DE102013006783B4

DE102013006783B4 - Hubkolbenpumpe mit elektrischer Ansteuerung

Info

Publication number: DE102013006783B4
Application number: DE102013006783.9A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Hamm
Original assignee: Thomas Magnete GmbH
Current assignee: Thomas Magnete GmbH
Priority date: 2013-04-19
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2017-10-26
Anticipated expiration: 2033-04-20
Also published as: DE102013006783A1

Abstract

Vorrichtung, bestehend aus einer elektromagnetisch angetriebenen Hubkolbenpumpe (1) und einer elektrischen Ansteuerung (2), die zyklisch den elektrischen Strom zur Hubkolbenpumpe ein- und ausschaltet, und einem übergeordneten Steuergerät (3), das zyklisch ein Signal zum Einschalten an die elektrische Ansteuerung (2) sendet, wobei die Programmierung der elektrischen Ansteuerung (2) diese dazu veranlasst, eine elektrische Leitung (5) von der elektrischen Ansteuerung (2) zur Hubkolbenpumpe (1) zu überwachen und dabei zu überprüfen, ob nach dem Ende einer Einschaltzeit bis zu einem nächsten Beginn einer weiteren Einschaltzeit auf der Leitung (5) eine Spannung von mehr als 50% der Betriebsspannung für eine Dauer von mehr als 2 ms gemessen wird, wobei die elektrische Ansteuerung (2) auf einer der elektrischen Leitungen (4) oder (6), die das übergeordnete Steuergerät (3) mit der elektrischen Ansteuerung (2) verbinden, ein Bestätigungssignal zu dem übergeordneten Steuergerät (3) sendet, wenn dies nicht der Fall ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenpumpe mit einer elektrischen Ansteuerung entsprechend dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.
Stand der Technik:
Elektromagnetisch angetriebene Hubkolbenpumpen sind bekannt, zum Beispiel aus der DE 4328621 A1 , auch das Zusammenwirken von Hubkolbenpumpen, elektrischer Ansteuerung und übergeordneter Steuerung, zum Beispiel aus der DE 10 2006 044 246 B4 und der DE 10 2011 012 321 A1 . In diesen Hubkolbenpumpen wird bei einem elektrischen Strompuls ein Magnetanker durch eine magnetische Kraft gegen die Kraft einer Rückstellfeder in einen Magnetpol gezogen und dabei ein Kolben in einen Zylinder gedrückt, wodurch Flüssigkeit verdrängt wird und damit eine Förderung bei genauer Dosierung bewirkt wird. Die Druckschrift US 2004/0071556A1 zeigt einen linearwirkenden oszillierenden Kompressor mit einer elektrischen Ansteuerung, die aus elektrischen Signalen des Kompressors Messwerte zur Verbesserung des Betriebs dieses Kompressors gewinnt.
Die für Heizölbrenner gültige Norm EN ISO 23550 fordert eine sichere Einhaltung der spezifizierten Fördermenge auch bei einem Einwirken von elektromagnetischen und elektrostatischen Störungen. Eine Unterförderung ist für den in der Norm beschriebenen Fehlerfall nicht bedeutend, nur eine Überförderung. Durch den geometrisch beschränkten Hub der Hubkolbenpumpen kann eine Überförderung nur auftreten, wenn eine elektromagnetische oder eine elektrostatische Störung während einer Ruhephase des Magnetankers einen zusätzlichen Hub oder Teilhub des Ankers bewirkt. Dazu ist eine Spannung von mehr als der halben Betriebsspannung und eine Dauer von mehr als 2 ms erforderlich, bei einer geringeren Spannung oder einer geringeren Dauer ist wegen der Kraft der Rückstellfeder kein Hub möglich.
Aufgabe:
Die Hubkolbenpumpe soll auf Überförderung überwacht werden, auch bei einem Einwirken von elektromagnetischen und elektrostatischen Störungen. Die sicherheitsrelevante Auswertung soll in der übergeordneten Steuerung erfolgen, diese Steuerung soll dazu geeignete Signale von der elektrischen Ansteuerung erhalten.
Die Lösung der Aufgabenstellung erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Patentanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen 2 und 3 angegeben, der Anspruch 4 beschreibt ein Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemäßen Hubkolbenpumpe.
Vorteile:
Die erfindungsgemäße Hubkolbenpumpe mit ihrer elektrischen Ansteuerung bietet ausreichende Sicherheit gegen Überförderung bei elektromagnetischen oder elektrostatischen Störungen, die der einschlägigen Norm entsprechen, auch ohne aufwändige Abschirmmaßnahmen, weil bei einem zusätzlichen Hub oder Teilhub des Magnetankers aufgrund eines zusätzlichen störungsbedingten elektrischen Strom- und Spannungspulses die elektrische Ansteuerung kein Bestätigungssignal für eine fehlerfreie Förderung an die übergeordnete Steuerung abgibt.
Anwendung:
Förderung und präzise Dosierung von Brennstoff für eine Heizungsanlage.
Bilder:
1 zeigt die schematische Anordnung der Hubkolbenpumpe, der elektrischen Ansteuerung und der übergeordneten Steuerung
Beispielhafte Ausführung:
Die elektrische Ansteuerung 2 einer Hubkolbenpumpe 1 ist durch geeigneten Aufbau und Programmierung dazu eingerichtet, die elektrische Leitung 5 zur Hubkolbenpumpe zu überwachen und daraufhin zu überprüfen, ob nach dem Ende einer Einschaltzeit bis zu einem nächsten Einschaltsignal auf der elektrischen Leitung 5 eine Spannung von mehr als 50% der Betriebsspannung für eine Dauer von mehr als 2 ms gemessen wird, wobei die elektrische Ansteuerung auf einer der elektrischen Leitungen 4 oder 6 ein Bestätigungssignal zu einem übergeordneten Steuergerät 3 sendet, wenn dies nicht der Fall ist. Dabei bildet die elektrische Masseleitung 7 den Bezug.
Das Bestätigungssignal wird vorteilhafterweise als invertiertes Signal gesendet.
In einer vorteilhaften Ausführung wird sowohl das Signal zur Einschaltung der Hubkolbenpumpe von dem übergeordneten Steuergerät 3 zur elektrischen Ansteuerung 2 als auch das Bestätigungssignal zum Abschluss eines fehlerfreien Zyklus über die elektrische Leitung 4 übertragen, das erste Signal als positives Signal und das Bestätigungssignal als invertiertes Signal.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung besteht die Hubkolbenpumpe (1) aus zwei elektromagnetisch angetriebenen Pumpeinrichtungen, von denen die erste einen größeren Förderstrom liefert als die zweite. Dabei wird der überschüssige Förderstrom der ersten Pumpeinrichtung zu seiner Saugseite zurückgeleitet und nur die Förderung der zweiten Pumpeinrichtung durch eine Spannungsmessung für die elektrische Leitung 5 überwacht.
Zum Betrieb einer Hubkolbenpumpe mit einer elektrischen Ansteuerung dient das folgende Verfahren:

• das übergeordnete Steuergerät 3 sendet zyklische Signale zur Einschaltung der Hubkolbenpumpe 1 über die elektrische Leitung 4 an die elektrische Ansteuerung 2
• die elektrische Ansteuerung 2 sendet beginnend mit dem Signal zur Einschaltung zeitlich begrenzt Strom über die elektrische Leitung 5 an die Hubkolbenpumpe 1
• die elektrische Ansteuerung 2 überwacht die elektrische Leitung 5 zur Hubkolbenpumpe 1 auf zusätzliche Ströme aus elektromagnetischen oder elektrostatischen Störungen
• die elektrische Ansteuerung 2 sendet ein Bestätigungssignal an das übergeordnete Steuergerät 3, wenn nach dem Ende einer Einschaltzeit des Stromsignals bis zu einem nächsten Einschaltsignal keine Spannung von mehr als 50% der Betriebsspannung auf der elektrischen Leitung 5 zur Hubkolbenpumpe für eine Dauer von mehr als 2 ms gemessen wird
• das übergeordnete Steuergerät 3 führt aufgrund des Bestätigungssignals eine sicherheitsrelevante Bewertung hinsichtlich einer Überförderung durch.

Bezugszeichenliste

1: Hubkolbenpumpe
2: Elektrische Ansteuerung
3: Übergeordnetes Steuergerät
4: Elektrische Leitung (übergeordnetes Steuergerät – elektrische Ansteuerung)
5: Elektrische Leitung (elektrische Ansteuerung-Hubkolbenpumpe)
6: Elektrische Leitung (elektrische Ansteuerung – übergeordnetes Steuergerät)
7: Elektrische Masseleitung

Claims

Vorrichtung, bestehend aus einer elektromagnetisch angetriebenen Hubkolbenpumpe (1) und einer elektrischen Ansteuerung (2), die zyklisch den elektrischen Strom zur Hubkolbenpumpe ein- und ausschaltet, und einem übergeordneten Steuergerät (3), das zyklisch ein Signal zum Einschalten an die elektrische Ansteuerung (2) sendet, wobei die Programmierung der elektrischen Ansteuerung (2) diese dazu veranlasst, eine elektrische Leitung (5) von der elektrischen Ansteuerung (2) zur Hubkolbenpumpe (1) zu überwachen und dabei zu überprüfen, ob nach dem Ende einer Einschaltzeit bis zu einem nächsten Beginn einer weiteren Einschaltzeit auf der Leitung (5) eine Spannung von mehr als 50% der Betriebsspannung für eine Dauer von mehr als 2 ms gemessen wird, wobei die elektrische Ansteuerung (2) auf einer der elektrischen Leitungen (4) oder (6), die das übergeordnete Steuergerät (3) mit der elektrischen Ansteuerung (2) verbinden, ein Bestätigungssignal zu dem übergeordneten Steuergerät (3) sendet, wenn dies nicht der Fall ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das Signal zum Beginn der Einschaltung der Hubkolbenpumpe von dem übergeordneten Steuergerät (3) zur elektrischen Ansteuerung (2) als auch das Bestätigungssignal zum Abschluss eines fehlerfreien Zyklus über die elektrische Leitung (4) übertragen werden, das erste Signal als positives Signal und das Bestätigungssignal als invertiertes Signal.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Hubkolbenpumpe (1) aus zwei elektromagnetisch angetriebenen Pumpeinrichtungen besteht, von denen die erste einen größeren Förderstrom liefert als die zweite, wobei der überschüssige Förderstrom der ersten Pumpeinrichtung zur Saugseite der ersten Pumpeinrichtung zurückgeleitet wird und wobei nur die Förderung der zweiten Pumpeinrichtung durch die Spannungsmessung auf der elektrischen Leitung 5 überwacht wird.
Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass • das übergeordnete Steuergerät (3) zyklische Signale zur Einschaltung der Hubkolbenpumpe (1) über die elektrische Leitung (4) an die elektrische Ansteuerung (2) sendet • die elektrische Ansteuerung (2) beginnend mit dem Signal zur Einschaltung zeitlich begrenzt Strom über die elektrische Leitung (5) an die Hubkolbenpumpe (1) leitet • die elektrische Ansteuerung (2) die elektrische Leitung (5) zur Hubkolbenpumpe (1) auf zusätzliche Ströme überwacht • die elektrische Ansteuerung (2) ein Bestätigungssignal an das übergeordnete Steuergerät (3) sendet, wenn nach dem Ende einer Einschaltzeit des Stroms bis zu einem nächsten Einschaltsignal keine Spannung von mehr als 50% der Betriebsspannung auf der elektrischen Leitung (5) zur Hubkolbenpumpe für eine Dauer von mehr als 2 ms gemessen wird • das übergeordnete Steuergerät (3) aufgrund des Bestätigungssignals eine sicherheitsrelevante Bewertung hinsichtlich einer Überförderung durchführt.