EP1811178B1 - Anordnung zum Fördern eines Fluids - Google Patents

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EP1811178B1
EP1811178B1 EP06001388A EP06001388A EP1811178B1 EP 1811178 B1 EP1811178 B1 EP 1811178B1 EP 06001388 A EP06001388 A EP 06001388A EP 06001388 A EP06001388 A EP 06001388A EP 1811178 B1 EP1811178 B1 EP 1811178B1
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EP
European Patent Office
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pump
pressure
delivery line
line
fluid
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EP06001388A
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English (en)
French (fr)
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EP1811178A1 (de
Inventor
Steffen Simon
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.)
Mato Maschinen und Metallwarenfabrik Curt Matthaei GmbH and Co KG
Original Assignee
Mato Maschinen und Metallwarenfabrik Curt Matthaei GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by Mato Maschinen und Metallwarenfabrik Curt Matthaei GmbH and Co KG filed Critical Mato Maschinen und Metallwarenfabrik Curt Matthaei GmbH and Co KG
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Priority to AT06001388T priority patent/ATE445780T1/de
Priority to EP06001388A priority patent/EP1811178B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/02—Stopping, starting, unloading or idling control
    • F04B49/022—Stopping, starting, unloading or idling control by means of pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2205/00—Fluid parameters
    • F04B2205/05—Pressure after the pump outlet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/06—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations specially adapted for stopping, starting, idling or no-load operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/08—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the rotational speed

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for conveying a fluid, preferably a relatively high viscosity fluid, in particular an oil, with an electrically operated pump, a suction line to the pump and a Pressure line from the pump, wherein means for opening and closing the pressure line cooperates with the pump remote end of the pressure line, further comprising means for preventing backflow of the fluid, means for limiting the maximum pressure of the pump, and cooperating with the pressure line means for determining the pressure in the pressure line and driving the pump motor, which is controlled so that the shutdown of the pump motor is below the maximum pressure of the pump.
  • a fluid preferably a relatively high viscosity fluid, in particular an oil
  • an arrangement for conveying oil which is characterized by a very simple structure and low cost.
  • the arrangement uses a pump with on / off switch. From the pump, a pressure line leads to the device for opening and closing the pressure line.
  • This device is designed for example as a dispensing gun.
  • the device for limiting the maximum pressure of the pump is designed as a bypass valve. If the dispensing gun is opened with the maximum pressure of the pump built up at the bypass valve, the pressure drops. Depending on the operating conditions, a high line pressure or a lower line pressure may occur when the dispensing gun is open.
  • a high line pressure with the dispensing gun open is noted when, for example, a high-resistance line, particularly a long line, is used, the delivered fluid has a high viscosity and a low temperature.
  • a small line cross-section and a high flow rate also lead to a high line pressure with open dispensing gun.
  • a low line pressure with the dispensing gun open adjusts to a low resistance line, for example, a short line, low viscosity, high temperature, large line cross section, low capacity.
  • the means for preventing the backflow of the fluid is designed as a check valve, which is integrated in the pressure line.
  • the means for detecting the pressure in the pressure line and driving the pump motor is arranged, which is designed as a pressure switch.
  • the pressure switch gives the signal pump "off” upon reaching a pressure which is slightly below the maximum pressure of the pump, which is limited by the bypass valve.
  • the pressure switch gives the signal pump "on” at a pressure that is much lower.
  • Such an arrangement is for example off CA-2,151,919-A1 known.
  • the subject-matter of claim 1 is delimited in two parts from the disclosure of this document.
  • a bypass valve is usually provided, which limits the maximum pressure of the pump and thus ensures that the pump motor is not blocked or overloaded after closing the oil line.
  • the pump must be switched off or off after the end of the dispensing process, ie after use.
  • the pressure switch fulfills this task.
  • the setting is chosen in the known arrangement so that the shutdown (pump off) is just below the p max of the pump. The difference, thus the required security, can not be too big can be selected because the pressure in the line - with the gun open during the tapping process - under certain circumstances comes close to the switch-off point of the pressure switch.
  • the line pressure may also rise slightly above the switch-off point of the pressure switch.
  • the pump shuts off and then turns on again shortly after, as the gun is still open.
  • This creates a "fluttering" of the pressure switch. It is known to counteract this phenomenon by combining the pressure switch with a timer. However, this does not fundamentally prevent the "fluttering", but stretches it only by the time delay. Basically, however, this system is dependent on the proper function and the exact setting of the pressure switch. If pressure values in the system change, the switching function may fail and thus the pump may overheat with total failure.
  • the object of the invention is to develop an arrangement of the type mentioned so that the pump automatically turns on and off, no fluttering of the control takes place at the different operating conditions of the arrangement and an unwanted hot running of the pump is prevented.
  • the device for determining the pressure in the pressure line is designed as a pressure switch or a transmitter, which cooperates with a control unit. Furthermore, it is proposed in particular that the device which determines the flow of the fluid through the pressure line, is designed as a pulse generator, which cooperates with a control unit. Both of these devices preferably interact with the control unit of the engine.
  • suction line and pressure line are to be understood in this context comprehensively, thus also in the sense of suction side of the pump and pressure side of the pump or Saugzugang the pump and pressure outlet of the pump.
  • An advantage of the inventive arrangement that the point that is assigned to the signal "pressure high”, with sufficient certainty (difference) can be set to the maximum pressure p max of the pump. It is therefore not necessary to adjust the pressure adjustment individually to a pump.
  • the control unit thus functions independently of production fluctuations of the device for limiting the maximum pressure of the pump, specifically the bypass valve, and the overall system. By polling pressure and flow, an unwanted switching on / off of the pump, thus flutter, is prevented. As long as the fluid, especially oil flows, and pulses are detected, the pump motor can continue running. It is tapped fluid, especially oil.
  • the unwanted hot running of the pump is reliably prevented because the signal for "pressure high” with sufficient certainty of p max of the pump is removed and the signal "no pulses" no flow of the fluid, in particular no oil flow means.
  • the pump motor can be switched off.
  • the pump is preferably designed as a positive displacement pump, in particular as a gear pump or piston pump.
  • FIG. 1 illustrates a conventional electric pump 1 with a pump part 2 and an electric drive 3.
  • an unillustrated bypass valve is integrated, which has the task to limit the maximum pressure p max of the pump 1.
  • the reference numeral 4 the suction port of the pump part 2, denoted by the reference numeral 5, the pressure output of the pump part 2.
  • the suction port 4 and pressure outlet 5 are part of the suction line or pressure line of the pump 1, these lines can be designed as quite quite long lines.
  • a dispensing gun or dispensing valve is connected.
  • the pump serves to convey oil.
  • the reference numeral 6 denotes an on / off switch of the pump 1
  • the power connection of the pump is designated by the reference numeral 7.
  • a base 8 serves to receive the pump housing.
  • the operator turns on the pump by means of the on / off switch 6.
  • the distance from the operator to the pump is large.
  • the maximum pressure of the pump is limited by the bypass valve.
  • the dispensing gun is opened, the pressure drops.
  • the line pressure varies over time as a function of the resistance of the line, in particular the length the line, the viscosity and temperature of the fluid to be delivered, the line cross-section of the pressure line and the flow rate depends.
  • the electric pump 1 has the pressure output 5 and the pressure line additionally has a check valve 9 and, in the flow direction of the fluid behind it, a pressure switch 10. This acts via an electrical line 11 with the integrated into the pump 1, not illustrated control together.
  • the pump turns on and off automatically.
  • the On / Off function depends on the function and setting of the pressure switch 10. Its setting is selected so that the switch-off point (pump off) is just below the p max of the pump.
  • the difference (safety) can not be chosen too large, because the pressure in the pressure line - with the gun open, during the tapping - under certain circumstances comes close to the switch-off of the pressure switch 10. If the operator then only partially opens the dispensing gun to meter the dispensing operation in the final phase, the line pressure may also rise slightly above the switch-off point of the pressure switch 10. The result is that the pump 1 shuts off and shortly thereafter turns on again, as the gun is still open. This results in a "fluttering" of the pressure switch 10. If pressure values in the system change, it can lead to failure of the switching function and thus to overheating of the pump with total failure. Altered pressure values may result, for example, from changing viscosities as a result of changed ambient temperatures during the seasons.
  • the pressure output 5 has a pulse generator 12, by means of an electrical line 13 is connected to the control of the electric pump 1.
  • the pulse generator 12 is detected whether the pressure output 5 is flowed through with fluid. If it flows through with fluid, for example oil, the pulse generator 12 pulses to the control of the pump 1 on, the pressure output 5 is not flowed through, the pulser 12 gives no pulses to the controller.
  • a transmitter can be provided.
  • the pump part 2 of the electric pump 1 is designed as a positive displacement pump, in particular as a gear pump or piston pump.
  • the integrated in the pressure output 5 check valve 9 is seen in the flow direction, in front of the pressure switch / transmitter 10 and the pulse generator 12 is arranged.
  • the transmitter 10 Based on the variant of the transmitter 10 is thus located at the pressure outlet 5 of the pump 1 in addition to the check valve 9 of the transmitter 10, the pressure proportionally into a signal (for example 0 to 16 bar corresponds to 0 to 10 V DC) converts and to the control unit transmitted.
  • the pulse generator 12 is arranged, which informs the control unit by pulses, whether a flow is present or whether the liquid is in the line.
  • the particular advantage of the aforementioned arrangement and its control specification is the fact that the point 1.1 (pressure high) can be set with sufficient certainty to p max of the pump. It is therefore not necessary to adjust the pressure adjustment individually to a pump.
  • the control unit thus functions independently of production fluctuations of the bypass valve of the pump and the entire system.
  • the query pressure and flow prevents unintentional switching on / off of the pump (flutter). As long as oil flows and pulses are detected, the pump motor can continue to run, it is tapped oil. A metered spigot with only partially opened dispensing gun causes no problem for the controller.
  • Signal 1.1 high pressure
  • Signal 2.2 no pulses
  • the pump motor can thus be switched off.
  • the pressure p max is about 16 bar.
  • the signal "pressure high” of the pressure switch or transmitter is designed for 11 to 12 bar.
  • the signal “low pressure” of the pressure switch or transmitter is designed for 5 to 6 bar.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Fördern eines Fluids, vorzugsweise eines relativ hohe Viskosität aufweisenden Fluids, insbesondere eines Öls, mit einer elektrisch betriebenen Pumpe, einer Saugleitung zur Pumpe und einer Druckleitung von der Pumpe, wobei mit dem pumpenfernen Ende der Druckleitung eine Einrichtung zum Öffnen und Schließen der Druckleitung zusammenwirkt, ferner mit einer Einrichtung zum Verhindern des Rückströmens des Fluids, einer Einrichtung zum Begrenzen des maximalen Drucks der Pumpe, sowie einer mit der Druckleitung zusammenwirkenden Einrichtung zum Ermitteln des Drucks in der Druckleitung und Ansteuern des Pumpenmotors, die so angesteuert wird, dass das Abschalten des Pumpenmotors unterhalb des maximalen Drucks der Pumpe erfolgt.
  • Aus dem Stand der Technik ist eine Anordnung zum Fördern von Öl bekannt, die sich durch einen sehr einfachen Aufbau und niedrige Kosten auszeichnet. Bei der Anordnung findet eine Pumpe mit Ein- / Aus-Schalter Verwendung. Von der Pumpe führt eine Druckleitung zur Einrichtung zum Öffnen und Schließen der Druckleitung. Diese Einrichtung ist beispielsweise als Abgabepistole ausgebildet. Die Einrichtung zum Begrenzen des maximalen Drucks der Pumpe ist als Bypass-Ventil ausgebildet. Wird bei am Bypass-Ventil aufgebautem maximalen Druck der Pumpe die Abgabepistole geöffnet, fällt der Druck ab. Es kann sich in Abhängigkeit von den Betriebszuständen ein hoher Leitungsdruck oder ein niedrigerer Leitungsdruck bei geöffneter Abgabepistole einstellen. Ein hoher Leitungsdruck bei geöffneter Abgabepistole ist zu verzeichnen, wenn zum Beispiel eine Leitung mit hohem Widerstand, insbesondere eine lange Leitung, verwendet wird, das geförderte Fluid eine hohe Viskosität und eine niedrige Temperatur aufweist. Ein kleiner Leitungsquerschnitt und eine hohe Förderleistung führen gleichfalls zu einem hohen Leitungsdruck bei geöffneter Abgabepistole. Dementsprechend stellt sich ein niedriger Leitungsdruck bei geöffneter Abgabepistole bei einer Leitung mit niedrigem Widerstand, zum Beispiel einer kurzen Leitung, bei niedriger Viskosität, hoher Temperatur, großem Leitungsquerschnitt, niedriger Förderleistung ein.
  • Bei einer solchen Anordnung schaltet der Bediener die Pumpe von Hand ein und aus. Bei einer Installation der Pumpe in einem separaten Ölraum sind die Entfernungen für den Bediener zu lang. Die Verlegung des Ein- / Aus-Schalters an die Abgabestelle ist nicht praktikabel und kann dazu führen, dass vergessen wird, die Pumpe nach Gebrauch abzuschalten. Dies würde zu einem Heißlaufen und damit zur Zerstörung der Pumpe führen.
  • Um diesen Nachteil zu verhindern, ist bereits aus dem Stand der Technik eine Anordnung zum Fördern des Fluids, konkret von Öl, gemäß der Eingangs genannten Art bekannt geworden. Dort ist die Einrichtung zum Verhindern des Zurückströmens des Fluids als Rückschlagventil ausgebildet, das in die Druckleitung integriert ist. In Fließrichtung dem Rückschlagventil folgend, ist die Einrichtung zum Ermitteln des Drucks in der Druckleitung und Ansteuern des Pumpenmotors angeordnet, die als Druckschalter ausgebildet ist. Der Druckschalter gibt das Signal Pumpe "Aus" bei Erreichen eines Drucks, der geringfügig unter dem maximalen Druck der Pumpe liegt, der durch das Bypass-Ventil begrenzt wird. Der Druckschalter gibt das Signal Pumpe "Ein" bei einem Druck, der wesentlich niedriger liegt. Eine solche Anordnung ist zum Beispiel aus CA-2,151,919-A1 bekannt. Der Gegenstand des Anspruchs 1 ist in zweiteiliger Fassung gegenüber der Offenbarung dieser Druckschrift abgegrenzt.
  • Nachteilig ist bei einer solchen Druckschalter-Steuerung, dass die Funktion Ein/Aus von der Funktion und der exakten Einstellung des Druckschalters abhängig ist. Durch veränderte Druckparameter kann es dazu kommen, dass die Pumpe nicht mehr selbsttätig abschaltet und dann heiß läuft. Die Einstellung des Druckschalters ist schwierig und muss unter Umständen an die Anlageninstallation angepasst werden. Dies ist mit einem erhöhten Serviceaufwand verbunden.
  • Auch bei einer solchen Pumpe mit Druckschalter-Steuerung ist in der Regel ein Bypass-Ventil vorgesehen, das den maximalen Druck der Pumpe begrenzt und somit sicherstellt, dass der Pumpenmotor nach dem Schließen der Ölleitung nicht blockiert bzw. überlastet wird. Ein Heißlaufen der Pumpe wird dadurch aber nicht verhindert. Die Pumpe muss nach dem Beenden des Zapfvorgangs, somit nach dem Gebrauch, ab- oder ausgestellt werden. Der Druckschalter erfüllt diese Aufgabe. Die Einstellung wird bei der bekannten Anordnung so gewählt, dass der Abschaltpunkt (Pumpe aus) knapp unter dem pmax der Pumpe liegt. Die Differenz, somit die erforderliche Sicherheit, kann aber nicht zu groß gewählt werden, weil der Druck in der Leitung - bei geöffneter Pistole während des Zapfvorgangs - unter bestimmten Umständen nahe an den Ausschaltpunkt des Druckschalters kommt. Wenn der Bediener dann die Abgabepistole nur zum Teil öffnet, um den Zapfvorgang in der Endphase zu dosieren, kann der Leitungsdruck auch leicht über den Ausschaltpunkt des Druckschalters steigen. Die Folge ist, dass die Pumpe abschaltet und kurz darauf wieder einschaltet, da die Pistole nach wie vor geöffnet ist. Es entsteht so ein "Flattern" des Druckschalters. - Es ist bekannt, diesem Phänomen durch die Kombination des Druckschalters mit einem Zeitschalter zu begegnen. Dieser verhindert aber nicht grundsätzlich das "Flattern", sondern streckt es nur durch die Zeitverzögerung. Grundsätzlich ist auch dieses System aber von der einwandfreien Funktion sowie der exakten Einstellung des Druckschalters abhängig. Verändern sich Druckwerte in dem System, kann es zum Ausfall der Schaltfunktion und somit zum Heißlaufen der Pumpe mit Totalausfall kommen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung der Eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass die Pumpe selbsttätig ein- und ausschaltet, bei den unterschiedlichen Betriebszuständen der Anordnung kein Flattern der Steuerung erfolgt und ein ungewolltes Heißlaufen der Pumpe verhindert wird.
  • Gelöst wird die Aufgabe bei einer Anordnung der Eingangs genannten Art dadurch, dass mit der Druckleitung einer Einrichtung zusammenwirkt, die den Durchfluss des Fluids durch die Druckleitung ermittelt, wobei die Steuerung des Pumpenmotors so ausgelegt ist, dass
    • bei hohem Druck und keinem Durchfluss durch die Druckleitung der Pumpenmotor ausgeschaltet ist,
    • bei hohem Druck und Durchfluss durch die Druckleitung der Pumpenmotor eingeschaltet ist,
    • bei niedrigem Druck und keinem Durchfluss durch die Druckleitung der Pumpenmotor eingeschaltet ist,
    • bei niedrigem Druck und Durchfluss durch die Druckleitung der Pumpenmotor eingeschaltet ist.
  • Es wird insbesondere vorgeschlagen, dass die Einrichtung zum Ermitteln des Drucks in der Druckleitung als Druckschalter oder Messumformer ausgebildet ist, der mit einer Steuereinheit zusammenwirkt. Ferner wird insbesondere vorgeschlagen, dass die Einrichtung, die den Durchfluss des Fluids durch die Druckleitung ermittelt, als Impulsgeber ausgebildet ist, der mit einer Steuereinheit zusammenwirkt. Beide vorgenannte Einrichtungen wirken vorzugsweise mit der Steuereinheit des Motors zusammen.
  • Wesentlich ist somit bei der vorliegenden Erfindung, dass nicht nur der Druck in der Druckleitung, sondern auch der Durchfluss die Druckleitung ermittelt wird. Die Begriffe Saugleitung und Druckleitung sind in diesem Zusammenhang umfassend zu verstehen, somit auch im Sinne von Saugseite der Pumpe und Druckseite der Pumpe oder Saugzugang der Pumpe und Druckausgang der Pumpe.
  • Es stehen für die Steuerung der Anordnung somit die Parameter Druck hoch, Druck niedrig, Fluid, insbesondere Öl, fließt, und Fluid, insbesondere Öl, fließt nicht, zur Verfügung. Die Steuerung wird in vorbezeichnetem Sinne ausgelegt.
  • Von Vorteil ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung, dass der Punkt, der dem Signal "Druck hoch" zugeordnet ist, mit ausreichender Sicherheit (Differenz) zum maximalen Druck pmax der Pumpe eingestellt werden kann. Es ist damit nicht notwendig, die Druckjustierung individuell an eine Pumpe anzupassen. Die Steuereinheit funktioniert somit unabhängig von Produktionsschwankungen der Einrichtung zum Begrenzen des maximalen Drucks der Pumpe, konkret des Bypass-Ventils, und des Gesamtsystems. Durch die Abfrage Druck und Durchfluss wird ein ungewolltes Ein- / Ausschalten der Pumpe, somit Flattern, verhindert. Solange das Fluid, insbesondere Öl, fließt, und Impulse erfasst werden, kann der Pumpenmotor weiterlaufen. Es wird Fluid, insbesondere Öl gezapft.
  • Das ungewollte Heißlaufen der Pumpe wird sicher verhindert, da das Signal für "Druck hoch" mit ausreichender Sicherheit von pmax der Pumpe entfernt ist und das Signal "keine Impulse" keinen Fluss des Fluids, insbesondere keinen Ölfluss, bedeutet. Der Pumpenmotor kann ausgeschaltet werden.
  • Die Pumpe ist vorzugsweise als Verdrängerpumpe, insbesondere als Zahnradpumpe oder Kolbenpumpe ausgebildet.
  • Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung der Figuren sowie den Figuren selbst dargestellt, wobei bemerkt wird, dass alle Einzelmerkmale und alle Kombinationen von Einzelmerkmalen erfindungswesentlich sind.
  • In den Figuren ist, zur besseren Verdeutlichung der Erfindung, zunächst der Stand der Technik verdeutlicht und dann die Erfindung anhand einer Ausführungsform beispielsweise dargestellt, ohne hierauf beschränkt zu sein. Es stellt dar:
    • Figur 1
    zum Stand der Technik eine Ansicht einer Anordnung zum Fördern eines Fluids, in einer ersten Ausführungsform,
    Figur 2
    ein Druck-Zeit-Diagramm zur Verdeutlichung der Wirkungsweise der Anordnung nach Figur 1,
    Figur 3
    zum Stand der Technik eine räumliche Ansicht einer Anordnung zum Fördern eines Fluids, gemäß einer zweiten Ausführungsform,
    Figur 4
    ein Druck-Zeit-Diagramm zur Verdeutlichung der Wirkungsweise der Anordnung nach Figur 3,
    Figur 5
    die erfindungsgemäße Anordnung zum Fördern eines Fluids, insbesondere eines Öls,
    Figur 6
    ein Druck-Zeit-Diagramm zur Veranschaulichung der Funktion der in Figur 5 gezeigten Anordnung.
  • Figur 1 veranschaulicht eine übliche Elektropumpe 1 mit einem Pumpenteil 2 und einem Elektroantrieb 3. In die Elektropumpe 1 ist ein nicht veranschaulichtes Bypass-Ventil integriert, dem die Aufgabe zukommt, den maximalen Druck pmax der Pumpe 1 zu begrenzen.
  • Mit der Bezugsziffer 4 ist der Saugzugang des Pumpenteils 2, mit der Bezugsziffer 5 der Druckausgang des Pumpenteils 2 bezeichnet. Der Saugzugang 4 und Druckausgang 5 stellen Bestandteil der Saugleitung bzw. Druckleitung der Pumpe 1 dar, diese Leitungen können als durchaus recht lange Leitungen ausgebildet sein. Mit dem dem Pumpenteil 2 abgewandten Ende der Druckleitung ist eine Abgabepistole bzw. Zapfventil verbunden. Im Ausführungsbeispiel dient die Pumpe dem Fördern von Öl.
  • Mit der Bezugsziffer 6 ist ein Ein- / Aus-Schalter der Pumpe 1 bezeichnet, der Stromanschluss der Pumpe ist mit der Bezugsziffer 7 bezeichnet. Ein Sockel 8 dient der Aufnahme des Pumpengehäuses.
  • Bei dieser Ausführungsform, die sich durch einen äußerst einfachen Aufbau auszeichnet, schaltet der Bediener die Pumpe mittels des Ein-/ Aus-Schalters 6 ein. Bei der Installation der Pumpe 1 in einem separaten Ölraum ist die Entfernung des Bedieners zur Pumpe groß. Wie dem Druck-Zeit-Diagramm nach Figur 2 zu entnehmen ist, wird der maximale Druck der Pumpe durch das Bypass-Ventil begrenzt. Wird die Abgabepistole geöffnet, fällt der Druck ab. Es stellt sich bei geöffneter Abgabepistole ein unterschiedlich hoher Leitungsdruck im Zeitverlauf dar, der vom Widerstand der Leitung, insbesondere der Länge der Leitung, der Viskosität und Temperatur des zu fördernden Fluids, dem Leitungsquerschnitt der Druckleitung und der Förderleistung abhängt.
  • Bei der zum Stand der Technik veranschaulichten zweiten Ausführungsform gemäß der Figuren 3 und 4 weist bei der gegenüber der Ausführungsform nach Figur 1 unverändert gestalteten Elektropumpe 1 der Druckausgang 5 bzw. die Druckleitung zusätzlich ein Rückschlagventil 9 und, in Fließrichtung des Fluids, hinter diesem, einen Druckschalter 10 auf. Dieser wirkt über eine elektrische Leitung 11 mit der in die Pumpe 1 integrierten, nicht veranschaulichten Steuerung zusammen.
  • Bei dieser bekannten Ausführungsform schaltet sich die Pumpe selbsttätig ein und aus. Die Funktion Ein / Aus ist von der Funktion und der Einstellung des Druckschalters 10 abhängig. Dessen Einstellung wird so gewählt, dass der Abschaltpunkt (Pumpe aus) knapp unter dem pmax der Pumpe liegt. Die Differenz (Sicherheit) kann aber nicht zu groß gewählt werden, weil der Druck in der Druckleitung - bei geöffneter Pistole, während des Zapfvorgangs - unter bestimmten Umständen nahe an den Ausschaltpunkt des Druckschalters 10 kommt. Wenn der Bediener dann die Abgabepistole nur zum Teil öffnet, um den Zapfvorgang in der Endphase zu dosieren, kann der Leitungsdruck auch leicht über den Ausschaltpunkt des Druckschalters 10 steigen. Die Folge ist, dass die Pumpe 1 abschaltet und kurz darauf wieder einschaltet, da die Pistole nach wie vor geöffnet ist. Es entsteht so ein "Flattern" des Druckschalters 10. Verändern sich Druckwerte in dem System, kann es zum Ausfall der Schaltfunktion und somit zum Heißlaufen der Pumpe mit Totalausfall kommen. Veränderte Druckwerte können sich beispielsweise durch sich verändernde Viskositäten infolge veränderter Umgebungstemperaturen während der Jahreszeiten ergeben.
  • Die Ausführungsform nach den Figuren 5 und 6, die die erfindungsgemäße Gestaltung veranschaulicht, unterscheidet sich baulich von derjenigen nach der Figur 3 dadurch, dass in Strömungsrichtung hinter dem Druckschalter 10 oder Meßumformer der Druckausgang 5 einen Impulsgeber 12 aufweist, der mittels einer elektrischen Leitung 13 mit der Steuerung der Elektropumpe 1 verbunden ist. Mittels des Impulsgebers 12 wird erfasst, ob der Druckausgang 5 mit Fluid durchströmt wird. Wird er mit Fluid, zum Beispiel Öl, durchströmt, gibt der Impulsgeber 12 Impulse an die Steuerung der Pumpe 1 weiter, wird der Druckausgang 5 nicht durchströmt, gibt der Impulsgeber 12 keine Impulse an die Steuerung.
  • Statt des Druckschalters 10 kann ein Messumformer vorgesehen sein.
  • Das Pumpenteil 2 der Elektropumpe 1 ist als Verdrängerpumpe, insbesondere als Zahnradpumpe oder Kolbenpumpe ausgebildet.
  • Das in den Druckausgang 5 integrierte Rückschlagventil 9 ist, in Strömungsrichtung gesehen, vor dem Druckschalter / Messumformer 10 und dem Impulsgeber 12 angeordnet.
  • Bezogen auf die Variante des Messumformers 10 befindet sich somit am Druckausgang 5 der Pumpe 1 neben dem Rückschlagventil 9 der Messumformer 10, der Drücke proportional in ein Signal (zum Beispiel 0 bis 16 bar entspricht 0 bis 10 V-DC) umwandelt und an die Steuereinheit übermittelt. Dem Messumformer 10 folgend ist der Impulsgeber 12 angeordnet, der der Steuereinheit durch Impulse mitteilt, ob ein Durchfluss vorhanden ist oder ob die Flüssigkeit in der Leitung steht.
  • Es stehen für die Steuerung somit folgende Parameter zur Verfügung:
    • 1. vom Druckschalter oder Messumformer das Signal (zum Beispiel 0 bis 10 V-DC)
    • 1.1 Druck hoch
    • 1.2 Druck niedrig
    • 2. vom Impulsgeber geht das Signal an die Steuerung:
    • 2.1 Öl fließt (Impulse)
    • 2.2 Öl fließt nicht (keine Impulse).
  • Die Steuerung wird so ausgelegt:
    • Signal 1.1 (Druck hoch) + Signal 2.2 (keine Impulse) => Pumpe Motor aus
    • Signal 1.1 (Druck hoch) + Signal 2.1 (Impulse) => Pumpe Motor ein
    • Signal 1.2 (Druck niedrig) + Signal 2.2 (keine Impulse) => Pumpe Motor ein
    • Signal 1.2 (Druck niedrig) + Signal 2.1 (Impulse) => Pumpe Motor ein.
  • Der besondere Vorteil der vorgenannten Anordnung und deren Steuerungsvorgabe ist darin zu sehen, dass der Punkt 1.1 (Druck hoch) mit ausreichender Sicherheit zum pmax der Pumpe eingestellt werden kann. Es ist damit nicht notwendig, die Druckjustierung individuell an eine Pumpe anzupassen. Die Steuereinheit funktioniert somit unabhängig von Produktionsschwankungen des Bypass-Ventils der Pumpe und des Gesamtsystems.
  • Durch die Abfrage Druck und Durchfluss wird ein ungewolltes Ein- / Ausschalten der Pumpe (Flattern) verhindert. Solange Öl fließt und Impulse erfasst werden, kann der Pumpenmotor weiterlaufen, es wird Öl gezapft. Ein dosiertes Zapfen mit nur teilweise geöffneter Abgabepistole verursacht kein Problem für die Steuerung.
  • Das ungewollte Heißlaufen der Pumpe wird sicher verhindert. Das Signal 1.1 (Druck hoch) ist mit ausreichend Sicherheit vom pmax der Pumpe entfernt. Das Signal 2.2 (keine Impulse) bedeutet "kein Ölfluss". Der Pumpenmotor kann folglich ausgeschaltet werden.
  • Im konkreten Ausführungsbeispiel des Förderns von Öl beträgt der Druck pmax etwa 16 bar. Das Signal "Druck hoch" des Druckschalters bzw. Messumformers ist auf 11 bis 12 bar ausgelegt. Das Signal "Druck niedrig" des Druckschalters bzw. Messumformers ist auf 5 bis 6 bar ausgelegt.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung bzw. das Pumpensystem gemäß der Erfindung erfüllt eine Vielzahl von Aufgaben:
    • Das Pumpensystem schaltet selbsttätig ein und aus.
    • Es schaltet auch bei hohen Leitungswiderständen und bei nur teilweise geöffneter Pistole einwandfrei (kein "Flattern" der Steuerung).
    • Es lässt sich in einer kompakten Einheit verwirklichen. Dies bedeutet eine einfache Installation beim Anwender, es ist nur erforderlich, die Stromversorgung, die Saugseite und die Abgabeseite anzuschließen.
    • Das Pumpensystem funktioniert mit einer werkseitigen "Standard-Einstellung" unter allen Umständen und Anlagebedingungen.
    • Es wird ein ungewolltes Heißlaufen der Pumpe verhindert.

Claims (9)

  1. Anordnung zum Fördern eines Fluids, vorzugsweise eines eine relativ hohe Viskosität aufweisenden Fluids, insbesondere eines Öls, mit einer elektrisch betriebenen Pumpe (1), einer Saugleitung (4) zur Pumpe (1) und einer Druckleitung (5) von der Pumpe, wobei mit dem pumpenfernen Ende der Druckleitung (5) eine Einrichtung zum Öffnen und Schließen der Druckleitung (5) zusammenwirkt, ferner mit einer Einrichtung (9) zum Verhindern des Zurückströmens des Fluids, einer Einrichtung zum Begrenzen des maximalen Drucks der Pumpe, sowie einer mit der Druckleitung (5) zusammenwirkenden Einrichtung (10) zum Ermitteln des Drucks in der Druckleitung (5) und Ansteuern des Pumpenmotors (3), die so angesteuert wird, dass das Abschalten des Pumpenmotors (3) unterhalb des maximalen Drucks (pmax) der Pumpe (1) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Druckleitung (5) eine Einrichtung (12) zusammenwirkt, die den Durchfluss des Fluids durch die Druckleitung (5) ermittelt, wobei die Steuerung des Pumpenmotors (3) so ausgelegt ist, dass
    - bei hohem Druck und keinem Durchfluss durch die Druckleitung (5) der Pumpenmotor (3) ausgeschaltet ist,
    - bei hohem Druck und Durchfluss durch die Druckleitung (5) der Pumpenmotor (3) eingeschaltet ist,
    - bei niedrigem Druck und keinem Durchfluss durch die Druckleitung (5) der Pumpenmotor eingeschaltet ist,
    - bei niedrigem Druck und Durchfluss durch die Druckleitung (5) der Pumpenmotor (3) eingeschaltet ist.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (10) zum Ermitteln des Drucks in der Druckleitung (5) als Druckschalter oder Messumformer ausgebildet ist, der mit einer Steuereinheit zusammenwirkt.
  3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (12), die den Durchfluss des Fluids durch die Druckleitung (5) ermittelt, als Impulsgeber ausgebildet ist, der mit einer Steuereinheit zusammenwirkt.
  4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Druck (pmax) der Pumpe (1) 15 bis 16 bar beträgt.
  5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die den Druck in der Druckleitung (5) ermittelnde Einrichtung (10) bei einem hohen Druck von etwa 10 bis 12 bar schaltet.
  6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die den Druck in der Druckleitung (5) ermittelnde Einrichtung (10) bei einem niedrigen Druck von etwa 5 bis 6 bar schaltet.
  7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Begrenzen des maximalen Drucks der Pumpe (1) als Bypass-Ventil ausgebildet ist.
  8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Öffnen und Schließen der Druckleitung (5) als Abgabepistole ausgebildet ist.
  9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (1) als Verdrängerpumpe, insbesondere Zahnradpumpe oder Kolbenpumpe ausgebildet ist.
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