DE102009020414A1 - Homogenization of the flow rate in oscillating positive displacement pumps - Google Patents
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Abstract
Bei einem Verfahren zur Vergleichmäßigung des Förderstroms bei oszillierenden Verdrängerpumpen, deren Antrieb mittels eines Antriebsmotors über eine rotierende Welle erfolgt, wird derart vorgegangen, dass die Erzeugung des Fluidförderstroms in einer Förderleitung (5) mittels wenigstens zweier oszillierender Verdrängerpumpen (1, 2) erfolgt, deren Antriebsmotoren (6, 7) derart gesteuert werden, dass der insgesamt erzeugte Förderstrom in der Förderleitung (5) weitgehend gleichmäßig bzw. konstant ist. Die zur Durchführung dieses Verfahrens vorgesehene Vorrichtung gemäß der Erfindung zeichnet sich aus durch wenigstens zwei oszillierende Verdrängerpumpen (1, 2), deren Druckleitung (3, 4) zum Überlagern der einzelnen Förderströme an eine gemeinsame Förderleitung (5) angeschlossen ist und die jeweils einen Antriebsmotor (6, 7) aufweisen, die ohne mechanische Kopplung in elektronischer Synchronisation zum Erzielen eines weitgehend gleichmäßigen bzw. konstanten Summenförderstroms betreibbar sind.In a method for equalizing the flow rate in oscillating displacement pumps whose drive is effected by means of a drive motor via a rotating shaft, the procedure is such that the generation of the fluid flow in a conveying line (5) by means of at least two oscillating displacement pumps (1, 2) takes place Drive motors (6, 7) are controlled such that the total flow rate generated in the delivery line (5) is substantially uniform or constant. The device provided for carrying out this method according to the invention is characterized by at least two oscillating positive displacement pumps (1, 2) whose pressure line (3, 4) for superimposing the individual flow rates on a common feed line (5) is connected and each having a drive motor (6, 7), which are operable without mechanical coupling in electronic synchronization to achieve a substantially uniform or constant sum flow.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vergleichmäßigung des Förderstroms bei oszillierenden Verdrängerpumpen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a method for equalization the flow rate at oscillating displacement pumps according to the preamble of claim 1.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6.The The invention also relates to a device for implementation this method according to the preamble of the claim 6th
Beim Betrieb oszillierender Verdrängerpumpen ist es aus grundsätzlichen Erwägungen heraus erwünscht, einen weitgehend konstanten Förderstrom zu erzielen. Dies gilt allein schon deswegen, weil ansonsten in der Druck- bzw. Förderleitung nachteilige Erscheinungen auftreten. Diese bestehen z. B. darin, dass bei jedem Druckhub eine Druckpulsation in der Förderleitung entsteht, welche die Leitungen des gesamten Systems nachteilig beeinflussen kann und deshalb mittels gesonderter Pulsationsdämpfer und dgl. unterdrückt bzw. verhindert werden muss.At the Operation of oscillating positive displacement pumps is fundamental Considerations desired, a largely to achieve constant flow rate. This is already true because otherwise in the pressure or delivery line disadvantageous Appearances occur. These consist z. B. in that at each Pressure stroke creates a pressure pulsation in the delivery line, which adversely affect the lines of the entire system can and therefore by means of separate pulsation damper and the like. Must be suppressed or prevented.
Um daher einen weitgehend konstanten Förderstrom bei oszillierenden Verdrängerpumpen zu erreichen, ist es beispielsweise schon bekannt, Pumpen nicht als Einfachpumpen zu bauen, sondern mindestens als Dreifachpumpe mit gleichmäßgiem Exzenterversatz vorzusehen. Durch die Überlagerung der Förderströme nimmt mit zunehmender Zylinderzahl die Pulsation des Förderstromes ab. Dies ist für viele Fälle jedoch nicht ausreichend, so zusätzliche Maßnahmen zur Pulsationsdämpfung notwendig werden. Dies erfordert jedoch einen beträchtlichen konstruktiven Aufwand.Around therefore a largely constant flow at oscillating For example, it is already possible to reach positive displacement pumps known not to build pumps as a single pump, but at least as a triple pump with gleichmäßgiem eccentric offset provided. Due to the superimposition of the flow rates decreases with increasing cylinder number, the pulsation of the flow from. However, this is not enough for many cases so additional measures for pulsation damping become necessary. However, this requires a considerable constructive Effort.
Außerdem
ist es bekannt (
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der gattungsgemäßen Art zur Beseitigung der geschilderten Nachteile derart auszugestalten, dass es mittels einfacher konstruktiver Mittel bei vertretbarem wirtschaftlichem Aufwand die Erzielung eines weitgehend gleichmäßigen bzw. konstanten Förderstroms ermöglicht.Of the The invention is therefore based on the object, the method of the generic To design the way of eliminating the described disadvantages in such a way that it can be achieved by means of simple constructive means economic effort to achieve a largely uniform or constant flow rate allows.
Außerdem soll eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen werden, die einfach betreibbar ist.Furthermore is intended a device for carrying out this method be created, which is easy to operate.
Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.These Task is with the method according to the invention solved by the features of claim 1. advantageous Embodiments thereof are in the further claims described.
Die Merkmale der erfindungsgemäß geschaffenen Vorrichtung ergeben sich aus Anspruch 6. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen aufgeführt.The Features of the inventively created device emerge from claim 6. Advantageous embodiments thereof are listed in the further claims.
Dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Vergleichmäßigung des Förderstroms bei oszillierenden Verdrängerpumpen liegt der wesentliche Gedanke zugrunde, dass die Erzeugung des Fluidstroms in einer Förderleitung mittels wenigstens zweier oszillierender Verdrängerpumpen erfolgt, deren Antriebsmotoren derart gesteuert werden, dass der insgesamt erzeugte Förderstrom in der Förderleitung weitgehend gleichmäßig bzw. konstant ist.the Inventive method for equalization the flow rate at oscillating displacement pumps The essential idea underlying the generation of the fluid flow in a conveying line by means of at least two oscillating Positive displacement takes place, the drive motors so be controlled, that the total generated flow in the delivery line largely evenly or constant.
Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass die Verdrängerpumpen im Verbund miteinander ohne mechanische Kopplung betrieben werden.According to the invention furthermore provided that the positive displacement pumps in the composite be operated together without mechanical coupling.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Verdrängerpumpen derart elektronisch synchronisiert betrieben werden, dass ein nahezu pulsationsfreier gleichförmiger Förderstrom (Volumenstrom) in der gemeinsamen Förderleitung erzeugt wird.It is within the scope of the invention, that the positive displacement pumps be operated electronically synchronized so that a nearly pulsation-free, uniform flow rate (volume flow) is generated in the common delivery line.
Zweckmäßigerweise kann das erfindungsgemäße Verfahren derart betrieben werden, dass der Antriebsmotor jeder Verdrängerpumpe in seiner Drehzahl derart verändert wird, dass die überlagerten Förderströme der Verdrängerpumpen einen weitgehend konstanten Summenförderstrom ergeben.Conveniently, the process according to the invention can be operated in this way be that the drive motor of each positive displacement pump in its speed is changed so that the superimposed Flow rates of positive displacement pumps a largely constant sum flow yield.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die Welle des Antriebsmotors jeder Verdrängerpumpe zum Erreichen der Konstantcharakteristik des Summenförderstroms eine angepasste Drehbewegung ausführt.Special Benefits arise when the shaft of the drive motor of each positive displacement pump for Achieving the constant characteristic of the total flow rate performs an adapted rotational movement.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des vorerwähnten Verfahrens ist versehen mit wenigstens zwei oszillierenden Verdrängerpumpen, deren Druckleitung zum Überlagern der einzelnen Förderströme an eine gemeinsame Förderleitung angeschlossen ist und die jeweils einen Antriebsmotor aufweisen, die ohne mechanische Kopplung in elektronischer Synchronisation zum Erzielen eines weitgehend gleichmäßigen bzw. konstanten Summenförderstroms betreibbar sind.The inventive device for implementation the aforesaid method is provided with at least two oscillating positive displacement pumps, their pressure line for superimposing the individual flow rates is connected to a common conveyor line and each having a drive motor without mechanical coupling in electronic synchronization to achieve a largely uniform or constant total flow are operable.
Vorteilhafter Weise ist der Antrieb jeder Verdrängungspumpe ein hochdynamischer Antrieb. Dies kann ein Servomotor, vorzugsweise ein permanenterregter Drehstrom-Synchronservomotor sein.Advantageously, the drive of each displacement pump is a highly dynamic drive. This may be a servomotor, preferably a permanent magnet three-phase synchronous servo motor.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Verdrängerpumpen Membranpumpen sind.It is within the scope of the invention, that the positive displacement pumps Diaphragm pumps are.
Mit der Erfindung ist es somit möglich, aufgrund der gezielt durchgeführten Überlagerung der Förderströme zweier Einzelpumpen die Druckpulsation in der gemeinsamen Förderleitung auch ohne Pulsationsdämpfer zu verhindern und gleichzeitig einen weitgehend konstanten Förderstrom zu erreichen. Dies erfolgt durch exakte elektronische Synchronisation der mechanisch nicht gekoppelten Verdrängerpumpen.With The invention thus makes it possible, due to the targeted performed superimposition of the flow rates two single pumps, the pressure pulsation in the common delivery line Even without pulsation damper to prevent and at the same time to achieve a largely constant flow rate. This done by exact electronic synchronization of the mechanical uncoupled positive displacement pumps.
Um
schließlich zu kontrollieren, ob die erwünschte
Konstantcharakteristik des Förderstroms erreicht wird,
sind schon verschiedene Verfahren bekannt (
Die Erfindung wird im Folgenden in Form eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:The Invention will be hereinafter in the form of an embodiment explained in more detail with reference to the drawing. This shows in:
Wie
aus
Die
mechanisch nicht gekoppelten Membranpumpen
Die
Antriebsmotoren
Diese
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebene
Vorgehensweise ist durch die einzelnen Diagramme in
Diagramm
Dies
wird nicht zuletzt dadurch bewirkt, dass die Winkelgeschwindigkeit
der Exzenterwellen der jeweiligen Membranpumpen
Schließlich
zeigt das Diagramm gemäß
Die
Diagramme gemäß
Falls
dieser Wertverlust gleichwohl ausgeglichen werden soll, ergibt sich
dann eine Darstellung der Fluidgeschwindigkeit über der
Zeit t gemäß
Wie
hierzu aus
Zum Verständnis des Begriffes des ”toten Kompressionsweges hK” wird von der bekannten Tatsache ausgegangen, dass jede oszillierende Verdrängerpumpe einen Förderzyklus aufweist. Dieser besteht
- – aus einer Ansaugphase, in der das Fluid in eine Pumpenkammer angesaugt wird,
- – einer Kompressionsphase, in der das angesaugte Fluid auf Förderdruck gebracht wird,
- – einer Förderphase, in der ein Teil des komprimierten Fluids aus der Pumpenkammer ausgestoßen wird, und
- – schließlich einer Dekompressions- bzw. Expansionsphase, in der das in der Pumpenkammer verbliebene Fluid wieder auf Ansaugdruck gebracht wird. Hierbei benötigt jede oszillierende Verdrängerpumpe für die Kompression des Fluids vom Saugdruck auf den Förderdruck einen bestimmten geringen Kolbenweg, den sog. toten Kompressionsweg hK, der in der Kompressionszeit zurückgelegt wird.
- From a suction phase, in which the fluid is sucked into a pump chamber,
- A compression phase in which the sucked fluid is brought to delivery pressure,
- A delivery phase in which a part of the compressed fluid is expelled from the pump chamber, and
- - Finally, a decompression or expansion phase in which the remaining fluid in the pump chamber is brought back to suction pressure. In this case, each oscillating positive displacement pump for the compression of the fluid from the suction pressure to the delivery pressure requires a certain small piston travel, the so-called dead compression travel hK, which is covered in the compression time.
Hinsichtlich vorstehend nicht im Einzelnen erläuterter Merkmale wird abschließend ausdrücklich auf die Ansprüche sowie die Zeichnung verwiesen.Regarding not explained in detail above finally, expressly to the claims as well as the drawing referenced.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |