EP1403522A1 - Eichmittel für Füllstandsmesser - Google Patents

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EP1403522A1
EP1403522A1 EP02021526A EP02021526A EP1403522A1 EP 1403522 A1 EP1403522 A1 EP 1403522A1 EP 02021526 A EP02021526 A EP 02021526A EP 02021526 A EP02021526 A EP 02021526A EP 1403522 A1 EP1403522 A1 EP 1403522A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
level
pump
fluid
pressure sensor
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.)
Granted
Application number
EP02021526A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1403522B1 (de
Inventor
Peter Jungklas Nybo
Lasse Iives
Heikki Yli-Korpela
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Grundfos AS
Original Assignee
Grundfos AS
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Filing date
Publication date
Application filed by Grundfos AS filed Critical Grundfos AS
Priority to DE50205041T priority Critical patent/DE50205041D1/de
Priority to EP02021526A priority patent/EP1403522B1/de
Priority to US10/670,953 priority patent/US6981399B1/en
Priority to CN03159838.2A priority patent/CN1262821C/zh
Publication of EP1403522A1 publication Critical patent/EP1403522A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1403522B1 publication Critical patent/EP1403522B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/02—Stopping of pumps, or operating valves, on occurrence of unwanted conditions
    • F04D15/0209—Stopping of pumps, or operating valves, on occurrence of unwanted conditions responsive to a condition of the working fluid
    • F04D15/0218—Stopping of pumps, or operating valves, on occurrence of unwanted conditions responsive to a condition of the working fluid the condition being a liquid level or a lack of liquid supply

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting a differential pressure or for correcting a pressure value detected in a fluid based on a pressure of a surrounding medium as well as a pump system with a level sensor and the use of a pressure sensor in a corresponding pump system.
  • Submersible pumps are usually equipped with a level sensor or level switch which switches the pump on and off depending on the fluid level in a pump sump.
  • pressure sensors which detect the fluid pressure can be used as level sensors. Since the fluid pressure changes as a function of the height of the fluid level above the pressure sensor, the fluid level can be determined via the fluid pressure and the pump can be switched on and off accordingly.
  • the problem is that also affect changes in the atmospheric pressure on the detection of the pressure sensor. This leads to inaccuracies in the determination of the liquid level due to fluctuations in the ambient pressure.
  • differential pressure sensors have been used in the past as pressure sensors which determine the pressure difference between a fluid pressure and the ambient pressure and thus make it possible to determine the exact level of the fluid level above the pressure sensor.
  • the use of these sensors requires that a pipe or a hose be led out of the pump sump so that the pressure sensor can also be exposed to the ambient pressure. This makes the construction and assembly of such pumps quite expensive.
  • the method according to the invention serves for detecting a differential pressure or for correcting a pressure value detected in a fluid on the basis of a pressure of a surrounding medium, whereby a pressure difference between a first and a second pressure, in particular a fluid pressure and a further pressure, for example of the surrounding medium is formed becomes.
  • a first pressure is detected at one time and a second pressure at another time.
  • the second pressure value is corrected on the basis of the first pressure, wherein-preferably a pressure difference is determined between the two detected pressure values.
  • the method according to the invention makes it possible to determine a pressure difference with a sensor acted upon on one side.
  • a sensor which usually has a membrane
  • the detection electronics can be arranged on the side of the membrane, which does not Pressure is applied. This simplifies the isolation or sealing of the electronics from the fluid in which the pressure is to be determined. It is thus possible a simplified sensor structure.
  • the method according to the invention can be used in a variety of ways wherever a differential pressure is to be determined or a measured pressure value based on a further pressure value is preferably to be corrected continuously.
  • the method can be used, for example, to determine a differential pressure in a closed system or to continuously correct a pressure value measured in a fluid during operation of a system based on a pressure of a surrounding medium.
  • the pressure of the surrounding medium can first be determined and then the pressure in the fluid can be determined at a second, later point in time, and the latter can then be corrected on the basis of the ambient pressure by forming a differential pressure.
  • first the fluid pressure and subsequently the ambient pressure can be determined.
  • At least one serving as a level sensor in a pump pressure sensor is provided and is detected at the one time, the ambient pressure and at the other time, the pressure of the fluid to be delivered by the pump.
  • This embodiment of the method allows the construction of a simplified level sensor for a pump. It is no longer necessary to use a two-sided pressurized pressure sensor, which is acted upon by the ambient pressure and the pressure of the fluid to be delivered simultaneously, and to determine the height of the fluid level via the measured differential pressure.
  • a pressure sensor acted upon on one side can be used, the ambient pressure and the pressure of the fluid to be delivered by the pump being determined at two different points in time. This method can preferably be used where pressure changes in the environment comparatively run slowly.
  • the ambient atmospheric pressure changes comparatively slowly, while the pressure of the fluid to be delivered can change rapidly due to rapid changes in the fluid level. Due to the slow changes in the ambient pressure, a constant detection of the ambient pressure to correct the fluid pressure is not required. It is sufficient to detect the ambient pressure at predetermined times and then to correct the currently determined fluid pressure with this previously detected value.
  • the detection of the ambient pressure and the pressure of the fluid to be delivered can preferably be carried out by one and the same sensor.
  • the sensor can be connected via pipelines to the fluid and the surrounding medium or the environment in order to alternately or successively determine the pressures of the fluid and the surrounding medium or the environment.
  • appropriate switching valves may be provided in the pipes to apply the pressure sensor alternately to the fluid pressure and the pressure of the surrounding medium.
  • the pressure sensor for detecting the ambient pressure at the one time is brought into a position above the surface of the fluid to be delivered. This can be done by moving the pressure sensor or changing the fluid level. If the sensor is located above the fluid level, it is outside the fluid in the environment where it can determine the ambient pressure.
  • the pressure sensor is preferably brought to a position below the surface of the fluid to be conveyed for detecting the pressure of the fluid to be delivered at the other time. In this position, the pressure sensor is immersed in the fluid and can determine the fluid pressure.
  • the fluid level is lowered below the level of the pressure sensor, and the pressure sensor detects the ambient pressure to correct the pressure value detected in the fluid.
  • the lowering of the fluid level below the level of the pressure sensor is preferably carried out by the pump itself.
  • the pump is controlled by a control device so that at a given time at which the ambient pressure is to be determined, the fluid is pumped down so far that the pressure sensor is pumped free and outside the fluid can determine the pressure of the surrounding medium or the ambient pressure ,
  • This method makes it possible to use only one pressure sensor for determining the pressure of the surrounding medium and the fluid pressure, without the need for complex and long connecting lines which connect the pressure sensor with the surrounding medium and the fluid to be delivered. Rather, the pressure sensor for determining the ambient pressure is temporarily exposed by pumping off the fluid.
  • the fluid level After reaching the level of the pressure sensor, the fluid level is preferably lowered to a predetermined value below the level of the pressure sensor. In this way, it is ensured that the pressure sensor is actually located outside the fluid and can determine the pressure of the surrounding medium without errors.
  • the fact that the level of the pressure sensor has been reached or undershot can be determined by the fact that when lowering the fluid level, the pressure detected by the pressure sensor first drops and then remains constant when the level of the pressure sensor is reached.
  • the fluid level is preferably further lowered after reaching the level of the pressure sensor for a predetermined period of time.
  • a pump can be controlled so that it continues to run after reaching the level of the pressure sensor for a predetermined period of time, so as to ensure that the pressure sensor is exposed to determine the pressure of the surrounding medium.
  • the period of time in which the fluid level is further lowered is preferably calculated on the basis of the rate of decrease of the fluid level previously detected by the level sensor. In this way, regardless of the size of the pump sump, it can be ensured that the pressure sensor is exposed in such a way that when determining the pressure of the surrounding medium, the pressure sensor is located above the fluid surface by a predetermined amount. Such a predetermined distance between the pressure sensor and the fluid surface can thus be maintained without the actual fluid level having to be further determined after falling below the level of the pressure sensor.
  • the pump is switched off after expiration of the predetermined period of time or upon reaching a predetermined fluid level below the level of the pressure sensor. This ensures that even during the determination of the pressure of the surrounding medium, a pump sump is not completely emptied and in particular the pump does not run dry, which could complicate or prevent a later restart. It is ensured that the suction port of a pump is always located below the fluid level.
  • the detection of the ambient pressure takes place only if the fluid level remains below the level of the pressure sensor for a predetermined period of time. This can be determined by the fact that after switching off the pump, the fluid level does not rise too fast and at a not too high speed again. If the fluid level increases too quickly, it could be the case that the drainage of the fluid through pumping out corresponds to a further inflow into the pump sump, so that in fact the fluid level does not drop at all and the sensor is not pumped free accordingly.
  • the pump is restarted when a detection of the ambient pressure does not occur. That is, if it is determined that the correct condition is not reached in which the ambient pressure can be determined, the pump is restarted to further lower the fluid level and bring the pressure sensor to a position above the fluid level to increase the ambient pressure determine.
  • a method step for determining the ambient pressure is preferably started when the fluid level begins to decrease at a predetermined minimum speed.
  • the determination of the ambient pressure can thus be started preferably in such a way that initially the pump is started to lower the fluid level. If it is now determined by the pressure sensor that the measured pressure or the fluid level drops at a predetermined minimum speed, a control device initiates the previously described process for determining the ambient pressure. Since this process is started only at a predetermined minimum descent rate, it can be ensured that a drop in the ambient pressure alone does not lead to the start of the process for determining the ambient pressure.
  • the detection of the pressure of the surrounding medium takes place at predetermined, preferably regular times.
  • the ambient pressure can be determined every hour, after which the determined fluid pressure values are corrected with the determined value of the ambient pressure.
  • the time intervals in which the ambient pressure is determined depend on, with which speed changes in the ambient pressure are to be expected. If more rapid changes in the pressure of the surrounding medium are to be expected, more frequent determination of this pressure is required to ensure a sufficiently accurate correction of the pressure value determined in the fluid. If only very slow pressure changes in the surrounding medium are to be expected, the intervals between the individual pressure measurements in the surrounding medium can be made longer.
  • the invention further relates to a pump system with a level sensor, which has a pressure sensor for determining an absolute pressure.
  • a level sensor which has a pressure sensor for determining an absolute pressure.
  • the pump system has a control device which switches on and / or off the pump as a function of the measured values of the level sensor.
  • the pump according to the invention has a calibration device which controls the pump so that for calibration, a fluid level is lowered below the level of the pressure sensor, so that this the pressure of a surrounding medium, for. B. detects the air pressure.
  • Such a calibration operation is preferably performed during operation at predetermined times, more preferably at regular intervals, to correct the pressure values detected by the pressure sensor in the fluid to be delivered based on the ambient pressure such that the altitude is based on the pressure difference between fluid pressure and ambient pressure the fluid level above the pressure sensor during operation can be determined in order to turn the pump on and / or off.
  • the pump according to the invention thus requires no differential pressure sensor and no line into the environment to constantly determine a pressure difference between the environment and fluid. Since the determination of fluid pressure and ambient pressure is not carried out at the same time, but with a time delay, it is possible, one and the same pressure sensor for determining the ambient pressure and the pressure of the fluid to be delivered. To determine the ambient pressure, only the pressure sensor, which is in the normal operation in the fluid, as described above, pumped free.
  • the level sensor, the control device and the calibration device are part of a pump unit.
  • a pump unit In this way, an easy to use or to be assembled pump unit is created because all control and measuring devices are integrated into the pump unit.
  • all the devices are integrated into the pump housing, so that the pump unit only has to be inserted or suspended in a pump sump.
  • the pressure sensor is preferably arranged above the suction mouth of the pump. In this way it is prevented that the pump runs dry during the free pumping of the pressure sensor, which would make a subsequent restart difficult or impossible. It can be ensured that even during the determination of the ambient pressure, when the fluid level is lowered below the level of the pressure sensor, the suction mouth is constantly located in the fluid.
  • the pressure sensor is preferably mounted on the stator or pump housing. This simplifies assembly, since the pressure sensor does not have to be fastened separately from the pump at a predetermined position in the pump sump.
  • the sensor is always located at a predetermined position relative to the suction mouth of the pump. When the pressure sensor is firmly connected to or attached to the stator or pump housing, it is only necessary to use the pump in the sump.
  • a control device comprising the calibration device is arranged in a terminal box or in the pump or stator housing.
  • a compact pump or a compact pump unit is created, in which (s) all the control devices are integrated, so that the connection and the commissioning of the pump is simplified.
  • the pressure sensor is preferably an unidirectional absolute pressure sensor. This allows a simple and inexpensive design of the pressure sensor. For example, a membrane in the pressure sensor may be pressurized from one side, while the electronics required for determining the membrane deflection may be placed in a protected manner against the fluid at the opposite side of the membrane.
  • the invention further relates to the use of a single-acting pressure sensor in a pump system according to the preceding description, wherein the pressure sensor has only electrical connection lines.
  • known differential pressure sensors it is necessary to guide a hose line to the surface above the fluid level in order to pressurize the differential pressure sensor from one side with the ambient pressure. In accordance with the method according to the invention and the pump system according to the invention, this is no longer necessary; instead, a single-sided pressure sensor can be used in the pump system according to the invention.
  • the method according to the invention and in particular the pump system according to the invention can be used wherever a differential pressure between a fluid and a surrounding medium has to be determined for measurement or control purposes.
  • the method is preferably used in a pump in which the fluid level is detected via a pressure sensor in order to switch the pump on and / or off.
  • the ambient pressure and the pressure in the fluid are not determined simultaneously, but at different times in succession.
  • the fluid level is lowered so far at predetermined times by the pump that the serving as a level sensor pressure sensor is pumped freely, that is located above the fluid level.
  • the pressure sensor can determine the ambient pressure, ie the air pressure.
  • the pump sump runs full again and the pressure sensor is again below the fluid level, so that it detects the hydrostatic pressure, which is caused by the fluid above it. Since the ambient pressure has previously been determined, the pressure difference between the pressure detected in the fluid and the ambient pressure can now be formed, so that only the hydrostatic pressure caused by the fluid is detected, and thus the height of the fluid level can be determined to determine on and / or off time of the pump.
  • an absolute pressure sensor is used, which is acted upon on one side.
  • FIG. 1 the height h of the liquid level in the pump sump or the pressure detected by the pressure sensor over the time t is plotted.
  • the solid line 2 shows the course of the signal emitted by the pressure sensor over time.
  • the pumping process is started so that the liquid level 2 or the pressure signal 2 representing the liquid level drops until the liquid level reaches the value S 2 .
  • the value S 2 corresponds to the height S 2 , in which the pressure sensor is attached to the pump.
  • This Abpumpvorganges detects the control of the pump an average rate of descent, which is shown as a dotted line 4 in the diagram of FIG.
  • the pressure sensor detects the ambient pressure, so that the pressure detected by the pressure sensor does not drop any further. Since the control device determines the liquid level in the pump sump via the detected pressure, the liquid level seems to be constant at this time due to the constant pressure for the control device, which is due to the horizontal course of the graph 2 at the height S 2 during the time intervals t 1 and t 2 is shown in Fig. 1.
  • the average sinking rate of the liquid level dh / dt represented by dotted line 4 was determined.
  • the liquid level should be lowered below the level S 2 to the level S 1 .
  • the liquid level, starting from the level S 2 must still be lowered by the height h 1 .
  • the time span t 1 can now be determined in which the pump must continue to run at constant power, so that the liquid level is lowered by the amount h 1 to the level S 1 at a constant sinking speed.
  • t 1 h 1 / (Dh / dt)
  • the pump After the expiration of the time period t 1 , the pump is switched off and the liquid level rises again in the interval t 2 , until it again reaches the level S 2 .
  • the control of the pump again detects a pressure change, and the detected liquid level signal, which is represented by the solid line 2 in FIG. 1, rises again after the interval t 2 has elapsed.
  • the measurement of the ambient pressure is carried out, as long as the interval t 2 is longer than a predetermined interval t 2min . If the sensor signal remains constant at the value S 2 for a shorter period of time than t 2min , there is a case in which the liquid feed into the pump sump compensates for the liquid drain due to the pumping down operation so that the liquid level remains constant. In this condition, the pressure sensor is not pumped, although it detects no further change in pressure. Thus, no measurement of the ambient pressure can be performed at this time.
  • the sensor signal remains constant at the value S 2 in a time interval t 2 > t 2min , it can be assumed that the liquid level has been lowered below the level S 2 of the sensor and the sensor is thus free, ie is outside the fluid or liquid and can detect the ambient pressure.
  • the pump sump runs full again, and subsequently determined pressure values can be corrected on the basis of the ambient pressure.
  • the detection of the ambient pressure takes place at predetermined times, for example, every hour. Since changes in the ambient pressure are much slower or sluggish than changes in the liquid level, individual measurements of the ambient pressure at predetermined time intervals are sufficient to correct the pressure detected in the liquid or fluid in order to determine the exact height of the liquid level.
  • the fluid level is proportional to the differential pressure between fluid pressure and ambient pressure.
  • Fig. 2 shows a diagram corresponding to Fig. 1, which illustrates a further state in which no measurement of the ambient pressure is made.
  • the liquid level is first lowered by starting the pump, which is detected by the pressure sensor, which outputs a signal level 2.
  • the signal 2 remains constant in the vicinity of the level S 2 of the sensor. This first causes the control device to assume that the level S 2 has been reached or fallen below, so that the sensor is pumped free. Consequently, it now determines, as explained with reference to FIG. 1, the interval t 1 , in which the pump must continue to lower the liquid level by the predetermined amount h 1 . After expiration of the time period t 1 , the pump is switched off. In the case shown in FIG.
  • the signal 2 then increases again immediately after expiration of the interval t 1 .
  • the signal level 2 thus does not remain constant, as explained with reference to FIG. 1, for a time t 2 > t 2min . From the immediate increase in the signal level 2 can now be concluded that actually not the liquid level has been lowered below the level S 2 , but that only an inlet into the pump sump has exactly met the pumped by the pump fluid or liquid quantity, so that in the interval t 1, the signal level 2 was constant. Due to the rise in the signal level 2 before the expiration of the time t 2min , the control device now detects an error and does not carry out a determination of the ambient pressure, but starts the pump again to start the process described above and to determine the ambient pressure.
  • a second sensor may be provided in the form of a pressure sensor or another level or humidity sensor, which detects whether the pressure sensor used for pressure measurement is located above or below the liquid level. This is important in order to be able to determine with one and the same sensor the ambient pressure and the pressure in the fluid at different times and to be able to correct the pressure measured in the fluid on the basis of the ambient pressure or to be able to determine the differential pressure.
  • a pressure sensor for determining the ambient pressure after lowering the fluid level can be arranged and a further pressure sensor for determining the fluid pressure can be provided in the region of the lower end of the submersible pump.
  • Another exemplary application of the method according to the invention is a differential pressure measurement in a closed heating circuit to determine the pressure generated by a circulation pump.
  • a first pressure is detected, preferably at the pressure side of the pump, at a time when the pump is switched off, and a second pressure is detected at another time when the pump is switched on.
  • the differential pressure between the two detected pressure values can be determined.
  • a differential pressure sensor which constantly detects the differential pressure between the suction and pressure sides of the pump, can be dispensed with. Only one absolute pressure sensor is required, which determines the two pressures to be compared or subtracted from each other at two different points in time, it being possible for the first or also the second pressure value to be determined first.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung eines Differenzdruckes oder zur Korrektur eines in einem Fluid erfassten Druckwertes auf Grundlage eines Druckes eines umgebenden Mediums, wobei zu einem ersten Zeitpunkt der Druck des umgebenden Mediums und zu einem späteren, zweiten Zeitpunkt der Druck des Fluids erfasst wird und der in dem Fluid erfasste Druckwert auf Grundlage des Druckes des umgebenden Mediums korrigiert wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Pumpensystem mit einem Niveausensor, in dem dieses Verfahren zum Einsatz kommt, sowie die Verwendung eines Drucksensors in einem solchen Pumpensystem. (Fig. 1) <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung eines Differenzdruckes oder zur Korrektur eines in einem Fluid erfassten Druckwertes auf Grundlage eines Druckes eines umgebenden Mediums sowie ein Pumpensystem mit einem Niveausensor und die Verwendung eines Drucksensors in einem entsprechenden Pumpensystem.
  • Tauchpumpen sind üblicherweise mit einem Niveausensor bzw. Niveauschalter ausgerüstet, welcher die Pumpe in Abhängigkeit des Flüssigkeitsstandes in einem Pumpensumpf ein- und ausschaltet. Dabei können als Niveausensoren Drucksensoren eingesetzt werden, welche den Fluiddruck erfassen. Da sich der Fluiddruck in Abhängigkeit der Höhe des Flüssigkeitsspiegels oberhalb des Drucksensors ändert, kann über den Fluiddruck das Flüssigkeitsniveau bestimmt werden und die Pumpe entsprechend ein- und ausgeschaltet werden. Problematisch ist dabei, dass sich ebenfalls Änderungen des atmosphärischen Druckes auf die Erfassung des Drucksensors auswirken. So kommt es zu Ungenauigkeiten bei der Bestimmung des Flüssigkeitsniveaus aufgrund von Schwankungen des Umgebungsdruckes. Um diese zu kompensieren, wurden in der Vergangenheit als Drucksensoren Differenzdrucksensoren eingesetzt, welche die Druckdifferenz zwischen einem Fluiddruck und dem Umgebungsdruck bestimmen und es somit ermöglichen, die genaue Höhe des Flüssigkeitsniveaus oberhalb des Drucksensors zu bestimmen. Der Einsatz dieser Sensoren erfordert jedoch, ein Rohr oder einen Schlauch aus dem Pumpensumpf hinauszuführen, um den Drucksensor auch mit dem Umgebungsdruck beaufschlagen zu können. Dies macht den Aufbau und die Montage derartiger Pumpen recht aufwändig.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Erfassung eines Differenzdruckes oder zur Korrektur eines in einem Fluid erfassten Druckwertes auf Grundlage eines Druckes eines umgebenden Mediums sowie ein entsprechendes Pumpensystem zu schaffen, welche einen vereinfachten Aufbau des Pumpensystems ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen, durch ein Pumpensystem mit den im Anspruch 14 angegebenen Merkmalen sowie durch die Verwendung eines Drucksensors mit den im Anspruch 20 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Erfassung eines Differenzdruckes oder zur Korrektur eines in einem Fluid erfassten Druckwertes auf Grundlage eines Druckes eines umgebenden Mediums, wobei dabei eine Druckdifferenz zwischen einem ersten und einem zweiten Druck, insbesondere einem Fluiddruck und einem weiteren Druck, beispielsweise des umgebenden Mediums gebildet wird. Erfindungsgemäß wird zu einem Zeitpunkt ein erster Druck und zu einem anderen Zeitpunkt ein zweiter Druck erfasst. Anschließend wird der zweite Druckwert auf Grundlage des ersten Druckes korrigiert, wobei-bevorzugt zwischen beiden erfassten Druckwerten eine Druckdifferenz bestimmt wird. Dieses erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit, dass ein Drucksensor lediglich absolute Drücke, allerdings zu zwei verschiedenen Zeitpunkten erfassen muss, um eine Druckdifferenz zu bestimmen. Es kann somit auf einen Differenzdrucksensor, welcher zweiseitig beaufschlagt wird, verzichtet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Bestimmung einer Druckdifferenz mit einem einseitig beaufschlagten Sensor. Dies hat den weiteren Vorteil, dass in einem solchen Sensor, welcher üblicherweise eine Membran aufweist, die Erfassungselektronik auf der Seite der Membran angeordnet werden kann, welche nicht mit Druck beaufschlagt wird. Dies vereinfacht die Isolation bzw. Abdichtung der Elektronik gegenüber dem Fluid, in dem der Druck bestimmt werden soll. Es wird somit ein vereinfachter Sensoraufbau möglich.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist vielseitig überall dort einsetzbar, wo ein Differenzdruck bestimmt werden soll oder ein gemessener Druckwert auf Grundlage eines weiteren Druckwertes vorzugsweise laufend korrigiert werden soll. Das Verfahren kann beispielsweise eingesetzt werden, um einen Differenzdruck in einem geschlossenen System zu bestimmen oder um einen in einem Fluid gemessenen Druckwert im Betrieb einer Anlage laufend auf Grundlage eines Druckes eines umgebenden Mediums zu korrigieren. Dabei kann beispielsweise zuerst der Druck des umgebenden Mediums bestimmt und dann zu einem zweiten späteren Zeitpunkt der Druck in dem Fluid bestimmt werden und letzterer dann auf Grundlage des Umgebungsdruckes korrigiert werden durch Bildung eines Differenzdruckes. Alternativ kann auch zuerst der Fluiddruck und nachfolgend der Umgebungsdruck bestimmt werden.
  • Vorzugsweise ist zumindest ein als Niveausensor in einer Pumpe dienender Drucksensor vorgesehen und wird zu dem einen Zeitpunkt der Umgebungsdruck und zu dem anderen Zeitpunkt der Druck des von der Pumpe zu fördernden Fluids erfasst. Diese Ausgestaltung des Verfahrens ermöglicht den Aufbau eines vereinfachten Niveausensors für eine Pumpe. Es ist nicht mehr erforderlich, einen zweiseitig beaufschlagten Drucksensor einzusetzen, welcher gleichzeitig vom Umgebungsdruck und von dem Druck des zu fördernden Fluids beaufschlagt wird, und über den gemessenen Differenzdruck die Höhe des Fluidspiegels zu bestimmen. Erfindungsgemäß kann ein einseitig beaufschlagter Drucksensor eingesetzt werden, wobei der Umgebungsdruck und der Druck des von der Pumpe zu fördernden Fluids zu zwei verschiedenen Zeitpunkten bestimmt werden. Dieses Verfahren kann bevorzugt dort eingesetzt werden, wo Druckänderungen in der Umgebung vergleichsweise langsam ablaufen. Bei Pumpen ist dies der Fall, da sich der atmosphärische Umgebungsdruck vergleichsweise langsam ändert, während sich der Druck des zu fördernden Fluids aufgrund schneller Änderungen des Fluidniveaus schnell ändern kann. Aufgrund der langsamen Änderungen des Umgebungsdruckes ist eine ständige Erfassung des Umgebungsdruckes zur Korrektur des Fluiddruckes nicht erforderlich. Es ist ausreichend, den Umgebungsdruck zu vorbestimmten Zeitpunkten zu erfassen und anschließend den laufend bestimmten Fluiddruck mit diesem zuvor erfassten Wert zu korrigieren. Die Erfassung des Umgebungsdruckes und des Druckes des zu fördernden Fluids kann vorzugsweise durch ein und denselben Sensor erfolgen. Dazu kann der Sensor über Rohrleitungen mit dem Fluid und dem umgebenden Medium bzw. der Umgebung in Verbindung stehen, um abwechselnd bzw. nacheinander die Drücke des Fluids und des umgebenden Mediums bzw. der Umgebung zu bestimmen. Dazu können entsprechende Schaltventile in den Rohrleitungen vorgesehen sein, um den Drucksensor abwechselnd mit dem Fluiddruck und dem Druck des umgebenden Mediums zu beaufschlagen.
  • Weiter bevorzugt wird der Drucksensor zum Erfassen des Umgebungsdruckes zu dem einen Zeitpunkt in eine Position oberhalb der Oberfläche des zu fördernden Fluids gebracht. Dies kann durch Bewegung des Drucksensors oder Veränderung des Fluidniveaus erfolgen. Wenn der Sensor oberhalb des Fluidniveaus angeordnet ist, befindet er sich außerhalb des Fluids in der Umgebung und kann dort den Umgebungsdruck bestimmen.
  • Entsprechend wird der Drucksensor vorzugsweise zum Erfassen des Druckes des zu fördernden Fluids zu dem anderen Zeitpunkt in eine Position unterhalb der Oberfläche des zu fördernden Fluids gebracht. In dieser Position ist der Drucksensor in das Fluid eingetaucht und kann den Fluiddruck bestimmen.
  • Bevorzugt wird zur Bestimmung des Umgebungsdruckes das Fluidniveau unter das Niveau des Drucksensors abgesenkt, und der Drucksensor erfasst den Umgebungsdruck zur Korrektur des in dem Fluid erfassten Druckwertes. Die Absenkung des Fluidniveaus unter das Niveau des Drucksensors erfolgt vorzugsweise durch die Pumpe selber. Dazu wird die Pumpe von einer Steuereinrichtung so angesteuert, dass sie zu einem vorgegebenen Zeitpunkt, an dem der Umgebungsdruck bestimmt werden soll, das Fluid soweit abpumpt, dass der Drucksensor freigepumpt wird und außerhalb des Fluids den Druck des umgebenden Mediums bzw. den Umgebungsdruck bestimmen kann. Dieses Verfahren ermöglicht, nur einen Drucksensor zur Bestimmung des Druckes des umgebenden Mediums und des Fluiddruckes einzusetzen, ohne dass aufwändige und lange Verbindungsleitungen erforderlich sind, welche den Drucksensor mit dem umgebenden Medium und dem zu fördernden Fluid verbinden. Vielmehr wird der Drucksensor zur Bestimmung des Umgebungsdruckes vorübergehend durch Abpumpen des Fluids freigelegt.
  • Nach Erreichen des Niveaus des Drucksensors wird das Fluidniveau vorzugsweise auf einen vorbestimmten Wert unterhalb des Niveaus des Drucksensors abgesenkt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Drucksensor sich tatsächlich außerhalb des Fluids befindet und den Druck des umgebenden Mediums fehlerfrei bestimmen kann. Dass das Niveau des Drucksensors erreicht oder unterschritten wurde, kann dadurch festgestellt werden, dass beim Absenken des Fluidniveaus der vom Drucksensor erfasste Druck zunächst abfällt und bei Erreichen des Niveaus des Drucksensors dann konstant bleibt.
  • Dazu wird vorzugsweise das Fluidniveau nach Erreichen des Niveaus des Drucksensors während einer vorbestimmten Zeitspanne weiter abgesenkt. So kann eine Pumpe beispielsweise so gesteuert werden, dass sie nach Erreichen des Niveaus des Drucksensors noch für eine vorbestimmte Zeitdauer weiterläuft, so dass sichergestellt wird, dass der Drucksensor zur Bestimmung des Druckes des umgebenden Mediums freigelegt wird.
  • Die Zeitspanne, in welcher das Fluidniveau weiter abgesenkt wird, wird vorzugsweise auf Grundlage der zuvor von dem Niveausensor erfassten Absinkgeschwindigkeit des Fluidniveaus berechnet. Auf diese Weise kann unabhängig von der Größe des Pumpensumpfes sichergestellt werden, dass der Drucksensor derart freigelegt wird, dass bei der Bestimmung des Druckes des umgebenden Mediums der Drucksensor um ein vorbestimmtes Maß oberhalb der Fluidoberfläche gelegen ist. Ein solcher vorbestimmter Abstand zwischen Drucksensor und Fluidoberfläche kann somit eingehalten werden, ohne dass das tatsächliche Fluidniveau nach Unterschreiten des Niveaus des Drucksensors noch weiter bestimmt werden muss.
  • Vorzugsweise wird die Pumpe nach Erreichen des Niveaus des Drucksensors nach Ablauf der vorbestimmten Zeitspanne oder bei Erreichen eines vorbestimmten Fluidniveaus unterhalb des Niveaus des Drucksensors abgeschaltet. Somit wird sichergestellt, dass auch während der Bestimmung des Druckes des umgebenden Mediums ein Pumpensumpf nicht vollständig leergepumpt wird und insbesondere die Pumpe nicht trockenläuft, was ein späteres Wiederanlaufen erschweren oder verhindern könnte. Es wird gewährleistet, dass der Saugmund einer Pumpe immer unterhalb des Fluidniveaus gelegen ist.
  • Weiter bevorzugt erfolgt die Erfassung des Umgebungsdruckes nur, wenn das Fluidniveau während einer vorbestimmten Zeitspanne unterhalb des Niveaus des Drucksensors verbleibt. Dies kann dadurch festgestellt werden, dass nach Abschalten der Pumpe das Fluidniveau nicht zu schnell und mit einer nicht zu hohen Geschwindigkeit wieder ansteigt. Steigt das Fluidniveau zu schnell an, könnte der Fall vorliegen, dass der Ablauf des Fluids durch das Abpumpen einem weiteren Zulauf in den Pumpensumpf entspricht, so dass tatsächlich der Fluidspiegel gar nicht abfällt und der Sensor entsprechend nicht freigepumpt wird. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Pumpe wieder gestartet, wenn eine Erfassung des Umgebungsdruckes nicht erfolgt. Das bedeutet, wenn festgestellt wird, dass nicht der korrekte Zustand erreicht ist, in welchem der Umgebungsdruck ermittelt werden kann, wird die Pumpe erneut gestartet, um das Fluidniveau weiter abzusenken und den Drucksensor in eine Position oberhalb des Flüssigkeitsniveaus zu bringen, um den Umgebungsdruck zu bestimmen.
  • Ein Verfahrensschritt zur Ermittlung des Umgebungsdruckes wird vorzugsweise gestartet, wenn das Fluidniveau mit einer vorbestimmten Mindestgeschwindigkeit zu sinken beginnt. Die Bestimmung des Umgebungsdruckes kann somit vorzugsweise auf die Weise gestartet werden, dass zunächst die Pumpe gestartet wird, um das Fluidniveau zu senken. Wenn nun vom Drucksensor festgestellt wird, dass der gemessene Druck bzw. das Fluidniveau mit einer vorbestimmten Mindestgeschwindigkeit sinkt, leitet eine Steuereinrichtung den zuvor beschriebenen Vorgang zur Bestimmung des Umgebungsdruckes ein. Da dieser Vorgang erst bei einer vorbestimmten Mindestsinkgeschwindigkeit gestartet wird, kann sichergestellt werden, dass nicht ein Abfall des Umgebungsdruckes allein zum Start des Vorgangs zur Bestimmung des Umgebungsdruckes führt.
  • Vorzugsweise erfolgt die Erfassung des Druckes des umgebenden Mediums zu vorbestimmten, vorzugsweise regelmäßigen Zeitpunkten. Beispielsweise kann der Umgebungsdruck stündlich bestimmt werden, wobei im Anschluss die ermittelten Fluiddruckwerte mit dem ermittelten Wert des Umgebungsdruckes korrigiert werden. Die Zeitabstände, in denen der Umgebungsdruck bestimmt wird, hängen davon ab, mit welcher Geschwindigkeit Änderungen des Umgebungsdruckes zu erwarten sind. Wenn schnellere Änderungen des Druckes des umgebenden Mediums zu erwarten sind, ist eine häufigere Bestimmung dieses Druckes erforderlich, um eine ausreichend genaue Korrektur des in dem Fluid bestimmten Druckwertes zu gewährleisten. Sind lediglich sehr langsame Druckänderungen in dem umgebenden Medium zu erwarten, können die Intervalle zwischen den einzelnen Druckmessungen in dem umgebenden Medium länger gewählt werden.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Pumpensystem mit einem Niveausensor, welcher einen Drucksensor zur Bestimmung eines Absolutdruckes aufweist. Das bedeutet, es kann ein einseitig beaufschlagter Drucksensor eingesetzt werden. Ferner weist das Pumpensystem eine Steuereinrichtung auf, welche die Pumpe in Abhängigkeit der Messwerte des Niveausensors ein- und/oder ausschaltet. Zusätzlich weist die erfindungsgemäße Pumpe eine Kalibrierungseinrichtung auf, welche die Pumpe so steuert, dass zur Kalibrierung ein Fluidniveau unter das Niveau des Drucksensors abgesenkt wird, so dass dieser den Druck eines umgebenden Mediums, z. B. den Luftdruck erfasst. Ein solcher Kalibrierungsvorgang erfolgt vorzugsweise während des laufenden Betriebes zu vorbestimmten Zeitpunkten, weiter bevorzugt in regelmäßigen Abständen, um die von dem Drucksensor in dem zu fördernden Fluid erfassten Druckwerte auf Grundlage des Umgebungsdruckes zu korrigieren, so dass auf Grundlage der Druckdifferenz zwischen Fluiddruck und Umgebungsdruck die Höhe des Fluidstandes oberhalb des Drucksensors im laufenden Betrieb bestimmt werden kann, um die Pumpe entsprechend ein- und/oder auszuschalten. Die erfindungsgemäße Pumpe benötigt somit keinen Differenzdrucksensor und keine Leitung in die Umgebung, um ständig einen Differenzdruck zwischen Umgebung und Fluid zu bestimmen. Da die Bestimmung von Fluiddruck und Umgebungsdruck nicht zum selben Zeitpunkt erfolgt, sondern zeitversetzt, wird es möglich , ein und denselben Drucksensor zur Bestimmung des Umgebungsdruckes und des Druckes des zu fördernden Fluids einzusetzen. Zur Bestimmung des Umgebungsdruckes wird lediglich der Drucksensor, welcher sich im normalen Betrieb im Fluid befindet, wie oben beschrieben, freigepumpt.
  • Vorzugsweise sind der Niveausensor, die Steuereinrichtung und die Kalibrierungseinrichtung Bestandteil eines Pumpenaggregates. Auf diese Weise wird ein einfach einzusetzendes bzw. zu montierendes Pumpenaggregat geschaffen, da sämtliche Steuer- und Messeinrichtungen in das Pumpenaggregat integriert sind. Vorzugsweise sind sämtliche Einrichtungen in das Pumpengehäuse integriert, so dass das Pumpenaggregat lediglich in einen Pumpensumpf eingesetzt bzw. eingehängt werden muss.
  • Der Drucksensor ist vorzugsweise oberhalb des Saugmundes der Pumpe angeordnet. Auf diese Weise wird verhindert, dass die Pumpe während des Freipumpens des Drucksensors trockenläuft, was ein späteres Wiederanlaufen erschweren oder verhindern würde. Es kann sichergestellt werden, dass auch während der Bestimmung des Umgebungsdruckes, wenn das Fluidniveau unter das Niveau des Drucksensors abgesenkt wird, der Saugmund ständig im Fluid gelegen ist.
  • Der Drucksensor ist vorzugsweise am Stator- oder Pumpengehäuse angebracht. Dies vereinfacht die Montage, da der Drucksensor nicht separat von der Pumpe an einer vorgegebenen Position im Pumpensumpf befestigt werden muss. Der Sensor befindet sich immer an einer vorgegebenen Position relativ zum Saugmund der Pumpe. Wenn der Drucksensor fest mit dem Stator- oder Pumpengehäuse verbunden bzw. an diesem angebracht ist, ist es zum Einsatz der Pumpe lediglich erforderlich, diese in den Pumpensumpf einzusetzen.
  • Weiter bevorzugt ist eine die Kalibrierungseinrichtung umfassende Steuereinrichtung in einem Klemmenkasten oder in dem Pumpen- oder Statorgehäuse angeordnet. Auf diese Weise wird eine kompakte Pumpe bzw. ein kompaktes Pumpenaggregat geschaffen, in welche(s) sämtliche Steuereinrichtungen integriert sind, so dass der Anschluss und die Inbetriebnahme der Pumpe vereinfacht wird.
  • Der Drucksensor ist bevorzugt ein einseitig beaufschlagter Absolutdrucksensor. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Ausgestaltung des Drucksensors. Beispielsweise kann eine Membran in dem Drucksensor von einer Seite mit Druck beaufschlagt werden, während die erforderliche Elektronik zur Bestimmung der Membranauslenkung an der entgegengesetzten Seite der Membran geschützt vor dem Fluid angeordnet werden kann.
  • Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines einseitig beaufschlagten Drucksensors in einem Pumpensystem gemäß der vorangehenden Beschreibung, wobei der Drucksensor nur über elektrische Anschlussleitungen verfügt. Bei bekannten Differenzdrucksensoren ist es erforderlich, eine Schlauchleitung an die Oberfläche oberhalb des Fluidniveaus zu führen, um den Differenzdrucksensor von einer Seite her mit dem Umgebungsdruck zu beaufschlagen. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem erfindungsgemäßen Pumpensystem ist dies nicht mehr erforderlich, vielmehr kann ein einseitig beaufschlagter Drucksensor in dem erfindungsgemäßen Pumpensystem verwendet werden.
  • Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben. In diesem zeigt:
    • Fig. 1
    ein Diagramm, welches den Ablauf eines Korrekturvorganges zeigt, und
    Fig. 2
    ein Diagramm, welches einen Ablauf zeigt, bei welchem keine Korrektur ausgeführt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und insbesondere das erfindungsgemäße Pumpensystem können überall dort eingesetzt werden, wo zu Mess- oder Steuerzwecken ein Differenzdruck zwischen einem Fluid und einem umgebenden Medium bestimmt werden muss. Bevorzugt wird das Verfahren in einer Pumpe eingesetzt, bei welcher über einem Drucksensor das Fluidniveau erfasst wird, um die Pumpe ein- und/oder auszuschalten. Um den genauen Fluidstand bestimmen zu können, ist es erforderlich, den Differenzdruck zwischen einem Druck in einer bestimmten Höhe in dem Fluid und den Umgebungsdruck zu bestimmen, da sonst Schwankungen des Umgebungsdruckes den ermittelten Wert für das Fluid- bzw. Flüssigkeitsniveau beeinflussen würden. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden dazu der Umgebungsdruck und der Druck in dem Fluid nicht gleichzeitig, sondern zu unterschiedlichen Zeitpunkten nacheinander bestimmt.
  • Bei einer Tauchpumpe, wie sie beispielsweise zur Grundwasserabsenkung oder in Abwasserbrunnen eingesetzt wird, wird dazu zu vorbestimmten Zeitpunkten durch die Pumpe das Fluidniveau so weit abgesenkt, dass der als Niveausensor dienende Drucksensor freigepumpt wird, d. h. oberhalb des Fluidspiegels gelegen ist. In diesem Zustand kann der Drucksensor den Umgebungsdruck, d. h. den Luftdruck bestimmen. Anschließend läuft der Pumpensumpf wieder voll und der Drucksensor liegt wieder unterhalb des Fluidspiegels, so dass er den hydrostatischen Druck erfasst, welcher durch das über ihm stehende Fluid verursacht wird. Da zuvor der Umgebungsdruck bestimmt worden ist, kann nun die Druckdifferenz zwischen dem in dem Fluid erfassten Druck und dem Umgebungsdruck gebildet werden, so dass allein der durch das Fluid verursachte hydrostatische Druck erfasst wird und somit die Höhe des Fluidstandes bestimmt werden kann, um Ein- und/oder Ausschaltzeitpunkt der Pumpe zu bestimmen.
  • Als Drucksensor wird ein Absolutdrucksensor eingesetzt, welcher einseitig beaufschlagt ist.
  • Anhand Fig. 1 wird nun der Ablauf eines Korrekturvorganges, d. h. der Ablauf der Bestimmung des Umgebungsdruckes näher beschrieben. In Fig. 1 ist die Höhe h des Flüssigkeitsniveaus in dem Pumpensumpf bzw. der vom Drucksensor erfasste Druck über die Zeit t aufgetragen. Die durchgezogene Linie 2 zeigt den Verlauf des vom Drucksensor abgegebenen Signals über die Zeit. Zunächst wird der Abpumpvorgang gestartet, so dass der Flüssigkeitsspiegel 2 bzw. das für Flüssigkeitsspiegel repräsentierende Drucksignal 2 abfällt, bis der Flüssigkeitsstand den Wert S2 erreicht. Der Wert S2 entspricht der Höhe S2, in welcher der Drucksensor an der Pumpe angebracht ist. Während dieses Abpumpvorganges erfasst die Steuereinrichtung der Pumpe eine durchschnittliche Absinkgeschwindigkeit, welche als punktierte Linie 4 in dem Diagramm gemäß Fig. 1 dargestellt ist. Wenn der Flüssigkeitsspiegel das Niveau S2 des Drucksensors erreicht und anschließend unterschreitet, erfasst der Drucksensor den Umgebungsdruck, so dass der vom Drucksensor erfasste Druck nicht weiter sinkt. Da die Steuereinrichtung über den erfassten Druck den Flüssigkeitsstand in dem Pumpensumpf bestimmt, scheint zu diesem Zeitpunkt aufgrund des konstanten Druckes für die Steuereinrichtung das Flüssigkeitsniveau konstant zu sein, was durch den horizontalen Verlauf des Graphen 2 auf der Höhe S2 während der Zeitintervalle t1 und t2 in Fig. 1 dargestellt ist.
  • Während des vorangehenden Abpumpvorganges wurde die durchschnittliche Sinkgeschwindigkeit des Flüssigkeitsspiegels dh/dt, dargestellt durch punktierte Linie 4, bestimmt. Um eine einwandfreie Bestimmung des Umgebungsdruckes gewährleisten zu können, soll der Flüssigkeitsspiegel unter das Niveau S2 auf das Niveau S1 abgesenkt werden. Um das Niveau S1 zu erreichen, muss somit der Flüssigkeitsspiegel ausgehend von dem Niveau S2 noch um die Höhe h1 abgesenkt werden. Aufgrund der zuvor ermittelten Sinkgeschwindigkeit dh/dt kann nun die Zeitspanne t1 bestimmt werden, in welcher die Pumpe mit konstanter Leistung weiterlaufen muss, so dass bei konstanter Sinkgeschwindigkeit das Flüssigkeitsniveau um das Maß h1 auf das Niveau S1 abgesenkt wird. Es gilt: t 1 = h 1 /(dh/dt)
    Figure imgb0001
  • Nach Ablauf der Zeitspanne t1 wird die Pumpe abgeschaltet und der Flüssigkeitsspiegel steigt im Intervall t2 wieder an, bis er wieder das Niveau S2 erreicht. Beim Überschreiten des Niveaus S2 erfasst die Steuerung der Pumpe wieder eine Druckänderung, und das erfasste Signal für den Flüssigkeitspegel, welches durch die durchgezogene Linie 2 in Fig. 1 dargestellt wird, steigt nach Ablauf des Intervalls t2 wieder an.
  • In dem Intervall t2 wird die Messung des Umgebungsdruckes durchgeführt, sofern das Intervall t2 länger als ein vorgegebenes Intervall t2min ist. Wenn das Sensorsignal für einen kürzeren Zeitraum als t2min auf dem Wert S2 konstant bleibt, liegt ein Fall vor, bei welchem der Flüssigkeitszulauf in den Pumpensumpf den Flüssigkeitsablauf aufgrund des Abpumpvorganges durch die Pumpe kompensiert, so dass der Flüssigkeitsspiegel konstant bleibt. In diesem Zustand ist der Drucksensor nicht freigepumpt, obwohl er keine weitere Änderung des Druckes erfasst. Somit kann zu diesem Zeitpunkt keine Messung des Umgebungsdruckes durchgeführt werden. Wenn jedoch das Sensorsignal in einem Zeitraum t2 > t2min konstant auf dem Wert S2 bleibt, kann davon ausgegangen werden, dass das Flüssigkeitsniveau unter das Niveau S2 des Sensors abgesenkt wurde und der Sensor zu diesem Zeitpunkt somit frei, d. h. außerhalb des Fluids bzw. der Flüssigkeit liegt und den Umgebungsdruck erfassen kann.
  • Im Anschluss an die Bestimmung des Umgebungsdruckes läuft der Pumpensumpf wieder voll, und nachfolgend ermittelte Druckwerte können auf Grundlage des Umgebungsdruckes korrigiert werden. Die Erfassung des Umgebungsdruckes erfolgt zu vorbestimmten Zeitpunkten, beispielsweise stündlich. Da Änderungen des Umgebungsdruckes wesentlich langsamer bzw. träger erfolgen als Änderungen des Flüssigkeitsniveaus, sind einzelne Messungen des Umgebungsdruckes in vorbestimmten Zeitintervallen ausreichend, um den in der Flüssigkeit bzw. dem Fluid erfassten Druck zu korrigieren, um die exakte Höhe des Flüssigkeitsstandes bestimmen zu können. Der Flüssigkeitsstand ist proportional zum Differenzdruck zwischen Fluiddruck und Umgebungsdruck.
  • Fig. 2 zeigt ein Diagramm entsprechend Fig. 1, welches einen weiteren Zustand veranschaulicht, in welchem keine Messung des Umgebungsdruckes vorgenommen wird. Wie anhand von Fig. 1 beschrieben, wird zunächst durch Starten der Pumpe das Flüssigkeitsniveau abgesenkt, was von dem Drucksensor erfasst wird, welcher einen Signalpegel 2 ausgibt. Zu einem Zeitpunkt T1 bleibt das Signal 2 in der Nähe des Niveaus S2 des Sensors konstant. Dies veranlasst die Steuereinrichtung zunächst zu der Annahme, dass das Niveau S2 erreicht bzw. unterschritten sei, so dass der Sensor freigepumpt ist. Folglich bestimmt sie nun, wie anhand von Fig. 1 erläutert ist, das Intervall t1, in welchem die Pumpe weiterlaufen muss, um den Flüssigkeitsspiegel um das vorbestimmte Maß h1 abzusenken. Nach Ablauf der Zeitspanne t1 wird die Pumpe abgeschaltet. In dem in Fig. 2 gezeigten Fall steigt nun nach Ablauf des Intervalls t1 das Signal 2 unmittelbar wieder an. Der Signalpegel 2 bleibt somit nicht, wie anhand von Fig. 1 erläutert, für eine Zeitdauer t2 > t2min konstant. Aus dem unmittelbaren Wiederanstieg des Signalpegels 2 kann nun geschlossen werden, dass tatsächlich nicht das Flüssigkeitsniveau unter das Niveau S2 abgesenkt worden ist, sondern dass lediglich ein Zulauf in den Pumpensumpf genau der durch die Pumpe abgepumpten Fluid- bzw. Flüssigkeitsmenge entsprochen hat, so dass in dem Intervall t1 der Signalpegel 2 konstant war. Aufgrund des Wiederanstiegs des Signalpegels 2 vor Ablauf der Zeitspanne t2min erkennt die Steuereinrichtung nun einen Fehler und führt keine Bestimmung des Umgebungsdruckes aus, sondern startet die Pumpe erneut, um den beschriebenen Vorgang von vorne zu beginnen und den Umgebungsdruck zu bestimmen.
  • Durch das zuvor beschriebene Verfahren kann ohne zusätzliche Sensoren ziemlich genau derjenige Zustand bestimmt werden, in welchem der Drucksensor ausreichend freigepumpt ist, um den Umgebungsdruck zu bestimmen. Alternativ kann beispielsweise ein zweiter Sensor in Form eines Drucksensors oder eines anderen Niveau- oder Feuchtsensors vorgesehen sein, welcher erfasst, ob der zur Druckmessung verwendete Drucksensor oberhalb oder unterhalb des Flüssigkeitsspiegels gelegen ist. Dies ist wichtig, um mit ein und demselben Sensor den Umgebungsdruck und den Druck in dem Fluid zu unterschiedlichen Zeitpunkten bestimmen zu können und den in dem Fluid gemessenen Druck auf Grundlage des Umgebungsdruckes korrigieren zu können bzw. den Differenzdruck bestimmen zu können. Alternativ kann beispielsweise im Bereich des oberen Endes einer Tauchpumpe ein Drucksensor zur Bestimmung des Umgebungsdruckes nach Absenken des Fluidspiegels angeordnet und im Bereich des unteren Endes der Tauchpumpe ein weiterer Drucksensor zur Bestimmung des Fluiddruckes vorgesehen sein. Auch bei dieser Anordnung bewirkt die Druckmessung von Umgebungsdruck und Fluiddruck zu zwei verschiedenen Zeitpunkten, dass es nicht erforderlich ist, den Drucksensor zur Bestimmung des Umgebungsdruckes ständig oberhalb des Fluidspiegels zu halten, was zusätzliche Verbindungsleitungen erfordern würde.
  • Eine weitere beispielhafte Anwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Differenzdruckmessung in einem geschlossenen Heizungskreislauf, um den von einer Umwälzpumpe erzeugten Druck zu bestimmen. Hierzu wird, vorzugsweise an der Druckseite der Pumpe, zu einem Zeitpunkt, an dem die Pumpe abgeschaltet ist, ein erster Druck und zu einem anderen Zeitpunkt, zu dem die Pumpe eingeschaltet ist, ein zweiter Druck erfasst. Anschließend kann der Differenzdruck zwischen beiden erfassten Druckwerten bestimmt werden. Auch hier kann auf einen Differenzdrucksensor, welcher ständig den Differenzdruck zwischen Saug- und Druckseite der Pumpe erfasst, verzichtet werden. Es ist lediglich ein Absolutdrucksensor erforderlich, welcher die beiden zu vergleichenden oder voneinander zu subtrahierenden Drücke zu zwei verschiedenen Zeitpunkten bestimmt, wobei zuerst der erste oder auch zuerst der zweite Druckwert bestimmt werden kann.

Claims (20)

  1. Verfahren zur Erfassung eines Differenzdruckes oder zur Korrektur eines in einem Fluid erfassten Druckwertes auf Grundlage eines anderen Druckes, dadurch gekennzeichnet, dass zu einem Zeitpunkt ein erster Druck und zu einem anderen Zeitpunkt ein zweiter Druck erfasst wird und der zweite Druck auf Grundlage des ersten Druckes korrigiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem zumindest ein als Niveausensor in einer Pumpe dienender Drucksensor vorgesehen ist und zu dem einem Zeitpunkt der Umgebungsdruck und zu dem anderen Zeitpunkt der Druck des von der Pumpe zu fördernden Fluids erfasst wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem der Drucksensor zum Erfassen des Umgebungsdruckes zu dem einen Zeitpunkt in eine Position oberhalb der Oberfläche des zu fördernden Fluids gebracht wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei welchem der Drucksensor zum Erfassen des Druckes des zu fördernden Fluids zu dem anderen Zeitpunkt in eine Position unterhalb der Oberfläche des zu fördernden Fluids gebracht wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei welchem zur Bestimmung des Umgebungsdruckes das Fluidniveau unter das Niveau (S2) des Drucksensors abgesenkt wird und der Drucksensor den Umgebungsdruck zur Korrektur des in dem Fluid erfassten Druckwertes erfasst.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem nach Erreichen des Niveaus (S2) des Drucksensors das Fluidniveau auf einen vorbestimmten Wert (S1) unterhalb des Niveaus (S2) des Drucksensors abgesenkt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem das Fluidniveau nach Erreichen des Niveaus (S2) des Drucksensors während einer vorbestimmten Zeitspanne (t1) weiter abgesenkt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, bei welchem die Zeitspanne auf Grundlage der zuvor von dem Niveausensor erfassten Absinkgeschwindigkeit (dh/dt) des Fluidniveaus berechnet wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei welchem die Pumpe nach Erreichen des Niveaus (S2) des Drucksensors nach Ablauf der vorbestimmten Zeitspanne (t1) oder bei Erreichen eines vorbestimmten Fluidniveaus (S1) unterhalb des Niveaus (S2) des Drucksensors abgeschaltet wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, bei welchem die Erfassung des Umgebungsdruckes nur erfolgt, wenn das Fluidniveau während einer vorbestimmten Zeitspanne (t2) unterhalb des Niveaus (S2) des Drucksensors verbleibt.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem die Pumpe wieder gestartet wird, wenn eine Erfassung des Umgebungsdruckes nicht erfolgt.
  12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem ein Verfahrensschritt zur Ermittlung des Umgebungsdruckes gestartet wird, wenn das Fluidniveau mit einer vorbestimmten Mindestgeschwindigkeit zu sinken beginnt.
  13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem eine Erfassung des Druckes des umgebenden Mediums zu vorbestimmten vorzugsweise regelmäßigen Zeitpunkten durchgeführt wird.
  14. Pumpensystem mit einem Niveausensor, welcher einen Drucksensor zur Bestimmung eines Absolutdruckes aufweist, und einer Steuereinrichtung, welche die Pumpe in Abhängigkeit der Messwerte des Niveausensors ein- und/oder ausschaltet, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe eine Kalibrierungseinrichtung aufweist, welche die Pumpe so steuert, dass zur Kalibrierung ein Fluidniveau unter das Niveau eines Drucksensors abgesenkt wird, so dass dieser den Umgebungsdruck erfasst.
  15. Pumpensystem nach Anspruch 14, bei welchem der Niveausensor, die Steuereinrichtung und die Kalibrierungseinrichtung Bestandteil eines Pumpenaggregates sind.
  16. Pumpensystem nach Anspruch 14 oder 15, bei welchem der Drucksensor oberhalb des Saugmundes der Pumpe angeordnet ist.
  17. Pumpensystem nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei welchem der Drucksensor am Stator- oder Pumpengehäuse angebracht ist.
  18. Pumpensystem nach einem der Ansprüche 14 bis 17, bei welchem eine die Kalibrierungseinrichtung umfassende Steuereinrichtung in einem Klemmenkasten oder in dem Pumpen- oder Statorgehäuse angeordnet ist.
  19. Pumpensystem nach einem der Ansprüche 14 bis 18, bei welchem der Drucksensor ein einseitig beaufschlagter Absolutdrucksensor ist.
  20. Verwendung eines einseitig beaufschlagten Drucksensors in einem Pumpensystem nach einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei der Drucksensor nur über elektrische Anschlussleitungen verfügt.
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