CN107002658A - 用于定量供给流体的隔膜泵及相应方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隔膜泵(10)，所述隔膜泵特别地用作洗涤剂剂量泵，所述隔膜泵包括：泵壳体(12)，所述泵壳体具有：至少第一止回阀(14)和第二止回阀(16)；流体室(18)；隔膜(20)，所述隔膜限定了所述流体室(18)的壁并且能够往复移动；步进电动机(28)，所述步进电动机作为用于使得所述隔膜(20)往复移动的驱动装置，其中，所述步进电动机(28)包括用于致动所述步进电动机(28)的控制器(34)；和外部控制单元(36)，所述外部控制单元用于操作所述步进电动机(28)的控制器(34)，其中，所述外部控制单元(36)由供电线路(38)连接到所述控制器(34)，以将操作信号(42，46)传输到控制器(34)，其中，所述操作信号(42，46)是启动信号，用于以预设参数操作所述隔膜泵(10)，特别地操作所述步进电动机(28)。根据本发明的隔膜泵(10)通过整合电力供应和将操作信号从控制单元(36)传输到控制器(34)而增加隔膜泵(10)的成本效率。

Description

用于定量供给流体的隔膜泵及相应方法

技术领域

本发明涉及一种隔膜泵，所述隔膜泵特别地用作洗涤剂剂量泵，并且本发明涉及定量供给流体的相应方法。

背景技术

隔膜泵和活塞泵用于供应测定量的具有各种属性的液体。根据应用领域，对泵行为提出各种要求，以确保测定介质的输送量尽可能精确并且尽可能长时间地保持恒定不变。

隔膜泵是常见的工业泵，其使用正排量以使得液体移动。这些装置通常包括单个隔膜和室以及排放止回阀，以防止回流。活塞或联接到隔膜或者用于推动液压油以驱动隔膜。因为隔膜泵不包括相互摩擦的内部零件，所以隔膜泵一般具有高可靠性。由于驱动装置一般与泵的液压件完全分离开，因此隔膜泵能够操纵一系列介质，所述一系列介质包括研磨材料、酸或化学物等。因为隔膜泵能够以最大排放量输送少量流体，所以它们尤其适于用作剂量泵。

使用隔膜泵作为剂量泵的另一个原因是这些泵具有两个行程，即，抽吸行程，在所述抽吸行程中，从容器抽吸介质；和压缩行程或者输送行程，在所述压缩行程或者输送行程中，将计量的介质例如输送到计量管路中。本领域中已知的隔膜泵例如包括抽吸止回阀以及排放止回阀，以防止回流。这些止回阀通常被弹簧偏压并且因待泵送的介质的压差而打开以及闭合。通常仅仅由流体的压差来操作止回阀。这种压缩弹簧施加比较低的弹簧力，以确保能够轻易打开止回阀。

存在增加隔膜泵的成本效率以及提高隔膜泵的定量供给能力的持久需求。

因此本发明的目的是提供了一种改进的隔膜泵，所述隔膜泵提供了增大的成本效率，而且期望增加隔膜泵的定量供给能力。

发明内容

通过用于定量供给流体的隔膜泵和通过定量供给流体的方法来实现这个目的，所述隔膜泵特别地用作洗涤剂剂量泵并且具有如权利要求1所述的特征，所述方法具有如权利要求7所述的特征。在从属权利要求中公开了所述隔膜泵和所述方法的发明目标的优选实施例、其它细节、特征、特性和优势。

在本发明的整体方面中，特别地用作洗涤剂剂量泵的隔膜泵包括泵壳体，所述泵壳体具有：至少第一止回阀和第二止回阀；流体室；隔膜，所述隔膜限定了流体室的壁并且可往复移动；步进电动机，所述步进电动机作为用于使得所述隔膜往复移动的驱动装置，其中，步进电动机包括用于致动步进电动机的控制器；和外部控制单元，所述外部控制单元用于操作步进电动机的控制器，其中，外部控制单元由供电线路连接到控制器，用于将操作信号传输到控制器，其中，操作信号是启动信号，用于以预设参数操作隔膜泵(特别地步进电动机)。

泵壳体可以容纳流体室、隔膜和至少第一止回阀和第二止回阀，其中，第一止回阀可以允许流体例如在隔膜泵的抽吸周期期间流入流体室中，而第二止回阀可以允许流体例如在隔膜泵的定量供给周期期间离开流体室，从而防止流体在从流体室排出之后返回到流体室中。为了泵送流体，隔膜泵可以限定流体室的壁，其中，通过呈步进电动机形式的驱动装置可以使得隔膜往复移动。步进电动机可以包括控制器，用于控制隔膜泵的操作，特别地用于控制步进电动机的操作。控制器可以控制步进电动机的驱动速度，其中，驱动速度可以是以每分钟的转数测量的转速。例如外部控制单元可以由供电线路连接到控制器，其中，供电线路例如可以包括一根或多根电线，特别地包括两根电线。供电线路可以构造成将电力输送到隔膜泵，并且特别地输送到步进电动机和/或步进电动机的控制器，并且用于将操作信号从外部控制单元传输到控制器，以控制隔膜泵的操作并且特别地控制步进电动机的操作。驱动装置可以是电动机，例如，步进电动机，特别地，混合型步进电动机。从外部控制单元经由供电线路传输到控制器的操作信号可以是启动信号，用于以预设参数操作隔膜泵(特别地步进电动机)。预设参数可以存储在控制器内，特别地至少一个预设参数可以存储在步进电动机的控制器内部。对于存储在控制器内部的每个预设参数而言，可以由从控制单元传输的相应操作信号启动控制器。从控制单元发送的每个操作信号可以对应于相应的预设参数。不同的参数可以对应于隔膜泵的不同泵送性能。不同操作信号可以例如以不同的泵速而不同地操作隔膜泵。通过控制和调节泵速，可以相应地调节隔膜泵的泵容积。

根据本发明的隔膜泵具有优于根据当前技术状态的装置的一些优势。例如，通过集成电力供应和将操作信号从控制单元传输到控制器，仅仅需要具有例如带有两根电线的供电线路，这个使得能够降低隔膜泵的制造成本，因此增加了隔膜泵的成本效率。再者，可以以低实施成本实施预设参数并且接收对应的操作信号作为控制器内的启动信号。而且，预设参数可以适于所使用的隔膜泵类型、期望的操作和例如待定量供给的流体的具体类型。因此，提高了隔膜泵的定量供给能力。

在本发明的另一个实施例中，供电线路是脉宽调制供电线路，用于将脉宽调制操作信号传输到控制器。供电线路可以是脉宽调制供电线路，所述脉宽调制供电线路构造成将脉宽调制操作信号从控制单元传输到控制器。步进电动机的控制器可以接收脉宽调制操作信号，所述脉宽调制操作信号可以是启动信号，用于以预设参数操作隔膜泵。在接收脉宽调制操作信号并且启动隔膜泵(特别地步进电动机)的操作之后，隔膜泵继续以预设参数运行。

在本发明的另一个优选实施例中，供电线路是二进制编码供电线路，以将二进制和/或数字编码操作信号传输到控制器。供电线路可以是二进制和/或数字编码供电线路，所述二进制和/或数字编码供电线路构造成用于将二进制和/或数字编码操作信号从控制单元传输到隔膜泵(特别地步进电动机)的控制器。二进制和/或数字编码操作信号可以从控制单元以数字形式传输到控制器。控制器可以接收二进制和/或数字编码操作信号，以便以预设参数启动隔膜泵(特别地步进电动机)。在接收二进制和/或数字编码操作信号并且启动隔膜泵之后，隔膜泵可以以预设参数运行。

在预设参数的特定优选实施例中，预设参数包括关于泵的驱动速度和/或泵的抽吸速度的数据。预设参数可以包括关于泵的驱动速度(例如每分钟的转数和/或介于步进电动机的驱动速度的1％至100％的百分比形式)的数据。预设参数可以包括关于泵的抽吸速度的数据，所述数据是在抽吸周期开始时的泵速度，其中，抽吸速度可以与隔膜泵在输送行程期间的速度不同。可以根据待泵送的流体的粘度选择抽吸速度，以避免在抽吸周期期间发生气穴现象。不同的预设参数可以包括例如关于隔膜泵的驱动速度和/或隔膜泵的抽吸速度的不同设定值。

而且，在本发明的优选实施例中，预设参数包括定量供给反压限制(dosingbackpressure limitation)。预设参数还可以包括定量供给反压限制，其中，定量供给反压限制可以基于对步进电动机电流的监测。控制器可以监测步进电动机的电流，并且在步进电动机电流达到预设压力或者反压限制的情况中，步进电动机将停止并且在泵送周期期间由步进电动机消耗的步进电动机电流可以对应于某一反压。预设参数可以包括泵标识符，其中，泵标识符对应于预定泵送量和/或最大可允许定量供给反压限制。定量供给反压限制可以对应于在定量供给洗涤剂期间和/或冲洗流体期间的反压。

本发明的又一方面是一种系统，特别地定量供给系统，所述系统包括如上所述的隔膜泵。

本发明的再一方面是控制隔膜泵的方法，所述隔膜泵特别地是根据权利要求1的隔膜泵，所述方法包括以下步骤：提供如上所述的隔膜泵；将操作信号从控制单元经由供电线路传输到步进电动机的控制器；根据操作信号启动步进电动机并且操作步进电动机，其中，操作信号是启动信号，特别地用于以预设参数操作隔膜泵(特别地步进电动机)。

可以通过从控制单元将操作信号传输到步进电动机的控制器来启动隔膜泵(特别地步进电动机)，其中，操作信号对应于预设参数。在接收传输的操作信号之后，控制器以预设参数启动步进电动机，其中，步进电动机继续以预设参数操作尽可能长的时间，只要经由供电线路从控制单元供应步进电动机操作所需的电力即可。为了使得隔膜泵的操作停止，可以中断从控制单元传输到步进电动机的控制器的电力，以使得步进电动机暂停并且隔膜泵停止泵送。根据本发明的控制隔膜泵的方法具有下述优势：由于泵的简化构造，特别地通过使用带两根电线的供电线路将电力从控制单元传输到步进电动机并且传输操作信号，因此增加了隔膜泵的成本效率。此外，通过针对泵的类型、期望的操作和待泵送的流体类型调节预设参数可增大隔膜泵的定量供给能力。

在该方法的优选实施例中，预设参数包括关于泵的驱动速度和/或泵的抽吸速度和/或关于定量供给反压限制的数据。传输对应于某一预设参数的操作信号可以以预设速度启动步进电动机。根据预设参数，可以设置隔膜泵的抽吸速度和/或可以设置某一定量供给反压限制。反压限制可以对应于步进电动机电流值的设定值，其可以由步进电动机的控制器监测。在达到预设步进电动机电流值时，控制器可以使得步进电动机停止，从而免损坏隔膜泵。由控制器测量的步进电动机电流可以对应于某一反压。预设参数还可以包括泵标识符，用于表示操作所期望的泵类型。泵标识符可以设置隔膜泵泵送预定量的流体和/或以最大反压进行泵送。隔膜泵的泵送可以是泵送洗涤剂和/或清洗操作。

在该方法的特别优选的实施例中，操作信号是脉宽调制操作信号。可以将操作信号以脉宽调制操作信号形式从例如外部控制单元传输到步进电动机的控制器。

在该方法的又一优选实施例中，操作信号是二进制和/或数字编码操作信号。传输操作信号可以将二进制和/或数字编码操作信号经由供电线路从控制单元传输到步进电动机的控制器。二进制和/或数字编码操作信号可以包括12位，其中，第一位可以是启动位而最后位可以是停止位，其中，10位用于在其间进行信息传输。10位可以为每位10ms并且可以从外部控制单元数字传输到步进电动机的控制器。

在优选实施例中，方法还包括通过中断将电力供应到控制器以及传输对应于不同预设参数的新操作信号来调制驱动速度的步骤。可以通过中断将电力从控制单元供应到控制器以及通过传输对应于不同预设参数的新操作信号来调制隔膜泵的驱动速度并且因此隔膜泵的泵送量。新预设参数可以对应于不同泵送速度和泵送量，例如，在不同反压条件下。在传输新操作信号之前，可以中断电力供应大约150ms。这具有下述优势：可以在正常操作模式期间调节隔膜泵的速度，从而改变了正常操作模式期间的泵送量。

在优选实施例中，方法还包括通过脉宽调制信号或者二进制和/或数字编码信号将预设参数预加载到控制器的步骤。预设参数可以被从控制单元发送到步进电动机的控制器的脉宽调制信号或者二进制和/或数字编码信号而预加载到控制器。这具有下述优势：可以将新预设参数重新从控制单元传输到控制器，从而使得能够例如根据待泵送的不同类型的流体来调节隔膜泵的操作行为。

附图说明

在附图和相应附图的以下描述中公开了本发明目标的其它细节、特征、特性和优势，所述附图以示例性方式示出了根据本发明的分配系统的一个实施例和示例。在所述附图中：

图1示出了隔膜泵的截面图；

图2示出了隔膜泵和外部控制单元的示意图；

图3A至图3B示出了脉宽调制和二进制编码操作信号；

图4示出了二进制编码操作信号；和

图5示出了二进制编码操作信号的位图。

具体实施方式

如图1所示，其示出了本发明的实施例。在图1中，示出了隔膜泵10，所述隔膜泵10包括泵壳体12。两个第一止回阀14和两个第二止回阀16位于泵壳体12内部，其中，第一止回阀14允许流体(未示出)进入到流体室18中。在定量供给周期期间，从流体室18排出流体并且流体运动通过打开的第二止回阀16，而第一止回阀14锁止。流体室18的一面壁由隔膜20限定，其中隔膜20包括连接件22，所述连接件22连接到连杆24。连杆24附接到偏心轮26，其中，偏心轮26附接到呈步进电动机28形式的驱动装置的驱动轴30，用于使隔膜20往复移动。连杆24通过滚珠轴承32附接到偏心轮26，以在隔膜泵10操作时减小摩擦。步进电动机28由控制器34控制。控制器34由供电线路38连接到控制单元36，其中，供电线路38包括两根电线，用于将操作步进电动机28的电力从控制单元36传输到控制器34以及用于将启动步进电动机28的操作信号从控制单元36传输到控制器34，如图2所示。

在图3A中，示出了脉宽调制启动序列，其中，启动泵控制器并且脉宽调制操作信号42随之产生，其中，操作信号的脉宽调制对应于预设参数，这致使隔膜泵根据预设参数启动并且继续根据预设参数运行。在图3B中示出了二进制和/或数字编码启动序列，其中，在启动控制器之后，二进制和/或数字编码操作信号46从控制单元经由供电线路传输到控制器。二进制和/或数字编码操作信号46对应于预设参数，泵在启动之后根据所述预设参数运行。在图4中示出了二进制和/或数字编码启动序列44，其中，在加电20ms之后，传输操作信号46。二进制和/或数字编码操作信号46包括启动位，所述启动位之后为三个泵标识符位，在三个泵标识符之后为七个速度位并且在二进制编码操作信号结尾之后为停止位，所述停止位表示二进制编码操作信号46的结尾。启动位和停止位可以包括5ms低压和5ms高压，其中，中间的10位序列对于每个位而言可以为10ms长。

在图5中示出了位和它们的对应功能。第一的三个泵标识符位可以对应于存储在相应的预设参数中的特定泵类型，例如可以是000的三位泵标识符，其对应于针对3bar最大清洁剂背压泵送20升清洁剂的泵类型的预设参数。次序为010的三个泵标识符位可以对应于在10bar的最大背压的条件下泵送1.4升以进行冲洗的泵。在三个泵标识符位之后为七个速度位，该七个速度位表示泵速度，例如，每分钟转数，其中，每分钟转数的泵速可以存储在对应的预设参数中。而且，泵速可以表示处于可获得的泵速的1％至100％的范围内。七个速度位从最高有效位定向至最小有效位。在二进制编码操作信号的结尾处，将包括5ms低压和5ms高压的停止位从外部控制单元传输到控制器，从而表示操作信号结尾，从而使得隔膜泵能够继续以对应于所传输的操作信号的预设参数运行。

上文详细实施例中的元件和特征的特定组合仅仅为示例性的；还可以明显想到用本文的其他教导和用通过引用结合的专利/申请中的其它教导来与这些教导进行互换和替代。如本领域中的技术人员应当认识到的那样，在不背离要求保护的本发明的精神和范围的前提下在此描述的方案的变形、修改和其它实施方案对于本领域中的普通技术人员可以是显而易见的。因此，前述描述仅仅用于举例并且并不旨在进行限制。在各权利要求中，词语“包括”并不排除其它元件或者步骤，而且不定冠词“a”或“an”并不排除包括多个。在多个不同从属权利要求中记载的某些测量的真正事实并不表示这些测量的组合不能有益于利用。在以下权利要求及其等效方案中限定了本发明的范围。而且，在说明书和权利要求书中使用的附图标记并不限制要求保护的发明的范围。

附图标记列表

10 隔膜泵

12 泵壳体

14 第一止回阀

16 第二止回阀

18 流体室

20 隔膜

22 连接件

24 连杆

26 偏心轮

28 步进电动机

30 驱动轴

32 滚珠轴承

34 控制器

36 控制单元

38 电源

40 脉宽调制启动序列

42 脉宽调制操作信号

44 二进制编码启动信号

46 二进制编码操作信号

Claims (12)

1.一种隔膜泵(10)，所述隔膜泵特别地用作洗涤剂剂量泵，所述隔膜泵包括：

泵壳体(12)，所述泵壳体具有：至少第一止回阀(14)和第二止回阀(16)；流体室(18)；隔膜(20)，所述隔膜限定了所述流体室(18)的壁并且能够往复移动；步进电动机(28)，所述步进电动机作为用于使得所述隔膜(20)往复移动的驱动装置，其中，所述步进电动机(28)包括用于致动所述步进电动机(28)的控制器(34)；和

外部控制单元(36)，所述外部控制单元用于操作所述步进电动机(28)的控制器(34)，其中，所述外部控制单元(36)由供电线路(38)连接到所述控制器(34)，以将操作信号(42，46)传输到控制器(34)，其中，所述操作信号(42，46)是启动信号，用于以预设参数操作所述隔膜泵(10)，特别地操作所述步进电动机(28)。

2.根据权利要求1所述的隔膜泵，其中，所述供电线路(38)是脉宽调制供电线路，用于将脉宽调制操作信号(42)传输到所述控制器(34)。

3.根据权利要求1所述的隔膜泵，其中，所述供电线路(38)是二进制编码供电线路，用于将二进制和/或数字编码操作信号(46)传输到所述控制器(34)。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的隔膜泵，其中，所述预设参数包括关于所述隔膜泵(10)的驱动速度和/或所述隔膜泵(10)的抽吸速度的数据。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的隔膜泵，其中，所述预设参数包括定量供给反压限制。

6.一种系统，特别地是一种定量供给系统，所述系统包括根据权利要求1至5所述的隔膜泵(10)。

7.一种控制隔膜泵(10)的方法，所述隔膜泵特别地是根据权利要求1所述的隔膜泵，所述方法包括以下步骤：

-提供根据权利要求1至5中的任一项所述的隔膜泵(10)；

-将操作信号(42，46)从所述控制单元(36)经由供电线路(38)传输到步进电动机(28)的控制器(34)；

-根据所述操作信号(42，46)启动所述步进电动机(28)并且使得所述步进电动机操作，其中，所述操作信号(42，46)是启动信号，特别地用于以预设参数操作所述隔膜泵(10)，特别地操作所述步进电动机(28)。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述预设参数包括关于所述隔膜泵(10)的驱动速度和/或所述隔膜泵(10)的抽吸速度和/或定量供给反压限制的数据。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述操作信号是脉宽调制操作信号(42)。

10.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述操作信号是二进制和/或数字编码操作信号(46)。

11.根据权利要求7至10中的任一项所述的方法，所述方法包括下述步骤：通过中断将所述电力供应到所述控制器(34)以及传输对应于不同预设参数的新操作信号(42，46)来调制驱动速度。

12.根据权利要求7至11中的任一项所述的方法，所述方法还包括下述步骤：通过脉宽调制信号或者二进制和/或数字编码操作信号将预设参数预加载到所述控制器(34)。