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Elektropumpe Die Erfindung betrifft eine Umsteuereinrichtung für Elektropumpen
mit hin- und hergehendem Kolben, auch Membrankolben, der als Anker ausgebildet ist
oder den Anker trägt.
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Bei Pumpen dieser Art bildet der Anker entweder den Kern der Spule
oder ist koaxial zur Spule angeordnet und wird gegen eine Feder angezogen. Der nachfolgende
Federhub wird durch Ausschalten des Erregerstromes der Spule freigegeben.
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Das Ende des Federhubes wird mit einer Kontakteinrichtung abgetastet.
Hierzu sah man bisher mit einer Kippeinrichtung zusammenwirkende Kontaktschalter
vor. Wenn diese den gesamten Erregerstrom führen, ist durch die Öffnungsfunken mit
einem großen Verschleiß (Abbrand) zu rechnen.
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Daher sah man auch schon vor, mitHilfe dermechanischen Kontakte einen
Transistorschalter zu steuern, dessen Emitter und Kollektor in den Feldkreis der
Pumpenspule eingeschaltet ist, wobei die Kontakte den um ein vielfaches kleineren
Basisstrom des Transistors unabhängig von der Pumpenspannung steuern. Aber auch
diese Pumpenanordnungen unterliegen durch die mechanisch bewegten Teile noch einem
relativ hohen Verschleiß und sind außerdem aufwendig.
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Es ist Zweck der Erfindung, eine reine elektrische Umsteuereinrichtung
zu schaffen, die keiner mechanischen Beanspruchung unterliegt.
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Den Zweck der Erfindung erfüllt eine Umsteuervorrichtung der eingangs
genannten bekannten Art, die gekennzeichnet ist durch einen dem Zuganker zugeordneten
oder von ihm betätigten weiteren Anker oder eine Induktionsspule für einen den Stromfluß
über einen Transistor oder eine Röhre steuernden Induktionsgeber.
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Der Induktionsgeberanker oder Induktionsspule wird dabei gegen die
Induktionsspule angedrückt, wobei die Induktionsgeber-Sekundärspule wiederum einen
Stromstoß erhält, der mit Hilfe einer Mittelabgriffsschaltung und einem Gleichrichter
erfindungsgemäß zur Selbsthaltung der Durchbruchspannung genutzt wird und dazu dienen
kann, die Durchschaltzeit zur Bemessung des Pumpenhubes einzustellen. Der eigentliche,
der Druckfeder entgegenwirkende Magnethub wird beim Federhub durch Abreißen des
Induktionsgeberankers oder -spule ausgelöst. Hierbei kommt der Induktionsgeberanker
oder -spule wiederum zum kurzzeitigen Anliegen, und der Vorgang wiederholt sich
aufs neue.
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Um das schlagartige Wechseln des Flusses im Induktionsgeber zu verstärken,
sieht die Erfindung den Induktionsanker in Form einer Ringscheibe vor, die am Ende
des Ankerkolbens in einem federnden Anschlag gehalten ist.
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Das schlagartige Kippmoment wird weiter durch die bereits beschriebene
Mittelabgriffsschaltung der Sekundärspule des Induktionsgebers erhöht, bei welcher
der Primärstrom des Induktionsgebers zwei Höchstwerte erreicht. Das wird dadurch
ermöglicht, daß die beiden äußeren Klemmen der Induktionsgeberspule an Gleichrichtern
anliegen, durch welche der Stromfluß beim Annäherungs- und Abreißstoß des Induktionsgebers
stets in einer Richtung gelenkt wird.
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Natürlich ist auch daran gedacht, durch entsprechende Ausbildung des
Impulsgeberankers den Feldfluß schlagartig zu verändern. Das wird z. B. erreicht
durch flache Bauweise der zylindrischen Spule und einen ebenso flachen Induktionsgeberanker.
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Die Induktionseinrichtung kann in vorteilhafter Weise koaxial zum
Pumpenmagneten angeordnet sein. Vorgesehen ist, die Induktionseinrichtung mit der
beschriebenen Schaltung im Pumpengehäusedeckel anzuordnen.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert und beschrieben.
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F i g. 1 zeigt eine Membranpumpe, F i g. 2 eine Kolbenpumpe; F i g.
3 ist eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung.
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Die Flüssigkeitspumpe in F i g. 1 ist in dem Hohlzylindergehäuse
1 mit dem oberen Abschluß 2 und dem unteren Abschluß 3 eingeschlossen.
Zwischen dem Gehäuse 1 und dem Unterabschluß 3 ist die als Kolben wirkende Membran
4 eingespannt, deren Kolbenstange 5 den Magnetanker 6 trägt. Zwischen den
Membranen 4 und dem Abschluß 3 befindet sich der Pumpenraum
7. Dieser steht mit dem Anschlußteil8 in Verbindung, der auf der einen Seite
mit dem Eingangsventil 9 oder nach der anderen Seite mit dem Ausgangsventil
10 versehen ist.
Die Magnetspule 11 ist durch den Gehäusedeckel
2 und durch den eingezogenen hohlen Eisenkern 12 eingeschlossen. Dieser bildet auch
den Abschluß der zentralen Öffnung 2a und nimmt die Lager 13 für die hin-
und hergehende Kolbenstange 5 auf.
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Auf dem Abschluß 2 ist mit Hilfe des Bügels 14 die erfindungsgemäße
Umsteueranordnung 15 befestigt. Der Induktionsgebertransformator 16 ist mit
Hilfe der Schraube 17 unten am Bügel 14 eingeschraubt. Oben am Bügel
14 ist eine Schaltungsplatte 18 aus Isolierstoff aufgeschraubt. 19 ist der
Leistungstransistor. Mit 20 ist einer der Widerstände und mit 21 einer der
beiden Gleichrichter (vgl. die Schaltung in F i g. 3) angedeutet.
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Der Transistor 19 wird erfindungsgemäß auf Durchgang geschaltet, bei
welchem die Plus- und Minusklemmen der Magnetspule 11 Strom erhalten, wenn die Ankerplatte
22 gegen die Polschuhe. des Induktionsgebertransformators 16 angelegt oder
abgerissen wird. Die Schaltung im einzelnen wird an Hand der F i g. 3 noch eingehender
besprochen. Hier interessiert nur die sehr zweckmäßige Anordnung der Ankerplatte
22 am Ende der Kolbenstange 5, durch welche ein schlagartiges Anlegen
und Abreißen gemäß der Erfindung ermöglicht wird. Die Ankerplatte wird durch die
mit Hilfe des Federtellers 23 am Ende des schaftartig abgesetzten Kolbenstangenteils
5a
vorgespannte Feder 24 gegen den Kolbenstangenbund 5b angedrückt.
Eingezeichnet ist die Pumpe in einer an die Druckstellung angenäherten Stellung
der Membran 4. Hierbei bewegt die Stellkraft der Feder 25 den Anker 6 und die Membranplatte
4 nach unten. Die Ankerplatte 22 ist von der Induktionsgeberspule abgehoben.
Beim Einschalten des Stromes erhält die Plus- und Minusklemme der Erregerspule 16a
(Primärwicklung) des Gebertransformators 16 Strom. Es fließt ein Ausgleichsstrom,
der allmählich in den eingeschwungenen Zustand überleitet. Dieser ist so groß, daß
der magnetische Fluß in der Spule 16 b zunächst auf das Mehrfache des endgültigen
'Wertes anwächst. Der hierdurch an der Basis des Transistors einwirkende Ausgleichsstrom
entspricht der Durchbruchsspannung, so daß die Plus- und Minusklemmen der Ankerspule
11 Strom erhalten und der Anker 6 angezogen wird. Am Ende des Kolbenhubes legt sich
die Ankerplatte 22 gegen die Polschuhe des Induktionsgebertransformators 16 an.
Der magnetische Ankerfluß wird hierbei kurzgeschlossen. Dabei erreicht der Induktionsstrom
den Höchstwert, der über die Basis des Transistors 19 den Stromfluß vom Emitter
zum Kollektor durchschaltet, und die Plus- und Minusklemme der Ankerspule
11 erhält Strom. In diesem Zustand wird die Ankerplatte 6 mit der
Membran 4 angezogen (Saughub). Beim Abklingen des Stromstoßes bewegt sich
der Anker 6 unter der Wirkung der Feder 25 zum unteren Totpunkt. Dabei wird die
Feder 24 gegen die an den Polschuhen angezogene Ankerplatte 22
angespannt,
bis die Federkraft die Anziehungskraft des Induktionsgebertransformators 16 etwas
übertrifft. Beim weiteren Herunterziehen des Kolbens wird dann die Ankerplatte 22
durch die vorgespannte Feder 24 schlagartig von dem Induktionsgebertransformator
16 abgerissen. Der in der Induktionsgeberspule 16 fließende Strom erreicht zeitlich
nach dem Abreißen der Ankerplatte seinen Höchstwert, der wiederum der Durchbruchsspannung
des Transistors 19 entspricht, so daß vom Emitter zum Kollektor wieder kurzzeitig
Strom fließt und die Plus- und Minusklemme der Ankerspule 11 erregt wird, worauf
sich der Vorgang wiederholt.
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Erkennbar in der Zeichnung ist noch der die erfindungsgemäße Umsteueranordnung
15 nach außen abschließende Deckel 27, der aus Kunststoff bestehen kann und am Sitz
la des Gehäusehohlzylinders 1 aufgesetzt ist.
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In F i g. 2 ist die Ausführung des erfindungsgemäßen Umsteuerprinzips
bei einer Kolbenpumpe veranschaulicht. Das Pumpengehäuse besteht hier aus dem Gußmantel
31a und den beiden Gußdeckeln 31 b und 31 c. Im Gußdeckel 31 b ist
mit Hilfe von Laschen 32 die Schaltungsplatte 34 befestigt. Zwischen dem Deckel
31 b und dem Gehäusemantel 31a ist die Halteplatte 35 für den erfindungsgemäßen
Induktionsgebertransformator 34 eingespannt. In dem hohlen Kolben 36 ist
der Träger 37 für die Ankerplatte 38 eingepreßt. Der Träger 37 besteht aus Messing.
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Die sonstige Anordnung und Wirkungsweise ist wie vorbeschrieben.
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Im Schaltbild in F i g. 3 ist Tr ein Leistungstransistor, an dessen
Basis B der aus den Widerständen R 1 und R 2 bestehende Spannungsteiler und die
Mittelklemme T 1 der Induktionsgeberspule T angeschlossen sind.
Die beiden Klemmen T 2 und T 3
der Induktionsgeberspule T sind über
die zwei Gleichrichter GL 1 und GL 2 an die Plusklemme angeschlossen.
Ebenfalls an die Plusklemme angeschlossen ist der Emitter E des Transistors Tr.
Die Magnetspule M ist einerseits an den Kollektor K des Transistors Tr und andererseits
an die Minusklemme der Stromversorgung angeschlossen. Zwischen den beiden Klemmen
M1 und M2 der Magnetspule M ist der Gleichrichter GL3 eingeschaltet, der
ein Rückfließen von Induktionsstrom in den Transistor verhindert. Die Erregerspule
P des Induktionsgebertransformators liegt an Plus und Minus der Stromversorgung
an. Beim Einschalten der Stromversorgung wird der Einschaltstoß in der Sekundärwicklung
S induziert, und die Basis B des Transistors Tr schaltet auf Durchgang.
Vom Emitter E nach dem Kollektor K wird der Strom durchgeschaltet und die Magnetspule
M erregt. Der Magnet M zieht an und führt den Saughub der Pumpe -
wie bei F i g. 1 beschrieben - durch. Dabei wird die Ankerplatte A gegen die Polschuhe
des Induktionsgebertransformators angelegt, der hier durch die Zugwirkung der Spule
P gehalten wird. Beim Abheben des Ankers A, beim Druckhub des nicht dargestellten
Magnetkolbens, wird ein neuer Stromstoß in der Sekundärspule S induziert, wobei
die Basis B des Transistors Tr erneut auf Stromdurchgang geschaltet wird.