DE102012206519A1

DE102012206519A1 - Pump, particularly internal- or external gear pump, vane pump, axial piston pump or radial piston pump, has data store, in which characteristic curve indicating relationship between speed of drive shaft and fluid flow of pump is stored

Info

Publication number: DE102012206519A1
Application number: DE201210206519
Authority: DE
Inventors: Kai Sutter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2012-04-20
Publication date: 2013-10-24

Abstract

The pump has a rotatable drive shaft and a suction- and pressure connection, where a fluid flow from the suction connection to the pressure connection is effectuated by the rotation of the drive shaft. The pump is provided with a data store, in which a characteristic curve is stored, which indicates the relationship between the speed of the drive shaft and the fluid flow of the pump. The data store is a bar code or a matrix code, which is mounted on the outer surface of the pump. The pump has a constant displacement volume.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. The invention relates to a pump according to the preamble of claim 1.

Pumpen mit konstantem Verdrängungsvolumen sind beispielsweise in Form von Innen- oder Außenzahnradpumpen, Flügelzellenpumpen, Axialkolbenpumpen oder Radialkolbenpumpen bekannt. Alle diese Pumpen haben eine Antriebswelle, einen Saug- und einen Druckanschluss, wobei durch Drehung der Antriebswelle ein Fluidstrom vom Sauganschluss zum Druckanschluss bewirkt werden kann. Theoretisch wird bei einer Umdrehung der Antriebswelle ein Fluidvolumen gefördert, welches gleich dem genannten Verdrängungsvolumen ist. In der Praxis ergeben sich jedoch Abweichungen von diesem theoretischen Zusammenhang. Diese sind beispielsweise auf unvermeidbare Leckagen zurückzuführen. Diese Leckagen werden maßgeblich durch Fertigungstoleranzen beeinflusst. Dementsprechend muss die Pumpe mit hoher Genauigkeit hergestellt werden, wenn ein ganz bestimmtes Förderverhalten erreicht werden soll. Pumps with a constant displacement volume are known, for example, in the form of internal or external gear pumps, vane pumps, axial piston pumps or radial piston pumps. All these pumps have a drive shaft, a suction and a pressure port, wherein by rotation of the drive shaft, a fluid flow from the suction port to the pressure port can be effected. Theoretically, a fluid volume is conveyed in one revolution of the drive shaft, which is equal to the said displacement volume. In practice, however, there are deviations from this theoretical context. These are for example due to unavoidable leaks. These leaks are significantly influenced by manufacturing tolerances. Accordingly, the pump must be manufactured with high accuracy, if a specific delivery behavior is to be achieved.

Weiter ist es bekannt, eine Pumpe mit konstantem Verdrängungsvolumen durch einen drehzahlgeregelten oder drehzahlgesteuerten Elektromotor anzutreiben, um den geförderten Fluidstrom zu verstellen. Dabei kann die Pumpe wahlweise gesteuert oder geregelt betrieben werden. Im Fall einer Steuerung ist es erforderlich, dass die Pumpe sehr genau gefertigt ist, damit deren Förderverhalten genau der Nennkennlinie entspricht. Im Falle der Regelung sind Sensoren an der Pumpe vorgesehen, durch die der tatsächliche Förderstrom der Pumpe direkt oder indirekt gemessen werden kann. Die Regelung kann jedoch erst in Kraft treten, wenn bereits einige Messwerte vorliegen, so dass während eines Startzeitraums rein gesteuert gefahren werden muss. In der Folge muss die Pumpe auch hier sehr genau gefertigt werden, damit deren tatsächliches Förderverhalten genau der Nennkennlinie entspricht. Further, it is known to drive a pump with a constant displacement volume by a variable speed or speed controlled electric motor to adjust the pumped fluid flow. The pump can be operated either controlled or regulated. In the case of a controller, it is necessary that the pump is made very precisely, so that their delivery behavior corresponds exactly to the nominal characteristic. In the case of regulation, sensors are provided on the pump, by means of which the actual flow rate of the pump can be measured directly or indirectly. However, the regulation can only come into force if there are already some measured values, so that during a starting period purely controlled must be driven. As a result, the pump must also be manufactured very accurately here, so that their actual conveying behavior corresponds exactly to the nominal characteristic.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Pumpe anzugeben, die mit geringer Genauigkeit gefertigt werden kann, wobei beim Betrieb mit einem drehzahlvariablen Elektromotor dennoch ein genauer Förderstrom eingestellt werden kann. The object of the invention is to provide a pump that can be manufactured with low accuracy, wherein during operation with a variable speed electric motor yet a precise flow rate can be adjusted.

Gemäß dem selbständigen Anspruch wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Pumpe mit einem Datenspeicher versehen ist, in dem eine Kennlinie gespeichert ist, welche den Zusammenhang zwischen der Drehzahl der Antriebswelle und dem Fluidstrom der Pumpe angibt. Damit kann die Steuerung der Pumpe mit der tatsächlich vorhandenen Kennlinie durchgeführt werden. Es ist nicht mehr erforderlich, dass die tatsächliche Kennlinie der Nennkennlinie genau entspricht. Damit reicht es aus, wenn die Pumpe mit geringerer Genauigkeit gefertigt wird. Bei dem Datenspeicher kann es sich um einen elektronischen Datenspeicher handeln, der beispielsweise mittels eines Kabels oder drahtlos mittels Funkwellen ausgelesen werden kann. Nachfolgend sind jedoch kostengünstigere Datenspeicher beschrieben. According to the independent claim, this object is achieved in that the pump is provided with a data memory in which a characteristic is stored, which indicates the relationship between the rotational speed of the drive shaft and the fluid flow of the pump. Thus, the control of the pump can be performed with the actual existing characteristic. It is no longer necessary for the actual characteristic to correspond exactly to the rated characteristic. This is enough if the pump is manufactured with lower accuracy. The data memory can be an electronic data memory which can be read out, for example, by means of a cable or wirelessly by means of radio waves. However, below are described more cost effective data storage.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben. In the dependent claims advantageous refinements and improvements of the invention are given.

Die Kennlinie kann gleichzeitig den Zusammenhang zwischen dem Druck am Druckanschluss und dem Fluidstrom angeben. Es ist bekannt, dass die Leckagen einer Pumpe vom Druck am Druckanschluss abhängen. Somit hängt auch der Fluidstrom von diesem Druck ab und muss bei der Steuerung der Pumpe berücksichtigt werden, um eine hohe Genauigkeit Förderstroms zu erreichen. Damit diese Information der Kennlinie genutzt werden kann, kann der genannte Druck wahlweise mit einem Drucksensor gemessen werden. Soweit der genannte Druck beispielsweise durch ein Druckbegrenzungsventil eingestellt wird, reicht es aus, wenn bei der Steuerung der eingestellte Druck berücksichtigt wird. The characteristic curve can simultaneously specify the relationship between the pressure at the pressure connection and the fluid flow. It is known that the leakages of a pump depend on the pressure at the pressure connection. Thus, the fluid flow also depends on this pressure and must be taken into account in the control of the pump in order to achieve a high accuracy of delivery flow. So that this information of the characteristic curve can be used, said pressure can be measured optionally with a pressure sensor. As far as the said pressure is set, for example by a pressure relief valve, it is sufficient if the set pressure is taken into account in the control.

Der Datenspeicher kann ein Strich- oder ein Matrixcode sein, welcher auf der Außenoberfläche der Pumpe angebracht ist. Derartige Codes können auf kostengünstige Weise mittels eines Laserstrahls auf der Außenoberfläche der Pumpe angebracht werden. Das Auslesen der Codes geschieht mit einem besonderen Lesegerät. Derartige Lesegeräte werden kostengünstig am Markt angeboten, da die vorgeschlagenen Strich- oder Matrixcodes genormt sind. Die Kennlinie der Pumpe wird vorzugsweise bei deren Herstellung gemessen und in einer Datenbank gespeichert. Sobald Pumpe in die Laserbeschriftungsvorrichtung eingesetzt ist, wird die Kennlinie aus der Datenbank ausgelesen und mittels der Laserbeschriftungsvorrichtung auf die Außenoberfläche der Pumpe geschrieben. The data memory may be a bar code or a matrix code which is mounted on the outer surface of the pump. Such codes can be inexpensively mounted by means of a laser beam on the outer surface of the pump. The codes are read out with a special reader. Such readers are offered on the market at low cost, since the proposed bar or matrix codes are standardized. The characteristic curve of the pump is preferably measured during its production and stored in a database. As soon as the pump is inserted into the laser marking device, the characteristic curve is read from the database and written to the outside surface of the pump by means of the laser marking device.

Die Kennlinie kann durch eine oder mehrere Geraden angenähert werden, wobei jeweils zwei Punkte der Geraden in einer durch den Menschen lesbaren Form auf der Außenoberfläche der Pumpe angebracht sind. Dadurch kann auf das gesonderte Lesegerät verzichtet werden. Vorzugsweise werden die Punkte durch Zahlenangaben charakterisiert, die mittels eines Laserstrahls auf die Außenoberfläche der Pumpe geschrieben werden. Diese können dann von dem menschlichen Bediener abgelesen und in die Drehzahlstelleinrichtung des Elektromotors eingegeben werden. The characteristic may be approximated by one or more straight lines, with two points each of the straight lines being mounted in a human-readable form on the outer surface of the pump. This eliminates the need for a separate reader. Preferably, the dots are characterized by numbers written to the outside surface of the pump by means of a laser beam. These can then be read by the human operator and entered into the speed setting device of the electric motor.

Für mehrere verschiedene Drücke am Druckanschluss kann jeweils eine gesonderte Gerade angegeben sein, wobei zu jeder Geraden der genannte Druck auf der Außenoberfläche der Pumpe angegeben ist. Die verschiedenen Geraden können dabei durch gesonderte Messung ermittelt sein. Vorzugsweise ist jedoch daran gedacht, nur eine einzige Gerade an eine Messung zu approximieren, die für einen repräsentativen Druck durchgeführt wird. Die Geraden für die übrigen Drücke werden vorzugsweise aufgrund eines Rechenmodels ermittelt, welches durch Versuche abgesichert ist. For each of several different pressures at the pressure port, a separate straight line may be indicated, wherein for each straight line said pressure is indicated on the outer surface of the pump. The different straight lines can be determined by separate measurement. Preferably, however, it is intended to approximate only a single straight line to a measurement performed for a representative pressure. The straight lines for the remaining pressures are preferably determined on the basis of a computer model which is verified by tests.

Die Antriebswelle kann mit einem Elektromotor gekoppelt sein, wobei eine Drehzahlstelleinrichtung vorgesehen ist, welche einen Antriebsstrom in den Elektromotor einspeisen kann, wobei die Drehzahlstelleinrichtung so eingerichtet ist, dass der Inhalt des Datenspeichers in die Drehzahlstelleinrichtung eingespeichert werden kann, um aus der in dem Datenspeicher gespeicherten Kennlinie und einem Volumenstromsollwert einen Drehzahlsollwert für die Antriebswelle zu berechnen. Bei der Drehzahlstelleinrichtung kann es sich um einen Frequenzumrichter oder einen Drehzahlregler handeln, wobei ein Frequenzumrichter vorzugsweise in Verbindung mit einem Synchronmotor eingesetzt wird. Bei dem Antriebsstrom handelt es sich beispielsweise um einen 3-phasigen Wechselstrom, wobei dessen Frequenz die Drehzahl des Elektromotors bestimmt. Es kann jedoch auch ein ggf. gepulster Gleichstrom zum Einsatz kommen. Um den Inhalt des Datenspeichers in die Drehzahlstelleinrichtung zu übertragen wird der Strich- bzw. Matrixcode mit einem Lesegerät ausgelesen, welches an die Drehzahlstelleinrichtung angeschlossen ist. Soweit durch einen Menschen lesbare Daten auf der Pumpe angebracht sind, können diese von einem Menschen abgelesen und über eine Tastatur oder einen Touchscreen in die Drehzahlstelleinrichtung eingegeben werden. Dies kann wahlweise beim Hersteller der Pumpe oder bei deren Anwender geschehen. The drive shaft may be coupled to an electric motor, wherein a speed setting device is provided, which can feed a drive current into the electric motor, wherein the speed setting means is arranged so that the content of the data memory can be stored in the Drehzahlstelleinrichtung to save from the stored in the data memory Characteristic curve and a volume flow setpoint to calculate a speed setpoint for the drive shaft. The speed setting device may be a frequency converter or a speed controller, wherein a frequency converter is preferably used in conjunction with a synchronous motor. The drive current is, for example, a 3-phase alternating current, the frequency of which determines the rotational speed of the electric motor. However, a possibly pulsed direct current can also be used. In order to transfer the contents of the data memory into the speed setting device, the bar code or matrix code is read out with a reading device which is connected to the speed setting device. Insofar as human-readable data is applied to the pump, it can be read by a human and entered into the speed setting device via a keyboard or touch screen. This can be done either at the manufacturer of the pump or at their users.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings.

Es stellt dar: It shows:

1 ein Kennlinienfeld für mehrere Pumpen mit unterschiedlichen Verdrängungsvolumina. 1 a characteristic field for several pumps with different displacement volumes.

1 zeigt ein Kennlinienfeld für mehrere Pumpen, namentlich Außenzahnradpumpen, mit unterschiedlichen Verdrängungsvolumina U. Dabei ist in der Horizontalen die Drehzahl n der Antriebswelle in min^–1 aufgetragen. In der Vertikalen ist der Fluidstrom Q in l/min aufgetragen. Es sind jeweils zwei Kennlinien für Pumpen mit den Verdrängungsvolumina U von 22,5 cm³; 19 cm³; 16 cm³; 14 cm³; 11 cm³; 8 cm³; 5,5 cm³ und 4 cm³ eingezeichnet. Die beiden Kennlinien sind jeweils durch Geraden angenährt, wobei eine Gerade für einen Druck p am Druckanschluss von 20 bar gilt, wobei die andere Gerade für einen Druck p von 250 bar (bzw. 200 bar bei einem Verdrängungsvolumen U von 22,5 cm³ und 19 cm³) gilt. 1 shows a characteristic field for several pumps, namely external gear pumps, with different displacement volumes U. In the horizontal, the speed n of the drive shaft in min ^{-1 is} plotted. In the vertical, the fluid flow Q is plotted in l / min. There are two characteristic curves for pumps with the displacement volumes U of 22.5 cm ³ ; 19 cm ³ ; 16 cm ³ ; 14 cm ³ ; 11 cm ³ ; 8 cm ³ ; 5.5 cm ³ and 4 cm ³ drawn. The two curves are each approximated by straight lines, with a straight line for a pressure p at the pressure port of 20 bar applies, the other straight line for a pressure p of 250 bar (or 200 bar with a displacement volume U of 22.5 cm ³ and 19 cm ³ ) applies.

Claims

Pump with a constant displacement volume, in particular gear pump, with a rotatable drive shaft, a suction and a pressure port, wherein by rotation of the drive shaft fluid flow from the suction port to the pressure port can be effected, characterized in that the pump is provided with a data memory in which a Characteristic is stored, which indicates the relationship between the speed of the drive shaft and the fluid flow of the pump.

Positive displacement pump according to claim 1, characterized in that the characteristic simultaneously indicates the relationship between the pressure at the pressure port and the fluid flow.

Positive displacement pump according to one of the preceding claims, characterized in that the data memory is a bar code or a matrix code which is mounted on the outer surface of the pump.

Positive displacement pump according to one of the preceding claims, characterized in that the characteristic is approximated by one or more straight lines, wherein in each case two points of the straight line are mounted in a human-readable form on the outer surface of the pump.

Displacement pump according to claim 4, characterized in that the speed of the drive shaft and the associated flow rate are specified for each point of the straight line.

Positive displacement pump according to claim 5, referring back to claim 2, characterized in that in each case a separate straight line is indicated for several different pressures at the pressure port, wherein said pressure is indicated on the outer surface of the pump to each straight line.

Positive displacement pump according to one of the preceding claims, characterized in that the drive shaft is coupled to an electric motor, wherein a speed adjusting device is provided, which can feed a drive current into the electric motor, wherein the speed setting device is arranged so that the content of the data memory is stored in the speed setting device may be to calculate from the stored in the data memory characteristic and a volume flow setpoint, a speed setpoint for the drive shaft.