DE102015108964B4 - Method for controlling a diaphragm pump, in particular a double diaphragm pump - Google Patents
Method for controlling a diaphragm pump, in particular a double diaphragm pump Download PDFInfo
- Publication number
- DE102015108964B4 DE102015108964B4 DE102015108964.5A DE102015108964A DE102015108964B4 DE 102015108964 B4 DE102015108964 B4 DE 102015108964B4 DE 102015108964 A DE102015108964 A DE 102015108964A DE 102015108964 B4 DE102015108964 B4 DE 102015108964B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- diaphragm pump
- membrane
- medium
- control unit
- operating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 228
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 114
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 33
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 89
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 16
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 12
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 11
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 9
- 238000013022 venting Methods 0.000 claims description 9
- 210000004379 membrane Anatomy 0.000 description 217
- 230000008859 change Effects 0.000 description 23
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 18
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 16
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 15
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 13
- 230000006870 function Effects 0.000 description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 11
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 7
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 5
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 5
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 3
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 3
- 238000012913 prioritisation Methods 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 2
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000013479 data entry Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 229920002725 thermoplastic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 1
- 230000002087 whitening effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
- F04B43/02—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
- F04B43/025—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms two or more plate-like pumping members in parallel
- F04B43/026—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms two or more plate-like pumping members in parallel each plate-like pumping flexible member working in its own pumping chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
- F04B43/0009—Special features
- F04B43/0081—Special features systems, control, safety measures
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
- F04B43/02—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
- F04B43/06—Pumps having fluid drive
- F04B43/073—Pumps having fluid drive the actuating fluid being controlled by at least one valve
- F04B43/0736—Pumps having fluid drive the actuating fluid being controlled by at least one valve with two or more pumping chambers in parallel
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Reciprocating Pumps (AREA)
Abstract
Verfahren zum Regeln einer Membranpumpe (1), insbesondere einer Doppelmembranpumpe, bei dem
• Ein Sensor (6) ein Messsignal (M), insbesondere kontinuierlich oder getaktet, misst; das einen Verschiebeweg (90) einer Membran (21, 22) erfasst, die einen Förderraum (41, 42) von einem Antriebsraum (31, 32) trennt; und bei dem
• Eine Steuerungseinheit (7) der Membranpumpe (1)
◯ einen Betriebsstatus der Membranpumpe (1) anhand des Messsignals (M) erfasst,
◯ einen Umkehrpunkt (U) in Abhängigkeit von dem erfassten Betriebsstatus der Membranpumpe (1) einstellt oder berechnet, und
◯ ein Umschaltventil (8) so steuert, dass dieses die Membranpumpe (1) von einem ersten Betriebsmodus (I), in dem der Antriebsraum (31, 32) mit einem Medium bedruckt wird, in einen zweiten Betriebsmodus (II), in dem der Antriebsraum (31, 32) entdruckt wird, oder zurück umschaltet, wenn der erfasste Verschiebeweg (90) gleich oder größer dem Umkehrpunkt (U) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (7) den Umkehrpunkt (U) in Abhängigkeit von zumindest zwei Betriebsstatus steuert, wobei der Umkehrpunkt (U) in einem Betriebsstatus Dauerbetrieb mit einem kleineren Hub als in einem Betriebsstatus Anfahrbetrieb versehen ist.
Method for controlling a diaphragm pump (1), in particular a double diaphragm pump, in which
• A sensor (6) measures a measurement signal (M), in particular continuously or clocked; which detects a displacement path (90) of a membrane (2 1 , 2 2 ) which separates a delivery chamber (4 1 , 4 2 ) from a drive space (3 1 , 3 2 ); and at the
A control unit (7) of the membrane pump (1)
◯ detects an operating status of the diaphragm pump (1) on the basis of the measuring signal (M),
◯ sets or calculates a reversal point (U) as a function of the detected operating status of the diaphragm pump (1), and
◯ a changeover valve (8) controls that this the diaphragm pump (1) of a first operating mode (I) in which the drive space (3 1 , 3 2 ) is printed with a medium in a second operating mode (II), in the drive space (3 1 , 3 2 ) is de-pressurized, or switches back when the detected displacement path (90) is equal to or greater than the reversal point (U), characterized in that the control unit (7) the reversal point (U) in dependence controls at least two operating status, wherein the reversal point (U) is provided in a steady state operation status with a smaller stroke than in a start-up operation status.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer Membranpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a method for controlling a diaphragm pump according to the preamble of
Zudem betrifft die Erfindung eine Membranpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 13.In addition, the invention relates to a diaphragm pump according to the preamble of claim 13.
Ein Verfahren zum Regeln einer membranpumpe beschreibt die
Membranpumpen werden zum Fördern von Fluiden eingesetzt. Fluide im Sinne dieser Erfindung sind Gase, Flüssigkeiten, oder partikelförmige Festkörper, deren Fließverhalten ähnlich dem von Flüssigkeiten ist (Partikelstrom). Die Membranpumpen ermöglichen eine leckagefreie Förderung solcher Fluide, indem ein Antriebsraum der Membranpumpe durch eine Membran hermetisch von einem Förderraum, der zum Fördern des Fluides vorgesehen ist, getrennt ist. Zum Antrieb der Membranpumpe wird die Membran mit einem Antriebsmedium beaufschlagt, das in den Antriebsraum eingeleitet wird.Diaphragm pumps are used to convey fluids. Fluids in the sense of this invention are gases, liquids or particulate solids whose flow behavior is similar to that of liquids (particle flow). The diaphragm pumps allow leakage-free delivery of such fluids by a drive space of the diaphragm pump is separated by a membrane hermetically from a pumping chamber, which is provided for conveying the fluid. To drive the diaphragm pump, the membrane is acted upon by a drive medium, which is introduced into the drive space.
Zur Förderung abrasiver, aggressiver und explosiver Fluide werden vorzugsweise pneumatisch betriebene Membranpumpen genutzt, die mit einem inerten Gas oder Druckluft betrieben werden. Da sie nicht elektrisch angetrieben werden, werden sie auch in explosionsgefährdeter Umgebung eingesetzt. Zudem sind bei größeren Fördermengen oder pulsationsarmer Förderung zumeist pneumatisch betriebene Doppelmembranpumpen im Einsatz, die anstelle einer einzelnen Membran zwei abwechselnd betätigte Membranen zur Förderung des Fluides aufweisen, und daher effizienter betreibbar sind. Beide Membranen trennen jeweils einen Antriebsraum von einem Förderraum, so dass die Doppelmembranpumpe zwei Antriebsräume und zwei Förderräume aufweist.To promote abrasive, aggressive and explosive fluids preferably pneumatically operated diaphragm pumps are used, which are operated with an inert gas or compressed air. Since they are not driven electrically, they are also used in potentially explosive environments. In addition, for larger flow rates or pulsationsarmer promotion mostly pneumatic double diaphragm pumps are in use, which instead of a single membrane two alternately actuated membranes for conveying the fluid, and therefore are more efficient operable. Both membranes each separate a drive space from a delivery space, so that the double diaphragm pump has two drive spaces and two delivery spaces.
Eine Doppelmembranpumpe gemäß dem Stand der Technik ist in
Gegenüber elektrisch angetriebenen Pumpen haben pneumatisch oder hydraulisch betriebene Membranpumpen den Vorteil, dass sie hohe Drücke bei gleichzeitiger Schonung der Membran ermöglichen, da die Belastung der Membranrückseite nicht mechanisch durch Stößel oder Druckplatten erfolgt, sondern mithilfe des Antriebsmediums durch einen gleichmäßigen Druckaufbau im Antriebsraum. Das Antriebsmedium wirkt dabei im Wesentlichen vollflächig auf die gesamte Membranrückseite. Dadurch wird die Membran erheblich geringer belastet, als bei einer mechanischen Belastung durch Stößel oder Druckplatten und weist eine deutlich höhere Standzeit auf.Opposite electrically driven pumps have pneumatically or hydraulically operated diaphragm pumps the advantage that they allow high pressures while sparing the membrane, since the load on the diaphragm rear side is not done mechanically by plunger or pressure plates, but with the help of the drive medium by a uniform pressure build-up in the drive compartment. The drive medium acts essentially over the entire area on the entire membrane back. As a result, the membrane is loaded significantly less than with a mechanical load by ram or pressure plates and has a much longer service life.
Ein weiterer wesentlicher Einflussfaktor auf die Lebensdauer einer Membran ist der im Betrieb erfolgende Hub der Membran. Je länger der Hub der Membran ist, umso mehr wird die Membran deformiert und belastet. Hierdurch verringert sich ihre Lebensdauer erheblich.Another significant factor influencing the lifetime of a membrane is the membrane's stroke during operation. The longer the stroke of the membrane, the more the membrane is deformed and stressed. This considerably reduces their service life.
Zur Herstellung von Membranen kommen vorzugsweise elastische Werkstoffe zum Einsatz. Solche Werkstoffe sind beispielsweise Elastomere oder thermoplastische Elastomere. Für den Kontakt mit aggressiven Fluiden werden bevorzugt Verbundmembranen verwendet. Verbundmembranen bestehen in der Regel aus einem elastischen Grundmaterial, das zur Fluidseite beziehungsweise an der dem Förderraum zugewandten Seite mit einer chemisch beständigen Folie, beispielsweise aus PTFE, kaschiert ist. Sie sind dadurch chemisch beständig, weisen aber eine verhältnismäßig geringe mechanische Belastbarkeit auf. Die im Betrieb auftretende Walkarbeit / Deformation der Membran führt jedoch zu hohen lokalen Belastungen in der PTFE- Schicht und der Kaschierung. Die Folge sind frühzeitige Schädigungen wie beispielsweise Folienablösung, Faserrisse oder Weißbruch der PTFE- Schicht. Eine schonende Belastung der Membranen mit geringen Deformationen ist somit erstrebenswert, um die Standzeit der Membran zu erhöhen.For the production of membranes preferably elastic materials are used. Such materials are, for example, elastomers or thermoplastic elastomers. For contact with aggressive fluids, composite membranes are preferably used. Composite membranes are usually made of an elastic base material, which is laminated to the fluid side or on the side facing the pumping chamber with a chemically resistant film, such as PTFE. They are chemically resistant, but have a relatively low mechanical strength. However, the flexing / deformation of the membrane during operation leads to high local stresses in the PTFE layer and the lamination. The result is premature damage such as film removal, fiber breaks or whitening of the PTFE layer. Gentle loading of the membranes with low deformations is thus desirable in order to increase the service life of the membrane.
Nachteilig ist bei Membranpumpen zudem, dass der Förderstrom des Fluides von den Betriebsdrücken, die sich am Eingang und Ausgang der Membranpumpe einstellen, sowie von der Druckversorgung abhängig ist. Bei Änderung nur eines Betriebsparameters verändert sich auch die Fördermenge. Ein konstanter Förderstrom ist bei pneumatisch oder hydraulisch betriebenen Membranpumpen bei schwankenden Betriebsparametern daher nur sehr schwer oder gar nicht erreichbar.Another disadvantage of membrane pumps is that the flow rate of the fluid is dependent on the operating pressures that occur at the inlet and outlet of the diaphragm pump and on the pressure supply. If only one operating parameter is changed, the delivery rate also changes. A constant flow rate is therefore very difficult or impossible to achieve with pneumatically or hydraulically operated diaphragm pumps with fluctuating operating parameters.
Weiterhin ist das Anlaufen einer Membranpumpe, beispielsweise nach einer Unterbrechung der Förderung aufgrund eines Stromausfalls, nicht möglich, wenn die Ventilstellung eines Ventils, mit dem das zum Bedrucken der Membran verwendete Medium in den Antriebsraum einleitbar ist, in einer Zwischenstellung angeordnet ist. Herkömmlich sind für diesen Fall aufwendige Gegenmaßnahmen, wie beispielsweise der Einbau von bistabilen Umschaltventilen, vorgesehen.Furthermore, the start-up of a diaphragm pump, for example, after an interruption of the promotion due to a power failure, not possible when the valve position of a valve with which used for printing the membrane Medium in the drive space can be introduced, is arranged in an intermediate position. Conventionally, costly countermeasures, such as the installation of bistable changeover valves, are provided for this case.
Außerdem kann das zum Bedrucken der Membran genutzte Medium bei einem Defekt der Membran, beispielsweise bei einem Membranbruch, aus dem druckbelasteten Antriebsraum in den Förderraum eintreten. Das zu fördernde Fluid wird dann mit dem Medium durchsetzt. Diese Beeinflussung ist in vielen Anwendungen nicht nur unerwünscht sondern schädlich. Umgekehrt ist bei defekter Membran oder wenn im Förderraum höhere Drücke als im Antriebsraum herrschen auch ein Eindringen von Fluid in den Antriebsraum möglich. Die dadurch entstehenden Verunreinigungen verursachen aufwendige Reinigungsarbeiten an der Membranpumpe.In addition, the medium used for printing the membrane in case of a defect of the membrane, for example, in a membrane fracture, from the pressure-loaded drive chamber enter the pumping chamber. The fluid to be delivered is then permeated with the medium. In many applications this influence is not only undesirable but harmful. Conversely, if the membrane is defective or if higher pressures prevail in the delivery chamber than in the drive space, it is also possible for fluid to penetrate into the drive space. The resulting impurities cause expensive cleaning work on the diaphragm pump.
Offenbarungepiphany
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die oben beschriebenen Nachteile von Membranpumpen zu beseitigen, und ein Verfahren zum Regeln einer Membranpumpe, insbesondere einer pneumatisch betriebenen Doppelmembranpumpe, zu schaffen, das die Förderung eines im Wesentlichen gleichbleibenden Förderstromes des Fluides, eine sehr genaue Einstellbarkeit der Fördermenge des Fluides, eine Einstellbarkeit einer (maximalen) Frequenz und/oder eines (maximalen) Umkehrpunktes (Hubes) der Membran, eine Ausgabe von Wartungsinformationen, insbesondere einer Restlebensdauer oder eines Defektes der Membran, und/oder einen Anlauf der Membranpumpe nach einer Betriebsunterbrechung ermöglicht, die kostengünstig betreibbar ist, und mit dem ein Membranbruch möglichst vermeidbar ist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Membranpumpe zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.The object of the present invention is therefore to eliminate the above-described disadvantages of diaphragm pumps, and to provide a method for controlling a diaphragm pump, in particular a pneumatically operated double diaphragm pump, which promotes the promotion of a substantially constant flow rate of the fluid, a very accurate adjustability of the Flow rate of the fluid, adjustability of (maximum) frequency and / or a (maximum) reversal point (stroke) of the membrane, an output of maintenance information, in particular a residual life or a defect of the membrane, and / or a start-up of the diaphragm pump after a stoppage allows , which is inexpensive to operate, and with a membrane fracture is avoidable as possible. Another object of the present invention is to provide a diaphragm pump for carrying out the method.
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1, und einer Membranpumpe mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 13. Vorteilhafte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.The object is achieved with a method having the features of
Das Verfahren zum Regeln einer Membranpumpe, insbesondere einer Doppelmembranpumpe, welches die Aufgabe löst, sieht vor, den Verschiebeweg der Membran der Membranpumpe zu erfassen, und mit einem Umkehrpunkt zu vergleichen.The method for controlling a diaphragm pump, in particular a double diaphragm pump, which achieves the object, provides to detect the displacement of the membrane of the diaphragm pump, and to compare with a reversal point.
Das Verfahren zum Regeln der Membranpumpe zeichnet sich dadurch aus, dass ein Sensor das Messsignal, insbesondere kontinuierlich oder getaktet, misst, und eine Steuerungseinheit anhand des Messsignals zunächst einen Betriebsstatus der Membranpumpe bestimmt und den Umkehrpunkt danach in Abhängigkeit von dem Betriebsstatus der Membranpumpe einstellt oder berechnet. Dabei ist auch vorgesehen, dass die Steuerungseinheit den Umkehrpunkt durch Steuern einer Ventilstellung des Umschaltventils steuert.The method for regulating the diaphragm pump is characterized in that a sensor measures the measurement signal, in particular continuously or clocked, and a control unit first determines an operating status of the diaphragm pump based on the measurement signal and then adjusts or calculates the reversal point as a function of the operating status of the diaphragm pump , It is also provided that the control unit controls the reversal point by controlling a valve position of the changeover valve.
Hierbei ist vorgesehen, die Steuerungseinheit den Umkehrpunkt in Abhängigkeit von zumindest zwei Betriebsstatus steuert, wobei der Umkehrpunkt in einem Betriebsstatus Dauerbetrieb mit einem kleineren Hub als in einem Betriebsstatus Anfahrbetrieb versehen ist.In this case, it is provided that the control unit controls the reversal point as a function of at least two operating states, the reversal point being provided in a continuous operating status with a smaller stroke than in an operating status of starting operation.
Das Verfahren ermöglicht, dass der Umkehrpunkt in Abhängigkeit vom Betriebsstatus automatisch eingestellt oder berechnet wird. Dabei erkennt die Steuerungseinheit am Messsignal, beispielsweise an einer sich ändernden Frequenz des Messsignals, den Betriebsstatus der Membranpumpe.The method allows the reversal point to be automatically adjusted or calculated depending on the operating status. In this case, the control unit recognizes the operating state of the diaphragm pump at the measuring signal, for example at a changing frequency of the measuring signal.
Vorzugsweise steuert die Steuerungseinheit den Umkehrpunkt in Abhängigkeit von zumindest zwei Betriebsstatus. Ebenfalls bevorzugt steuert die Steuerungseinheit den Umkehrpunkt in Abhängigkeit von drei Betriebsstatus.The control unit preferably controls the reversal point as a function of at least two operating states. Also preferably, the control unit controls the reversal point in dependence on three operating states.
Beim Anfahren der Membranpumpe befindet sich diese im Betriebsstatus Anfahrbetrieb. In diesem Betriebsstatus ist ein Förderraum, der zum Fördern eines Fluides vorgesehen ist, und in den das Fluid einleitbar und wieder ausleitbar ist, zunächst noch frei von dem zu fördernden Fluid. Stattdessen befindet sich im Förderraum beispielsweise Luft. Jedoch wird mit fortlaufendem Betrieb der Membranpumpe immer mehr des zu fördernden Fluides in den Förderraum gefördert. Dadurch ändern sich die Komprimierbarkeit des im Förderraum befindlichen Fluides und der Widerstand, mit dem dieses der Membran entgegen wirkt.When the diaphragm pump starts up, it is in the start-up operating status. In this operating status, a delivery chamber, which is provided for conveying a fluid, and into which the fluid can be introduced and redirected, is initially still free of the fluid to be delivered. Instead, there is air in the delivery room, for example. However, with continuous operation of the diaphragm pump more and more of the fluid to be delivered is conveyed into the pumping chamber. As a result, the compressibility of the fluid located in the delivery chamber and the resistance with which this counteracts the membrane change.
Im Betriebsstatus Dauerbetrieb ist der Förderraum hingegen im Wesentlichen mit dem zu fördernden Fluid gefüllt.In the operating status continuous operation, however, the delivery chamber is substantially filled with the fluid to be delivered.
Zudem ist es in einem Fehlerfall wie beispielsweise einem Membranbruch möglich, dass das zum Antrieb der Membran genutzte Medium in den Förderraum gerät. Es ist bevorzugt, dass die Steuerungseinheit einen solchen Fehlerfall mit einem Betriebsstatus Fehlerbetrieb erfasst.In addition, in the event of a fault, for example a diaphragm rupture, it is possible for the medium used to drive the diaphragm to enter the delivery chamber. It is preferred that the control unit detects such an error case with an operating status error operation.
Bei anfänglich im Förderraum befindlicher Luft ist beispielsweise der Widerstand, mit dem die Luft der Membran entgegen wirkt, aufgrund ihrer Komprimierbarkeit gering. Sofern als Fluid eine Flüssigkeit oder ein Partikelstrom gefördert wird, ist der Widerstand gegenüber dem der Luft erheblich größer. Der sich ändernde Widerstand führt zu einer Frequenzänderung des Messsignals. Zudem ändert sich der Signalverlauf des Messsignals über den Membranweg.In the case of air initially located in the delivery chamber, for example, the resistance with which the air of the membrane counteracts is low due to its compressibility. If a fluid or a particle flow is conveyed as fluid, the resistance to that of the air is considerably greater. The changing resistance leads to a change in the frequency of the measuring signal. In addition, changes the signal curve of the measuring signal via the membrane path.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Betriebsstatus bestimmt, indem die Steuerungseinheit aus dem Messsignal, insbesondere aus zumindest zwei nacheinander erfassten Werten des Messsignals, eine Umschaltfrequenz der Membranpumpe berechnet, und den Betriebsstatus anhand der Umschaltfrequenz bestimmt. Die Umschaltfrequenz der Membranpumpe ist ein Maß für die Zeit, die jeweils zwischen dem Umschalten der Membranpumpe vom ersten in den zweiten Betriebsmodus und wieder zurück vergeht. Im Anfahrbetrieb ändert sich die Umschaltfrequenz, da der Anteil des zu fördernden Fluides im Antriebsraum steigt. Im Dauerbetrieb ist sie im Wesentlichen konstant, da der Antriebsraum mit dem zu fördernden Fluid im Wesentlichen gefüllt ist. Ein Fehlerbetrieb, beispielsweise aufgrund eines Membranbruchs, führt zu einer sich ändernden Umschaltfrequenz, da das Antriebsmedium dabei in den Antriebsraum gerät. In a preferred embodiment, the operating status is determined by the control unit calculating a switching frequency of the diaphragm pump from the measurement signal, in particular from at least two successively detected values of the measurement signal, and determining the operating status based on the switching frequency. The switching frequency of the diaphragm pump is a measure of the time that elapses between switching the diaphragm pump from the first to the second operating mode and back again. In startup mode, the switching frequency changes, since the proportion of the fluid to be pumped in the drive chamber increases. In continuous operation, it is essentially constant, since the drive space is substantially filled with the fluid to be delivered. An error operation, for example, due to a diaphragm rupture, leads to a changing switching frequency, since the drive medium gets into the drive space.
Die Steuerungseinheit erfasst den Betriebsstatus in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebsstatus daher bevorzugt, wenn die Umschaltfrequenz entweder sinkt oder steigt, je nachdem, ob ein Wechsel des im Förderraum befindlichen Fluides von einem mehr komprimierbaren Fluid zu einem weniger komprimierbaren Fluid erfolgt oder umgekehrt, und/oder wenn eine sich ändernde Umschaltfrequenz einen konstanten Wert erreicht oder wenn eine konstante Umschaltfrequenz sich ändert.The control unit therefore preferably detects the operating status as a function of the current operating status when the switching frequency either decreases or increases, depending on whether a change of the fluid in the delivery chamber from a more compressible fluid to a less compressible fluid or vice versa, and / or when a changing switching frequency reaches a constant value or when a constant switching frequency changes.
Alternativ oder zusätzlich ist es bevorzugt, dass der Betriebsstatus bestimmt wird, indem die Steuerungseinheit den Betriebsstatus durch einen Vergleichsprozess des Messsignals mit Referenzsignalen bestimmt. Auch bei diesem Verfahren wird das Verhalten der Membran aufgrund der verschiedenen Komprimierbarkeiten des im Förderraum befindlichen Fluides genutzt. Bei einem komprimierbaren Fluid steigt der Widerstand, mit dem dieses der Membran entgegen wirkt, mit steigender Deformation der Membran an. Bei einem nicht komprimierbaren Fluid ist er hingegen im Wesentlichen konstant. Der Betriebsstatus ist daher aus der Form des Messsignals bestimmbar.Alternatively or additionally, it is preferred that the operating status is determined by the control unit determining the operating status by a comparison process of the measuring signal with reference signals. Also in this method, the behavior of the membrane is used due to the different compressibilities of the fluid located in the delivery chamber. With a compressible fluid, the resistance with which it counteracts the membrane increases with increasing deformation of the membrane. For a non-compressible fluid, however, it is essentially constant. The operating status can therefore be determined from the shape of the measuring signal.
Alternativ oder zusätzlich ist es bevorzugt, dass der Betriebsstatus bestimmt wird, indem die Steuerungseinheit aus dem Messsignal eine Geschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung der Membran berechnet, und den Betriebsstatus durch einen Vergleichsprozess des Signalverlaufes der Geschwindigkeit und/oder des Signalverlaufes der Beschleunigung mit Referenzsignalen erfasst. Auch hierbei wird das Verhalten der Membran aufgrund der verschiedenen Komprimierbarkeiten des im Förderraum befindlichen Fluides genutzt.Alternatively or additionally, it is preferred that the operating status is determined by the control unit calculating a speed and / or an acceleration of the diaphragm from the measurement signal, and acquiring the operating status by a comparison process of the speed waveform and / or the acceleration waveform with reference signals , Again, the behavior of the membrane is used due to the different compressibility of the fluid located in the pump room.
Die Bestimmung des Betriebsstatus durch Auswertung des Messsignals hat den Vorteil, dass kein manuelles Umschalten der Membranpumpe vom Anfahrbetrieb in den Dauerbetrieb durch einen Bediener erforderlich ist. Weiterhin ermöglicht das Verfahren eine betriebsbedingte Berechnung des Umkehrpunktes. Zudem ermöglicht es ein Erkennen eines Fehlerfalls, insbesondere eines Membranbruchs.The determination of the operating status by evaluation of the measuring signal has the advantage that no manual switching of the diaphragm pump from starting operation to continuous operation by an operator is required. Furthermore, the method enables an operational calculation of the reversal point. In addition, it makes it possible to detect a fault, in particular a diaphragm rupture.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform steuert die Steuerungseinheit ein Umschaltventil, das zum Umschalten der Membranpumpe vom ersten in den zweiten Betriebsmodus oder zurück vorgesehen ist, oder ein dem Umschaltventil vorgeschaltetes Absperrventil im Dauerbetrieb so, dass eine Zufuhr des Mediums in den Antriebsraum zwischen dem Umschalten jeweils kurzzeitig unterbrochen wird. Dadurch ist es zum Einen möglich, dass eine voreingestellte oder berechnete, insbesondere maximale, Umschaltfrequenz nicht überschritten wird. Da die Membran bei einer sehr schnellen Deformation sehr stark belastet wird, ermöglicht das Verfahren dieser Ausführungsform durch die Begrenzung der Umschaltfrequenz eine Verlängerung ihrer Lebensdauer. Es ist besonders bevorzugt, dass die Umschaltfrequenz an einer Benutzerschnittstelle einstellbar ist.In a particularly preferred embodiment, the control unit controls a switching valve, which is provided for switching the diaphragm pump from the first to the second operating mode or back, or a shut-off valve upstream of the switching valve in continuous operation so that a supply of the medium in the drive space between the switching in each case for a short time is interrupted. As a result, it is possible on the one hand that a preset or calculated, in particular maximum, switching frequency is not exceeded. Since the membrane is very heavily loaded at a very rapid deformation, the method of this embodiment allows extending their life by limiting the switching frequency. It is particularly preferred that the switching frequency is adjustable at a user interface.
Zudem ist es dadurch möglich, die Membranpumpe, insbesondere im Dauerbetrieb, mit einer im Wesentlichen gleichbleibenden Umschaltfrequenz zu betreiben. Das Verfahren ermöglicht dadurch eine Voreinstellung der zu fördernden Fördermenge des Fluides durch den Bediener, und eine sehr genaue Einhaltung der eingestellten Fördermenge. Vorzugsweise berechnet die Steuerungseinheit dafür aus dem Umkehrpunkt der Membran die zum Fördern der eingestellten Fördermenge noch erforderliche Anzahl Hübe. Weiterhin bevorzugt errechnet sie daraus die dafür noch verbleibende erforderliche Zeit. Es ist besonders bevorzugt, dass die Steuerungseinheit die noch erforderliche Anzahl Hübe und/oder die verbleibende Zeit an der Benutzerschnittstelle ausgibt oder anzeigt.In addition, it is thereby possible to operate the diaphragm pump, in particular in continuous operation, with a substantially constant switching frequency. The method thus enables a presetting of the delivery of the fluid to be conveyed by the operator, and a very accurate compliance with the set flow rate. For this purpose, the control unit preferably calculates the number of strokes still required for conveying the set delivery rate from the reversal point of the membrane. Furthermore, it preferably calculates from this the remaining time required. It is particularly preferred for the control unit to output or display the still required number of strokes and / or the remaining time at the user interface.
Ebenfalls bevorzugt sind die noch erforderliche Anzahl Hübe und/oder die verbleibende Zeit an der Benutzerschnittstelle einstellbar. Besonders bevorzugt steuert die Steuerungseinheit das Umschaltventil oder ein dem Umschaltventil vorgeschaltetes Absperrventil so, dass die Zufuhr des Mediums beendet wird, wenn die eingestellte oder berechnete Anzahl Hübe der Membran, oder die eingestellte Fördermenge des mit der Membranpumpe zu fördernden Fluides erreicht ist. Bevorzugt schaltet die Steuerungseinheit die Membranpumpe dann ab.Also preferably, the still required number of strokes and / or the remaining time are adjustable on the user interface. Particularly preferably, the control unit controls the switching valve or a shut-off valve upstream of the switching valve so that the supply of the medium is terminated when the set or calculated number strokes of the membrane, or the set flow rate of the fluid to be delivered with the diaphragm pump is reached. The control unit then preferably switches off the diaphragm pump.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform steuert die Steuerungseinheit eine dem Umschaltventil vorgeschaltete Drossel zum Verändern eines Volumenstromes des Mediums, insbesondere ein elektrisch steuerbares Proportionalventil, so dass der Volumenstrom im Anfahrbetrieb größer ist als im Dauerbetrieb. Auch dies ermöglicht ein Betätigen der Membran mit im Wesentlichen gleichbleibender Geschwindigkeit. Zudem ermöglicht die Drossel ein Betätigen der Membran mit einer geringeren Geschwindigkeit im Betriebsstatus Anfahrbetrieb als im Betriebsstatus Dauerbetrieb. Dadurch ist im Anfahrbetrieb ein höheres Ansaugvolumen erreichbar.In a further preferred embodiment, the control unit controls a Switching valve upstream throttle for changing a volume flow of the medium, in particular an electrically controllable proportional valve, so that the volume flow in the start-up operation is greater than in continuous operation. This also allows actuation of the membrane at substantially constant speed. In addition, the throttle allows the diaphragm to be operated at a lower speed in the startup operating status than in the continuous operation status. As a result, a higher intake volume can be reached in the starting operation.
Besonders bevorzugt steuert die Steuerungseinheit die Drossel so, dass der Volumenstrom des Mediums im Dauerbetrieb konstant ist. Dafür ist es besonders bevorzugt, dass die Steuerungseinheit die Drossel in Abhängigkeit von einem mit einem Drucksensor gemessenen Drucksignal so steuert, dass ein Druck des Mediums auf die Membran konstant ist. Die Membranpumpe weist dafür bevorzugt einen ersten Drucksensor auf, der zwischen dem Umschaltventil und der Drossel angeordnet ist. Der Drucksensor bildet mit der Drossel bevorzugt einen Regelkreis. Dadurch ist der auf die Membran wirkende Betriebsdruck des Mediums auch bei sich ändernder/schwankender Mediumzufuhr noch im Wesentlichen gleichbleibend einstellbar.Particularly preferably, the control unit controls the throttle so that the volume flow of the medium is constant in continuous operation. For this purpose, it is particularly preferred that the control unit controls the throttle as a function of a pressure signal measured with a pressure sensor such that a pressure of the medium on the diaphragm is constant. For this purpose, the diaphragm pump preferably has a first pressure sensor, which is arranged between the changeover valve and the throttle. The pressure sensor preferably forms a control loop with the throttle. As a result, the operating pressure of the medium acting on the membrane is still substantially constant even with changing / fluctuating medium supply.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform schaltet die Steuerungseinheit die Zufuhr des Mediums bei Unterschreiten eines Grenzdruckes ab. Die Membranpumpe weist dafür bevorzugt einen zweiten Drucksensor zum Messen des Betriebsdruckes des Mediums auf, der der Drossel vorgeschaltet ist. Die Erfassung des Betriebsdruckes ermöglicht eine Steuerung der Luftverteilung in einem Versorgungsnetz und eine Priorisierung mehrerer an das Versorgungsnetz angeschlossener Verbraucher. Hat die Membranpumpe eine untergeordnete Funktion, ist es bevorzugt, dass die Steuerungseinheit die Membranpumpe unterbricht oder abschaltet, wenn der Betriebsdruck einen Grenzwert unterschreitet. Das Medium steht dann anderen Verbrauchern zur Verfügung.In a further preferred embodiment, the control unit shuts off the supply of the medium when the pressure drops below a limiting pressure. For this purpose, the diaphragm pump preferably has a second pressure sensor for measuring the operating pressure of the medium upstream of the throttle. The detection of the operating pressure allows control of the air distribution in a supply network and a prioritization of several consumers connected to the supply network. If the diaphragm pump has a subordinate function, it is preferred that the control unit interrupts or shuts off the diaphragm pump when the operating pressure falls below a limit value. The medium is then available to other consumers.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform steuert die Steuerungseinheit ein Querbelüftungsventil so, dass es eine erste Zuleitung mit einer zweiten Zuleitung zwischen dem Umschalten vom ersten in den zweiten Betriebsmodus oder zurück kurzzeitig verbindet. Die Membranpumpe zur Durchführung dieses Verfahrens ist eine Doppelmembranpumpe mit zwei abwechselnd betätigten Membranen. Sie weist dafür bevorzugt das Querbelüftungsventil auf, oder ein Umschaltventil, in dem das Querbelüftungsventil integriert ist. Das Querbelüftungsventil ist zwischen einer ersten Zuleitung des Mediums zum ersten Antriebsraum der ersten Membran und einer zweiten Zuleitung des Mediums zum zweiten Antriebsraum der zweiten Membran angeordnet. Es ist zum Verbinden der Zuleitungen vorgesehen. Vorzugsweise steuert die Steuerungseinheit das Querbelüftungsventil in Abhängigkeit vom Betriebszustand, der Auslenkung und/oder Geschwindigkeit der Membran. Mit dem Querbelüftungsventil ist ein Druckausgleich zwischen den Zuleitungen möglich. Dadurch kann der Verbrauch des Mediums der Doppelmembranpumpe erheblich verringert werden.In a further preferred embodiment, the control unit controls a transverse venting valve so that it briefly connects a first supply line with a second supply line between the switching from the first to the second operating mode or back. The diaphragm pump for carrying out this method is a double diaphragm pump with two alternately actuated membranes. For this purpose, it preferably has the transverse venting valve, or a reversing valve in which the transverse venting valve is integrated. The transverse venting valve is arranged between a first supply line of the medium to the first drive space of the first diaphragm and a second supply line of the medium to the second drive space of the second diaphragm. It is intended for connecting the supply lines. The control unit preferably controls the transverse venting valve as a function of the operating state, the deflection and / or the speed of the membrane. With the cross-ventilation valve, a pressure equalization between the supply lines is possible. As a result, the consumption of the medium of the double diaphragm pump can be significantly reduced.
Vorzugsweise erfasst die Steuerungseinheit eine Asymmetrie des Messsignals und/oder des Signalverlaufes der Geschwindigkeit und/oder der Beschleunigung durch einen Vergleichsprozess mit Referenzsignalen, insbesondere als Wartungsinformation. Es ist bevorzugt, dass die Wartungsinformationen an der Benutzerschnittstelle ausgegeben werden.Preferably, the control unit detects an asymmetry of the measurement signal and / or the signal course of the speed and / or the acceleration by a comparison process with reference signals, in particular as maintenance information. It is preferable that the maintenance information is output to the user interface.
In der Ausführungsform als Doppelmembranpumpe ist es weiterhin bevorzugt, dass die Steuerungseinheit eine Unsymmetrie des Messsignals und/oder des Signalverlaufes der Geschwindigkeit und/oder der Beschleunigung durch einen Vergleichsprozess des Signalanteils im ersten Betriebsmodus mit dem Signalanteil im zweiten Betriebsmodus und/oder Referenzsignalen erfasst. Der Vergleichsprozess ermöglicht einen Rückschluss auf einen Zustand einer oder der Membranen. Ein unsymmetrischer Verlauf deutet auf eine Beschädigung einer der Membranen oder sogar einen bevorstehenden Membranbruch hin. Bei Erfassung einer Unsymmetrie ist es bevorzugt, dass die Steuerungseinheit eine Warnung ausgibt oder die Membranpumpe anhält, um einen Membranbruch zu verhindern.In the embodiment as a double diaphragm pump, it is further preferred that the control unit detects an asymmetry of the measurement signal and / or the signal profile of the speed and / or the acceleration by a comparison process of the signal component in the first operating mode with the signal component in the second operating mode and / or reference signals. The comparison process allows conclusions to be drawn about the condition of one or the membranes. An asymmetrical course indicates damage to one of the membranes or even an imminent membrane rupture. Upon detection of an imbalance, it is preferred that the control unit issue a warning or stop the diaphragm pump to prevent diaphragm rupture.
Besonders bevorzugt speichert die Steuerungseinheit Wartungsinformationen und/oder Betriebsdaten, insbesondere in Abhängigkeit von der Zeit, fortlaufend, und/oder gibt sie an der Benutzerschnittstelle aus. Solche Wartungsinformationen und/oder Betriebsdaten sind beispielsweise
- • Der Verschiebeweg der Membran,
- • Der Umkehrpunkt der Membran,
- • Der Betriebsstatus der Membranpumpe,
- • Die aktuell geförderte Menge Fluid,
- • Die Fördermenge des Fluides,
- • Die geförderte Menge Medium,
- • Der durchschnittliche Druck des Mediums auf die Membran,
- • Der Betriebsdruck des Medium/der Mediumszufuhr,
- • Die aktuelle, noch erforderliche Anzahl und/oder Gesamtzahl Hübe der Membran,
- • Die durchschnittliche noch verbleibende Lebensdauer der Membran,
- • Die Warnung, dass die Membran sich unsymmetrisch deformiert.
- • the displacement of the membrane,
- • the reversal point of the membrane,
- • the operating status of the diaphragm pump,
- • The currently funded amount of fluid,
- • The flow rate of the fluid,
- • The pumped amount of medium,
- • the average pressure of the medium on the membrane,
- • the operating pressure of the medium / medium supply,
- • The current, still required number and / or total strokes of the membrane,
- • The average remaining life of the membrane,
- • The warning that the diaphragm deforms asymmetrically.
Dafür ist es bevorzugt, dass die Steuerungseinheit einen Datenspeicher umfasst, insbesondere einen Festwertspeicher. Zudem ist es bevorzugt, dass die Steuerungseinheit eine programmierbare zentrale Recheneinheit (CPU, central processing unit) umfasst. Die zentrale Recheneinheit ist bevorzugt zur Erfassung der Wartungsinformationen und/oder Betriebsdaten und ihrer Auswertung vorgesehen. Als zentrale Recheneinheit wird bevorzugt ein Mikrocontroller oder ein Mikroprozessor genutzt.For this purpose, it is preferred that the control unit comprises a data memory, in particular a read-only memory. In addition, it is preferred that the control unit comprises a programmable central processing unit (CPU). The central processing unit is preferably provided for recording the maintenance information and / or operating data and their evaluation. The central processing unit used is preferably a microcontroller or a microprocessor.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Steuerungseinheit eine Benutzerschnittstelle aufweist. Die Benutzerschnittstelle ist zur Ausgabe der Wartungsinformationen und/oder Betriebsdaten vorgesehen. Dafür ist es bevorzugt, dass sie ein Anzeigemittel oder eine Schnittstelle zum Anschließen des Anzeigemittels umfasst. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Anzeigemittel ein Display, insbesondere Flüssigkristallbildschirm, beispielsweise ein LCD (liquid crystal display), insbesondere ein TFT- Bildschirm (thin film transistor).Furthermore, it is preferred that the control unit has a user interface. The user interface is provided for outputting the maintenance information and / or operating data. For this, it is preferred that it comprises a display means or an interface for connecting the display means. In a preferred embodiment, the display means is a display, in particular a liquid crystal screen, for example an LCD (liquid crystal display), in particular a TFT (thin film transistor) screen.
Zudem ist es bevorzugt, dass die Benutzerschnittstelle zur Voreinstellung der betriebsrelevanten Größe oder mehrerer betriebsrelevanter Größen vorgesehen ist. In dieser Ausführungsform ist sie beispielsweise zur händischen Dateneingabe, beispielsweise über eine integrierte oder an die Membranpumpe anschließbare Tastatur ausgebildet.In addition, it is preferred that the user interface is provided for presetting the operationally relevant variable or several operationally relevant variables. In this embodiment, it is designed, for example, for manual data entry, for example via an integrated or connectable to the diaphragm pump keyboard.
Alternativ oder zusätzlich ist es bevorzugt, dass die Benutzerschnittstelle eine Datenschnittstelle umfasst, beispielsweise eine Funkschnittstelle, eine Infrarot-Schnittstelle, eine Bluetooth- Schnittstelle, eine serielle Schnittstelle, eine USB-Schnittstelle, eine Ethernet- Schnittstelle, eine WLAN- (wireless local area network) Schnittstelle, NFC (near field communication) Schnittstelle oder ähnlich. An dieser Schnittstelle sind die Wartungsinformationen und/oder Betriebsdaten von oder zu einem externen Ein- und Ausgabegerät, beispielsweise einem Handy oder einem Computer, übertragbar.Alternatively or additionally, it is preferred that the user interface comprises a data interface, for example a radio interface, an infrared interface, a Bluetooth interface, a serial interface, a USB interface, an Ethernet interface, a WLAN (wireless local area network ) Interface, NFC (near field communication) interface or similar. At this interface, the maintenance information and / or operating data from or to an external input and output device, such as a cell phone or a computer, transferable.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Anzeigemittel als Touch Screen ausgebildet, so dass eine Voreinstellung von Referenzdaten unmittelbar an der Anzeige möglich ist. Dadurch entfällt die sonst für die manuelle Eingabe erforderliche Tastatur.In a particularly preferred embodiment, the display means is designed as a touch screen, so that a presetting of reference data directly on the display is possible. This eliminates the otherwise required for manual input keyboard.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einer Membranpumpe, insbesondere Doppelmembranpumpe, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.The object is further achieved with a membrane pump, in particular double diaphragm pump, which is designed to carry out the method according to the invention.
Die Membranpumpe weist dafür zumindest eine Membran auf. Die Membran trennt einen Antriebsraum, der für ihren Antrieb vorgesehen ist, von einem Förderraum, der zum Fördern eines Fluides vorgesehen ist, voneinander, vorzugsweise hermetisch. Dafür ist sie vollumfänglich an ihrer Peripherie eingefasst.The membrane pump has for this purpose at least one membrane. The membrane separates a drive space, which is provided for its drive, from a delivery space, which is provided for conveying a fluid, from each other, preferably hermetically. But it is fully enclosed on its periphery.
Dabei ist sie durch Beaufschlagung eines Mediums in den Antriebsraum antreibbar. In einem ersten Betriebsmodus der Membranpumpe ist die Membran durch Beaufschlagen des Mediums in den Antriebsraum hinein bedruckbar. Dabei wird sie, von einem unverformten Grundzustand ausgehend, in eine Verschieberichtung deformiert. Im in die Verschieberichtung verformten Deformationszustand ist sie in den Förderraum hinein verformt.It can be driven by applying a medium in the drive compartment. In a first operating mode of the diaphragm pump, the membrane can be printed by applying the medium into the drive space. It is deformed, starting from an undeformed ground state, in a direction of displacement. In the deformation state deformed in the direction of displacement, it is deformed into the delivery chamber.
In einem zweiten Betriebsmodus der Membranpumpe ist sie durch Entnehmen des Mediums aus dem Antriebsraum entdruckbar. Dabei wird sie, von dem in Verschieberichtung verformten Deformationszustand ausgehend, in den unverformten Grundzustand zurückgeformt, und von dort aus gegen die Verschieberichtung in einen verformten Deformationszustand deformiert. Im gegen die Verschieberichtung verformten Deformationszustand ist sie in den Antriebsraum hinein verformt. Vom in den Antriebsraum verformten Deformationszustand ist sie in die Verschieberichtung wieder in den unverformten Grundzustand zurück formbar.In a second operating mode of the diaphragm pump, it can be pressurized by removing the medium from the drive chamber. It is, starting from the deformed in the direction of deformation deformation state, formed back into the undeformed ground state, and deformed from there against the displacement direction in a deformed deformation state. In the deformation state deformed against the displacement direction, it is deformed into the drive space. From the deformation state deformed into the drive space, it can be reformed back into the undeformed ground state in the displacement direction.
Es ist bevorzugt, dass die Membran im unverformten Grundzustand weder in den Antriebsraum noch in den Förderraum hinein deformiert ist. Im Folgenden wird der Deformationszustand, bei dem die Membran in Verschieberichtung in den Förderraum hinein verformt ist, als erster Deformationszustand bezeichnet. Der Deformationszustand, bei dem die Membran gegen die Verschieberichtung in den Antriebsraum hinein verformt ist, ist im Folgenden als zweiter Deformationszustand bezeichnet.It is preferred that the membrane in the undeformed ground state is deformed into neither the drive chamber nor the delivery chamber. In the following, the deformation state in which the membrane is deformed in the direction of displacement into the delivery chamber is referred to as the first state of deformation. The deformation state in which the membrane is deformed against the direction of displacement into the drive space is referred to below as the second state of deformation.
Ein Wechsel zwischen dem Bedrucken und dem Entdrucken des Antriebsraums, d. h. ein Umschalten zwischen den Betriebsmodi der Membranpumpe, bewirkt daher einen Richtungswechsel zwischen dem Verschieben in die Verschieberichtung und dem Verschieben gegen die Verschieberichtung. Der Richtungswechsel erfolgt an einem Umkehrpunkt.A change between the printing and the printing of the drive space, d. H. a switching between the operating modes of the diaphragm pump, therefore causes a change of direction between the displacement in the direction of displacement and the displacement against the displacement direction. The direction change takes place at a reversal point.
Das zum Bedrucken der Membran genutzte Antriebsmedium, im Folgenden auch als Medium bezeichnet, ist bevorzugt ein Gas, insbesondere Luft oder ein inertes Gas. Ebenfalls bevorzugt ist es eine Flüssigkeit, insbesondere ein Öl.The drive medium used for printing on the membrane, hereinafter also referred to as the medium, is preferably a gas, in particular air or an inert gas. Likewise preferred it is a liquid, in particular an oil.
Die mit der Membranpumpe geförderten Fluide sind bevorzugt Flüssigkeiten, mit Partikeln durchsetzte Flüssigkeiten, oder Partikel, deren Fließverhalten dem von Flüssigkeiten ähnelt (Partikelstrom), insbesondere Öle, Farben und Lacke. Es sind ebenfalls Gase als Fluide bevorzugt.The funded with the membrane pump fluids are preferably liquids, with particles permeated liquids, or particles whose flow behavior resembles those of liquids (particle flow), in particular oils, paints and varnishes. Gases are also preferred as fluids.
Beim Bedrucken oder Entdrucken der Membran deformiert sich die Membran reversibel vom Grundzustand um einen Verschiebeweg in den ersten oder zweiten Deformationszustand. Dabei ist sie um einen Verschiebeweg deformiert.When printing or de-printing the membrane, the membrane is reversibly deformed from the ground state by a displacement in the first or second deformation state. It is deformed by a displacement.
Die Membranpumpe zeichnet sich dadurch aus, dass sie einen Sensor umfasst, der zur Erfassung des Verschiebeweges vorgesehen ist.The diaphragm pump is characterized in that it comprises a sensor which is provided for detecting the displacement path.
Der Verschiebeweg ist ein Maß für die Deformation/Auslenkung der Membran, und zwar sowohl für den Betrag, um den die Membran deformiert/ausgelenkt ist, als auch für die Verschieberichtung, in die die Membran deformiert/ausgelenkt ist. Um den Verschiebeweg der Membran zu erfassen, weist die Membranpumpe einen Sensor zum Messen eines Messsignals auf. Vorzugsweise erfasst der Sensor den Betrag des Verschiebeweges und die Verschieberichtung. Die Kenntnis des Verschiebeweges ermöglicht eine gezielte Einflussnahme auf die Deformation der Membran. Dadurch ermöglicht sie einen Rückschluss sowie eine Einflussnahme auf den Förderstrom des Fluides, das heißt auf die Menge des in einer Zeiteinheit geförderten Fluides, sowie die geförderte Gesamtmenge des Fluides.The displacement is a measure of the deformation / deflection of the diaphragm, both for the amount by which the diaphragm is deformed / deflected and for the displacement direction in which the diaphragm is deformed / deflected. In order to detect the displacement path of the membrane, the diaphragm pump has a sensor for measuring a measuring signal. Preferably, the sensor detects the amount of the displacement and the direction of displacement. The knowledge of the displacement allows a targeted influence on the deformation of the membrane. As a result, it allows a conclusion and an influence on the flow of the fluid, that is, on the amount of fluid delivered in a unit time, as well as the funded total amount of the fluid.
Der zur Erfassung des Verschiebeweges vorgesehene Sensor erfasst diesen bevorzugt magnetisch, elektromagnetisch oder induktiv. Dies ermöglicht nicht nur eine diskrete Erfassung des Verschiebeweges in Abhängigkeit von der Zeit, sondern der Verschiebeweg ist dadurch kontinuierlich / analog während der gesamten Deformation der Membran sowohl in als auch gegen die Verschieberichtung erfassbar. Dadurch ist nicht nur der Verschiebeweg bekannt, sondern die Erfassung ermöglicht auch einen Rückschluss auf die Geschwindigkeit und die Beschleunigung der Membran. Die Geschwindigkeit und die Beschleunigung der Membran sind daher überwachbar. Anhand des Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsverlaufes der Membran ist eine Beurteilung des geförderten Fluides und des Membranzustandes möglich.The sensor provided for detecting the displacement path preferably detects it magnetically, electromagnetically or inductively. This not only enables a discrete detection of the displacement as a function of time, but the displacement is characterized by continuous / analog during the entire deformation of the membrane detectable both in and against the direction of displacement. As a result, not only the displacement is known, but the detection also allows a conclusion on the speed and acceleration of the membrane. The speed and acceleration of the membrane can therefore be monitored. On the basis of the speed and / or acceleration curve of the membrane, an evaluation of the pumped fluid and the membrane state is possible.
Die Erfindung ist auch nicht auf magnetische, elektromagnetische oder induktive Sensoren beschränkt, sondern umfasst weitere Sensoren wie beispielsweise Schallsensoren, insbesondere Ultraschallsensoren, Lichtsensoren, kapazitive Sensoren oder potenziometrische Sensoren zur Erfassung des Verschiebeweges.The invention is not limited to magnetic, electromagnetic or inductive sensors, but includes other sensors such as sound sensors, in particular ultrasonic sensors, light sensors, capacitive sensors or potentiometric sensors for detecting the displacement.
Besonders bevorzugt ist der Sensor als berührungsloser Sensor ausgebildet. Die zur Erfassung des Verschiebeweges genutzten Komponenten des Sensors berühren sich daher nicht. In dieser Ausführungsform ist die Erfassung des Verschiebeweges dauerhaft verlustfrei möglich.Particularly preferably, the sensor is designed as a non-contact sensor. The components used to capture the displacement of the sensor therefore do not touch. In this embodiment, the detection of the displacement path is permanently lossless possible.
Mit dem oder den Sensoren ist der Verschiebeweg der Membran erfassbar. Dadurch ist die Membranpumpe verschiebewegabhängig steuerbar oder regelbar.With the or the sensors of the displacement of the membrane is detected. As a result, the diaphragm pump can be controlled or regulated in a displacement-dependent manner.
Um die Membranpumpe in Abhängigkeit von dem erfassten Verschiebeweg zu steuern, weist diese zumindest ein Betriebsmittel auf. Die Membranpumpe ist bevorzugt dazu ausgebildet, zumindest eine technische Einstellung des Betriebsmittels in Abhängigkeit von dem erfassten Verschiebeweg zu steuern. In order to control the diaphragm pump as a function of the detected displacement, it has at least one operating means. The diaphragm pump is preferably designed to control at least one technical setting of the operating means as a function of the detected displacement path.
Das Betriebsmittel ist bevorzugt ein elektrisches Umschaltventil, dass zum Umschalten der Membranpumpe in einem Umkehrpunkt der Membran vom ersten Betriebsmodus, in dem der Antriebsraum mit einem Medium bedruckt wird, in den zweiten Betriebsmodus, in dem der Antriebsraum entdruckt wird, oder zurück vorgesehen ist. Es wird daher zum Umschalten zwischen dem Bedrucken und dem Entdrucken der Membran genutzt. Es ist bevorzugt, dass die technische Einstellung des Umschaltventils eine Ventilstellung des Umschaltventils ist. Vorzugsweise weist das Umschaltventil zumindest zwei Ventilstellungen auf, zwischen denen es umschaltbar ist.The operating means is preferably an electrical switching valve, which is provided for switching the diaphragm pump in a reversal point of the diaphragm from the first operating mode in which the drive space is printed with a medium in the second operating mode in which the drive space is unprinted or back. It is therefore used to switch between the printing and the Entdrucken the membrane. It is preferred that the technical adjustment of the changeover valve is a valve position of the changeover valve. Preferably, the switching valve has at least two valve positions, between which it is switchable.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist das Umschaltventil ein 5/2-Wegeventil. In dieser Ausführungsform ermöglicht es in einer ersten Ventilstellung das Bedrucken der Membran mit dem Medium. In einer zweiten Ventilstellung ermöglicht es das Entdrucken der Membran, bei dem das Medium dem Antriebsraum entnommen wird.In a first preferred embodiment, the switching valve is a 5/2-way valve. In this embodiment, it allows in a first valve position, the printing of the membrane with the medium. In a second valve position, it allows the Entdrucken the membrane, in which the medium is removed from the drive space.
Bei einer Doppelmembranpumpe, d. h. einer Membranpumpe mit zwei abwechselnd bedruckten Membranen, ist in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform das Umschaltventil ein 5/3- Wegeventil. Das
Alternativ oder zusätzlich ist es bevorzugt, dass die Membranpumpe ein Absperrventil aufweist, das dem Umschaltventil, insbesondere dem 5/2- Wegeventil, vorgeschaltet ist. In dieser Ausführungsform kann mit dem Absperrventil die Zufuhr des Mediums, und daher auch die Förderung des Fluides, unterbrochen werden.Alternatively or additionally, it is preferred that the diaphragm pump has a shut-off valve, which is connected upstream of the changeover valve, in particular the 5/2-way valve. In this embodiment, with the shut-off valve, the supply of the medium, and therefore also the delivery of the fluid, are interrupted.
Das als 5/3- Wegeventil ausgebildete Umschaltventil oder das Absperrventil sind zudem so steuerbar, dass eine Zufuhr des Mediums in den Antriebsraum zwischen dem Umschalten vom ersten in den zweiten Betriebsmodus oder zurück kurzzeitig unterbrochen wird, insbesondere wenn eine voreingestellte oder berechnete Umschaltfrequenz überschritten wird. Dadurch ist es möglich, dass eine voreingestellte oder berechnete, insbesondere maximale, Umschaltfrequenz nicht überschritten wird. Da die Membran bei einer sehr schnellen Deformation sehr stark belastet wird, ermöglicht das Verfahren dieser Ausführungsform durch die Begrenzung der Umschaltfrequenz eine Verlängerung ihrer Lebensdauer. The switching valve designed as a 5/3-way valve or the shut-off valve are also controllable so that a supply of the medium in the drive space between the switching from the first to the second operating mode or back briefly is interrupted, especially if a preset or calculated switching frequency is exceeded. This makes it possible that a preset or calculated, in particular maximum, switching frequency is not exceeded. Since the membrane is very heavily loaded at a very rapid deformation, the method of this embodiment allows extending their life by limiting the switching frequency.
Die Membranpumpe weist außerdem eine Steuerungseinheit zum Steuern des Umschaltventils auf. Die Steuerungseinheit ist dazu ausgebildet, das Umschaltventil so zu steuern, dass dieses die Membranpumpe vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus oder zurück umschaltet, wenn der erfasste Verschiebeweg gleich oder größer dem Umkehrpunkt ist. Dabei ist es bevorzugt, dass die Steuerungseinheit den Umkehrpunkt Betriebsstatus abhängig automatisch einstellt.The diaphragm pump also has a control unit for controlling the switching valve. The control unit is configured to control the changeover valve to switch the diaphragm pump from the first operating mode to the second operating mode or back when the detected displacement is equal to or greater than the reversing point. It is preferred that the control unit adjusts the reversal point operating status automatically.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Membranpumpe eine Doppelmembranpumpe. In dieser Ausführungsform weist sie eine erste Membran auf, die einen ersten Antriebsraum von einem ersten Förderraum trennt, sowie eine zweite Membran, die einen zweiten Antriebsraum von einem zweiten Förderraum trennt. Die Membranpumpe weist ein Führungsmittel zum Verbinden der beiden Membranen miteinander auf. Die Membranen werden mit dem Führungsmittel miteinander synchronisiert, so dass sie wechselseitig betätigbar sind.In a particularly preferred embodiment, the membrane pump is a double-membrane pump. In this embodiment, it has a first membrane, which separates a first drive space from a first delivery space, and a second membrane, which separates a second drive space from a second delivery space. The diaphragm pump has a guide means for connecting the two membranes together. The membranes are synchronized with the guide means so that they are mutually operable.
Im ersten Betriebsmodus der Doppelmembranpumpe wird die erste Membran mit dem Medium bedruckt, so dass sie sich um den Verschiebeweg in die Verschieberichtung deformiert. Gleichzeitig wird die zweite Membran in die Verschieberichtung entdruckt. Im zweiten Betriebsmodus wird die zweite Membran mit dem Medium bedruckt, so dass sie sich um den Verschiebeweg gegen die Verschieberichtung deformiert. Gleichzeitig wird die erste Membran gegen die Verschieberichtung entdruckt.In the first operating mode of the double diaphragm pump, the first membrane is printed with the medium, so that it deforms by the displacement in the direction of displacement. At the same time, the second membrane is de-pressurized in the direction of displacement. In the second operating mode, the second membrane is printed with the medium, so that it deforms by the displacement against the displacement direction. At the same time, the first diaphragm is de-pressurized against the displacement direction.
Im ersten Deformationszustand ist daher die erste Membran in Verschieberichtung in den ersten Förderraum hinein verformt. Im zweiten Deformationszustand ist sie gegen die Verschieberichtung in den ersten Antriebsraum hinein verformt. Die zweite Membran ist im ersten Deformationszustand in die Verschieberichtung in den zweiten Antriebsraum hinein verformt, während sie im zweiten Deformationszustand gegen die Verschieberichtung in den zweiten Förderraum hinein deformiert ist.In the first deformation state, therefore, the first membrane is deformed in the direction of displacement into the first delivery chamber. In the second deformation state, it is deformed against the displacement direction into the first drive space. The second diaphragm is deformed in the first deformation state in the direction of displacement in the second drive space, while it is deformed in the second deformation state against the displacement direction into the second pumping chamber.
Es ist besonders bevorzugt, dass das Medium Luft ist. Die Membranpumpe dieser Ausführungsform weist daher einen pneumatischen Antrieb auf.It is particularly preferred that the medium is air. The diaphragm pump of this embodiment therefore has a pneumatic drive.
Es ist bevorzugt, dass die Membranpumpe neben dem Umschaltventil weitere Betriebsmittel zum Steuern der Membranpumpe aufweist. Besonders bevorzugt weist sie eine Drossel, insbesondere ein elektrisch steuerbares Proportionalventil, auf, die dem Umschaltventil vorgeschaltet ist. Die Drossel ist zum Verändern eines Volumenstromes des Mediums vorgesehen. Bevorzugt steuert die Steuerungseinheit die Drossel so, dass der Volumenstrom im Anfahrbetrieb größer als im Dauerbetrieb ist. Dadurch ist im Anfahrbetrieb ein höheres Ansaugvolumen erreichbar. Zudem ermöglicht die Drossel ein Betätigen der Membran mit im Wesentlichen gleichbleibender Geschwindigkeit.It is preferred that the diaphragm pump has, in addition to the switching valve, further operating means for controlling the diaphragm pump. Particularly preferably, it has a throttle, in particular an electrically controllable proportional valve, which is connected upstream of the changeover valve. The throttle is provided for varying a volume flow of the medium. The control unit preferably controls the throttle in such a way that the volume flow in the starting operation is greater than in continuous operation. As a result, a higher intake volume can be reached in the starting operation. In addition, the throttle allows actuation of the membrane at a substantially constant speed.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Membranpumpe als weiteres Betriebsmittel einen ersten Drucksensor umfasst, der zwischen dem Umschaltventil und der Drossel angeordnet ist. In dieser Ausführungsform ist die Steuerungseinheit dafür vorgesehen, die Drossel in Abhängigkeit von dem mit dem Drucksensor gemessenen Drucksignal so zu steuern, dass ein Druck des Mediums auf die Membran konstant ist. Der Drucksensor bildet mit der Drossel bevorzugt einen Regelkreis. Dadurch ist der auf die Membran wirkende Betriebsdruck des Mediums auch bei sich ändernder/schwankender Mediumzufuhr noch im Wesentlichen gleichbleibend einstellbar.Furthermore, it is preferred that the diaphragm pump as a further operating means comprises a first pressure sensor, which is arranged between the switching valve and the throttle. In this embodiment, the control unit is provided to control the throttle in dependence on the pressure signal measured by the pressure sensor so that a pressure of the medium is constant on the membrane. The pressure sensor preferably forms a control loop with the throttle. As a result, the operating pressure of the medium acting on the membrane is still substantially constant even with changing / fluctuating medium supply.
Ebenfalls bevorzugt weist die Membranpumpe einen zweiten Drucksensor zum Messen eines Betriebsdruckes des Mediums auf, der der Drossel vorgeschaltet ist. Dabei ist die Steuerungseinheit dafür vorgesehen, die Zufuhr des Mediums bei Unterschreiten eines Grenzdruckes abzuschalten. Die Erfassung des Betriebsdruckes ermöglicht eine Steuerung der Luftverteilung in einem Versorgungsnetz und eine Priorisierung mehrerer an das Versorgungsnetz angeschlossener Verbraucher.Also preferably, the diaphragm pump to a second pressure sensor for measuring an operating pressure of the medium, which is connected upstream of the throttle. In this case, the control unit is provided to switch off the supply of the medium when falling below a threshold pressure. The detection of the operating pressure allows control of the air distribution in a supply network and a prioritization of several consumers connected to the supply network.
Bei einer als Doppelmembranpumpe ausgebildeten Membranpumpe ist es zudem bevorzugt, dass diese als weiteres Betriebsmittel ein Querbelüftungsventil aufweist, das zwischen einer ersten Zuleitung des Mediums zum ersten Antriebsraum der ersten Membran und einer zweiten Zuleitung des Mediums zum zweiten Antriebsraum der zweiten Membran angeordnet ist. Alternativ ist es bevorzugt, dass ein solches Querbelüftungsventil im Umschaltventil integriert ist. Bevorzugt steuert die Steuerungseinheit das Querbelüftungsventil so, dass es die erste Zuleitung mit der zweiten Zuleitung zwischen dem Umschalten vom ersten in den zweiten Betriebsmodus oder zurück kurzzeitig verbindet. Es ist bevorzugt, dass die Steuerungseinheit das Querbelüftungsventil in Abhängigkeit vom Betriebszustand, der Auslenkung und/oder Geschwindigkeit der Membran steuert. Mit dem Querbelüftungsventil ist ein Druckausgleich zwischen den Zuleitungen möglich. Dadurch kann der Verbrauch des Mediums der Doppelmembranpumpe erheblich verringert werden.In the case of a diaphragm pump designed as a double diaphragm pump, it is also preferred that it has a transverse venting valve as a further operating means, which is arranged between a first feed line of the medium to the first drive space of the first membrane and a second feed line of the medium to the second drive space of the second membrane. Alternatively, it is preferred that such a transverse ventilation valve is integrated in the changeover valve. The control unit preferably controls the transverse venting valve in such a way that it briefly connects the first supply line to the second supply line between the switchover from the first to the second operating mode or back. It is preferred that the control unit, the transverse vent valve depending on the operating condition, the Deflection and / or speed of the membrane controls. With the cross-ventilation valve, a pressure equalization between the supply lines is possible. As a result, the consumption of the medium of the double diaphragm pump can be significantly reduced.
Das Verfahren ermöglicht eine automatische Einstellung des Umkehrpunktes in Abhängigkeit vom Betriebsstatus der Membranpumpe. Dadurch ist eine sehr genaue Einstellung der Fördermenge und des Volumenstromes des Fluides möglich. Dabei wird die Membranpumpe so gesteuert, dass die Membran, insbesondere im Dauerbetrieb, nur gering belastet wird. Dadurch weist sie eine deutlich erhöhte Lebensdauer auf. Durch Auswertung des erfassten Verschiebeweges ist außerdem ein Rückschluss auf den Zustand der Membran möglich. Die Membranpumpe wird dann so gesteuert, dass ein Membranbruch verhindert wird.The method allows automatic adjustment of the reversal point depending on the operating status of the diaphragm pump. As a result, a very accurate adjustment of the flow rate and the volume flow of the fluid is possible. In this case, the diaphragm pump is controlled so that the membrane, especially in continuous operation, is only slightly loaded. As a result, it has a significantly increased lifespan. By evaluating the detected displacement path, it is also possible to draw conclusions about the condition of the diaphragm. The diaphragm pump is then controlled to prevent diaphragm rupture.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren beschrieben. Die Figuren sind lediglich beispielhaft und schränken den Erfindungsgedanken nicht ein.
-
1 zeigt eine Doppelmembranpumpe nach dem Stand der Technik; -
2 -5 zeigen jeweils eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Doppelmembranpumpe mit einem Sensor zum Erfassen des Verschiebeweges der Membranen; -
6 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Doppelmembranpumpe mit einer an die Doppelmembranpumpe angeschlossenen Elektronik; -
7 zeigt in (a) und (b) schematisch jeweils den Verlauf des Messsignals, und in (c) und (d) schematisch jeweils den Verlauf der Geschwindigkeit der Membranen, und zwar in (a) und (c) jeweils bei einem im Förderraum befindlichen, nicht oder nahezu nicht komprimierbaren Fluid, und in (b) und (d) jeweils bei einem im Förderraum befindlichen komprimierbaren Fluid; und -
8 -11 zeigt verschiedene Ausführungsformen weiterer erfindungsgemäßer Doppelmembranpumpe in unterschiedlichen Ausbaustufen.
-
1 shows a double membrane pump according to the prior art; -
2 -5 each show an embodiment of a double diaphragm pump according to the invention with a sensor for detecting the displacement path of the membranes; -
6 schematically shows a double diaphragm pump according to the invention with an electronics connected to the double diaphragm pump; -
7 shows in (a) and (b) schematically each the course of the measurement signal, and in (c) and (d) each schematically the course of the velocity of the membranes, in (a) and (c) respectively at a located in the pump room , not or nearly incompressible fluid, and in (b) and (d), respectively, in a compressible fluid located in the delivery chamber; and -
8th -11 shows various embodiments of further inventive double diaphragm pump in different stages of development.
Die Doppelmembranpumpe
Die Doppelmembranpumpe
Die beiden Membranen
Bei einer Deformation der ersten der beiden Membranen
Im Folgenden sind die Membranen
Die Antriebsräume
In einem Grundzustand
Die Membranen
Das Entziehen des Mediums aus einem der Antriebsräume
In einem ersten Betriebsmodus
Der Wechsel zwischen dem Bedrucken und dem Entdrucken führt jeweils zu einem Richtungswechsel zwischen dem Verschieben des Führungsmittels
Die jeweils in den Förderraum
Die geförderten Fluide sind bevorzugt Flüssigkeiten, mit Partikeln durchsetzte Flüssigkeiten, oder Partikel, deren Fließverhalten dem von Flüssigkeiten ähnelt (Partikelstrom). Die vorliegende Erfindung bezieht sich vor allem auf Doppelmembranpumpen
Das Umschalten zwischen den Betriebsmodi
Die Doppelmembranpumpe
In der hier gezeigten Ausführungsform ist der Sensor
Da der Verschiebeweg
Um den Verschiebeweg
Und zwar weist das Führungsmittel
Der Sensor
Beim Verschieben des Führungsmittels
Die Frequenz des Schwingkreises ist umso größer, je kleiner die Induktivität ist. Das Frequenzmaximum ist daher hier in der Grundposition
Eine analoge Änderung der Frequenz des Schwingkreises ist auch durch Änderung der magnetischen Leitfähigkeit des Führungsmittels
Der erfasste Verschiebeweg
Die Steuerungseinheit regelt einen Umkehrpunkt
Das Führungsmittel
Bei dieser Messung des Verschiebeweges
Jedoch ist bei dieser Anordnung des Sensors
Als Positionsmarkierung
Als Sensor
Der linear variable Differential-Transformator
Zum Erfassen des Verschiebeweges
Das Führungsmittel
Bei einem Verschieben des Führungsmittels
Die Membranen
Der Antrieb erfolgt mit dem Medium, hier vorzugsweise Luft, das abwechselnd entweder in den ersten Antriebsraum
Als Umschaltventil
In der zweiten Ventilstellung wird das Medium durch die Zufuhrleitung
Alternativ ist auch, wie hier dargestellt, ein 5/3- Wegeventil
Der Hub der Membranen
Die erfindungsgemäße Doppelmembranpumpe
Bei Inbetriebnahme der Doppelmembranpumpe
Daher sieht die erfindungsgemäße Doppelmembranpumpe
Dafür weist die Doppelmembranpumpe
Um die Doppelmembranpumpe
Dies erfolgt, indem die elektrische Steuerungseinheit
Der Sensor
Bei diesem Verfahren werden die Umkehrpunkte
Die Nutzung einer internen elektrischen Steuerungseinheit
Beim Anfahren der Doppelmembranpumpe
Bei einem komprimierbaren Medium, insbesondere einem Gas wie beispielsweise Luft, steigt der Widerstand, mit dem das Medium jeweils der Membran
Bei einem gar nicht oder erheblich weniger komprimierbaren Medium im Förderraum
Dargestellt ist jeweils der Verschiebeweg
Im Anfahrbetrieb entspricht der Verlauf des Messsignals
Auch der Verlauf der Geschwindigkeit der Membranen
Mit steigender Lebensdauer ändert sich auch das Deformationsverhalten der Membranen
Zudem sind die Verläufe des Messsignals
Bei einem Membranbruch gerät das zum Antrieb der Membranen
Die
Die Doppelmembranpumpe
Die Doppelmembranpumpe
Die Doppelmembranpumpe
Die Doppelmembranpumpe
Das Verfahren ermöglicht eine automatische Erkennung des Betriebsstatus der Membranpumpe
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Membranpumpediaphragm pump
- 1111
- Gehäusecasing
- 1212
- Führungguide
- 21, 22 2 1 , 2 2
- Membranmembrane
- 31, 32 3 1 , 3 2
- Antriebsraumdrive space
- 41, 42 4 1 , 4 2
- Förderraumdelivery chamber
- 55
- Führungsmittelguide means
- 501501
- Eindrehungrecess
- 502502
- Welligkeitwaviness
- 503503
- WeicheisenkernSoft iron core
- 504504
- Dauermagnetpermanent magnet
- 50i50i
- Sich ändernde Eigenschaft des FührungsmittelsChanging feature of the management tool
- 5252
- Erstreckungsanfangextension beginning
- 5353
- Erstreckungsendeextending end
- 5454
- Erstreckungsbereichextension area
- 66
- Sensorsensor
- 6161
- SpuleKitchen sink
- 601601
- Primärspuleprimary coil
- 602, 603602, 603
- Sekundärspulesecondary coil
- 6262
- magnetoresistiver Sensormagnetoresistive sensor
- 6363
- Hall- SensorHall sensor
- 6464
- linear variabler Differential- Transformator (LVDT)linear variable differential transformer (LVDT)
- 65, 6665, 66
- DruckmesssensorPressure measuring sensor
- 77
- Interne elektrische SteuerungseinheitInternal electrical control unit
- 88th
- Betriebsmittel, UmschaltventilEquipment, changeover valve
- 8181
- Betriebsmittel, Proportionalventil, DrosselOperating equipment, proportional valve, throttle
- 8282
- Betriebsmittel, QuerbelüftungsventilEquipment, cross-ventilation valve
- 99
- Erstreckungsachseextension axis
- 9090
- Verschiebeweg, ErstreckungsrichtungDisplacement, extension direction
- 9999
- ZeitTime
- 900900
- Geschwindigkeit der MembranSpeed of the membrane
- 9001, 9002 900 1 , 900 2
- Geschwindigkeit der Membran im ersten / zweiten BetriebsmodusSpeed of the diaphragm in the first / second operating mode
- 9191
- Verschieberichtungdisplacement direction
- 1010
- Mediumzufuhrmedium supply
- 101101
- Zufuhrleitungsupply line
- 1011, 10121011, 1012
- Erste Zuleitung, zweite ZuleitungFirst supply line, second supply line
- II
- Erster BetriebsmodusFirst operating mode
- IIII
- Zweiter BetriebsmodusSecond operating mode
- GG
- Grundzustandground state
- DD
- Deformationszustanddeformation state
- K2, K3K2, K3
- Ende der SpuleEnd of the coil
- D5 D 5
- Durchmesser des FührungsmittelsDiameter of the guide means
- Ee
- Symmetrieebeneplane of symmetry
- MM
- Messsignalmeasuring signal
- S1, S2, S3S1, S2, S3
- Erstes, zweites, drittes SteuersignalFirst, second, third control signal
- D1, D2D1, D2
- Erstes, zweites DruckmesssignalFirst, second pressure measurement signal
- U, U1, U2U, U1, U2
- Umkehrpunkt, erster Umkehrpunkt, zweiter UmkehrpunktReversal point, first reversal point, second reversal point
- µC.mu.C
- Programmierbare zentrale Recheneinheit, MikrocontrollerProgrammable central processing unit, microcontroller
- F11, F12,F 11 , F 12 ,
- Einleiten und Ausleiten des Fluides in den ersten oder zweitenIntroducing and discharging the fluid into the first or second
- F21, F22 F 21 , F 22
- Förderraumdelivery chamber
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015108964.5A DE102015108964B4 (en) | 2015-06-08 | 2015-06-08 | Method for controlling a diaphragm pump, in particular a double diaphragm pump |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015108964.5A DE102015108964B4 (en) | 2015-06-08 | 2015-06-08 | Method for controlling a diaphragm pump, in particular a double diaphragm pump |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102015108964A1 DE102015108964A1 (en) | 2016-12-08 |
DE102015108964B4 true DE102015108964B4 (en) | 2019-11-14 |
Family
ID=57352223
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102015108964.5A Active DE102015108964B4 (en) | 2015-06-08 | 2015-06-08 | Method for controlling a diaphragm pump, in particular a double diaphragm pump |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102015108964B4 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107403164B (en) * | 2017-08-01 | 2019-10-22 | 国网江苏省电力公司电力科学研究院 | A kind of electricity substation mechanism case door state image-recognizing method based on parallel matched |
DE102019109283A1 (en) * | 2019-04-09 | 2020-10-15 | Prominent Gmbh | Diaphragm rupture monitoring |
CN111637043B (en) * | 2020-06-12 | 2022-10-14 | 济南新材料产业技术研究院 | Fluid material storage and transportation system and method driven by power fluid diaphragm tank |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE69302765T2 (en) * | 1992-06-24 | 1996-10-02 | Rupp Warren Inc | Electronic sensor device for a fluid-driven diaphragm pump |
DE102005039772A1 (en) * | 2005-08-22 | 2007-03-08 | Prominent Dosiertechnik Gmbh | solenoid |
WO2014133712A1 (en) * | 2013-02-28 | 2014-09-04 | Ingersoll-Rand Company | Positive displacement pump with pressure compensating calibration |
-
2015
- 2015-06-08 DE DE102015108964.5A patent/DE102015108964B4/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE69302765T2 (en) * | 1992-06-24 | 1996-10-02 | Rupp Warren Inc | Electronic sensor device for a fluid-driven diaphragm pump |
DE102005039772A1 (en) * | 2005-08-22 | 2007-03-08 | Prominent Dosiertechnik Gmbh | solenoid |
WO2014133712A1 (en) * | 2013-02-28 | 2014-09-04 | Ingersoll-Rand Company | Positive displacement pump with pressure compensating calibration |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102015108964A1 (en) | 2016-12-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102015108964B4 (en) | Method for controlling a diaphragm pump, in particular a double diaphragm pump | |
EP2222959B1 (en) | Method for supplying a fluid and micropump for said purpose | |
DE102009013853A1 (en) | Fault-tolerant chemical injection system for oil and gas wells | |
DE102014206442B4 (en) | Method and device for operating a pressure accumulator, in particular for common rail injection systems in motor vehicle technology | |
EP3421851A1 (en) | Vacuum valve with pressure sensor | |
EP2425159B1 (en) | Proportional throttle valve | |
DE102009022891B3 (en) | Method for electronic wear state determination in a valve arrangement | |
DE102007005313A1 (en) | Coating powder conveying device | |
DE102008062289A1 (en) | Method for the path and pressure sensoric wear condition determination of a valve mechanism and such a use valve arrangement | |
DE102013103223B4 (en) | Peristaltic squeezing pump with a clamping device that changes the squeezing force and a method for changing a squeezing pressure in an infusion tube of a peristaltic pump | |
WO2017140418A1 (en) | Diaphragm pump, diaphragm for a diaphragm pump, and method for detecting a defective diaphragm of a diaphragm pump | |
EP1604120B1 (en) | Method for testing the function of a hydraulic valve | |
DE19738779A1 (en) | Reversing compressed air membrane pump | |
DE102017122373A1 (en) | Operating condition monitoring device for a cylinder | |
DE102015108963B4 (en) | Pneumatically operated diaphragm pump, in particular double diaphragm pump | |
EP2886859A2 (en) | Dosing pump for conveying pasty media with high demands on hygiene and operational reliability | |
DE10303889B3 (en) | Diagnosis method for pneumatic setting drive using monitoring of static pressure component of working space pressure between 2 operating points of setting drive | |
DE3644255A1 (en) | OVERLOAD PROTECTION DEVICE FOR A PRESS | |
EP3904679B1 (en) | Method for operating a double-acting piston pump, double-acting piston pump and application system for applying a fluid medium to a substrate | |
DE4443387C1 (en) | Twin=step mechanical vacuum pump assembly | |
EP2452078B1 (en) | Device for providing a variable restriction for a fluid flow | |
WO2015139855A1 (en) | Device for sealing and inflating inflatable objects | |
EP1941947A1 (en) | valve assenbly for a microfluidic system | |
EP2493705A1 (en) | Device for the sensor-based detection of a pressure difference in a working line through which compressed air flows | |
EP3884162B1 (en) | Sealing structure for a transport device having a shape-memory alloy |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: BISCHOF & PARTNER RECHTSANWAELTE PARTNERSCHAFT, DE |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: DR. TRAEGER & STRAUTMANN PATENTANWAELTE PARTNE, DE |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: DR. TRAEGER & STRAUTMANN PATENTANWAELTE PARTNE, DE |