置的方式实施(或者线圈和一对磁轴承可以根据结构上和功能上的耦接方法实施，这些耦接方法对于本领域技术人员来说在进行设计并且实现振荡游标电动泵时是众所周知的)。

便利地，在本发明存在磁轴承46、46’的实施例中，噪声减小装置还将在磁轴承46、46’之间、在磁套筒52之间、并且在活塞16之间(并且当然，在线圈14之间)是操作地激活的。

有利地，根据本发明的电动泵10还包括噪声减小装置，该噪声减小装置操作地激活并且位于磁套筒52之间，活塞16和主体12(并且可选地，如果存在的话，也在上述的结构元件与磁轴承46、46’之间操作地激活)：这种噪声减小装置适于防止活塞16在电动泵10的其他零件上的碰撞或冲击，或者尽管存在“防止的”技术措施，仍发生这些碰撞或冲击的情况下，噪声减小装置适于吸收并且包括-至少部分地包括-这种碰撞或冲击所产生的声能。

从结构的观点上看，上述的噪声减小装置包括至少一个被动运动和/或声音吸收元件100，其被定位在活塞16行程的端部处，并且适于承受通过活塞16自身的碰撞：该被动运动和/或声音吸收元件100包括主体，优选环形的主体，由聚合材料制成并且更优选地由具有超弹性性能的材料制成(因此，该被动运动和/或声音吸收元件可以便利地由基于天然的或合成的橡胶的材料制成，或者在任何情况下，由能够吸收或者耗散活塞16的冲击/碰撞的能量的材料制成，部分地或整体地抑制来自这些现象的声波)。

换句话说，可以看到被动运动和/或声音吸收元件100***到活塞16与电动泵10的其他结构部件中的一个或多个之间，至少与活塞16自身的移动的“行程的端部”到达时间相联系。

尽管被动运动和/或声音吸收元件100仅当活塞16的行程达到几何上不需要的点时才在其的功能上激活，在本发明中也可以存在适于“主动的/防止的”噪声减小装置：这些装置包括至少一个用于冲击和/或碰撞的主动防止组件200，其在活塞16的至少一端附近导致被激活以防止碰撞或活塞与以下这些部件中的一个或多个接触：

-主体12；和/或

-磁套筒52；和/或

-磁轴承46、46’(如果存在的话)。

从功能上/操作上的观点来看，上述主动防止组件200适于利用由活塞16与主体12之间和/或活塞16与磁套筒52之间和/或活塞16与可选的磁轴承46、46’之间的磁相互作用所产生的矢量的的方向(并且，如果需要的话，也可以是标量的)的特定的变化(或变型)：这种如上文所述的磁相互作用，在矢量方向上变化，特别是当活塞16越过其行程的某个阈值点时发生矢量方向的变化，限定力的新平衡，在新平衡中沿着滑动轴线16a的吸引性磁部件减少，并且其中，因此，活塞16的行程被制动。

由于主动防止组件200的合适的位置和尺寸，因此可以控制活塞16行程的端部，至少在由主体12的尺寸确立的行程的最大几何端附近，以便在活塞碰撞结构部件(活塞已经碰撞在该主体上，因此“产生声音”)之前停止并且反转活塞16自身的运动。

更详细地说，可以看到主动防止组件200包括在活塞16上形成的第一相互作用部200a以及位于第二相互作用部200a附近的第二相互作用部200b，第一相互作用部通常在活塞的端部中的一个处，第二相互作用部通常在活塞16的行程的端部处，但是第二相互作用部进而在磁套筒52中和/或(如果存在的话)在磁轴承46、46’中和/或在主体12中形成。

从功能上的观点来看，更准确地说，从相互作用的观点上看，第一相互作用部和第二相互作用部200a、200b相互作用以限定适于制动和/或使活塞16减速的磁相互作用力的矢量变化。

根据图示的示例性实施例，第一相互作用部和第二相互作用部200a、200b可以便利地是互补的形状，并且例如，它们沿着滑动轴线16a彼此几何上相互贯通：该互补的几何构造允许活塞16移动时在不接触的情况下的相互贯通度，以便能够使活塞16自身暴露于适于“在减速/制动方向上变化”的磁场线中，但是不产生机械接触、进而不产生噪声。

仍参考附图，可以看到例如第一相互作用部200a如何包括例如设置在活塞16的一端的柱形或环形的突起部(或者，相反地，如何包括例如设置在活塞的一端的腔，未示出)，同时第二相互作用部互补地包括设置在磁套筒52上的柱形或环形的腔(或者，相反地，包括设置在在磁套筒上的突出部)并且第二相互作用部的腔或突起部可以外接或内接在第一相互作用部200a的突起部或腔中。

如先前已经描述的，电动泵10在其的基本结构中包括入口管道44’、相对的出口管道36、主体12(由在其外部的线圈14部分地限定)、可选的一对相对的磁轴承46、46’(该对相对的磁轴承彼此间隔开并且设置在主体12与线圈14之间)、和活塞16(设置在主体12内部并且在主体中流动，活塞由前部螺旋弹簧20和后部螺旋弹簧20’弹性地支撑)。在活塞16的前方，在面对传送管道的部分中，通常设置活塞16的密封阀和弹性带：弹性带和密封阀与通过其它的螺旋弹簧弹性地拉伸的密封垫和支撑轴承配合。

上述的螺旋弹簧和至少部分的密封垫被容纳在直径适于容纳由密封垫和螺旋弹簧组成的组件的传送管道的底座内(通常，该直径大于传送管道的出口管道或孔的直径)。

具有内螺纹的锁定环38与合适的相反形状的零件(该零件也可以是有螺纹的，取决于或多或少“可逆的”连接扭紧)接合，该容器在主体12的外部并且根据已知的现有技术设置在管道22上。

对于主体的部分来说，管状的主体12包括前部部分40、邻近的中间部分42和末端部分44，前部部分具有较大直径并且面对出口管道36，中间部分所具有的直径小于前部分40的直径并且限制活塞16的滑动轴线室，末端部分的直径远小于中间部分42的直径并且限定入口管道44’。

相对的磁轴承46和46’可以通过使用垫片元件彼此便利地间隔开并且，如果需要的话，适配成在主体12的中间部分42的外侧表面上：同时，线圈14进而适配成在主体12上使得线圈可以包括任何磁轴承46、46’。

用已知的技术装置来使线圈14稳定，例如，该技术装置由呈某种形状的弹性环组成，该弹性环与线圈的面耦接并且肩部(可以看到在图1中用参考标号50示出)设置主体12上(例如，这种耦接位于前部部分40与中间部分42之间，带有与相对面耦接的较小的直径)。

在主体12内，更准确地说，在面对入口管道44’的中央下方部分中，容纳磁套筒52，磁套筒通常可以由具有低剩磁含量(low residual magnetic content)的钢制成。

磁套筒52的外侧表面具有不同的直径并且限定面对管道44’的后部区域54，后部区域的直径等于或略小于主体12的中间部分42的内径，并且限定面对具有较小直径的孔或出口管道36的附近的前部区域56。

上述具有不同直径的区域54和56形成用于后部弹簧20’的耦接肩部58，并且在变窄的末端部分44附近的中间部分42中整体地将磁套筒52的第一端与主体12耦接，末端部分限定入口管道44’。通过已知的技术装置，诸如先前提到的一对螺旋弹簧20和20’来获得活塞16的轴线滑动返回(这些弹簧因此与活塞16自身配合)。

例如，通过常见的例如快速耦接型的一对电接头来获得线圈14的供电，如在图1中用参考标号62示出的。

申请人已经在实验上发现由于磁套筒52的存在，本发明的电动泵是高效的，该磁套筒的端部中的一个端部与活塞16的滑动轴线对齐，该磁套筒靠近活塞，并且因此在后部弹簧20’加载期间，通常在主体12的末端部分44附近，当该磁套筒设置在活塞16所达到位置时，磁套筒位于活塞与两个可能的磁套筒46、46’之间较短的距离处。

本发明具有以下不同的优点：

首先，噪声减小装置的存在，分别就“被动”或“主动/防止”元件二者而言(并且明显地，就结合并且同时而言)允许保持电动泵的相对的重型工作条件，而且不被在活塞行程中的摆动消极地响，并且因此，不产生噪声、冲击或“机械脉冲”现象，其还可能损坏电动泵自身的内部部件。

在任何情况下，噪声减小装置的存在不意味着由于磁套筒52与电动泵的剩下的磁主动/敏感部件之间的相互作用而增加的性能妥协：这意味着该改进的电动泵仅遭受施加到活塞16上的和施加到从传送管道22流出的流体上的磁吸引力的增加，但是其不受到本说明书的其他部分中提到的减速/制动磁效果的影响(除非在预定的“不需要”的时刻，即，在那些运行时刻中活塞16具有超过其最大获得准许的行程并且因此非常接近电动泵自身的其他部件撞击的噪声)。

由于磁套筒52的存在，可能便利地减小线圈14的线的数量，显著地节约生产。

根据本说明书制造的电动泵不暗示任何由增加的线圈尺寸和相关的线的变化引起的障碍或其它的成本，同时磁套筒52可以在低成本下容易地获得和安装(例如所描述的和/或所要求保护的噪声降低/吸收/防止装置)。

尽管已经参考作为说明性和非限制性实例给出的可能的实施例描述了本发明，但是本领域技术人员根据上述描述可以对部件的布置做出许多变化和变型。因此，应当理解的是本发明旨在包括落入权利要求所保护范围内的部件布置的所有变化和变型。

Claims

1.一种液压、电磁式浮动活塞电动泵(10)，包括：

-主体(12)，在所述主体外部，所述主体由线圈(14)部分地界定；

-入口管道(44’)和与所述入口管道(44’)相对的出口管道(36)，所述入口管道和所述出口管道在所述主体(12)中获得；

-活塞(16)，能滑动地设置在所述主体(12)内；以及

-磁套筒(52)，具有第一端，所述第一端设置在所述容器主体(12)内，所述主体的一部分面对所述入口管道(44’)，并且所述磁套筒的第一端布置成与所述活塞(16)的滑动轴线同轴，所述磁套筒(52)的所述第一端在所述主体的中间部分(42)中耦接到容器的所述主体(12)，所述中间部分邻近所述主体(12)的限定所述入口管道(44’)的末端部分(44)，所述磁套筒(52)至少与所述线圈(14)相互作用以增加磁场，并且因此增加施加到所述活塞(16)的磁吸引力，

其特征在于，所述电动泵还包括噪声减小装置，所述噪声减小装置***作地激活，并且位于至少所述磁套筒(52)、所述活塞(16)和所述主体(12)之间。

2.根据权利要求1所述的电动泵，其中，还存在间隔开的一对相对的磁轴承(46、46’)，位于所述主体(12)与所述线圈(14)之间，所述一对相对的磁轴承(46、46’)布置成与所述活塞(16)的滑动轴线(16a)同轴并且与所述活塞(16)和/或所述磁套筒(52)相互作用以增加磁场，并且因此增加施加到所述活塞(16)上的磁吸引力，所述噪声减小装置也在所述磁轴承(46、46’)之间、在所述磁套筒(52)之间以及在所述活塞(16)之间操作地激活。

3.根据权利要求1或2所述的电动泵，其中，所述噪声减小装置包括至少一个被动运动和/或声音吸收元件(100)，所述被动运动和/或声音吸收元件设置在所述活塞(16)的行程的端部处并且适于承受由所述活塞(16)自身引起的碰撞。

4.根据权利要求3所述的电动泵，其中，所述至少一个被动运动和/或声音吸收元件(100)包括主体，优选环形的主体，由聚合材料制成并且更优选地由具有超弹性性能的材料制成。

5.根据前述权利要求中任一项所述的电动泵，其中，所述噪声减小装置包括至少一个主动防止组件(200)以主动防止冲击和/或碰撞，所述主动防止组件在所述活塞(16)的至少一端附近操作地激活以阻止材料碰撞或接触所述主体(12)和/或所述磁套筒(52)和/或所述磁轴承(46、46’)，所述主动防止组件(200)能够利用所述活塞(16)与所述主体(12)之间和/或所述活塞(16)与所述磁套筒(52)之间和/或所述活塞(16)与所述磁轴承(46、46’)之间磁相互作用的矢量变化以相对于沿着所述滑动轴线(16a)的活塞行程的至少一个阈值点来适于减速和/或制动所述活塞(16)自身。

6.根据权利要求5所述的电动泵，其中，所述主动防止组件(200)包括：

-第一相互作用部(200a)，形成在所述活塞(16)上，优选地在所述活塞的一端处；

-第二相互作用部(200b)，在所述活塞(16)的行程的端部处设置在所述第一相互作用部(200a)附近，并且优选地在所述磁套筒(52)中和/或在所述磁轴承(46、46’)中和/或在所述主体(12)中形成，

所述第一相互作用部和所述第二相互作用部(200a、200b)相互作用以限定适于使所述活塞(16)制动和/或减速的磁矢量的相互作用的变化。

7.根据权利要求6所述的电动泵，其中，所述第一相互作用部(200a)和所述第二相互作用部(200b)是互补的形状并且优选地，沿着所述滑动轴线(16a)彼此几何上相互贯通。

8.根据权利要求7所述的电动泵，其中，所述第一相互作用部(200a)包括设置在所述活塞(16)的一端上的突起部或者柱形或环形的腔；所述第二相互作用部(200b)互补地包括设置在所述磁套筒(52)上的腔或柱形或环形的突起部，并且所述第二相互作用部的所述腔或突起部能够在所述第一相互作用部(200a)的突起部或腔中外接或内接。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电动泵，其中，所述活塞(16)由设置在所述主体(12)内的前部螺旋弹簧(20)和后部螺旋弹簧(20’)支撑。

10.根据前述权利要求中任一项所述的电动泵，其中，所述主体(12)包括：

-前部壁(40)，具有面向所述出口管道(36)的较大的直径；

-相邻的中间部分(42)，所具有的直径小于所述前部部分(40)的直径并且界定所述活塞(16)的滑动室；以及

-末端部分(44)，所具有的直径小于所述中间部分(42)的直径，所述末端部分(44)限定所述入口管道(44’)。

11.根据权利要求9或10所述的电动泵，其中，所述磁套筒(52)的外侧表面包括：

-后部区域(54)，面向所述入口管道(44’)并且所具有的直径等于或略小于所述主体(12)的所述中间部分(42)的内径；以及

-相邻的前部区域(56)，面向所述出口管道(36)并且所具有的直径小于所述后部区域(54)的直径，所述区域(54)和(56)限定用于所述后部弹簧(20’)的耦接肩部(58)。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的电动泵，其中，所述磁套筒(52)的所述第一端与所述主体(12)在邻近变窄的所述末端部分(44)的所述中间部分(42)中耦接，所述末端部分限定所述入口管道(44’)，在所述后部弹簧(20’)的加载步骤期间，设置在所述活塞(16)到达的位置中时，所述磁套筒(52)的相对端与所述活塞(16)之间的距离小于所述活塞与所述磁轴承(46、46’)中的一个或另一个之间的距离。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的电动泵，其中，所述磁套筒(52)由具有低剩磁含量的钢制成。