DE3208464A1

DE3208464A1 - Verdraengerpumpe mit antrieb veraenderbarer geschwindigkeit

Info

Publication number: DE3208464A1
Application number: DE19823208464
Authority: DE
Inventors: Duane Dewey 80030 Westminster Col. Krohn; Larry P. 80501 Longmont Col. Trubell
Original assignee: Graco Inc
Current assignee: Graco Inc
Priority date: 1981-03-09
Filing date: 1982-03-09
Publication date: 1982-09-16
Anticipated expiration: 2002-03-10
Also published as: DE3208464C2; JPS57163186A; FR2501303A1; US4397610A; CA1174335A; JPH0786352B2; FR2501303B1; IT1193040B; IT8283336A0; GB2094514A

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft Flüssigkeitspumpen und insbesondere Flüssigkeitspumpen zum Abgeben von Flüssigkeiten mit relativ hohen Drücken unter genauer Druckeinstellung und -Steuerung bzw. -regelung.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine durch einen Elektromotor angetriebene hin- und hergehende oder Verdrängerpumpe anzugeben, bei der eine genaue Druckeinstellung und -Steuerung bzw. -regelung über einen veränderbaren Flüssigkeitsströmungsbereich von Null bis zu einem bestimmten jeweils vorgegebenen Maximalwert möglich ist.

Die Erfindung erreicht Verbesserungen bei der Druckeinstellung und -steuerung bzw. regelung für Pumpensysteme, insbesondere Pumpensysteme, die für tragbare Anstrichsprühausrüstungen geeignet sind, bei denen der Druckschwankungsbereich um mindestens eine Größenordnung gegenüber herkömmlichen solchen Systemen verringert ist. Die Erfindung umfaßt einen Gleich-

Sonkvarbinduno. ι toy*r. Verainibank MOndW, Konto 620404 (BLZ 70020270)

Pottidiadtkonto: München 27044-602 (BLZ 70010080) (nur PA Dipl.-Ine- S. Stoeger)

stroiranotor, der mechanisch zum Antrieb mit einer hin- und hergehenden oder Verdrängerpumpe gekoppelt ist, wobei der Pumpenausgangsdruck durch eine elektromechanische Fühlereinrichtung überwacht wird, die ein Spannungssignal proportional dem Pumpenausgangsdruck abgibt. Das Spannungssignal wird einer elektronischen Schaltung zugeführt, die als weiteren Eingang eine handbetätigbare Spannungseinstellungzum Einstellen eines Solldruckes auf webst ,vobei das Sollsignal und das Drucksignal miteinander verglichen werden und die Differenz zwischen den beiden Signalen ein Fehler-Antriebssignal erzeugt, das verstärkt wird und das mit einer Bezugsgleichspannung und einem Zeitsteuersignal verglichen wird. Die Kombination des Zeitsteuersignals und des Fehler-Antriebssignals wird zum Erzeugen eines Verknüpfungs- oder Durchschaltsignals über einen Abschnitt der Zeitsteuersignalperiode verwendet. Das Verknüpfungssignal wird einer steuerbaren Gleichrichterschaltung (SCR-Schaltung) zugeführt zum Steuern der Verknüpfungs- oder Durchschaltzeit der steuerbaren Gleichrichterschaltung, um dadurch die Antriebsgleichspannung zum Motor einzustellen bzw. zu steuern. Wenn die Soll- und Drucksignale nahezu gleich werden, fällt die Spannung aufgrund der steuerbaren Gleichrichter zur Ansteuerung des Motors auf nahezu Null ab, jedoch bleibt der Motor-Antriebsstrom auf einem Pegel, der notwendig ist, damit ein ausreichendes Motordrehmoment erzeugt wird, um den Pumpenausgangsdruck auf dem Sollwert zu halten. Bei anderen Sollsignal- und Drucksignal-Bedingungen wird ein Gleichspannungs-Antriebssignal zum Motor gekoppelt, um eine Antriebsgleichspannung einer ausreichenden Größe zum Hin- und Herbewegen der Pumpe zu erreichen und um dadurch den Pumpenausgangsdruck schrittweise auf den Sollwert zu erhöhen.

Die Erfindung gibt also eine Verdrängerpumpe mit Gleichstrommotorantrieb und veränderbarem Spannungssignal zum Motor an.

Die Erfindung gibt weiter einen elektromechanischen Druckfühler an, der mit der Pumpenausgangsleitung verbunden ist, um ein Spannungssignal, das den Ausgangsdruck wiedergibt, zu erzeugen.

Die Erfindung gibt weiter eine elektronische Schaltung an, die eine veränderbare Gleichspannung abhängig von einem Fehler-Antriebssignal abgibt, das durch die Differenz zwischen einem Druckfühlersignal und einem Drucksollsignal erzeugt ist.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 perspektivisch ein erfindungsgemäßes Pumpensystem,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Erfindung,

Fig. 3 den Druckwandler gemäß der Erfindung,

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Teils der Erfindung,

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines anderen Teils der Erfindung,

Fig. 6A und 6B jeweils Signalverläufe bei zwei Betriebszuständen.

In Fig. 1 ist die Erfindung perspektivisch dargestellt. Ein Pumpensystem 10 besitzt eine hin- und hergehende oder Verdrängerpumpe 12, die mechanisch mit einem Elektromotor 14 gekoppelt ist. Der Elektromotor 14 wird durch eine elektronische Steuerschaltung in einem Gehäuse 18 gesteuert, wobei die Schaltung auch über einen Druckwandler zum Erfassen des von der Pumpe 12 abgegebenen Flüssigkeitsdrucks angeschlossen ist. Ein Saugrohr 20 ist zum Eintauchen in einem Flüssigkeits-

behälter, insbesondere einem Farbbehälter, für die Versorgung der Pumpe 12 ausgebildet. Die durch die Pumpe 12 geförderte Flüssigkeit wird durch einen Filter 16 und einen Schlauch 22 zu einer Spritzpistole 24 gefördert. Der Schlauch 22 kann etwa 8 m (25ft) bis mehrere 10Om (mehrere 1OOft)· lang sein und die Spritzpistole 24 ist vorzugsweise zur Zerstäubung der Flüssigkeit,vorzugsweise Malfarbe, in feine Tropfen zum Sprühen auf Werkstücke ausgebildet. Das Pumpensystem 10 ist vorzugsweise so ausgebildet, um die flüssige Malfarbe mit Drücken oberhalb von 206,7 bar (3000 psi vorzusehen, und gur ifcgabe vcnHalfartemit einem Durchsatz von 0 - 0,063 l/s (0-1 GPM), obwohl die Erfindung auch auf sowohl größere als auch kleinere Pumpensysteme anwendbar ist.

Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild der Erfindung, bei dem der Gleichstrommotor 14 mechanisch mit der Pumpei2 gekoppelt ist und bei dem elektromechanische Einrichtungen zum Steuern des Motors 14 in verschiedenen Kästchen wiedergegeben sind. Die Pumpe 12 gibt Flüssigkeit, vorzugsweise MaIfarbe, über einen Durchflußwandler 26 zu einer Fluidabführleitung 21 ab, die mit einem Filter 16 und einem Schlauch 22 verbunden sein kann. Die Fluidabführleitung 21 führt durch einen Druck/Spannungswandler 26, der eine Ausgangsleitung 28 für ein elektrisches Signal besitzt. Das Signal auf der Leitung 28 ist eine elektrische Spannung proportional dem Flüssigkeitsdruck in der Abführleitung 21 und ist an einen Eingangsanschluß eines Vergleichers 30 gekoppelt. Ein zweites Eingangssignal zum Vergleicher 30 ist ein Gleichspannungspegelsignal, daß mit dem Eingang des Vergleichers 30 über eine Leitung 3 2 gekoppelt ist. Die Leitung 3 2 ist mit einem Solldruck-Einstellpotentiometer 34 verbunden, das zum Ändern des Gleichspannungspegelsignals einstellbar ist. Der Ausgang des Vergleichers 30 ist mit einem Vergleicher über eine Leitung 36 verbunden, wobei eine zweite Eingangs-

leitung 38 eine Bezugsspannung V_R„_F führt.

Der Ausgang des Vergleichers 40 ist mit einer Zeitgeberschaltung 35 über eine Leitung 41 gekoppelt. Die Zeitgeberschaltung 35 bewirkt das Abgeben eines zeitgesteuerten Verknüpfungs- oder Durchschaltesignals zum Steuern der Durchschaltzeitpunkte und Zeitdauern einer Antriebsschaltung 50 mit steuerbaren Gleichrichtern. Die Antriebs-Schaltung 50 mit steuerbaren GleidTrtehtem besitzt auch Eingänge zum Empfang von Wechselstrom über eine übliche Netzversorgung, wie 110 V mit 6OHz. Das Ausgangssignal der Antriebs- oder Ansteuerschaltung 50 mitsteuerbaren Gleichrichtern ist ein Gleichspannungssignal, das dem Motor 14 über eine Leitung 44 zugeführt ist. Das Gleichspannungssignal auf der Leitung 40 ist eine Spannung, die proportional der Differenz zwischen dem Drucksollsignal und dem Drucksignal ist und . dient zum Antreiben oder Ansteuern des Motors 14 mit einer Drehzahl, die zum Erhöhen des Ausgangsvolumens der Pumpe 12 berechnet bzw. bestimmt ist, bis der Pumpenausgangsdruck dem eingestellten oder Solldruck entspricht.

Fig. 3 zeigt geeignete Konstruktionsdetails des Druck/ Spannungswandlers 26. Ein Gehäuse 18, das vorzugsweise die üblichen Anforderungen für elektrische Gehäuse erfüllt, umschließt die elektrische Schaltung, die für den Betrieb gemäß der Erfindung erforderlich ist. Das Gehäuse 18 betrifft einen Flüssigkeitseinlaß 48 und einen Flüssigkeitsauslaß 46, die durch eine Seitenwand hindurchtreten und deren jeder mit einem Rohr 52 gekoppelt ist. Die Rohre 52 besitzen eine Verzweigung 54 am freien Ende mit einer Platte 56, die fest daran angebracht ist. Die Kombination aus den Rohren 52 der Verzweigung 54 und der Platte 56 wirkt als druckabhängige Einrichtung, wobei zunehmende Flüssigkeits-

drücke innerhalb der Einrichtung eine Bewegung der Platte 56 nach oben und abnehmende Flüssigkeitsdrücke eine Ablenkung der Platte 56 nach unten bewirken(diesbezüglich wird auf eine US-Patentanmeldung mit dem Titel Fluiddruckfühler verwiesen) .

Ein linear veränderlicher Differenztransformator 60 ist an einen Stab 58 mittels gewindeaufweisenden Befestigungsgliedern 59 angeklemmt. Eine bewegbare Kernstange 62 ragt vom Transformator 60 weg und ist in Anlage an der Platte 56. Der linear veränderliche Differenztransformator 60 ist handelsüblich, beispielsweise das Modell 73O4-W2-AO der Firma Pickering & Co.,Plainview, New York, USA. Dieses Modell enthält einen Präzisions-Differenztransformator, einen Festkörpermultivibrator und einen Brücken-Demodulator, die in einem kräftigen Metallgehäuse untergebracht sind. Der Differenztransformator 60 ist so ausgebildet, daß er eine hervorragende inhärente Linearität besitzt, wobei Primär- und Sekundärwicklungen zur Anpassung an den Multivibrator und den Demodulator gewählt sind. Die Multivibratörbetriebsfrsquenz ist so gewählt, daß sie optimale Linearität, Nullpunktsverschiebung und Empfindlichkeitsänderung mit der Temperatur erreicht, sowie geringsten Leistungsverbrauch. Der Multivibrator ist eine übliche Anordnung, die abwechselnd den Strom durch eine der Seiten einer Primärwicklung mit Mittelabgriff unterbricht und eine Rechteck-Signalspannung darüber erzeugt. Die Schaltperiode ist nicht durch den Sättigungspegel des Transformatorkerns bestimmt sondern durch Transistorcharakteristiken, die L-R-Zeitkonstante der Transformator-Primärinduktivität und die Transistorkopplungs- und Vorspannungs-Netzwerke. Diese Charakteristiken und die dazu beitragenden Komponenten werden in der Einheit gesteuert, um den gewünschten Betrieb zu erreichen. Ein Gegentakt-Transistorpaar wird verwendet, wobei deren Kollektoren mit den Enden der Transformator-Primärwicklungen verbunden sind. Die positive

Seite einer 6-V-Gleichspannungsversorgung ist mit dem Mittelabgriff verbunden. Der Kollektor jedes Transistors ist mit der Basis des anderen Transistors über einen Spannungsteiler verbunden, der eine Mitkopplung und eine Betriebsvorspannung erreicht. Die ermittelten beiden Transistoren sind miteinander verbunden und an die negative Seite der Spannungsversorgung über einen gemeinsamen Temperaturkompensationswiderstand rückgeführt. Der Emitterwiderstand ist durch einen Kondensator überbrückt, um ein Durchschalten bei niedrigen Temperaturen sicherzustellen. Bei dem obigen Aufbau ist das Ausgangsspannungssignal auf der Leitung 28 in linearer Beziehung zum Bewegungsweg des Kernstabs 6 2 über einen Bereich von plus oder minus 1,25 nm {0.05 inch) gegenüber einem vorgewählten Nullpunkt. Das Ausgangsspannungssignal erreicht einen Pegel von zwei V (Gleichspannung) bei den den maximalen Verschiebungen entsprechenden Punkten der Stange 62.

Die Stange oder der Stab 58 ist sicher am Gehäuse 18 mittels gewindeaufweisenden Befestigungsgliedern 61 befestigt, die gegen die Stange 58 gesichert sind und sie gegen eine Schulter auf der Welle 64 halten. Die Welle 64 ist an der Wand des Gehäuses 18 befestigt. Ein Knopf 66 ist an einer Potentiometerwelle 68 angebracht, die mit einem Potentiometer 34 gekoppelt ist. Ein Drehen des Knopfes 66 erreicht eine Widerstandsänderung zwischen dem Potentiometeranschluß .7 2 und den Anschlüssen 73 und 74. Der veränderbare Widerstand,der am Anschluß 72 einstellbar ist, wird zum Erreichen eines Druck-Sollsignals verwendet, wie das im folgenden erläutert wird.

Ein Teil der Elektronikschaltung qemäß der Erfindung wird nun anhand von Fig.4 näher erläutert. Das Potentiometer 34 ist in einer Widerstandsteilerschaltung reihengeschaltet, wobei ein Anschluß 73 mit einem Widerstand mit 5k S~2, und ein Anschluß 74 mit einem Widerstand mit 100 -Πverbunden ist. Das Potentiometer 34 ist vorzugsweise ein Potentiometer mit 2k -fl..

Der Anschluß 72 des Potentiometers 34 ist mit einem Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers 100 verbunden, der an sich handelsüblichen Aufbau besitzt. Beispielsweise besteht der Typ LM324 der Firma National Semiconductor Corporation aus einer einzigen Halbleiterpackung mit vier unabhängigen hochverstärkenden intern frequenzkompensierten Operationsverstärkern, die insbesondere zur Arbeit an einer einzigen Stromversorgung über einen weiten Spannungsbereich ausgebildet sind. Diese Ausbildung ist auf die Operationsverstärker anwendbar, die im Zusammenhang mit der Erfindung erläutert werden. Der Operationsverstärker 100 besitzt ein parallel R-C-Rückkopplungsnetzwerk, das zwischen seinem Ausgangsanschluß 102 und einem zweiten Eingangsanschluß 103 angekoppelt ist, wobei diese Kombination den Vergleicher bildet. Der Eingangsanschluß 103 ist auch über ein R-C-Netzwerk mit der Signalleitung 28 vom Differenztransformator 60 verbunden. Eine zweite (nicht dargestellte) Signalleitung vom Differenzverstärker 60 ist mit einer gemeinsamen oder Masseverbindung verbunden.

Das Signal auf derAusgangsleitung 36 des Vergleichers 30 ist zum Eingang 113 eines Operationsverstärkers 110 gekoppelt. Ein zweiter Eingang 111 des Operationsverstärkers 110 ist über ein Widerstandsteilernetzwerk angeschlossen und empfängt darüber ein konstantes Gleichspannung-Eingängssignal. Der Ausgang 112 des Operationsverstärkers 110 ist zum Eingang über einen Widerstand rückgekoppelt und ist mit Masse über einen Kondensator verbunden, wobei die gesamte Schaltungskombination den Vergleicher 40 bildet. Das Spannungsausgangssignal des Vergleichers 40 ist ein Gleichspannungssignal , dessen Größe proportional der Fehlersignaldifferenz zwischen dem Ist-Druck und dem Druck-Sollpunkt ist. Diese Ausgangsspannung ist mit dem Zeitgeber 3 5 über die Leitung 41 verbunden .

Der Zeitgeber 35 weist eine Kombination aus elektrischen

οι*

Komponenten und Halbleiterschaltungen auf und ist in der Lage, ein zeitgesteuertes Verknüpfungs- oder Durchschaltsignal zu erzeugen. Das Halbleiterelement 120 desZeitgebers 35 ist ein handelsübliches Element, beispielsweise vom Typ LM556 der Firma National Semiconductor Corporation. In Fig. 4 bezeichnen die kleinen Ziffern neben den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen des Halbleiterelements 120 die Stiftanschlüsse der Halbleiterschaltung vom Typ LM556. Beispielsweise ist die Ausgangsleitung 41 des Vergleichers 40 mit dem Stift 3 der Schaltung 120 verbunden. Die Schaltung 120 besitzt eine Anzahl weiterer Eingänge und Ausgänge, deren Funktionen im folgenden näher erläutert werden, wobei der Hauptausgang die Leitung 42 ist, die mit der Antriebsschaltung oder Ansteuerschaltung 50 mit steuerbaren Halbleitern verbunden ist. Die Leitung 42 führt ein Verknüpfungssignal zum Steuern der Zündzeitpunkte der steuerbaren Gleichrichtelemente in der Antriebsschaltung 50 mit steuerbaren Gleichrichtern.

Leistung wird der Schaltung gemäß Fig. 4 über eine übliche Transformator- und Gleichrichterschaltung 49 zugeführt. Diese Schaltung 49 erzeugt eine ungeregelte Gleichspannung mit etwa 7V (Gleichspannung) auf der Leitung 105 und eine geregelte Spannung mit 6V (Gleichspannung) auf der Leitung 107. Ein üblicher Halbleiterspannungsregler 51 ist zwischen den Leitungen 105 und 107 angeschlossen. Alle Widerstandswerte in Fig. 4 sind in 0hm angegeben und alle Kapazitätswerte sind in Mikrofarad angegeben.

Fig. 5 zeigt schematisch die Ansteuer- oder Antriebschaltung 50 mit steuerbaren Gleichrichtern, die einen Teil der erfindungsgemäßen Anordnung bildet. Die dargestellte Schaltung ist in derjdargestellten Form im Handel erhältlich, beispielsweise als Brückenschaltung mit der Bezeichnung "powertherm B series" der Firme Gentron Corporation. Diese Schaltung setzt

eine eingangsseitige Wechselspannung in einen nungspegel um, wobei die Größe des Gleichspannungsausgangssignals eine Funktion des Teils des Wechselspannungszyklus ist, während dem die Verknüpfungssignale über die Leitung 4 2 zugeführt sind. Das Ausgangssignal der Antriebsschaltung 50 mit steuerbaren Gleichrichtern (SCR) zählt zwischen den Leitungen 44 und 4 5 ab. Die Leitung 45 kann eine gemeinsame oder Masseverbindung sein und die Leitung 44 ist mit der Feldwicklung des Gleichstrommotors 14 verbunden.

Die Arbeitsweise gemäß der Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnungen einschließlich der Figuren 6A und 6B näher erläutert. Fig 6A zeigt geeignete Spannungssignalverläufe unter Bedingungen bei relativ langsamem Pumpenbetrieb, während Fig. 6B Spannungssignalverläufe unter Bedingunge bei relativ schnellem Pumpbetrieb zeigt. D.h. Fig. 6A zeigt Zustände, bei denen der Ist-Pumpdruck sehr nahe dem Soll-Druck ist, während Fig. 6B Zustände zeigt, bei denen der Ist-Pumpdruck deutlich niedriger als der Soll-Druck ist. In sowohl Fig. 6A als auch Fig. 6B sind die Spannungssignalverläüfe A bis E an den * Schaltungspunkten gemessen, die in den Fig.4 und 5 entsprechend bezeichnet sind. Die Spannung A, entsprechend dem Ausgangssignal des Vergleichers 30 ist eine Gleichspannung, die das Fehlersignal wiedergibt, das als Differenz zwischen dem Soll-Druck und dem Ist-Pumpenausgangsdruck erzeugt ist." Dieses Signal ist als Spannung V₁ in Fig. 6A und als Spannung V-in Fig. 6B dargestellt. Es zeigt sich, daß die Fehüerspannung A in Fig. 6B größer ist als in Fig. 6A, was anzeigt, daß ein größerer Bedarf nach erhöhtem Pumpvolumen besteht. Dieses Signal wird dem Vergleicher 40 zugeführt, in dem es mit einem Bezugssignal V_R „ verglichen wird, wobei das Ausgangssignal des Vergleichers 40 eine Gleichspannung ist, die als Signalverlauf B dargestellt ist und eine Größe ist, die von V subtrahiert ist und proportional der Größe der Fehlerspannung A ist. In Fig. 6A bezeichnet die Spannung V-,

eine relativ niedrige Abweichung von V^^ und in Fig. 6B bezeichnet die Spannung V₄ eine relativ große Abweichung von Vp. Der Spannungsverlauf C ist eine Rampenspannung, die dem Stift 2 des Zeitgebers 120 mit doppelter Zeilenfrequenz zugeführt ist. Der Spannungsverlauf C steigt von Null auf eine Spannung V_ an, um eine konstante Zeitbasis unter allen Betriebsbedingungen zu erreichen. Die interne Logik des Zeitgebers 120 erzeugt ein ausgangsseitiges Verknüpfungssignal D jedesmal, wenn die Rampenspannung D den Spannungsverlauf D erreicht oder überschreitet. Dies ist als Spannungsverlauf D in den Figuren 6A und 6B wiedergegeben und es zeigt sich, daß das Verknüpfungssignal D während kürzerer Zeitperiode in, Fig. 6A eingeschaltet ist, als in Fig. 6B. Der Spannungsverlauf D liegt auf der Leitung 4 2 vor und wird als Verknüpfungssignal zum Ansteuern der Schaltung 50 mit steuerbaren Gleichrichtern verwendet. Dieses Signal triggert die steuerbare Gleichrichtelemente und ermöglicht daher, daß ein Ausgangsgleichspannungssignal auf ' der Leitung 44 auftritt. Dies ist in Fig. 6A und 6B als Signalverlauf E wiedergegeben und es zeigt sich, daß die Gleichspannung gemäß Fig. 6A niedrigere Größe besitzt als die Gleichspannung gemäß Fig. 6B. Der Spannungsverlauf E erreicht einen durchschnittlichen Antriebs- Gleichstrom zum Motor 14 zum Erzeugen eines Motorantriebsdrehmomentes und damit zum Antreiben der Pumpe 12.

Unter Betriebsbedingungen steuert der Gleichstrommotor 14 die Pumpe 12 mit relativ hoher Drehzahl bzw. Geschwindigkeit an, bis der Pumpenausgangsdruck sich an den Soll-Druck annähert. Wenn die beiden Drücke gleich werden, verschwindet die Antriebsspannung zum Motor 14, bis der Motor 14 nicht mehr in der Lage ist, die Pumpe 12 entgegen ihrem Ausgangsdruck hin- und herzubewegen (zu verdrängen).

Zu diesem Zeitpunkt blockiert der Motor 14 und zieht im folgenden nur den Stron^der erforderlich ist, um das Ausgangsdrehmoment aufrecht zu erhalten, das zum Aufrechterhalten des Soll-Drucks am Ausgang der Pumpe 12 erforderlich ist. Sobald der Druck in der Fluidabführleitung verringert wird, wie beispielsweise durch Betätigen des Sprühventils der Spritzpistole 24, fällt der Flüssigkeitsdruck schrittweise ab, weshalb die elektrischen Ansteuersignale abfallen, wodurch die Motorantriebsspannung im Motor 14 erhöht wird zum Hin- und Herbewegen der Pumpe 12 zum Aufbau des Druckes wieder zurück auf den Soll-Druck.

Selbstverständlich sind noch andere Ausführungsformen " der Erfindung möglich.

Leerseite

Claims

1J Verdrängerpumpensystem veränderbarer Geschwindigkeit, mit einem mechanisch gekoppelten Gleichstromantriebsmotor zum Antreiben einer Verdrängerpumpe,
gekennzeichnet durch

a.eine Fühleinrichtung zum Fühlen des Drucks der von der Pumpe (12) gepumpten Flüssigkeit einschließlich einer Einrichtung zum Abgeben einer den Druck wiedergebenden Spannung,

b.eine Einrichtung (34) zur Handeinstellung einer Spannung, die für einen Druck-Sollwert der Pumpe(12) representativ ist,

c.eine Vergleichseinrichtung (30) zum Vergleichen der handeingestellten Spannung und der druckabhängigen Spannung und zum Erzeugen eines dem Vergleich entsprechenden Fehlersignals,

d.eine Umsetzeinrichtung (40, 35) zum Umsetzen des

Bankverbindung: Bayer. Vereinsbank MOnchen, Konto «20404 (BLZ 700202 70) ■ Postscheckkonto: München 27044-802 (BLZ 70010080)

(nur PA Dipl.-Ing. S. Slaeger)

Fehlersignals in ein Zeitsteuersignal mit einer Zeitdauer, die proportional dem Fehlersignal ist, und

e. eine steuerbare Gleichrichterschaltung (50) zum Umsetzen einer eingangsseitigen Netzwechselspannung in eine ausgangsseitige Gleichspannung mit steuerbaren Gleichrichtergliedern zum Steuern der Größe der ausgangsseitigen Gleichspannung, wobei der Gleichspannungsausgang mit dem Gleichspannungsantriebsmotor (14) gekoppelt ist und die steuerbaren Gleichrichterglieder mit den Zeitsteuer-. Signalen gekoppelt sind.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühleinrichtung (26) zum Fühlen des Druckes ein gebogenes Rohr (52) aufweist, das zum Hindurchströmen von Flüssigkeit angekoppelt ist, wobei die Ablenkung des Rohrs (52) proportional dem Druck der Flüssigkeit ist.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfühleinrichtung weiter einen linearen Differenztransformator (54 bis 62) aufweist, der mechanisch mit dem Rohr (52) gekoppelt ist.

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzereinrichtung des Fehlersignals in ein Zeitsteuersignal eine Einrichtung (40) zum Erzeugen einer Rampenspannung (Sägezahnspannung) mit vorgegebener Pariode und eine Einrichtung zum Vergleichen des Fehlersignals mit der Rampenspannung enthält.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung eine logische Verknüpfungsschaltung enthält zum Erzeugen eines Verknüpfungs- bzw. Durch- schaltsignals, wenn die Rampenspannung und das Fehlersignal

gleich sind.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung, die die handeingestellte Spannung und die druckabhängige Spannung miteinander vergleicht, einen ersten Operationsverstärker-Vergleicher(30) zum Erzeugen eines die Differenz zwischen den beiden Spannungen wiedergebenden Signals und einen zweiten Öperationsverstärker-Vergleicher(40) für den Empfang des Differenzsignals an einem Eingang und für den Empfang einer Bezugsspannung an einem zweiten Eingang und zum Erzeugen eines Ausgangssignals enthält, das die Differenz zwischen der Bezugsspannung und dem Differenzsignal wiedergibt.

7. Von einer Wechselstromquelle versorgtes Flüssigkeitspumpensystem, gekennzeichnet durch

a. eine Flüssigkeitspumpe (12),

b. einen Gleichstrommotor (14), der mit der Flüssigkeitspumpe (12) mechanisch gekoppelt ist,

c. eine steuerbare Gleichrichterschaltung (50) mit mit der Wechselstromquelle verbundenen Eingängen und mit einem mit dem Gleichstrommotor (14) verbundenen Ausgang, wobei die Gleichrichterschaltung (50) Verknüpfungssignaleingänge zum Steuern der Leitfähigkeit der Schaltung enthält,

d. eine Durchschaltsignal- bzw. Verknüpfungssignalschaltung ( 35, 40) mit einem mit dem Verknüpfungssignaleingang verbundenen Ausgang, wobei die Verknüpfungssignalschaltung einen ersten Eingang zum Empfang eines Zeitsteuersignals und einen zweiten Eingang zum Empfang eines Fehlersignals aufweist, wobei Koinzidenz der jeweiligen Größe von Fehlersignal und Zeitsteuer-

signal das Verknüpfungssignal auslöst,

e. eine Rampenschaltung zum Erzeugen einer Rampenspannung mit vorgegebener Frequenz, wobei die Rampenschaltung einen Eingang aufweist, der mit der Wechselstromquelle verbunden ist, und einen Ausgang aufweist, der mit dem ersten Eingang der Verknüpfungssignalschaltung verbunden ist,

f. eine Vergleichssignalschaltung (30) mit einem ersten und einem zweiten Signaleingang und mit einem Ausgang für ein Signal, das die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Eingangssignal wiedergibt, wobei der Ausgang mit dem zweiten Eingang der Verknüpfungssignalschaltung verbunden ist,

e. eine veränderbare Spannungssteuerung (34) mit einer Einrichtung zur Handeinstellung, wobei die veränderbare Spannungssteuerung mit dem ersten Eingang der Vergleichssignalschaltung verbunden ist,

h. einen Druck/Spannungswandler (26) mit einem ausgangsseitigen Spannungssignal, das den durch den Wandler (26) erfassten Druck wiedergibt, w.obei das ausgangsseitige Spannungssignal mit dem zweiten Eingang der Vergleichssignalschaltung verbunden ist und wobei der Druckwandler mit der Flüssigkeitspumpe (12) zum Erfassen des Ausgangsdrucks der Pumpe verbunden ist.

8. Pumpensystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck/Spannungswandler (26) weiter ein gebogenes Rohr (52) aufweist, das zwecks Flüssigkeitsströmung mit dem Ausgang der Flüssigkeitspumpe (12) verbunden ist, sowie ein elektromechanisches Glied (50 bis 62) aufweist, das mit dem

Rohr (52) zum Erfassen der Ablenkung des Rohrs (52) und zum Erzeugen eines elektrischen Signals abhängig von der Ablenkung gekoppelt ist.

9. Pumpensystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromechanisch^ Glied weiter einen Differenztransformator mit bewegbarem Kernstab (62) enthält, der mit dem Rohr (52) gekoppelt ist.

10. Pumpensystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderbare Spannungssteuerung ein Potentiometer (34) enthält, das mit einer Gleichspannungsquelle verbunden ist.

11. Netzwechselstromversorgte Gleichstrommotor-Drehzahlsteuerschaltung, die mit einem Gleichstrommotor (14) zum Hin- und Herbewegen einer Pumpe (12) verbunden ist, wobei die Pumpe (12) eine ausgangsseitige Flüssigkeitsleitung enthält, gekennzeichnet durch

a. einen Druckwandler (26), der mit der ausgangsseitigen Flüssigkeitsleitung verbunden ist, wobei der Druckwandler (26) ein erstes Spannungssignal proportional dem Flüssigkeitsdruck in der ausgangsseitigen Flüssigkeitsleitung erzeugt,

b. eine handeinstellbare Steuerung (34), die ein zweites Spannungsausgangssignal erzeugt, das proportional einem Druck-Einstellpunkt (Sollwert) ist,

c. eine Vergleichseinrichtung (30) zum Vergleichen des ersten und des zweiten Spannungssignals und zum Abgeben eines Fehlersignals, das umgekehrt proportional der Differenz zwischen den Signalen ist,

d. eine Gleichrichterschaltung (50), die mit der Netzwechselspannung verbindbar ist, wobei die Gleichrichterschaltung (50) eine Einrichtung zum Erzeugen einer gleichgerichteten Gleichspannung aufweist,

e. eine Generatoreinrichtung (40) zum Erzeugen eines Rampenspannungssignals mit der Frequenz der gleichgerichteten Gleichspannung,

f. eine Vergleichseinrichtung (3 5) zum Vergleichen des Fehlersignals und des Rampenspannungssignals und zum Erzeugen eines Verknüpfungs- bzw. Durchschaltsignals während desjenigen Abschnittes des Rampenspannungssignals, der gleich oder größer als das Fehlersignal ist,

g. eine Einrichtung zum Koppeln der gleichgerichteten Gleichspannung zum Gleichstrommotor (14), wobei die Einrichtung eine Signaleingangseinrichtung aufweist, die zum Empfang des Verknüpfungssignals und zum Abgeben der gleichgerichteten Gleichspannung an dai Gleichstrommotor (14) angeschlossen ist, wenn das Verknüpfungssignal vorliegt.

12. Schaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckwandler (26) weiter ein Paar gebogener Rohre (52) enthält, die zwecks Flüssigkeitsströmung mit der ausgangsseitigen Flüssigkeitsleitung verbunden sind, wobei die Rohre miteinander verbundene freie Enden besitze^ und eine Einrichtung zum Erfassen der Ablenkung der miteinander verbundenen freien Enden aufweist.

* Schaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erfassen der Ablenkung eine lineare Differenztransformatorschaltung (54 bis 62)

mit einem bewegbaren Kernstab aufweist, der mit den freien Enden gekoppelt ist.