DE102016108118A1

DE102016108118A1 - Metering pump and method for operating a metering pump

Info

Publication number: DE102016108118A1
Application number: DE102016108118.3A
Authority: DE
Inventors: Denys Maiier; Andreas Sitterli
Original assignee: SERA GmbH
Current assignee: SERA GmbH
Priority date: 2016-01-18
Filing date: 2016-05-02
Publication date: 2017-07-20
Also published as: DE102016108120A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Dosierpumpe mit einem elektrischen Antriebsmotor (2), einer Verdrängerpumpeneinheit (4) und einer Steuereinrichtung (5), wobei der Antriebsmotor (2) über einen Exzentertrieb (3) auf die Verdrängerpumpeneinheit (4) wirkt und von der Steuereinrichtung (5) angesteuert wird. Das Verfahren weist die folgenden Schritte aus: – Erfassen eines an einem Impulseingang (61) der Steuereinrichtung (5) eingehenden Impulses; – Vergrößern eines in einem Impulsspeicher gespeicherten Werts; – Einstellen einer ersten Geschwindigkeit eines Pumpzyklus der Dosierpumpe, wenn der Wert in dem Impulsspeicher kleiner als ein erster Schwellenwert ist; – Einstellen einer zweiten Geschwindigkeit eines Pumpzyklus der Dosierpumpe, die größer als die erste Geschwindigkeit ist, wenn der Wert in dem Impulsspeicher größer oder gleich einem zweiten Schwellenwert ist; – Durchlaufen des Pumpzyklus der Dosierpumpe in der eingestellten Geschwindigkeit; und – Verringern des Werts im Impulsspeicher mit jedem durchlaufenen Pumpzyklus. Die Erfindung betrifft weiterhin eine zur Durchführung des Verfahrens eingerichtete Dosierpumpe.The invention relates to a method for operating a metering pump with an electric drive motor (2), a positive displacement pump unit (4) and a control device (5), wherein the drive motor (2) acts on the positive displacement pump unit (4) via an eccentric drive (3) and the control device (5) is activated. The method comprises the following steps: detecting a pulse arriving at a pulse input (61) of the control device (5); - increasing a value stored in a pulse memory; - Setting a first speed of a pumping cycle of the metering pump when the value in the pulse memory is less than a first threshold value; - Setting a second speed of a pumping cycle of the metering pump, which is greater than the first speed, when the value in the pulse memory is greater than or equal to a second threshold value; - passing through the pumping cycle of the dosing pump at the set speed; and - decreasing the value in the pulse memory with each pumping cycle performed. The invention further relates to a metering pump configured for carrying out the method.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dosierpumpe mit einem elektrischen Antriebsmotor, einer Verdrängerpumpeneinheit und einer Steuereinrichtung, wobei der Antriebsmotor über einen Exzentertrieb auf die Verdrängerpumpeneinheit wirkt und von der Steuereinrichtung angesteuert wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Dosierpumpe. The invention relates to a metering pump with an electric drive motor, a positive displacement pump unit and a control device, wherein the drive motor acts on the positive displacement pump unit via an eccentric drive and is actuated by the control device. The invention further relates to a method for operating such a metering pump.

Dosierpumpen werden typischerweise verwendet, um kleine Flüssigkeitsmengen dosiert, d. h. mengengenau zu fördern. Sie finden Verwendung in der Verfahrenstechnik, insbesondere der chemischen oder pharmazeutischen Industrie, und häufig auch in der Trinkwasseraufbereitung. Metering pumps are typically used to meter small quantities of fluid, i. H. to promote exact quantities. They are used in process engineering, in particular in the chemical or pharmaceutical industry, and often also in drinking water treatment.

Bei dem eingangs genannten Dosierpumpentyp, bei dem ein elektrischer Antriebsmotor über einen Exzentertrieb auf eine Verdrängerpumpeneinheit wirkt, wird in der Regel die in einem Zyklus von der Verdrängerpumpeneinheit verdrängte Flüssigkeitsmenge als kleinste dosierbare Menge angesetzt. Ein Zyklus umfasst dabei einen Druck- und einen Saughub der Verdrängerpumpeneinheit, was bei einem Einfachexzenter einer Umdrehung des Exzenters des Exzentertriebs entspricht. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Größe des verdrängten Volumens der Verdrängerpumpeneinheit mechanisch verändert werden kann, wodurch die pro Zyklus dosierte Flüssigkeitsmenge einstellbar ist. In the case of the above-mentioned metering pump type, in which an electric drive motor acts on a positive displacement pump unit via an eccentric drive, the amount of fluid displaced in one cycle by the positive displacement pump unit is generally set as the smallest meterable quantity. One cycle comprises a pressure and a suction stroke of the positive displacement pump unit, which corresponds to a single eccentric rotation of the eccentric of the eccentric drive. It can be provided that the size of the displaced volume of the positive displacement pump unit can be changed mechanically, whereby the amount of liquid dosed per cycle is adjustable.

In einem typischen Anwendungsfall, bei dem zu einer strömenden Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, eine weitere Flüssigkeit in kleinen Mengen hinzudosiert wird, wird von einem Durchflusszähler der ersten Flüssigkeit („Wasseruhr“) nach Durchfluss einer bestimmten Menge der ersten Flüssigkeit ein Steuerimpuls ausgegeben. Dieser Steuerimpuls wird der Steuereinrichtung der Dosierpumpe zugeführt, die bei jedem Erhalt eines derartigen Impulses einen Zyklus durchfährt und somit die vorbestimmte Menge der zweiten Flüssigkeit zur ersten Flüssigkeit hinzudosiert. In a typical application, in which to a flowing liquid, such as water, a further liquid is added in small amounts, is output from a flow meter of the first liquid ("water meter") after flow of a certain amount of the first liquid, a control pulse. This control pulse is supplied to the control device of the metering pump, which cycles through each time such a pulse is received, thus adding the predetermined amount of the second liquid to the first liquid.

Aus der Druckschrift EP 1 299 645 B1 ist ein Verfahren zum Ansteuern einer Dosierpumpe bekannt, bei der der zeitliche Abstand von mindestens zwei derartigen Ansteuerimpulsen erfasst wird und der Antriebsmotor so angesteuert wird, dass die zu fördernde vorbestimmte Flüssigkeitsmenge unter Berücksichtigung des ermittelten zeitlichen Abstands der beiden Impulse auf ein erwartetes nachfolgendes Impulsintervall verteilt wird. Dieses gelingt, indem ein in seiner Drehzahl in weiten Bereichen einstellbarer Antriebsmotor bei der Dosierpumpe eingesetzt wird, dessen Drehzahl so berechnet wird, dass sich ein Pumpzyklus über den erwarteten zeitlichen Abstand zweier Impulse erstreckt. Ein derartiges Verfahren ist vorteilhaft, da es zu einer im Wesentlichen kontinuierlichen Zudosierung der zweiten zur ersten Flüssigkeit führt. From the publication EP 1 299 645 B1 a method for driving a metering pump is known in which the time interval of at least two such drive pulses is detected and the drive motor is driven so that the predetermined amount of liquid to be delivered is distributed taking into account the determined time interval of the two pulses to an expected subsequent pulse interval , This is achieved by using a variable in its speed in a wide range of drive motor in the metering pump, whose speed is calculated so that a pumping cycle over the expected time interval of two pulses extends. Such a method is advantageous because it leads to a substantially continuous metered addition of the second to the first liquid.

Nachteilig ist jedoch, dass dieses Verfahren nur mit einem in weiten Grenzen drehzahlregelbaren Motor, beispielsweise einem Schrittmotor, durchführbar ist. Weiter ist nachteilig, dass das Verfahren relativ aufwendig umzusetzen ist und zudem zusätzliche Mechanismen erfordert, die sicherstellen, dass auch bei Impulsen, die mit zeitlich variierenden Abständen eintreffen, insgesamt die angeforderte Flüssigkeitsmenge auch tatsächlich zudosiert wird. Zusätzlich zum geschilderten Verfahren sind somit Korrekturmechanismen, beispielsweise in Form einer übergeordneten Steuerung vorzusehen, die beispielsweise die innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls die empfangenen Impulse zählt und daraus ein Sollvolumen ermittelt, das mit dem tatsächlich geförderten Volumen verglichen wird, um das tatsächlich geförderte, dosierte Volumen korrigieren zu können. The disadvantage, however, is that this method is feasible only with a variable speed motor within wide limits, such as a stepper motor. Another disadvantage is that the method is relatively expensive to implement and also requires additional mechanisms that ensure that even with pulses that arrive with time-varying intervals, the total requested amount of liquid is actually metered. In addition to the described method, correction mechanisms are therefore provided, for example in the form of a higher-level control which, for example, counts the received pulses within a predetermined time interval and determines therefrom a setpoint volume which is compared with the actually delivered volume in order to correct the actually delivered, metered volume to be able to.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Dosierpumpe für den Impulsbetrieb anzugeben, dass einfach umzusetzen ist und auch mit einer Dosierpumpe, deren Antriebsmotor nicht in weiten Grenzen drehzahlregelbar ist, einsetzbar ist. Es ist eine weitere Aufgabe, eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Dosierpumpe anzugeben. It is an object of the present invention to provide a method for operating a metering pump for the pulsed operation that is easy to implement and can also be used with a metering pump whose drive motor can not be regulated in terms of speed within wide limits. It is a further object to provide a metering pump suitable for carrying out the method.

Diese Aufgabe wird durch Verfahren bzw. eine Dosierpumpe mit den jeweiligen Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This object is achieved by methods or a metering pump with the respective features of the independent claims. Advantageous embodiments and further developments are the subject of the dependent claims.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer Dosierpumpe der eingangs genannten Art weist die folgenden Schritte auf: Es wird ein an einem Impulseingang der Steuereinrichtung eingehender Impuls erfasst und ein in einem Impulsspeicher gespeicherter Wert vergrößert. Wenn der Wert in dem Impulsspeicher kleiner als ein erster Schwellenwert ist, wird eine erste Geschwindigkeit eines Pumpzyklus der Dosierpumpe eingestellt. Wenn der Wert in dem Impulsspeicher größer oder gleich einem zweiten Schwellenwert ist, wird eine zweite Geschwindigkeit des Pumpzyklus der Dosierpumpe eingestellt. Anschließend wird der Pumpzyklus der Dosierpumpe in der eingestellten Geschwindigkeit durchlaufen und der Wert im Impulsspeicher mit jedem durchlaufenen Pumpzyklus verringert. Das Verfahren wird bevorzugt im Betrieb der Dosierpumpe permanent ausgeführt. An inventive method for operating a metering pump of the aforementioned type comprises the following steps: A pulse arriving at a pulse input of the control device is detected and a value stored in a pulse memory is increased. If the value in the pulse memory is less than a first threshold, a first speed of a pumping cycle of the metering pump is adjusted. If the value in the pulse memory is greater than or equal to a second threshold, a second speed of the pumping cycle of the metering pump is set. Subsequently, the pumping cycle of the metering pump is run through at the set speed and the value in the pulse memory is reduced with each cycle of pumping performed. The method is preferably carried out permanently during operation of the metering pump.

Durch den Impulsspeicher ist sichergestellt, dass jeder eingehende Impuls erfasst wird und dass zu jedem eingegangenen Impuls ein Pumpzyklus ausgeführt wird. Eventuell während eines noch laufenden Pumpzyklus eingehende Impulse werden ebenfalls gezählt und werden dann nachfolgend ausgeführt. Auch ohne einen speziellen Korrekturmechanismus wird so sichergestellt, dass alle eingehenden Impulse auch verarbeitet werden. Falls Impulse im Mittel jedoch häufiger eingehen, als Pumpzyklen in der ersten Geschwindigkeit ausgeführt werden können, wird der Wert im Impulsspeicher im Laufe der Zeit ansteigen und den ersten Schwellenwert übersteigen, woraufhin nachfolgende Pumpzyklen mit der höheren zweiten Geschwindigkeit ausgeführt werden. Durch die höhere Geschwindigkeit kann die Anzahl der aufgelaufenen und nicht umgesetzten Impulse abgearbeitet werden, bis der Wert im Impulsspeicher unter den zweiten Schwellenwert absinkt. The pulse memory ensures that every incoming pulse is detected and that a pumping cycle is performed for each pulse received. Maybe during one more time incoming pulses are also counted and are subsequently executed. Even without a special correction mechanism, this ensures that all incoming pulses are also processed. However, if pulses average more often than pump cycles can be performed at the first rate, the value in the pulse store will increase over time and exceed the first threshold, whereupon subsequent higher second rate pump cycles will be performed. Due to the higher speed, the number of accumulated and unreacted pulses can be processed until the value in the pulse store drops below the second threshold value.

Mit nur zwei unterschiedlichen Geschwindigkeiten kann so variabel auf unterschiedliche Impulsfrequenzen reagiert werden. Die Verwendung der geringeren ersten Geschwindigkeit ist im Normalbetrieb Energie sparender und materialschonender für die Dosierpumpe und führt zu einer gleichmäßigeren Dosierung als ein dauerhafter Betrieb bei einer höheren Geschwindigkeit. Unter einer Geschwindigkeit des Pumpzyklus ist dabei eine zur Dauer des Pumpzyklus reziproke Angabe zu verstehen, die charakterisiert, wie schnell ein Pumpzykus abläuft. Beispielsweise stellt die (mittlere) Drehzahl des Antriebsmotors während eines Pumpzyklus eine Geschwindigkeit des Pumpzyklus dar. With only two different speeds it is possible to react variably to different pulse frequencies. The use of the lower first speed during normal operation saves energy and material for the metering pump and leads to a more uniform metering than a permanent operation at a higher speed. A speed of the pumping cycle is to be understood as meaning a value which is reciprocal for the duration of the pumping cycle and characterizes how fast a pumping cycle takes place. For example, the (average) speed of the drive motor during a pumping cycle represents a speed of the pumping cycle.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist der erste Schwellenwert gleich dem zweiten Schwellenwert. Alternativ kann der erste Schwellenwert kleiner als der zweite Schwellenwert gewählt werden, wodurch ein zu häufiges Umschalten zwischen den beiden Geschwindigkeiten unterbunden wird, falls die Impulsfrequenz in einem kritischen Bereich liegt, der von der ersten Geschwindigkeit gerade nicht mehr abgearbeitet werden kann. In an advantageous embodiment of the method, the first threshold value is equal to the second threshold value. Alternatively, the first threshold may be selected to be less than the second threshold, thereby inhibiting too frequent switching between the two speeds if the pulse frequency is within a critical range that can not be processed by the first speed.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist die zweite Geschwindigkeit um mindestens 30% und bevorzugt um mindestens 50% größer ist als die erste Geschwindigkeit. In a further advantageous embodiment of the method, the second speed is at least 30% and preferably at least 50% greater than the first speed.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist der Impulsspeicher eine Zählvariable der Steuereinrichtung der Dosierpumpe. Das Verfahren kann so auf einfache Weise von einer als Ablaufsteuerung ausgebildeten Steuereinrichtung der Dosierpumpe durchgeführt werden. Bei einem eingehenden Impuls wird die Zählvariable um den Wert 1 inkrementiert und bei einem durchlaufenen Pumpzyklus um den Wert 1 dekrementiert. In a further advantageous embodiment of the method, the pulse store is a counting variable of the control device of the metering pump. The method can thus be carried out in a simple manner by a control device designed as a sequence controller of the metering pump. For an incoming pulse, the counter variable is incremented by the value 1 and decremented by the value 1 during a pump cycle that has been carried out.

Eine erfindungsgemäße Dosierpumpe ist zur Durchführung eines derartigen Verfahrens ausgebildet. Es ergeben sich die im Zusammenhang mit dem Verfahren genannten Vorteile. Der elektrische Antriebsmotor kann ein Schrittmotor sein. Dabei können vorteilhaft die erste und die zweite Geschwindigkeit spezifisch für einen Anwendungsfall gewählt werden, da ein Schrittmotor eine in weiten Grenzen variable Geschwindigkeitseinstellung zulässt. A metering pump according to the invention is designed for carrying out such a method. This results in the advantages mentioned in connection with the method. The electric drive motor may be a stepper motor. In this case, advantageously, the first and the second speed can be selected specifically for an application, since a stepping motor permits a speed setting that is variable within wide limits.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mithilfe von Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen: The invention will be explained in more detail by means of embodiments with reference to figures. The figures show:

1 eine schematische Schnittdarstellung einer Dosierpumpe; 1 a schematic sectional view of a metering pump;

2 ein Blockschaltdiagramm der Dosierpumpe gemäß 1; und 2 a block diagram of the metering pump according to 1 ; and

3 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens. 3 a flowchart of an embodiment of a method according to the invention.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Dosierpumpe in einer Schnittdarstellung. Die Dosierpumpe ist zur Durchführung des nachfolgend beschriebenen Betriebsverfahrens eingerichtet. 1 shows an embodiment of a metering pump in a sectional view. The metering pump is set up to carry out the operating method described below.

Die Dosierpumpe weist in einem Gehäuse 1 einen Antriebsmotor 2 auf, der im dargestellten Ausführungsbeispiel unmittelbar, d.h. ohne ein zwischengeschaltetes Getriebe, mit einem Exzentertrieb 3 gekoppelt ist. Der Antriebsmotor 2 kann im vorliegenden Fall ein Schrittmotor, ein Gleichstrommotor, ein elektronisch kommutierter Drehstrommotor oder auch ein Asynchronmotor sein. Es wird lediglich davon ausgegangen, dass der verwendete Antriebsmotor 2 mit zumindest zwei verschiedenen Drehgeschwindigkeiten betrieben werden kann. The metering pump has in a housing 1 a drive motor 2 on, in the illustrated embodiment directly, ie without an intermediate gear, with an eccentric 3 is coupled. The drive motor 2 may be a stepper motor, a DC motor, an electronically commutated three-phase motor or an asynchronous motor in the present case. It is only assumed that the drive motor used 2 can be operated with at least two different rotational speeds.

Der Exzentertrieb 3 weist einen Exzenter 31 auf, der vorliegend unmittelbar, d.h. ohne eine Über- oder Untersetzungsstufe mit einer Antriebswelle des Antriebsmotors 2 verbunden ist. Der Exzenter 31 ist in einem zum Gehäuse 1 ortsfesten Lager 32 drehbar gelagert. Ein oberer exzentrischer Abschnitt des Exzenters 31 ist wiederum über ein Pleuellager 34 in einem Auge eines Pleuels 33 angeordnet, so dass dieser Pleuel 33 bei Rotation des Exzenters 31 eine Taumelbewegung ausführt. Der Pleuel 33 ist über einen Stößel 45 direkt mit der Membran 44 verbunden, die entsprechend beim Betrieb des Antriebsmotors 2 eine Schubbewegung ausführt. Das dargestellte Antriebsprinzip kann grundsätzlich auch mit einem Getriebe zwischen dem Antriebsmotor 2 und dem Exzentertrieb 3 umgesetzt werden. The eccentric drive 3 has an eccentric 31 on, in the present case directly, ie without an over or reduction stage with a drive shaft of the drive motor 2 connected is. The eccentric 31 is in one to the housing 1 fixed bearings 32 rotatably mounted. An upper eccentric section of the eccentric 31 is in turn via a connecting rod bearing 34 in one eye of a connecting rod 33 arranged so that this connecting rod 33 during rotation of the eccentric 31 performs a tumbling motion. The connecting rod 33 is over a pestle 45 directly with the membrane 44 connected in accordance with the operation of the drive motor 2 performs a pushing movement. The illustrated drive principle can basically also with a transmission between the drive motor 2 and the eccentric drive 3 be implemented.

An einer Außenseite des Gehäuses 1 ist eine Verdrängerpumpeneinheit 4 montiert, die über einen (Flüssigkeits-)Einlass 41, ein inneres Verdrängervolumen 42 und über einen (Flüssigkeits-)Auslass 43 verfügt. Im Bereich des Einlasses 41 und des Auslasses 43 sind jeweils Rückschlagventile angeordnet. Die Verdrängerpumpeneinheit 4 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als eine Membranpumpeneinheit ausgebildet, bei der das Verdrängervolumen 42 an seiner dem Gehäuse 1 zugewandten Seite durch eine Membran 44 abgeschlossen ist. On an outside of the housing 1 is a positive displacement pump unit 4 mounted, which has a (liquid) inlet 41 , an inner displacer volume 42 and via a (liquid) outlet 43 features. In the area of the inlet 41 and the outlet 43 each check valves are arranged. The positive displacement pump unit 4 is in the illustrated embodiment formed as a diaphragm pump unit, wherein the displacer volume 42 at his the housing 1 facing side through a membrane 44 is completed.

Ein mittlerer Bereich der Membran 44 ist über den Stößel 45 mit dem Pleuel 33 gekoppelt. Beim Betrieb der Dosierpumpe führt eine Umdrehung des Exzenters 31, die auch als ein Zyklus bezeichnet wird, zu einer Vor- und Zurückbewegung des Stößels 45, wodurch die Verdrängerpumpeneinheit 4 einen Saug- und einen sich anschließenden Druckhub ausführt. Im Verlauf eines Zyklus wird eine durch die Geometrie der Verdrängerpumpeneinheit 4 festgelegte Flüssigkeitsmenge von der Dosierpumpe gefördert. Die Flüssigkeitsmenge, die in einem Zyklus der Dosierpumpe gefördert wird, kann entweder festgelegt sein oder durch Variation der Hubamplitude des Stößels 45 variierbar gestaltet sein. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Stößel 45 nur über einen Teil der Bewegung des Pleuels 33 von diesem mit bewegt wird. A middle region of the membrane 44 is over the pestle 45 with the connecting rod 33 coupled. During operation of the metering pump, one revolution of the eccentric causes 31 , which is also referred to as a cycle, to a forward and backward movement of the plunger 45 , whereby the positive displacement pump unit 4 performs a suction and a subsequent pressure stroke. Over the course of a cycle, one becomes due to the geometry of the positive displacement pump unit 4 fixed amount of liquid conveyed by the metering pump. The amount of fluid that is delivered in one cycle of the metering pump can be either fixed or by varying the stroke amplitude of the plunger 45 be designed variable. For this purpose, for example, be provided that the plunger 45 only over part of the movement of the connecting rod 33 is moved by this with.

Im bzw. am Gehäuse 1 ist weiterhin eine Steuereinrichtung 5 für den Antriebsmotor 2 der Dosierpumpe angeordnet. Die Steuereinreichung 5 umfasst im dargestellten Beispiel eine im Gehäuse 1 angeordnete Hauptplatine 51, die durch zusätzliche im Gehäuse 1 angeordnete Zusatzplatinen 52 ergänzt sein kann. Vorliegend ist die Hauptplatine 51 im Gehäuse 1 an der der Verdrängerpumpeneinheit 4 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 1 angeordnet. Eine Zusatzplatine 52 ist unterhalb des Antriebsmotors 2 positioniert. Auf der Zusatzplatine 52 können beispielsweise Komponenten eines Netzteils sowie Leistungshalbleiter zur Ansteuerung des Antriebsmotors 2 angeordnet sein, wohingegen die Hauptplatine 51 Elektronikkomponenten mit im Wesentlichen steuernden Funktionen, wie beispielsweise einen Mikrocontroller zur Ablaufsteuerung der Dosierpumpe aufweist. In or on the housing 1 is still a control device 5 for the drive motor 2 arranged the metering pump. The tax submission 5 includes in the example shown in the housing 1 arranged motherboard 51 by extra in the housing 1 arranged additional boards 52 can be supplemented. Here is the motherboard 51 in the case 1 at the displacement pump unit 4 opposite side of the housing 1 arranged. An additional board 52 is below the drive motor 2 positioned. On the additional board 52 For example, components of a power supply and power semiconductor for driving the drive motor 2 be arranged, whereas the motherboard 51 Electronic components having substantially controlling functions, such as a microcontroller for controlling the flow of the metering pump.

Als ein weiterer Teil der Steuereinrichtung 5 ist ein abnehmbares Bedienteil 53 außen am Gehäuse 1 an der der Verdrängerpumpeneinheit 4 gegenüberliegenden Gehäuseseite angeordnet, beispielsweise eingehakt oder über Magnete festgelegt. Das Bedienteil 53 weist unter anderem eine Anzeige 54 auf. Es ist über ein Kabel, vorliegend ein Spiralkabel 55 mit der Hauptplatine 51 verbunden. As another part of the control device 5 is a removable control panel 53 outside on the housing 1 at the displacement pump unit 4 arranged opposite housing side, for example hooked or fixed by magnets. The control panel 53 has, among other things, an advertisement 54 on. It is about a cable, in this case a spiral cable 55 with the motherboard 51 connected.

Das Bedienteil 53 dient insbesondere der Einstellung von Betriebsparametern der Dosierpumpe und/oder zur Visualisierung von Betriebszuständen und/oder Fehlerzuständen der Dosierpumpe. Vorteilhafterweise ist die Steuereinrichtung 5 so ausgebildet, dass zum Betrieb der Pumpe nach erfolgter Einrichtung das Bedienteil 53 an der Dosierpumpe verbleiben kann, aber nicht muss. Eingebaut in eine Anlage, in der die Dosierpumpe eine fest zugewiesene Funktion hat, kann somit der Betrieb der Dosierpumpe 1 auch ohne das Bedienteil 53 erfolgen, wobei das Bedienteil 53 nur für Einrichtungs- oder Servicezwecke eingesteckt wird. The control panel 53 is used in particular for setting operating parameters of the metering pump and / or for visualizing operating states and / or error states of the metering pump. Advantageously, the control device 5 designed so that the operation of the pump after the device has been set up 53 can remain on the metering pump, but does not have to. Installed in a system in which the metering pump has a permanently assigned function, thus the operation of the metering pump 1 even without the control panel 53 done, with the control panel 53 is plugged in only for furnishing or service purposes.

Ebenfalls der Steuereinrichtung 5 zugeordnet und mit der Hauptplatine 51 verbunden ist ein Positionssensor 56, der dazu geeignet ist, zumindest eine Drehposition des Exzenters 31 detektieren zu können. Mithilfe des Positionssensors 56 kann somit zumindest eine bestimmte Position innerhalb des Pumpenzyklus angefahren werden bzw. es können durchlaufende Pumpenzyklen gezählt werden. In Verbindung mit einem Schrittmotor als Antriebsmotor 2 kann der Positionssensor 56 zum Auffinden einer Referenzposition verwendet werden, woraufhin über eine Schrittvorgabe an den Schrittmotor jede beliebige Position im Pumpenzyklus angefahren werden kann. Bevorzugt ist der Positionssensor 56 als verschleißfreier Hallsensor ausgebildet, wobei am Exzenter 31 ein Magnet als Magnetfeldgeber für den Hallsensor montiert ist. Eine Positionserkennung ist alternativ auch über einen optisch arbeitenden Positionssensor 56 möglich. Also the controller 5 assigned and with the motherboard 51 connected is a position sensor 56 , which is suitable, at least one rotational position of the eccentric 31 to be able to detect. Using the position sensor 56 Thus, at least one specific position within the pump cycle can be approached or continuous pump cycles can be counted. In conjunction with a stepper motor as drive motor 2 can the position sensor 56 be used to find a reference position, whereupon any step in the stepper motor to any position in the pump cycle can be approached. The position sensor is preferred 56 designed as a wear-free Hall sensor, wherein the eccentric 31 a magnet is mounted as a magnetic encoder for the Hall sensor. A position detection is alternatively also an optically operating position sensor 56 possible.

2 zeigt in einem schematischen Blockschaltbild den elektrischen Aufbau der in 1 gezeigten Dosierpumpe. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen die gleichen Elemente wie bei 1. 2 shows in a schematic block diagram the electrical construction of the in 1 shown metering pump. Like reference numerals denote the same elements as in FIG 1 ,

Im Blockschaltbild der 2 sind insbesondere Anschlüsse 6 dargestellt, die der Ansteuerung der Dosierpumpe dienen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist ein Netzanschluss sowie ein Netzteil zur Stromversorgung der Dosierpumpe 1 nicht wieder gegeben. In the block diagram of 2 are in particular connections 6 shown, which serve to control the metering pump. For reasons of clarity, a mains connection and a power supply unit are used to power the dosing pump 1 not given again.

Die Anschlüsse 6 umfassen einen Impulseingang 61, der als ein Digitaleingang ausgebildet ist und ggf. weitere Eingänge 62, die z.B. einer optionalen externen Einstellung von Pumpenparametern dienen können. Als Pumpenparameter kommen dabei beispielsweise ein Chargenvolumen oder eine Fördergeschwindigkeit (bzw. eine Zykluszeit) in Frage. Dabei können die weiteren Eingänge 62, 63 Analogeingänge sein, die als Spannungs- oder als Stromeingänge konfiguriert sein, wobei ein bestimmter Spannungs- oder ein bestimmter Strombereich auf einen Parameterbereich abgebildet werden. Diese Abbildung kann linear erfolgen oder auch einer anderen, nicht linearen Gesetzmäßigkeit, beispielsweise einem logarithmischen Zusammenhang folgen. The connections 6 include a pulse input 61 , which is designed as a digital input and possibly other inputs 62 , which can serve for example an optional external setting of pump parameters. For example, a batch volume or a conveying speed (or a cycle time) may be considered as pump parameters. Here are the other inputs 62 . 63 Be analog inputs that are configured as voltage or current inputs, with a specific voltage or current range being mapped to a parameter range. This mapping can be done linearly or follow another, non-linear law, for example, a logarithmic relationship.

Der Impulseingang 61 wird im Zusammenhang mit einem erfindungsgemäßen Impulssteuerverfahren und einem Impulsmodus eingesetzt, der anhand von 3 in einem Flussdiagramm detaillierter dargestellt ist und der nachfolgend genauer erläutert wird. The pulse input 61 is used in connection with a pulse control method according to the invention and a pulse mode, which is based on 3 is shown in more detail in a flowchart and will be explained in more detail below.

Im Impulsmodus ist vorgesehen, dass die Dosierpumpe zu jedem von extern dem Impulseingang 61 zugeführten Digitalimpuls einen Pumpzyklus durchläuft. Somit wird pro empfangenen Impuls am Impulseingang 61 eine bestimmte voreingestellte oder festgelegte Flüssigkeitsmenge von der Dosierpumpe gefördert. In pulse mode it is provided that the metering pump to each of the external pulse input 61 supplied digital pulse undergoes a pumping cycle. Thus, per received pulse at the pulse input 61 promoted a certain preset or fixed amount of liquid from the metering pump.

Das in 3 dargestellte Verfahren, das beispielsweise von der Steuereinrichtung 5 bzw. einem Mikrocontroller der Steuereinrichtung 5 ausgeführt werden kann, umfasst zwei nebeneinander ausgeführte Verfahrensstränge, von denen ein erster Verfahrensschritte S1 und S2 und ein zweiter Verfahrensschritte S11 bis S15 umfasst. Beide Verfahrensstränge werden für die Dauer des Verfahrens in Form von Endlosschleifen wiederholt. This in 3 illustrated method, for example, by the control device 5 or a microcontroller of the control device 5 can be executed, comprises two process strands running side by side, of which a first process steps S1 and S2 and a second process steps S11 to S15 comprises. Both process strands are repeated for the duration of the process in the form of endless loops.

In einem ersten Schritt S1 wird abgefragt, ob am Impulseingang 61 ein Impuls empfangen wird. Dabei kann eine aufsteigende oder eine abfallende Flanke, die am Impulseingang 61 detektiert wird, als eingehender Impuls definiert sein. Falls kein Impuls eingeht, wird das Verfahren erneut mit dem Schritt S1 weiter geführt. Im Schritt S1 wird somit auf den Empfang eines Impulses gewartet. Es versteht sich, dass anstelle einer Abfrageschleife auch ein Interruptgesteuertes Verfahren vorgesehen sein kann, um auf einen anliegenden Impuls am Impulseingang 61 zu reagieren. In a first step S1, it is queried whether at the pulse input 61 a pulse is received. In this case, an ascending or a falling edge, the pulse input 61 is detected, defined as an incoming pulse. If no pulse is received, the process is continued again with step S1. In step S1, waiting for the receipt of a pulse. It is understood that instead of a polling loop, an interrupt-controlled method may be provided to respond to an applied pulse at the pulse input 61 to react.

Wenn ein Impuls am Impulseingang 61 empfangen wird, wird in einem nächsten Schritt S2 ein Zähler um den Wert 1 inkrementiert. Dabei wird davon ausgegangen, dass der Zähler zu Beginn des Verfahrens mit einem Wert von 0 initialisiert wurde. If a pulse at the pulse input 61 is received, a counter is incremented by the value 1 in a next step S2. It is assumed that the counter was initialized with a value of 0 at the beginning of the procedure.

In dem zweiten Verfahrensstrang wird beginnend mit einem Schritt S11 angefragt, ob der Wert der Zählvariable z größer als 0 ist. Ist er das nicht, verzweigt das Verfahren zurück und wiederholt die Abfrage des Schrittes S11. In the second method strand, starting with a step S11, a query is made as to whether the value of the count variable z is greater than 0. If it is not, the method branches back and repeats the query of step S11.

Falls ein Wert der Zählvariablen z größer 0 detektiert wird, wird das Verfahren mit einem Schritt S12 fortgesetzt, in dem abgefragt wird, ob der Wert der Zählvariablen größer als ein vorgegebener Schwellenwert z_s ist. Falls der Schwellenwert z_s von der Zählvariablen z nicht überschritten wird, wird das Verfahren in einem Schritt S13 fortgesetzt, in dem die Dosierpumpe einen Pumpzyklus mit einer ersten Geschwindigkeit des Antriebsmotors 2 ausführt. Diese erste Geschwindigkeit wird auch als Normalgeschwindigkeit bezeichnet. Sie liegt unterhalb, bevorzugt deutlich unterhalb einer Maximalgeschwindigkeit, mit der der Antriebsmotor 2 betrieben werden kann. In der 3 ist dieser Pumpzyklus daher auch als „langsamer Zyklus“ bezeichnet. If a value of the count variable z greater than 0 is detected, the process proceeds to a step S12, in which it is queried whether the value of the count variable is greater than a predetermined threshold z _s . If the threshold value z _{s is} not exceeded by the count variable z, the method is continued in a step S13, in which the metering pump a pumping cycle with a first speed of the drive motor 2 performs. This first speed is also called normal speed. It is below, preferably well below a maximum speed with which the drive motor 2 can be operated. In the 3 Therefore, this pumping cycle is also referred to as a "slow cycle".

Nach dem Schritt S13 wird das Verfahren mit einem Schritt S14 fortgeführt, in dem die Zählvariable z um den Wert 1 dekrementiert wird. Danach wird das Verfahren erneut mit dem Schritt S11 weitergeführt. After the step S13, the process proceeds to a step S14 in which the count variable z is decremented by the value of one. Thereafter, the process is continued with step S11 again.

Die beiden Verfahrensstränge stellen sicher, dass ein eingehender Impuls erfasst wird und dass zu jedem eingegangenen Impuls ein Pumpzyklus ausgeführt wird. Eventuell während eines noch laufenden Pumpzyklus eingehende Impulse werden ebenfalls gezählt und werden dann nachfolgend ausgeführt. Auch ohne einen speziellen Korrekturmechanismus wird so sichergestellt, dass alle eingehenden Impulse auch verarbeitet werden. The two process strings ensure that an incoming pulse is detected and that a pumping cycle is performed for each pulse received. Any incoming pulses during a pumping cycle still in progress are also counted and then executed below. Even without a special correction mechanism, this ensures that all incoming pulses are also processed.

Falls Impulse im Mittel jedoch häufiger eingehen, als Pumpzyklen in der Normalgeschwindigkeit ausgeführt werden können, wird der Wert der Zählvariablen z im Laufe der Zeit ansteigen. Wenn dieser Wert den Schwellenwert z_s übersteigt, verzweigt das Verfahren von dem Schritt S12 zu einem Schritt S13‘, in dem ebenfalls ein Pumpzyklus ausgeführt wird, jedoch mit einer zweiten Geschwindigkeit, die größer ist als die erste Geschwindigkeit des Antriebsmotors 2. Ein solcher Pumpzyklus wird nachfolgend und in der 3 auch als „schneller Zyklus“ bezeichnet. Der Pumpzyklus im Schritt S13‘ wird somit in kürzerer Zykluszeit ausgeführt als der Pumpzyklus im Schritt S13. However, if pulses average more often than pump cycles can be performed at normal speed, the value of the count variable z will increase over time. If this value exceeds the threshold z _s , the method branches from the step _S 12 to a step S 13 ', in which also a pumping cycle is performed, but at a second speed, which is greater than the first speed of the drive motor 2 , Such a pumping cycle is described below and in the 3 also called "fast cycle". The pumping cycle in step S13 'is thus executed in a shorter cycle time than the pumping cycle in step S13.

Nach dem Schritt S13‘ wird das Verfahren wie gehabt mit dem Schritt S14 und nachfolgend S11 fortgeführt. After the step S13 ', the process proceeds to the step S14 and subsequently to S11 as before.

Der auf diese Weise bei Bedarf eingeschobene schnelle Pumpzyklus ermöglicht es, den Wert des Impulszählers z nicht zu hoch ansteigen zu lassen und somit, dass sich nicht zu viele nicht abgearbeitete Impulse ansammeln. The fast pumping cycle thus inserted as needed makes it impossible to increase the value of the pulse counter z too much, and thus not accumulate too many unprocessed pulses.

Das Verfahren ist einfach zu implementieren und stellt auch ohne weitere Korrekturmaßnahmen sicher, dass alle eingehenden Impulse auch zur Dosierung des zugeordneten Flüssigkeitsvolumens eines Impulses führen. Das Verfahren kann mit einer Dosierpumpe mit geschwindigkeitskontrollierbaren Antriebsmotor 2 umgesetzt werden, wenn dieser lediglich die Möglichkeit bietet, zwei verschiedene Geschwindigkeiten einzunehmen. Somit kann dieses Verfahren auch für unterschiedlich angetriebene Dosierpumpen eines Herstellers eingesetzt werden. The method is simple to implement and, without further corrective action, ensures that all incoming pulses also result in the metering of the associated fluid volume of a pulse. The method can be used with a metering pump with speed-controllable drive motor 2 be implemented if it only provides the opportunity to take two different speeds. Thus, this method can also be used for differently driven metering pumps of a manufacturer.

In einer alternativen Ausgestaltung des Verfahrens können zwei Schwellenwerte festgelegt werden, wobei auf die höhere Geschwindigkeit umgeschaltet wird, sobald ein erster Schwellenwert überschritten wird, und wobei erst wieder auf die geringere Geschwindigkeit umgestellt wird, sobald ein zweiter Schwellenwert unterschritten wird, wobei der zweite Schwellenwert kleiner als der erste Schwellenwert gewählt ist. Auf diese Weise wird eine Hysterese eingeführt, die dazu führt, dass die Pumpe bei einer kritischen Impulsfrequenz weniger häufig zwischen der normalen und der schnelleren Geschwindigkeit umschaltet, als in einem Ausführungsbeispiel mit nur einem Schwellenwert, wie es in 3 dargestellt ist. In an alternative embodiment of the method, two thresholds may be set, switching to the higher speed as soon as a first threshold is exceeded, and only switching back to the lower speed as soon as a second threshold is undershot, the second threshold being smaller as the first Threshold is selected. In this way, a hysteresis is introduced which causes the pump to switch at a critical pulse frequency less frequently between the normal and faster speeds than in a single threshold embodiment as shown in FIG 3 is shown.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Gehäuse casing
2 2: Antriebsmotor drive motor
3 3: Exzentertrieb eccentric
31 31: Exzenter eccentric
32 32: ortsfestes Lager stationary warehouse
33 33: Pleuel pleuel
34 34: Pleuellager connecting rod bearing
4 4: Verdrängerpumpeneinheit Verdrängerpumpeneinheit
41 41: Einlass inlet
42 42: Verdrängervolumen displacement volume
43 43: Auslass outlet
44 44: Membran membrane
45 45: Stößel tappet
5 5: Steuereinrichtung control device
51 51: Hauptplatine motherboard
52 52: Zusatzplatine add-on board
53 53: Bedienteil control panel
54 54: Anzeige display
55 55: Spiralkabel spiral cable
56 56: Positionssensor position sensor
6 6: Anschlüsse connections
61 61: Impulseingang (digital) Pulse input (digital)
62, 63 62, 63: weiterer Eingang another entrance

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1299645 B1 [0005]

Claims

Method for operating a metering pump with an electric drive motor ( 2 ), a positive displacement pump unit ( 4 ) and a control device ( 5 ), wherein the drive motor ( 2 ) via an eccentric drive ( 3 ) on the positive displacement pump unit ( 4 ) and by the control device ( 5 ), with the following steps: detecting one at a pulse input ( 61 ) of the control device ( 5 ) incoming impulse; - increasing a value stored in a pulse memory; - Setting a first speed of a pumping cycle of the metering pump when the value in the pulse memory is less than a first threshold value; - Setting a second speed of a pumping cycle of the metering pump, which is greater than the first speed, when the value in the pulse memory is greater than or equal to a second threshold value; - passing through the pumping cycle of the dosing pump at the set speed; and - decreasing the value in the pulse memory with each pumping cycle performed.

The method of claim 1, wherein the first threshold is equal to the second threshold.

The method of claim 1, wherein the first threshold is less than the second threshold.

Method according to one of claims 1 to 3, wherein the second speed is at least 30% and preferably at least 50% greater than the first speed.

Method according to one of Claims 1 to 4, in which the pulse store has a counting variable (z) of the control device ( 5 ) of the metering pump.

Method according to Claim 5, in which the counting variable (z) is incremented by the value 1 in the case of an incoming pulse and is decremented by the value 1 during a pumping cycle which has been carried out.

Metering pump with an electric drive motor ( 2 ), a positive displacement pump unit ( 4 ) and a control device ( 5 ), wherein the drive motor ( 2 ) via an eccentric drive ( 3 ) on the positive displacement pump unit ( 4 ) and by the control device ( 5 ), characterized in that the metering pump is designed to carry out a method according to one of claims 1 to 6.

Dosing pump according to claim 7, wherein the electric drive motor ( 2 ) is a stepper motor.