泵送流体的系统及其控制的制作方法

本申请要求于2014年9月23日提交的美国临时专利申请号62/054,176以及于2015年9月1日提交的美国临时专利申请号62/212,788的优先权，这两个临时专利申请通过引用被全部并入本文。

技术领域

本实用新型通常涉及泵送流体的各种系统和其控制方法。更特别地，本实用新型涉及使用系统中的至少一个流体驱动器和至少一个比例控制阀来控制可变速度和/或可变转矩泵。

背景技术：

系统(其中流体被泵送)可存在于各种应用例如重型工业机器、化学工业、食品工业、医疗工业、商业应用和住宅应用中，仅举几个例子。因为泵系统的细节可为了简洁根据应用而改变，所以将从一般在重型工业机器中找到的一般化液压系统应用方面描述本实用新型的背景。在这样的机器中，可在范围从小到重负载应用例如挖掘机、前端装载机、起重机和静液压传动装置(仅举几个例子)的应用中使用液压系统。根据系统的类型，具有液压系统的常规机器通常包括很多零件，诸如液压致动器(例如液压汽缸、液压发动机或在外部负载上执行工作的另一类型的致动器)、液压泵(包括发动机和齿轮组件)和流体储器。发动机驱动齿轮组件以用预定方式将加压流体从流体储器提供到液压致动器。例如，当液压致动器是液压汽缸时，来自泵的液压流体使汽缸的活塞杆在汽缸的主体内移动。在液压致动器是液压发动机的情况下，来自泵的液压流体使液压发动机例如旋转并驱动所附着的负载。

一般，在上述工业应用中的液压泵的惯性使改变液压泵的速度以精确地控制在系统中的流量变得不实际。也就是说，在这样的工业机器中的现有技术泵对在流量需求中的变化不是反应非常快的。因此，为了控制在系统中的流量，流量控制设备诸如可变位移液压泵和/或定向流量控制阀被添加到系统，且液压泵在恒定的速度下运行以确保适当的压力总是被维持到流量控制设备。液压泵可在全速下或在确保系统总是具有对系统中的流量控制设备所需的压力的某个其它恒定速度下运行。然而，在全速下或在某个其它恒定速度下运行液压泵是低效的，因为它不考虑系统的真实能量输入要求。例如，泵将在全速下运行，即使系统负载仅仅在50％处。此外，在这些系统中的流量控制设备一般使用液压控件来操作，这可能是相对复杂的且需要额外的液压流体来起作用。

由于液压电路和控件的复杂性，这些液压系统一般是开环的，因为泵从大流体储器抽出液压流体，且液压流体在液压致动器上执行工作之后和在液压控件中被使用之后被发送回到储器。也就是说，从液压致动器和液压控件输出的液压流体不被直接发送到泵的入口，如在闭环系统中的。在这些系统中需要具有大流体储器的开环系统来将液压流体的温度维持到合理的水平，并确保针对泵有液压流体的充足供应以防止气蚀并用于操作各种液压地控制的部件。虽然闭环电路是已知的，但是这些往往是用于简单的系统，其中泵气蚀的风险是最小的。然而在开环系统中，各种部件常常彼此间隔开地被定位。为了使这些零件互连，各种额外的部件如连接轴、软管、管和/或配件以复杂的方式被使用且因此容易受到污染。而且，这些部件在严酷的工作环境中容易受到损坏或降解，从而引起增加的机器停机时间和机器的减小的可靠性。因此，已知的系统关于系统的复杂性和可靠性有不合乎需要的缺点。

常规的、传统的和所提出的方法的另外的限制和缺点通过这样的方法与如参考附图在本公开的其余部分中阐述的本实用新型的实施方案的比较将对本领域中的技术人员变得明显。

技术实现要素：

本实用新型的优选实施方案提供在使用可变速度和/或可变转矩泵的系统中的流体流量和/或压力的更快和更精确的控制。在下面讨论的流体泵送系统及控制其的方法在闭环型系统中是特别有利的，因为在这样的系统中的流体流量和/或压力的更快和更精确的控制可意味着比在常规系统中的更小的蓄能器尺寸和泵气蚀的减小的风险。在示例性实施方案中，流体系统包括可变速度和/或可变转矩泵、至少一个比例控制阀组件、由流体操作以控制负载的致动器以及同时建立泵的速度和/或转矩和至少一个比例控制阀组件的开度的控制器。泵包括向致动器提供流体的至少一个流体驱动器，其可以是例如流体致动的汽缸、流体驱动的发动机或控制负载(例如挖掘机的动臂、静液压传动装置或可由致动器操作的某个其它器械或设备)的另一类型的流体驱动的致动器。如在本文使用的，“流体”意指液体或相对于体积大部分包含液体的液体和气体的混合物。每个流体驱动器包括原动机和流体位移组件。流体位移组件可由原动机驱动，使得流体从泵的入口转移到出口。在一些实施方案中，比例控制阀组件布置在泵出口和致动器的入口之间。比例控制阀组件可包括比例控制阀和阀致动器。在一些实施方案中，比例控制阀组件布置在致动器的出口和泵入口之间。在其它实施方案中，系统包括具有布置在泵出口和致动器入口之间的一个阀组件和布置在致动器出口和泵入口之间的另一阀组件的两个比例控制阀组件。控制器同时建立原动机的速度和/或转矩和在至少一个比例控制阀组件中的比例控制阀的开度以便控制在流体系统中的流量和/或压力。

在一些实施方案中，流体位移组件包括第一流体位移构件和第二流体位移构件。第一流体位移构件由原动机驱动，且当被驱动时，第一位移构件驱动第二流体位移构件。当被驱动时，第一和第二流体位移构件将流体从泵的入口转移到泵的出口。根据设计，流体位移构件中的一个或两个在转移流体时可结合固定元件例如泵壁、新月扳手或另一类似部件来工作。第一和第二流体位移构件可以例如是具有齿轮齿的内或外齿轮、具有突出部(例如凸块、延伸部、凸出部、隆起部、其它类似的结构或其组合)的毂(例如圆盘、汽缸或其它类似部件)、具有凹槽(例如腔、凹坑、孔隙或类似结构)的毂(例如圆盘、汽缸或其它类似部件)、具有凸角的齿轮主体或可在被驱动时使流体位移的其它类似结构。

在一些实施方案中，泵包括两个流体驱动器，每个流体驱动器包括原动机和流体位移组件，其包括流体位移构件。在每个流体驱动器中的流体位移构件由各自的原动机独立地驱动。每个流体位移构件具有多个突出部和多个凹槽中的至少一个。也就是说，如在上面的实施方案中的，每个流体位移构件可以例如是具有齿轮齿的内或外齿轮、具有突出部(例如凸块、延伸部、凸出部、隆起部、其它类似的结构或其组合)的毂(例如圆盘、汽缸或其它类似部件)、具有凹槽(例如腔、凹坑、孔隙或类似结构)的毂(例如圆盘、汽缸或其它类似部件)、具有凸角的齿轮主体或可在被驱动时使流体位移的其它类似结构。在泵中的流体位移构件的配置不需要是相同的。例如，一个流体位移构件可被配置为外齿轮型流体位移构件，而另一流体位移构件可被配置为内齿轮型流体位移构件。流体位移构件例如由电力发动机、液压发动机或其它流体驱动的发动机、内燃、气体或其它类型的引擎或其它类似设备独立地操作，该设备可独立地操作它的流体位移构件。“独立地操作”、“独立地被操作”、“独立地驱动”和“独立地被驱动”意指每个流体位移构件例如齿轮由它自己的原动机例如电力发动机在一对一配置中操作/驱动。然而，流体驱动器由控制器操作，使得在流体驱动器之间的接触被同步，例如以便泵送流体和/或密封反向流动路径。也就是说，连同同时建立原动机的速度和/或转矩和在至少一个比例控制阀组件中的比例控制阀的开度一起，独立地操作的流体驱动器的操作由控制器同步，使得在每个流体驱动器中的流体位移构件与另一流体位移构件同步地接触。接触可包括至少一个接触点、接触线或接触区域。

另一示例性实施方案包括具有液压泵、至少一个比例控制阀组件和控制器的系统。液压泵向液压致动器提供液压流体。在一些实施方案中，液压致动器是液压汽缸，而在其它实施方案中，液压致动器是液压发动机。当然，本实用新型不限于仅仅这些例子，且可使用操作负载的其它类型的液压致动器。液压泵包括至少一个发动机和齿轮组件。齿轮组件可由至少一个发动机驱动，使得流体从泵的入口转移到泵的出口。每个比例控制阀组件包括比例控制阀和操作比例控制阀的阀致动器。在一些实施方案中，比例控制阀布置在泵出口和液压致动器入口之间。在一些实施方案中，比例控制阀布置在液压致动器出口和泵入口之间。在又一些其它实施方案中，液压系统可包括两个比例控制阀。在这个实施方案中，比例控制阀之一可布置在泵出口和液压致动器入口之间，而另一比例控制阀可布置在液压致动器出口和泵入口之间。控制器同时建立至少一个发动机的速度和/或转矩和一个或多个比例控制阀的开度以便控制在液压系统中的流量和/或压力。

本实用新型的概述作为对本实用新型的一些实施方案的一般介绍被提供，且并没有被规定为限于任何特定的流体系统或液压系统配置。应理解，在概述中描述的各种特征和特征配置可以用任何适当的方式组合以形成本实用新型的任何数量的实施方案。在本文提供包括变形和可选的配置的一些额外的示例实施方案。

附图说明

被并入本文并构成这个说明书的部分的附图示出本实用新型的示例性实施方案，且连同上面给出的一般描述和下面给出的详细描述一起用于解释本实用新型的优选实施方案的特征。

图1是示出流体系统的示例性实施方案的示意图。

图2示出可在图1的系统中使用的控制阀的示例性实施方案。

图3示出可在图1的系统中使用的齿轮泵的示例性实施方案。

图4示出可在图1的系统中使用的齿轮泵的实施方案的分解图。

图5示出图4的外齿轮泵的横截面顶视图。

图5A示出在图5中沿着外齿轮泵的线A-A截取的侧横截面视图。

图5B示出在图2中沿着外齿轮泵的线B-B截取的侧横截面视图。

图6示出由图4的外齿轮泵泵送的流体的示例性流动路径。

图6A示出说明在图4的外齿轮泵中的接触区域中的两个齿轮之间的一侧接触的横截面视图。

具体实施方式

本实用新型的示例性实施方案目的在于系统，其中使用可变速度和/或可变转矩泵以及至少一个比例控制阀来泵送流体。泵和至少一个比例控制阀的操作被协调以比在常规系统中提供流体流量和/或压力的更快和更精确的控制。如在下面更详细讨论的，各种示例性实施方案包括泵配置，其中原动机驱动可具有一个或多个流体位移构件的流体位移组件。在一些示例性实施方案中，流体位移组件具有两个位移构件，且原动机驱动一个流体位移构件，其又驱动另一流体位移构件(主动-从动配置)。在一些示例性实施方案中，泵包括多于一个流体驱动器，每个流体驱动器具有原动机和流体位移构件。流体位移构件由各自的原动机独立地驱动，以便同步在各自的流体位移构件(主动-主动配置)之间的接触。在一些实施方案中，同步的接触提供在5％或更小的范围内的滑动系数。

图1示出流体系统的示例性实施方案。为了简洁的目的，将从示例性液压系统应用方面来描述流体系统。然而，本领域中的技术人员将理解，下面所述的概念和特征也可适用于泵送其它(非液压)类型的流体的系统。液压系统1包括向液压致动器3提供液压流体的液压泵10，液压致动器可以是液压汽缸、液压发动机或在外部负载上执行工作的另一类型的流体驱动的致动器。液压系统1还包括比例控制阀组件2010和2110。然而，在一些实施方案中，系统1可设计成只包括比例控制阀组件2010和2110中的一个。液压系统1可包括蓄能器170。比例控制阀组件2010布置在液压泵10的口B和液压致动器3的口B之间，即阀组件2010与液压泵10的口B和液压致动器3的口B流体连通。控制阀组件2110布置在液压泵10的口A和液压致动器3的口A之间，即控制阀组件2110与液压泵10的口A和液压致动器3的口A流体连通。

在示例性实施方案中，泵10是可变速度、可变转矩泵。在一些实施方案中，液压泵10是双向的。液压泵10包括具有原动机11和流体位移组件12的流体驱动器13。原动机可例如由电力发动机、液压发动机或其它流体驱动的发动机、内燃、气体或其它类型的引擎或可独立地操作它的流体位移构件的其它类似设备操作。在图1的示例性实施方案中，示出单个流体驱动器13。然而，泵10可具有多于一个流体驱动器。在一些实施方案中，每个流体驱动器包括原动机11和流体位移组件12。在示例性实施方案中，流体位移组件12具有流体位移构件，其在由原动机11驱动时使流体位移。流体位移构件可以例如是具有突出部(例如凸块、延伸部、凸出部、隆起部、其它类似的结构或其组合)的毂(例如圆盘、汽缸或其它类似部件)、具有凹槽(例如腔、凹坑、孔隙或类似结构)的毂(例如圆盘、汽缸或其它类似部件)、具有凸角的齿轮主体或可在被驱动时使流体位移的其它类似结构。原动机11经由驱动单元2022由控制单元266控制，且原动机11驱动流体位移组件12。在一些实施方案中，原动机11是双向的。图1的示例性实施方案包括两个比例控制阀组件2010、2110。每个阀组件2010、2110分别包括比例控制阀2014、2114。控制阀2014、2114也经由驱动单元2022由控制单元266控制。控制阀2014、2114可经由驱动单元2022使用对应的通信连接2025、2125由控制单元266命令完全打开、完全闭合或在0％和100％之间调整。在一些实施方案中，控制单元266可直接与每个控制阀组件2010、2110和液压泵10通信。公共电源2020可向控制阀组件2010、2110和液压泵10提供功率。在一些实施方案中，控制阀组件2010、2110和液压泵10具有单独的电源。

驱动单元2022包括解释来自控制单元266的命令信号并将适当的需求信号发送到原动机11和/或阀2014、2114的硬件和/或软件。例如，驱动单元2022可包括液压泵10所特有的泵曲线和/或原动机曲线(例如发动机曲线，如果原动机是电力发动机)，使得来自控制单元266的命令信号将基于液压泵10的设计被转换成去往液压泵10的适当的速度/转矩需求信号。类似地，驱动单元2022可包括控制阀2014、2114所特有的阀曲线和/或阀致动器曲线，且来自控制单元266的命令信号将基于阀的类型被转换成适当的需求信号。泵/原动机曲线和阀/致动器曲线可在硬件和/或软件中例如在硬件电路、软件算法和公式或其组合的形式中实现。

在一些实施方案中，驱动单元2022可包括专用硬件电路和/或软件(例如算法或任何其它指令或指令集以执行期望操作)以控制原动机11和/或控制阀2014、2114。例如，在一些应用中，液压致动器3可以是安装在挖掘机的动臂上的液压汽缸。在这样的示例性系统中，驱动单元2022可包括动臂的操作所特有的电路、算法、协议(例如安全、操作)、查找表等。因此，来自控制单元266的命令信号可由驱动单元2022解释以适当地控制原动机11和/或控制阀2014、2114以将动臂定位在期望位置处。

控制单元266可从原动机11接收反馈数据。例如，根据原动机的类型，控制单元266可接收原动机每分钟转数(rpm)值、速度值、频率值、转矩值、电流和电压值和/或与原动机的操作有关的其它数据。此外，控制单元266可从控制阀2014、2114接收反馈数据。例如，控制单元266可接收控制阀2014、2114的打开和闭合状态和/或百分比开度状态。此外，根据阀致动器的类型，控制单元266可接收反馈，诸如致动器的速度和/或位置。此外，控制单元266可接收过程参数的反馈，诸如压力、温度、流量或与系统1的操作有关的其它参数。例如，每个控制阀组件2010、2110可分别具有传感器(或换能器)2016-2018、2116-2118，以测量过程参数，诸如压力、温度和液压流体的流速。传感器2016-2018、2116-2118可分别经由通信连接2012、2112与控制单元266/驱动单元2022通信。传感器2016-2018、2116-2118可以按需要在比例控制阀2014、2114的上游侧上或在下游侧上。在一些实施方案中，为比例控制阀2014、2114的任一个或每个提供两组传感器，其中一组传感器布置在上游侧上而另一组布置在下游侧上。可选地或除了传感器2016-2018、2116-2118或额外组的传感器以外，液压系统1还可具有遍及系统的其它传感器以测量过程参数，诸如例如压力、温度、流量或与系统1的操作有关的其它参数。

转到图1，虽然驱动单元2022和控制单元266被示为单独的控制器，但是这些单元的功能可合并到单个控制器内或进一步分成多个控制器(例如，如果有多个流体驱动器和因而多个原动机，那么原动机可具有公共控制器和/或每个原动机可具有它自己的控制器和/或控制阀2014、2114可具有公共控制器和/或每个控制阀可具有它自己的控制器)。控制器(例如控制单元266、驱动单元2022和/或其它控制器)可与彼此通信以协调控制阀组件2010、2110和液压泵10的操作。例如，如图1所示，控制单元266经由通信连接2024与驱动单元2022通信。通信可以是基于数字的或基于模拟的(或其组合)，且可以是有线的或无线的(或其组合)。在一些实施方案中，控制系统可以是“电传飞行”操作，因为在控制单元266、驱动单元2022、控制阀组件2010、2110、液压泵10、传感器2016-1018、2116-2118之间的控制和传感器信号是完全电子的或几乎全电子的。也就是说，在液压系统的情况下，控制系统不使用液压信号线或液压反馈线来用于控制，例如控制阀2014、2114没有对导阀的液压连接。在一些系统中，可使用电子和液压控制的组合。

控制单元266可从操作员的输入单元276接收输入。使用输入单元276，操作员可手动地控制系统或选择预先编程的例程。例如，操作员可选择系统的操作模式，诸如流量(或速度)模式、压力(或转矩)模式或平衡模式。流量或速度模式可用于需要具有相对低的转矩要求的致动器3的相对快的响应的操作，例如在液压汽缸中的活塞杆的相对快的缩回或抽出、在液压发动机中的快速rpm响应或在任何类型的应用中的任何其它情形，其中致动器的快速响应是需要的。相反，压力或转矩模式可用于需要具有相对高的转矩要求的致动器3的相对慢的响应的操作。基于所选择的操作模式，用于控制原动机11和控制阀2014、2114的控制方案可以是不同的。也就是说，根据例如如由操作员设置的或如由系统基于应用(例如液压动臂应用或另一类型的液压应用)而确定的期望操作模式，可通过控制原动机11的速度或转矩和/或控制阀2014、2114的位置来将到液压致动器3的流量和/或压力控制到期望设定点值。控制阀2014、2114和原动机11的操作被协调，使得控制阀2014、2114的百分比开度和原动机11的速度/转矩适当被控制以维持在系统中的期望流量/压力。例如，在流量(或速度)模式操作中，控制单元266/驱动单元2022通过控制原动机11的速度结合控制阀2014、2114的位置来控制系统中的流量，如下所述。当系统在压力(或转矩)模式操作中时，控制单元266/驱动单元2022通过结合控制阀2014、2114的位置调节原动机11的转矩，来控制在系统中的期望点处例如在液压致动器3的口A或B处的压力，如下面所述的。当系统在平衡操作模式中时，控制单元266/驱动单元2022在控制原动机11和控制阀2014、2114时都考虑系统的压力和液压流速。

结合控制原动机11使用控制阀2014、2114提供极大的灵活性。例如，控制阀2014、2114和原动机11的组合比仅仅液压泵的使用提供对液压系统流量和压力的更快和更精确的控制。当系统需要流量的增加或减小时，控制单元266/驱动单元2022将相应地改变原动机11的速度。然而，由于液压泵10和液压系统1的惯性，在当新流量需求信号由原动机11接收时和当有流体流量的实际变化时之间可以有时间延迟。类似地，在压力/转矩模式中，在当新压力需求信号被发送时和当有系统压力的实际变化时之间也可以有时间延迟。当快速响应是需要的时，控制阀2014、2114允许液压系统1提供对在流量/压力需求信号中的变化的接近瞬间的响应。在一些系统中，控制单元266和/或驱动单元2022可基于应用和正被执行的操作的类型来确定并设置适当的操作模式(例如流量模式、压力模式、平衡模式)。在一些实施方案中，操作员最初设置操作模式，但控制单元266/驱动单元2022可基于例如预定操作和安全协议来超控操作员设置。如上面指示的，液压泵10和控制阀组件2010、2110的控制将根据操作模式而改变。

在压力/转矩模式操作中，基于系统应用要求使用标准诸如最大化原动机11的转矩来确定原动机11输出的功率。如果液压压力小于在例如液压致动器3的口A处的预定设定点，则控制单元266/驱动单元2022将增加原动机的转矩以增加液压压力，例如，如果原动机是电力发动机，则发动机的电流(和因而转矩)增加。当然，增加转矩的方法将根据原动机的类型而改变。如果在液压致动器3的口A处的压力高于期望压力，则控制单元266/驱动单元2022将减小来自原动机的转矩，例如，如果原动机是电力发动机，则电动机的电流(和因而转矩)减小以降低液压压力。虽然在上面讨论的示例性实施方案中使用在液压致动器3的口A处的压力，但是压力模式操作不限于测量在那个位置或甚至单个位置处的压力。替代地，控制单元266/驱动单元2022可接收系统中来自任何其它位置或来自多个位置的压力反馈信号用于控制。可在各种应用中使用压力模式操作。

例如，如果液压致动器3是液压汽缸且存在延伸(或取出)液压汽缸的命令，则控制单元266/驱动单元2022将确定在液压汽缸提取室的入口(例如液压致动器3的口A)处的压力的增加是需要的，并接着将信号发送到原动机11和控制阀2014、2114，这导致在提取室的入口处的压力增加。类似地，如果液压致动器3是液压发动机且存在增加液压发动机的速度的命令，则控制单元266/驱动单元2022将确定在液压发动机的入口(例如液压致动器3的口A)处的压力的增加是需要的，并接着将信号发送到原动机11和控制阀2014、2114，这导致在液压发动机的入口处的压力增加。

在压力/转矩模式操作中，去往液压泵10的需求信号将增加去往驱动液压泵10的流体位移组件12的原动机11的电流，这增加转矩。然而，如上面讨论的，在需求信号被发送时和在例如液压致动器3的口A(其可以是例如液压汽缸的提取室的入口、液压发动机的入口或另一类型的液压致动器的入口)处压力实际上增加时之间可以有时间延迟。为了减小或消除这个时间延迟，控制单元266/驱动单元2022也将信号并行地发送(例如同时或接近同时)到控制阀2014、2114中的一个或两个以进一步打开(即增加阀开度)。因为由于控制阀2014、2114具有较小的惯性，控制阀2014、2114的反应时间比原动机11的反应时间快，所以当控制阀2014、2114中的一个或两个开始进一步打开时，在液压致动器3处的压力将立即增加。例如，如果液压泵10的口A是泵10的排出口，则控制阀2114可操作来将在液压致动器3的口A处的压力立即控制到期望值。在控制阀2114被控制的时间期间，原动机11将增加在液压泵10的排出口处的压力。当压力增加时，控制单元266/驱动单元2022将对控制阀2114进行适当的校正以维持在液压致动器3的口A处的期望压力。

在一些实施方案中，在液压泵10的下游的控制阀2014、2114、即在排出侧上的阀将被控制，而在上游侧上的阀保持在恒定的预定阀开度处，例如上游阀可被设置到100％打开(或开度的接近100％或相当高的百分比)以最小化在液压管线中的流体阻力。在上面的例子中，控制单元266/驱动单元2022可调整(或控制)控制阀2114(即下游阀)，同时将控制阀2014(即上游阀)维持在恒定阀开度处，例如100％打开。在一些实施方案中，控制阀2014、2114中的一个或两个也可被控制以消除或减小在液压系统1中的不稳定性。例如，当液压致动器3用于操作负载时，负载可引起在液压系统1中的流量或压力不稳定性(例如由于在负载中的机械问题、在负载的重量中的移动或由于某个其它原因)。控制单元266/驱动单元2022可配置成控制所述控制阀2014、2114以消除或减小不稳定性。例如，如果当压力增加到液压致动器3时，致动器3由于负载中的不稳定而开始不规律地行动(例如汽缸开始移动得太快，液压发动机的rpm太快，或某个其它不规律的行为)，控制单元266/驱动单元2022可配置成基于压力和流量传感器来感测不稳定性，并适当地闭合控制阀2014、2114中的一个或两个以使液压系统1稳定。当然，控制单元266/驱动单元2022可被配置有保护装置，使得上游阀不闭合到使液压泵10缺油为止。

在一些情况中，在液压致动器3处(例如在口A处)的压力比所期望的高。例如，在液压致动器3是液压汽缸的情况下，比所期望的更高的压力可意味着汽缸将延伸或缩回得太快或汽缸将在它应静止时延伸或缩回，或在液压致动器3是液压发动机的情况下，比所期望的更高的压力可意味着液压发动机rpm将太高。当然，在其它类型的应用和/或情况中，比所期望的更高的压力可导致其它不希望有的操作条件。在这样的情况下，控制单元266/驱动单元2022可确定在液压致动器3的适当口处有太多的压力。如果是这样，控制单元266/驱动单元2022将确定在液压致动器3的适当口处的压力的减小是需要的，并接着将信号发送到原动机11和控制阀2014、2114，这导致压力降低。去往液压泵10的需求信号将降低去往驱动液压泵10的流体位移组件12的原动机11的电流，这减小转矩。然而，如上面讨论的，在需求信号被发送时和在液压汽缸3处压力实际上减小时之间可以有时间延迟。为了减小或消除这个时间延迟，控制单元266/驱动单元2022也将信号并行地发送(例如同时或接近同时)到控制阀2014、2114中的一个或两个以进一步闭合(即减小阀开度)。因为由于控制阀2014、2114具有较小的惯性，控制阀2014、2114的反应时间比原动机11的反应时间快，所以当控制阀2014、2114中的一个或两个开始闭合时，在液压致动器3的适当口处的压力将立即减小。当泵排出口压力开始减小时，控制阀2014、2114中的一个或两个将开始打开以维持在液压致动器3的适当口处的期望压力。

在流量/速度模式操作中，基于系统应用要求使用标准例如原动机11多快斜升到期望速度和原动机速度可如何被控制来确定去往原动机11的功率。因为流体流速与原动机11的速度成比例，且流体流速确定液压致动器3的操作(例如，汽缸的行进速度，如果液压致动器3是液压汽缸，rpm，如果液压致动器3是液压发动机，或另一适当的参数，取决于系统的类型和负载的类型)，所以控制单元266/驱动单元2022可配置成基于使用原动机11的速度、流速或这两者的某种组合的控制方案来控制液压致动器3的操作。也就是说，当例如液压致动器3的特定响应时间例如液压汽缸的特定行进速度、液压发动机的特定rpm或液压致动器3的某个其它特定的响应是需要的时，控制单元266/驱动单元2022可控制原动机11以达到对应于液压致动器3的期望特定响应的预定速度和/或预定液压流速。例如，可使用算法、查找表、数据集或另一软件或硬件部件来建立控制单元266/驱动单元2022以使液压致动器3的操作(例如液压汽缸的行进速度、液压发动机的rpm或某个其它特定的响应)与液压泵10的速度和/或系统1中的液压流体的流速相关。因此，可建立控制单元266/驱动单元2022以控制原动机11的速度或系统中的液压流速来实现液压致动器3的期望操作。

如果控制方案使用流速，则控制单元266/驱动单元2022可从流量传感器例如流量传感器2118或2018或这两者接收反馈信号，以确定在系统中的实际流量。可通过测量例如在系统中的两个点两端的差压、来自超声流量计的信号、来自涡轮机流量计的频率信号或某个其它流量传感器/仪表来确定在系统中的流量。因此，在控制方案使用流速的系统中，控制单元266/驱动单元2022可将液压泵10的流量输出控制到对应于液压致动器3的期望操作的预定流量设定点值(例如，行进速度，如果液压致动器3是液压汽缸，rpm，如果液压致动器3是液压发动机，或另一适当的参数，取决于系统的类型和负载的类型)。

类似地，如果控制方案使用原动机11的速度，则控制单元266/驱动单元2022可从原动机11或流体位移组件12接收速度反馈信号。例如，可通过感测流体位移构件的旋转来测量原动机11的实际速度。例如，如果流体位移构件是齿轮，则液压泵10可包括当齿轮齿旋转时感测齿轮齿的磁性传感器(未示出)。可选地或除了磁性传感器(未示出)以外，一个或多个齿可包括由位于液压泵外壳的内部或外部的检波器感测的磁铁。当然，磁铁和磁性传感器可合并到其它类型的流体位移构件内，且可使用其它类型的速度传感器。因此，在控制方案使用流速的系统中，控制单元266/驱动单元2022可将液压泵10的实际速度控制到对应于液压致动器3的期望操作的预定速度设定点。

如果系统在流量模式操作中且应用需要去往液压致动器3的预定流量(例如以在预定行进速度下移动液压汽缸，在预定rpm下运行液压发动机，或致动器3的某个其它适当的操作，取决于系统的类型和负载的类型)，则控制单元266/驱动单元2022将确定对应于期望液压流速的所需流量。如果控制单元266/驱动单元2022确定液压流量的增加是需要的，则控制单元266/驱动单元2022接着将信号发送到液压泵10和控制阀2014、2114，这导致流量增加。去往液压泵10的需求信号将增加原动机11的速度以匹配对应于所需的更高流速的速度。然而，如上面讨论的，在需求信号被发送时和在流量实际上增加时之间可以有时间延迟。为了减小或消除这个时间延迟，控制单元266/驱动单元2022也将信号并行地发送(例如同时或接近同时)到控制阀2014、2114中的一个或两个以进一步打开(即增加阀开度)。因为由于控制阀2014、2114具有较小的惯性，控制阀2014、2114的反应时间比原动机11的反应时间快，所以当控制阀2014、2114中的一个或两个开始打开时，在系统中的液压流体流量将立即增加。控制单元266/驱动单元2022将接着控制所述控制阀2014、2114来维持所需的流速。在控制阀2014、2114被控制的时间期间，原动机11增加它的速度以匹配来自控制单元266/驱动单元2022的更高速度需求。当原动机11的速度增加时，流量也将增加。然而，当流速增加时，控制单元266/驱动单元2022将做出对控制阀2014、2114的适当校正，以维持所需的流速，例如在这种情况下，控制单元266/驱动单元2022将开始闭合控制阀2014、2114中的一个或两个以维持所需的流速。

在一些实施方案中，在液压泵10的下游的控制阀2014、2114例如在排出侧上的阀将被控制，而在上游侧上的阀保持在恒定的预定阀开度处，例如上游阀可被设置到100％打开(或开度的接近100％或相当高的百分比)以最小化在液压管线中的流体阻力。在上面的例子中，控制单元266/驱动单元2022调整(或控制)控制阀2114(即下游阀)，同时将控制阀2014(即上游阀)维持在恒定阀开度处，例如100％打开(或开度的接近100％或相当高的百分比)。类似于上面讨论的压力模式操作，在一些实施方案中，控制阀2014、2114中的一个或两个也可被控制以消除或减小在液压系统1中的不稳定性，如上面讨论的。

在一些情况下，去往液压汽缸3的流量比所期望的高。例如，在液压致动器3是液压汽缸的情况下，比所期望的更高的流量可意味着汽缸将延伸或缩回得太快或汽缸将在它应静止时延伸或缩回，或在液压致动器3是液压发动机的情况下，比所期望的更高的流量可意味着发动机rpm将太高。当然，在其它类型的应用和/或情况中，比所期望的更高的流量可导致其它不希望有的操作条件。在这样的情况下，控制单元266/驱动单元2022可确定去往液压致动器3的对应口的流量太高。如果是这样，控制单元266/驱动单元2022将确定去往液压致动器3的流量的减小是需要的，并接着将信号发送到液压泵10和控制阀2014、2114以降低流量。去往液压泵10的需求信号将降低原动机11的速度以匹配对应于所需的较低流速的速度。然而，如上面讨论的，在需求信号被发送时和在流量实际上增加时之间可以有时间延迟。为了减小或消除这个时间延迟，控制单元266/驱动单元2022也将信号并行地发送(例如同时或接近同时)到控制阀2014、2114中的至少一个以进一步闭合(即减小阀开度)。因为由于控制阀2014、2114具有较小的惯性，控制阀2014、2114的反应时间比原动机11的反应时间快，所以当控制阀2014、2114开始闭合时，系统流量将立即减小。当原动机11的速度开始减小时，流量也将开始减小。然而，控制单元266/驱动单元2022将适当地控制所述控制阀2014、2114以维持所需流量(即当原动机速度降低时，控制单元266/驱动单元2022将开始打开控制阀2014、2114中的一个或两个)。例如，相对于液压泵10的下游阀可被调整以将流量控制到期望值，而上游阀被维持在恒定阀开度处，例如100％打开以减小流动阻力。然而，如果甚至更快的响应被需要(或即时地降低流量的命令信号被接收到)，则控制单元266/驱动单元2022也可配置成相当大地闭合上游阀。相当大地闭合上游阀可用于充当“液压制动器”以通过增加在液压致动器3上的背压来快速减慢在液压系统1中的流量。当然，控制单元266/驱动单元2022可被配置有保护装置以便使得上游阀不闭合到使液压泵10缺油为止。此外，如上所述，也可以控制控制阀2014、2114以消除或减少液压系统1中的不稳定性。

在平衡模式操作中，控制单元266/驱动单元2022可配置成考虑系统的流量和压力。例如，控制单元266/驱动单元2022可在正常操作期间主要控制到流量设定点，但控制单元266/驱动单元2022也将确保压力停留在某个上限和/或下限内。相反，控制单元266/驱动单元2022可主要控制到压力设定点，但控制单元266/驱动单元2022也将确保流量停留在某个上限和/或下限内。在一些实施方案中，液压泵10和控制阀2014、2114可具有专用功能。例如，在系统中的压力可由液压泵10控制，且在系统中的流量可由控制阀2014、2114控制，或反之亦然，如所需要的。

在上面的示例性实施方案中，为了确保有足够的储备容量来在需要时提供快流量响应，控制阀2014、2114可在允许在任一方向上行进的范围内操作，以便允许在液压致动器3处的流量或压力的快速增加或减小。例如，相对于液压泵10的下游控制阀可在小于100％的百分比开度处、即在经调整的位置处操作。也就是说，下游控制阀可被设置到在全阀开度的85％处操作。这个经调整的位置允许在打开方向上的15％阀行进以在需要时快速增加去往液压致动器3的适当口的流量或在液压致动器3的适当口处的压力。当然，控制阀设置不限于85％，且控制阀2014、2114可在任何期望百分比下操作。在一些实施方案中，控制阀可被设置到在对应于最大流量或压力的百分比例如最大流量/压力的85％或某个其它期望值的百分比开度下操作。虽然在闭合方向上的行进可下降到0％阀开度以降低在液压致动器3处的流量和压力，以维持系统稳定性，但是在闭合方向上的阀行进可被限制到例如阀开度的百分比和/或最大流量/压力的百分比。例如，控制单元266/驱动单元2022可配置成防止控制阀2014、2114的进一步闭合，如果相对于阀开度的下限或最大流量/压力的百分比被达到。在一些实施方案中，控制单元266/驱动单元2022可限制控制阀2014、2114进一步打开，如果控制阀开度的上限或最大流量/压力的百分比被达到。

在一些实施方案中，液压系统1可以是闭环液压系统。例如，图1所示的液压致动器3、液压泵10、比例控制阀组件2010、2110、蓄能器170、电源2020和控制单元266/驱动单元2022可形成闭环液压系统。在闭环液压系统中，从例如液压致动器3的收缩或提取室排出的流体被引导回到泵10并立即被再循环。如上面讨论的，在上面的示例性实施方案中讨论的控制方案在闭环型系统中是特别有利的，因为在系统中的流体流量和/或压力的更快和更精确的控制可意味着比在常规系统中更小的蓄能器尺寸和泵气蚀的减小的风险。然而，本实用新型的液压系统1不限于闭环液压系统。例如，液压系统1可形成开环液压系统。在开环液压系统中，从例如液压致动器3排出的流体可被引导到贮槽并随后由泵10从贮槽抽出。因此，本实用新型的液压系统1可被配置为闭环系统、开环系统或这两者的组合，而不偏离本公开的范围。

在图1所示的系统中，示出在液压泵10的外部的控制阀组件2010、2110，一个控制阀组件沿着流动方向位于液压泵10的每侧上。具体地，控制阀组件2010布置在液压泵10的口B和液压致动器3的口B之间，而控制阀组件2110布置在液压泵10的口A和液压致动器3的口A之间。然而，在其它实施方案中，控制阀组件2010、2110可布置在液压泵10(或泵外壳)的内部。例如，控制阀组件2010可布置在液压泵10的口B侧上的泵外壳内部，而控制阀组件2110可布置在液压泵10的口A侧上的泵外壳内部。

虽然示出图1所示的液压系统1具有在其中的单个泵10，但是在其它实施方案中，液压系统1可具有多个液压泵。例如，液压系统1可具有在其中的两个液压泵。此外，多个泵可串联或并联(或这两者的组合)连接到液压系统1，取决于例如液压系统1的操作需要。例如，如果液压系统1需要更高的系统压力，则可对多个泵使用串联连接配置。如果液压系统1需要更高的系统流量，则可对多个泵使用并联连接配置。控制单元266/驱动单元2022可监测来自每个泵的压力和/或流量，并将每个泵控制到那个泵的期望压力/流量，如上面讨论的。

如上面讨论的，控制阀组件2010、2110包括可在阀开度的0％到100％之间调整的控制阀2014、2114。图2示出控制阀2014、2114的示例性实施方案。如图2所示，控制阀2014、2114的每个可包括球阀2032和阀致动器2030。阀致动器2030可以是基于经由通信连接2025、2125来自控制单元266/驱动单元2022的信号来打开和闭合球阀2032的全电动致动器，即没有液压。然而，本实用新型的实施方案不限于全电动致动器，且可使用其它类型的致动器，诸如电动-液压致动器。控制单元266/驱动单元2022可包括球阀2032的特征曲线，其使球阀2032的百分比旋转与球阀2032的实际或百分比横截面开度相关。特征曲线可被预先确定且对球阀2032的每个类型和尺寸是特定的，并被存储在控制单元266和/或驱动单元2022中。特征曲线不管是对控制阀还是原动机都可以以查找表、公式、算法等的形式存储在存储器例如RAM、ROM、EPROM等中。控制单元266/驱动单元2022使用特征曲线来精确地控制原动机11和控制阀2014、2114。可选地或除了存储在控制单元266/驱动单元2022中的特征曲线以外，控制阀2014、2114和/或原动机还可包括存储器例如RAM、ROM、EPROM等来以例如查找表、公式、算法、数据集或存储适当的关系的另一软件或硬件部件的形式存储特征曲线，例如在控制阀的情况下，示例性关系可以是在球阀的百分比旋转与球阀的实际或百分比横截面开度之间的关联，且在原动机的情况下，示例性关系可以是在被输入到原动机的功率和实际输出速度、流量、压力、转矩或某个其它原动机输出参数之间的关联。

可提供控制单元266以独自控制液压系统1。可选地，控制单元266可以是用于机器或工业应用(其中液压系统1操作)的另一控制系统的部分和/或与另一控制系统协作。控制单元266可包括执行各种过程诸如所命令的操作或预先编程的例程的中央处理单元(CPU)。过程数据和/或例程可存储在存储器中。例程也可存储在存储介质磁盘诸如硬盘驱动器(HDD)或便携式存储介质上，或可远程地被存储。然而，存储介质不被上面列出的介质限制。例如，例程可存储在CD、DVD上、在闪存、RAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、硬盘或任何其它信息处理设备中，计算机辅助设计站诸如服务器或计算机与这些设备通信。

CPU可以是来自美国的英特尔的Xenon或Core处理器或来自美国的AMD的Opteron处理器，或可以是本领域中的普通技术人员认可的其它处理器类型。可选地，CPU可在FPGA、ASIC、PLD上或使用离散逻辑电路实现，如本领域中的普通技术人员将认识到的。此外，CPU可被实现为协作地并行工作的多个处理器以执行所命令的操作或预先编程的例程。

控制单元266可包括用于通过接口与网络连接的网络控制器，诸如来自美国英特尔公司的英特尔以太网PRO网络接口卡。如可认识到的，网络可以是公共网络诸如互联网或专用网络诸如LAN或WAN网络或其任何组合，并且也可包括PSTN或ISDN子网络。网络也可以是有线的，诸如以太网网络，或可以是无线的，诸如蜂窝网络，包括EDGE、3G和4G无线蜂窝系统。无线网络也可以是WiFi、蓝牙或已知的任何其它无线形式的通信。控制单元266可经由有线或无线通信经由用户输入设备诸如键盘和/或鼠标从操作员接收命令。

图3示出可在上面所述的流体系统1中使用的液压泵的示例性实施方案。泵10’代表可用作图1中的液压泵10的正位移(或固定位移)齿轮泵。齿轮泵10’可包括齿轮组件2040和发动机2042。齿轮组件2040可包括具有腔的外壳(或壳体)，一对齿轮可布置在腔中。在齿轮组件2040中的这对齿轮可具有一般在常规齿轮泵中使用的主动-从动齿轮配置(未示出)。也就是说，齿轮之一被称为“主动齿轮”并由附接到外部驱动器诸如引擎或电力发动机的驱动轴驱动。另一齿轮被称为“从动齿轮”(或空转齿轮)，其与主动齿轮啮合。齿轮泵可以是“内齿轮泵”，即齿轮之一是在内部有齿的，而另一齿轮是在外部有齿的或“外齿轮泵”，即这两个齿轮都是外部有齿的。外齿轮泵可使用正齿轮、螺旋齿轮或人字齿轮，取决于预期应用。发动机2042可经由轴2044来驱动齿轮组件2040。发动机2042可以是可由如上所述的控制单元266/驱动单元2022控制的可变速度、可变转矩发动机。因为本领域中的技术人员知道具有主动-从动配置的内部和外齿轮泵，所以为了简洁，它们将不被进一步讨论。

在一些实施方案中，泵可包括两个流体驱动器，每个流体驱动器包括原动机和流体位移组件。原动机独立地驱动各自的流体位移组件。也就是说，如下面关于在图4-图6A中的泵10”进一步解释的，这些泵具有主动-主动配置而不是主动-从动配置。图4示出可在上面所述的流体系统1中使用的泵10”的示例性实施方案的分解图。再次，为了简洁，将从具有发动机作为原动机的外齿轮泵方面描述示例性实施方案。然而，如上面解释的，本实用新型不限于外齿轮泵设计、作为原动机的电力发动机或作为流体位移构件的齿轮。

泵10”包括分别包括发动机41、61(原动机)和齿轮50、70(流体位移构件)的两个流体驱动器40、60。在这个实施方案中，两个原动机41、61布置在泵齿轮50、70内部。如在图4中看到的，泵10”代表正位移(或固定位移)齿轮泵。泵10”具有包括端板80、82和泵主体83的外壳20。这两个板80、82和泵主体83可由多个贯穿螺栓113和螺母115连接，且内表面26界定内部体积98。为了防止泄漏，O形环或其它类似的设备可布置在端板80、82和泵主体83之间。外壳20具有与内部体积98流体连通的口22和口24(也见图5)。在操作期间且基于流的方向，口22、24之一是泵入口而另一个是泵出口。在示例性实施方案中，外壳20的口22、24是在外壳20的相对侧壁上的圆形通孔。然而，形状不是限制性的，且通孔可具有其它形状。此外，口22、24中的一个或两个可位于外壳的顶部或底部上。当然，口22、24必须定位成使得一个口在泵的入口侧上而另一口在泵的出口侧上。

如在图4中看到的，一对齿轮50、70布置在内部体积98中。齿轮50、70的每个具有从各自的齿轮主体径向向外延伸的多个齿轮齿52、72。齿轮齿52、72当由例如电力发动机41、61旋转时将流体从入口转移到出口。在一些实施方案中，泵10”是双向的。因此，任一口22、24可以是入口，取决于齿轮50、70的旋转方向，而另一口将是出口。齿轮50、70具有沿着各自的齿轮主体的轴向中心线的圆柱形开口51、71。圆柱形开口51、71可部分地穿过齿轮主体或在齿轮主体的整个长度上延伸。圆柱形开口依尺寸被制造成接受这对发动机41、61。每个发动机41、61分别包括轴42、62、定子44、64、转子46、66。

图5示出图4的外齿轮泵10”的横截面顶视图。图5A示出在图5中沿着外齿轮泵10的线A-A截取的侧横截面视图，而图5B示出在图5A中沿着外齿轮泵10的线B-B截取的侧横截面视图。如在图5-图5B中所见的，流体驱动器40、60布置在外壳20中。流体驱动器40、60的支撑轴42、62布置在外壳20的口22和口24之间并且由上板80在一端84处而下板82在另一端86处支撑。然而，支撑轴42、62和因而流体驱动器40、60的手段不限于这个设计，且可使用支撑轴的其它设计。例如，轴42、62可由附接到外壳20的块而不是直接由外壳20支撑。流体驱动器40的支撑轴42与流体驱动器60的支撑轴62并联地布置，且这两个轴分开适当的距离，使得各自齿轮50、70的齿轮齿52、72当旋转时彼此接触。

发动机41、61的定子44、64径向地布置在各自的支撑轴42、62和转子46、66之间。定子44、64固定地连接到各自的支撑轴42、62，其固定地连接到外壳20。转子46、66径向布置在定子44、64外面并围绕各自的定子44、64。因此，发动机41、61在这个实施方案中具有外转子发动机设计(或外转子发动机设计)，这意味着发动机的外部旋转且发动机的中心是静止的。相反，在内转子发动机设计中，转子附接到旋转的中心轴。在示例性实施方案中，电力发动机41、61是多方向发动机。也就是说，每个发动机可操作以产生顺时针或逆时针旋转运动，取决于操作需要。此外，在示例性实施方案中，发动机41、61是可变速度、可变转矩发动机，其中转子的速度和因而所附接的齿轮可改变以产生各种体积流速和泵压力。

如上面讨论的，齿轮主体可包括接纳发动机41、61的圆柱形开口51、71。在示例性实施方案中，流体驱动器40、60可分别包括有助于将发动机41、61耦接到齿轮50、70和有助于支撑在发动机41、61上的齿轮50、70的外部支撑构件48、68(见图5)。支撑构件48、68的每个可以例如是最初附接到发动机41、61的外壳或圆柱形开口51、71的内表面的套筒。可通过使用干涉配合、压配合、粘合剂、螺钉、螺栓、焊接或铜焊方法或可将支撑构件附接到圆柱形开口的其它手段来附接套筒。类似地，使用支撑构件48、68的在发动机41、61和齿轮50、70之间的最终耦接可以是通过使用干涉配合、压配合、螺钉、螺栓、粘合剂、焊接或铜焊方法或将发动机附接到支撑构件的其它手段。套筒可具有不同的厚度，以例如便于具有不同的物理尺寸的发动机41、61到齿轮50、70的附接，或反之亦然。此外，如果以化学方法或以另外的方法发动机外壳和齿轮由不兼容的材料制成，则套筒可由与齿轮成分和发动机外壳成分兼容的材料制成。在一些实施方案中，支撑构件48、68可被设计为牺牲零件。也就是说，与齿轮50、70和发动机41、61比较，支撑构件48、68被设计为例如由于过多的应力、温度或故障的其它原因而首先出故障。这在故障的情况下允许泵10的更经济的修理。在一些实施方案中，外部支撑构件48、68不是单独的零件，而是发动机41、61的外壳的整体部分或齿轮50、70的圆柱形开口51、71的内表面的部分。在其它实施方案中，发动机41、61可在它们的外表面上支撑齿轮50、70(和多个第一齿轮齿52、72)而不需要外部支撑构件48、68。例如，可使用干涉配合、压配合、螺钉、螺栓、粘合剂、焊接或铜焊方法或将发动机外壳附接到圆柱形开口的其它手段来将发动机外壳直接耦接到齿轮50、70的圆柱形开口51、71的内表面。在一些实施方案中，发动机41、61的外壳可以是例如被机器加工、铸造或使外壳成形的其它手段以形成齿轮齿52、72的形状。在又一些其它实施方案中，多个齿轮齿52、72可与各自的转子46、66集成在一起，使得每个齿轮/转子组合形成一个旋转主体。

在上面讨论的示例性实施方案中，流体驱动器40、60(包括电力发动机41、61和齿轮50、70)集成到单个泵外壳20内。本公开的外齿轮泵10的这个新颖配置实现提供各种优点的紧凑设计。首先，当与常规齿轮泵比较时，通过将必要的部件集成到单个泵外壳内来明显减小由上面讨论的齿轮泵实施方案占据的空间或覆盖区。此外，也通过移除不必要的零件诸如将发动机连接到泵的轴并分离发动机/齿轮驱动器的底座来减小泵系统的总重量。此外，因为本公开的泵10具有紧凑和模块化设计，所以它可容易被安装，甚至在常规齿轮泵不能被安装的位置处，并可容易被更换。接着提供泵操作的详细描述。

图6示出外齿轮泵10的示例性实施方案的示例性流体流动路径。口22、24和在多个第一齿轮齿52和多个第二齿轮齿72之间的接触区域78实质上沿着单个笔直路径被对齐。然而，口的对齐不限于这个示例性实施方案，且其它对齐是可允许的。为了解释性目的，齿轮50由发动机41可旋转地顺时针驱动(74)，且齿轮70由发动机61可旋转地逆时针驱动(76)。使用这个旋转配置，口22是齿轮泵10的入口侧，而口24是齿轮泵10的出口侧。在一些示例性实施方案中，齿轮50、70都分别独立地由单独提供的发动机41、61驱动。

如在图6中看到的，被泵送的流体如由箭头92所示的在口22处被抽到外壳20内，并如由箭头96所示的经由口24离开泵10。流体的泵送由齿轮齿52、72实现。当齿轮齿52、72旋转时，从接触区域78旋转出的齿轮齿形成在每个齿轮上的相邻齿之间的膨胀的齿间体积。当这些齿间体积膨胀时，在每个齿轮上的相邻齿之间的空间填充有来自入口的流体，入口在这个示例性实施方案中是口22。流体然后被迫随着每个齿轮一起沿着外壳20的内壁90移动，如由箭头94和94’所示的。也就是说，齿轮50的齿52迫使流体沿着路径94流动，且齿轮70的齿72迫使流体沿着路径94’流动。在每个齿轮上的齿轮齿52、72的顶端和外壳20的对应内壁90之间的非常小的净空保持流体在齿间体积中被截留，这防止流体从后面朝着入口泄漏。当齿轮齿52、72绕着接触区域78旋转并回到接触区域78内时，收缩齿间体积在每个齿轮上的相邻齿之间形成，因为其它齿轮的对应齿进入在相邻齿之间的空间。收缩齿间体积迫使流体离开在相邻齿之间的空间，并通过口24从泵10流出，如由箭头96所示的。在一些实施方案中，发动机41、61是双向的，且发动机41、61的旋转可反转以反转穿过泵10的流体流动的方向，即流体从口24流到口22。

为了防止回流，即穿过接触区域78从出口侧到入口侧的流体泄漏，在接触区域78中的第一齿轮50的齿和第二齿轮70的齿之间的接触提供抵抗回流的密封。接触力大到足以提供相当大的密封，但与相关技术系统不同，接触力不大到明显驱动其它齿轮。在相关技术主动-从动系统中，由主动齿轮施加的力使从动齿轮转动。也就是说，主动齿轮与从动齿轮啮合(或互锁)以机械地驱动从动齿轮。虽然来自主动齿轮的力提供在这两个齿之间的界面点处的密封，但是这个力是比对密封所必需的高得多的力，因为这个力必须足够大以机械地驱动从动齿轮以在期望流量和压力下传送流体。这个大力使材料从在相关技术泵中的齿剪切。这些剪切的材料可分散在流体中，穿过液压系统行进，并损坏重要的操作部件，诸如O形环和轴承。作为结果，整个泵系统可能出故障并可中断泵的操作。泵的操作的这个故障和中断可导致相当大的停机时间来修理泵。

然而，在泵10”的示例性实施方案中，当齿52、72形成在接触区域78中的密封时，泵10的齿轮50、70不将其它齿轮机械地驱动到任何明显的程度。替代地，齿轮50、70独立地可旋转地被驱动，使得齿轮齿52、72不靠着彼此磨。也就是说，齿轮50、70同步地被驱动以提供接触，但不靠着彼此磨。具体地，齿轮50、70的旋转以适当的旋转速率被同步，使得齿轮50的齿用足够大的力接触在接触区域78中的第二齿轮70的齿以提供相当大的密封，即穿过接触区域78从出口侧到入口侧的流体泄漏实质上被消除。然而，与上面讨论的主动-从动配置不同，在这两个齿轮之间的接触力不足以使一个齿轮将另一齿轮机械地驱动到任何明显的程度。发动机41、61的精确控制将确保齿轮位置在操作期间保持相对于彼此同步。

在一些实施方案中，齿轮50、70的旋转是至少99％同步的，其中100％同步意味着两个齿轮50、70都以相同的rpm旋转。然而，同步百分比可改变，只要经由在两个齿轮50、70的齿轮齿之间的接触提供相当大的密封。在示例性实施方案中，基于在齿轮齿52和齿轮齿72之间的净空关系，同步率可以在95.0％到100％的范围内。在其它示例性实施方案中，基于在齿轮齿52和齿轮齿72之间的净空关系，同步率在99.0％到100％的范围内，以及又一些其它示例性实施方案中，基于在齿轮齿52和齿轮齿72之间的净空关系，同步率在99.5％到100％的范围内。再次，发动机41、61的精确控制将确保齿轮位置在操作期间相对于彼此保持同步。通过适当地使齿轮50、70同步，齿轮齿52、72可提供相当大的密封，例如具有在5％或更小的范围内的滑动系数的回流或泄漏率。例如，对于在大约120华氏度的一般液压流体，滑动系数对于在3000psi到5000psi的范围内的泵压力可以是5％或更小，对于在2000psi到3000psi的范围内的泵压力可以是3％或更小，对于在1000psi到2000psi的范围内的泵压力可以是2％或更小，以及对于在高达1000psi的范围内的泵压力可以是1％或更小。当然，根据泵类型，同步接触可有助于泵送流体。例如，在某些内齿轮油泵(georotor)设计中，在两个流体驱动器之间的同步接触也有助于泵送流体，其被截留在相对的齿轮的齿之间。在一些示例性实施方案中，通过适当地使发动机41、61同步来使齿轮50、70同步。多个发动机的同步在相关领域中已知的，因此在这里省略详细的解释。

在示例性实施方案中，齿轮50、70的同步提供在齿轮50的齿和齿轮70的齿之间的一侧接触。图6A示出说明在接触区域78中的两个齿轮50、70之间的这个一侧接触的横截面视图。为了例证性目的，齿轮50可旋转地被顺时针驱动(74)，而齿轮70可旋转地被逆时针驱动(76)独立于齿轮50。此外，齿轮70比齿轮50可旋转地被驱动更快1秒的分数，例如0.01sec/转数。在齿轮50和齿轮70之间的所需要的整个旋转速度差实现在两个齿轮50、70之间的一侧接触，这提供在两个齿轮50、70的齿轮齿之间的相当大的密封以密封入口和出口之间，如上所述。因此，如在图6A中所示的，在齿轮70上的齿142在接触点152处接触在齿轮50上的齿144。如果在旋转方向74、76上面向前的齿轮齿的面被定义为前侧(F)，则齿142的前侧(F)在接触点152处接触齿144的后侧(R)。然而，齿轮齿尺寸使得齿144的前侧(F)与齿146的后侧(R)不接触(即间隔开)，齿146是相邻于齿轮70上的齿142的齿。因此，齿轮齿52、72设计成使得当齿轮50、70被驱动时在接触区域78存在一侧接触。当在齿轮50、70旋转时齿142和齿144远离接触区域78移动时，在齿142和144之间形成的一侧接触逐渐停止。只要有在两个齿轮50、70之间的所需要的旋转速度差，这个一侧接触就在齿轮50上的齿和齿轮70上的齿之间间歇地形成。然而，因为当齿轮50、70旋转时，在各自的齿轮上的接下来的两个随后的齿形成下一一侧接触，以便总是有接触且在接触区域78中的回流路径保持实质上被密封。也就是说，一侧接触提供在口22和24之间的密封，使得从泵入口传送到泵出口的流体被阻止(或实质上阻止)穿过接触区域78流回到泵入口。

在图6A中，在齿142和齿144之间的一侧接触被示为在特定点、即接触点152处。然而，在示例性实施方案中，在齿轮齿之间的一侧接触不限于在特定点处接触。例如，一侧接触可出现在多个点处或沿着在齿142和齿144之间的接触线。对于另一例子，一侧接触可出现在两个齿轮齿的表面区域之间。因此，可在一侧接触期间在齿142的表面上的区域与在齿144的表面上的区域接触时形成密封区域。每个齿轮50、70的齿轮齿52、72可配置成具有齿剖面(或曲率)以实现在两个齿轮齿之间的一侧接触。以这种方式，在本公开中的一侧接触可出现在一个或多个点处、沿着线或在表面区域之上。相应地，上面讨论的接触点152可作为接触的一个位置(或多个位置)的部分被提供，且不限于单个接触点。

在一些示例性实施方案中，各自齿轮50、70的齿被设计成不截留在接触区域78中的齿之间的过多的流体压力。如在图6A中所示的，流体160可被截留在齿142、144、146之间。虽然所截留的流体160提供在泵入口和泵出口之间的密封效应，但是当齿轮50、70旋转时，过多的压力可累积。在优选实施方案中，齿轮齿剖面使得小净空(或间隙)154设置在齿轮齿144、146之间以释放加压流体。这样的设计保持密封效应，同时确保过多的压力不逐渐积聚。当然，接触的点、线或区域不限于一个齿对面的侧面接触另一齿面的侧面。根据流体位移构件的类型，同步接触可以在第一流体位移构件上的至少一个突出部(例如凸块、延伸部、凸出部、隆起部、其它类似的结构或其组合)的任何表面和在第二流体位移构件上的至少一个突出部(例如凸块、延伸部、凸出部、隆起部、其它类似的结构或其组合)或凹槽(例如腔、凹坑、孔隙或类似结构)的任何表面之间。在一些实施方案中，至少一个流体位移构件可由弹性材料例如橡胶、弹性体材料或另一弹性材料制成或包括弹性材料例如橡胶、弹性体材料或另一弹性材料，使得接触力提供更令人满意的密封区域。可在通过本发明人并且通过引用被全部并入本文的2015年3月2日提交的国际申请号PCT/US2015/018342和2015年3月3日提交的美国专利申请号14/637,064中找到液压泵10”的另外的细节和其它主动-主动泵配置。

回来参考图1，在一些实施方案中，泵10可以用液压系统1中的泵10’(见图3)或泵10”(见图4)代替。此外，在其它实施方案中，不是单个泵10、10’、10”，可根据液压系统1的操作需要来利用多个泵10、10’、10”(或任何组合)。如上面讨论的，多个泵可具有例如串联连接或并联连接。

在其它实施方案中，一个或多个泵10”可具有布置在泵10”(或泵10”的外壳20)的内部的控制阀组件2010、2110。例如，参考图1和图5，控制阀组件2010可布置在外壳20的内部和口22的附近区域中，而控制阀组件2110可布置在外壳20的内部和口24的附近区域中。在这个配置中，因为控制阀组件2010、2110布置在泵10”附近，所以控制阀组件2010、2110的控制响应性可被提高。此外，阀组件2010、2110被包括在泵10”的外壳20内部，液压系统1的紧凑设计可被实现。控制单元266/驱动单元2022可监测来自每个泵或泵/阀组件的压力和/或流量，并将每个泵或泵/阀组件控制到那个泵或泵/阀组件的期望压力/流量，如上面讨论的。

此外，虽然在双流体驱动器配置中描述了原动机布置在流体位移构件内部的实施方案，但是本领域中的技术人员将理解，原动机可布置在单流体驱动器配置中的流体位移构件内部。例如，在图1的系统中，原动机11可以是流体位移组件12的整体部分，即原动机11可以是例如布置在流体位移组件12的流体位移构件内的电力发动机。例如，在图3的齿轮泵中，发动机2042可以是齿轮组件2040的整体部分。

虽然关于带有具有齿轮齿的正齿轮和作为原动机的电力发动机的外齿轮泵布置描述了上面的主动-主动和主动-从动实施方案，但是应理解，本领域中的技术人员将容易认识到下面所述的概念、功能和特征可容易适应于具有其它齿轮配置(螺旋齿轮、人字齿轮或可适合于驱动流体的其它齿轮齿配置)的外齿轮泵、具有各种齿轮配置的内齿轮泵、具有多于两个原动机的泵、除了电力发动机以外的原动机例如液压发动机或其它流体驱动的发动机、内燃、气体或其它类型的引擎或可驱动流体位移构件的其它类似设备、以及除了具有齿轮齿的外齿轮以外的流体位移构件，例如具有齿轮齿的内齿轮、具有突出部(例如凸块、延伸部、凸出部、隆起部、其它类似的结构或其组合)的毂(例如圆盘、汽缸或其它类似部件)、具有凹槽(例如腔、凹坑、孔隙或其他类似结构)的毂(例如圆盘、汽缸或其它类似部件)、具有凸角的齿轮主体或可在被驱动时使流体位移的其它类似结构。相应地，为了简洁，省略了各种泵配置的详细描述。此外，本领域中的技术人员将认识到，根据泵的类型，代替或除了密封反向流动路径以外，同步接触(主动-主动)或啮合(主动-从动)还可有助于流体的泵送。例如，在某些内齿轮油泵配置中，在两个流体位移构件之间的同步接触或啮合也有助于泵送流体，其被截留在相对的齿轮的齿之间。此外，虽然上述实施方案具有带有外齿轮配置的流体位移构件，但是本领域中的技术人员将认识到，根据流体位移构件的类型，同步接触或啮合不限于侧-面到侧-面接触，且可以在一个流体位移构件上的至少一个突出部(例如凸块、延伸部、凸出部、隆起部、其它类似的结构或其组合)的任何表面和在另一流体位移构件上的至少一个突出部(例如凸块、延伸部、凸出部、隆起部、其它类似的结构或其组合)或凹槽(例如腔、凹坑、孔隙或其他类似结构)的任何表面之间。

流体位移构件例如在上述实施方案中的齿轮可完全由金属材料或非金属材料中的任一个制成。金属材料可包括但不限于钢、不锈钢、阳极化铝、铝、钛、镁、黄铜及其各自的合金。非金属材料可包括但不限于陶瓷、塑料、复合材料、碳纤维和纳米复合材料。金属材料可用于例如需要鲁棒性来忍受高压力的泵。然而，为了使泵用在低压力应用中，可使用非金属材料。在一些实施方案中，流体位移构件可由弹性材料例如橡胶、弹性体材料制成，以例如进一步增强密封区域。

可选地，流体位移构件例如在上述实施方案中的齿轮可由不同材料的组合制成。例如，主体可由铝制成，且与另一流体位移构件例如在上述示例性实施方案中的齿轮齿接触的部分可由用于需要鲁棒性来忍受高压力的泵的钢、用于低压力应用的泵的塑料、弹性体材料或基于应用的类型的另一适当的材料制成。

流体输送系统的示例性实施方案可使各种流体位移。例如，泵可配置成泵送液压流体、引擎油、原油、血液、液体药物(糖浆)、油漆、油墨、树脂、粘合剂、融化的热塑性塑料、沥青、松脂、糖蜜、融化的巧克力、水、丙酮、苯、甲醇或另一流体。如看到的，按照可泵送的流体的类型，可在各种应用诸如重型工业机器、化学工业、食品工业、医疗工业、商业应用、住宅应用或使用泵的另一工业中使用泵的示例性实施方案。因素诸如流体的粘度、应用的期望压力和流量、流体位移构件的配置、发动机的尺寸和功率、物理空间考虑因素、泵的重量或影响泵配置的其它因素将在泵布置中发挥作用。设想根据应用的类型，上面讨论的流体输送系统的示例性实施方案可具有落在例如1到5000rpm的一般范围内的操作范围。当然，这个范围不是限制性的，且其它范围是可能的。

泵操作速度可通过考虑因素诸如流体的粘度、原动机容量(例如电力发动机、液压发动机或其它流体驱动的发动机、内燃、气体或其它类型的引擎或可驱动流体位移构件的其它类似设备的容量)、流体位移构件尺寸(例如齿轮、具有突出部的毂、具有凹槽的毂或可在被驱动时使流体位移的其它类似结构的尺寸)、期望流速、期望操作压力和泵轴承负载来确定。在示例性实施方案中，例如目的在于一般工业液压系统应用的应用，泵的操作速度可以例如在300rpm到900rpm的范围内。此外，也可根据泵的预期目的来选择操作范围。例如，在上面的液压泵例子中，配置成在1-300rpm的范围内操作的泵可被选择为备用泵，其按需要在液压系统中提供补偿流量。可为在液压系统中的连续操作选择配置成在300-600rpm的范围内操作的泵，而可为峰值流量操作选择配置成在600-900rpm的范围内操作的泵。当然，单个通用泵可配置成提供所有三种类型的操作。

示例性实施方案的应用可包括但不限于正面吊运车、轮式装载机、叉车、矿业、高空作业平台、废弃物处理、农业、卡车起重机、建筑、林业和机器加工车间行业。对于被分类为轻型工业的应用，上面讨论的泵的示例性实施方案可例如从2cm³/rev(每转数立方厘米)位移到150cm³/rev，压力在1500psi到3000psi的范围内。在这些泵中的流体间隙，即规定效率和滑动系数的在齿轮齿和齿轮壳体之间的容限，可以在例如+0.00-0.05mm的范围内。对于被分类为中型工业的应用，上面讨论的泵的示例性实施方案可例如从150cm³/rev位移到300cm³/rev，压力在3000psi到5000psi的范围内，且流体间隙在+0.00-0.07mm的范围内。对于被分类为重型工业的应用，上面讨论的泵的示例性实施方案可例如从300cm³/rev位移到600cm³/rev，压力在3000psi到12,000psi的范围内，且流体间隙在+0.00-0.0125mm的范围内。

此外，流体位移构件的尺寸可根据泵的应用而改变。例如，当齿轮用作流体位移构件时，在工业应用中齿轮的圆周齿距范围可从小于1mm(例如尼龙的纳米复合材料)到几米宽。齿轮的厚度将取决于应用的期望压力和流量。

虽然参考某些实施方案公开了本实用新型，但是对所述实施方案的很多修改、变更和变化是可能的，而不偏离如在所附权利要求中规定的本实用新型的领域和范围。相应地，意图是本实用新型不限于所述实施方案，但它具有由下面的权利要求及其等效形式的语言规定的全范围。