DE3208464C2 - Pumpendrucksteuerung und Verdrängerpumpensystem damit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpendrucksteuerung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner befaßt sich die Erfin­ dung mit einem Verdrängerpumpensystem mit einer solchen Pum­ pendrucksteuerung nach Anspruch 20.

Aus der US-PS 39 85 467 ist eine solche Pumpendrucksteuerung zum Steuern eines Gleichstromantriebsmotors einer Verdrängerpum­ pe mit veränderbarer Geschwindigkeit sowie eine Verdränger­ pumpe mit einer solchen Pumpendrucksteuerung bekannt. Diese Pumpendrucksteuerung enthält eine Fühleinrichtung zum Fühlen des Drucks der von der Pumpe gepumpten Flüssigkeit ein­ schließlich einer Einrichtung zum Abgeben einer den Druck wiedergebenden Spannung, eine Einrichtung zur Handeinstel­ lung einer Spannung, die für einen Druck-Sollwert der Pumpe repräsentativ ist, eine Vergleichseinrichtung zum Verglei­ chen der handeingestellten Spannung und der druckabhängigen Spannung und zum Erzeugen eines dem Vergleich entsprechenden Fehlersignals, und eine Umsetzeinrichtung zum Umsetzen des Fehlersignals in ein Zeitsteuersignal.

Dem Buch "THYRISTOREN - Eigenschaften und Anwendungen" von Dr. Ing. habil. Klemens Heumann und Ing. August C. Stumpe, AEG-TELEFUNKEN, Berlin und Frankfurt a. M., 3. durchgesehene Auflage 1974, B.G. TEUBNER STUTTGART, Seiten 236 bis 238, können verschiedene Bauweisen für Stromrichterantriebe un­ ter Verwendung von Thyristorschaltungen zur Steuerung von Gleichstrommotoren entnommen werden. Die Abb. 238.1d) zeigt insbesondere eine halbgesteuerte Dreiphasen- Brückenschaltung hierfür.

Die US-PS 40 43 197 betrifft einen Strömungsratenwandler, der ein Paar von spiralförmigen Bourdon-Röhren verwendet, die von zwei linearen variablen Diffentialwandlern Ausgangs­ signale erzeugen, welche Funktionen des Fluiddrucks und der Strömungsgeschwindigkeit sind. Zusammen mit Temperatur- Ausgangssignalen dienen die Druck-Ausgangssignale zum Ermit­ teln der Strömungsrate ist. Die spiralförmigen Bourdon- Röhren haben Einlaßdrücke, die an beide Enden davon angelegt sind, und sind in ihren Mitten abgedichtet. Die Abdichtungen sind mit den Kernen der linearen variablen Diffentialwandler verbunden, um die Wandlerausgabe in Übereinstimmung mit den Druckabfällen über den Dichtungen zu steuern.

Bei derartigen Steuerungen besteht das Problem im Zusammen­ hang mit Pumpen, daß Flüssigkeiten mit relativ hohen Drücken unter genauer Drucksteuerung abgegeben werden sollen. Da derartige Pumpen, wie beispielsweise eine Verdrängerpumpe, durch einen Elektromotor angetrieben werden, muß dieser für eine möglichst genaue Druckregelung über einen veränderbaren Flüssigkeitsströmungsbereich von Null bis zu einem bestimm­ ten vorgebbaren Maximalwert steuerbar sein.

Es ist das Ziel der Erfindung, eine Pumpen­ drucksteuerung anzugeben, die möglichst schnell anspricht und zuverlässig arbeitet.

Dieses Ziel wird mit einer Pumpendrucksteuerung nach An­ spruch 1 erreicht. Vorteilhafte und bevorzugte Weiterbildun­ gen der Erfindung sind in den zugehörigen abhängigen Ansprü­ chen angegeben.

Weiterhin strebt die Erfindung an, ein entsprechendes Ver­ drängerpumpensystem zu schaffen. Dies wird durch ein Ver­ drängerpumpensystem mit einer erfindungsgemäßen Pumpendruck­ steuerung geschaffen, wie es im Anspruch 20 angegeben ist.

Die Erfindung erreicht Verbesserungen bei der Druckeinstel­ lung und -steuerung oder -regelung für Pumpensysteme, ins­ besondere Pumpensysteme, die für tragbare Anstrichsprühaus­ rüstungen geeignet sind, bei denen der Druckschwankungsbereich um mindestens eine Größenordnung gegenüber herkömmlichen sol­ chen Systemen verringert ist. Die Erfindung umfaßt im Rahmen des Verdrängerpumpensystems einen Gleich­ strommotor, der mechanisch zum Antrieb mit einer hin- und hergehenden oder Verdrängerpumpe gekoppelt ist, wobei der Pumpenausgangsdruck durch eine elektromechanische Fühler­ einrichtung überwacht wird, die ein Spannungssignal pro­ portional dem Pumpenausgangsdruck abgibt. Das Spannungs­ signal wird einer elektronischen Schaltung zugeführt, die als weiteren Eingang eine handbetätigbare Spannungsein­ stellung zum Einstellen eines Solldruckes aufweist, wobei das Soll­ signal und das Drucksignal miteinander verglichen werden und die Differenz zwischen den beiden Signalen ein Fehlersignal für den Antrieb erzeugt, das verstärkt wird und das mit einer Bezugsgleichspannung und einem Zeitsteuersignal ver­ glichen wird. Die Kombination des Zeitsteuersignals und des Fehlersignals wird zum Erzeugen eines Steuer­ signals über einen Abschnitt der Zeitsteuersignalperiode verwendet. Das Steuer­ signal wird einer steuerbaren Gleichrichterschaltung (SCR- Schaltung) zugeführt zum Steuern der Durchschaltzeit der steuerbaren Gleichrichterschaltung, um dadurch die Antriebsgleichspannung zum Motor einzustellen oder 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-Beding­ ungen wird ein Gleichspannungs-Antriebssignal zum Motor gekoppelt, um eine Antriebsgleichspannung einer ausreich­ enden Größe zum Hin- und Herbewegen der Pumpe zu erreichen, und um dadurch den Pumpenausgangsdruck schrittweise auf den Sollwert zu erhöhen.

Die Erfindung gibt in der vorstehenden Ausgestaltung also ein Verdrängerpumpensystem mit Gleich­ strommotorantrieb und veränderbarem Spannungssignal zum Motor an.

Die Erfindung bedient sich dabei weiter eines elektromechanischen Druck­ fühlers, der mit der Pumpenausgangsleitung verbunden ist, um ein Spannungssignal, das den Ausgangsdruck wiedergibt, zu erzeugen. Dann wird eine elektronische Schaltung verwendet, die eine veränderbare Gleichspannung abhängig von einem Fehlersignal abgibt, das durch die Differenz zwi­ schen einem Druckfühlersignal und einem Drucksollsignal er­ zeugt ist.

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

Fig. 1 perspektivisch eine Ausführung eines erfindungsgemäßen Pumpensystems,

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung des Pumpensystems mit Pumpendrucksteuerung,

Fig. 3 eine Ausführung eines Druckwandlers, der bei der Pumpendrucksteuerung verwendet wird,

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Teils der Pumpendrucksteuerung,

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer steuerbaren Gleichrichterschaltung der Pumpensteuerung,

Fig. 6A und 6B jeweils Signalverläufe bei zwei Betriebs­ zuständen.

In Fig. 1 ist ein Pumpensystem 10 perspektivisch dargestellt. Ein Pumpensystem 10 besitzt eine hin- und hergehende oder Ver­ drängerpumpe 12, die mechanisch mit einem Elektromotor 14 gekoppelt ist. Der Elektromotor 14 wird durch eine elektro­ nische 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 Ver­ sorgung 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 (25 ft) bis mehrere 100 m (mehrere 100 ft) lang sein und die Spritzpistole 24 ist vorzugsweise zur Zerstäubung der Flüssigkeit, vorzugs­ weise Malfarbe, in feine Tropfen zum Sprühen auf Werkstücke ausgebildet. Das Pumpensystem 10 ist vorzugsweise so ausgebildet, um z. B. die flüssige Malfarbe mit Drücken oberhalb von 206,7 bar (3000 psi) und mit einem Durchsatz von 0-0,063 l/s (0-1 GPM) abzugeben, obwohl auch sowohl größere als auch kleinere Pumpensysteme möglich sind.

Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild der Pumpensteuerung, bei der der Gleichstrommotor 14 mechanisch mit der Pumpe 12 gekoppelt ist und bei der elektromechanische Einrichtungen zum Steuern des Motors 14 in verschiedenen Kästchen wiedergegeben sind. Die Pumpe 12 gibt Flüssig­ keit, vorzugsweise Malfarbe, 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/Spannungs­ wandler 26, der eine Ausgangsleitung 28 für ein elektri­ sches Signal besitzt. Das Signal auf der Leitung 28 ist eine elektrische Spannung proportional dem Flüssigkeits­ druck in der Abführleitung 21 und ist an einen Eingangs­ anschluß eines Vergleichers 30 gekoppelt. Ein zweites Eingangssignal zum Vergleicher 30 ist ein Gleichspannungs­ pegelsignal, daß mit dem Eingang des Vergleichers 30 über eine Leitung 32 gekoppelt ist. Die Leitung 32 ist mit einem Solldruck-Einstellpotentiometer 34 verbunden, das zum Ändern des Gleichspannungspegelsignals einstellbar ist. Der Ausgang des Vergleichers 30 ist mit einem Vergleicher 40 über eine Leitung 36 verbunden, wobei eine zweite Eingangs­ leitung 38 eine Bezugsspannung V_REF führt.

Der Ausgang des Vergleichers 40 ist mit einer Zeitgeber­ schaltung 35 über eine Leitung 41 gekoppelt. Die Zeit­ geberschaltung 35 bewirkt das Abgeben eines zeitgesteuer­ ten Steuersignals zum Steuern der Durchschaltzeitpunkte und Zeitdauern einer Antriebs­ schaltung 50 mit steuerbaren Gleichrichtern. Die Antriebsschaltung 50 mit steuerbaren Gleichrichtern besitzt auch Ein­ gänge zur Zuführung von Wechselstrom über eine übliche Netz­ versorgung, wie 110 V mit 60 Hz. Das Ausgangssignal der Antriebs- oder Ansteuerschaltung 50 mit steuerbaren Gleich­ richtern ist ein Gleichspannungssignal, das dem Motor 14 über eine Leitung 44 zugeführt wird. Das Gleichspannungs­ signal auf der Leitung 44 ist eine Spannung, die proportio­ nal der Differenz zwischen dem Drucksollsignal und dem Druck­ signal ist und dient zum Antreiben oder Ansteuern des Motors 14 mit einer Drehzahl, die zum Erhöhen des Aus­ gangsvolumens der Pumpe 12 bestimmt ist, bis der Pumpenausgangsdruck dem eingestellten oder Solldruck entspricht.

Fig. 3 zeigt geeignete Konstruktionsdetails des Druck/Spannungs­ wandlers 26. Ein Gehäuse 18, das vorzugsweise die üblichen Anforderungen für elektrische Gehäuse erfüllt, um­ schließt die elektrische Schaltung, die für den Betrieb der gezeigten Ausführung der Pumpendrucksteuerung erforderlich ist. Das Gehäuse 18 enthält einen Flüssigkeitseinlaß 48 und einen Flüsigkeitsauslaß 46, die durch eine Seitenwand hindurchtreten und deren jeder mit einem Rohr 52 gekoppelt ist. Die Rohre 52 besitzen am freien Ende eine Leitung 54 mit einer Platte 56, die fest daran angebracht ist. Die Kombination aus den Rohren 52, der Leitung 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.

Ein linear veränderlicher Differenztransformator 60 ist mittels gewindeaufweisenden Befestigungs­ gliedern 59 an einen Stab 58 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 7304-W2-AO der Firma Pickering & Co., Plainview, New York, USA. Dieses Modell enthält einen Präzisions-Differenztransformator, einen Fest­ körpermultivibrator und einen Brücken-Demodulator, die in einem kräftigen Metallgehäuse untergebracht sind. Der Dif­ ferenztransformator 60 ist so ausgebildet, daß er eine her­ vorragende inhärente Linearität besitzt, wobei Primär- und Sekundärwicklungen zur Anpassung an den Multivibrator und den Demodulator gewählt sind. Die Multivibratorbetriebs­ frequenz ist so gewählt, daß sie optimale Linearität, Null­ punktsverschiebung und Empfindlichkeitsänderung mit der Tem­ peratur erreicht sowie geringsten Leistungsverbrauch aufweist. 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 Trans­ formator-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-Transistor­ paar wird verwendet, wobei deren Kollektoren mit den Enden der Transformator-Primärwicklungen verbunden sind. Die positive Seite einer 6-V-Gleichspannungsversorgung ist mit dem Mittel­ abgriff verbunden. Der Kollektor jedes Transistors ist mit der Basis des anderen Transistors über einen Spannungsteiler verbunden, der eine Mitkopplung und eine Betriebsvorspannung erreicht. Die Emitter beiden Transistoren sind mitein­ ander verbunden und an die negative Seite der Spannungsver­ sorgung über einen gemeinsamen Temperaturkompensationswider­ stand 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 Be­ ziehung zum Bewegungsweg des Kernstabs 62 über einen Bereich von plus oder minus 1,25 mm (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 Potentio­ meterwelle 68 angebracht, die mit einem Potentiometer 34 ge­ koppelt ist. Ein Drehen des Knopfes 66 erreicht eine Wider­ standsänderung zwischen dem Potentiometeranschluß 72 und den Anschlüssen 73 und 74. Der veränderbare Widerstand, der am Anschluß 72 einstellbar ist, wird zum Erreichen eines Druck- Sollsignals verwendet, wie dies im folgenden erläutert wird.

Ein Teil der Elektronikschaltung der Pumpendrucksteuerung und somit des Verdrängerpumpensystems wird nun anhand von Fig. 4 näher erläutert. Das Potentiometer 34 ist in einer Widerstandsteilerschaltung reihengeschaltet, wobei ein Anschluß 73 mit einem Widerstand mit 5 kΩ und ein Anschluß 74 mit einem Widerstand mit 100 Ω verbunden ist. Das Potentiometer 34 ist vorzugsweise ein Potentiometer mit 2 kΩ.

Der Anschluß 72 des Potentiometers 34 ist mit einem Ein­ gangsanschluß eines Operationsverstärkers 100 verbunden, der an sich handelsüblichen Aufbau besitzt. Beispielsweise besteht der dafür verwendbare Typ LM324 der Firma National Semiconductor Cor­ poration aus einer einzigen Halbleiterpackung mit vier un­ abhängigen hochverstärkenden intern frequenzkompensierten Operationsverstärkern, die insbesondere zur Arbeit an einer einzigen Stromversorgung über einen weiten Spannungsbereich ausgebildet sind. Diese Ausbildung ist auf die Operations­ verstärker anwendbar, die bei der Pumpendrucksteuerung eingesetzt werden. Der Operationsverstärker 100 besitzt ein paralleles R-C-Rückkopplungsnetzwerk, das zwischen seinem Aus­ gangsanschluß 102 und einem zweiten Eingangsanschluß 103 angekoppelt ist, wobei diese Kombination den Vergleicher 30 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 Differenztransformator 60 ist mit einer gemeinsamen oder Masseverbindung verbunden.

Das Signal auf der Ausgangsleitung 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 Gleichspannungs-Eingangssignal. Der Ausgang 112 des Operationsverstärkers 110 ist zum Eingang 113 über einen Widerstand rückgekoppelt und ist über einen Kondensator mit Masse verbunden, wobei die gesamte Schaltungs­ kombination den Vergleicher 40 bildet. Das Spannungsausgangs­ signal des Vergleichers 40 ist ein Gleichspannungssignal dessen Größe proportional der Fehlersignaldifferenz zwischen dem Ist-Druck und dem Druck-Sollpunkt ist. Diese Ausgangs­ spannung ist mit dem Zeitgeber 35 über die Leitung 41 ver­ bunden.

Der Zeitgeber 35 weist eine Kombination aus elektrischen Komponenten und Halbleiterschaltungen auf und ist in der Lage, ein zeitgesteuertes Steuer- oder Durchschaltsignal zu erzeugen. Das Halbleiterelement 120 des Zeitgebers 35 ist ein handelsübliches Element, beispielsweise vom Typ LM556 der Firma National Semiconductor Corporation. In Fig. 4 bezeich­ nen die kleinen Ziffern neben den Eingangs- und Ausgangs­ anschlüssen 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 Ansteuer­ schaltung 50 mit steuerbaren Halbleitern verbunden ist. Die Leitung 42 führt ein Steuersignal 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 7 V (Gleichspannung) auf der Leitung 105 und eine geregelte Spannung mit 6 V (Gleichspannung) auf der Leitung 107. Ein üblicher Halbleiterspannungsregler 51 ist zwischen den Lei­ tungen 105 und 107 angeschlossen. In Fig. 4 sind alle Widerstandswerte in Ohm und alle Kapazitätswerte in Mikrofarad angegeben.

Fig. 5 zeigt schematisch die Ansteuer- oder Antriebsschaltung 50 mit steuerbaren Gleichrichtern, die einen Teil der Pumpendrucksteuerung bildet. Die dargestellte Schaltung ist in der dargestellten Form im Handel erhältlich, beispiels­ weise als Brückenschaltung mit der Bezeichnung "powertherm B series" der Firme Gentron Corporation. Diese Schaltung setzt eine eingangsseitige Wechselspannung in einen Gleichspan­ nungspegel um, wobei die Größe des Gleichspannungsausgangs­ signals eine Funktion des Teils des Wechselspannungszyklus ist, während dem die Steuersignale über die Leitung 42 zugeführt werden. Das Ausgangssignal der Antriebsschaltung 50 mit steuerbaren Gleichrichtern (SCR) liegt zwischen den Leitungen 44 und 45. Die Leitung 45 kann eine gemein­ same 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 Fig. 6A und 6B näher er­ läutert. Fig 6A zeigt geeignete Spannungssignalverläufe unter Bedingungen bei relativ langsamem Pumpenbetrieb, während Fig. 6B Spannungssignalverläufe unter Bedingungen 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 deut­ lich niedriger als der Soll-Druck ist. In sowohl Fig. 6A als auch Fig. 6B sind die Spannungssignalverläufe A bis E an den Schaltungspunkten gemessen, die in den Fig. 4 und 5 entsprechend bezeichnet sind. Die Spannung A, entsprechend dem Ausgangs­ signal 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 V₂ in Fig. 6B dargestellt. Es ist erkennbar, daß die Federspannung A in Fig. 6B größer ist als in Fig. 6A, was anzeigt, daß im Fall von Fig. 6B ein größerer Bedarf nach erhöhtem Pumpvolumen besteht. Dieses Signal wird dem Vergleicher 40 zugeführt, in dem es mit einem Bezugssignal V_REF verglichen wird, wobei das Aus­ gangssignal des Vergleichers 40 eine Gleichspannung ist, die als Signalverlauf B dargestellt ist und eine Größe ist, die von V_REF subtrahiert und proportional der Größe der Fehlerspannung A ist. In Fig. 6A bezeichnet die Spannung V₃ eine relativ niedrige Abweichung von V_REF, und in Fig. 6B bezeichnet die Spannung V₄ eine relativ große Ab­ weichung von V_REF. Der Spannungsverlauf C ist eine Ram­ penspannung, die dem Stift 2 des Zeitgebers 120 mit doppelter Zeilenfrequenz zugeführt wird. Der Spannungsverlauf C steigt von Null auf eine Spannung V_F an, um unter allen Betriebsbedingungen eine konstante Zeitbasis zu erreichen. Die interne Logik des Zeitgebers 120 erzeugt ein ausgangsseitiges Steuersignal D jedesmal, wenn die Rampenspannung C den Spannungsverlauf V₃ bzw. V₄ erreicht oder überschreitet. Dies ist als Spannungsverlauf D in den Fig. 6A und 6B wiedergegeben, und es zeigt sich, daß das Steuersignal D während kürzerer Zeitperioden in Fig. 6A eingeschaltet ist, als in Fig. 6B. Der Spannungsverlauf D liegt auf der Leitung 42 vor und wird als Steuersignal zum Ansteuern der Schaltung 50 mit steuerbaren Gleichrichtern verwendet. Dieses Signal triggert die steuerbaren Gleichrichtelemente und ermög­ licht 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 eine 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. Ge­ schwindigkeit an, bis sich der Pumpenausgangsdruck 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 her zu betätigen, d. h., den Verdrängungsbetrieb anzutreiben.

Zu diesem Zeitpunkt wird der Motor 14 gedrosselt und zieht im folgenden nur den Strom, der erforderlich ist, um das Aus­ gangsdrehmoment aufrecht zu erhalten, das zum Aufrecht­ erhalten des Soll-Drucks am Ausgang der Pumpe 12 erforder­ lich ist. Sobald der Druck in der Fluidabführleitung ver­ ringert wird, wie beispielsweise durch Betätigen des Sprüh­ ventils der Spritzpistole 24, fällt der Flüssigkeitsdruck schrittweise ab, weshalb die elektrischen Ansteuersignale abfallen, wodurch die Motorantriebsspannung im Motor 14 erhöht wird zum Hin- und Herbetätigen der Pumpe 12 zum Auf­ bau des Druckes wieder zurück auf den Soll-Druck.

Claims (20)

1. Pumpendrucksteuerung zum Steuern eines Gleichstrom­ antriebsmotors einer Verdrängerpumpe mit veränderba­ rer Geschwindigkeit, mit

• a) einer Fühleinrichtung zum Fühlen des Drucks der von der Pumpe gepumpten Flüssigkeit einschließlich einer Einrichtung zum Abgeben einer den Druck wiedergeben­ den Spannung,
• b) einer Einrichtung zur Handeinstellung einer Span­ nung, die für einen Druck-Sollwert der Pumpe reprä­ sentativ ist,
• c) einer Vergleichseinrichtung zum Vergleichen der handeingestellten Spannung und der druckabhängigen Spannung und zum Erzeugen eines dem Vergleich ent­ sprechenden Fehlersignals, und
• d) einer Umsetzeinrichtung zum Umsetzen des Fehlersi­ gnals in ein Zeitsteuersignal,
  dadurch gekennzeichnet,
• e) daß die Umsetzeinrichtung (35) zum Umsetzen des Feh­ lersignals in ein Zeitsteuersignal mit einer Zeit­ dauer ausgelegt ist, die proportional dem Fehlersi­ gnal ist,
• f) daß eine steuerbare Gleichrichterschaltung (50) zum Umsetzen einer eingangsseitigen Netzwechselspannung in eine ausgangsseitige Gleichspannung mit steuerba­ ren Gleichrichtergliedern zum Steuern der Größe der ausgangsseitigen Gleichspannung vorgesehen ist, wo­ bei der Gleichspannungsausgang mit dem Gleichstrom­ antriebsmotor (14) koppelbar ist und die steuerbaren Gleichrichterglieder mit den Zeitsteuersignalen ge­ koppelt sind, und
• g) daß die Fühleinrichtung (26) zum Fühlen des Druckes ein gebogenes Rohr (52) oder ein Paar gebogener Roh­ re (52) aufweist, das zum Hindurchströmen von Flüs­ sigkeit an eine Pumpe (12) ankoppelbar ist, wobei die Ablenkung des Rohrs (52) oder des Rohrpaars (52) proportional dem Druck der Flüssigkeit ist.

2. Pumpendrucksteuerung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Umsetzeinrichtung (35) des Fehlersignals in ein Zeitsteuersignal eine Einrich­ tung zum Erzeugen einer Rampenspannung mit vorgege­ bener Periode und eine weitere Vergleichseinrichtung (120) zum Vergleichen des Fehlersignals mit der Ram­ penspannung enthält.

3. Pumpendrucksteuerung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die weitere Vergleichseinrichtung (120) eine logische Verknüpfungsschaltung enthält zum Erzeugen eines Steuersignals, wenn die Rampen­ spannung und das Fehlersignal gleich werden.

4. Pumpendrucksteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ gleichseinrichtung zum Vergleichen der handeinge­ stellten Spannung und der druckabhängigen Spannung einen ersten Vergleicher (30) mit einem Operations­ verstärker (100) zum Erzeugen des die Differenz zwi­ schen den beiden Spannungen wiedergebenden Fehlersi­ gnals und einen zweiten Vergleicher (40) mit einem weiteren Operationsverstärker (110) für den Empfang des Fehlersignals an einem Eingang und einer Bezugs­ spannung (V_REF) an einem zweiten Eingang und zum Er­ zeugen eines Ausgangssignals enthält, das die Diffe­ renz zwischen der Bezugsspannung und dem Fehlersi­ gnal wiedergibt.

5. Pumpendrucksteuerung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Gleichrichterschaltung (50) Steuersignaleingänge zum Steuern der Leit­ fähigkeit der Gleichrichterschaltung (50) enthält.

6. Pumpendrucksteuerung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Umsetzeinrichtung (35) eine Verknüpfungssignalschaltung mit einem mit dem Steu­ ersignaleingang der Gleichrichterschaltung (50) ver­ bundenen Ausgang enthält, wobei die Verknüpfungs­ signalschaltung einen ersten Eingang zum Empfang ei­ nes Zeitsteuersignals und einen zweiten Eingang zum Empfang eines Differenzsignals aufweist, wobei Koin­ zidenz der jeweiligen Größe von Differenzsignal und Zeitsteuersignal das Steuersignal auslöst.

7. Pumpendrucksteuerung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Rampenschaltung zum Erzeugen einer Rampenspannung mit vorgegebener Frequenz vor­ gesehen ist, wobei die Rampenschaltung einen Ein­ gang, der mit der Netzwechselspannung verbindbar ist, und einen Ausgang aufweist, der mit dem ersten Eingang der Verknüpfungssignalschaltung verbunden ist.

8. Pumpendrucksteuerung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung einen Vergleicher (30) mit einem ersten und einem zweiten Signaleingang und mit einem Ausgang für ein Signal enthält, das die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Eingangssignal wiedergibt, wobei der Ausgang mit dem zweiten Eingang der Verknüpfungs­ signalschaltung verbunden ist.

9. Pumpendrucksteuerung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einrichtung (34) zur Handein­ stellung einer Spannung, die für einen Druck-Soll­ wert einer Pumpe repräsentativ ist, mit dem ersten Eingang des Vergleichers (30) verbunden ist.

10. Pumpendrucksteuerung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühleinrichtung einen Druck/Spannungswandler (26) mit einem ausgangsseiti­ gen Spannungssignal enthält, das den durch den Wand­ ler erfaßten Druck wiedergibt, wobei das ausgangs­ seitige Spannungssignal mit dem zweiten Eingang des Vergleichers (30) verbunden ist, und wobei der Druck/Spannungswandler zum Erfassen des Ausgangs­ drucks mit einer Flüssigkeitspumpe (12) verbindbar ist.

11. Pumpendrucksteuerung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet,
daß die Fühleinrichtung einen Druck/Spannungswandler (26) enthält, der mit einer pumpenausgangsseitigen Flüssigkeitsleitung verbindbar ist, wobei der Druck/Spannungswandler (26) ein erstes Spannungs­ signal proportional dem Flüssigkeitsdruck in der pumpenausgangsseitigen Flüssigkeitsleitung erzeugt,
daß die Einrichtung (34) zur Handeinstellung einer Spannung, die für einen Druck-Sollwert einer Pumpe (12) repräsentativ ist, ein zweites Spannungssignal erzeugt, das proportional einem Druck-Einstellpunkt ist, und
daß die Vergleichseinrichtung (30) zum Vergleichen des ersten und zweiten Spannungssignals und zum Ab­ geben eines Fehlersignals ausgelegt ist, das umge­ kehrt proportional der Differenz zwischen den Signa­ len ist.

12. Pumpendrucksteuerung nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Generatoreinrichtung zum Er­ zeugen eines Rampenspannungssignals mit der Frequenz der gleichgerichteten Netzwechselspannung vorgesehen ist.

13. Pumpendrucksteuerung nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Umsetzeinrichtung (35) eine weitere Vergleichseinrichtung (120) zum Vergleichen des Fehlersignals und des Rampenspannungssignals und zum Erzeugen eines Steuersignals während desjenigen Abschnittes des Rampenspannungssignals enthält, der gleich oder größer als das Fehlersignal ist.

14. Pumpendrucksteuerung nach Anspruch 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Koppeln der gleichgerichteten Gleichspannung zu dem Gleich­ strommotor (14) vorgesehen ist, wobei die Einrich­ tung eine Signaleingangseinrichtung aufweist, die zum Empfang des Steuersignals angeschlossen und zum Abgeben der gleichgerichteten Netzwechselspannung an den Gleichstrommotor (14) ausgelegt ist, wenn das Steuersignal vorliegt.

15. Pumpendrucksteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlein­ richtung (26) zum Fühlen des Druckes das Paar gebo­ gener Rohre (52), die zwecks Flüssigkeitsströmung mit der ausgangsseitigen Flüssigkeitsleitung verbun­ den sind, wobei die Rohre (52) miteinander verbunde­ ne freie Enden besitzen, und eine Einrichtung zum Erfassen der Ablenkung der miteinander verbundenen freien Enden aufweist.

16. Pumpendrucksteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlein­ richtung (26) zum Fühlen des Druckes weiter ein elektromechanisches Glied (56 bis 62) aufweist, das mit dem Rohr (52) oder dem Rohrpaar (52) zum Erfas­ sen dessen Ablenkung und zum Erzeugen eines elektri­ schen Signals abhängig von der Ablenkung insbesonde­ re mit den freien Enden der Rohre (52) gekoppelt ist.

17. Pumpendrucksteuerung nach Anspruch 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das elektromechanische Glied einen linearen Differenztransformator (60) enthält, der mechanisch mit dem Rohr (52) oder dem Rohrpaar (52) gekoppelt ist.

18. Pumpendrucksteuerung nach Anspruch 17, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Differenztransformator (60) einen bewegbaren Kernstab (62) enthält, der mit dem Rohr (52) oder dem Rohrpaar (52), insbesondere des­ sen freien Enden, gekoppelt ist.

19. Pumpendrucksteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrich­ tung zur Handeinstellung einer Spannung, die für ei­ nen Druck-Sollwert der Pumpe repräsentativ ist, ein Potentiometer (34) enthält, das mit einer Gleich­ spannungsquelle verbunden ist.

20. Verdrängerpumpensystem mit einer Pumpendrucksteue­ rung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein mit der Pumpendrucksteuerung funktionell gekop­ pelter Gleichstrommotor (14) enthalten ist,
eine Flüssigkeitspumpe (12) enthalten ist, die me­ chanisch mit dem Gleichstrommotor (14) gekoppelt ist, und
ein Auslaß der Flüssigkeitspumpe (12) mit dem gebo­ genen Rohr (52) oder dem Paar gebogener Rohre (52) der Fühleinrichtung (26) verbunden ist.