JP2005513340A - 調量ポンプ - Google Patents

Abstract

調量ポンプ（１）は、作業室を制限する作業ダイヤフラムと、該作業ダイヤフラムの昇降運動のためのポンプ駆動装置（２）とを有している。ポンプ駆動装置（２）は方向反転可能であり、押しのけエレメントは往復運動可能であり、その際、ポンプ駆動装置（２）の位置検出のための位置検出装置と、そのための電子式の制御装置（７）とが設けられており、さらに、入口弁および出口弁（１４）が配置されているポンプヘッドが設けられている。ポンプ駆動装置（２）は、ポジショニングモータ（１２）を有しており、最大の圧送量に比べて減じられた圧送量のために、押しのけエレメントに結合された部分でもって、その全作業運動の任意の範囲で、予め設定可能なストロークを伴って振り子式に往復運動可能である。少なくとも入口弁（１３）が外部制御されており、モータ駆動式の弁駆動装置を有している。電子式の制御装置（７）は少なくとも、入口弁および／または出口弁（１４）のモータ駆動式の弁駆動装置と、ポンプ駆動装置（２）のポジショニングモータ（１２）と、押しのけエレメントおよび／またはポンプ駆動装置（２）の位置を検出するための位置検出装置（３２）とに接続されている。電子的に制御可能なポジショニングモータ（１２）と、ポンプ駆動装置の全作業範囲の任意の範囲内での、ポンプ駆動装置の振り子式の往復運動と、外部制御式の入口弁および／または出口弁の使用とを組み合わせることで、それらを装備した調量ポンプの、大幅に拡張された使用範囲が可能になる。

Description

本発明は、調量ポンプ、特にダイヤフラム形調量ポンプであって、作業室を制限する作業ダイヤフラムまたはこれに類する押しのけエレメントと、該押しのけエレメントの昇降運動のためのポンプ駆動装置とが設けられており、該ポンプ駆動装置が方向反転可能であり、かつ押しのけエレメントが往復運動を実施可能であり、しかも、ポンプ駆動装置の位置検出のための位置検出装置と、そのための電子式の制御装置とが設けられており、さらに、入口弁および出口弁を配置するポンプヘッドが設けられている形式のものに関する。

この種の調量ポンプは種々異なる実施形態で知られている。電磁石式駆動装置により作動し、それに応じて迅速な作業ストロークを実施する調量ポンプが知られている。パルス（脈動）状の圧送によって、弁を制御するのに十分な差圧が生じる。

低い圧送速度および小さな調量量が望まれる調量ポンプのために、モータ式の回転型駆動装置が使用され、この回転型駆動装置は少なくとも調量ストロークの間緩慢に運転される。相応に僅かな差圧が生ぜしめられるので、弁におけるシール性の問題が生じる恐れがある。

欧州特許出願公開第０３２１３３９号明細書から公知の、調量ポンプの圧送出力を調整するための装置により、圧送ストロークまたは単位時間毎の圧送ストロークの回数を変更することが可能である。

圧送ストロークの変更は、ポンプ駆動装置が種々異なる旋回区分間で相応に種々異なるストロークを備えて、所定の出発位置を起点とした前後進運動を行うことにより実施される。

この調量ポンプの場合も、調節可能な少ない調量量の場合に、弁におけるシール性の問題が生じるので、ポンプの作業形式により入手される調量精度はこれによりかなり減じられてしまう。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５２５５５７号明細書により公知のダイヤフラム形調量ポンプの場合、特別な弁が、低い作業速度時および小さな差圧時ならびに小さな調量量時においても前記欠点を少なくとも大幅に回避するために使用される。しかしながらこの場合も、開弁および閉弁のために最低差圧が必要である。

しかしながら、例えばより長い時間にわたる、例えば数分にわたる作業ストロークが望まれる調量の場合、この敏感に反応する弁をもってしても、確実なシール性は達成され得ない。

さらに、調量量を調節するためにストローク長の機械式の変更が実施される調量ポンプが公知である。これにより、小さな圧送量のためにも、十分に高い圧送速度でもって作動し、この圧送速度は十分な差圧を生ぜしめるし、弁の機能のためにも十分である。しかし、弁の機能のために十分な作業速度により、圧送媒体が相応に高い速度でもって噴出される。このパルス状の圧送は調量ポンプの大抵の使用事例で望ましいことではない。

緩慢に作動するポンプの場合でも、迅速に作動するポンプの場合でも、弁機能のオーバーラップが起こり、このオーバーラップはとりわけ吐出側および吸込側の圧力関係に応じて不都合に圧送方向とは逆向きの圧送媒体逆流を引き起こし、ひいては調量精度に悪影響を及ぼす。

本発明の課題は、冒頭で述べた形式の調量ポンプを改良して、幅広い運転範囲をカバーすることができ、しかも、最小の調量量と、高い繰り返し精度と、種々異なる運転条件に合わせてポンプを正確に調整する可能性とを有しているような調量ポンプを提供することであって、その際ポンプは、圧送量が比較的大きい場合においても最小である場合においても、高い調量精度を有しているべきであり、さらに圧送速度は高い調量精度を維持したまま極端に低く調節することも可能であるべきである。

この課題を解決するために、ポンプ駆動装置が、ポジショニングモータを有しており、押しのけエレメントに結合された部分でもって、その全作業運動の任意の範囲で、予め設定可能なストロークを伴って振り子式に往復運動可能であり、これにより最大の圧送量に比べて圧送量を減じることが可能であって、かつ少なくとも２つの弁の内の少なくとも１つが外部制御されていて、モータ駆動式の弁駆動装置を有しており、さらに電子式の制御装置が少なくとも、入口弁および／または出口弁のモータ駆動式の弁駆動装置と、ポンプ駆動装置と、押しのけエレメントおよび／またはポンプ駆動装置の位置を検出するための位置検出装置とに接続されていることが提案される。

電子的に制御可能なポジショニングモータと、ポンプ駆動装置の全作業範囲の任意の範囲内での、ポンプ駆動装置の往復運動と、外部制御式の入口弁および／または出口弁の使用とを組み合わせることで、それらを装備した調量ポンプの、大幅に拡張された使用範囲が可能になる。

このことに基づいて、調量ポンプを最小の調量量のために極端に低い圧送速度でもって動かす可能性と、その際に正確に電子式の制御装置により起動制御可能であってかつそのことから、予め設定可能な時点で圧送差圧とは無関係に開弁または閉弁可能な弁によって、正確な調量を達成する可能性とが得られる。

その一方で高い圧送出力時および高速でのポンプ駆動時には、圧送媒体の背圧による逆流が、少なくとも外部制御式の弁の、適当な閉弁時間および開弁時間により減じられることができる。このことはまた、調量ポンプの調量精度および汎用性の改善にも寄与する。

最終的に、電子式の制御装置によるポジショニングモータの適切な起動制御を付加的に備えた、回転式のポンプ駆動装置における全作業運動の任意の範囲内での振り子式ストローク運動によって、往復ストロークが全作業範囲内での位置に関連して影響を及ぼされることが可能である。

３６０゜を包括する全作業運動内での振り子式ストローク運動の位置を、課題に合わせて選択することにより、押しのけエレメントの有効なストロークに対して影響を及ぼすことができる。クランク伝動装置を備えたポンプ駆動装置の一方の死点位置の範囲での振り子式ストローク運動の場合、与えられた旋回運動時に、両死点位置間の範囲でのストロークに比べて有効なストロークは減じられることになる。

本発明による調量ポンプは、そのポンプ駆動装置の全作業運動の任意の範囲で、振り子式に往復運動する作業ストロークでもって運転されることもできるし、回転により、最大の作業ストロークおよび相応に最大の、作業ストローク毎の圧送量をもって運転されることもできる。これにより、調量ポンプの広範で多彩な使用可能性が提供されている。

電子式の制御装置は、入口弁および／または出口弁のモータ駆動式の弁駆動装置を押しのけエレメントの位置に関連して可変に起動制御するために形成されていることができる。さらに、電子式の制御装置が、入口弁および／または出口弁のモータ駆動式の弁駆動装置を種々異なる運転パラメータに関連して、特に運転圧力、回転数、圧送媒体のコンシステンシなどに関連して起動制御するために形成されている可能性が存在する。

例えば、回転または往復ストローク範囲内での弁の切換位置は運転圧力に関連して、背圧の結果としての圧送出力降下が最小化されているように選択される。適当な切換位置は実験により得ることができ、さらに、運転圧力が変更される場合に、運転圧力に関連した切換位置の可変の調整を実施する可能性までもが存在している。この適当な設定はマニュアル式、アナログ式、またはデジタル式に実施されることができる。

電子式の制御装置は、種々異なる運転パラメータを記憶して該運転パラメータを弁の種々異なる制御時点に割り当てるための記憶装置を有していることができる。記憶装置内にファイルされた運転パラメータがマニュアル式に呼び出されてもよいし、または実際の運転パラメータを測定して、保存された運転パラメータに割り当てることにより選択が行われてもよい。

後者の事例のために、例えば運転圧力、背圧、回転数などを測定するための適当な測定装置が設けられている。

有利に適用される実施形態の場合、ポンプ駆動装置が、回転するクランク部材と、作業ダイヤフラムまたはこれに類する押しのけエレメントに結合されたコンロッドとを備えたエキセン伝動装置またはクランク伝動装置を有しており、しかもクランク部材が、回転運動時に最大で可能な作業ダイヤフラムの変位に比べて少ない変位のために、全回転運動内の任意の範囲で振り子式に往復運動可能である。エキセン伝動装置またはクランク伝動装置は回転運動を押しのけエレメントの直動に変換する。押しのけエレメントはクランク伝動装置の上死点および下死点における極端位置内で往復運動を実施する。これに対して、それよりも小さな作業ストロークを企図する振り子式ストローク運動は明らかに小さな振幅を有しており、その際、駆動装置は回転するのではなく、駆動するポジショニングモータを適当に切換制御することによって、その回転するクランク部材でもって可能な回転範囲内で、相応の往復運動を実施する。

その際、最大の振幅に比べて減じられた振幅を有する振り子式ストローク運動の間、単位時間毎の作業ダイヤフラムまたはこれに類するものの作業ストロークの回数および／または駆動速度は調節可能であることができる。両手段により、調量量に対して影響を及ぼすことができ、ポンプ特性に対しても特に圧送速度の点で影響を及ぼすことができる。それにより、圧送量は同じまま、高い作業速度時には小さなストロークを、逆に低い作業速度時には大きなストロークを生ぜしめることができる。後者の場合、圧送媒体がより優しく圧送されるようになる。

さらに、電子式の制御装置が、駆動モータの一様でない駆動速度を調整するために、特に迅速な吸込ストロークおよびこれに対してより緩慢な調量ストロークのために形成されている可能性が存在する。これにより、圧送媒体の、不規則なもしくはパルス状の流出が軽減され得る。この場合、この補償は、ダイヤフラム形ポンプに特有の液圧的な現象の重畳を伴う正弦形の運動にほぼ相当する。適当なストローク補償は、電子式の制御装置内にパラメータ化されてファイルされている、回転または作業ストローク毎の速度経過によって、予め設定されることができる。

本発明の実施形態によれば、入口弁および／または出口弁がモータ駆動式の弁駆動装置として電磁式の直動形ソレノイドを有しており、該直動形ソレノイドが、互いに間隔を置いた板ばねにより案内されたストロークプランジャを有しており、該ストロークプランジャが弁閉鎖体と駆動結合の関係にある。直動形ソレノイドのプランジャを少なくとも２つの板ばねにより支承することは、ばね平行四辺形式ガイドを生ぜしめ、このばね平行四辺形式ガイドは事実上摩耗がなく、汚れに対しても強い。それというのは、スライドガイド式に支承された部分が存在していないからである。同時に、プランジャはストローク方向で正確に、かつ半径方向で遊びなしにガイドされている。入口弁のおよび／または場合によっては出口弁のための弁駆動装置はこの手段により特に長寿命である。

有利には、ストロークプランジャ・ガイドの板ばねの少なくとも一方が、外部操作式の弁の閉弁方向で予負荷されている。これにより、弁は直動形ソレノイドの非アクティブ時に閉弁されていて、これにより逆流に対して密である。さらに、安価で、単純に作動する電動式の直動形ソレノイドが使用されることができる。それというのは、板ばねが弁の閉弁運動を請け負うからである。

本発明の構成によれば、外部操作式の弁の他に、少なくとも１つの、圧送媒体により操作可能な弁が、特に弾性的な弁ディスクを備えて形成されており、該弁ディスクが閉弁位置では平面でもって、流入通路の、弁座を成す開口縁部に座着しており、かつ弁ディスクの、流入通路とは反対側の面には、流入通路を投写状に延長した箇所内に、少なくとも開弁位置で弁ディスクを支持するウェブ状の受けが設けられていることができる。

弁の、上に見たような構造は、運転中に場合によっては発生する極めて小さな差圧の場合においても良好なシール性を生ぜしめる。これにより、ポンプは作業速度が低い場合でも良好な真空特性を有している。

有利には、上記の圧送媒体により操作可能な弁が完体の、交換可能なユニットを形成し、かつ受けおよび流出通路を有する受けプレートと、弁収容プレートと、弁ディスクとを備えた弁挿入体として形成されており、かつ有利には受けプレートおよび弁収容プレートが、嵌り合う一体成形縁部を有しており、組立て位置で特に互いに溶接、接着またはこれに類する手段で結合されている。

これにより、完体の弁挿入体のための部分は、弁挿入体が挿嵌されているポンプヘッドとは無関係に製作されることができ、このことは、射出成形技術上、かなりの利点を精度に関して有している。

弁部分の高い精度はとりわけ弁ディスクの、ひずみのない支承につながり、このことは弁が低い差圧時および極めて緩慢な運動進行時においても良好なシール性を伴って確実に作動する前提である。さらに、弁挿入体は特に極めて簡単に交換される。

ポンプ駆動装置は駆動モータおよびポジショニングモータとして、開ループ制御されるモータまたは閉ループ制御されるモータ、特にステッピングモータ、または制御ループ内で作業するモータ、例えば直流サーボモータまたはこれに類するものを有している。これにより、所定の角度を所定の速度で作動させることが可能である。モータの回転方向は反転可能であるので、全作業運動内でこれに対して小さなストロークの振り子式ストローク運動を実施することも可能である。

有利には、位置検出装置として、無接触式の、例えばオプトエレクトロニクス式または磁気式の位置検出装置が設けられており、該位置検出装置がポジショニングモータまたは該ポジショニングモータにより駆動される部分と協働し、かつ電子式の制御装置に接続されている。これにより、あらゆる運転期の作業ダイヤフラムの位置が知られているので、それに応じて、制御ループ内で作業する駆動モータの場合、駆動モータはポジショニングのフィードバックを受け、その一方で、作業ダイヤフラムの位置に正確に調整して、入口弁および／または出口弁が制御され得る。位置検出装置は、特徴的な位置、例えば上死点または下死点で、基準信号を発するように形成されていることができ、この基準信号から、ポンプ駆動装置の回転または振り子運動内で中間位置が算出され得る。ただし、位置検出装置はエンコーダを有していてもよく、このエンコーダにより、ポンプ駆動装置もしくは該ポンプ駆動装置により駆動される作業ダイヤフラムの、その都度の位置を直接的に推し量ることができる。

本発明の付加的な構成はその他の従属請求項に記載されている。以下に図面を参照しながら本発明の実施例について詳説する。

図１に示した調量ポンプ１はモータ駆動式のポンプ駆動装置２を、押しのけエレメントの昇降運動のために有している。調量ポンプ１はポンプヘッド４を備えたポンプケーシング３を有しており、ポンプヘッド４内には少なくとも１つの入口弁と１つの出口弁とが配置されている。これらの弁を操作するために、図１に示した実施例の場合、電磁式の弁駆動装置５，６が設けられている。

電動モータ駆動式のポンプ駆動装置２と、電磁式の直動形の弁駆動装置５，６と、ポンプ駆動装置の位置検出のための位置検出装置とは、電子式の制御装置７に接続されている。この電子式の制御装置７を用いて、ポジショニングモータにより形成されたポンプ駆動装置２はその回転数および回転方向に関して可変に起動制御可能である。付加的に電子式の制御装置７は、ポジショニングモータによってポンプ駆動装置がその全作業運動の任意の範囲で、予め設定可能なストロークでもって振り子式に往復運動可能、つまり旋回可能であるように形成されている。

この振り子式ストローク運動により、最大の圧送量に比べて減じられた圧送量が調節されることができる。したがって、ポンプ駆動装置は予め設定可能な旋回角および予め設定可能な速度でもって運転可能である。

さらに、図１に示した実施例に設けられた、電磁式の弁駆動装置５，６を備えた弁は、ポンプ駆動装置の作業位置に任意に割り当て可能な閉弁時点および開弁時点を許可する。したがって、ポンプを極めて多様な運転条件に順応させることができるようにするために、多数の運転パラメータが予め設定される。

図２には、本発明による調量ポンプの内部の構造が断面図で示されている。この調量ポンプは押しのけエレメントとしてダイヤフラム８を備えたダイヤフラム形ポンプとして形成されており、その際、ダイヤフラムはポンプ駆動装置として、回転するクランク部材１０と、ダイヤフラム８に結合されたコンロッドもしくはアームロッド１１とを備えたクランク伝動装置９を有している。クランク部材１０はポジショニングモータ１２に結合されている（図３参照）。

図２に示した実施例の場合、入口弁１３にのみ電磁式の弁駆動装置５が設けられている一方で、出口弁は、圧送媒体により操作可能な弁である。

その際、出口弁１４は小さな差圧に敏感に反応する弁として形成されている。最小圧送速度で作動させられる特定の圧送課題のために、異なる弁を備えたこの構成は好適に使用可能である。

ただし、圧送速度が、圧送媒体により操作される弁のために必要な最低限度を下回る場合や、特別な調量課題を解決すべき場合には、入口弁のためにも出口弁のためにも外部操作式（ｆｒｅｍｄｂｅｔａｅｔｉｇｔ）の弁が設けられる。これにより、開弁および閉弁は弁領域に出現する差圧とは無関係に実施され得る。したがって、弁機能の、ポンプ駆動装置のその都度の位置からの切り離しも提供されている。

図２に示した実施例で用いられているような、圧送媒体により操作される弁の使用時には、例えば図５に示した弁１５が選択的に入口弁または出口弁として設けられていることができる。この弁１５は、作業速度または圧送速度が低い場合や、吸込側と吐出側との間で出現する差圧が僅かである場合においても、確実なシール特性を示すように形成されている。

弁はディスク形弁として形成されており、主として弁収容プレート１６と、弁ディスク１７と、受けプレート１８とを有している。これらの３つの部分１６，１７，１８から、完体の、缶形のユニットが弁挿入体として形成されている。この弁挿入体はポンプヘッドの、対応する収容凹欠部内に挿入されることができる。

吸込側に配置された弁の場合、弁ディスク１７は吸込側１９に面するその平面でもって、閉弁位置において、弁収容プレート１６内に設けられた中央の流入通路２１の、弁座を形成する開口縁部２０に座着する。側方へのずれに対して、弁ディスク１７は位置決めピンにより保持されており、位置決めピンは開口縁部の側方に配置されていて、弁ディスク１７の、縁部で開いた切欠き内に係入する。受けプレート１８は、弁収容プレート１６の流入通路を投写的に延長した箇所に、ウェブ状の受け２２を有しており、この受け２２を介して弁ディスク１７は開弁位置でほぼ直径線に沿って支持される。弁の開弁位置では、真ん中の支持線の両側に位置する弁ディスクフラップが受けプレート１８に向かって旋回するので、流入通路２１は開放されている。受け２２の支持箇所を通って延びる平面と、開口縁部２０により形成された平行面との間の間隔は、弁ディスク１７が両者間でひずみなしに保持されているように寸法設定されている。このことは、差圧が最小である時に既に弁ディスクが応動できる前提でもあるし、迅速な閉弁もしくは開弁プロセスの前提でもある。

弁１５を吐出側に使用する場合、弁１５は１８０°反転されて使用される。

既に説明したように、有利には入口弁１３のためにも出口弁１４のためにも外部操作式の弁が使用される。そのような弁は入口弁として図２に示されている。電磁式の弁駆動装置５は、互いに間隔を置いた板ばね２３，２４により案内されたストロークプランジャ（可動子）２５を有しており、ストロークプランジャ２５は弁閉鎖体２６と駆動結合の関係にある。

ストロークプランジャ２５を軸方向で延長した箇所に、これに対して間隔を置いて、スリーブ形の鉄磁極２７が配置されている。鉄磁極２７およびストロークプランジャを取り巻いてコイル２８が位置しており、コイル２８は励磁すると、ストロークプランジャ２５を矢印Ｐｆ１の方向で運動させて、ひいては、弁閉鎖体２６を開弁位置へともたらす。

両板ばね２３，２４により、ストロークプランジャ２５のための平行四辺形式ガイド（Ｐａｒａｌｌｅｌｏｇｒａｍｍｆｕｅｈｒｕｎｇ）が形成されているので、スライドガイド式に支承される部分は不要である。この場合、ストロークプランジャ２５はストローク方向で正確に、かつ半径方向で遊びなしにガイドされている。有利には、ストロークプランジャ・ガイドの両板ばねの内の少なくとも一方が閉弁方向に予負荷されている。これにより、弁は通電されていない状態で、図２に示しめした閉弁位置に入る。

ストロークプランジャ２５のストローク運動を弁閉鎖体２６に伝達するために、シーソー状に働く揺動レバー２９が設けられており、揺動レバー２９はその駆動端でもって、ストロークプランジャに結合された軸３０に連結されており、その他端でもって弁閉鎖体２６に結合されている。揺動レバー２９の長手方向延びの中途に、揺動支承部３１が設けられており、この揺動支承部３１は揺動レバー２９を密に包囲し、しかも弁室を外界に対してシールしている。

揺動支承部は有利にはエラストマ・通過案内部として形成されているので、絶対的なシール性が付与されている。

特に図３および図４に良く見て取ることができるように、調量ポンプ１には、ポンプ駆動装置の位置、もしくは押しのけエレメントを成すダイヤフラム８の位置を検出するための位置検出装置が装備されている。実施例では位置検出装置は、クランク部材１０と共に回転する磁石３３と、有利にはホールセンサとして形成された、磁石３３の回転軌道の近傍に定置に配置された磁気センサとを有している。これにより、ポンプ駆動装置の回転毎に基準信号が発生されて、基準信号に応じて次のポジショニングが実施される。特にステピングモータの使用時に、つまりその都度のポジショニングが所定のステップ数により設定可能である場合、基準信号は例えば所定の調整値をリセットしたり、発生させたりするために役立つ。ステッピングモータの使用時、最小のステップ角が可能であるので、ダイヤフラム８をその全作業範囲内のあらゆる任意の位置にもたらすことができる。その際、調節は極端に緩慢に進行でき、つまり、数分に及ぶ作業ストロークが可能である一方で、調節は高い圧送出力を得るために高い回転数でもって作業されることも可能である。

実施例に示された、無接触で作動する位置検出装置の他に、別の、例えばオプトエレクトロニクス式の位置検出装置が使用されてもよく、オプトエレクトロニクス式の位置検出装置は回転の進行中に場合によっては多数の位置データを発する。ステッピングモータの代わりに、制御ループ内で作動するモータ、例えば直流サーボモータが使用されることも可能であることをここに追記しておく。

図１から見て取れるように、電子式の制御装置７に、ポジショニングモータ２と、入口弁１３および出口弁１４のための電磁式の弁駆動装置５，６と、位置検出装置３２とが接続されている。これにより、ポンプの作業形式は広範な限界の範囲内で可変であることができる。例えば、電磁式の弁駆動装置５，６はダイヤフラム８の位置に関連して起動制御されることができる。

その一方で、ポンプ駆動装置もしくはダイヤフラムの位置とは無関係に開弁または閉弁する可能性も存在している。例えば、このことは種々異なる運転パラメータに関連して、特に運転圧力、回転数、圧送媒体のコンシステンシ、またはこれに類するものに関連して行われることができる。その際、記憶装置を用いて、弁の種々異なる制御時点に割り当て可能な種々異なる運転パラメータが記憶装置内にファイルされる可能性が存在する。

例えば運転圧力、背圧、回転数のような運転パラメータを測定するために、適当な測定装置が設けられている。

減じられた圧送量のための、全作業運動内での行き戻りの往復運動を実施可能なダイヤフラムを備えたポンプの、既に述べたような作業形式の他に、電子式の制御装置７を用いて、駆動モータの一様でない作業速度が、迅速な吸込ストロークとこれに対してより緩慢な調量ストロークとのために調整されることも可能である。これにより、さもなければほぼ正弦形の液体圧送の代わりに流動の均一化（Ｖｅｒｇｌｅｉｃｈｍａｅｓｓｉｇｕｎｇ）を達成することができる。

両弁が外部制御式である場合、圧送方向の切換制御の可能性も開かれる。調量ポンプの場合まさにこの可能性は有利であって、それというのは、圧送方向が両弁の切換制御により切り換えられることによって、吐出通路からの圧送媒体の押出しを伴う調量プロセス後に圧送媒体の不都合な背走（Ｎａｃｈｌａｕｆｅｎ）または後ダレ（Ｎａｃｈｔｒｏｐｆｅｎ）が回避され得るからである。圧送媒体の前記背走または後ダレを回避するためには、一般的に、切換制御される弁閉鎖順次の場合、作業ダイヤフラムの部分ストロークで十分である。

このことは、作業室の拡大を伴うダイヤフラムの吸込ストローク時に、出口弁が開放されている一方で、入口弁が閉鎖されていることを意味している。

調量ポンプ１の調量精度はこの手段により明らかに改善されることができて、調量量を調節するに当たってより簡単な取り扱いを可能にする。外部制御式の入口弁および出口弁１３，１４を備えた調量ポンプは背走を回避するための逆圧送のためばかりではなく、選択的に両圧送方向での持続的な圧送のためにも使用されることもできる。

制御装置を備えた調量ポンプの斜視図である。

電磁式に操作される入口弁を備えた調量ポンプの断面図である。

調量ポンプの縦断面図である。

調量ポンプの横断面図である。

弁挿入体の横断面図である。

Claims (18)

1. 調量ポンプ（１）、特にダイヤフラム形調量ポンプであって、作業室を制限する作業ダイヤフラムまたはこれに類する押しのけエレメントと、該押しのけエレメントの昇降運動のためのポンプ駆動装置（２）とが設けられており、ポンプ駆動装置（２）が方向反転可能であり、かつ押しのけエレメントが往復運動可能であり、しかも、ポンプ駆動装置（２）の位置検出のための位置検出装置と、そのための電子式の制御装置（７）とが設けられており、さらに、入口弁および出口弁（１４）を配置するポンプヘッドが設けられている形式のものにおいて、ポンプ駆動装置（２）が、ポジショニングモータを有しており、押しのけエレメントに結合された部分でもって、その全作業運動の任意の範囲内で、予め設定可能なストロークを伴って振り子式に往復運動可能であり、これにより最大の圧送量に比べて圧送量を減じることが可能であって、かつ少なくとも２つの弁の内の少なくとも１つ（１３）が外部制御されていて、モータ駆動式の弁駆動装置を有しており、さらに電子式の制御装置（７）が少なくとも、入口弁および／または出口弁（１４）のモータ駆動式の弁駆動装置と、ポンプ駆動装置（２）のポジショニングモータと、押しのけエレメントおよび／またはポンプ駆動装置（２）の位置を検出するための位置検出装置とに接続されていることを特徴とする調量ポンプ。
2. ポンプ駆動装置（２）が、押しのけエレメントに結合された部分でもって、振り子式に往復運動可能な作業ストロークによる減じられた圧送量に比べて高められたまたは最大の、作業ストローク毎の圧送量のために、特に回転するように形成されており、かつ起動制御可能である、請求項１記載の調量ポンプ。
3. 電子式の制御装置（７）が、入口弁（１３）および／または出口弁（１４）のモータ駆動式の弁駆動装置を押しのけエレメントの位置に関連して可変に起動制御するために形成されている、請求項１または２記載の調量ポンプ。
4. 電子式の制御装置（７）が、入口弁（１３）および／または出口弁（１４）のモータ駆動式の弁駆動装置を種々異なる運転パラメータに関連して、特に運転圧力、回転数、圧送媒体のコンシステンシなどに関連して起動制御するために形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の調量ポンプ。
5. 電子式の制御装置（７）が、種々異なる運転パラメータを記憶して該運転パラメータを弁の種々異なる制御時点に割り当てるための記憶装置を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の調量ポンプ。
6. 単数または複数の測定装置が、運転パラメータ、例えば運転圧力、背圧、回転数、圧送出力等を測定するために設けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載の調量ポンプ。
7. ポンプ駆動装置（２）が、回転するクランク部材（１０）と、作業ダイヤフラムまたはこれに類する押しのけエレメントに結合されたコンロッド（１１）とを備えたエキセン伝動装置またはクランク伝動装置（９）を有しており、かつクランク部材（１０）が、回転運動時に最大で可能な作業ダイヤフラムの変位に比べて少ない変位のために、全回転運動内の任意の範囲内で振り子式の往復運動を実施可能である、請求項１から６までのいずれか１項記載の調量ポンプ。
8. 電気的に外部操作される弁が非通電状態では閉弁されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の調量ポンプ。
9. 入口弁および／または出口弁（１３，１４）がモータ駆動式の弁駆動装置（５，６）として電磁式の直動形ソレノイドを有しており、該直動形ソレノイドが、互いに間隔を置いた板ばね（２３，２４）により案内されたストロークプランジャ（２５）を有しており、該ストロークプランジャ（２５）が弁閉鎖体（２６）と駆動結合の関係にある、請求項１から８までのいずれか１項記載の調量ポンプ。
10. ストロークプランジャ・ガイドの板ばね（２３，２４）の少なくとも一方が、外部操作式の弁を閉弁する方向で予負荷されている、請求項９記載の調量ポンプ。
11. 外部操作式の弁の他に、少なくとも１つの、圧送媒体により操作可能な弁（１５）が、特に弾性的な弁ディスク（１７）を備えて形成されており、該弁ディスク（１７）が閉弁位置では平面でもって、流入通路（２１）の、弁座を成す開口縁部（２０）に座着しており、かつ弁ディスクの、流入通路（２１）とは反対側の面には、流入通路（２１）を投写的に延長した箇所内に、少なくとも開弁位置で弁ディスク（１７）を支持するウェブ状の受け（２２）が設けられている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の調量ポンプ。
12. 圧送媒体により操作可能な弁（１５）が完体の、交換可能なユニットを形成し、かつ受け（２２）および流出通路を有する受けプレート（１８）と、弁収容プレート（１６）と、弁ディスク（１７）とを備えた弁挿入体として形成されており、かつ有利には受けプレート（１８）および弁収容プレート（１６）が、嵌り合う一体成形縁部を有しており、組立て位置で特に互いに溶接、接着またはこれに類する手段で結合されている、請求項１１記載の調量ポンプ。
13. 作業ダイヤフラム（６）またはこれに類するものの出発位置が、調量の開始時および終了時でその都度同じであって、有利には下死点位置である、請求項１から１２までのいずれか１項記載の調量ポンプ。
14. 単位時間毎の、作業ダイヤフラム（６）またはこれに類するものの作業ストロークの回数および／または駆動速度が調節可能である、請求項１から１３までのいずれか１項記載の調量ポンプ。
15. ポンプ駆動装置（２）が駆動モータおよびポジショニングモータ（１２）として、開ループ制御されるモータまたは閉ループ制御されるモータ、特にステッピングモータ、または制御ループ内で作業するモータ、例えば直流サーボモータまたはこれに類するものを有している、請求項１から１４までのいずれか１項記載の調量ポンプ。
16. 位置検出装置（３２）として、無接触式の、例えばオプトエレクトロニクス式または磁気式の位置検出装置（３２）が設けられており、該位置検出装置（３２）がポジショニングモータ（１２）または該ポジショニングモータ（１２）により駆動される部分と協働し、かつ電子式の制御装置（７）に接続されている、請求項１から１５までのいずれか１項記載の調量ポンプ。
17. 電子式の制御装置（７）が、駆動モータの一様でない駆動速度を生ぜしめるために、特に迅速な吸込ストロークおよびこれに対してより緩慢な調量ストロークのために形成されている、請求項１から１６までのいずれか１項記載の調量ポンプ。
18. 両方の弁が外部制御されていて、選択的に入口弁または出口弁として圧送方向反転のために切換制御可能である、請求項１から１７までのいずれか１項記載の調量ポンプ。

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