泵传动系统阻尼系统和控制系统及其方法与流程

文档序号:11111947阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于往复运动泵组件的阻尼控制系统,该阻尼控制系统包括:

至少一个传感器,被配置成感应所述往复运动泵组件的至少一个特性,该往复运动泵组件具有相反的第一端部和第二端部,且被配置成在所述第一端部处可操作地连接至至少一个齿轮减速器;

与所述至少一个传感器通信的至少一个处理器;

可操作地连接至所述至少一个处理器的非瞬时计算机可读介质;和

计算机程序,其存储在所述非瞬时计算机可读介质上且能由所述至少一个处理器运行;

其中由所述至少一个处理器对所述计算机程序的执行被配置成使得一个或多个控制信号发送至位于所述往复运动泵组件的所述第二端部的一个或多个电磁体;以及

其中所述一个或多个控制信号被配置成响应于所述至少一个处理器从所述至少一个传感器接收与所述往复运动泵组件的至少一个特性相关的信号或数据而被发送。

2.如权利要求1所述的阻尼控制系统,还包括多个传感器,其中所述至少一个传感器是该多个传感器的一部分;

其中所述多个传感器被配置成感应所述往复运动泵组件的各自特性。

3.如权利要求2所述的阻尼控制系统,其中所述往复运动泵组件包括在所述第一和第二端部之间延伸的曲轴,以及在所述第二端部可操作地连接至所述曲轴的飞轮;且

其中所述往复运动泵组件的各自特性包括以下的一个或多个:在所述往复运动泵组件中的压力;旋转曲轴位置;和飞轮的加速度。

4.如权利要求1所述的阻尼控制系统,还包括被配置成与所述一个或多个电磁体通信的控制器。

5.如权利要求4所述的阻尼控制系统,其中所述控制器包括所述至少一个处理器和所述非瞬时计算机可读介质中的一个或两个。

6.如权利要求4所述的阻尼控制系统,还包括反向通量二极管,其被配置成串联地电连接在所述控制器和所述一个或多个电磁体之间。

7.一种减轻泵传动系统中的振动的方法,该泵传动系统包括传动轴,可操作地连接至传动轴的传动装置,和可操作地连接至传动装置的发动机,该方法包括:

检测在所述泵传动系统中的力矩变化的开始;

响应于检测到所述泵传动系统中的力矩变化的开始而发送一个或多个控制信号至一个或多个电磁体;以及

使用所述一个或多个电磁体抵消所述力矩变化的至少一部分,以防止由于力矩变化而在所述传动轴、所述传动装置和所述发动机中的一个或多个中产生不可接受的惯性。

8.如权利要求7所述的方法,其中检测所述泵传动系统中力矩变化的开始包括从一个或多个传感器接收与由所述传动系统所驱动的往复运动泵组件的特性相关的信号或者数据。

9.如权利要求8所述的方法,其中检测所述泵传动系统中力矩变化的开始还包括使用一个或多个处理器并基于所述传感器信号或者数据计算所述往复运动泵组件和发动机中的一个或多个的力矩特性。

10.如权利要求9所述的方法,其中发送所述一个或多个控制信号至所述一个或多个电磁体包括使用所述一个或多个处理器并基于所述力矩特性计算每度曲轴角度的阻尼器响应电压,其中发送至所述一个或多个电磁体的一个或多个控制信号基于每度曲轴角度的阻尼器响应电压。

11.如权利要求8所述的方法,其中所述往复运动泵组件包括作为所述传动系统的一部分的曲轴,和可操作地连接至所述曲轴的飞轮;且

其中与所述传感器信号或者数据相关联的所述往复运动泵组件的特性包括以下的一个或多个:在所述往复运动泵组件中的压力;旋转曲轴位置;和飞轮的加速度。

12.如权利要求11所述的方法,其中所述曲轴包括相反的第一和第二端部,所述传动轴在所述曲轴的所述第一端部处可操作地连接至曲轴,且所述飞轮在所述曲轴的所述第二端部处可操作地连接至曲轴。

13.一种减轻振动的方法,该方法包括:

从一个或多个传感器接收与至少一个往复运动泵组件的特性相关联的信号或数据;

使用一个或多个处理器且基于所述传感器信号或数据计算所述往复运动泵组件和可操作地连接至所述往复运动泵组件的发动机中的一个或多个的力矩特性;

使用所述一个或多个处理器且基于所述力矩特性计算每度曲轴角度的阻尼器响应电压;以及

发送一个或多个控制信号至一个或多个电磁体以减轻在所述往复运动泵组件和发动机中的一个或多个中的振动,其中所述一个或多个控制信号基于每度曲轴角度的阻尼器响应电压。

14.如权利要求13所述的方法,其中计算所述往复运动泵组件以及发动机中的一个或多个的力矩特性包括计算所述往复运动泵组件和发动机中的每个的力矩特性。

15.如权利要求13所述的方法,还包括根据所述力矩特性和所述传感器信号或数据来计算校正因子和修改响应;

其中计算每度曲轴角度的阻尼器响应电压是基于所修改的响应。

16.如权利要求13所述的方法,其中所述往复运动泵组件包括:

飞轮,力被施加至该飞轮以减轻所述往复运动泵组件和发动机中的一个或多个的振动,该力是响应于发送所述一个或多个控制信号至所述一个或多个电磁体而施加至所述飞轮的;和

所述飞轮可操作地连接的曲轴;

以及

其中与所述传感器信号或者数据相关联的所述往复运动泵组件的特性包括以下的一个或多个:在所述往复运动泵组件中的压力;旋转曲轴位置;和所述飞轮的加速度。

17.如权利要求16所述的方法,其中所述曲轴包括相反的第一和第二端部,所述发动机在所述曲轴的第一端部可操作地连接至所述曲轴,且所述飞轮在所述曲轴的第二端部可操作地连接至所述曲轴。

18.如权利要求16所述的方法,其中所述往复运动泵组件还包括流体端;且

其中所述往复运动泵组件中的压力是所述往复运动泵组件的流体端的排出压力。

19.如权利要求13所述的方法,其中计算所述往复运动泵组件和发动机中的一个或多个的力矩特性包括计算所述往复运动泵组件与所述发动机的每一个的力矩特性;

其中所述往复运动泵组件包括:

飞轮,力被施加至该飞轮以减轻所述往复运动泵组件和发动机中的一个或多个中的振动,该力是响应于发送所述一个或多个控制信号至所述一个或多个电磁体而施加至所述飞轮的;和

所述飞轮可操作地连接的曲轴;

其中与所述传感器信号或者数据相关联的所述往复运动泵组件的特性包括以下的一个或多个:所述往复运动泵组件中的压力;旋转曲轴位置;和所述飞轮的加速度;

其中所述方法还包括基于所述力矩特性和所述传感器信号或数据而计算校正因子并修改响应;以及

其中所计算的每度曲轴角度的阻尼器响应电压是基于所修改的响应。

20.如权利要求13所述的方法,其中所述往复运动泵组件包括:

飞轮,力被施加至该飞轮以减轻所述往复运动泵组件和发动机中的一个或多个中的振动,该力是响应于发送所述一个或多个控制信号至所述一个或多个电磁体而施加至所述飞轮的;和

所述飞轮可操作地连接的曲轴;以及

其中从所述一个或多个传感器接收与所述往复运动泵组件的特性相关联的信号或数据包括以下至少一个:

从被配置成感应所述往复运动泵组件的至少排出压力的传感器接收信号或数据;

从被配置成感应所述曲轴的曲轴位置的曲轴位置传感器接收信号或数据;以及

从安装在所述飞轮上的加速计接收信号或数据。

21.如权利要求13所述的方法,其中计算所述往复运动泵组件和连接至其的发动机中的一个或多个的力矩特性包括以下至少一个:

计算所述往复运动泵组件的泵抽吸力矩特性;

计算所述往复运动泵组件的泵排出力矩特性;

以及

计算所述发动机的力矩特性。

22.如权利要求21所述的方法,其中所述泵抽吸力矩特性,所述泵排出力矩特性,和所述发动机的力矩特性中的至少一个包括相对于平均每度曲轴角度的力矩改变。

23.如权利要求13所述的方法,其中发送所述一个或多个控制信号至所述一个或多个电磁体包括以下至少一个:

发送用于与所述往复运动泵组件的泵送冲程的抽吸部分中的低RPM的控制相对应的一个或多个所述电磁体的电压命令;

发送用于与所述往复运动泵组件中的低RPM的控制相对应的一个或多个所述电磁体的电压命令;以及

发送用于与驱动所述往复运动泵组件的所述传动系统中的高RPM的控制相对应的一个或多个所述电磁体的电压命令。

24.如权利要求13所述的方法,其中各自电压命令被发送至可操作地连接至所述一个或多个电磁体的控制器。

25.如权利要求13所述的方法,还包括基于所述力矩特性和所述传感器信号或数据而计算校正因子并修改响应;

其中计算每度曲轴角度的阻尼器响应电压是基于所修改的响应;且

其中基于所述力矩特性和所述传感器信号或数据计算所述校正因子并修改所述响应包括以下至少一个:

至少使用所述往复运动泵组件的泵抽吸力矩特性计算第一校正因子;

至少使用所述往复运动泵组件的泵排出力矩特性计算第二校正因子;和

至少使用所述发动机的力矩特性计算第三校正因子。

26.如权利要求25所述的方法,其中所述泵抽吸力矩特性,所述泵排出力矩特性,以及所述发动机的力矩特性中的至少一个包括相对于平均每度曲轴角度的力矩变化。

27.一种用于流体泵的阻尼系统,该阻尼系统包括:

限定流体腔室的壳体,该流体腔室被配置成在其中接收磁流变流体;

飞轮,其至少部分地设置在所述流体腔室中且被配置成可操作地连接至所述流体泵的曲轴;和

磁性装置,其固定至所述壳体且被设置成接近所述飞轮;

其中当所述磁流变流体被接收在所述流体腔室中,所述飞轮可操作地连接至所述曲轴,且所述磁性装置被激励时所述磁性装置将变化的拖曳力施加至所述飞轮以减轻所述流体泵中的振动。

28.如权利要求27所述的阻尼系统,其中当所述飞轮可操作地连接至所述曲轴时,所述飞轮被配置成与所述泵组件的曲轴一起旋转。

29.如权利要求28所述的阻尼系统,其中所述飞轮包括:

被配置成固定至所述曲轴的中心部分,和

围绕所述中心部分的法兰部分,所述法兰部分包括第一表面,与所述第一表面相反设置的第二表面,和设置在所述第一表面和所述第二表面之间的外侧边缘。

30.如权利要求29所述的阻尼系统,其中所述流体腔室的第一部分设置在所述法兰部分的第一表面与所述壳体的第一内表面之间,且所述流体腔室的第二部分设置在所述法兰部分的第二表面与所述壳体的第二内表面之间,从而当所述磁流变流体接收在所述流体腔室中时,所述磁流变流体与所述飞轮的所述第一表面和所述第二表面的至少部分接触。

31.如权利要求30所述的阻尼系统,其中所述流体腔室的第三部分设置在所述法兰部分的外边缘和所述壳体的在所述壳体的第一内表面和第二内表面之间延伸的第三内表面之间,从而当磁流变流体接收在所述流体腔室中时,所述磁流变流体与所述飞轮的外边缘的至少部分接触。

32.如权利要求29所述的阻尼系统,其中所述磁性装置包括接近所述法兰部分的第一侧的第一组多个电磁体,和接近所述法兰部分的第二侧的第二组多个电磁体。

33.如权利要求29所述的阻尼系统,其中所述磁性装置包括接近所述法兰部分的第一侧和第二侧中的至少一个的第一组多个电磁体。

34.如权利要求29所述的阻尼系统,其中所述飞轮包括以下至少一个:

在所述法兰部分的第一和第二表面上的粗糙表面纹理;

在所述法兰部分的外边缘上的粗糙表面纹理;和

在所述法兰部分中的多个开口。

35.如权利要求27所述的阻尼系统,其中所述飞轮是圆形的。

36.如权利要求27所述的阻尼系统,还包括:

连接至所述壳体的第一组多个永磁体,该第一组多个永磁体具有各自第一磁极;和

连接至所述飞轮或者配置成连接至所述曲轴的第二组多个永磁体,所述第二组多个永磁体具有各自第二磁极;

其中所述各自第一磁极中的每个被配置成与所述各自第二磁极中的相应一个相互作用。

37.一种减轻流体泵传动系统中的振动的方法,该方法包括:

响应于感应到的所述流体泵驱动系统的特性而从传感器接收第一信号;

响应于接收到第一信号发送第二信号至电磁体;和

响应于电磁体接收到第二信号而改变电磁体的电荷,以产生磁场来改变位于流体腔室中的磁流变流体的特性,其中响应于电荷的改变,磁流变流体施加力至至少部分地设置在所述流体腔室中的飞轮。

38.如权利要求37所述的方法,其中施加力至飞轮包括施加力至所述飞轮的第一侧表面和所述飞轮的与第一侧表面相反的第二侧表面中的至少一个上。

39.如权利要求38所述的方法,其中施加力至飞轮包括分别施加力至所述飞轮的第一和第二侧表面二者上。

40.如权利要求38所述的方法,其中施加力至飞轮还包括施加力至飞轮的在所述第一侧表面和所述第二侧表面之间延伸的外边缘上。

41.一种流体泵组件,包括:

传动系统;

固定至所述传动系统的飞轮;

壳体,该壳体限定让所述飞轮至少部分地设置在其中的流体腔室;

设置在所述流体腔室中的磁流变流体;和

电磁装置,其固定至所述壳体且设置成接近所述飞轮;

其中所述电磁装置在被激励时改变所述磁流变流体的特性以改变作用在所述飞轮上的力。

42.如权利要求41所述的流体泵组件,还包括至少一个传感器以感应所述传动系统的至少一个特性。

43.如权利要求42所述的流体泵组件,其中所述电磁装置响应于所述传感器产生的电信号而选择性地接合。

44.如权利要求41所述的流体泵组件,其中所述传动系统包括曲轴,且其中所述流体泵组件还包括:

连接至所述壳体的第一组多个永磁体,该第一组多个永磁体具有各自第一极;和

第二组多个永磁体,在该第二组多个永磁体中的各永磁体连接至所述飞轮或者所述曲轴,所述第二组多个永磁体具有各自第二极;

其中所述各自第一极中的每个被配置成与所述各自第二极中相应的一个相互作用。

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