KR20220017882A - 전기 모터 구동 다이어프램 펌프의 다이어프램의 위치를 결정하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 모터 구동 다이어프램 펌프의 구동 피스톤 또는 다이어프램의 위치를 결정하기 위한, 특히 편심 수단을 통해 전기 모터 구동 방식으로 동작되는 다이어프램 펌프의 다이어프램의 이동 곡선에서 상하 반전 지점(Po, Pu)을 검출하기 위한 위치 검출 장치에 관한 것으로, 구동 커넥팅 로드에 의해 작동되는 다이어프램은 최소량과 최대량 사이에서 양이 변경될 수 있도록 유입구 및 유출구 측에 제공된 밸브 수단으로 이송 챔버를 폐쇄하고, 이에 의해 로터가 샤프트에 부착된 전기 모터의 왕복 이동이 편심 수단의 효과를 통해 구동 커넥팅 로드의 작동 이동으로 변환되며, 위치 검출 장치는 로터 샤프트의 평균값 위치를 검출하기 위한 검출 수단, 뿐만 아니라 평균값 위치로부터 적어도 다이어프램의 상부 반전 지점의 위치를 결정하기 위한 평가 장치를 갖는다.

Description

전기 모터 구동 다이어프램 펌프의 다이어프램의 위치를 결정하는 방법

본 발명은 왕복 방식으로 동작되는 전기 모터 구동식 다이어프램 펌프의 다이어프램 또는 구동 피스톤의 위치를 결정하는 방법에 관한 것으로, 특히 이러한 다이어프램 펌프의 다이어프램의 이동 순서에서 상하 반전 지점을 검출하는 방법에 관한 것이다.

액체 또는 기체를 운반하기 위한 다이어프램 펌프는 일반적으로 종래 기술로부터 알려져 있다.

다양한 디자인의 다이어프램 펌프들이 종래 기술에서 이용 가능하다. 모든 다이어프램 펌프 설계는 본질적으로 액체 또는 기체를 운반하는 기계와 관련이 있으며, 특히 운반 매체의 장기간 응력 및 불순물에 내성이 있다. 다이어프램 펌프의 기능적 원리는 알려진 피스톤 펌프의 변형이지만, 전달될 매체는 다이어프램에 의해 구동 유닛과 분리된다. 이러한 종류의 펌프의 장점은 분리 다이어프램이 운반 매체, 예를 들어 슬러지 또는 불순물의 유해한 영향으로부터 구동 유닛을 보호한다는 점이다. 이는 예를 들어 산업 및 자동차 부문에서처럼, 이러한 기계들을 긴 동작 시간과 서비스 수명을 가진 태스크들을 전달하는데 적합하게 만드는, 장기간 응력을 받는 다이어프램 펌프의 견고함과 낮은 마모도에 대한 특별한 이유이다.

통상의 다이어프램 펌프에는 다이어프램에 의해 닫혀 있고 유입구와 유출구 측의 밸브들에 의해 고정되는 공급 챔버가 있다. 이 챔버의 부피는 다이어프램에 밀거나 당기는 작용이 가해질 때 변경되며, 흡입 또는 압축 이벤트가 발생하여 밸브 구성에 따라 유체 공급이 이루어진다. 다이어프램의 편향은 유압적으로, 공압적으로, 기계적으로 또는 전자기적으로 발생한다.

본 발명은 전기 모터 구동 다이어프램 펌프, 즉 전기 모터에 의해 기계적으로 구동되는 펌프를 포함한다. 대부분의 경우에, 이러한 전기 모터 구동 다이어프램 펌프는 구동 피스톤과 편심과 같은 커넥팅 로드(connecting rod)를 통해 전기 모터에 의해 구동된다.

이 일반 유형의 다이어프램 펌프는 편심 드라이브를 따라 태핏 로드(tappet rod) 또는 커넥팅 로드의 모션에 대해 편심의 회전 방향을 따라 높은 토크 변동을 갖는다. 독일 특허 제DE 102016125578 A호는 왕복 편심 드라이브의 특정 드라이브 개념을 사용하는, 편심 요소들을 통해 전기 모터 구동 방식으로 동작되는 다이어프램 펌프를 개시한다.

이 경우에, 편심 요소들을 구동하는 전기 모터는 편심 요소들의 완전한 회전보다 작은 특정 회전 각도 범위에 걸쳐 연장되는 주기적 왕복 모션으로 설정된다. 바람직하게는, 이 회전 각도 범위는 200° 미만이며, 따라서 완전한 회전을 피하고 이에 따라 특히 요구되는 토크에 비해 높고 따라서 바람직하지 않은 동작 위치를 피할 수 있다. 이 범위는 필요한 경우 훨씬 더 작게 구현될 수도 있다.

그러나, 선택적이고 효율적인 방식으로 밸브 매트릭스를 제어할 수 있기 위해서는, 왕복 동작에서 정확한 반전 지점들을 결정할 수 있어야 한다.

따라서, 밸브 포지셔닝을 위해, 너무 일찍 또는 너무 늦게 밸브 작동이 비효율적인 동작을 초래하므로 공급량이 증가하는 흡입 단계에서 공급량이 감소하는 압축 단계로 다이어프램의 반전 지점들을 검출하는 것이 필요하다. 다이어프램의 위치, 특히 다이어프램의 각각의 상사점 및 하사점 시간을 결정하는 것도 기본적인 펌프 제어를 위해 필요하다.

따라서, 본 발명의 목적은 왕복 동작 시 전기 모터 구동 다이어프램 펌프의 다이어프램 위치를 간단하고 저렴한 방식으로 신뢰성 있게 검출할 수 있는 장치 및 방법을 제안하는 것이다.

이 목적은 청구항 1에 따른 특징 조합에 의해 달성된다.

본 발명에 따르면, 이를 위해 전기 모터 구동 다이어프램 펌프의 구동 피스톤 또는 다이어프램의 위치를 결정하기 위한, 특히 편심 요소들을 통해 전기 모터에 의해 왕복 방식으로 동작되는 다이어프램 펌프의 다이어프램의 이동 순서에서 상하 반전 지점을 검출하기 위한 위치 검출 장치로서, 구동 커넥팅 로드에 의해 작동되는 다이어프램은 피드 챔버를 폐쇄하고, 이 피드 챔버는 편심 요소들의 작용을 통해, 로터가 있는 전기 모터의 왕복 모션이 구동 커넥팅 로드의 작동 모션으로 변환된다는 점에서 최소량과 최대량 사이에서 양이 변경될 수 있도록 유입구과 유출구 측에 밸브 요소들이 제공되는, 상기 위치 검출 장치가 제공되며, 상기 위치 검출 장치는 로터 샤프트의 평균 위치를 검출하기 위한 검출 수단 및 평균 위치로부터 적어도 다이어프램의 상부 반전 지점의 위치를 결정하기 위한 평가 장치를 갖는다.

바람직하게는, 왕복 모션은 모터 샤프트 - 모터가 시동된 후 - 가 먼저 회전 모션을 실행한 다음 왕복 모션으로 전환된 후에만 왕복 모터 샤프트를 통해 트리거된다.

본 발명의 목적상, 상부 및 하부 반전 지점이라는 용어는 상하 모션에서 다이어프램의 각각의 이동 방향이 각각의 반대 방향으로 전환되어, 이러한 지점들에서 교대로 공급량을 각각 다시 감소하거나 증가하는 다이어프램의 위치들로 이해된다.

본 발명의 특히 유리한 실시예에서, 검출 수단은 특히 모터 샤프트가 회전 모션에서 왕복 모션으로 전환되면 다이어프램의 완전한 상하 모션 동안 모터 샤프트의 평균 위치를 검출하도록 구현된다.

전기 모터의 로터의 위치를 검출하기 위해 측정 수단이 제공되는 것도 유리하다. 로터 위치의 검출은 각도 게이지의 사용을 통해 유리하게 수행된다.

본 발명의 다른 양태는 전술한 종류의 위치 검출 장치로 구현되는 다이어프램 펌프에 관한 것이다.

바람직하게는, 로터 샤프트를 150°와 200° 사이의 특정 각도 범위에서 왕복 모션으로 설정하도록 구현된 모터 제어 장치 및 위치 검출 장치에 의해 결정된 다이어프램 위치의 함수로서 밸브들을 트리거하기 위한 밸브 제어 장치가 있는 다이어프램 펌프에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 혁신적인 양태는 다이어프램의 위치 또는 왕복 동작 시 전기 모터 구동 다이어프램 펌프의 구동 위치를 결정하기 위한, 특히 편심 요소들을 통해 전기 모터 구동 방식으로 동작되는 다이어프램 펌프의 다이어프램의 이동 순서로 상하 반전 지점을 검출하기 위한 방법에 관한 것으로, 구동 커넥팅 로드에 의해 작동되는 다이어프램은 피드 챔버를 폐쇄하고, 이 피드 챔버는 편심 요소들의 작용을 통해, 로터가 있는 전기 모터의 왕복 모션이 구동 커넥팅 로드의 작동 모션으로 변환된다는 점에서 최소량과 최대량 사이에서 양이 변경될 수 있도록 유입구와 유출구 측에 밸브 요소들이 제공되며, 방법 단계의 제공으로 다이어프램의 위치는 적어도 각도 게이지의 사용을 통한 모터 샤프트의 평균 위치의 검출에 기초하여 결정된다.

이 경우에, 방법이 상기에 설명된 종류의 위치 검출 장치로 수행되는 것이 유리하다.

본 발명의 다른 유리한 변형들은 종속항들에 개시되며, 도면들에 기초한 본 발명의 바람직한 실시예의 설명과 함께 아래에서 더 상세히 설명될 것이다.

도면들에서,
도 1은 예를 들어 시간 경과에 따른 샤프트의 위치를 도시하는 다이어그램을 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 전환점을 결정하기 위한 단계를 나타내는 흐름도이다.
본 발명은 도 1 및 2를 참조하여 예시적인 실시예에 기초하여 이하에서 더 상세히 설명될 것이다.

도 1은 모터가 속도 모드에서 시작하여 왕복 동작으로 전환되는, 샤프트의 각도 위치를 나타내는 샘플 다이어그램을 도시한다. 먼저, 조정이 이루어진 후, 조정되고, 안정적인 왕복 동작이 이루어진다. 도면은 또한 다이어프램의 상부 반전 지점을 도출할 수 있는 것을 기반으로 하는 평균을 도시한다. 그런 다음, 하부 반전 지점은 두 개의 연속 상부 반전 지점들 사이의 중간에서 주기적으로 발생한다.

도 2는 두 개의 프로세스들이 병렬로 실행되는 흐름도를 도시한다. 한 프로세스는 각도 게이지를 사용한 로터 위치 결정과 관련이 있다. 이와 병행하여, 모터는 먼저 시계방향(CW)으로 회전한 다음, 반시계방향(CCW)으로 회전하는 방식으로 트리거되고, 시계 방향(pos_cw)의 위치와 반시계 방향(pos_ccw)의 위치의 차이가 미리 결정된 설정점(X)보다 작을 때까지 프로세스가 반복되며, 이에 따라 안정적인 위치에 도달했다고 판단한다. 그런 다음, 이를 기반으로, 다이어프램의 상부 전환 지점(UT)의 위치가 결정된다.

전환 지점은 두 반전 지점들 사이의 평균을 계산하여 결정된다. 다시 말해, 최대값과 최소값은 로터 위치로부터 효과적으로 취하여 그들로부터 평균을 계산한다.

본 발명의 실시예는 상기에 개시된 바람직한 예시적인 실시예들로 제한되지 않는다. 그에 반해, 근본적으로 서로 다른 실시예들에서도, 제시된 실시예를 사용하는 생각할 수 있는 많은 변형들이 있다.

Claims (7)

1. 전기 모터 구동 다이어프램 펌프의 구동 피스톤 또는 다이어프램의 위치를 결정하기 위한, 특히 편심 요소들을 통해 전기 모터 구동 방식으로 동작되는 다이어프램 펌프의 상기 다이어프램의 이동 순서에서 상하 반전 지점을 검출하기 위한 위치 검출 장치로서, 구동 커넥팅 로드에 의해 작동되는 다이어프램은 피드 챔버를 폐쇄하고, 이 피드 챔버는 상기 편심 요소들의 작용을 통해, 로터가 샤프트에 장착된 전기 모터의 왕복 모션이 상기 구동 커넥팅 로드의 작동 모션으로 변환된다는 점에서 최소량과 최대량 사이에서 양이 변경될 수 있도록 유입구와 유출구 측에 밸브 요소들이 제공되며, 상기 위치 검출 장치는 상기 로터 샤프트의 평균 위치를 검출하기 위한 검출 수단 및 상기 평균 위치로부터 적어도 상기 다이어프램의 상기 상부 반전 지점의 상기 위치를 결정하기 위한 평가 장치를 갖는, 위치 결정 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 검출 수단은 특히 상기 모터 샤프트가 회전 모션에서 왕복 모션으로 전환되면 상기 다이어프램의 완전한 상하 모션 동안 상기 모터 샤프트의 상기 평균 위치를 검출하도록 구현되는 것을 특징으로 하는, 위치 검출 장치.
3. 제3항에 있어서, 각도 게이지는 상기 로터 위치를 검출하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는, 위치 검출 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 위치 검출 장치로 구현된 다이어프램 펌프.
5. 제4항에 있어서, 상기 다이어프램 펌프는 상기 로터 샤프트를 150°와 200° 사이의 특정 각도 범위에서 왕복 모션으로 설정하도록 구현된 모터 제어 장치를 가지며, 상기 위치 검출 장치에 의해 결정된 상기 다이어프램 위치의 함수로서 밸브들을 트리거하기 위한 밸브 제어 장치를 갖는, 다이어프램 펌프.
6. 전기 모터 구동 다이어프램 펌프의 구동 피스톤 또는 다이어프램의 위치를 결정하기 위한, 특히 편심 요소들을 통해 전기 모터 구동 방식으로 동작되는 다이어프램 펌프의 상기 다이어프램의 이동 순서에서 상하부 반전 지점을 검출하기 위한 방법으로서, 구동 커넥팅 로드에 의해 작동되는 다이어프램은 피드 챔버를 폐쇄하고, 이 피드 챔버는 상기 편심 요소들의 작용을 통해, 로터가 샤프트에 장착된 전기 모터의 왕복 모션이 상기 구동 커넥팅 로드의 작동 모션으로 변환된다는 점에서 최소량과 최대량 사이에서 양이 변경될 수 있도록 유입구와 유출구 측에 밸브 요소들이 제공되며, 상기 다이어프램의 상기 위치는 적어도 각도 게이지의 사용을 통해 상기 모터 샤프트의 상기 평균 위치의 상기 검출을 기반으로 결정되는, 방법.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 위치 검출 장치로 구현된 제7항에 따른 방법.

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