SE532427C2

SE532427C2 - Pumping system and method for producing a sound in a pumping system

Info

Publication number: SE532427C2
Application number: SE0801240A
Authority: SE
Inventors: Johan Stenberg
Original assignee: Johan Stenberg
Priority date: 2008-05-27
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2010-01-19
Also published as: SE0801240L

Description

20 25 30 35 532 42? SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandhålla ett nytt och gynnsamt sätt att producera ett ljud i ett pumpsystem på ett en- kelt och pålitligt sätt. 20 25 30 35 532 42? SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a new and favorable way of producing a sound in a pump system in a simple and reliable manner.

Detta syfte uppnås enligt uppfinningen medelst ett pumpsystem som har särdragen definierade i patentkravet 1 och ett förfarande som har särdragen definierade i patentkravet 6.This object is achieved according to the invention by means of a pump system having the features defined in claim 1 and a method having the features defined in claim 6.

Enligt uppfinningen: - innefattar membranpumpen manövreringsmedel för att förflytta membranet fram och tillbaka för att expandera och kontrahera en pumpkammare, och - manövreringsmedlen är anordnade att drivas, i en första driftmod, att förflytta membranet i en frekvens som är lämplig för att pumpa ett medium in i och ut ur pumpkammaren, och i ett andra driftmod att förflytta membranet i en frekvens i det hörbara frekvensområdet. l händelse av driftstörning, t ex internt läckage i pumpen, tryck- fall eller -toppar i ett kärl kopplat till inloppet eller utloppet hos membranpumpen m m, indikerad av detektionsmedel, kan pumpsystemet omkopplas fràn den första driftmoden, som är en pumpmod, till den andra driftmoden, som är en ljudgenererande mod. Härigenom larmas en operatör eller användare och driftstörningen kan utvärderas. Ljudgenereringen från pumpsy- stemet är självklart inte begränsad till att användas för att indi- kera driftstörningar, utan kan användas för vilket annat syfte som helst när ljudgenerering önskas.According to the invention: - the diaphragm pump comprises operating means for moving the diaphragm back and forth to expand and contract a pump chamber, and - the operating means are arranged to be operated, in a first mode of operation, to move the diaphragm at a frequency suitable for pumping a medium into in and out of the pump chamber, and in a second mode of operation to move the diaphragm at a frequency in the audible frequency range. In the event of a malfunction, eg internal leakage in the pump, pressure drops or peaks in a vessel connected to the inlet or outlet of the diaphragm pump, etc., indicated by detection means, the pump system can be switched from the first operating mode, which is a pump mode, to the second operating mode, which is a sound-generating mode. This alarms an operator or user and the malfunction can be evaluated. The sound generation from the pump system is of course not limited to being used to indicate malfunctions, but can be used for any other purpose when sound generation is desired.

Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning ligger frekven- sen i den andra driftmoden i intervallet 20-5000 Hz, företrädesvis 100-2000 Hz, mest föredraget 100-1500 Hz. Frekvensintervallet 20-5000 Hz är inom det hörbara frekvensområdet för människor. 10 15 20 25 30 35 533 45-2? Enligt en annan utföringsform av föreliggande uppfinning inne- fattar manövreringsmedlen en elektromagnet för att förflytta membranet i en riktning. En elektromagnet kan enkelt styras av en elektrisk styrenhet och kraften tillhandahållen av elektromag- neten kan noggrant justeras. Också hastigheten med vilken membranet förflyttas fràn den ena positionen till den andra kan enkelt styras när en elektromagnet används som manövreringsmedel.According to an embodiment of the present invention, the frequency in the second operating mode is in the range 20-5000 Hz, preferably 100-2000 Hz, most preferably 100-1500 Hz. The frequency range 20-5000 Hz is within the audible frequency range for humans. 10 15 20 25 30 35 533 45-2? According to another embodiment of the present invention, the operating means comprise an electromagnet for moving the diaphragm in one direction. An electromagnet can be easily controlled by an electrical control unit and the power provided by the electromagnet can be carefully adjusted. Also the speed at which the diaphragm is moved from one position to the other can be easily controlled when an electromagnet is used as an actuating means.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen innefattar manöv- reringsmedlen en plattfjäder. Membranet hos pumpsystemet för- flyttas i en första riktning av andra manövreringsmedel, t ex en elektromagnet, som kräver yttre energi i formen av t ex elektrici- tet. En plattfjäder tänjs ut under förflyttningen av membranet i den första riktningen och kraften som förflyttar membranet i den första riktningen bygger upp en spänning i plattfjädern. När kraf- ten som förflyttar membranet i den första riktningen frikopplas, t ex genom avstängning av elektromagneten, sà kommer verkan fràn plattfjädern att förflytta membranet i den motsatta riktningen.According to another embodiment of the invention, the operating means comprise a flat spring. The diaphragm of the pump system is moved in a first direction by other operating means, for example an electromagnet, which requires external energy in the form of, for example, electricity. A flat spring is stretched during the movement of the diaphragm in the first direction and the force which moves the diaphragm in the first direction builds up a tension in the flat spring. When the force which moves the diaphragm in the first direction is released, for example by switching off the electromagnet, the action of the flat spring will move the diaphragm in the opposite direction.

En plattfjäder kräver inte någon yttre energi i formen av t ex elektricitet och är också lämplig för att förflytta membranet i fre- kvenser i det hörbara området.A flat spring does not require any external energy in the form of, for example, electricity and is also suitable for moving the diaphragm in frequencies in the audible range.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen är backventilerna anordnade att inte öppnas under drift av manövreringsmedlen i den andra driftmoden när manövreringsmedlen förflyttar membra- net i det hörbara frekvensområdet. Härigenom påverkas inte ett under- eller övertryck i ett kärl kopplat till inloppet eller utloppet hos pumpkammaren när pumpsystemet drivs i den andra driftmoden.According to another embodiment of the invention, the non-return valves are arranged not to be opened during operation of the operating means in the second operating mode when the operating means move the diaphragm in the audible frequency range. This does not affect a negative or overpressure in a vessel connected to the inlet or outlet of the pump chamber when the pump system is operated in the second operating mode.

Uppfinningen avser också ett förfarande för att producera ett ljud i ett pumpsystem, varvid pumpsystemet innefattar en membran- pump för att pumpa ett medium, varvid membranpumpen inne- fattar: - ett pumphus, 10 15 20 25 30 35 533 42? - ett membran, som är monterat till pumphuset och avgränsar en pumpkammare inuti pumphuset, - ett inlopp för inmatning av medium i pumpkammaren, varvid inloppet har en första backventil kopplad därtill, - ett utlopp för att släppa ut medium från pumpkammaren, var- vid utloppet har en andra backventil kopplad därtill, och - manövreringsmedel för att förflytta membranet fram och till- baka för att expandera och kontrahera pumpkammaren, varvid membranet fås att producera ett ljud genom att förflyttas i en frekvens i det hörbara frekvensområdet medelst manövreringsmedlen.The invention also relates to a method for producing a sound in a pump system, wherein the pump system comprises a diaphragm pump for pumping a medium, the diaphragm pump comprising: a pump housing, 10 15 20 25 30 35 533 42? a diaphragm mounted to the pump housing and defining a pump chamber inside the pump housing, - an inlet for feeding medium into the pump chamber, the inlet having a first non-return valve connected thereto, - an outlet for discharging medium from the pump chamber, wherein the outlet has a second non-return valve connected thereto, and - actuating means for moving the diaphragm back and forth to expand and contract the pump chamber, the diaphragm being made to produce a sound by being moved at a frequency in the audible frequency range by the actuating means.

Andra fördelar och fördelaktiga särdrag hos uppfinningen kom- mer att framgå av de beroende patentkraven och den efterföl- jande beskrivningen.Other advantages and advantageous features of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Med hänvisning till de bifogade ritningarna följer nedan en speci- fik beskrivning av utföringsformer av uppfinningen anförda som exempel. l ritningarna visar: Fig 1 ett pumpsystem enligt uppfinningen.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS With reference to the accompanying drawings, the following is a specific description of embodiments of the invention given by way of example. The drawings show: Fig. 1 a pump system according to the invention.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGS- FORMER AV UPPFINNINGEN Förklarat härnedan finns föredragna utföringsformer av uppfin- ningen, som beskriver pumpsystemet enligt uppfinningen och förfarandet för att producera ett ljud. uppfinningen kan dock ut- formas i många olika former och ska inte tolkas som varande be- gränsad till de exemplifierande utförlngsformerna framställda härnedan; snarare tillhandahålls dessa utföringsformer för att detta dokument ska vara genomgripande och fullständigt, och 10 15 20 25 30 35 532 42? fullständigt ge uttryck för konceptet enligt uppfinningen för fackmän.DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION Explained below are preferred embodiments of the invention which describe the pump system of the invention and the method of producing a sound. however, the invention may be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the exemplary embodiments set forth below; rather, are these embodiments provided in order for this document to be comprehensive and complete, and 10 15 20 25 30 35 532 42? fully express the concept of the invention to those skilled in the art.

Ett pumpsystem enligt uppfinningen visas väldigt schematiskt i Fig 1. Pumpsystemet innefattar en membranpump 1 som inne- fattar ett pumphus 2 till vilket ett membran 3 är monterat. Mem- branet 3 avgränsar en pumpkammare 4 inuti pumphuset 2.A pump system according to the invention is shown very schematically in Fig. 1. The pump system comprises a diaphragm pump 1 which comprises a pump housing 2 to which a diaphragm 3 is mounted. The diaphragm 3 delimits a pump chamber 4 inside the pump housing 2.

Pumpkammaren 4 har ett inlopp 5 för inmatning av medium i pumpkammaren 4 och en första backventil 6 är placerad mellan nämnda inlopp 5 och nämnda pumpkammare 4. Pumpkammaren 4 har också ett utlopp 7 för att släppa ut medium ur pumpkamma- ren 4 och en andra backventil 8 är placerad mellan utloppet 7 och pumpkammaren 4. En axel 11 som har en utskjutande del 12 innefattande ett magnetiskt material är fäst vid membranet 3. En plattfjäder 10 är fäst vid axeln 11, varvid fjädern förbinder axeln 11 med pumphuset 2. En sida av den utskjutande delen 12 hos axeln 11 är vänd mot ett manövreringsmedel i form av en elek- tromagnet 9; varvid denna sida av den utskjutande delen 12 hos axeln 11 också är vänd mot pumpkammaren 4.The pump chamber 4 has an inlet 5 for feeding medium into the pump chamber 4 and a first non-return valve 6 is placed between said inlet 5 and said pump chamber 4. The pump chamber 4 also has an outlet 7 for discharging medium from the pump chamber 4 and a second non-return valve 8 is placed between the outlet 7 and the pump chamber 4. A shaft 11 having a projecting part 12 comprising a magnetic material is attached to the diaphragm 3. A flat spring 10 is attached to the shaft 11, the spring connecting the shaft 11 to the pump housing 2. A side of the projecting part 12 of the shaft 11 faces an actuator in the form of an electromagnet 9; this side of the projecting part 12 of the shaft 11 also facing the pump chamber 4.

Elektromagneten 9 är kopplad till en elektronisk styrenhet 13, som är anordnad att styra tillförseln av elektrisk energi till elek- tromagneten 9 för att därigenom styra rörelserna hos membranet 3. l en första driftmod förflyttas membranet 3 hos membranpumpen 1 hos pumpsystemet fram och tillbaka i frekvenser lämpliga för pumpning. Under pumpning med användning av pumpsystemet visat i Fig 1 påverkar i en första fas plattfjädern 10 axeln 11, och därigenom membranet 3, med en kraft som drar membranet 3 i en riktning bort från pumpkammaren 4, varigenom volymen hos pumpkammaren 4 expanderar och den första backventilen 6 öpp- nas för att tillåta medium att flöda in i pumpkammaren 4. Under denna första fas förflyttas membranet 3 under verkan av fjädern 10 från en ändposition, här benämnd andra ändposition, till en annan ändposition, här benämnd första ändposition. I en andra fas aktiveras elektromagneten 9, varigenom elektromagneten 9 10 15 20 25 30 35 532 43? drar till sig den utskjutande delen 12 hos axeln 11 och axeln 11 trycks i en riktning mot pumpkammaren 4, och membranet 3 för- flyttar sig följaktligen ocksä mot pumpkammaren 4. Pumpkamma- ren 4 kontraheras därigenom och mediet flödar ut från pump- kammaren 4 genom den andra backventilen 8 och utloppet 7.The electromagnet 9 is connected to an electronic control unit 13, which is arranged to control the supply of electrical energy to the electromagnet 9, thereby controlling the movements of the diaphragm 3. In a first mode of operation, the diaphragm 3 of the diaphragm pump 1 of the pump system is moved back and forth in frequencies suitable for pumping. During pumping using the pump system shown in Fig. 1, in a first phase the flat spring 10 acts on the shaft 11, and thereby the diaphragm 3, with a force which pulls the diaphragm 3 in a direction away from the pump chamber 4, whereby the volume of the pump chamber 4 expands and the first non-return valve 6 is opened to allow medium to flow into the pump chamber 4. During this first phase, the diaphragm 3 is moved under the action of the spring 10 from an end position, here called second end position, to another end position, here called first end position. In a second phase, the electromagnet 9 is activated, whereby the electromagnet 9 10 15 20 25 30 35 532 43? attracts the projecting part 12 of the shaft 11 and the shaft 11 is pressed in a direction towards the pump chamber 4, and the diaphragm 3 consequently also moves towards the pump chamber 4. The pump chamber 4 is thereby contracted and the medium flows out of the pump chamber 4 through the second non-return valve 8 and the outlet 7.

Under denna andra fas förflyttas membranet 3 under verkan av elektromagneten 9 och mot verkan av fjädern 10 från den första ändpositionen till den andra ändpositionen. l en andra driftmod förflyttas membranet 3 hos membranpumpen 1 hos pumpsystemet fram och tillbaka i frekvenser i det hörbara frekvensområdet. Rörelserna hos membranet 3 framkallas av elektromagneten 9 och fjädern 10 pà liknande sätt som beskrivet ovan, men här är tiden för den första och andra fasen mycket kortare, d v s elektromagneten 9 aktiveras under en kortare tid.During this second phase, the diaphragm 3 is moved under the action of the electromagnet 9 and against the action of the spring 10 from the first end position to the second end position. In a second mode of operation, the diaphragm 3 of the diaphragm pump 1 of the pump system is moved back and forth in frequencies in the audible frequency range. The movements of the diaphragm 3 are induced by the electromagnet 9 and the spring 10 in a similar manner as described above, but here the time for the first and second phase is much shorter, i.e. the electromagnet 9 is activated for a shorter time.

När membranets 3 vibrationer fram och tillbaka är snabba, är backventilerna 6, 8 anordnade att inte öppnas. Under membra- nets 3 snabba vibrationer är avståndet mellan ändpositionerna hos membranet 3 litet; följaktligen är volymskillnaden i pump- kammaren 4 liten när man jämför volymen hos pumpkammaren 4 när den är expanderad och när den är kontraherad. Baokventi- lerna 6, 8 är anordnade att öppnas när tryckskillnaden mellan inloppssidan och utloppssidan hos backventilerna 6, 8 uppnår ett visst värde. Små volymförändringar i pumpkammaren 4 under snabb vibration hos membranet 3 resulterar i små tryckförändringar i pumpkammaren 4 när man jämför trycket i pumpkammaren 4 när den är expanderad och trycket i pumpkammaren 4 när den är kontraherad. Backventilerna 6, 8 hos den föreliggande uppfinningen är anordnade att inte öppnas av tryckskillnaden skapad när pumpen pumpar i den hörbara frekvensen eller högre.When the vibrations back and forth of the diaphragm 3 are fast, the non-return valves 6, 8 are arranged not to open. During the rapid vibrations of the diaphragm 3, the distance between the end positions of the diaphragm 3 is small; consequently, the volume difference in the pump chamber 4 is small when comparing the volume of the pump chamber 4 when it is expanded and when it is contracted. The rear valves 6, 8 are arranged to be opened when the pressure difference between the inlet side and the outlet side of the non-return valves 6, 8 reaches a certain value. Small volume changes in the pump chamber 4 during rapid vibration of the diaphragm 3 result in small pressure changes in the pump chamber 4 when comparing the pressure in the pump chamber 4 when it is expanded and the pressure in the pump chamber 4 when it is contracted. The non-return valves 6, 8 of the present invention are arranged not to be opened by the pressure difference created when the pump is pumping at the audible frequency or higher.

Pumpsystemet enligt uppfinningen kan användas för att produ- cera ett undertryck i ett kärl kopplat till inloppet 5 hos pumpkammaren 4 eller ett övertryck i ett kärl kopplat till utloppet 7 hos pumpkammaren 4. 10 532 ÅQ? Som ett ytterligare alternativ kan manövreringsmedlen innefatta en första elektromagnet för att förflytta membranet 3 i en första riktning och en andra elektromagnet för att förflytta membranet 3 i den motsatta riktningen. Manövreringsmedlen kan också innefatta andra typer av manövreringsorgan för att förflytta membranet, såsom t ex piezoelektriska organ. l det sista fallet kan membranet 3 innefatta piezoelektriskt material i sig självt eller ha ett piezoelektriskt manövreringsorgan kopplat till sig. uppfinningen är självklart inte pà något sätt begränsad till utfö- ringsformerna beskrivna ovan. Tvärtom bör flera möjligheter till modifikationer därav vara uppenbara för en fackman utan att de skiljer sig från lwuvudidén med uppfinningen som definierad i de bifogade patentkraven.The pump system according to the invention can be used to produce a negative pressure in a vessel connected to the inlet 5 of the pump chamber 4 or an overpressure in a vessel connected to the outlet 7 of the pump chamber 4. 532 ÅQ? As a further alternative, the operating means may comprise a first electromagnet for moving the diaphragm 3 in a first direction and a second electromagnet for moving the diaphragm 3 in the opposite direction. The actuators may also include other types of actuators for moving the diaphragm, such as piezoelectric means. In the latter case, the diaphragm 3 may comprise piezoelectric material itself or have a piezoelectric actuator connected to it. the invention is of course not in any way limited to the embodiments described above. On the contrary, several possibilities for modifications thereof should be apparent to one skilled in the art without departing from the spirit of the invention as defined in the appended claims.

Claims

1. 0 15 20 25 30 35 SSE YEAR? Patent claims. Pump system comprising a diaphragm pump (1) for pumping a medium, the diaphragm pump (1) comprising: - a pump housing (2), a diaphragm (3), which is mounted to the pump housing (2) and delimits a pump chamber (4) inside the pump housing (2), - an inlet (5) for feeding medium into the pump chamber (4), the inlet (5) having a first non-return valve (6) connected thereto, - an outlet (7) for discharging medium from the pump chamber (4), the outlet (7) having a second non-return valve (8) connected thereto, and - operating means for moving the diaphragm (3) back and forth to expand and contract the pump chamber (4), characterized in that the operating means are arranged to be driven, in a first mode of operation, to move the diaphragm (3) at a frequency suitable for pumping a medium into and out of the pump chamber (4), and in a second mode of operation to move the diaphragm (3) at a frequency in the audible frequency range. . Pump system according to claim 1, characterized in that the frequency in the second operating mode is in the range 20-5000 Hz, preferably 100-2000 Hz, most preferably 100-1500 Hz. . Pump system according to one of the preceding claims, characterized in that the actuating means comprise an electromagnet (9). . Pump system according to one of the preceding claims, characterized in that the operating means comprise a flat spring (10). . Pump system according to one of the preceding claims, characterized in that the non-return valves (6, 8) are arranged not to be opened during operation of the operating means in the second operating mode when 532 42? the actuators move the diaphragm (3) in the audible frequency range. . A method of producing a sound in a pump system, the pump system comprising a diaphragm pump (1) for pumping a medium into or out of a vessel, the diaphragm pump (1) comprising: a pump housing (2), a diaphragm (3), which is mounted to the pump housing (2) and delimits a pump chamber (4) inside the pump housing (2), an inlet (5) for feeding medium into the pump chamber (4), the inlet (5) having a first non-return valve (6) connected thereto, an outlet (7) for discharging medium from the pump chamber (4), the outlet (7) having a second non-return valve (8) connected thereto, and actuating means for moving the diaphragm (3) back and forth to expand and contract the pump chamber, characterized in that the diaphragm '(3) is made to produce a sound by being moved at a frequency in the audible frequency range of the operating means.