WO2005113987A1 - Pump regulation unit - Google Patents

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WO2005113987A1
WO2005113987A1 PCT/EP2005/004513 EP2005004513W WO2005113987A1 WO 2005113987 A1 WO2005113987 A1 WO 2005113987A1 EP 2005004513 W EP2005004513 W EP 2005004513W WO 2005113987 A1 WO2005113987 A1 WO 2005113987A1
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WO
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control unit
pump
unit according
piston
section
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Application number
PCT/EP2005/004513
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German (de)
French (fr)
Inventor
Norbert Aust
Jürgen Fischer
Manfred Borgschulze
Original Assignee
Rietschle Thomas Schopfheim Gmbh
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rietschle Thomas Schopfheim Gmbh filed Critical Rietschle Thomas Schopfheim Gmbh
Publication of WO2005113987A1 publication Critical patent/WO2005113987A1/en

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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
    • F04D23/00—Other rotary non-positive-displacement pumps
    • F04D23/008—Regenerative pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/009—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids by bleeding, by passing or recycling fluid

Definitions

  • the invention relates to a control unit for a pump, in particular for a side channel blower.
  • a pump can be characterized by its possible operating points, which in a graph in which the usable flow rate V (time-dependent volume change) against the differential pressure Ap of the pump, give a characteristic curve, wherein the differential pressure Ap the pressure difference between the intake and outlet port the pump is.
  • V time-dependent volume change
  • Ap the pressure difference between the intake and outlet port the pump is.
  • Figure 1 several such desired characteristics are shown, which should be achieved starting from an output characteristic by a corresponding control of the pump.
  • a control is desirable, which allows independent of the mains frequency of each country operation of the pump.
  • the object of the invention is therefore to provide a control for a pump, with which the characteristic of the pump with respect to the differential pressure and the usable flow rate can be influenced in a targeted manner.
  • a control unit for a pump with a valve device with which an independent from the suction port or outlet port of the pump intake / outlet transverse section is variably adjustable.
  • the invention is based on the finding that the characteristic curve of a pump can be adapted largely freely by varying the sucked-in secondary air quantity in the vacuum operation or the blown-off secondary air quantity in the pressure mode.
  • a dependent of the differential pressure of the pump control of the intake / outlet cross-section is provided.
  • the control of the intake / exhaust cross may be based on a mechanical construction; In principle, however, electronic control is also conceivable.
  • the control according to the invention is designed so that the intake / discharge cross-section is completely closed at maximum differential pressure.
  • the valve device preferably has a control element acted upon by the differential pressure of the compressor, by means of which the intake / outlet cross section is adjusted.
  • the control is a displaceably guided in a cylinder housing piston.
  • the preferred embodiment further provides that the piston is biased by a spring element against the force exerted by the differential pressure on the piston.
  • the intake / outlet cross-section can be advantageous by at least one in
  • Cylinder housing is independent of the differential pressure of the pump adjustable. This creates an additional adjustment possibility, with which different secondary air quantities can be realized at a certain differential pressure, so that a simple adaptation of the delivery flow to another work task can be undertaken.
  • the cylinder housing has an open end which is closed by a screw-in bottom. Depending on how far the bottom is screwed, thereby the effective length of the cylinder housing can be increased or decreased and thus the relative position of the piston in the cylinder housing can be changed.
  • the valve device on a closable opening with Medicarestirnmtem cross section, which in the open State establishes a permanent connection between the outlet port and the suction port of the pump.
  • the opening is preferably closed by means of a plug, so that the adjustment of the characteristic in the 60 Hz operation of the pump to the characteristic of the 50 Hz operation is carried out by simply removing the plug.
  • valve means In order to avoid especially in vacuum operation by the intake of ambient air as secondary air caused increased operating noise and negative influences due to contamination of the ambient air, is a region of the control unit with the suction port and another area of the control unit with the outlet port of the pump in communication, the valve means so is arranged between these areas that a connection between the outlet port and the suction port of the pump is made by the variably adjustable intake / outlet cross-section.
  • Such a structure allows the passage of filtered air as secondary air from the outlet port into the suction port of the pump.
  • the control unit according to the invention is preferably housed as a module in a housing with at least one screw-on lid, which allows easy accessibility of the components of the control unit.
  • the invention also provides a pump with a blower housing and a silencer and a control unit according to the invention arranged between the blower housing and the silencer. Such an arrangement of the control unit ensures optimum noise attenuation.
  • FIG. 2 shows two characteristics of a pump in 50 Hz or 60 Hz operation
  • FIG. 3a is a front view of a control unit according to the invention
  • FIGS. 3b, 3c are views of the control unit from FIG. 3a along the
  • FIG. 4 shows a schematic structure of a pump with a control unit according to the invention.
  • the control unit 10 according to the invention for a pump as shown in FIGS. 3 a to 3 c is designed as a module and accommodated in an elongate housing 12 with two covers 14 screwed on the end face.
  • An intermediate wall 12a of the housing 12 defines a region 16 of the control unit 10, which communicates with the suction connection of the pump (suction region), from a region 18 (exit region) of the control unit 10 which is in communication with the outlet connection of the pump.
  • a valve device is provided with a piston / cylinder unit.
  • a piston 22 is slidably guided.
  • a bottom 24 is screwed.
  • a spring element in the form of a helical spring 28 is arranged, which exerts a biasing force on the piston 22.
  • the position of the piston 22 in the cylinder housing 20 can be varied depending on how far the base is screwed in the axial direction 24 in the cylinder housing.
  • a tie rod 40 connecting the bottom 24 to the wall 26 prevents the piston 22 from falling out of the cylinder housing 20.
  • openings 30 are provided which the
  • the openings 30 are arranged so that they are at a displacement of the piston 22 against the
  • Preload the spring 28 are always covered, so that their total cross section is continuously reduced.
  • FIG. 4 shows a pump with a drive motor 34 and a control unit 10 integrated in the pump, wherein the control unit 10 is arranged between a blower housing 36 and a muffler 38 of the pump for optimum noise damping.
  • control unit 10 the operation of the control unit 10 and the implementable by means of such a control unit Kemilinien the example of a pump in vacuum operation will be explained, wherein air is assumed as the working medium.
  • the curve labeled 60 Hz in FIG. 5 shows the possible driving points of the pump in 60 Hz operation without the use of the control unit 10.
  • the control unit 10 makes it possible to adapt this output characteristic with regard to a reduced delivery flow V, as indicated by the arrows A, B and C indicated.
  • V delivery flow
  • the secondary air comes from the outlet port of the pump and passes through the outlet region 18 of the control unit 10 through the openings 30 in the cylinder housing 20 and in the piston 22 to the suction port of the pump.
  • the sucked secondary air is therefore not ambient air, but filtered air from the suction port of the pump.
  • the peculiarity of the control unit 10 according to the invention namely the dependent of the differential pressure Ap of the pump control of the intake air sucked amount, is made possible by the construction of the valve device according to the invention.
  • the piston 22 is acted upon in the outlet region 18 of the control unit 10 with the differential pressure Ap of the pump, which acts against the predetermined bias of the spring 28.
  • the piston 22 assumes a defined, dependent on the differential pressure Ap position in the cylinder housing 20 a.
  • the openings 30 in the cylinder housing 20 and in the piston 22 are arranged so that the total flow cross-section from the outlet region 18 into the suction region 16 decreases with increasing differential pressure ⁇ p. At maximum differential pressure Ap, the piston 22 is displaced so far that the openings 30 are completely closed.
  • the characteristic curve can additionally be adapted by changing the relative position of the piston 22 in the cylinder housing 20 with the aid of the screwable bottom 24.
  • the total cross-section of the openings 30 and thus the secondary air quantity to be sucked in can be set at a given differential pressure ⁇ p.
  • the slope of the characteristic at low differential pressure values can be influenced (see arrow B in FIG. 5).
  • the additional opening 32 in the wall 26 of the piston 22 is closed by the plug 33. If the pump is now operated at 60 Hz and the maximum achievable working pressure is adjusted to the corresponding value in 50 Hz operation, the plug is simply removed. This results in that a secondary air flow from the outlet region 18 through the opening 32 in the suction region 16 flows.
  • the cross section of the opening 32 is so dimensioned that as much secondary air is sucked in, that just the maximum working pressure of the 50 Hz operation is reached (see arrow C in Figure 5).
  • control unit 10 in the printing operation of the pump substantially corresponds to the above-described operation for the vacuum operation, in which case the openings 30 do not represent an additional intake cross-section, but an additional outlet cross-section.

Abstract

A pump regulation unit (10) has a valve system which makes it possible to adjust in a variable manner an intake or discharge cross-section independently of the pump intake or discharge pipe.

Description

Regeleinheit für eine Pumpe Control unit for a pump
Die Erfindung betrifft eine Regeleinheit für eine Pumpe, insbesondere für einen Seitenkanalverdichter. Eine Pumpe kann durch ihre möglichen Betriebspunkte charakterisiert werden, die in einem Diagramm, in dem der nutzbare Förderstrom V (zeitabhängige Volumenänderung) gegen den Differenzdruck Δp der Pumpe aufgetragen ist, eine charakteristische Kennlinie ergeben, wobei der Differenzdruck Δp der Dmckunterschied zwischen Ansaug- und Austrittanschluß der Pumpe ist. Für bestimmte Anwendungen ist es erforderlich, den nutzbaren Förderstrom V bei gleichem Differenzdruck Δp zu reduzieren, der maximal erreichbare Arbeitsdruck der Pumpe aber beibehalten werden muß. In Figur 1 sind mehrere solcher erwünschter Kennlinien dargestellt, die ausgehend von einer Ausgangskennlinie durch eine entsprechende Regelung der Pumpe erreicht werden sollen. Ferner ist eine Regelung wünschenswert, die einen von der Netzfrequenz des jeweiligen Landes unabhängigen Betrieb der Pumpe ermöglicht. Für eine Pumpe mit einem Antriebsmotor, der mit 50 Hz betrieben wird, ergibt sich nämlich im 60 Hz-Betrieb aufgrund der höheren Motordrehzahl eine stark abweichende Kennlinie mit größeren Differenzdrücken Δp und Förderströmen V , wie in Figur 2 dargestellt ist. Für Anwendungen, bei der die Pumpe in Ländern mit 60 Hz- Netzfrequenz aber die gleichen Differenzdrücke Δp und Förderströme V bereitstellen soll wie in Ländern mit 50 Hz-Netzfrequenz, ist daher eine Regelung erforderlich, mit der im 60 Hz-Betrieb möglichst die gleichen Betriebspunkte wie im 50 Hz Betrieb erreicht werden können.- Im Falle eines periodischen Betriebs der Pumpe, in dem nicht nur ein Betriebspunkt sondern ein bestimmter Bereich der Kennlinie abgefahren wird, sollte eine solche Anpassung für den gesamten Bereich der Kennlinie möglich sein. Bekannte Regelverfahren, wie etwa die Anpassung der Motordrehzahl mittels einer Riemenübersetzung oder eines Frequenzumrichters sind, abgesehen von den hohen Kosten, nicht in der Lage, die in Figur 1 dargestellten Kerrnlinien in befriedigender Weise zu erreichen. Es ist auch bekannt, den nutzbaren Förder- ström durch Abblasen des überschüssigen Fördermediums im Druckbetrieb (Verdichter) bzw. durch Ansaugen von Nebenluft im Vakuumbetrieb mittels sogenannter Bypassöffhungen zu reduzieren. Solche zusätzlichen Öffnungen sind jedoch für die oben angegebenen Anforderungen wenig zweckmäßig, da der maximal erreichbare Arbeitsdruck dadurch gesenkt wird, der nutzbare Förder- ström aber nur verhältnismäßig wenig beeinflußt wird.The invention relates to a control unit for a pump, in particular for a side channel blower. A pump can be characterized by its possible operating points, which in a graph in which the usable flow rate V (time-dependent volume change) against the differential pressure Ap of the pump, give a characteristic curve, wherein the differential pressure Ap the pressure difference between the intake and outlet port the pump is. For certain applications, it is necessary to reduce the usable flow rate V at the same differential pressure Δp, but the maximum achievable working pressure of the pump must be maintained. In Figure 1, several such desired characteristics are shown, which should be achieved starting from an output characteristic by a corresponding control of the pump. Furthermore, a control is desirable, which allows independent of the mains frequency of each country operation of the pump. For a pump with a drive motor, which is operated at 50 Hz, namely results in 60 Hz operation due to the higher engine speed a very different characteristic with larger differential pressures Ap and flow rates V, as shown in Figure 2. For applications in which the pump in countries with 60 Hz mains frequency but the same differential pressures Ap and flow rates V should provide as in countries with 50 Hz mains frequency, therefore, a regulation is required, with the 60 Hz operation as possible, the same operating points as can be achieved in 50 Hz operation.- In the case of a periodic operation of the pump, in which not only one operating point but a certain range of the characteristic is traversed, such an adjustment should be possible for the entire range of the characteristic. Known control methods, such as the adaptation of the engine speed by means of a belt transmission or a frequency converter are, apart from the high cost, not able to achieve the Kerrnlinien shown in Figure 1 in a satisfactory manner. It is also known to reduce the usable delivery Ström by blowing off the excess fluid in the pressure mode (compressor) or by sucking secondary air in vacuum operation by means of so-called Bypassöffhungen. However, such additional openings are not very expedient for the above-mentioned requirements, since the maximum achievable working pressure is thereby reduced, but the usable delivery flow is influenced only relatively little.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Regelung für eine Pumpe zu schaffen, mit der die Kennlinie der Pumpe bezüglich des Differenzdrucks und des nutzbaren Förderstroms gezielt beeinflußt werden kann.The object of the invention is therefore to provide a control for a pump, with which the characteristic of the pump with respect to the differential pressure and the usable flow rate can be influenced in a targeted manner.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Regeleinheit für eine Pumpe mit einer Ventileinrichtung vorgeschlagen, mit der ein vom Ansauganschluß bzw. Austrittanschluß der Pumpe unabhängiger Ansaug/Austrittquerschriitt variabel einstellbar ist. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß durch Variation der angesaugten Nebenluftmenge im Vakuumbetrieb bzw. der abgeblasenen Nebenluftmenge im Druckbetrieb die Kennlinie einer Pumpe weitgehend frei angepaßt werden kann. Vorzugsweise ist eine vom Differenzdruck der Pumpe abhängige Steuerung des Ansaug/ Austrittquerschnitts vorgesehen. So kann bei geringem Differenzdruck mehr Nebenluft angesaugt bzw. abgeblasen werden als bei hohem Differenzdruck. Die Steuerung des Ansaug/Ausfrittquerscrinitts kann auf einer mechanischen Konstruktion basieren; es ist grundsätzlich aber auch eine elek- tronische Steuerung denkbar.To solve this problem, a control unit for a pump with a valve device is proposed, with which an independent from the suction port or outlet port of the pump intake / outlet transverse section is variably adjustable. The invention is based on the finding that the characteristic curve of a pump can be adapted largely freely by varying the sucked-in secondary air quantity in the vacuum operation or the blown-off secondary air quantity in the pressure mode. Preferably, a dependent of the differential pressure of the pump control of the intake / outlet cross-section is provided. Thus, at low differential pressure more secondary air can be sucked in or blown off than at high differential pressure. The control of the intake / exhaust cross may be based on a mechanical construction; In principle, however, electronic control is also conceivable.
Damit der von der Pumpe maximal erzeugbare Differenzdruck als Arbeitsdruck genutzt werden kann, ist die Steuerung gemäß der Erfindung so ausgelegt, daß bei maximalem Differenzdruck der Ansaug/Ausfrittquerschnitt vollständig verschlossen ist. Zur differenzdruckabhängigen Einstellung der Nebenluftmenge weist die Ventileinrichtung vorzugsweise ein mit dem Differenzdruck des Verdichters beaufschlagtes Steuerelement auf, mittels dem der Ansaug/Austrittquerschnitt eingestellt wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Steuerelement ein in einem Zylindergehäuse verschiebbar geführter Kolben.So that the maximum pressure which can be generated by the pump can be used as the working pressure, the control according to the invention is designed so that the intake / discharge cross-section is completely closed at maximum differential pressure. For differential pressure-dependent adjustment of the secondary air quantity, the valve device preferably has a control element acted upon by the differential pressure of the compressor, by means of which the intake / outlet cross section is adjusted. In the preferred embodiment of the invention, the control is a displaceably guided in a cylinder housing piston.
Die bevorzugte Ausführungsform sieht ferner vor, daß der Kolben durch ein Federelement gegen die Kraft, die durch den Differenzdruck auf den Kolben ausgeübt wird, vorgespannt ist. Der Ansaug/ Austrittquerschnitt läßt sich vorteilhaft durch wenigstens eine imThe preferred embodiment further provides that the piston is biased by a spring element against the force exerted by the differential pressure on the piston. The intake / outlet cross-section can be advantageous by at least one in
Zylindergehäuse und/oder im Kolben gebildete Öffnung darstellen, deren Gesamtquerschnitt durch eine Verschiebung des Kolbens veränderbar ist. So kann der Verlauf der Kennlinie insbesondere durch die Lage und Form der Öffnung(en) vorgegeben werden. Es erweist sich als besonders vorteilhaft, daß die Lage des Kolbens imRepresent cylinder housing and / or opening formed in the piston, the total cross section is variable by a displacement of the piston. Thus, the course of the characteristic can be specified in particular by the position and shape of the opening (s). It proves to be particularly advantageous that the position of the piston in
Zylindergehäuse auch unabhängig vom Differenzdruck der Pumpe einstellbar ist. Dies schafft eine zusätzliche Einstellmöglichkeit, mit der bei einem bestimmten Differenzdruck verschiedene Nebenluftmengen realisierbar sind, so daß eine einfache Anpassung des Förderstroms an eine andere Arbeitsaufgabe vorge- nommen werden kann.Cylinder housing is independent of the differential pressure of the pump adjustable. This creates an additional adjustment possibility, with which different secondary air quantities can be realized at a certain differential pressure, so that a simple adaptation of the delivery flow to another work task can be undertaken.
Bei der bevorzugten Ausfürjrungsform der Erfindung ist hierzu vorgesehen, daß das Zylindergehäuse ein offenes Ende aufweist, das durch einen einschraubbaren Boden geschlossen ist. Je nachdem, wie weit der Boden eingeschraubt wird, kann dadurch die effektive Länge des Zylindergehäuses vergrößert oder verkleinert und damit die relative Lage des Kolbens im Zylindergehäuse verändert werden.In the preferred Ausfürung of the invention is provided for this purpose that the cylinder housing has an open end which is closed by a screw-in bottom. Depending on how far the bottom is screwed, thereby the effective length of the cylinder housing can be increased or decreased and thus the relative position of the piston in the cylinder housing can be changed.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die Ventileinrichtung eine verschließbare Öffnung mit vorbestirnmtem Querschnitt auf, die im geöffneten Zustand eine permanente Verbindung zwischen dem Austrittanschluß und dem Ansauganschluß der Pumpe herstellt. Durch entsprechende Dimensionierung des Querschnitts der zusätzlichen Öffnung können dadurch im 60 Hz-Betrieb die Betriebspunkte des 50-Hz Betriebs, insbesondere der maximale Arbeitsdruck, mit ausreichender Genauigkeit erreicht werden.According to one embodiment of the invention, the valve device on a closable opening with vorbestirnmtem cross section, which in the open State establishes a permanent connection between the outlet port and the suction port of the pump. By appropriate dimensioning of the cross section of the additional opening, the operating points of the 50 Hz operation, in particular the maximum working pressure, can be achieved with sufficient accuracy in 60 Hz operation.
Die Öffnung ist vorzugsweise mittels eines Stopfens verschließbar, so daß die Anpassung der Kennlinie im 60 Hz-Betrieb der Pumpe an die Kennlinie des 50 Hz-Betriebs durch einfaches Entfernen des Stopfens erfolgt.The opening is preferably closed by means of a plug, so that the adjustment of the characteristic in the 60 Hz operation of the pump to the characteristic of the 50 Hz operation is carried out by simply removing the plug.
Um insbesondere im Vakuumbetrieb durch das Ansaugen von Umgebungsluft als Nebenluft bedingte erhöhte Betriebsgeräusche und negative Einflüsse durch Verunreinigungen der Umgebungsluft zu vermeiden, steht ein Bereich der Regeleinheit mit dem Ansauganschluß und ein anderer Bereich der Regeleinheit mit dem Austrittanschluß der Pumpe in Verbindung, wobei die Ventileinrichtung so zwischen diesen Bereichen angeordnet ist, daß durch den variabel einstellbaren Ansaug/Austrittquerschnitt eine Verbindung zwischen dem Austrittanschluß und dem Ansauganschluß der Pumpe hergestellt ist. Ein solcher Aufbau ermöglicht den Übertritt von gefilterter Luft als Nebenluft aus dem Austrittanschluß in den Ansauganschluß der Pumpe.In order to avoid especially in vacuum operation by the intake of ambient air as secondary air caused increased operating noise and negative influences due to contamination of the ambient air, is a region of the control unit with the suction port and another area of the control unit with the outlet port of the pump in communication, the valve means so is arranged between these areas that a connection between the outlet port and the suction port of the pump is made by the variably adjustable intake / outlet cross-section. Such a structure allows the passage of filtered air as secondary air from the outlet port into the suction port of the pump.
Die erfindungsgemäße Regeleinheit ist vorzugsweise als Modul in einem Gehäuse mit wenigstens einem verschraubbaren Deckel untergebracht, der eine leichte Zugänglichkeit der Komponenten der Regeleinheit erlaubt.The control unit according to the invention is preferably housed as a module in a housing with at least one screw-on lid, which allows easy accessibility of the components of the control unit.
Die Erfindung schafft auch eine Pumpe mit einem Gebläsegehäuse und einem Schalldämpfer sowie einer zwischen dem Gebläsegehäuse und dem Schalldämpfer angeordneten erfindungsgemäßen Regeleinheit. Eine solche Anordnung der Regeleinheit gewährleistet eine optimale Geräuschdämpfung.The invention also provides a pump with a blower housing and a silencer and a control unit according to the invention arranged between the blower housing and the silencer. Such an arrangement of the control unit ensures optimum noise attenuation.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen: - Figur 1 verschiedene gewünschte Regelkennlinien im Vergleich zu einer Ausgangskennlinie einer Pumpe;Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the accompanying drawings, to which reference is made. In the drawings show: - Figure 1 shows various desired control characteristics in comparison to an output characteristic of a pump;
- Figur 2 zwei Kennlinien einer Pumpe im 50 Hz- bzw. 60 Hz-Betrieb;- Figure 2 shows two characteristics of a pump in 50 Hz or 60 Hz operation;
- Figur 3 a eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Regeleinheit; - Figuren 3b, 3c Scrinittansichten der Regeleinheit aus Figur 3a entlang der- Figure 3a is a front view of a control unit according to the invention; FIGS. 3b, 3c are views of the control unit from FIG. 3a along the
Schnittlinien A-A bzw. B-B;Cutting lines A-A and B-B;
- Figur 4 einen schematischen Aufbau einer Pumpe mit einer erfindungsgemäßen Regeleinheit; und- Figure 4 shows a schematic structure of a pump with a control unit according to the invention; and
- Figur 5 mit der erfindungsgemäßen Regeleinheit erreichbare Kennlinien einer Pumpe.- Figure 5 with the control unit according to the invention achievable characteristics of a pump.
Die in den Figuren 3 a bis 3 c dargestellte erfindungsgemäße Regeleinheit 10 für eine Pumpe ist als Modul konzipiert und in einem langgestreckten Gehäuse 12 mit zwei stirnseitig verschraubten Deckeln 14 untergebracht. Eine Zwischenwand 12a des Gehäuses 12 grenzt einen Bereich 16 der Regeleinheit 10, der mit dem Ansauganschluß der Pumpe in Verbindung steht (Ansaugbereich), von einem mit dem Austrittanschluß der Pumpe in Verbindung stehenden Bereich 18 (Austrittbereich) der Regeleinheit 10 ab. Zwischen den Bereichen 16 und 18 ist eine Ventileinrichtung mit einer Kolben/Zylinder-Einheit vorgesehen. In einem Zylindergehäuse 20 der Kolben/Zylinder-Einheit ist ein Kolben 22 verschiebbar geführt. An einem Ende des Zylindergehäuses 20 ist ein Boden 24 eingeschraubt. Aus dem anderen Ende des Zylindergehäuses 20 ragt ein Ende des Kolbens 22 in den Austrittbereich 18. Zwischen dem Boden 24 und einer stirnseitigen Wand 26 des Kolbens 22 ist ein Federelement in Form einer Schraubenfeder 28 angeordnet, die eine Vorspannkraft auf den Kolben 22 ausübt. Die Lage des Kolbens 22 im Zylindergehäuse 20 kann abhängig davon, wie weit der Boden in axialer Richtung 24 in das Zylindergehäuse eingeschraubt ist, variiert werden. Ein Zuganker 40, der den Boden 24 mit der Wand 26 verbindet, verhindert ein Herausfallen des Kolbens 22 aus dem Zylindergehäuse 20. Im Boden 24 und im Kolben 22 sind Öffnungen 30 vorgesehen, die denThe control unit 10 according to the invention for a pump as shown in FIGS. 3 a to 3 c is designed as a module and accommodated in an elongate housing 12 with two covers 14 screwed on the end face. An intermediate wall 12a of the housing 12 defines a region 16 of the control unit 10, which communicates with the suction connection of the pump (suction region), from a region 18 (exit region) of the control unit 10 which is in communication with the outlet connection of the pump. Between the areas 16 and 18, a valve device is provided with a piston / cylinder unit. In a cylinder housing 20 of the piston / cylinder unit, a piston 22 is slidably guided. At one end of the cylinder housing 20, a bottom 24 is screwed. From the other end of the cylinder housing 20, one end of the piston 22 protrudes into the exit region 18. Between the bottom 24 and an end wall 26 of the piston 22, a spring element in the form of a helical spring 28 is arranged, which exerts a biasing force on the piston 22. The position of the piston 22 in the cylinder housing 20 can be varied depending on how far the base is screwed in the axial direction 24 in the cylinder housing. A tie rod 40 connecting the bottom 24 to the wall 26 prevents the piston 22 from falling out of the cylinder housing 20. In the bottom 24 and in the piston 22 openings 30 are provided which the
Austrittbereich 18 mit dem Ansaugbereich 16 verbinden. Die Öffnungen 30 sind so angeordnet, daß sie bei einer Verschiebung des Kolbens 22 gegen dieConnect the outlet area 18 with the intake area 16. The openings 30 are arranged so that they are at a displacement of the piston 22 against the
Vorspannung der Feder 28 immer weiter abgedeckt werden, so daß sich ihr Gesamtquerschnitt kontinuierlich verringert.Preload the spring 28 are always covered, so that their total cross section is continuously reduced.
In der Wand 26 des Kolbens 22 ist eine weitere Öffnung 32 gebildet, die eine zusätzliche Strömungsverbindung zwischen dem Austrittbereich 18 und dem Ansaugbereich 16 herstellt, aber durch einen Stopfen 33 oder ein anderes geeignetes Verschlußelement verschließbar ist. Figur 4 zeigt eine Pumpe mit einem Antriebsmotor 34 und einer in die Pumpe integrierten Regeleinheit 10, wobei die Regeleinheit 10 zur optimalen Geräuschdämpfung zwischen einem Gebläsegehäuse 36 und einem Schalldämpfer 38 der Pumpe angeordnet ist.In the wall 26 of the piston 22, a further opening 32 is formed, which produces an additional flow connection between the outlet region 18 and the suction region 16, but is closed by a plug 33 or other suitable closure element. FIG. 4 shows a pump with a drive motor 34 and a control unit 10 integrated in the pump, wherein the control unit 10 is arranged between a blower housing 36 and a muffler 38 of the pump for optimum noise damping.
Im folgenden werden die Funktionsweise der Regeleinheit 10 und die mittels einer solchen Regeleinheit realisierbaren Kemilinien am Beispiel einer Pumpe im Vakuumbetrieb erläutert, wobei als Arbeitsmedium Luft angenommen wird.In the following, the operation of the control unit 10 and the implementable by means of such a control unit Kemilinien the example of a pump in vacuum operation will be explained, wherein air is assumed as the working medium.
Die in Figur 5 mit 60 Hz bezeichnete Kennlinie zeigt die möglichen Befriebspunkte der Pumpe im 60 Hz Betrieb ohne Verwendung der Regeleinheit 10. Die Regeleinheit 10 ermöglicht eine Anpassung dieser Ausgangskennlinie im Hinblick auf einen verringerten Förderstrom V , wie durch die Pfeile A, B und C angedeutet. Im Betrieb der Pumpe wird neben der durch den Ansauganschluß der Pumpe angesaugten Luft auch Nebenluft angesaugt. Dadurch wird der nutzbare Förderstrom V herabgesetzt. Die Nebenluft stammt aus dem Austrittanschluß der Pumpe und gelangt über den Austrittbereich 18 der Regeleinheit 10 durch die Öffnungen 30 im Zylindergehäuse 20 bzw. im Kolben 22 zum Ansauganschluß der Pumpe. Die angesaugte Nebenluft ist also keine Umgebungsluft, sondern gefilterte Luft aus dem Ansauganschluß der Pumpe. Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Regeleinheit 10, nämlich die vom Differenzdruck Δp der Pumpe abhängige Steuerung der angesaugten Nebenluftmenge, wird durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Ventileinrichtung ermöglicht. Der Kolben 22 ist im Austrittbereich 18 der Regeleinheit 10 mit dem Differenzdruck Δp der Pumpe beaufschlagt, der gegen die vorgegebene Vorspannung der Feder 28 wirkt. Somit nimmt der Kolben 22 eine definierte, vom Differenzdruck Δp abhängige Stellung im Zylindergehäuse 20 ein. Die Öffnungen 30 im Zylindergehäuse 20 bzw. im Kolben 22 sind so angeordnet, daß sich der Gesamtsfrömungsquerschnitt vom Austrittbereich 18 in den Ansaugbereich 16 mit zunehmendem Differenzdruck Δp verringert. Bei maximalem Differenzdruck Δp ist der Kolben 22 so weit verschoben, daß die Öffnungen 30 vollständig verschlossen sind. Die Menge der angesaugten Nebenluft nimmt also bei steigendem Differenzdruck Δp bis auf 0 ab. Dies führt insgesamt zu einer Verschiebung der Keririlinie der Pumpe zu geringeren Förderströmen V (siehe Pfeil A in Figur 5), wobei dennoch der maximale Differenzdruck Δp der Pumpe als Arbeitsdruck erreichbar ist.The curve labeled 60 Hz in FIG. 5 shows the possible driving points of the pump in 60 Hz operation without the use of the control unit 10. The control unit 10 makes it possible to adapt this output characteristic with regard to a reduced delivery flow V, as indicated by the arrows A, B and C indicated. During operation of the pump, secondary air is sucked in addition to the air sucked in through the suction connection of the pump. As a result, the usable flow rate V is reduced. The secondary air comes from the outlet port of the pump and passes through the outlet region 18 of the control unit 10 through the openings 30 in the cylinder housing 20 and in the piston 22 to the suction port of the pump. The sucked secondary air is therefore not ambient air, but filtered air from the suction port of the pump. The peculiarity of the control unit 10 according to the invention, namely the dependent of the differential pressure Ap of the pump control of the intake air sucked amount, is made possible by the construction of the valve device according to the invention. The piston 22 is acted upon in the outlet region 18 of the control unit 10 with the differential pressure Ap of the pump, which acts against the predetermined bias of the spring 28. Thus, the piston 22 assumes a defined, dependent on the differential pressure Ap position in the cylinder housing 20 a. The openings 30 in the cylinder housing 20 and in the piston 22 are arranged so that the total flow cross-section from the outlet region 18 into the suction region 16 decreases with increasing differential pressure Δp. At maximum differential pressure Ap, the piston 22 is displaced so far that the openings 30 are completely closed. The amount of sucked secondary air thus decreases with increasing differential pressure Δp to 0 from. This leads to a total shift of the keririlinia of the pump to lower flow rates V (see arrow A in Figure 5), yet the maximum differential pressure Ap of the pump can be reached as working pressure.
Die Kennlinie kann zusätzlich angepaßt werden, indem die relative Lage des Kolbens 22 im Zylindergehäuse 20 mit Hilfe des schraubbaren Bodens 24 verändert wird. Durch einfaches Drehen des Bodens 24 kann der Gesamtquer- schnitt der Öffnungen 30 und damit die anzusaugende Nebenluftmenge bei gegebenem Differenzdruck Δp eingestellt werden. Dadurch kann insbesondere die Steigung der Kennlinie bei niedrigen Differenzdruckwerten beeinflußt werden (siehe Pfeil B in Figur 5).The characteristic curve can additionally be adapted by changing the relative position of the piston 22 in the cylinder housing 20 with the aid of the screwable bottom 24. By simply turning the bottom 24, the total cross-section of the openings 30 and thus the secondary air quantity to be sucked in can be set at a given differential pressure Δp. As a result, in particular the slope of the characteristic at low differential pressure values can be influenced (see arrow B in FIG. 5).
Im 50 Hz-Betrieb der Pumpe ist die zusätzliche Öffnung 32 in der Wand 26 des Kolbens 22 durch den Stopfen 33 verschlossen. Soll die Pumpe nun mit 60 Hz betrieben und der maximal erreichbare Arbeitsdruck an den entsprechenden Wert im 50 Hz-Betrieb angeglichen werden, wird einfach der Stopfen entfernt. Dies führt dazu, daß ein Nebenluftstrom vom Austrittbereich 18 durch die Öffnung 32 in den Ansaugbereich 16 fließt. Der Querschnitt der Öffnung 32 ist dabei so dimensioniert, daß soviel Nebenluft angesaugt wird, daß gerade der maximale Arbeitsdruck des 50 Hz-Betriebs erreicht wird (siehe Pfeil C in Figur 5).In 50 Hz operation of the pump, the additional opening 32 in the wall 26 of the piston 22 is closed by the plug 33. If the pump is now operated at 60 Hz and the maximum achievable working pressure is adjusted to the corresponding value in 50 Hz operation, the plug is simply removed. This results in that a secondary air flow from the outlet region 18 through the opening 32 in the suction region 16 flows. The cross section of the opening 32 is so dimensioned that as much secondary air is sucked in, that just the maximum working pressure of the 50 Hz operation is reached (see arrow C in Figure 5).
Die Funktionsweise der Regeleinheit 10 im Druckbetrieb der Pumpe entspricht im wesentlichen der oben beschriebenen Funktionsweise für den Vakuumbetrieb, wobei in diesem Fall die Öffnungen 30 keinen zusätzlichen Ansaugquerschnitt, sondern einen zusätzlichen Austrittquerschnitt darstellen.The operation of the control unit 10 in the printing operation of the pump substantially corresponds to the above-described operation for the vacuum operation, in which case the openings 30 do not represent an additional intake cross-section, but an additional outlet cross-section.
Die Zugänglichkeit des Bodens 24 und der Öffnung 32 bzw. des Stopfens zur Einstellung der Regeleinheit 10 ist durch die abnehmbaren Deckel 14 gewährleistet, so daß eine Anpassung der Regeleinheit 10 jederzeit ohne großen Aufwand vorgenommen werden kann. The accessibility of the bottom 24 and the opening 32 and the plug for adjusting the control unit 10 is ensured by the removable cover 14, so that an adjustment of the control unit 10 can be made at any time without much effort.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Regeleinheit für eine Pumpe, mit einer Ventileinrichtung, mit der ein vom Ansauganschluß bzw. Austrittanschluß der Pumpe unabhängiger Ansaug/Austrittquerschnitt variabel einstellbar ist. 1. Control unit for a pump, with a valve device with which a suction / discharge cross-section that is independent of the suction connection or discharge connection of the pump can be variably adjusted.
2. Regeleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine vom2. Control unit according to claim 1, characterized in that one of
Differenzdruck (Δp) der Pumpe abhängige Steuerung des Ansaug/Austrittquerschnitts vorgesehen ist.Differential pressure (Δp) of the pump-dependent control of the intake / outlet cross section is provided.
3. Regeleinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung so ausgelegt ist, daß bei maximalem Differenzdruck der Ansaug/Austritt- querschnitt vollständig verschlossen ist.3. Control unit according to claim 2, characterized in that the control is designed so that the intake / outlet cross section is completely closed at maximum differential pressure.
4. Regeleinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung ein mit dem Differenzdruck (Δp) der Pumpe beaufschlagtes Steuerelement aufweist, mittels dem der Ansaug/Austrittquerschnitt eingestellt wird. 4. Control unit according to claim 2 or 3, characterized in that the valve device has a differential pressure (Δp) of the pump acted upon by means of which the suction / outlet cross section is adjusted.
5. Regeleinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das5. Control unit according to claim 4, characterized in that the
Steuerelement ein in einem Zylindergehäuse (20) verschiebbar geführter Kolben (22) ist.Control element is a piston (22) which is displaceably guided in a cylinder housing (20).
6. Regeleinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (22) durch ein Federelement (28) gegen die Kraft, die durch den Differenzdruck (Δp) auf den Kolben (22) ausgeübt wird, vorgespannt ist.6. Control unit according to claim 5, characterized in that the piston (22) is biased by a spring element (28) against the force exerted by the differential pressure (Δp) on the piston (22).
7. Regeleinheit nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Zylindergehäuse (20) und/oder im Kolben (22) wenigstens eine Öffnung (30) gebildet ist, deren Gesamtquerscrinitt durch eine Verschiebung des Kolbens (22) veränderbar ist. 7. Control unit according to claim 5 or 6, characterized in that in the cylinder housing (20) and / or in the piston (22) at least one opening (30) is formed, the total cross-section is variable by a displacement of the piston (22).
8. Regeleinheit nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Kolbens (22) im Zylindergehäuse (20) auch unabhängig vom Differenzdruck (Δp) der Pumpe einstellbar ist.8. Control unit according to one of claims 5 to 7, characterized in that the position of the piston (22) in the cylinder housing (20) is also adjustable independently of the differential pressure (Δp) of the pump.
9. Regeleinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylindergehäuse (20) ein offenes Ende aufweist, das durch einen einschraubbaren9. Control unit according to claim 8, characterized in that the cylinder housing (20) has an open end which can be screwed in
Boden (24) verschlossen ist.Bottom (24) is closed.
10. Regeleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung eine verschließbare Öffnung (32) mit vorbestimmtem Querschnitt aufweist, die im geöffneten Zustand eine permanente Verbindung zwischen dem Austrittanschluß und dem Ansauganschluß der Pumpe herstellt.10. Control unit according to one of the preceding claims, characterized in that the valve device has a closable opening (32) with a predetermined cross section, which in the open state creates a permanent connection between the outlet connection and the suction connection of the pump.
11. Regeleinheit nach einem der Ansprüche 5 bis 9 und Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (32) in einer stirnseitigen Wand (26) des Kolbens (22) gebildet ist. 11. Control unit according to one of claims 5 to 9 and claim 10, characterized in that the opening (32) in an end wall (26) of the piston (22) is formed.
12. Regeleinheit nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die12. Control unit according to claim 10 or 11, characterized in that the
Öffnung (32) mittels eines Stopfens (33) verschließbar ist.Opening (32) can be closed by means of a stopper (33).
13. Regeleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bereich (16) der Regeleinheit (10) mit dem Ansauganschluß und ein anderer Bereich (18) der Regeleinheit (10) mit dem Austrittanschluß der Pumpe in Verbindung steht, wobei die Ventileinrichtung so zwischen diesen Bereichen (16, 18) angeordnet ist, daß durch den variabel einstellbaren Ansaug/ Austrittquerschnitt eine Verbindung zwischen dem Austrittanschluß und dem Ansauganschluß der Pumpe hergestellt ist.13. Control unit according to one of the preceding claims, characterized in that a region (16) of the control unit (10) with the suction connection and another region (18) of the control unit (10) is connected to the outlet connection of the pump, the valve device is arranged between these areas (16, 18) in such a way that a connection between the outlet connection and the suction connection of the pump is established through the variably adjustable suction / outlet cross section.
14. Regeleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekerLtizeichnet, daß sie in einem Gehäuse (12) mit wenigstens einem abnehmbaren Deckel (14) untergebracht ist. 14. Control unit according to one of the preceding claims, characterized in that it is accommodated in a housing (12) with at least one removable cover (14).
15. Pumpe mit einem Gebläsegehäuse (36) und einem Schalldämpfer (38) sowie einer zwischen dem Gebläsegehäuse (36) und dem Schalldämpfer (38) angeordneten Regeleinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 15. Pump with a blower housing (36) and a silencer (38) and between the blower housing (36) and the silencer (38) arranged control unit (10) according to one of the preceding claims.
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