DE102014204478B4 - Mikrodosierpumpe und Verfahren hierfür - Google Patents

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Abstract

Mikrodosierpumpe (1) zur Förderung eines Mediums, mit einem Gehäuse (11), mit einer ersten Pumpe (12) und mit einer zweiten Pumpe (13), mit einem Gasabscheider (31), wobei die Pumpen (12, 13) und der Gasabscheider (31) in dem Gehäuse (11) aufgenommen sind und jede der Pumpen (12, 13) einen Kolben (24, 35) aufweist, der in jeweils einem Förderraum (26, 36) aufgenommen ist, wobei der jeweils eine Kolben (24, 35) durch jeweils einen elektromagnetischen Aktuator (23, 34) gegenüber jeweils einem Kraftspeicherelement (22, 33) verlagerbar ist, wobei durch die Verlagerung des jeweiligen Kolbens (24, 35) ein Medium durch den zugehörigen Förderraum (26, 36) förderbar ist, wobei der erste Förderraum (26) mit dem zweiten Förderraum (36) in Fluidkommunikation steht und das Medium durch einen Zulauf (14) im Gehäuse (11) in die erste Pumpe (12) förderbar ist und durch die zweite Pumpe (13) hin zu einem zweiten Ablauf (16) des Gehäuses (11) und aus dem Gehäuse (11) der Mikrodosierpumpe (1) abförderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium aus der ersten Pumpe (12) in die zweite Pumpe (13) durch einen Gasabscheider (31) förderbar ist, wobei der Gasabscheider (31) in einer Fluidströmstrecke angeordnet ist, welche die erste Pumpe (12) fluidisch mit der zweiten Pumpe (13) verbindet, wobei ein erster Ablauf (15) und der zweite Ablauf (16) vorgesehen sind, wobei der erste Ablauf (15) in Strömungsrichtung der ersten Pumpe (12) nachgelagert ist und der zweiten Pumpe (13) in Strömungsrichtung vorgelagert ist, wobei der zweite Ablauf (16) der zweiten Pumpe (13) in Strömungsrichtung nachgelagert ist, wobei durch die erste Pumpe (12) eine Vorförderung des Mediums erreichbar ist, wobei ein Zufluss des Mediums über den Zulauf (14) geschieht und das Medium durch die erste Pumpe (12) in den Gasabscheider (31) förderbar ist, wobei aus dem über den Gasabscheider (31) ersten Ablauf (15) nur Gas oder Medium und Gas aus der Mikrodosierpumpe (1) abförderbar ist und über die zweite Pumpe (13) aus dem zweiten Ablauf (16) nur Medium ohne Gas abförderbar ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Mikrodosierpumpe zur Förderung eines Mediums, mit einem Gehäuse, mit einer ersten Pumpe und mit einer zweiten Pumpe, wobei die Pumpen in dem Gehäuse aufgenommen sind und jede der Pumpen einen Kolben aufweist, der in jeweils einem Förderraum aufgenommen ist, wobei der jeweils eine Kolben durch jeweils einen elektromagnetischen Aktuator gegenüber jeweils einem Kraftspeicherelement verlagerbar ist, wobei durch die Verlagerung des jeweiligen Kolbens ein Medium durch den zugehörigen Förderraum förderbar ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben und/oder Steuern der Mikrodosierpumpe.
  • Stand der Technik
  • In Heizanlagen werden zur Versorgung der Verbrennungseinheit, welche auch als Brenner bezeichnet wird, Förderpumpen eingesetzt, die eine konstante Versorgung des Brenners mit dem Brennmedium gewährleisten. Als Brennmedium wird regelmäßig Heizöl in verschiedenen Qualitäten und Zusammensetzungen verwendet.
  • Insbesondere durch die immer besser werdende Dämmung von Gebäuden und die immer stärkere Verbreitung von Fassadendämmungen sinkt die notwendige Heizlast immer mehr ab. Gleichzeitig verstärken sich dabei die Einflüsse, welche die Sonneneinstrahlung, die inneren Wärmequellen und der Lüftungswärmebedarf auf die Wärmebilanz des Gebäudes haben. Da insbesondere die aus diesen Quellen stammenden Wärmeströme unregelmäßig auftreten und in ihrer Wärmemenge schwer vorhersehbar sind, schwankt die Last für die Heizungsanlagen stark. Außerdem steigt die Heizleistung, welche benötigt wird, um das Trinkwasser in Gebäuden zu erwärmen, stark an im Vergleich zur Heizleistung, welche zur Temperierung des Gebäudes benötigt wird.
  • Regelmäßig liegt dabei der Energiebedarf zur Aufheizung des Trinkwasserspeichers eines Gebäudes bei dem ein- bis dreifachen der Heizlast zur Gebäudetemperierung. Dadurch ergibt sich für den Normbetrieb eine Überdimensionierung der Heizungskomponenten von etwa dem zwei- bis dreifachen. Dies führt vor allem bei niedriger Heizlast zu negativen Folgen, da eine hohe Schalthäufigkeit für die Brenner erreicht wird. Dies tritt insbesondere bei einstufigen und zweistufigen Brennern auf, welche zur Erreichung von vorgegebenen Heizwerten sehr oft angeschaltet beziehungsweise abgeschaltet werden müssen. Dies führt zu erhöhtem Verschleiß und weiterhin zu erhöhten Emissionen.
  • Nachteilig an den Lösungen im Stand der Technik ist insbesondere, dass die verwendeten Komponenten der Heizungsanlagen nur unzureichend dimensioniert werden können und sie weiterhin eine hohe Schalthäufigkeit verursachen, was zu erhöhtem Verschleiß führt. Weiterhin sind die verwendeten Förderpumpen nicht ausreichend ansteuerbar, um eine situationsbezogene Förderleistung zu erzeugen. Darüber hinaus ist die Dosierbarkeit der verwendeten Förderpumpen nicht ausreichend.
  • Ein Förder- und Dosiersystem mit einer ersten Pumpe und mit einer zweiten Pumpe ist durch die DE 10 2011 104 290 A1 bekannt geworden, bei welcher außerhalb des Pumpengehäuses und fluidisch vor der ersten Pumpe ein Gasabscheider angeordnet ist.
  • Die DE 43 28 621 A1 offenbart eine elektromagnetisch betreibbare Pumpe als Dosierpumpe.
  • Die DE 38 27 489 C1 offenbart eine Dosierpumpe mit Entlüftungseinrichtung. Die DE 26 12 826 A1 offenbart eine Dosierpumpe als Membranpumpe. Die DE 42 19 664 C2 offenbart eine Verdrängerdosierpumpe.
  • Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
  • Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Mikrodosierpumpe bereitzustellen, welche es ermöglicht eine bessere Dosierung des zu fördernden Mediums zu erreichen. Auch soll die Mikrodosierpumpe besser ansteuerbar sein. Weiterhin ist es die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Betreiben und/oder Steuern der Mikrodosierpumpe bereitzustellen, welches es ermöglicht eine situationsbezogene Menge des Mediums zu dem Brenner zu fördern.
  • Die Aufgabe hinsichtlich der Mikrodosierpumpe wird durch eine Mikrodosierpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Mikrodosierpumpe zur Förderung eines Mediums, mit einem Gehäuse, mit einer ersten Pumpe und mit einer zweiten Pumpe, mit einem Gasabscheider, wobei die Pumpen und der Gasabscheider in dem Gehäuse aufgenommen sind und jede der Pumpen einen Kolben aufweist, der in jeweils einem Förderraum aufgenommen ist, wobei der jeweils eine Kolben durch jeweils einen elektromagnetischen Aktuator gegenüber jeweils einem Kraftspeicherelement verlagerbar ist, wobei durch die Verlagerung des jeweiligen Kolbens ein Medium durch den zugehörigen Förderraum förderbar ist, wobei der erste Förderraum mit dem zweiten Förderraum in Fluidkommunikation steht und das Medium durch einen Zulauf im Gehäuse in die erste Pumpe förderbar ist und durch die zweite Pumpe entlang eines Ablaufes aus dem Gehäuse der Mikrodosierpumpe abförderbar ist.
  • Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn die erste Pumpe und die zweite Pumpe, welche jeweils eigenständige voneinander unabhängig betreibbare Pumpen darstellen, in einem gemeinsamen Gehäuse aufgenommen sind und über geeignete Strukturen miteinander fluidisch verbindbar sind. Die Pumpen sind dabei jeweils durch einen elektromagnetischen Aktuator verstellbar, wobei die durch den elektromagnetischen Aktuator erzeugte Stellkraft entgegen der Kraft wirkt, welche durch ein Kraftspeicherelement, wie beispielsweise einer Feder, erzeugt wird. Die Feder bewirkt dabei das Rückführen des Kolbens in die jeweilige Ausgangssituation, während der elektromagnetische Aktuator zu einer Auslenkung aus der Ausgangssituation führt.
  • Die Schmierung und Kühlung der beiden Pumpen wird dabei vorzugsweise durch das zu fördernde Medium realisiert. Eine aktive Kühlung beziehungsweise eine aktive Zuführung von Schmiermitteln ist nicht notwendig. Die erste Pumpe kann bevorzugt auch ohne Schmiermittel betrieben werden, um das Medium anzusaugen. Der Betrieb ohne Schmiermittel erfolgt dabei zum Schutz der ersten Pumpe nur über einen kurzen Zeitraum, bis das Medium erstmalig angesaugt ist. Nachdem die Pumpe einmal mit dem Medium beaufschlagt war verbleiben ausreichend große Restmengen in der Pumpe, welche eine ausreichende Schmierung beim Anlauf gewährleisten.
  • Erfindungsgemäß ist das Medium aus der ersten Pumpe in die zweite Pumpe durch einen Gasabscheider förderbar.
  • Ein Gasabscheider ist notwendig, um den Gasanteil des Mediums, welcher in einem Leitungssystem einer Heizanlage unweigerlich auftritt, zu reduzieren beziehungsweise den Gasanteil vollständig aus dem Medium abzutrennen. Der Gasabscheider ist dabei erfindungsgemäß in einer Fluidströmungsstrecke angeordnet, welche die erste Pumpe fluidisch mit der zweiten Pumpe verbindet. Auf diese Weise wird erreicht, dass das zu der zweiten Pumpe geförderte Medium praktisch frei von Gasanteilen ist.
  • Erfindungsgemäß sind ein erster Ablauf und ein zweiter Ablauf vorgesehen, wobei der erste Ablauf in Strömungsrichtung der ersten Pumpe nachgelagert ist und der zweiten Pumpe in Strömungsrichtung vorgelagert ist, wobei der zweite Ablauf der zweiten Pumpe in Strömungsrichtung nachgelagert ist.
  • Der Zulauf ist bevorzugt der ersten Pumpe in Strömungsrichtung der Mikrodosierpumpe vorgelagert, da das Medium einzig über diesen Zulauf in die Mikrodosierpumpe beziehungsweise in die erste Pumpe der Mikrodosierpumpe gefördert wird. Die Strömungsrichtung durch die Mikrodosierpumpe verläuft vom Zulauf durch die erste Pumpe, durch den Gasabscheider, durch die zweite Pumpe und entlang des zweiten Ablaufs aus der Mikrodosierpumpe. Der erste Ablauf, welcher der ersten Pumpe nachgelagert ist und der zweiten Pumpe vorgelagert ist, kann als Teil eines Vorförderkreislaufes angesehen werden, wodurch das Medium durch die erste Pumpe und den Gasabscheider wieder aus der Mikrodosierpumpe ausgefördert werden kann. Durch eine solche Führung des Mediums kann eine Zirkulation durch den Gasabscheider und weitere der Mikrodosierpumpe vorgelagerte und/oder nachgelagerte Elemente, wie beispielsweise einem Filter, erfolgen. Dies geschieht vorteilhafterweise im Stadium der Vorförderung, in welchem die erste Pumpe das Medium entlang der Zuführungsleitungen ansaugt, bis eine konstante Medienversorgung gewährleistet ist. Der erste Ablauf steht dabei bevorzugt mit der Zuführungsleitung in Fluidkommunikation, um das aus dem Gasabscheider ausgeförderte Medium wieder in die Zuführung zurückzuführen.
  • Auch ist es zu bevorzugen, wenn die Kolben gegenüber den Innenwandungen des jeweiligen Förderraumes beweglich abgestützt sind, wobei ein Vorbeiströmen des zu fördernden Mediums am Kolben durch Dichtungsmaßnahmen reduziert oder vollständig verhindert ist.
  • Die Förderräume weisen vorteilhafterweise einen kreisrunden Querschnitt auf, wobei die Kolben ebenfalls kreisrund ausgebildet sind und zwischen den Kolben und den Innenwandungen der Förderräume nur sehr geringe Spalte vorgesehen sind. Vorteilhafterweise können Dichtungsmaßnahmen, wie beispielsweise Dichtungsringe, an den Kolben angeordnet sein, welche ein Umströmen des Kolbens verhindern. Eine Vermeidung eines Umströmens erhöht insgesamt die Effizienz der Pumpen.
  • Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn im oder am Gehäuse eine Steuereinheit angeordnet ist, welche über Signalleitungen mit den elektromagnetischen Aktuatoren der ersten Pumpe und der zweiten Pumpe verbunden ist.
  • Die elektromagnetischen Aktuatoren sind vorteilhafterweise mit Signalleitungen an einer Steuereinheit angebunden, welche im Gehäuse selbst oder am Gehäuse angeordnet ist. In einer alternativen Ausführung kann auch eine Anordnung benachbart zum Gehäuse oder insbesondere in einer anderen Komponente der Heizungsanordnung vorgesehen sein. Die Spule des elektromagnetischen Aktuators der ersten Pumpe weist vorzugsweise einen Spulenwiderstand von 11,5 Ohm auf und die Spule der zweiten Pumpe weist bevorzugt einen Spulenwiderstand von 0,69 Ohm auf. Beide Widerstände können in vorteilhaften Ausgestaltungen um +/- 3 % variieren.
  • Auch ist es vorteilhaft, wenn der Zulauf und/oder der erste Ablauf und/oder der zweite Ablauf einen Anschluss für eine Messvorrichtung, insbesondere eine Druckmessvorrichtung aufweist.
  • Die Anschlüsse können beispielsweise durch Bohrungen im Gehäuse gebildet sein, durch welche Messsensoren in den Zulauf oder die Abläufe eingeführt werden können. Von besonderem Interesse sind hier insbesondere die Drücke, welche im Betrieb entstehen.
  • Auch ist es zweckmäßig, wenn dem ersten Förderraum und/oder dem zweiten Förderraum jeweils ein Ventil vorgelagert und/oder ein Ventil nachgelagert ist.
  • Die Ventile sind insbesondere derart ausgelegt, dass sie den Medienfluss durch die vorgelagerten und/oder die nachgelagerten Strömungsstrecken erlauben oder vollständig verhindern. Vorzugsweise sind die Ventile derart angesteuert, dass sie den Zufluss und den Abfluss des Mediums in eine Pumpe oder aus einer Pumpe heraus verhindern, wenn diese nicht betrieben ist. Dies führt dazu, dass kein Medium in die zweite Pumpe gefördert wird, wenn diese nicht aktiviert ist. Es wird dann das gesamte von der ersten Pumpe geförderte Medium entlang des Gasabscheiders durch den ersten Ablauf ausgefördert, wodurch die Vorförderung der Mikrodosierpumpe erreicht wird. Die Ventile sind vorzugsweise ebenfalls über die Steuereinheit ansteuerbar. Es können beispielsweise Magnetventile eingesetzt werden.
  • In einer alternativen Ausführung kann es auch vorteilhaft sein, wenn die Bewegung des ersten Kolbens und/oder die Bewegung des zweiten Kolbens durch jeweils ein Dämpfungselement oder durch jeweils mehrere Dämpfungselemente abdämpfbar ist.
  • Als Dämpfungselemente kommen insbesondere Elastomerelemente in Betracht, welche ein Anschlagen des Kolbens an seinen Endlagen verhindern. Alternativ kann auch eine fluidische Dämpfung vorgesehen sein, welche beispielsweise durch das gezielte Vorhalten von einer Menge des zu fördernden Mediums erreicht wird. Die Dämpfungselemente sollen insbesondere den Verschleiß der Pumpen reduzieren und gleichsam zu einer Reduzierung der im Betrieb auftretenden Schallemissionen beitragen. Das Gehäuse kann weiterhin beispielsweise mit einem Harz, wie beispielsweise einem Polyurethan-Gießharz ausgegossen sein, um eine Schwingungsentstehung und eine Geräuschübertragung zu vermeiden. Auch kann als Dämpfungselement eine hydraulische Endlagendämpfung vorgesehen werden.
  • Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Fördermenge der ersten Pumpe und/oder die Fördermenge der zweiten Pumpe von der jeweiligen Hubfrequenz des jeweiligen Kolbens beeinflussbar ist. Die Fördermenge wird bevorzugt nur durch die Hubfrequenz der jeweiligen Kolben beeinflusst, da die übrigen Elemente und insbesondere die Volumen der Förderräume nicht variabel sind.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die erste Pumpe und/oder die zweite Pumpe durch ein TTL-Signal (Frequenzsignal) und/oder durch ein Gleichspannungssignal ansteuerbar ist.
  • Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die erste Pumpe, welche die Vorförderung des Mediums sicherstellt, durch ein Gleichspannungssignal betrieben wird. Sowie dieses Gleichspannungssignal angelegt ist, wird die erste Pumpe aktiviert und arbeitet mit einer festen Hubfrequenz, welche dem Niveau des Gleichspannungssignals zugeordnet ist. Das Gleichspannungssignal ist vorzugsweise durch eine 24 Volt Gleichspannung gebildet.
  • Die zweite Pumpe wird vorzugsweise durch ein TTL-Frequenzsignal angesteuert, wobei das Frequenzsignal durch das Steuergerät vorgebbar und durch dieses veränderbar ist. Die Hubfrequenz der zweiten Pumpe ist vorzugsweise direkt proportional abhängig von der Frequenz des Frequenzsignals. Das Frequenzsignal ist bevorzugt eine 5 Volt Signal, welches eine Signallänge von mindestens 2 ms aufweist. Das Frequenzsignal weist dabei weiterhin bevorzugt eine Frequenz auf, welche ungefähr in einem Bereich von 0 Hz bis 50 Hz liegt.
  • Auch ist es zweckmäßig, wenn durch den Gasabscheider der Gasanteil des Mediums, welches in die zweite Pumpe gefördert wird, im Vergleich zum Gasanteil des Mediums in der ersten Pumpe deutlich reduziert ist. Bevorzugt wird der Gasanteil auf nahezu 0 % reduziert, um einen Eintrag des im Medium gebundenen Gases in die der zweiten Pumpe nachgelagerten Brennkammer zu vermeiden. Dies führt zu einer effizienteren Verbrennung und weiterhin zu niedrigeren Emissionen bei der Verbrennung.
  • Weiterhin ist es zu bevorzugen, wenn die Bewegungsrichtung des ersten Kolbens in einem rechten Winkel zur Bewegungsrichtung des zweiten Kolbens angeordnet ist. Vorzugsweise sind die Pumpen, beziehungsweise die Kolben der Pumpen, in einem rechten Winkel zueinander angeordnet. Dies ist insbesondere einer kompakten Gestaltung der Mikrodosierpumpe zuträglich.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse zumindest einen Anbindungspunkt aufweist, über welchen das Gehäuse gegenüber einer äußeren Struktur befestigbar ist, wobei an dem Anbindungspunkt zumindest ein Entkopplungselement zur Schwingungsentkopplung des Gehäuses gegenüber der äußeren Struktur vorgesehen ist. Entkopplungselemente, wie beispielsweise Elastomere, sind vorteilhaft, um die Mikrodosierpumpe möglichst von Schwingungseinflüssen von außerhalb abzuschirmen. Gleichzeitig wird durch die Entkopplung vermieden, dass durch den Betrieb der Mikrodosierpumpe eine Schwingungsübertragung auf Strukturen, an welchen die Pumpe angebunden ist, stattfindet. Dies ist insbesondere einer niedrigen Schallemission zuträglich.
  • Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn am zweiten Ablauf eine Einspritzdüse angeordnet ist, durch welche das durch die zweite Pumpe geförderte Medium aus der Mikrodosierpumpe abförderbar ist. Der zweiten Pumpe ist eine Einspritzdüse nachgelagert, durch welche das geförderte Medium in eine Brennkammer eingespritzt werden kann. Die Menge des geförderten Mediums ist dabei einzig durch die Hubfrequenz der zweiten Pumpe bestimmt, wodurch die Dosierfunktion vollständig in der zweiten Pumpe liegt und nicht in der Düse. Dies ist vorteilhaft, da eine Alterung oder Belegung der Düse mit Schmutzpartikeln keinen oder nur einen sehr geringen Einfluss auf die Fördermenge der Mikrodosierpumpe hat.
  • Auch ist es zu bevorzugen, wenn das Gehäuse fluiddicht ausgebildet ist, so dass eine Leckage des Mediums zur Umgebung ausgeschlossen ist. Insbesondere ein Austreten des Mediums hin zur Umgebung der Mikrodosierpumpe muss verhindert werden, da durch das Medium, welches gewöhnlich Heizöl ist, eine Verunreinigung der Umgebung stattfinden könnte. Weiterhin ist ein unkontrolliertes Austreten von Heizöl aufgrund der Brandgefahr unbedingt zu vermeiden.
  • Die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens zum Betrieben und/oder Steuern einer Mikrodosierpumpe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben und/oder Steuern einer Mikrodosierpumpe, wobei durch das Anlegen einer Spannungsversorgung die erste Pumpe aktiviert wird, wobei die erste Pumpe mit einer vorgebbaren Hubfrequenz arbeitet, und die zweite Pumpe durch das Anlegen eines Steuersignals durch die Steuereinheit aktiviert wird, wobei das Steuersignal veränderbar ist und die Hubfrequenz der zweiten Pumpe von dem Steuersignal der Steuereinheit abhängig ist.
  • Durch das Anlegen des Spannungssignals an die erste Pumpe wird eine Vorförderung des Mediums erreicht. Es wird über den Zulauf angesaugt und durch den Gasabscheider gepumpt. Nach dem ersten Ablauf wird es wieder der Zuführungsleitung zugeführt. Dem ersten Ablauf nachgelagert oder dem Zulauf vorgelagert kann weiterhin ein Filter zur Reinigung des Mediums angeordnet sein. Der Filter ist vorzugsweise derart gestaltet, dass er das Medium von Partikeln befreit, welche größer sind als 40 µm. Die Vorförderung geschieht solange, bis ein konstanter Medienfluss erreicht ist und insbesondere große Luftmengen aus der Zuführleitung abgeführt sind. Die Vorförderung dauert bevorzugt nicht länger als 150 s.
  • Nachdem ein konstanter Medienfluss erreicht ist, wird ein Frequenzsignal an die zweite Pumpe angelegt, wodurch diese aktiviert wird und mit der durch das Frequenzsignal vorgegebenen Frequenz zu arbeiten beginnt. Durch die Aktivierung der zweiten Pumpe werden gleichsam die Ventile, welche der zweiten Pumpe direkt vorgelagert und nachgelagert sind, geöffnet, um einen Medienfluss zu ermöglichen.
  • Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn das Steuersignal für die zweite Pumpe ein TTL-Signal (Frequenzsignal) ist, wobei die Frequenz, mit welcher die zweite Pumpe betrieben wird, der Frequenz des Steuersignals entspricht.
  • Ein TTL-Signal zeichnet sich durch eine Aneinanderreihung von blockartigen Signalverläufen aus, wobei das Signal ein Spannungsniveau aufweist, welches zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert sprungartig wechselt. Der Minimalwert kann beispielsweise bei einem Wert von 0 Volt liegen und der Maximalwert bei einem Wert von 5 Volt. Das Frequenzsignal kann insbesondere durch das Steuergerät beeinflusst werden. Hierbei kann insbesondere die Signallänge auf dem Minimalniveau und dem Maximalniveau beeinflusst werden, wodurch die Hubfrequenz der zweiten Pumpe gleichsam mit beeinflusst wird.
  • Vorteilhafterweise geben die erste Pumpe und/oder die zweite Pumpe nach jedem erfolgreich durchgeführten Arbeitshub ein Antwortsignal über die Signalleitung aus, welches in der Steuereinheit ausgewertet wird. Auf diese Weise werden die vollständigen Arbeitshübe erfasst. Das Antwortsignal kann beispielsweise durch ein invertiertes Ansteuerungssignal gebildet sein. Das Steuergerät ist dabei vorzugsweise derart eingestellt, dass es eine Fehlertoleranz bei der Erfassung der vollständigen Arbeitshübe zulässt. Diese Fehlertoleranz liegt bevorzugt bei einem Antwortsignal pro 100 Steuersignalen.
  • Vorzugsweise wird die zweite Pumpe erst mit dem zweiten Sprung des TTL-Signals in Betrieb genommen, da der erste Sprung des TTL-Signals benötigt wird, um die angelegte Frequenz zu bestimmen.
  • Zum Zeitpunkt des Antwortsignals der zweiten Pumpe liegt an der Pumpenansteuerung keine Spannung zwischen dem Start des ersten Ansteuerungssignals und dem Start des zweiten Ansteuerungssignals an. Der Start ist dabei jeweils durch einen Sprung des Spannungsniveaus des Signals von 0 Volt auf 5 Volt bestimmt. Durch diese Nullspannung an der Pumpenansteuerung in dem beschriebenen Zeitraum kann eine Medienüberförderung für diesen Zyklus ausgeschlossen werden.
  • Auch ist es vorteilhaft, wenn die Hubbewegung der ersten Pumpe und/oder die Hubbewegung der zweiten Pumpe durch das Steuergerät ausgewertet wird, wobei insbesondere die Anzahl der vollständigen Hübe erfasst wird.
  • Außerdem ist es zu bevorzugen, wenn durch die erste Pumpe (12) eine Vorförderung des Mediums erreicht wird, wobei ein Zufluss des Mediums über den Zulauf geschieht und das Medium durch die erste Pumpe (12) in den Gasabscheider (31) gefördert wird, wobei aus dem Gasabscheider (31) über den ersten Ablauf (15) nur Gas oder Medium und Gas aus der Mikrodosierpumpe (1) abgefördert wird und über die zweite Pumpe (13) aus dem zweiten Ablauf (16) nur Medium ohne Gas abgefördert wird. Eine Vorförderung ist vorteilhaft, um das Medium entlang der Zuführungsleitungen anzusaugen und eventuell vorhandene Gasanteile aus dem Medium abzuscheiden.
  • Darüber hinaus ist es zweckmäßig, wenn die minimale Fördermenge der Mikrodosierpumpe im Verhältnis zur maximalen Fördermenge der Mikrodosierpumpe in einem Verhältnis von eins zu drei zueinander stehen.
  • Dies ist vorteilhaft, um eine möglichst große Spreizung der möglichen Fördermengen zu erreichen. Bevorzugt ist die dreifache Fördermenge bei einer Hubfrequenz erreicht, welche maximal der vierfachen Frequenz entspricht, welche bei der einfachen Fördermenge anliegt. Bevorzugt ist die minimale Hubfrequenz ungefähr 15 Hz und die maximale Hubfrequenz ungefähr 50 Hz.
  • Auch ist es zu bevorzugen, wenn beim Start der zweiten Pumpe die zweite Pumpe kurzzeitig mit einem Frequenzsignal im Bereich von 50 Hz, vorzugsweise von 45 Hz bis 55 Hz, beaufschlagt wird, wobei das Frequenzsignal nach einer vorgebbaren Anzahl an Hüben des Kolbens erniedrigt wird, wobei die niedrigere Frequenz einer vorgebbaren Arbeitsfrequenz der zweiten Pumpe entspricht.
  • Die erhöhte Frequenz zu Beginn der Förderung durch die zweite Pumpe ist vorteilhaft, um möglichst schnell einen ausreichenden Druck vor der Einspritzdüse zu erzeugen. Die hohe Frequenz zu Beginn soll sich insbesondere durch eine geringe Einschaltzeit auszeichnen, welche der Reduzierung der Bestromungsdauer im Anlaufbetrieb dient.
  • Die Mikrodosierpumpe kann besonders vorteilhaft in einer Heizungsanordnung verwendet werden. Hierzu ist die Mikrodosierpumpe mit einem Leitungssystem verbunden, welches eine Zuleitung des Mediums ermöglicht und weiterhin die Rückzirkulation über den ersten Ablauf zurück in die Zuleitung. Weiterhin ist die Mikrodosierpumpe derart an einen Brenner angebunden, dass das Medium aus der Düse, welche der zweiten Pumpe nachgelagert ist, direkt in den Brenner eintreten kann. Die Verbrennungsluft wird mittels eines geeigneten elektrisch angetriebenen Gebläses abgefördert. Das Gebläse ist dabei bevorzugt besonders laufruhig und kann zusätzlich mit einem Schalldämpfer ausgestattet sein, um eine weitere Geräuschentstehung zu vermeiden.
  • Die Mikrodosierpumpe weist bevorzugt eine sehr geringe elektrische Leistungsaufnahme auf. Bevorzugt liegt die Leistungsaufnahme unterhalb von 60 Watt.
  • Der Brenner, die Pumpen und die Ventile können dabei bevorzugt mit einer gemeinsamen Steuereinheit verbunden sein, welche zentral die Steuersignale für alle Elemente ausgibt.
    Durch die beiden getrennt voneinander betreibbaren Pumpen ist eine vollständige Trennung der Medienzirkulation im Heizsystem von der Dosierung erreicht. Die erste Pumpe dient hierbei der Medienzirkulation, insbesondere zwischen dem Tank und der Mikrodosierpumpe selbst, während die zweite Pumpe die Dosierung des Mediums in den Brenner hinein sicherstellt.
  • Gemäß der Erfindung kann sowohl die erste als auch die zweite Pumpe in der Frequenz, wie der Hubfrequenz, variabel betrieben werden. Die erste Pumpe kann auch mit konstanter Frequenz betrieben werden, wobei die auch diesbezügliche variable Frequenz der ersten Pumpe für die Reduzierung von Schwebungen vorteilhaft ist. Vorteilhaft ist es auch, wenn die erste Pumpe und die zweite Pumpe mit der gleichen variablen Frequenz betrieben werden. Im Inbetriebnahmefall ist es jedoch abweichend davon vorteilhaft, wenn die erste Pumpe mit maximaler Frequenz betrieben wird.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
  • Figurenliste
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
    • 1 eine perspektivische Ansicht einer Brennereinheit, welche eine erfindungsgemäße Mikrodosierpumpe aufweist,
    • 2 eine weitere perspektivische Ansicht einer Brennereinheit mit einer erfindungsgemäßen Mikrodosierpumpe, wobei die Brennereinheit in einer gedrehten Ausrichtung dargestellt ist,
    • 3 eine schematische Schnittansicht durch die Mikrodosierpumpe,
    • 4 eine Ansicht der Mischeinrichtung, mit einer Zündvorrichtung und der Düse, welche der zweiten Pumpe nachgelagert ist,
    • 5 eine perspektivische Ansicht des Gehäuses der Mikrodosierpumpe,
    • 6 eine seitliche Zeichnungsansicht der Mikrodosierpumpe,
    • 7 eine frontale Zeichnungsansicht der Mikrodosierpumpe,
    • 8 eine weitere seitliche Zeichnungsansicht der Mikrodosierpumpe,
    • 9 ein Schaltbild des Stromanschlusses und des Anschlusses für die Signalleitungen,
    • 10 ein Diagramm, welches für zwei erfindungsgemäße Mikrodosierpumpen die Fördermenge über der Hubfrequenz darstellt,
    • 11 eine Schaltbild, welches die Verbindungen zwischen den zwei Pumpen und einer Steuereinheit zeigt und weiterhin die Verbindungen zwischen der Steuereinheit und der übergeordneten Steuereinheit für die gesamte Brennereinheit beziehungsweise die gesamte Heizung zeigt,
    • 12 ein Schnittbild durch eine erfindungsgemäße Mikrodosierpumpe, und
    • 13 ein elektrisches Schaltbild, welches die Verschaltung der Mikrodosierpumpe darstellt.
  • Bevorzugte Ausführung der Erfindung
  • Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Brennereinheit für eine Heizungsanlage. Die Brennereinheit weist eine Mikrodosierpumpe 1 auf, welche im Inneren eine erste Pumpe und eine zweite Pumpe aufweist. Weiterhin weist die Brennereinheit ein Control-Interface 2 auf, über welches die Brennereinheit gesteuert werden kann, einen Feuerungsautomaten 3, ein drehzahlgeregeltes Gebläse 4, einen Schalldämpfer 5 sowie ein Anbindungselement 6. Das drehzahlgeregelte Gebläse 4 dient insbesondere zum Abtransport der entstehenden Verbrennungsluft. Der Schalldämpfer 5 ist insbesondere zur Senkung des Geräuschpegels vorgesehen. Über das Anbindungselement 6 kann die Brennereinheit an einer außenliegenden Struktur befestigt werden.
  • Weiterhin weist die Brennereinheit eine Mischeinrichtung 7, eine Flammenüberwachung 8 und eine Zündeinheit 9 auf. Die Mischeinrichtung 7 wird durch die Mikrodosierpumpe 1 mit einem Medium, wie beispielsweise Heizöl versorgt. Durch die Mischeinrichtung 7 kann insbesondere die Flamme über einen weiten Lastbereich stabilisiert werden. Vorzugsweise kann an der Dichtstelle zwischen der Mischeinrichtung 7 und dem Brennerrohr, in welchem die Verbrennung stattfindet, eine metallische Flächendichtung mit einer konstanten, durch eine Federbelastung erreichten Vorspannung verwendet werden.
  • Die einzelnen Komponenten der Brennereinheit der 1 können durch ein gemeinsames oder durch unterschiedliche Steuergeräte angesteuert werden. In der 1 ist eine horizontale Ausrichtung der Mischeinrichtung 7 dargestellt.
  • Die 2 zeigt die Brennereinheit der 1 mit dem Unterschied, dass die Brennereinheit derart orientiert ist, dass in der 2 eine vertikale Ausrichtung der Mischeinrichtung 7 dargestellt ist. Die 1 und 2 verdeutlichen insbesondere, dass die Brennereinheit sowohl in einer horizontalen als auch in einer vertikalen Ausrichtung angeordnet werden kann.
  • Die 3 zeigt ein Schnittbild durch die Mikrodosierpumpe 1. Die Mikrodosierpumpe 1 ist durch ein Gehäuse 11 gebildet, in welchem eine erste Pumpe 12 sowie eine zweite Pumpe 13 angeordnet sind.
  • Die erste Pumpe 12 sowie die zweite Pumpe 13 sind jeweils durch einen in axialer Richtung verlagerbaren Kolben 24, 35 gebildet, welcher entgegen der Kraftwirkung eines Kraftspeicherelementes 22, 33 durch einen elektromagnetischen Aktuator, welcher eine Spule 23, 34 aufweist, bewegt werden kann. Der elektromagnetische Aktuator ist dabei durch eine einfache bestrombare Spuleneinheit 23, 34 gebildet, welche infolge einer Bestromung eine Kraft auf den zentral in der Spule 23, 34 verlaufenden Kolben 24, 35 ausüben kann, wodurch dieser entgegen der Kraftwirkung des Kraftspeicherelementes 22, 33 axial bewegt werden kann. Das erste Kraftspeicherelement 22 ist gegenüber einer Ankerplatte 25 abgestützt, das zweite Kraftspeicherelement 33 ist gegenüber einer Ankerplatte 38 abgestützt. Das der zweiten Pumpe 13 nachgeschaltete Ventil 40 übernimmt auch die Schließfunktion der Hauptförderpumpe 13.
  • Der erste Kolben 24 ist in einem Förderraum 26 entlang der Hubbewegungsrichtung 27 auf und ab bewegbar. Dabei weist der Kolben 24 einen tellerförmigen Fortsatz auf, welcher bündig mit den Innenflächen des Förderraums 26 abschließt und somit eine Förderung eines durch den Förderraum 26 strömenden Volumens ermöglicht.
  • Ebenso ist der zweite Kolben 35 der zweiten Pumpe 13 in einem Förderraum 36 entlang der Hubbewegungsrichtung 37 von links nach rechts bewegbar.
  • Der erste Förderraum 26 steht über eine Fluidleitungsstrecke mit einem Zulauf 14 in Fluidkommunikation, über welchen ein Medium in den Förderraum 26 gefördert werden kann. Entlang dieser Strömungsstrecke zwischen dem Förderraum 26 und dem Zulauf 14 ist ein erstes Ventil 28 angeordnet, welches den Medienstrom entlang dieser Strömungsstrecke freigeben bzw. unterbrechen kann. Im Bereich des Zulaufs 14 ist weiterhin ein Anschluss 17 vorgesehen, über welchen eine Messeinrichtung, wie beispielsweise eine Druckmesseinrichtung, in die Strömungsstrecke innerhalb des Gehäuses 11 eingebracht werden kann. Der Zulauf 14 steht vorzugsweise mit einem Leitungssystem in Fluidkommunikation, über welches ein Medium angesaugt werden kann.
  • In Strömungsrichtung 19 wird die Strömungsstrecke vom Zulauf 14 hin zum Förderraum 26 durchströmt. Dem Förderraum 26 ist ein zweites Ventil 29 nachgelagert, welches die dem Förderraum 26 nachgelagerte Strömungsstrecke 30 vollständig verschließen oder freigeben kann. Über die Strömungsstrecke 30, welche vom ersten Förderraum 26 abgeht, kann das Medium in einen Gasabscheider 31 überführt werden. In diesem Gasabscheider 31 sind geeignete Mittel zur Trennung von gasförmigen Bestandteilen und flüssigen Bestandteilen vorgesehen. Dies dient insbesondere zur Trennung von Luft aus dem Medium.
  • Aus dem Gasabscheider 31 ist eine weitere Strömungsstrecke 32 mit einem ersten Ablauf 15 verbunden, welche entlang der Strömungsrichtung 20 durchströmt werden kann. Vom Zulauf 14 über die erste Pumpe 12, den Gasabscheider 31 hin zum ersten Ablauf 15 ist somit ein erster Kreislauf durch die Mikrodosierpumpe 1 gebildet. Der erste Ablauf 15 steht dabei vorteilhafterweise mit einem weiteren Leitungselement in Fluidkommunikation, so dass das aus dem ersten Ablauf 15 ausgeförderte Medium entweder in den Tank oder in die Zuführungsleitung, welche in Fluidkommunikation mit dem Zulauf 14 steht, gefördert werden kann. Innerhalb dieser Leitungen, welche außerhalb der Mikrodosierpumpe 1 angeordnet sind, können beispielsweise Filterelemente zur Reinigung des Mediums vorgesehen sein.
  • Der Gasabscheider 31 weist einen zweiten Auslass auf, durch welchen nur vollständig von gasförmigen Bestandteilen befreites Medium strömen kann. Dieser zweite Ausgang des Gasabscheiders 31 steht mit dem zweiten Förderraum 36 in Fluidkommunikation. Zwischen dem Gasabscheider 31 und dem zweiten Förderraum 36 ist ein drittes Ventil 39 angeordnet, welches den Medienstrom vollständig unterbinden bzw. freigeben kann. Im Förderraum 36 der zweiten Pumpe 13 liegt nur noch vollständig gasfreies Medium vor. Dem zweiten Förderraum 36 ist ein viertes Ventil nachgeschaltet, welches die Strömungsstrecke zwischen dem zweiten Förderraum 36 und dem zweiten Ablauf 16 vollständig verschließen oder freigeben kann. Die Strömungsrichtung 21 gibt die Strömungsrichtung des Mediums vom Gasabscheider 31 über den zweiten Förderraum 36 hin zum zweiten Ablauf 16 an.
  • In direkter Nachbarschaft zum zweiten Ablauf 16 ist ebenfalls ein Anschluss 18 angeordnet, über welchen Messmittel analog dem Anschlusses 17 eingeführt werden können.
  • An dem zweiten Ablauf 16 ist eine Düse angebunden, über welche das Medium schließlich in den Brennraum eingespritzt werden kann. Diese ist in der 3 nicht dargestellt.
  • Die erste Pumpe 12 dient somit vollständig der Medienvorförderung, wohingegen die zweite Pumpe 13 vollständig der Dosierung und Einspritzung des Mediums dient. Die erste Pumpe 12 ist unabhängig von der zweiten Pumpe 13 ansteuerbar.
  • Vorzugsweise wird die erste Pumpe 12 über das Anlegen eines konstanten Spannungssignals betrieben, wodurch die erste Pumpe 12 insbesondere mit einer konstanten Hubfrequenz betrieben wird. Die zweite Pumpe 13 wird hingegen vorzugsweise mit einem steuerbaren Frequenzsignal beaufschlagt, so dass die Hubfrequenz des zweiten Kolbens 35 durch das angelegte Steuersignal beeinflusst werden kann. Auf diese Weise kann durch die Variation der Hubfrequenz die Fördermenge der zweiten Pumpe 13 sehr genau dosiert werden.
  • Die 4 zeigt eine perspektivische Ansicht der Düse 50, welche nachfolgend auf dem zweiten Ablauf 16 angeordnet ist. Weiterhin ist eine Zündvorrichtung 51 gezeigt sowie der Düsenaustritt 52. Der in der 4 gezeigte Bereich der Brennereinheit ist Teil der Mischeinrichtung 7, welche in den 1 und 2 von einem zylindrischen Körper umgeben ist.
  • Die 5 zeigt eine perspektivische Ansicht der Mikrodosierpumpe 1, wobei die innerhalb der Mikrodosierpumpe 1 gelegenen Pumpen 12, 13 vollständig innerhalb des Gehäuses 11 angeordnet sind. Das Gehäuse 11 weist eine Mehrzahl von Anbindungspunkten 53 auf, welche zusätzlich Entkopplungselemente 54 aufweisen, um eine schwingungstechnische Entkopplung des Gehäuses 11 von den übrigen Strukturen, an welche die Mikrodosierpumpe 1 angebunden werden kann, zu ermöglichen. Auf diese Weise soll sowohl der Schalleintrag in die umgebenden Strukturen als auch der Erschütterungseintrag in die Mikrodosierpumpe 1 vermindert werden. Die Mikrodosierpumpe 1 weist weitere Anschlusspunkte 53 auf, welche in der Ansicht der 5 jedoch von dem Gehäuse 11 verdeckt sind.
  • Die 6 zeigt eine Seitenansicht des Gehäuses 11, wobei am unteren rechten Bereich zwei Anschlusspunkte 53 mit ihren Entkopplungselementen 54 dargestellt sind. Am oberen Endbereich der Mikrodosierpumpe 1 ist ein Anschluss 17 dargestellt, der zur Einführung einer Messvorrichtung dient. Weiterhin ist der Zulauf beziehungsweise. Ansauganschluss 14 dargestellt, welcher zur Zuführung des Mediums in die Mikrodosierpumpe 1 dient. Weiterhin ist der Rücklaufanschluss beziehungsweise der erste Ablauf 15 dargestellt. Der Zulauf 14 beziehungsweise der erste Ablauf 15 verlaufen entlang einer Flächennormalen zur Zeichnungsebene.
  • Die 7 zeigt eine Ansicht des Gehäuses 11 der Mikrodosierpumpe 1, wobei die Darstellung der 7 einem Blick von links auf die Mikrodosierpumpe 1 der 6 entspricht. In 7 sind insbesondere die drei Anbindungspunkte 53 mit den jeweiligen Entkopplungselementen 54 zu erkennen. Über die Anbindungspunkte 53 ist eine Dreipunktlagerung des Gehäuses 11 gegenüber einer Anbindungsstruktur möglich, wodurch eine sehr stabile Anbindung des Gehäuses 11 erreicht werden kann. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da die Anschlüsse 60, 61 für den Zulauf und den ersten Ablauf derart ausgestaltet sind, dass das Gehäuse 11 vollständig die Kräfte, welche beim Verbinden mit Anschlussleitungen entstehen, aufnehmen können muss. Daher ist eine Dreipunktlagerung, wie sie in 7 dargestellt ist, besonders vorteilhaft. In einer alternativen Ausgestaltung können Widerlagerpunkte vorgesehen werden, welche das Ansetzen eines Werkzeuges ermöglichen, um eine belastungsfreie Montage von Anschlussleitungen zu ermöglichen.
  • Die 8 zeigt eine weitere Seitenansicht der Mikrodosierpumpe 1, wobei in 8 der Blick auf die Seite des Gehäuses 11 gerichtet ist, welche in 6 vom Betrachter abgewandt ist. Am oberen Endbereich ist der Anschluss 17 für die Messvorrichtung zu erkennen, am unteren Endbereich ist der Anschluss 18 für eine weitere Messvorrichtung am zweiten Ablauf 16 zu erkennen. Weiterhin ist in Richtung einer Flächennormalen zur Zeichnungsebene mit dem Bezugszeichen 16 der zweite Ablauf zu erkennen.
  • Weiterhin ist mit dem Bezugszeichen 62 ein Anschlussbereich für einen Stecker für die Netzspannung dargestellt und mit dem Bezugszeichen 63 ein Anschlussbereich für einen Stecker, über welchen die Steuersignale an die Mikrodosierpumpe 1 übertragen werden können. Vorzugsweise sind der Zulauf 14, der erste Ablauf 15, der Anschlussbereich 62 und der Anschlussbereich 63 auf einer Seite des Gehäuses 11 angeordnet. Dies ist insbesondere vorteilhaft, um eine einfachere Montage zu ermöglichen und eine verbesserte Zugänglichkeit zu erreichen.
  • Die 9 zeigt ein Schaltbild, insbesondere für die Anschlussbereiche 62 und 63. Mit dem Bezugszeichen 76 ist ein Stromanschlussstecker dargestellt, welcher über die Anschlusspunkte 73, 74 und 75 die Erdung, die Phase und die neutrale Leitung führt. Der Anschlussstecker 76 ist mit dem Anschlussbereich 62 derart verbindbar, dass eine elektrische Leitung auf die im Inneren der Mikrodosierpumpe 1 liegenden Leitungsbahnen erfolgen kann.
  • Der untere Stecker 77 weist einen Anschluss 70 für eine gemeinsame Masse auf, einen Anschluss 71 für ein Rückkoppelsignal, welches vom Steuergerät kommt, sowie einen Anschluss 72 für ein Frequenzsignal. Durch eine Verbindung des Steckers 77 mit dem Anschlussbereich 63 werden die Steuerungssignale auf die innenliegenden Leitungsstrukturen der Mikrodosierpumpe 1 übertragen.
  • Die 10 zeigt ein Diagramm 84, welches die Fördermenge zweier Mikrodosierpumpen über der Hubfrequenz der jeweils zweiten Pumpe der jeweiligen Mikrodosierpumpe darstellt. Mit dem Bezugszeichen 80 ist die Kennlinie der sogenannten Mikrodosierpumpe MDP 20 dargestellt, mit dem Bezugszeichen 81 ist die Kennlinie der sogenannten Mikrodosierpumpe MDP 30 dargestellt. Die Kennlinie 80 weist für eine Hubfrequenz von 15 Hz eine Fördermenge von 650 g/h auf. Die maximale Fördermenge beträgt 1950 g/h bei einer maximalen Frequenz von 50 Hz. Die Fördermenge nimmt linear mit dem Anstieg der Hubfrequenz zu.
  • Die Kennlinie 81 der größer dimensionierten Mikrodosierpumpe MDP 30 weist bei einer Frequenz von 15 Hz eine Fördermenge von 1000 g/h auf und bei einer maximalen Hubfrequenz von 50 Hz eine Fördermenge von 3000 g/h. Auch hier nimmt die Fördermenge linear mit der Hubfrequenz zu. Der Förderdruck der MDP 20 und der MDP 30 liegt vorzugsweise in einen Bereich von 0 bar bis 50 bar. Der entstehende Unterdruck beim Ansaugvorgang, bei welchem das Medium erstmalig in die erste Pumpe gefördert wird, liegt minimal bei minus 0,3 bar.
  • Die 11 zeigt eine schematische Darstellung der Mikrodosierpumpe 1, wobei mit dem Bezugszeichen 90 die Ansteuerungselektronik der Mikrodosierpumpe 1 dargestellt ist. Mit dem Bezugszeichen 12 ist die erste Pumpe, mit dem Bezugszeichen 13 die zweite Pumpe darstellt. Zwischen der Ansteuerungselektronik 90 und den Pumpen 12, 13 sind jeweils zwei Signalleitungen 91 vorgesehen, über welche Steuersignale zu den Pumpen 12, 13 hin gesendet werden können. In alternativen Ausführungen kann auch eine Rücksendung von Signalen über diese Signalleitungen erfolgen.
  • Die Ansteuerungselektronik 90 steht über eine Mehrzahl von Leitungen 92 bis 97 mit der Heizungssteuerung 98 in Kommunikation. Die Leitung 92 ist hierbei eine Signalleitung für das Rückkoppelsignal vom Steuergerät, während die Leitung 93 die Signalleitung für das Frequenzsignal vom Steuergerät darstellt. Die Leitung 94 stellt die Leitung für die gemeinsame Masse dar. Über die Leitung 95 wird die neutrale Phase an die Ansteuerungselektronik 90 weitergegeben. Über die Leitung 96 wird die Ansteuerungselektronik 90 geerdet. Über die Leitung 97 wird schließlich die Phase zwischen der Heizungssteuerung 98 an der Ansteuerungselektronik 90 geleitet.
  • Die 12 zeigt ein Schnittbild eines Ausführungsbeispiels einer Mikrodosierpumpe 1. In ihr ist in horizontaler Lage die erste Pumpe 12 darstellt sowie in vertikaler Lage die zweite Pumpe 13. Im Schnitt ist insbesondere zu erkennen, dass die Kolben entgegen den Kraftspeicherelementen 22, 33 von den Spulen 23 bzw. 34 bewegt werden, wodurch eine Förderung des Mediums entstehen kann. Weiterhin ist im Schnittbild der 12 der Zulauf 14 sowie der Ablauf 16 dargestellt. Weiterhin sind die Anschlüsse 17 und 18 für die Messvorrichtungen dargestellt.
  • Die 13 zeigt ein elektronisches Anschlussschaubild, welches darstellt, in welcher Weise eine Mikrodosierpumpe, beispielsweise mit der Netzspannung versorgt werden kann bzw. in welcher Weise Signale an die Mikrodosierpumpe weitergegeben werden können.
  • Die in den 1 bis 13 gezeigten Ausführungsbeispiele sind insbesondere hinsichtlich der geometrischen Gestaltung, der Abmessungen und der Materialwahl nicht beschränkend für die Erfindung. Die Figuren dienen insbesondere zur Verdeutlichung des Erfindungsgedankens.
  • Bezugszeichenliste
  • 01
    Mikrodosierpumpe
    02
    Control-Interface
    03
    Feuerungsautomat
    04
    drehzahlgeregeltes Gebläse
    05
    Schalldämpfer
    06
    Anbindungselement
    07
    Mischeinrichtung
    08
    Flammenüberwachung
    09
    Zündeinheit
    11
    Gehäuse
    12
    erste Pumpe
    13
    zweite Pumpe
    14
    Zulauf
    15
    erster Ablauf
    16
    zweiter Ablauf
    17
    Anschluss für Messvorrichtung
    18
    Anschluss für Messvorrichtung
    19
    Förderrichtung
    20
    Förderrichtung
    21
    Förderrichtung
    22
    Kraftspeicherelement
    23
    Spule
    24
    Kolben
    25
    Ankerplatte
    26
    Förderraum
    27
    Hubrichtung
    28
    Ventil
    29
    Ventil
    30
    Strömungsstrecke
    31
    Gasabscheider
    32
    Strömungsstrecke
    33
    Kraftspeicherelement
    34
    Spule
    35
    Kolben
    36
    Förderraum
    37
    Hubrichtung
    38
    Ankerplatte
    39
    Ventil
    40
    Ventil
    50
    Düse
    51
    Zündvorrichtung
    52
    Düsenaustritt
    53
    Anbindungspunkt
    54
    Entkopplungselement
    60
    Ansauganschluss / Zulauf
    61
    Rücklaufanschluss / erster Ablauf
    62
    Anschlussbereich Netzspannung
    63
    Anschlussbereich Steuersignale
    70
    Anschluss gemeinsame Masse
    71
    Anschluss Rückkoppelsignal vom Steuergerät
    72
    Anschluss Frequenzsignal
    73
    Anschluss Erdung
    74
    Anschluss Phase
    75
    Anschluss Neutral
    76
    Stromanschlussstecker
    77
    Anschlussstecker Steuersignale
    80
    Kennlinie Mikrodosierpumpe MDP 20
    81
    Kennlinie Mikrodosierpumpe MDP 30
    82
    Hubfrequenz der zweiten Pumpe [Hz]
    83
    Fördermenge Mikrodosierpumpe [g/h]
    84
    Diagramm Fördermenge über Hubfrequenz
    90
    Ansteuerungselektronik Mikrodosierpumpe
    91
    Signalleitungen
    92
    Signalleitung Rückkoppelsignal vom Steuergerät
    93
    Signalleitung Frequenzsignal vom Steuergerät
    94
    Leitung Masse
    95
    Leitung Neutral
    96
    Leitung Erdung
    97
    Leitung Phase
    98
    Heizungssteuerung
    99
    elektrisches Anschlussschaubild

Claims (16)

  1. Mikrodosierpumpe (1) zur Förderung eines Mediums, mit einem Gehäuse (11), mit einer ersten Pumpe (12) und mit einer zweiten Pumpe (13), mit einem Gasabscheider (31), wobei die Pumpen (12, 13) und der Gasabscheider (31) in dem Gehäuse (11) aufgenommen sind und jede der Pumpen (12, 13) einen Kolben (24, 35) aufweist, der in jeweils einem Förderraum (26, 36) aufgenommen ist, wobei der jeweils eine Kolben (24, 35) durch jeweils einen elektromagnetischen Aktuator (23, 34) gegenüber jeweils einem Kraftspeicherelement (22, 33) verlagerbar ist, wobei durch die Verlagerung des jeweiligen Kolbens (24, 35) ein Medium durch den zugehörigen Förderraum (26, 36) förderbar ist, wobei der erste Förderraum (26) mit dem zweiten Förderraum (36) in Fluidkommunikation steht und das Medium durch einen Zulauf (14) im Gehäuse (11) in die erste Pumpe (12) förderbar ist und durch die zweite Pumpe (13) hin zu einem zweiten Ablauf (16) des Gehäuses (11) und aus dem Gehäuse (11) der Mikrodosierpumpe (1) abförderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium aus der ersten Pumpe (12) in die zweite Pumpe (13) durch einen Gasabscheider (31) förderbar ist, wobei der Gasabscheider (31) in einer Fluidströmstrecke angeordnet ist, welche die erste Pumpe (12) fluidisch mit der zweiten Pumpe (13) verbindet, wobei ein erster Ablauf (15) und der zweite Ablauf (16) vorgesehen sind, wobei der erste Ablauf (15) in Strömungsrichtung der ersten Pumpe (12) nachgelagert ist und der zweiten Pumpe (13) in Strömungsrichtung vorgelagert ist, wobei der zweite Ablauf (16) der zweiten Pumpe (13) in Strömungsrichtung nachgelagert ist, wobei durch die erste Pumpe (12) eine Vorförderung des Mediums erreichbar ist, wobei ein Zufluss des Mediums über den Zulauf (14) geschieht und das Medium durch die erste Pumpe (12) in den Gasabscheider (31) förderbar ist, wobei aus dem über den Gasabscheider (31) ersten Ablauf (15) nur Gas oder Medium und Gas aus der Mikrodosierpumpe (1) abförderbar ist und über die zweite Pumpe (13) aus dem zweiten Ablauf (16) nur Medium ohne Gas abförderbar ist.
  2. Mikrodosierpumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (24, 35) gegenüber Innenwandungen des jeweiligen Förderraumes (26, 36) beweglich abgestützt sind, wobei ein Vorbeiströmen des zu fördernden Mediums am Kolben (24, 35) durch Dichtungsmaßnahmen reduziert oder vollständig verhindert ist.
  3. Mikrodosierpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im oder am Gehäuse (11) eine Steuereinheit (90) angeordnet ist, welche über Signalleitungen (91) mit den elektromagnetischen Aktuatoren (23, 34) der ersten Pumpe (12) und der zweiten Pumpe (13) verbunden ist.
  4. Mikrodosierpumpe (1) nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Pumpe (12) unabhängig von der zweiten Pumpe (13) ansteuerbar ist.
  5. Mikrodosierpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (14) und/oder der erste Ablauf (15) und/oder der zweite Ablauf (16) einen Anschluss (17, 18) für eine Messvorrichtung, insbesondere eine Druckmessvorrichtung aufweist.
  6. Mikrodosierpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Förderraum (26) und/oder dem zweiten Förderraum (36) jeweils ein Ventil (28, 39) vorgelagert und/oder ein Ventil (29, 40) nachgelagert ist.
  7. Mikrodosierpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewegung (27) des ersten Kolbens (24) und/oder eine Bewegung (37) des zweiten Kolbens (35) durch jeweils ein Dämpfungselement oder durch jeweils mehrere Dämpfungselemente abdämpfbar ist.
  8. Mikrodosierpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fördermenge der ersten Pumpe (12) und/oder die Fördermenge der zweiten Pumpe (13) von einer jeweiligen Hubfrequenz des jeweiligen Kolbens (24, 35) beeinflussbar ist.
  9. Mikrodosierpumpe (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Pumpe (12) und/oder die zweite Pumpe (13) durch ein TTL-Signal (Frequenzsignal) oder durch ein Gleichspannungssignal ansteuerbar ist.
  10. Mikrodosierpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) zumindest einen Anbindungspunkt (53) aufweist, über welchen das Gehäuse (11) gegenüber einer äußeren Struktur befestigbar ist, wobei an dem Anbindungspunkt (53) zumindest ein Entkopplungselement (54) zur Schwingungsentkopplung des Gehäuses (11) gegenüber der äußeren Struktur vorgesehen ist.
  11. Verfahren zum Betreiben und/oder Steuern einer Mikrodosierpumpe (1) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass durch das Anlegen einer Spannungsversorgung die erste Pumpe (12) aktiviert wird, wobei die erste Pumpe (12) mit einer vorgebbaren konstanten oder variablen Hubfrequenz arbeitet und die zweite Pumpe (13) durch das Anlegen eines Steuersignals durch die Steuereinheit (90) aktiviert wird, wobei das Steuersignal veränderbar ist und eine Hubfrequenz der zweiten Pumpe (13) von dem Steuersignal der Steuereinheit (90) variabel einstellbar ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal für die zweite Pumpe (13) ein TTL-Signal (Frequenzsignal) ist, wobei die Frequenz, mit welcher die zweite Pumpe (13) betrieben wird, der Frequenz des Steuersignals entspricht.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hubbewegung der ersten Pumpe (12) und/oder eine Hubbewegung der zweiten Pumpe (13) durch das Steuergerät (90) ausgewertet wird, wobei insbesondere die Anzahl der vollständigen Hübe erfasst wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass durch die erste Pumpe (12) eine Vorförderung des Mediums erreicht wird, wobei ein Zufluss des Mediums über den Zulauf (14) geschieht und das Medium durch die erste Pumpe (12) in den Gasabscheider (31) gefördert wird, wobei aus dem Gasabscheider (31) über den ersten Ablauf (15) nur Gas oder Medium und Gas aus der Mikrodosierpumpe (1) abgefördert wird und über die zweite Pumpe (13) aus dem zweiten Ablauf (16) nur Medium ohne Gas abgefördert wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine minimale Fördermenge der Mikrodosierpumpe (1) im Verhältnis zu einer maximalen Fördermenge der Mikrodosierpumpe (1) in einem Verhältnis von eins zu drei zueinanderstehen.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass beim Start der zweiten Pumpe (13) die zweite Pumpe (13) kurzzeitig mit einem Frequenzsignal im Bereich von 51 Hz, vorzugsweise von 45 Hz bis 55 Hz, beaufschlagt wird, wobei das Frequenzsignal nach einer vorgebbaren Anzahl an Hüben des Kolbens (35) erniedrigt wird, wobei die niedrigere Frequenz einer vorgebbaren Arbeitsfrequenz der zweiten Pumpe (13) entspricht.
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