DE102011104290A1 - Conveying and dosing system for supplying e.g. fuel into stationary heating system, has driven electromagnets of individually driven reciprocating piston pumps supplied with pulsed electrical energy by common electrical control unit - Google Patents

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    • F04B23/04—Combinations of two or more pumps
    • F04B23/06—Combinations of two or more pumps the pumps being all of reciprocating positive-displacement type

Abstract

The system (1) has electromagnetically, individually driven reciprocating piston pumps (2, 3) fluidically connected in series. Driven electromagnets (12, 14) of the pumps are supplied with pulsed electrical energy by a common electrical control unit (16). One of the pumps (3) is connected with a system to be supplied (11) by a non-return valve (20). The control unit is designed and/or programmed such that the control unit supplies the other pump (2) with the pulsed electrical energy after switching on the system, where a frequency of the energy is produced in the control unit. An independent claim is also included for a method for operating a conveying and dosing system.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Förderung und Dosierung von Flüssigkeiten, das aus zwei Hubkolbenpumpen und der zugehörigen elektrischen Ansteuerung besteht, sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Systems. Das System soll vorzugsweise Heizöl in stationären Heizanlagen fördern und dosieren.The invention relates to a system for conveying and metering of liquids, which consists of two reciprocating pumps and the associated electrical control, and a method for operating such a system. The system should preferably promote and meter fuel oil in stationary heating systems.

Hubkolbenpumpen zur Dosierung von Kraftstoff öder Heizöl sind bekannt, zum Beispiel aus der DE 10132959 und der DE 19948342 . Auch Hubkolbenpumpen zur Förderung von Flüssigkeiten werden als bekannt vorausgesetzt. Ebenfalls bekannt sind Anordnungen von Mehrfachpumpen, die in Reihe geschaltet sind, zum Beispiel aus der DE 110426 . Solche bekannten Mehrfachpumpen werden in der Regel durch einen gemeinsamen Motor angetrieben. Für eine Anwendung in neuartigen stationären Heizanlagen soll das Förder- und Dosiersystem das Heizöl nicht nur sicher aus dem Tank ansaugen, filtern, entlüften und dosieren, sondern das pro Zeiteinheit abgegebene Flüssigkeitsvolumen entsprechend einem Vorgabesignal mit hoher Genauigkeit verändern. Solche verstellbaren Förder- und Dosiersysteme wurden bisher selten benötigt und deshalb nur selten entwickelt. Bei bekannten Doppelpumpenaggregaten mit einem Antriebsmotor können die Pumpen nicht unabhängig betrieben werden, daraus ergeben sich Zielkonflikte für den Betrieb der Doppelpumpen:

  • – Während die Vorförderpumpe noch die Saugleitung entlüftet, läuft die Hochdruckpumpe trocken
  • – Die Frequenz oder Drehzahl der Hochdruckpumpe soll sich nach der erforderlichen Fördermenge richten, die Frequenz oder Drehzahl der Saugpumpe dagegen nach den Ansaugbedingungen.
Reciprocating pumps for metering fuel or heating oil are known, for example from the DE 10132959 and the DE 19948342 , Also reciprocating pumps for the promotion of liquids are assumed to be known. Also known are arrangements of multiple pumps, which are connected in series, for example from the DE 110426 , Such known multiple pumps are usually driven by a common motor. For use in novel stationary heating systems, the delivery and dosing system should not only safely suck, filter, vent and dose the heating oil from the tank, but also change the volume of liquid dispensed per unit time with high accuracy in accordance with a default signal. Such adjustable delivery and metering systems have rarely been needed and therefore rarely developed. In known double pump units with a drive motor, the pumps can not be operated independently, resulting in conflicting goals for the operation of the double pumps:
  • - While the pre-feed pump is still venting the suction line, the high-pressure pump runs dry
  • - The frequency or speed of the high pressure pump should depend on the required flow rate, the frequency or speed of the suction pump, however, according to the suction conditions.

Bei konstanter Fördermenge lassen sich diese Zielkonflikte noch durch Kompromisse lösen, aber bei variabler Fördermenge sind diese Zielkonflikte kaum noch durch Kompromisse lösbar, es stellt sich entweder ein zu großer Verschleiß durch unzureichende Entlüftung oder ein unzureichendes Ansaugverhalten ein. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Förder- und Dosiersystem zu beschreiben, das einen zeitlich unterschiedlichen, aber aufeinander abgestimmten Betrieb von zwei fluidisch in Reihe geschalteten Hubkolbenpumpen ermöglicht, wobei die erste Hubkolbenpumpe, die Vorförderpumpe, mit einem zeitlichen Vorlauf zu fördern beginnt. Damit kann erreicht werden, dass zu Beginn der Arbeit der zweiten Hubkolbenpumpe, der Hochdruckpumpe, für diese gut entlüftete Flüssigkeit verfügbar ist. Damit kann in der empfindlichen Hochdruckpumpe Trockenlauf und Kavitation vermieden werden. Die Hochdruckpumpe ist empfindlicher, weil sie ein kleineres Spiel zwischen Pumpenkolben und Zylinder aufweist, was wegen der Vermeidung großer Leckage erforderlich ist. Eine große Leckage aber muss unbedingt vermieden werden, weil sie eine starke Abhängigkeit der Dosiermenge von dem Druck des zu versorgenden Systems bewirkt. Diese Druckabhängigkeit ist unerwünscht, sie bewirkt bei hohem Druck eine Unterförderung und bei niedrigem Druck eine Überförderung, beides muss aber unbedingt vermieden werden. Während des laufenden Betriebs soll die Förderleistung der Hochdruckpumpe entsprechend dem Bedarf der Heizanlage verstellbar sein und optional kann die Förderleistung der Vorförderpumpe ebenfalls bedarfsgerecht verstellt werden, so dass jederzeit gefilterte und entlüftete Flüssigkeit in ausreichender Menge am Sauganschluss der Hochdruckpumpe zu Verfügung steht. Als Nebenaufgabe soll die Hochdruckpumpe so gestaltet sein, dass eine sichere fluidische Trennung zwischen dem Förder- und Dosiersystem und dem zu versorgenden System auch ohne ein zusätzliches Schaltventil bewirkt werden kann. Die Hauptaufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst, die Nebenaufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des zweiten Anspruchs. Die weiteren Ansprüche beschreiben vorteilhafte weitere Merkmale des Förder- und Dosiersystems sowie ein Verfahren zum Betrieb des Systems. Das erfindungsgemäße Förder- und Dosiersystem besteht aus einer Vorförderpumpe, der ersten Hubkolbenpumpe, einer Hochdruckpumpe, der zweiten Hubkolbenpumpe, einer elektrischen Ansteuerung mit ihren elektrischen Verbindungen, den zur mechanischen Verbindung notwendigen Gehäuseteilen und den zur fluidischen Verbindung notwendigen Anschlusselementen. Es steht mit einer Filter- und Entlüftungseinheit, einem Vorratstank, einer übergeordneten Steuerung und einem zu versorgenden System über Leitungen in Wirkverbindung. Die beiden Pumpen sind als elektromagnetisch angetriebene Hubkolbenpumpen ausgeführt. Die elektrische Ansteuerung ist so programmiert, dass sie nach dem Einschalten des Systems zunächst nur die Vorförderpumpe mit einer gepulsten elektrischen Energie versorgt. Die elektrische Energie wird entweder als geschaltete Spannung bereitgestellt, dann stellt sich der Spulenstrom als Funktion des Spulenwiderstands ein, oder sie wird als geregelter Strom bereitgestellt, dann stellt sich die Spannung als Funktion des Spulenwiderstands ein. Beide Verfahren sind gebräuchlich; die Stromregelung ist aufwändiger, aber sie vermeidet die Abhängigkeit des Stroms von der Temperatur der Spule und der Versorgungsspannung. Die Vorförderpumpe saugt Flüssigkeit aus dem Vorratstank in die Saugleitung und durch die Filter- und Entlüftungseinheit an. Die geförderte Flüssigkeit strömt von der Druckseite der Vorförderpumpe in den Ansaugbereich der Hochdruckpumpe oder fließt zum Entlüfter zurück. Dadurch wird die Luft, die vor dem Einschalten des Systems in den Leitungen und in der Vorförderpumpe war, aus dem System entfernt. Durch den mehrfachen Umlauf der Flüssigkeit wird sie sicher entlüftet. Die Vorförderpumpe ist aufgrund ihrer Bauart geeignet, eine starke Saugwirkung zu entfalten. Dazu verfügt sie über ein sehr geringes Totvolumen, eine niedrige Kolbengeschwindigkeit, ein Rückschlagventil im Pumpenkolben und eine widerstandsarme saugseitige Leitungsführung.At constant flow rates, these conflicting goals can be solved by compromise, but with variable flow rate these conflicts are hardly solvable compromises, it turns either too much wear due to insufficient ventilation or insufficient intake. The object of the invention is to describe a conveying and dosing system that allows a time-varying, but coordinated operation of two fluidly connected in series reciprocating pumps, wherein the first reciprocating pump, the pre-feed pump, begins to promote with a time delay. This can be achieved that at the beginning of the work of the second reciprocating pump, the high pressure pump is available for this well-vented liquid. This can be avoided in the sensitive high pressure pump dry running and cavitation. The high pressure pump is more sensitive because it has a smaller clearance between pump piston and cylinder, which is necessary because of the avoidance of large leakage. However, a large leakage must be avoided because it causes a strong dependence of the dosing of the pressure of the system to be supplied. This pressure dependence is undesirable, it causes under pressure at high pressure and at low pressure over-promotion, but both must be avoided. During operation, the flow rate of the high-pressure pump should be adjustable according to the needs of the heating system and optionally, the flow rate of the feed pump can also be adjusted as needed, so that filtered and vented fluid is available in sufficient quantity at the suction port of the high-pressure pump at any time. As a secondary task, the high pressure pump should be designed so that a secure fluidic separation between the delivery and metering system and the system to be supplied can be effected without an additional switching valve. The main object is solved by the characterizing features of the first claim, the secondary task by the characterizing features of the second claim. The other claims describe advantageous further features of the delivery and metering system and a method for operating the system. The delivery and metering system according to the invention consists of a prefeed pump, the first reciprocating pump, a high-pressure pump, the second reciprocating pump, an electrical control with their electrical connections, the housing parts necessary for the mechanical connection and the connection elements necessary for the fluidic connection. It is in operative connection with a filter and ventilation unit, a storage tank, a higher-level control and a system to be supplied via lines. The two pumps are designed as electromagnetically driven reciprocating pumps. The electrical control is programmed so that after switching on the system initially only supplies the pre-feed pump with a pulsed electrical energy. The electrical energy is either provided as a switched voltage, then the coil current sets as a function of the coil resistance, or it is provided as a regulated current, then the voltage sets as a function of the coil resistance. Both methods are in use; The current control is more complex, but it avoids the dependence of the current on the temperature of the coil and the supply voltage. The pre-feed pump draws liquid from the storage tank into the suction line and through the filter and deaerator unit. The conveyed liquid flows from the pressure side of the prefeed pump into the suction area of the high pressure pump or flows back to the breather. This removes the air from the system that was in the lines and in the priming pump before turning on the system. Through the multiple round The liquid is safely vented. The prefeed pump is due to its design suitable to develop a strong suction. It has a very low dead volume, a low piston speed, a check valve in the pump piston and a low-resistance suction-side cable routing.

Nach dem Beginn eines gepulsten Signals an die Ansteuerung wird auch die Hochdruckpumpe mit gepulster elektrischer Energie gleicher Frequenz versorgt. Die Hochdruckpumpe ist aufgrund ihrer Bauart geeignet, sehr hohen Druck zu erzeugen. Dazu verfügt sie über ein sehr geringes Spiel zwischen dem Pumpenkolben und dem zugeordneten Zylinder sowie eine hohe Kraft des antreibenden Elektromagneten.After the start of a pulsed signal to the control and the high pressure pump is supplied with pulsed electrical energy of the same frequency. Due to its design, the high-pressure pump is suitable for generating very high pressure. For this it has a very small clearance between the pump piston and the associated cylinder and a high force of the driving electromagnet.

Das Förder- und Dosiersystem erzeugt variable zeitliche Dosiermengen, weil die Frequenz des gepulsten Signals von der übergeordneten Steuerung an die elektrische Ansteuerung entsprechend dem Bedarf verstellt wird. Die daraus abgeleiteten elektrischen Pulse für den Elektromagneten der zweiten Hubkolbenpumpe bewirken Hübe dieser Pumpe mit derselben Frequenz, und die Zahl der Hübe pro Zeiteinheit bestimmt die dosierte Menge pro Zeiteinheit. Entsprechend wird die zeitliche Fördermenge der ersten Hubkolbenpumpe durch eine andere Frequenz der gepulsten elektrischen Energie so eingestellt, dass immer eine ausreichende Fördermenge für die zweite Hubkolbenpumpe zur Verfügung steht und mindestens ein geringer Überschuss an Fördermenge von der ersten Hubkolbenpumpe über den Saugraum der zweiten Hubkolbenpumpe an den Entlüfter zurückgeleitet wird. Dadurch wird eine ausreichende Entlüftung der Flüssigkeit erreicht. Die Flüssigkeit wird dabei so geleitet, dass sie auch den Magnetraum der zweiten Hubkolbenpumpe durchströmt, dadurch wird auch dieser Raum entlüftet, und die Flüssigkeit in diesem Raum wirkt dämpfend auf die Bewegung des Magnetankers.The delivery and metering system produces variable time dosing quantities because the frequency of the pulsed signal from the higher level controller is adjusted to the electrical drive as needed. The electrical pulses derived therefrom for the electromagnet of the second reciprocating pump cause strokes of this pump with the same frequency, and the number of strokes per unit time determines the metered amount per unit time. Accordingly, the temporal flow rate of the first reciprocating pump is adjusted by a different frequency of the pulsed electrical energy so that there is always a sufficient flow for the second reciprocating available and at least a small excess of flow from the first reciprocating pump via the suction chamber of the second reciprocating pump to the Breather is returned. As a result, a sufficient ventilation of the liquid is achieved. The liquid is directed so that it also flows through the magnetic space of the second piston pump, thereby also this space is vented, and the liquid in this space has a dampening effect on the movement of the armature.

Beide Hubkolbenpumpen werden durch jeweils zwei Rückschlagventile fluidisch gesteuert, das erste und das dritte Rückschlagventil steuern den Einlassvorgang zum Hubraum der jeweiligen Pumpe, das zweite und das vierte Rückschlagventil steuern den Auslassvorgang. Bei Stillstand des Systems und während des Einlassvorgangs der zweiten Hubkolbenpumpe trennt das vierte Rückschlagventil die zweite Hubkolbenpumpe von dem zu versorgenden System, ein zusätzliches Schaltventil zur Verhinderung von unerwünschtem Zurückfließen der Flüssigkeit ist nicht erforderlich.Both reciprocating pumps are fluidly controlled by two check valves, the first and the third check valve control the intake operation to the displacement of each pump, the second and the fourth check valve control the exhaust operation. At standstill of the system and during the intake operation of the second reciprocating pump, the fourth check valve separates the second reciprocating pump from the system to be supplied, an additional switching valve for preventing unwanted backflow of the liquid is not required.

Anwendung:Application:

Das beschriebene Förder- und Dosiersystem ist geeignet, Heizsysteme zu versorgen, die auf eine Brennstoffversorgung mit variabler Menge pro Zeiteinheit ausgelegt sind.The conveying and metering system described is suitable for supplying heating systems that are designed for a fuel supply with a variable amount per unit time.

Vorteile:Advantages:

Die Doppelpumpe kann einen hohen Druck erzeugen und erreicht dabei über einen großen Bereich der variablen Dosiermenge eine hohe Dosiergenauigkeit. Sie zeichnet sich durch ein gutes Ansaugvermögen aus, und der Brennstoff wird gut entlüftet. Eine Überwachung der Pumpe auf eine Unterförderung oder eine Überförderung von Brennstoff ist nicht erforderlich, weil die Fördermenge durch die Geometrie und die Frequenz der Hochdruckpumpe vorgegeben ist und die Abhängigkeit der Fördermenge von dem Druck des zu versorgenden Systems gering ist.The double pump can generate a high pressure and achieves a high dosing accuracy over a large range of variable dosing. It is characterized by a good intake capacity, and the fuel is well vented. A monitoring of the pump to a sub-promotion or over-funding of fuel is not required because the flow rate is determined by the geometry and frequency of the high-pressure pump and the dependence of the flow rate of the pressure of the system to be supplied is low.

Bilder und beispielhafte AusführungPictures and exemplary execution

1 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführung des Förder- und Dosiersystems (1) und der im Wirkzusammenhang mit ihm stehenden Bauelemente. Die erste Hubkolbenpumpe (2) des Förder- und Dosiersystems saugt aus einem Vorratsbehälter (10) über eine Saugleitung (4) Flüssigkeit über eine Filter- und Entlüftungseinheit (5) an. Über die Verbindungsleitung (7) und das Rückschlagventil (17) tritt die Flüssigkeit in die Pumpeneinheit (13) der ersten Hubkolbenpumpe ein, wenn der Pumpenkolben von der Feder in seine rückwärtige Ausgangsposition gedrückt wird. Wird der Elektromagnet (12) der ersten Hubkolbenpumpe bestromt, fährt der Pumpenkolben dieser Pumpe in die Pumpenkammer der Pumpeneinheit (13) ein und verdrängt die Flüssigkeit durch das zweite Rückschlagventil (18) in die Rückleitung (8). Über diese Rückleitung fließt die Flüssigkeit zurück in die Filter- und Entlüftungseinheit (5) oder sie fließt über das Rückschlagventil (19) zur Pumpeneinheit (15) der zweiten Pumpe (3). Wird der Elektromagnet (14) der zweiten Pumpe bestromt, fährt der Pumpenkolben dieser Pumpe in die Pumpenkammer der Pumpeneinheit (15) ein und verdrängt die Flüssigkeit durch das Rückschlagventil (20) in die Druckleitung (9) zu dem zu versorgenden System (11). 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of the delivery and metering system ( 1 ) and in the operative connection with him components. The first reciprocating pump ( 2 ) of the delivery and metering system sucks from a storage container ( 10 ) via a suction line ( 4 ) Liquid via a filter and deaerator unit ( 5 ) at. Via the connecting line ( 7 ) and the check valve ( 17 ), the liquid enters the pump unit ( 13 ) of the first reciprocating pump, when the pump piston is pressed by the spring in its rear starting position. Will the electromagnet ( 12 energized the first piston pump, the pump piston of this pump moves into the pump chamber of the pump unit ( 13 ) and displaces the liquid through the second check valve ( 18 ) in the return line ( 8th ). Via this return line, the liquid flows back into the filter and deaerator unit ( 5 ) or it flows over the check valve ( 19 ) to the pump unit ( 15 ) of the second pump ( 3 ). Will the electromagnet ( 14 ) of the second pump is energized, the pump piston of this pump moves into the pump chamber of the pump unit ( 15 ) and displaces the liquid through the check valve ( 20 ) into the pressure line ( 9 ) to the system to be supplied ( 11 ).

Die Elektromagnete (12) und (14) werden durch die elektrische Ansteuerung (16) mit gepulster elektrischer Energie versorgt. Die Ansteuerung (16) wird ihrerseits von einer übergeordneten Steuerung (27) mit elektrischer Energie versorgt und sie erhält von ihr ein gepulstes Signal, das mit seiner Frequenz die Soll-Fördermenge der zweiten Pumpe (3) definiert. 2 zeigt, dass die Pumpen (2) und (3) Hubkolbenpumpen sind, die jeweils von einem Elektromagneten (12, 14) angetrieben werden. In beiden Pumpen sorgt eine Feder (21, 22) dafür, dass bei nicht bestromtem Elektromagneten die Magnetanker und die damit verbundenen Pumpenkolben in eine rückwärtige Ausgangsposition gebracht werden. Bei der Bewegung der Pumpenkolben in die Ausgangsposition vergrößert sich das eingeschlossene Volumen in den Pumpenkammern der Pumpeneinheiten (13, 15) und infolgedessen wird Flüssigkeit über die Rückschlagventile (17, 19) angesaugt. Die auslassseitigen Rückschlagventile (18, 20) schließen dabei selbsttätig.The electromagnets ( 12 ) and ( 14 ) are controlled by the electrical control ( 16 ) supplied with pulsed electrical energy. The control ( 16 ) is itself controlled by a higher-level controller ( 27 ) is supplied with electrical energy and receives from her a pulsed signal with its frequency, the target delivery rate of the second pump ( 3 ) Are defined. 2 shows that the pumps ( 2 ) and ( 3 ) Are reciprocating pumps, each by an electromagnet ( 12 . 14 ) are driven. In both pumps, a spring ( 21 . 22 ) that, when not energized electromagnet, the armature and the associated pump piston are brought into a rear starting position. at the movement of the pump piston to the starting position increases the trapped volume in the pump chambers of the pump units ( 13 . 15 ) and as a result, liquid is introduced via the non-return valves ( 17 . 19 sucked). The outlet side check valves ( 18 . 20 ) close automatically.

Wird der Elektromagnet (12) der ersten Hubkolbenpumpe bestromt, so treibt er den Pumpenkolben (24) in die Pumpenkammer der Pumpeneinheit (13). Er überwindet dabei die Kraft der Feder (21) und die Druckkraft der Flüssigkeit in der Pumpenkammer. Die Flüssigkeit wird durch das Rückschlagventil (18) in die Rückleitung (8) verdrängt. Bei diesem Vorgang schließt das Rückschlagventil (17) selbsttätig. Der Magnetanker des Elektromagneten (12) ist von der zu fördernden Flüssigkeit umgeben, es entstehen dadurch zusätzliche Verdrängungsvorgänge, die aber für die Förderung nicht von Belang sind, weil der von der Pumpenkammer abgewandte Verdrängungsraum hinter dem Pumpenkolben (24) immer mit der Verbindungsleitung (7) verbunden ist. Der Verdrängungsvorgang während der Bewegung des Pumpenkolbens in die Ausgangsposition unterstützt die Befüllung der Pumpenkammer der Pumpeneinheit (13) beim Ansaugen. Das saugseitige Rückschlagventil (17) ist im Inneren des Pumpenkolbens (24) untergebracht.Will the electromagnet ( 12 energized the first piston pump, so he drives the pump piston ( 24 ) into the pump chamber of the pump unit ( 13 ). He overcomes the force of the spring ( 21 ) and the pressure force of the liquid in the pump chamber. The liquid is passed through the check valve ( 18 ) in the return line ( 8th ) repressed. In this process, the check valve closes ( 17 ) automatically. The magnet armature of the electromagnet ( 12 ) is surrounded by the liquid to be conveyed, thereby creating additional displacement processes, but which are not relevant for the promotion, because of the pump chamber facing away from the displacement chamber behind the pump piston ( 24 ) always with the connecting line ( 7 ) connected is. The displacement during the movement of the pump piston to the starting position supports the filling of the pump chamber of the pump unit ( 13 ) while sucking. The suction side check valve ( 17 ) is inside the pump piston ( 24 ) housed.

Die Funktion der zweiten Pumpe (3) ist sehr ähnlich. Wird der Elektromagnet (14) bestromt, so treibt er den Pumpenkolben (25) in die Pumpenkammer der Pumpeneinheit (15). Die Flüssigkeit wird durch das Rückschlagventil (20) in die Druckleitung (9) verdrängt. Bei diesem Vorgang schließt das Rückschlagventil (19) selbsttätig. Auch bei dieser Pumpe ist der Magnetanker von der zu fördernden Flüssigkeit umgeben, und auch hier bewirken die zusätzlichen Verdrängungsvorgänge keine effektive Förderung, der Verdrängungsvorgang bei der Bewegung in die Ausgangsstellung unterstützt aber auch hier die Befüllung der Pumpenkammer der Pumpeneinheit (15) beim Ansaugen. Das saugseitige Rückschlagventil (19) ist in diesem Fall nicht im Pumpenkolben, sondern im Gehäuse untergebracht.The function of the second pump ( 3 ) is very similar. Will the electromagnet ( 14 energized, he drives the pump piston ( 25 ) into the pump chamber of the pump unit ( 15 ). The liquid is passed through the check valve ( 20 ) into the pressure line ( 9 ) repressed. In this process, the check valve closes ( 19 ) automatically. Also in this pump, the armature is surrounded by the liquid to be conveyed, and here cause the additional displacement operations no effective promotion, the displacement process in the movement into the starting position but also here supports the filling of the pump chamber of the pump unit ( 15 ) while sucking. The suction side check valve ( 19 ) is in this case not in the pump piston, but housed in the housing.

Verfahren zum Betrieb:Method of operation:

Die elektrische Ansteuerung (16) des Systems wird von einer übergeordneten Steuerung (27) sowohl ein- und ausgeschaltet und sie erhält ein gepulstes digitales Signal, dessen Frequenz die Dosiermenge pro Zeiteinheit bestimmt, die das System an ein zu versorgendes System (11) abgeben soll. Die elektrische Ansteuerung (16) gibt jeweils gepulste elektrische Energie an die Elektromagnete (12) und (14) der Hubkolbenpumpen (2, 3) ab, wobei die Frequenzen der gepulsten Energie für die beiden Elektromagnete unterschiedlich sind und jeweils den Förderstrom der Pumpen maßgeblich beeinflussen. Dabei ist die Frequenz der gepulsten Energie für die zweite Hubkolbenpumpe mit der Frequenz des gepulsten digitalen Signals an die elektrische Ansteuerung (16) identisch. Die Frequenz der gepulsten elektrischen Energie für die erste Hubkolbenpumpe wird von der elektrischen Ansteuerung (16) eingestellt. Nach dem Einschalten des Systems gibt die elektrische Ansteuerung (16) zunächst nur an die erste Hubkolbenpumpe (2) elektrische Energie ab, und erst nach dem Beginn des gepulsten Signals an die elektrische Ansteuerung (16) auch an die zweite Hubkolbenpumpe (3). Optional wird die Fördermenge der ersten Hubkolbenpumpe (2) in funktionaler Abhängigkeit von der Fördermenge der zweiten Hubkolbenpumpe (3) durch die elektrische Ansteuerung (16) verstellt, die funktionale Abhängigkeit wird zum Beispiel durch eine Tabelle in der Software der elektrischen Ansteuerung festgelegt. Dabei wird sichergestellt, dass die Fördermenge der ersten Hubkolbenpumpe immer größer ist als die Fördermenge der zweiten Hubkolbenpumpe und dass der Förderstromüberschuss der ersten Hubkolbenpumpe ausreichend groß ist, um eine sichere Entlüftung der Flüssigkeit zu bewirken.The electrical control ( 16 ) of the system is controlled by a higher-level control ( 27 ), and receives a pulsed digital signal whose frequency determines the amount of dosing per unit of time that the system supplies to a system ( 11 ). The electrical control ( 16 ) gives each pulsed electrical energy to the electromagnets ( 12 ) and ( 14 ) of the reciprocating pumps ( 2 . 3 ), wherein the frequencies of the pulsed energy for the two electromagnets are different and each affect the flow rate of the pump significantly. In this case, the frequency of the pulsed energy for the second reciprocating pump with the frequency of the pulsed digital signal to the electrical control ( 16 ) identical. The frequency of the pulsed electrical energy for the first reciprocating pump is controlled by the electrical control ( 16 ). After switching on the system, the electrical control ( 16 ) initially only to the first reciprocating pump ( 2 ) electrical energy, and only after the start of the pulsed signal to the electrical drive ( 16 ) also to the second reciprocating pump ( 3 ). Optionally, the flow rate of the first reciprocating pump ( 2 ) in functional dependence on the flow rate of the second reciprocating pump ( 3 ) by the electrical control ( 16 ), the functional dependence is determined, for example, by a table in the software of the electrical control. This ensures that the flow rate of the first reciprocating pump is always greater than the flow rate of the second reciprocating pump and that the delivery flow surplus of the first reciprocating pump is sufficiently large to effect a safe venting of the liquid.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Förder- und DosiersystemDelivery and dosing system
22
Erste HubkolbenpumpeFirst reciprocating pump
33
Zweite HubkolbenpumpeSecond piston pump
44
Saugleitungsuction
55
Filter- und EntlüftereinheitFilter and deaerator unit
77
Verbindungsleitungconnecting line
88th
Rückleitungreturn
99
Druckleitungpressure line
1010
Vorratstankstorage tank
1111
Zu versorgendes SystemSystem to be supplied
1212
Erster ElektromagnetFirst electromagnet
1313
Erste PumpeneinheitFirst pump unit
1414
Zweiter ElektromagnetSecond electromagnet
1515
Zweite PumpeneinheitSecond pump unit
1616
Elektrische AnsteuerungElectric control
1717
Erstes RückschlagventilFirst check valve
1818
Zweites RückschlagventilSecond check valve
1919
Drittes RückschlagventilThird check valve
2020
Viertes RückschlagventilFourth check valve
2121
Erste FederFirst spring
2222
Zweite FederSecond spring
2424
Erster PumpenkolbenFirst pump piston
2525
Zweiter PumpenkolbenSecond pump piston
2626
Ringspaltannular gap
2727
Übergeordnete SteuerungHigher level control
2929
Erster MagnetankerkolbenFirst magnet armature piston
3030
Zweiter MagnetankerkolbenSecond armature piston

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • DE 19948342 [0002] DE 19948342 [0002]
  • DE 110426 [0002] DE 110426 [0002]

Claims (13)

Förder- und Dosiersystem für Flüssigkeiten (1) mit zwei elektrisch angetriebenen und fluidisch in Reihe geschalteten Pumpen (2) und (3) dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpen als elektromagnetisch einzeln angetriebene Hubkolbenpumpen ausgeführt sind und dass die antreibenden Elektromagnete (12) und (14) dieser Pumpen durch eine gemeinsame elektrische Ansteuereinheit (16) jeweils mit gepulster elektrischer Energie versorgt werden.Delivery and dosing system for liquids ( 1 ) with two electrically driven and fluidly connected in series pumps ( 2 ) and ( 3 ) characterized in that the pumps are designed as electromagnetically individually driven reciprocating pumps and that the driving electromagnets ( 12 ) and ( 14 ) of these pumps by a common electrical drive unit ( 16 ) are each supplied with pulsed electrical energy. Förder- und Dosiersystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Hubkolbenpumpe (3) durch ein Rückschlagventil (20) mit dem zu versorgenden System (11) verbunden ist, das während des Stillstands dieser Pumpe und während des Saughubs das zu versorgende System fluidisch von dem Förder- und Dosiersystem trennt. Dieses Rückschlagventil ist auch Teil der fluidischen Steuerungseinrichtung dieser Hubkolbenpumpe (3).Feed and metering system according to claim 1, characterized in that the second reciprocating pump ( 3 ) by a check valve ( 20 ) with the system to be supplied ( 11 ), which during the stoppage of this pump and during the suction stroke fluidly separates the system to be supplied from the delivery and metering system. This check valve is also part of the fluidic control device of this reciprocating pump ( 3 ). Förder- und Dosiersystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Ansteuereinheit (16) so gestaltet und/oder so programmiert ist, dass sie nach dem Einschalten des Systems die erste Hubkolbenpumpe (2) mit gepulster elektrischer Energie versorgt, deren Frequenz in der Ansteuereinheit (16) erzeugt wird.Conveying and dosing system according to claim 1, characterized in that the electrical drive unit ( 16 ) is designed and / or programmed so that after switching on the system, the first reciprocating pump ( 2 ) supplied with pulsed electrical energy whose frequency in the drive unit ( 16 ) is produced. Förder- und Dosiersystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Ansteuerung (16) so gestaltet und/oder so programmiert ist, dass die Dosiermenge der zweiten Hubkolbenpumpe (3) durch die Frequenz eines Signals eingestellt wird, das von einer übergeordneten Steuerung an die Ansteuerung (16) abgegeben wird. Dabei wird die elektrische Leistung von der Ansteuerung (16) bereitgestellt.Conveying and dosing system according to claim 1, characterized in that the electrical control ( 16 ) is designed and / or programmed so that the metering amount of the second reciprocating pump ( 3 ) is set by the frequency of a signal sent from a higher-level controller to the controller ( 16 ) is delivered. The electrical power of the control ( 16 ) provided. Förder- und Dosiersystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Ansteuerung (16) so gestaltet und/oder so programmiert ist, dass sie die Fördermenge der ersten Hubkolbenpumpe (2) durch eine variable Frequenz der gepulsten elektrischen Energie einstellt, die anhand einer Tabelle von der Frequenz abgeleitet wird, die für die Ansteuerung der zweiten Hubkolbenpumpe wirksam ist.Conveying and dosing system according to claim 1, characterized in that the electrical control ( 16 ) is designed and / or programmed so that it the flow rate of the first reciprocating pump ( 2 ) is adjusted by a variable frequency of the pulsed electrical energy, which is derived from a frequency based on a table, which is effective for the control of the second reciprocating pump. Förder- und Dosiersystem nach Anspruch 1, 4 und 5 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hubkolbenpumpe (2) von der elektrischen Ansteuerung (16) auf die Förderung eines größeren Fluidstroms eingestellt wird als die zweite Hubkolbenpumpe (3) und dass der überschüssige Fluidstrom durch den Magnetraum und den Saugraum der zweiten Hubkolbenpumpe (3) hindurch zu einer Filter-Entlüftereinheit (5) strömt und sich dort mit dem von der ersten Hubkolbenpumpe (2) durch die Saugleitung (4) aus dem Vorratsbehälter (10) angesaugten Fluidstrom vereinigt.Delivery and metering system according to claim 1, 4 and 5, characterized in that the first reciprocating pump ( 2 ) of the electrical control ( 16 ) is set to the promotion of a larger fluid flow than the second reciprocating pump ( 3 ) and that the excess fluid flow through the magnetic space and the suction chamber of the second reciprocating pump ( 3 ) to a filter-deaerator unit ( 5 ) flows and there with that of the first reciprocating pump ( 2 ) through the suction line ( 4 ) from the reservoir ( 10 ) sucked fluid stream combined. Förder- und Dosiersystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hubkolbenpumpe (2) das zu fördernde Fluid durch den hohlen Pumpenkolben (24) hindurch aus der Verbindungsleitung (7) ansaugt und dass das erste Rückschlagventil (17) in den Pumpenkolben (24) eingebaut ist.Feed and metering system according to claim 1, characterized in that the first reciprocating pump ( 2 ) the fluid to be pumped through the hollow pump piston ( 24 ) through the connecting line ( 7 ) and that the first check valve ( 17 ) in the pump piston ( 24 ) is installed. Förder- und Dosiersystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Hubkolbenpumpe (3) das zu fördernde Fluid über das dritte Rückschlagventil (19) aus dem Ringspalt (26) ansaugt. Dieser Ringspalt steht fluidisch mit dem zweiten Rückschlagventil (18) der ersten Pumpe (2) und der Rückleitung (8) in Verbindung.Feed and metering system according to claim 1, characterized in that the second reciprocating pump ( 3 ) the fluid to be delivered via the third check valve ( 19 ) from the annular gap ( 26 ) sucks. This annular gap is fluidically connected to the second check valve ( 18 ) of the first pump ( 2 ) and the return line ( 8th ) in connection. Förder- und Dosiersystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hubkolbenpumpe (2) für eine optimale Saugleistung ausgelegt ist, zum Beispiel mittels des geringen Totvolumens der ersten Pumpeneinheit (13), des geringen Ansprechdrucks des ersten Rückschlagventils (17), der Einbauposition des ersten Rückschlagventils und des großen Querschnitts der Verbindungsleitung (7).Feed and metering system according to claim 1, characterized in that the first reciprocating pump ( 2 ) is designed for optimal suction, for example by means of the small dead volume of the first pump unit ( 13 ), the low response pressure of the first check valve ( 17 ), the installation position of the first check valve and the large cross-section of the connecting line ( 7 ). Förder- und Dosiersystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Hubkolbenpumpe (3) für einen hohen Ausgangsdruck ausgelegt ist, zum Beispiel mittels des geringen Spiels zwischen dem Pumpenkolben (25) und dem Pumpenzylinder sowie der hohen Kraft des zweiten Elektromagneten (14).Feed and metering system according to claim 1, characterized in that the second reciprocating pump ( 3 ) is designed for a high output pressure, for example by means of the small clearance between the pump piston ( 25 ) and the pump cylinder and the high force of the second electromagnet ( 14 ). Förder- und Dosiersystem nach den Ansprüchen 1 und 9 dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum des Elektromagneten (12) der ersten Hubkolbenpumpe mit der Verbindungsleitung (7) verbunden ist und dass wegen der festen Verbindung des Magnetankerkolbens (29) mit dem Pumpenkolben (24) bei einer Bewegung des Magnetankers in die Ausgangsstellung sich der Hohlraum des Elektromagneten in demselben Maß verkleinert, wie sich das Volumen der Pumpenkammer der ersten Pumpeneinheit (13) vergrößert.Delivery and metering system according to claims 1 and 9, characterized in that the cavity of the electromagnet ( 12 ) of the first reciprocating pump with the connecting line ( 7 ) and that because of the fixed connection of the magnet armature piston ( 29 ) with the pump piston ( 24 In the case of a movement of the magnet armature into the initial position, the hollow space of the electromagnet is reduced to the same extent as the volume of the pump chamber of the first pump unit (FIG. 13 ). Förder- und Dosiersystem nach den Ansprüchen 1 und 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum des Elektromagneten (14) der zweiten Hubkolbenpumpe mit der Rückleitung (8) verbunden ist und dass wegen der festen Verbindung des Magnetankerkolbens (30) mit dem Pumpenkolben (25) bei einer Bewegung des Magnetankers in die Ausgangsstellung sich der Hohlraum des Elektromagneten in demselben Maß verkleinert, wie sich das Volumen der Pumpenkammer der zweiten Pumpeneinheit (15) vergrößert.Conveying and dosing system according to claims 1 and 8, characterized in that the cavity of the electromagnet ( 14 ) of the second reciprocating pump with the return line ( 8th ) and that because of the fixed connection of the magnet armature piston ( 30 ) with the pump piston ( 25 ) in a movement of the armature to the initial position, the cavity of the electromagnet decreases in the same degree, as the volume of the pump chamber of the second pump unit ( 15 ). Verfahren zum Betrieb eines Förder- und Dosiersystems nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Ansteuerung (16) des Systems von einer übergeordneten Steuerung (27) sowohl ein- und ausgeschaltet wird und ein gepulstes digitales Signal für die Dosiermenge erhält, die das System an ein zu versorgendes System (11) abgeben soll. Die elektrische Ansteuerung (16) gibt jeweils gepulste elektrische Energie an die Elektromagnete (12) und (14) der Hubkolbenpumpen (2, 3) ab, wobei die Frequenzen der gepulsten Energie für die beiden Elektromagnete unterschiedlich sind und jeweils den Förderstrom der Pumpen maßgeblich beeinflussen. Dabei ist die Frequenz der gepulsten Energie für die zweite Hubkolbenpumpe mit der Frequenz des gepulsten digitalen Signals an die elektrische Ansteuerung (16) identisch. Die Frequenz der gepulsten elektrischen Energie für die erste Hubkolbenpumpe wird so eingestellt, dass die erste Hubkolbenpumpe (2) mehr Flüssigkeit fördert als die zweite Hubkolbenpumpe (3). Nach dem Einschalten des Systems gibt die elektrische Ansteuerung (16) zunächst nur an die erste Hubkolbenpumpe (2) elektrische Energie ab, und erst nach dem Beginn des gepulsten Signals an die elektrische Ansteuerung (16) auch an die zweite Hubkolbenpumpe (3). Method for operating a conveying and metering system according to claim 1, characterized in that the electrical control ( 16 ) of the system from a higher-level controller ( 27 ) is turned on and off and receives a pulsed digital dose rate signal that the system sends to a system ( 11 ). The electrical control ( 16 ) gives each pulsed electrical energy to the electromagnets ( 12 ) and ( 14 ) of the reciprocating pumps ( 2 . 3 ), wherein the frequencies of the pulsed energy for the two electromagnets are different and each affect the flow rate of the pump significantly. In this case, the frequency of the pulsed energy for the second reciprocating pump with the frequency of the pulsed digital signal to the electrical control ( 16 ) identical. The frequency of the pulsed electrical energy for the first reciprocating pump is adjusted so that the first reciprocating pump ( 2 ) conveys more liquid than the second reciprocating pump ( 3 ). After switching on the system, the electrical control ( 16 ) initially only to the first reciprocating pump ( 2 ) electrical energy, and only after the start of the pulsed signal to the electrical drive ( 16 ) also to the second reciprocating pump ( 3 ).
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