DE102011015903B4 - Pump arrangement - Google Patents
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Abstract
Pumpenanordnung mit mehreren Konstantpumpen (P1, P2, P3), die gemeinsam von einem Elektromotor (40) antreibbar sind, dessen Drehzahl von einem Frequenzumrichter über einen Regelkreis (34, 38) einstellbar ist, wobei jede Konstantpumpe (P1, P2, P3) eine Arbeitsleitung (2, 4, 6) hat, in der jeweils ein Schaltventil (10, 12, 14) angeordnet ist, über das ein Fördervolumenstrom der zugeordneten Konstantpumpe (P1, P2, P3) zu einem Tank (T) abführbar ist, wobei die einzelnen Arbeitsleitungen (2, 4, 6) an einem gemeinsamen Hochdruckanschluss oder in eine gemeinsame Hockdruckleitung (8) münden, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltventile (10, 12, 14) in Abhängigkeit von einer Schwelldrehzahl des Elektromotors (40) schaltbar sind.Pump arrangement with several constant pumps (P1, P2, P3) which can be driven jointly by an electric motor (40), the speed of which can be set by a frequency converter via a control circuit (34, 38), each constant pump (P1, P2, P3) having one Working line (2, 4, 6) in each of which a switching valve (10, 12, 14) is arranged, via which a delivery volume flow of the assigned constant pump (P1, P2, P3) can be discharged to a tank (T), the individual working lines (2, 4, 6) open at a common high pressure connection or in a common high pressure line (8), characterized in that the switching valves (10, 12, 14) can be switched depending on a threshold speed of the electric motor (40).
Description
Die Erfindung betrifft eine Pumpenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zu deren Betrieb.The invention relates to a pump arrangement according to the preamble of
Die
Die Druckschrift
Nachteilig an dieser Pumpenanordnung ist, dass sie zur Versorgung eines Verbrauchers mit zwei entgegen gesetzten Druckräumen vorgesehen ist.The disadvantage of this pump arrangement is that it is provided to supply a consumer with two opposite pressure chambers.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Pumpenanordnung zu schaffen, die zur Versorgung mehrerer und unterschiedlicher Verbraucher eingesetzt werden kann.In contrast, the invention is based on the object of creating a pump arrangement which can be used to supply several and different consumers.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Pumpenanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren zu deren Betrieb gemäß den Patentansprüchen 8 bzw. 9.This object is achieved by a pump arrangement having the features of
Die erfindungsgemäße Pumpenanordnung hat mehrere parallel geschaltete Konstantpumpen, die gemeinsam von einem drehzahlvariablen Antrieb angetrieben werden. Jede Konstantpumpe hat eine zugeordnete Arbeitsleitung, in der jeweils ein Schaltventil angeordnet ist, über das ein Fördervolumenstrom der zugeordneten Konstantpumpe zu einem Tank abgeführt werden kann. Die Arbeitsleitungen münden an einem gemeinsamen Hochdruckanschluss bzw. in eine gemeinsame Hockdruckleitung der Pumpenanordnung. Erfindungsgemäß können die Schaltventile zum Deaktivieren bzw. Wirkungslos-Schalten oder zum Aktivieren bzw. Zuschalten der zugeordneten Konstantpumpe in Abhängigkeit von Schwelldrehzahlen des drehzahlvariablen Antriebs geschaltet bzw. betätigt werden. Damit ist eine Pumpenanordnung geschaffen, die mit erhöhter Flexibilität zur Versorgung mehrerer und unterschiedlicher Verbraucher eingesetzt werden kann.The pump arrangement according to the invention has several constant pumps connected in parallel, which are driven jointly by a variable-speed drive. Each fixed displacement pump has an assigned working line, in each of which a switching valve is arranged, via which a delivery volume flow of the assigned fixed displacement pump can be discharged to a tank. The working lines open out at a common high pressure connection or in a common high pressure line of the pump arrangement. According to the invention, the switching valves can be switched or actuated for deactivating or ineffective switching or for activating or switching on the associated constant pump as a function of threshold speeds of the variable-speed drive. This creates a pump arrangement that can be used with increased flexibility to supply several and different consumers.
Erfindungsgemäß ist der drehzahlvariable Antrieb ein Elektromotor, wobei die Drehzahl des Elektromotors von einem Frequenzumrichter über den Regelkreis einstellbar ist.According to the invention, the variable-speed drive is an electric motor, the speed of the electric motor being adjustable by a frequency converter via the control loop.
Dabei kann im closed-loop-Betrieb (geschlossener Regelkreis) am Elektromotor ein Drehzahlsensor vorgesehen, der an den Regelkreis angeschlossen ist.A speed sensor connected to the control circuit can be provided on the electric motor in closed-loop operation.
Oder gemäß einer kostengünstigeren Variante kann im open-loop-Betrieb (offener Regelkreis) ein Ersatzschaltbild bzw. Drehzahlmodell im Frequenzumrichter gebildet werden.Or, according to a more cost-effective variant, an equivalent circuit diagram or speed model can be created in the frequency converter in open-loop operation (open control loop).
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.Further advantageous refinements of the invention are described in the dependent claims.
Es wird besonders bevorzugt, wenn die Pumpenanordnung ein Konstantdrucksystem ist, in dessen Hockdruckleitung auch bei verschiedenen Drehzahlen des drehzahlvariablen Antriebs ein konstanter Arbeitsdruck erzeugt und gehalten werden kann. Diese geschieht mit dem Regelkreis, der einen Drucksensor aufweist, über den ein Lastdruck in der gemeinsamen Hochdruckleitung bestimmt werden kann. Über den Regelkreis können die damit verbundenen Schaltventile geschaltet werden. Damit können hydraulische Verbraucher über die Pumpenanordnung mit konstanter Kraft bzw. Drehmoment und mit veränderlicher Geschwindigkeit betrieben werden.It is particularly preferred if the pump arrangement is a constant pressure system, in the high pressure line of which a constant working pressure can be generated and maintained even at different speeds of the variable speed drive. This is done with the control circuit, which has a pressure sensor, via which a load pressure in the common high-pressure line can be determined. The switching valves connected to it can be switched via the control circuit. Hydraulic consumers can thus be operated via the pump arrangement with constant force or torque and at variable speed.
Vorzugsweise sind die Konstantpumpen über Wellen mit Kupplungen aneinander und/oder an den Elektromotor koppelbar. So können einzelne Konstantpumpen auch komplett still gelegt werden.The fixed displacement pumps can preferably be coupled to one another and / or to the electric motor via shafts with couplings. In this way, individual fixed displacement pumps can also be shut down completely.
Wenn die Konstantpumpen unterschiedliche Nenn-Fördervolumina haben, ergeben sich verschieden Kombinationsmöglichkeiten der Konstantpumpen, so dass das Drehzahlband des Elektromotors weiter eingeschränkt werden kann. Dabei kann die Konstantpumpe mit dem geringsten Nenn-Fördervolumen für einen Nullhub-Betrieb des Verbrauchers und/oder für einen Druckhaltebetrieb zur Kompensation von Leckagen der erfindungsgemäßen Pumpenanordnung oder des von ihr versorgten Verbrauchers ausgelegt werden.If the fixed displacement pumps have different nominal delivery volumes, there are various possible combinations of the fixed displacement pumps, so that the speed range of the electric motor can be further restricted. The fixed displacement pump with the lowest nominal delivery volume can be designed for zero stroke operation of the consumer and / or for pressure holding operation to compensate for leaks in the pump arrangement according to the invention or the consumer it supplies.
Wenn die Schaltventile über eine gemeinsame rückführende Tankleitung mit dem Tank verbunden sind, können in der Tankleitung ein Kühler und/oder ein Filter angeordnet sein.If the switching valves are connected to the tank via a common return tank line, a cooler and / or a filter can be arranged in the tank line.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Pumpenanordnung ist an die gemeinsame Hockdruckleitung ein Druckspeicher angeschlossen.In a preferred development of the pump arrangement according to the invention, a pressure accumulator is connected to the common high-pressure line.
Dabei wird es besonders bevorzugt, wenn zwischen dem Druckspeicher und der Hochdruckleitung ein einstellbares Drosselrückschlagventil angeordnet ist. Es kann zusammen mit dem Druckspeicher als Dämpfungsglied wirken.It is particularly preferred if an adjustable one-way flow control valve is arranged between the pressure accumulator and the high pressure line. It can act as an attenuator together with the pressure accumulator.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erhöhen eines Volumenstroms in der gemeinsamen Hochdruckleitung einer Pumpenanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche hat folgende Schritte:
- - insbesondere stetiges - Erhöhen der Drehzahl des Elektromotors;
- - Aktivieren oder Zuschalten einer der Konstantpumpen über das ihr zugeordnete Schaltventil mittels der - vorzugsweise einstellbaren - Schwelldrehzahl; und
- - insbesondere stetiges - Erhöhen der Drehzahl des Elektromotors.
- - in particular steady - increasing the speed of the electric motor;
- - Activation or connection of one of the constant pumps via the switching valve assigned to it by means of the - preferably adjustable - threshold speed; and
- - in particular steady - increasing the speed of the electric motor.
Damit ist ein Verfahren zum Betrieb einer Pumpenanordnung geschaffen, deren Elektromotor weitgehend in einem breiten Drehzahlband betrieben werden kann.This creates a method for operating a pump arrangement, the electric motor of which can largely be operated in a wide speed range.
Beim mittleren Schritt „Aktivieren oder Zuschalten einer der Konstantpumpen“ kann ein
- - insbesondere sprunghaftes - Absenken der Drehzahl des Elektromotors erfolgen. Damit kann der theoretisch sprunghaft steigende Volumenstrom in der Hochdruckleitung kompensiert werden.
- - in particular abrupt - lowering of the speed of the electric motor take place. In this way, the theoretically sudden increase in volume flow in the high-pressure line can be compensated.
Dem entsprechend hat das erfindungsgemäße Verfahren zum Verringern eines Volumenstroms in der gemeinsamen Hochdruckleitung einer Pumpenanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche die Schritte:
- - insbesondere stetiges - Verringern der Drehzahl des Elektromotors;
- - Deaktivieren oder Wirkungslos-Schalten einer der Konstantpumpen über das ihr zugeordnete Schaltventil mittels der - vorzugsweise einstellbaren - Schwelldrehzahl; und
- - insbesondere stetiges - Verringern der Drehzahl des Elektromotors.
- - in particular steady - reducing the speed of the electric motor;
- - Deactivation or ineffective switching of one of the constant pumps via the switching valve assigned to it by means of the - preferably adjustable - threshold speed; and
- - in particular steady - reducing the speed of the electric motor.
Damit ist ein Verfahren zum Betrieb einer Pumpenanordnung geschaffen, deren Elektromotor weitgehend in einem breiten Drehzahlband betrieben werden kann.This creates a method for operating a pump arrangement, the electric motor of which can largely be operated in a wide speed range.
Beim mittleren Schritt „Deaktivieren oder Wirkungslos-Schalten einer der Konstantpumpen“ kann ein - insbesondere sprunghaftes - Erhöhen der Drehzahl des Elektromotors erfolgen. Damit kann der theoretisch sprunghaft fallende Volumenstrom in der Hochdruckleitung kompensiert werden.In the middle step “Deactivating or switching one of the constant pumps to ineffective”, the speed of the electric motor can be increased, especially abruptly. This allows the theoretically sudden drop in volume flow in the high-pressure line to be compensated.
Bei den beiden Verfahren wird es besonders bevorzugt, wenn das Aktivieren bzw. Zuschalten einer der Konstantpumpen bei einer höheren Schwelldrehzahl (z.B. 1500 1/min) und das Deaktivieren bzw. Wirkungslos-Schalten der gleichen Konstantpumpe bei einer geringeren Schwelldrehzahl (z.B. 500 1/min) erfolgen. Damit ergibt sich ein Drehzahlband mit einer breiten Hysterese.With both methods, it is particularly preferred if the activation or connection of one of the constant pumps at a higher threshold speed (e.g. 1500 1 / min) and the deactivation or ineffective switching of the same constant pump at a lower threshold speed (e.g. 500 1 / min ) respectively. This results in a speed range with a wide hysteresis.
Im Folgenden wird anhand der Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung detailliert beschrieben. Es zeigen:
-
1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Pumpenanordnung bei maximalem Volumenstrombedarf eines Verbrauchers; und -
2 das Ausführungsbeispiel gemäß1 im Nullhub- bzw. Druckhaltebetrieb.
-
1 an embodiment of a pump arrangement according to the invention with a maximum volume flow requirement of a consumer; and -
2 the embodiment according to1 in zero stroke or pressure holding operation.
Die drei Konstantpumpen können unterschiedliche Nenn-Fördervolumina haben. Gemäß dieser Option wird im Folgenden zwischen einer großen Konstantpumpe
In den Arbeitsleitungen
In der Verbindungsleitung
In einem Abschnitt der Tankleitung
In einem Abschnitt der Tankleitung
An die Hochdruckleitung
Die Konstantpumpen müssen nicht über Kupplungen verbunden sein, sie können auch direkt miteinander verbunden sein und eine Mehrfachpumpe bilden.The fixed displacement pumps do not have to be connected via couplings; they can also be connected directly to one another and form a multiple pump.
An die Hochdruckleitung
Wenn vom Verbraucher
Bei einer speziellen Auslegung des beschriebenen Ausführungsbeispiels kann der Elektromotor
- - große Konstantpumpe
P3 und mittlere KonstantpumpeP2 fördern zum Verbraucher1 ; - - große Konstantpumpe
P3 und kleiner KonstantpumpeP1 fördern zum Verbraucher1 ; - - mittlere Konstantpumpe
P2 und kleiner KonstantpumpeP1 fördern zum Verbraucher1 ; - - nur große Konstantpumpe
P3 fördert zum Verbraucher 1 ; und - - nur mittlere Konstantpumpe
P2 fördert zum Verbraucher 1 .
- - large fixed displacement pump
P3 and medium fixed displacement pumpP2 promote to theconsumer 1 ; - - large fixed displacement pump
P3 and small fixed displacement pumpP1 promote to theconsumer 1 ; - - medium fixed displacement pump
P2 and small fixed displacement pumpP1 promote to theconsumer 1 ; - - only large fixed displacement pump
P3 promotes to theconsumer 1 ; and - - only medium fixed displacement pump
P2 promotes to theconsumer 1 .
Damit ist eine vergleichsweise „breite“ Variation des gemeinsamen Förder-Volumenstroms in die Hochdruckleitung
Im Folgenden wird ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Pumpenanordnung erläutert: Im Nullhub reicht eine 10ccm-Pumpe, um den Leckageausgleich des Verbrauchers
Bei maximalem Volumenstrombedarf des Verbrauchers
Im Verzögerungsvorgang fördern solange beide Konstantpumpen
Offenbart ist eine Pumpenanordnung - vorzugsweise als Konstantdrucksystem - mit mehreren parallel geschalteten Konstantpumpen, die gemeinsam von einem drehzahlvariablen Antrieb angetrieben werden. Jede Konstantpumpe hat eine zugeordnete Arbeitsleitung, in der jeweils ein Schaltventil angeordnet ist, über das ein Fördervolumenstrom der zugeordneten Konstantpumpe zu einem Tank abgeführt werden kann. Die Arbeitsleitungen münden in eine gemeinsame Hockdruckleitung der Pumpenanordnung. Erfindungsgemäß können die Schaltventile zum Deaktivieren bzw. Wirkungslos-Schalten oder zum Aktivieren bzw. Zuschalten der zugeordneten Konstantpumpe in Abhängigkeit einer jeweiligen Schwelldrehzahl des drehzahlvariablen Antriebs geschaltet bzw. betätigt werden. Die geschieht vorzugsweise über einen Regelkreis. Damit ist eine Pumpenanordnung geschaffen, deren drehzahlvariabler Antrieb weitgehend in einem breiten Drehzahlband betrieben werden kann.Disclosed is a pump arrangement - preferably as a constant pressure system - with a plurality of constant pumps connected in parallel, which are jointly driven by a variable-speed drive. Each fixed displacement pump has an assigned working line, in each of which a switching valve is arranged, via which a delivery volume flow of the assigned fixed displacement pump can be discharged to a tank. The working lines open into a common high-pressure line of the pump arrangement. According to the invention, the switching valves can be switched or actuated for deactivating or switching ineffectively or for activating or switching on the associated constant pump as a function of a respective threshold speed of the variable-speed drive. This is preferably done via a control loop. This creates a pump arrangement whose variable-speed drive can largely be operated in a wide speed range.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Verbraucherconsumer
- 2, 4, 62, 4, 6
- ArbeitsleitungWork management
- 88th
- HochdruckleitungHigh pressure line
- 10, 12, 1410, 12, 14
- SchaltventilSwitching valve
- 16, 18, 2016, 18, 20
- EntlastungsleitungDischarge line
- 2121
- VerbindungsleitungConnecting line
- 2222nd
- TankleitungTank line
- 24, 2624, 26
- Rückschlagventilcheck valve
- 2828
- Filterfilter
- 3030th
- Kühlercooler
- 3232
- SteuerleitungControl line
- 3434
- DrucksensorPressure sensor
- 3636
- SignalleitungSignal line
- 3838
- SteuereinheitControl unit
- 4040
- ElektromotorElectric motor
- 4242
- Antriebswelledrive shaft
- 44, 4644, 46
- VerbindungswelleConnecting shaft
- 48, 50, 5248, 50, 52
- Kupplungcoupling
- 54, 56, 5854, 56, 58
- elektrische Leitungelectrical line
- 6060
- Drossel-RückschlagventilOne-way flow control valve
- 6262
- Druckspeicher Pressure accumulator
- P1P1
- kleine Konstantpumpesmall fixed displacement pump
- P2P2
- mittlere Konstantpumpemedium fixed displacement pump
- P3P3
- große Konstantpumpelarge fixed displacement pump
- TT
- Tanktank
Claims (10)
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102011015903A1 DE102011015903A1 (en) | 2012-10-04 |
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Legal Events
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R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
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