CN117869271A

CN117869271A - 磁力泵中冲程执行的无传感器检测方法

Info

Publication number: CN117869271A
Application number: CN202311289594.8A
Authority: CN
Inventors: 马库斯·夏普; 哈拉尔德·劳哈; 史青海
Original assignee: Promint LLC
Current assignee: Promint LLC
Priority date: 2022-10-11
Filing date: 2023-10-07
Publication date: 2024-04-12
Also published as: DE102022126376A1; US20240125314A1

Abstract

本发明涉及用于操作泵的方法，该泵包括用于输送流体的输送室、位移元件和驱动器，位移元件至少部分地界定输送室，使得位移元件的位置或定位变化导致输送室的容积变化，驱动器包括能够传导电流的线圈、压力元件和联接装置，线圈具有欧姆电阻值R_DC和电感L_coil，压力元件和线圈被构造和布置成由在线圈中流动的电流产生的磁场导致压力元件沿着纵轴从初始位置P1到最终位置P2的冲程移动，联接装置将压力元件联接到位移元件，使得产生的压力元件的冲程移动导致位移元件的位置或定位变化，位移元件、联接装置和压力元件被构造和布置成当压力元件处于初始位置P1时，输送室包括第一容积，并且当压力元件处于最终位置P2时，输送室包括小于第一容积的第二容积。

Description

磁力泵中冲程执行的无传感器检测方法

技术领域

本发明涉及一种用于操作泵的方法，该泵具有用于输送流体的输送室、位移元件和驱动器，位移元件至少部分地界定输送室，使得位移元件的位置或定位变化导致输送室的容积变化，驱动器具有可传导电流的线圈、压力元件和联接装置，线圈具有欧姆电阻值R_DC和电感L_coil，压力元件和线圈被构造和布置成使得由在线圈中流动的电流产生的磁场导致压力元件沿着纵轴从初始位置P1到最终位置P2的冲程移动，其中联接装置将压力元件联接到位移元件，使得所产生的压力元件的冲程移动导致位移元件的位置或定位变化，其中位移元件、联接装置和压力元件被构造和布置成使得当压力元件处于初始位置P1时，输送室包括第一容积，并且当压力元件处于最终位置P2时，输送室包括第二容积，第一容积大于第二容积。

背景技术

这种泵也被称为磁力泵，因为压力元件的冲程移动是由线圈中产生的磁力驱动的。

当操作磁力泵时，了解压力元件的位置并能够控制该位置是非常重要的。这确保了压力元件仅在对泵磨损较低的冲程距离间隔内移动。

对于隔膜泵，特别是隔膜计量泵，冲程间隔的监测和控制尤为重要。由于输送室(在计量泵中也被称为计量室)中的压力可以极大地变化，因此作用在位于压力室中的隔膜的表面上的力也会变化，并与在冲程移动期间通过压力元件传递到隔膜的力相反。因此，更确切地说，如果通过压力元件传递到隔膜的力保持恒定，而作用在计量室中的隔膜上的力特别低，则计量室中的压力变化会导致隔膜比预期偏离得更多。

发明内容

在此背景下，期望监测和控制压力元件的冲程移动，使得可以调节经由压力元件传递到隔膜的力，以便防止发生过度的力不平衡，这种力不平衡可以导致隔膜的非预期的过度偏离。

通过使用位移传感器可以实现这种监测和控制。这些位移传感器测量压力元件的位置，从而能够根据目标冲程移动，即目标冲程间隔来控制压力元件的移动。然而，位移传感器的使用总是需要额外的电子部件。这增加了泵的生产成本及其易出错性。此外，电子部件的额外消耗对环境来说是不可持续的。

在此背景下，本发明的任务因此是提供一种方法和一种泵，其能够对磁力驱动式泵的压力元件的冲程移动进行成本有效、安全且节能的监测和控制。

在下文中，对本发明的实施方案进行详细说明。具体参照开头提及的隔膜计量泵来说明实施方案的优点。然而，这些优点也可以转移到其他类型的具有磁力驱动器的泵上。

根据本发明的用于操作泵的方法的一个实施方案，所述泵具有：用于输送流体的输送室，例如计量室；位移元件，例如隔膜，其至少部分地界定输送室，使得位移元件的位置或定位变化导致输送室的容积变化；和驱动器，其包括可传导电流的线圈、压力元件和联接装置，线圈具有欧姆电阻值R_DC和电感L_coil，压力元件和线圈被构造和布置成使得由在线圈中流动的电流产生的磁场导致压力元件沿着纵轴从初始位置P1到最终位置P2的冲程移动，其中联接装置将压力元件联接到位移元件，使得所产生的压力元件的冲程移动导致位移元件的位置或定位变化，其中位移元件、联接装置和压力元件被构造和布置成使得当压力元件处于初始位置P1时，输送室包括第一容积，并且当压力元件处于最终位置P2时，输送室包括第二容积，第一容积大于第二容积。因此，所述方法包括第一循环，其中根据第一备选方案，第一循环包括以下步骤：

A)针对在线圈中流动的电流设定期望电流值I_SOLL，

B)向线圈施加电压U_IN，

C)确定在线圈中流动的电流的电流值I_IST，

D)将测量的电流值I_IST与期望电流值I_SOLL进行比较，

其中，在步骤D)之后，按以下步骤进行情况区分：

E)如果在步骤D)中进行的比较表明I_IST小于I_SOLL，则保持施加的电压U_IN并且重复步骤C)和D)，

F)如果在步骤D)中进行的比较表明I_IST大于或等于I_SOLL，则调节施加到线圈的电压U_IN，使得在线圈中流动的电流的电流值I_IST基本上不再进一步增加。

可以基于经验集来初始设定期望电流值I_SOLL，使得I_SOLL等于经验值I_SOLL ^experience。例如，该值I_SOLL ^experience可以被设定为使得当达到该值时，总是可以以高概率预期压力元件的冲程移动的开始。然而，也可以基于通过在较早操作期间或在第一循环之前发生的循环中实施的处理步骤而获得的数据来确定期望电流值I_SOLL。

根据第二备选方案，第一循环包括以下步骤：

A)设定目标时间t_SOLL，

B)向线圈施加电压U_IN，

C)确定自施加电压U_IN以来经过的时间t_IST，

D)将测量的时间t_IST与目标时间t_SOLL进行比较，

其中，在步骤D)之后，按以下步骤进行情况区分：

E)如果在步骤D)中进行的比较表明t_IST小于t_SOLL，则保持施加的电压U_IN并且重复步骤C)和D)，

F)如果在步骤D)中进行的比较表明t_IST大于或等于t_SOLL，则调节施加到线圈的电压U_IN，使得在线圈中流动的电流的电流值I_IST基本上不再进一步增加。

可以基于经验集来初始设定目标时间，使得t_SOLL等于经验值t_SOLL ^experience。例如，该值t_SOLL ^experience可以被设定为使得-如果施加相应的强电压-当达到该值时，总是可以以压倒性概率预期压力元件的冲程移动的开始。然而，也可以基于通过在较早操作期间或在第一循环之前发生的循环中实施的处理步骤而获得的数据来确定目标时间t_SOLL。

步骤F)中的控制确保了在已经达到期望电流值或目标时间之后，电流不再进一步增加，因此作用在压力元件上的磁力不再进一步增加。这能够限制从压力元件传递到隔膜的力，例如以防止隔膜的过度拉伸，而且还能够尽可能高效且节能地操作泵。

一旦在步骤B)中将电压U_IN施加到线圈，由于线圈内的自感，在线圈中流动的电流的电流值就基本上线性增加。期望电流值优选被设定为使得在通过自感导致的线性增加的阶段期间达到该期望电流值。优选地，在第二备选方案中也相应地设定目标时间。

根据本发明的方法的一个实施方案，所述泵包括与线圈串联连接的具有欧姆电阻值R_S的电流测量电阻器，根据第一备选方案或根据第二备选方案构造第一循环，所述方法的第一循环包括以下进一步的步骤：

G)确定作为时间t的函数的在线圈中流动的电流的电流值I_IST，

H)确定作为时间t的函数的电流测量电阻器两端的电压U_S，

I)确定作为时间t的函数的线圈两端的电压U_C，

J)基于在步骤G)中确定的电流值I_IST(t)、在步骤H)中确定的电压U_S(t)和在步骤I)中确定的电压U_C(t)，优选根据以下公式计算作为时间t的函数的差分电感L_D：

其中dt是无穷小的时间间隔，并且其中di表示无穷小的电流值步长，优选针对时间点t₀如下计算：

di(t₀)＝I_IST(t₀+dt)-I_IST(t₀)。

差分电感L_D的计算能够在没有传感器的情况下确定使用压力元件的冲程移动的时间点。这是因为差分电感在该时间点处表现出突出的峰值，这在差分电感的时间序列表示中是容易可见和可检测的。

换句话说，差分电感在冲程移动开始前不久急剧上升，并且在冲程移动开始后不久急剧下降。在冲程移动开始时，差分电感具有最大值。

上述计算差分电感和无穷小的电流值步长的公式是解析式。根据本发明的方法的一个实施方案，这些解析式是借助于计算机实现的方法进行数值求解的。

根据一个实施方案，根据另一个第一备选方案，针对第一循环之后的所述方法的第二循环，根据在步骤J)中确定的差分电感确定新的期望电流值I_SOLL，neu，或者，根据另一个第二备选方案，针对第一循环之后的所述方法的第二循环，根据在步骤J)中确定的差分电感确定新的目标时间。以这种方式，可以基于数据确定期望电流值或目标时间，这最终能够在没有传感器系统的情况下检测压力元件的冲程移动。

根据本发明的方法的一个实施方案，所述方法包括以下进一步的步骤：

K)设定差分电感的极限值L_D ^LIMIT，

L)将在步骤J)中计算出的差分电感L_D与极限值L_D ^LIMIT进行比较，

M)如果在步骤L)中进行的比较表明在第一循环期间差分电感L_D在自施加电压U_IN以来经过时间t^LIMIT时首次超过极限值L_D ^LIMIT，则：

针对第一循环之后的所述方法的第二循环设定新的期望电流值I_SOLL，neu，新的期望电流值I_SOLL，neu是根据在第一循环期间的时间t^LIMIT时测量的电流值I_IST(t^LIMIT)而设定的，

其中，新的期望电流值I_SOLL，neu优选对应于在第一循环期间的时间t^LIMIT时测量的电流值I_IST(t^LIMIT)；

或者针对第一循环之后的所述方法的第二循环设定新的目标时间t_SOLL，neu，新的目标时间t_SOLL，neu是根据时间值t^LIMIT而设定的，

其中，新的目标时间t_SOLL，neu优选对应于时间t^LIMIT。

这代表如何根据所确定的差分电感的值来确定冲程移动的开始时间和/或期望电流值的更新值的第一种可能。在一些初步测试中，可以确定在任何情况下当冲程移动开始时差分电感取哪个值，并且在该值时仍然可以排除没有发生冲程移动的错误检测。然而，该值也可以在操作期间动态地确定。例如，极限值L_D ^LIMIT可以被动态地设定为与差分电感的先前时间平均值偏离先前标准偏差的倍数，例如偏离先前标准偏差的至少三倍的值。

N)确定在第一循环期间差分电感的时间变化是否在时间t^PEAK处具有全局峰值(global peak)，

其中，所述全局峰值优选被确定为使得其最大值至少比差分电感的时间变化中的按时间顺序较早出现的值中的每个值大两倍，

O)如果步骤N)的结果是差分电感在时间t^PEAK处具有全局峰值，则：

针对第一循环之后的所述方法的第二循环设定新的期望电流值I_SOLL，neu，新的期望电流值I_SOLL，neu是根据在第一循环中的时间t^PEAK处测量的电流值I_IST(t^PEAK)而设定的，

其中，新的期望电流值I_SOLL，neu优选对应于电流值I_IST(t^PEAK)；

或者针对第一循环之后的所述方法的第二循环设定新的目标时间t_SOLL，neu，新的目标时间t_SOLL，neu是根据时间值t^PEAK而设定的，

其中，新的目标时间t_SOLL，neu优选对应于时间t^PEAK。

这代表第二种可能，其中可以根据所确定的差分电感的值来确定冲程移动的开始时间以及由此确定的期望电流值和/或目标时间的更新值。

例如，新的期望电流值也可以被确定为使得新的期望电流值由>0，优选>1的因子与值I_IST(t^LIMIT)或I_IST(t^PEAK)的乘积形成，或者由可以大于或小于零，但优选大于零的预定被加数与值I_IST(t^LIMIT)或I_IST(t^PEAK)的总和形成。这同样可以适用于设定新的目标时间。

步骤K)、L)和M)或步骤N)和O)能够使冲程移动适应于计量室中存在的实际压力。然后，仅将冲程移动驱动到前一循环中冲程移动开始的电流值。这样可以节能并确保低磨损操作。

根据本发明的方法的一个实施方案，在第二循环中没有检测到冲程移动的情况下，在第二循环之后的第三循环中将期望电流值重置为第一循环的初始期望电流值I_SOLL，如果该值大于第二循环中使用的期望电流值。这防止了当计量室中的压力再次升高时，计量室中的暂时最小压力和期望电流值的相关减小导致压力元件的永久停止。这同样可以适用于设定目标时间。

在泵的运行期间，经常会相继实施大量的循环，即通常会进行大量的自给式冲程移动。有利地，进行期望电流值和/或目标时间的连续调节。

根据本发明的方法的一个实施方案，步骤N)或步骤L)在每个循环期间实施，或者总是规律地在例如五个或十个循环的预定数量的循环之后实施，根据步骤O)或根据步骤M)调节期望电流值和/或目标时间以用于后续循环。

根据本发明的方法的一个实施方案，所述方法包括在时间上紧接在第一循环之后的第二循环，其中第二循环至少包括步骤A)至F)，在第二循环的步骤A)中，将由第一循环确定的新的期望电流值I_SOLL，neu设定为第二循环的期望电流值，和/或将由第一循环确定的新的目标时间t_SOLL，_neu设定为第二循环的目标时间。这使冲程移动适应于计量室中的压力变化，而无需使用传感器来跟踪冲程移动。

根据本发明的方法的一个实施方案，其中实施步骤L)，所述方法的第一循环包括以下步骤：

P)如果步骤L)表明差分电感L_D在完整的第一循环期间没有超过极限值，则：

a)发出警告信号和/或发出警告消息，表明在第一循环期间没有发生压力元件的冲程移动

和/或

b)如果根据第一备选方案构造第一循环，则针对在时间上紧接在第一循环之后的第二循环，保持第一循环的期望电流值I_SOLL，或者将第二循环的期望电流值设定为存储的初始值I_SOLL ^experience，使得在第二循环期间：I_SOLL＝I_SOLL ^experience，

或者，如果根据第二备选方案构造第一循环，则针对在时间上紧接在第一循环之后的第二循环，保持第一循环的目标时间t_SOLL，或者将第二循环的目标时间设定为存储的初始值t_SOLL ^experience，使得在第二循环期间：t_SOLL＝t_SOLL ^experience。

为了本发明的目的，术语“第一循环”和“第二循环”应当理解为说明在泵的运行期间在时间上彼此跟随的两个循环。然而，第一循环不一定是泵在运行中的初始第一个循环。相反，在第一循环之前可能已经进行了其他循环，在这些循环期间已经定义了新的期望电流值和/或新的目标时间。

可以针对泵的第一次启动设定如上所述的均基于经验值的初始期望电流值I_SOLL ^experience或初始目标时间t_SOLL ^experience。有利地，例如，初始值I_SOLL ^experience存储在泵的控制系统中，使得如果例如因为计量室中的压力突然急剧增加并且利用当时使用的期望电流值以及前一循环中使用的期望电流值都无法实现冲程执行所需的反压力而在循环期间没有发生冲程移动，则可以将期望电流值重置为该初始值。

根据本发明的方法的一个实施方案，其中实施步骤N)，所述方法的第一循环包括以下步骤：

Q)如果步骤N)表明差分电感L_D在完整的第一循环期间没有全局峰值，则：

a)发出警告信号和/或优选发出警告消息，表明在第一循环期间没有发生压力元件的冲程移动

和/或

利用先前所述的两个实施方案，还确定在循环期间没有检测到冲程执行的情况的结果，即可以确定差分电感没有全局峰值和/或突然的急剧增加。存储的期望电流值的初始值I_SOLL ^experience可以优选为足够大，使得当使用该值作为期望电流值时可以保证冲程执行。因此，也可以根据所施加的电压来选择值t_SOLL ^experience。

根据本发明的方法的一个实施方案，所述方法包括以下步骤：

R)确定时间间隔T，

S)调节在步骤F)中施加到线圈的电压U_IN，使得在时间间隔T的持续时间内紧接在达到或超过期望电流值I_SOLL之后，电流值I_IST基本上处于值I_SOLL，

T)当时间间隔T结束时，断开施加到线圈的电压U_IN。

时间间隔T用于防止在一个循环内达到期望电流值之后从压力元件传递到隔膜的力突然降至零。通过在时间间隔T内将电流值保持在I_SOLL，磁力继续通过线圈传递到压力元件，使得还确保了冲程移动不仅被初始化，而且被完全执行。

隔膜泵的隔膜可以借助于弹簧来安装，由此弹簧在隔膜上施加与压力元件相反的回复力，因此如果相应地确定或调节T和I_SOLL，隔膜可以执行冲程移动，该冲程移动在实现与计量室中存在的压力有关的冲程容积方面被优化。

根据本发明的方法的一个实施方案，所述方法是计算机实现的方法。因此，有利的是不需要任何手动控制。特别地，所述方法可以在泵的控制单元上实现，或者在服务器控制的泵的情况下，在用于控制的相应服务器上或者在经由数据线和/或无线链接与用于控制的服务器连接的服务器上实现。

本发明存在的问题还通过一种泵来解决，所述泵具有用于输送流体的输送室、位移元件、驱动器、测量装置和控制装置，位移元件至少部分地界定输送室，使得位移元件的位置或定位变化导致输送室的容积变化，驱动器具有可传导电流的线圈、压力元件和联接装置，线圈具有欧姆电阻值R_DC和电感L_coil，压力元件和线圈被构造和布置成使得由在线圈中流动的电流产生的磁场可以导致压力元件沿着纵轴从初始位置P1到最终位置P2的冲程移动，其中联接装置将压力元件联接到位移元件，使得所产生的压力元件的冲程移动导致位移元件的位置变化，其中位移元件、联接装置和压力元件被构造和布置成使得当压力元件处于初始位置P1时，输送室包括第一容积，并且当压力元件处于最终位置P2时，输送室包括第二容积，第一容积大于第二容积，测量装置和控制装置被布置成当泵运行时，根据上述实施方案中的一个实施方案实施根据本发明的方法。

根据本发明的方法或泵的一个实施方案，泵是隔膜泵，位移元件是隔膜，联接装置优选是推杆。特别地，在隔膜泵的情况下，实践证明所述方法的使用对于优化冲程移动是有利的。

根据本发明的泵的一个实施方案，泵包括弹簧元件，其中所述弹簧元件被构造和布置成如果位移元件偏离初始位置P1，则在位移元件上施加指向初始位置P1的方向的回复力。

已经结合根据本发明的方法说明了泵的特征，这些特征也是根据本发明的泵的相应实施方案的特征。

附图说明

本发明进一步的特征、优点和实施方案在下面说明的附图中是显而易见的。示出了：

图1是根据本发明的具有磁力驱动器的隔膜泵的实施方案的示意性截面图。

图2是图1所示的隔膜泵的磁力驱动器的电子电路图。

图3是示出了当实施根据本发明的方法的一个实施方案时，流过图1所示的隔膜泵的线圈的电流的时间变化的时间-电流图。

图4是图表形式的根据本发明的方法的实施方案。

具体实施方式

在图1中，以截面图示出了根据一个实施方案的磁力驱动式隔膜计量泵1。该隔膜计量泵1具有由多个电导线绕组组成的线圈2。通过电连接导线10和11，线圈经由电子电路连接到电压源12。

如果在隔膜计量泵1的运行期间将电压U_IN施加到线圈2，则由于线圈2中的自感，在线圈2的缠绕电导线内的电流近似线性地增加。

图3示出了在电压源12处接通电压之后，电流203针对时间的时间变化的相应时间-电流图200。该图中的纵轴202表示电流强度，横轴201表示自电压接通以来经过的时间t。电流的时间变化由线203表示。

可以在图3中非常清楚地看到上述通过自感导致的线圈中电流强度的近似线性增加，更确切地说，在从施加电压的时间点(即从时间轴201的起点)延伸到时间204的时间间隔内。这里，在所示的实施方案中，时间204对应于时间t^LIMIT。随着线圈2内的电流强度增加，在线圈2内部产生的且在这里大致均匀地构造的磁场的场强度也增加。

从图1中可以看出，磁性压力元件13被布置在由线圈2包围的内部空间中，并通过推杆3机械地联接到隔膜计量泵1的隔膜4、4’。线圈2和磁性压力元件13被构造成使得在线圈2内部建立的磁场会产生作用在磁性压力元件13上且指向计量室5的力。该磁力被经由弹簧8传递到压力元件13的与位置相关的弹簧回复力抵消。因此，只有当线圈2内的磁场的场强度增加到这样的程度时，即尽管存在弹簧8的回复力，但是足够的净力朝着计量室5的方向作用在磁性压力元件13上，才会发生压力元件13朝着计量室5的方向加速。

实际上，一旦在线圈2内建立了足够强的磁场，磁性压力元件13就会发生非常突然的加速。由于压力元件13与隔膜4、4’经由推杆3机械联接，因此所产生的压力元件13的移动将隔膜4、4’从初始位置P1(这里由实线所示的隔膜4表示)移动到最终位置P2(这里由虚线所示的隔膜4’表示)。

隔膜4、4’从初始位置P1到最终位置P2的移动是冲程循环的预冲程移动。返回冲程移动是隔膜从最终位置P2到初始位置P1的后续移动。这是在对邻接线圈的电压进行调节使得作用在压力元件上的磁力不再补偿弹簧的回复力之后由弹簧8导致的。

从图3中可以看出，从时间点204开始调节电压，使得在线圈中流动的电流在时间间隔T内大致恒定，从而在此期间在线圈内产生具有大致恒定的场强度的磁场，该时间间隔T在时间204和205之间延伸。这意味着隔膜在预冲程移动之后不会立即执行返回冲程移动。相反，隔膜4在时间间隔T内基本上保持在最终位置P2。当电压在时间点205处断开时，线圈内的磁场以及因此作用在压力元件上的磁力也被设定为零。因此，返回冲程移动在时间点205处开始，因为由于弹簧力，净力现在在与预冲程移动的方向相反的方向上作用在压力元件上。当隔膜返回到初始位置P1时，隔膜计量泵的冲程循环完成。

在图4中，再次将这里所述的方法的实施方案示出为图表。首先，在步骤301中使泵投入运行，并开始用于操作泵的方法。在该方法开始之前，已经确定了第一备选方案意义上的初始期望电流值或者第二备选方案意义上的初始目标时间，或者在步骤302中的调试开始的同时或之后进行上述确定。在下文中，对图4所示的方法的说明仅涉及其中电压控制与期望电流值相关联的循环的第一备选方案。然而，类似地，也可以以相同的方式将电压控制与目标时间相关联。

现在，在步骤303中，如结合图1和图3在先前段落中所述，根据所确定的期望电流值来实施循环。在另一步骤304中，确定差分电感，该步骤304可以至少部分地与303中冲程循环的执行同时实施或者可以在时间上紧随其后实施。为了确定差分电感，使用图2的电子电路图所示的且预先已知的物理量，特别是线圈2的欧姆电阻值R_DC 101、线圈2的电感102和电流测量电阻器的欧姆电阻值R_S103。另外，为了确定差分电感，测量线圈电压的时间变化，如图2所示，这可以在通向线圈2和并联连接的二极管105的两根导线之间进行分接(tap)而实现。二极管105用作续流二极管，当螺线管的电感性负载被断开时，通过其避免电压峰值。箭头107表示当向线圈2施加电压时，流过线圈2的电导线的电流的流动方向。根据图2所示的实施方案，电压源12可以提供由图3中定义的电流控制的脉冲宽度调制(PWM：pulsewidth modulation)电压，以导致被构造为磁衔铁的压力元件13的交替移动。

差分电感的确定使得现在能够进行图4所示的步骤305，其中通过检查所确定的差分电感的时间变化以查看其是否具有冲程执行的峰值特征来检查是否已经发生也被称为冲程执行的冲程移动。例如，这可以通过检查时间变化是否具有峰值来完成，该峰值的最大值是该峰值以外(即该峰值之前和之后的时间内)的差分电感值的平均值的至少两倍。然而，用于确定峰值以及因此用于确定冲程执行的其他确定方法也是可能的并且被本公开涵盖。

如果在步骤305中确定没有发生冲程执行，则步骤309首先输出警告消息并设定新的期望电流值，从而之后再次执行步骤302。例如，这可以是基于经验的期望电流值，在该期望电流值下可以以接近确定性的可能性来预期冲程执行。然后，再次实施步骤303、304和305，并以期望电流值重复该循环-如果需要的话，进一步增大期望电流值，直到在步骤305中检测到冲程执行。

如果在步骤305中确定已经发生冲程执行，则确定冲程移动开始的时间点处的电流强度。差分电感达到峰值最大值的时间点也代表冲程移动开始的时间点，或者更准确地，预冲程移动开始的时间点。以这种方式确定的电流值在步骤307中被设定为新的期望电流值，并在步骤308中被实现为所述循环之后的另一个循环的期望电流值。然后，再次开始步骤303，从而开始新的循环。

附图标记列表

1 泵，特别是隔膜计量泵

2 线圈

3 推杆

4 压力元件处于初始位置P1时的隔膜或隔膜层

4’压力元件处于最终位置P2时的隔膜或隔膜层

5 输送室，特别是计量室

6 吸入通道

7 压力通道

8 弹簧

9 密封元件，特别是O形环

10 电连接导线

11 电连接导线

12 电压源

13 压力元件

50 纵轴

100 线圈电路的电路图

101 线圈的欧姆电阻值R_DC

102 线圈的电感

103 电流测量电阻器的欧姆电阻值R_S

104 线圈电压U_C的测量范围

105 二极管

106 接地

107 电流方向

200 电流值I_IST(t)的时间变化图

201 时间轴t

202 电流值的轴I_IST

203 线性增加，直到达到值I_SOLL

204 时间点t^LIMIT

205 时间点t^LIMIT+T

301 方法开始

302 设定在线圈中流动的电流的初始期望电流值I_SOLL＝I_SOLL ^experience

303 执行具有步骤B)、C)、D)、E)、F)、G)、H)和I)的循环

304 根据步骤J)计算差分电感L_D

305 检查是否发生冲程执行

306 确定何时发生冲程执行

307 设定新的期望电流值

308 为下一个循环实现新的期望电流值

309 发出警告消息

Claims

1.一种用于操作泵的方法，

其中所述泵包括用于输送流体的输送室、位移元件和驱动器，

其中所述位移元件至少部分地界定所述输送室，使得所述位移元件的位置或定位变化导致所述输送室的容积变化，

其中所述驱动器包括能够传导电流的线圈、压力元件和联接装置，

其中所述线圈具有欧姆电阻值R_DC和电感L_coil，

其中所述压力元件和所述线圈被构造和布置成使得由在所述线圈中流动的电流产生的磁场导致所述压力元件沿着纵轴从初始位置P1到最终位置P2的冲程移动，

其中所述联接装置将所述压力元件联接到所述位移元件，使得所产生的所述压力元件的冲程移动导致所述位移元件的位置或定位变化，

其中所述位移元件、所述联接装置和所述压力元件被构造和布置成使得当所述压力元件处于所述初始位置P1时，所述输送室包括第一容积，并且当所述压力元件处于所述最终位置P2时，所述输送室包括第二容积，所述第一容积大于所述第二容积，

所述方法包括第一循环，

根据第一备选方案，所述第一循环包括以下步骤：

A)针对在所述线圈中流动的所述电流设定期望电流值I_SOLL，

B)向所述线圈施加电压U_IN，

C)确定在所述线圈中流动的所述电流的电流值I_IST，

D)将测量的所述电流值I_IST与所述期望电流值I_SOLL进行比较，

其中，在步骤D)之后，按以下步骤进行情况区分：

E)如果在步骤D)中进行的所述比较表明I_IST小于I_SOLL，则保持施加的所述电压U_IN并且重复步骤C)和D)，

F)如果在步骤D)中进行的所述比较表明I_IST大于或等于I_SOLL，则调节施加到所述线圈的所述电压U_IN，使得在所述线圈中流动的所述电流的所述电流值I_IST基本上不再进一步增加，

和/或，根据第二备选方案，所述第一循环包括以下步骤：

A)设定目标时间t_SOLL，

B)向所述线圈施加电压U_IN，

C)确定自施加所述电压U_IN以来经过的时间t_IST，

D)将测量的所述时间t_IST与所述目标时间t_SOLL进行比较，

其中，在步骤D)之后，按以下步骤进行情况区分：

E)如果在步骤D)中进行的所述比较表明t_IST小于t_SOLL，则保持施加的所述电压U_IN并且重复步骤C)和D)，

F)如果在步骤D)中进行的所述比较表明t_IST大于或等于t_SOLL，则调节施加到所述线圈的所述电压U_IN，使得在所述线圈中流动的所述电流的所述电流值I_IST基本上不再进一步增加。

2.根据前述权利要求所述的方法，

其中所述泵包括与所述线圈串联连接的具有欧姆电阻值R_S的电流测量电阻器，

其中根据所述第一备选方案或根据所述第二备选方案构造所述第一循环，

所述方法的所述第一循环包括以下进一步的步骤：

G)确定作为时间t的函数的在所述线圈中流动的所述电流的所述电流值I_IST，

H)确定作为时间t的函数的所述电流测量电阻器两端的电压U_S，

I)确定作为时间t的函数的所述线圈两端的电压U_C，

J)基于在步骤G)中确定的电流值I_IST(t)、在步骤H)中确定的电压U_S(t)和在步骤I)中确定的电压U_C(t)，优选根据以下解析式计算作为时间t的函数的差分电感L_D：

其中dt是无穷小的时间间隔，并且其中di表示无穷小的电流值步长，所述电流值步长优选针对时间点t₀如下计算：

di(t₀)＝I_IST(t₀+dt)-I_IST(t₀)。

3.根据前述权利要求所述的方法，

其中，根据另一个第一备选方案，针对所述第一循环之后的所述方法的第二循环，根据在步骤J)中确定的所述差分电感设定新的期望电流值I_SOLL，neu，

或者，根据另一个第二备选方案，针对所述第一循环之后的所述方法的第二循环，根据在步骤J)中确定的所述差分电感设定新的目标时间t_SOLL，neu。

4.根据权利要求2或3中一项所述的方法，

其中，所述方法包括以下进一步的步骤：

K)设定所述差分电感的极限值L_D ^LIMIT，

L)将在步骤J)中计算出的所述差分电感L_D与所述极限值L_D ^LIMIT进行比较，

M)如果在步骤L)中进行的所述比较表明在所述第一循环期间所述差分电感L_D在自施加所述电压U_IN以来经过时间t^LIMIT时首次超过所述极限值L_D ^LIMIT，则：

针对所述第一循环之后的所述方法的第二循环设定新的期望电流值I_SOLL，neu，所述新的期望电流值I_SOLL，neu是根据在所述第一循环期间的时间t^LIMIT时测量的所述电流值I_IST(t^LIMIT)而设定的，

其中，所述新的期望电流值I_SOLL，neu优选对应于在所述第一循环期间的时间t^LIMIT时测量的所述电流值I_IST(t^LIMIT)；

或者针对所述第一循环之后的所述方法的第二循环设定新的目标时间t_SOLL，neu，所述新的目标时间t_SOLL，neu是根据所述时间t^LIMIT而设定的，

其中，所述新的目标时间t_SOLL，neu优选对应于所述时间t^LIMIT。

5.根据权利要求2、3或4中任一项所述的方法，

其中，所述方法包括以下进一步的步骤：

N)确定在所述第一循环期间所述差分电感的时间变化是否在时间t^PEAK处具有全局峰值，

其中所述全局峰值优选被确定为使得其值大于所述差分电感的所述时间变化中的任何时间变化值，

O)如果步骤N)的结果是所述差分电感在所述时间t^PEAK处具有全局峰值，则：

针对所述第一循环之后的所述方法的第二循环设定新的期望电流值I_SOLL，neu，所述新的期望电流值I_SOLL，neu是根据在所述第一循环中的所述时间t^PEAK处测量的所述电流值I_IST(t^PEAK)而设定的，

其中，所述新的期望电流值I_SOLL，neu优选对应于所述电流值I_IST(t^PEAK)；

或者针对所述第一循环之后的所述方法的第二循环设定新的目标时间t_SOLL，neu，所述新的目标时间t_SOLL，neu是根据所述时间t^PEAK而设定的，

其中，所述新的目标时间t_SOLL，neu优选对应于所述时间t^PEAK。

6.根据权利要求3、4或5中任一项所述的方法，

其中所述方法包括在时间上紧接在所述第一循环之后的所述第二循环，

其中所述第二循环至少包括根据所述第一备选方案的步骤A)至F)和/或根据所述第二备选方案的步骤A)至F)，

其中在所述第二循环的步骤A)中，将由所述第一循环确定的所述新的期望电流值I_SOLL，neu设定为所述第二循环的期望电流值，和/或将由所述第一循环确定的所述新的目标时间t_SOLL，neu设定为所述第二循环的目标时间。

7.根据权利要求4、5或6中任一项所述的方法，

其中，所述方法的所述第一循环包括以下步骤：

P)如果步骤L)表明所述差分电感L_D在完整的所述第一循环期间没有超过所述极限值，则：

a)发出警告信号和/或发出警告消息，表明在所述第一循环期间没有发生所述压力元件的冲程移动

和/或

b)如果根据所述第一备选方案构造所述第一循环，则针对在时间上紧接在所述第一循环之后的所述第二循环，保持所述第一循环的所述期望电流值I_SOLL，或者将所述第二循环的所述期望电流值设定为存储的初始值I_SOLL ^experience，使得在所述第二循环期间：I_SOLL＝I_SOLL ^experience，

或者，如果根据所述第二备选方案构造所述第一循环，则针对在时间上紧接在所述第一循环之后的所述第二循环，保持所述第一循环的所述目标时间t_SOLL，或者将所述第二循环的所述目标时间设定为存储的初始值t_SOLL ^experience，使得在所述第二循环期间：t_SOLL＝t_SOLL ^experience。

8.根据权利要求4、5或6中任一项所述的方法，

其中，所述方法的所述第一循环包括以下步骤：

Q)如果步骤N)的结果是所述差分电感L_D在完整的所述第一循环期间没有全局峰值，则：

a)发出警告信号和/或优选发出警告消息，表明在所述第一循环期间没有发生所述压力元件的冲程移动

和/或

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其中，所述方法包括以下步骤：

R)设定时间间隔T，

S)调节施加的所述电压U_IN，使得在所述时间间隔T的持续时间内紧接在达到或超过所述期望电流值I_SOLL之后，所述电流值I_IST基本上处于所述期望电流值I_SOLL，

T)当所述时间间隔T结束时，断开施加到所述线圈的所述电压U_IN。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法是计算机实现的方法。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其中所述泵是隔膜泵，

其中所述位移元件是隔膜，

其中所述联接装置优选是推杆。

12.一种泵，

其中所述泵包括用于输送流体的输送室、位移元件、驱动器、测量装置和控制装置，

其中所述位移元件至少部分地界定所述输送室，使得所述位移元件的位置变化导致所述输送室的容积变化，

其中所述线圈具有欧姆电阻值R_DC和电感L_coil，

其中所述压力元件和所述线圈被构造和布置成使得由在所述线圈中流动的电流产生的磁场能够导致所述压力元件沿着纵轴从初始位置P1到最终位置P2的冲程移动，

其中所述联接装置将所述压力元件联接到所述位移元件，使得所产生的所述压力元件的冲程移动导致所述位移元件的位置变化，

其中所述位移元件、所述联接装置和所述压力元件被构造和布置成使得当所述压力元件处于所述初始位置P1时，所述输送室包括第一容积值，并且当所述压力元件处于所述最终位置P2时，所述输送室包括第二容积值，所述第一容积值大于所述第二容积值，

其中所述测量装置和所述控制装置被布置成当所述泵运行时，执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。

13.根据权利要求12所述的泵，

其中所述泵包括弹簧元件，

其中所述弹簧元件被构造和布置成如果所述位移元件偏离所述初始位置P1，则在所述位移元件上施加指向所述初始位置P1的回复力。