CN109496252B - 具有电动驱动器的振荡式挤压泵及其运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种振荡式的隔膜泵，其具有至少一个可动部件(20)，可动部件设置为能够相对于固定部件(30)运动，其中，可动部件(20)被驱动并且可动部件自身驱动挤压泵(1)的挤压元件(40)，其中，作为驱动器设有电动驱动器(10)，在驱动器(10)上设有多个线圈(41)和多个永磁体(42)，并且所述多个线圈(41)或多个永磁体(42)相应设置在驱动器(10)的可动部件(20)上。在驱动器(10)上设有至少一个引导构件(50a、50b)，引导构件允许可动部件(20)仅沿着一个平移自由度运动。隔膜泵配设有具有数据存储器和数据处理装置的测量和控制单元(45)，该测量和控制单元将可动部件(20)的位置信号和驱动电流的强度作为测量和/或调控参数处理。本发明还公开了一种多个这种挤压泵的布置装置和一种用于运行至少一个这种振荡式隔膜泵的方法。

Description

具有电动驱动器的振荡式挤压泵及其运行方法
技术领域
本发明涉及一种振荡式的挤压泵。此外，本发明涉及一种多个这种挤压泵的布置装置和一种用于运行具有至少一个这种挤压泵的泵***的方法。
背景技术
电动驱动器在原理上是已知的，例如可以根据M.Jufer的(Traite d'electricite，第IX卷，Electromecanique，Presses polytechniques et universitairesromandes，2004)为电驱动器分配不同的类别：一方面存在所谓的磁阻驱动器，所述磁阻驱动器部分地也称为电磁驱动器并且具有带有电枢和定子的线圈，但是不具有永磁体，另一方面存在所谓的电动驱动器，所述电动驱动器具有永磁体和线圈，在所述电动驱动器中洛伦兹力起作用。
为此，从现有技术中例如从CA 2873 660 A1中已知一种设计用于真空应用的隔膜泵，所述隔膜泵基于这种情况仅能应对低于1巴的压力差。借助在此示出的单级驱动器来实现这种小的压力差，如果所述压力差变大，那么驱动器的尺寸将超过泵头的尺寸，使得可操作性受损。此外，借助从该公开文献中已知的泵不能监控驱动器的行程，使得不能关于其位置或速度进行调节。
此外，从EP 1 757 809 B1中还已知一种磁计量泵，所述磁计量泵在上述意义上形成具有弹簧复位位置的磁阻驱动器，并且在所述磁计量泵中其电枢位置借助于调控回路遵循期望值规定。这种具有行程传感器的隔膜泵在此仅在行程的一个方向上电动地运动，而路径借助于复位弹簧在另一相反的方向上驱动。需要复位弹簧，因为借助磁阻驱动器借助于电流换向不会发生力反转。在磁阻驱动器中本质上存在具有高感应的驱动器，即“磁惯性”，由此不能实现良好的能效并且进而不能实现良好的调控动态。磁力和磁流的在磁阻驱动器中非线性的关系在此是不利的并且在调控方面是耗费的。此外，所述泵还具有在操作方面的如下缺陷：流体路径在流动方向上不能关闭，因为泵不通电。
从DE 600 24 154 T2已知一种振荡式挤压泵，所述振荡式挤压泵具有极化的磁阻驱动器，所述磁阻驱动器的电枢由多个永磁体和设置在各永磁体之间的磁性软磁极片形成。所述电枢由定子包围，所述定子由多个线圈状的线绕组和设置在各线绕组之间的磁性软磁极片构建。在所述定子中产生线性运动的磁场，通过所述磁场，电枢沿相反的线性方向往复运动。在其中一个电枢端部处设有活塞作为挤压元件，所述活塞伸入泵腔中。
从DE 10 2008 030 633 B4和JP S 58 127 553 A中预先已知类似的驱动器的应用，然而与自由活塞发动机相结合。在由这三个最后提及的文献中预先已知的现有技术中没有提出挤压元件的压力识别和/或位置识别。
从DE 11 2006 002 332 T5和US 2012/0098469 A1中已经已知线性驱动单元，所述线性驱动单元具有电动驱动器。然而，在这些文献中没有提出预先已知的线性驱动单元结合振荡式挤压泵的应用，尤其是结合隔膜泵的应用。
从DE 1 613 167 A中已经已知一种隔膜压缩机，所述隔膜压缩机具有带有至少一个驱动线圈的磁阻驱动器。所述至少一个驱动线圈配设给磁装置，所述磁装置具有可动的电枢，所述电枢与预先已知的隔膜压缩机的工作隔膜连接。电枢和与其连接的工作隔膜在预设的位置中弹性地预紧，并且线圈的激励引起电枢运动到第二位置中。驱动线圈能够借助于脉冲激励，以便能够实现电枢在预先已知的隔膜压缩机中的振荡运动。在对伺服阀和缠绕到磁性组件上的信号线圈的调节进行响应时，驱动线圈被激励，以便在负载条件下引起并维持隔膜压缩机的间歇的和以全行程进行的工作。伺服阀包括输入信号装置，所述输入信号装置能够控制设置在伺服阀中的泄漏开口盖相对于排出喷嘴的间距。可变电阻器通过泄漏开口盖的位置得以调节并且接入电磁压缩机的励磁控制电路中。可变电阻器允许：喷嘴的连接端部和盖形成电阻接触部，其中，电阻器通过盖子与喷嘴的或在喷嘴处的间距和压力作用来确定。缠绕到电磁驱动器的磁性组件上的信号线圈接通为，使得信号线圈将在驱动控制回路中的关断晶体管或关断元件预紧为，使得与电枢运动相符地提供对驱动线圈的激励的关断。由此能够关于在行程期间的电枢位置直接借助隔膜压缩机的负载来改变关断点，意即借助输出压力来改变关断点，其抵抗所述输出压力工作并且所述输出压力本身又通过伺服阀引起。在低负载的情况下，所述电枢能够更快地加速，从而提供比在输出负载提升时所引起的情况更快的信号上升和更强的信号。结果导致，在信号线圈中产生并且施加到控制电路上的关断电压在电枢运动期间在较低的压力或较低的负载下比在较高的负载和相关联的较高的压力下更早地出现。因此，在DE 1 613 167 A中已知的隔膜压缩机中使用的传感器仅用于在电枢冲击之前切断电流，进而用于减少在预先已知的隔膜压缩机运行期间产生的工作噪声。
由US5641270已知一种能负载的高精度泵，其具有磁致伸缩的驱动器。在该磁致伸缩的驱动器中使用如下材料，当所述材料被磁场穿流时变形。此外在US5641270中使用的磁致伸缩的驱动器与根据本发明所使用的电动驱动器的区别主要在于设计和工作方式方面。
由US2014/0023532A1已知一种隔膜泵，其隔膜借助于极化的磁阻驱动器而运动。在根据本发明使用的电动驱动器中，永磁体的磁场直接穿流线圈，而在US2014/0023532A1中使用的极化的磁阻驱动器中，永磁体的磁场不穿流线圈，而是穿流包围线圈的软磁材料。
发明内容
因此，本发明所基于的目的是，提供一种开始提及类型的振荡泵，在该振荡泵中，行程速度、行程位置或行程加速度能够以简单的方式调节。在此，根据本发明的挤压泵的特点在于非常直接的响应行为以及高能效的工作方式。
该目的的解决方案尤其在于，振荡式的挤压泵具有至少一个可动部件，可动部件设置为能够相对于固定部件运动并且借助于驱动器被驱动，并且可动部件自身驱动挤压泵的挤压元件，其中，驱动器具有多个通电的线圈和多个永磁体，并且所述多个通电的线圈或所述多个永磁体相应设置在驱动器的可动部件上，其中，具有交替缠绕方向的所述多个通电的线圈被交替方向的磁场穿过，磁场由多个永磁体通过交替的极性能产生或已产生，并且磁场经由磁极能导入或已导入线圈中，并且每个通电的线圈对由此在驱动器轴向方向上产生的力做出可累积的贡献，并且在驱动器上设有至少一个引导构件，引导构件允许可动部件仅沿着一个平移自由度运动，并且给挤压泵配设有具有数据存储器和数据处理装置的测量和控制单元，测量和控制单元将可动部件的位置信号和驱动电流的强度作为测量和/或调控参量进行处理，其特征在于，挤压泵构成为隔膜泵并且挤压泵的挤压元件构成为隔膜，并且驱动器构成为在线圈侧无极片的电动驱动器。
本发明规定，根据本发明的挤压泵构成为隔膜泵并且挤压泵的挤压元件构成为隔膜。为了能够借助于挤压泵的可动部件驱动挤压元件，根据本发明提出一种在线圈侧无极片的动态的驱动器，在该驱动器中，洛伦兹力直接在永磁体的磁场和通电的线圈之间起作用。所述洛伦兹力比现有技术中的磁阻-磁性驱动器中的磁力更直接地起作用，因为在磁阻驱动器中所述铁磁回路具有延迟效应。因此，具有电动驱动器的泵能够更快地、更动态地并且也更精确地运行。在电动驱动器中，能够借助于通过电压的换极而引起的电流方向反向来反转力的方向，所述驱动器因此在两个方向上主动地运行，并且在需要时也制动。这借助磁阻驱动器是不可行的。现在为了在构成为隔膜泵的根据本发明的挤压泵中能够调节行程位置、行程速度或行程加速度，根据本发明提出，给根据本发明的隔膜泵配设有具有数据存储器和数据处理装置的测量和控制单元，所述测量和控制单元将可动部件的位置信号和驱动电流的强度作为测量和/或调控参量进行处理。借助所描述的电动驱动器和位置调控装置，线圈以与达到或保持特定的行程位置所需的电流刚好一样大小的电流来运行。通过此并且通过驱动电流和驱动力之间的线性关系，根据本发明的隔膜泵的整个驱动器可更简单地和更动态地调控，并且此外比传统的磁阻驱动器更有效。
在根据本发明的挤压泵的驱动器上设有多个线圈和多个永磁体，并且所述多个线圈或所述多个永磁体相应设置在驱动器的可动部件上。在此，具有交替缠绕方向的所述多个通电的线圈被交替方向的磁场穿过，磁场由多个永磁体通过交替的极性能产生或已产生，并且磁场经由磁极能导入或已导入线圈中，并且每个通电的线圈对由此在驱动器轴向方向上产生的力做出可累积的贡献。
在此，在根据本发明的泵的设计方案中，可动部件的运动能够有利地通过引导构件限制为仅一个平移自由度，所述引导构件构成为滑动引导件或弹簧元件。在此，滑动引导件既能够构成为滑动支承件，也能够构成为轨道引导件或燕尾状引导件。作为弹簧元件同样可设想弹簧的不同布置，例如作为板簧。
在这种情况下，泵或其驱动器的简单构造通过泵的如下一个实施形式来实现，在该实施方式中，线性元件和围裹部设置为可相对于彼此运动，使得泵的一种优选构成方案在这种情况下能够在于，线性元件构成为杆，和/或围裹部构成为横截面为套筒状的部件，所述杆接合到所述套筒状部件中。
在泵的另一有利的实施方案中，线性元件能够设有极***替的永磁体并且套筒状部件设有多个线圈，使得在驱动器处的线圈和永磁体设置在可相对于彼此运动的情形下。
在此，在驱动器的适宜的构成方案中，线性元件形成可动部件并且围裹部形成固定部件，或者也相反地，线性元件形成固定部件并且围裹部形成可动部件。
由于振动减小，在此优选，驱动泵的挤压元件的可动部件、例如围裹部设有线圈，使得相比于永磁体运动的情况，较少质量须运动。
根据本发明的泵的由尽可能少的部件构成的简单构造通过下述实施方案实现，在其中，固定部件与驱动器的壳体固定地连接或者与驱动器的壳体一件式地构成。
为了以适宜的方式允许可动部件仅沿着一个平移自由度运动，在一个适宜的改进方案中，可动部件和固定部件通过所述至少一个引导构件彼此能连接或已连接。所述至少一个引导构件在此有利地形成没有滑动面的线性引导件，进而是无摩擦且使用寿命长的。
在增加引导件的线性度的另一适宜的改进方案中，能够设有多个引导构件，尤其是两个引导构件，所述引导构件将可动的和固定的部件的彼此朝向的区域连接在一起。彼此朝向的区域在此例如能够是相应部件的端部区域。在推杆或联杆作为可动部件的情况下，可动部件(杆)的两个自由端部能够分别通过至少一个引导构件与固定部件连接。
在此，一个适宜的改进方案能够在于，将引导构件之一集成到挤压元件中，或者挤压元件同样通过一个引导构件形成，由此形成可动部件的紧凑的、低成本的且无磨损的引导件。泵的隔膜作为挤压元件于是同时是驱动器的引导构件。
在泵的另一因为节省空间和提供提高的安全性而有利的的实施方案中，引导构件中的至少一个能够构成为板簧，使得在对相关的弹簧预紧时，可动部件必要时即使在没有驱动器的情况下也能运动到期望的保持位置中。相关的板簧在此能够构成为由弹性带钢冲压而成的金属成形件。
因此，在一个优选的实施方案中，所述至少一个引导构件能够设有预紧件，所述预紧件在驱动器不通电的情况下对挤压元件进行加载，使得泵的工作腔的输入开口和/或输出开口封闭。由此，流体路径能够在泵的静止状态下借助于弹簧的预紧力可靠地封闭，并且即使在正的压力降的情况下也没有流体能够流过泵的被动阀。
在泵的另一显示相同效果的实施方案中，在驱动器上，例如在壳体和可动部件之间设有弹簧，所述弹簧对可动部件进行加载，由此所述挤压元件在驱动器不通电的情况下封闭泵的工作腔的输入开口和/或输出开口。在该实施方案中，即使通过弹簧引起的运动能够在一定程度上被引导，但是弹簧也不是上述意义上的驱动器的引导构件。
为了能够实现驱动器的细长结构类型(所述驱动器的横向延伸部有利地大致在泵头的底面上定向)，在泵的另一实施方案中，多个线圈和永磁体能够分别成排地、尤其是相继地设置。在此意味着成排或者说相继并排或者说与驱动器的纵向延伸方向平行或同轴，使得永磁体例如在该处形成明显的磁极，在该处，磁体的在相关的排内的同极端部彼此相对置。以这种方式，能够通过将磁体或线圈在可相互运动的部件上相继连接而增加施加到可动部件上的力。
有利的、低损耗的力传递能够实现将磁体良好地耦合到通电线圈上，这在如下情况下能够很好地实现，即，设置在可动的或固定的部件上的线圈具有环形横截面，因此线圈被环形地缠绕。缠绕在相关部件的环周上的线圈具有交替的缠绕方向，其同样有助于构成已经提及的磁极。
在此，根据本发明的泵的另一有利的实施方案(在其中电动驱动器能以适方式与泵连接地设置)，能够具有基本上柱形或方形的泵头，所述泵头的一个端部区域设有用于待输送的流体的入口和出口，并且所述入口和出口随后基本上齐平地延伸到容纳驱动器的壳体中。
一个有利的改进方案在于，测量和控制单元能够可编程地提供，使得所述泵与其驱动器在待输送介质的抽吸和排出方面使用相同或不同的工作步骤，即所谓的曲线。
在此，尤其例如能够经历路径和/或速度曲线。在前者的情况下，例如整个行程能够抽吸，但是能够将对应于排量的流体随后以多个子容积排出，使得压力行程逐步地在多个步骤中进行处理。在后者的情况下，例如能够设想，在抽吸行程的情况下，速度调节为，使得例如对于粘性介质发生缓慢的抽吸或其它方式，根据相应应用的要求，借助于压力行程的可调节的速度来调节介质的流出速度。
根据本发明的一个优选的实施形式提出，根据本发明的泵构成为隔膜泵，并且尤其构成为隔膜-液体泵。
本发明的一个方面在此还涉及下述解决方案，在其中，多个泵布置成一个泵***的布置装置形成一种配置，在该配置中，应使要运输的较大容积的介质运动。多个泵以及它们的驱动器能够并行运行，泵的相应多个工作腔的多个入口和出口分别彼此并联连接。
在开始提及的方法中，根据本发明的解决方案在于，给所述至少一个挤压泵配设有具有数据存储器和数据处理装置的测量和控制单元，并且为了确定在***的配设给所述至少一个泵的工作腔中的压力，电流的时间变化和所述至少一个挤压泵的驱动器的位置作为测量参量被检测和评估，并且借助挤压元件的可计算的传递特性确定和存储压力。在此，实现所述目的方法的特征在于，为了确定在所述***的配设给所述至少一个泵的工作腔中的压力，将所述至少一个泵的驱动器的电流的时间变化和可动部件的位置作为测量参量进行检测，并且借助挤压元件的可计算的传递特性来确定泵的工作腔中的压力。在此利用下述事实：在电动驱动器中，所产生的力与电线圈中产生的电流良好地成比例。因此，在直接恒定的传递中(例如在活塞泵中)或者在已知的或者泵的工作腔的压力向驱动器的至少可描述的传递中，能够根据可动部件的位置、力或者驱动电流来确定泵的工作腔中的压力。在这种意义上，泵的挤压元件也形成压力传感器。
根据本发明的方法提出，检测所述至少一个挤压泵的驱动器的电流和位置作为测量参量。从已知的传递特性中借助于参量“位置”和“电流(力)”来确定在所述至少一个挤压泵的工作腔中的压力。在此，隔膜的传递特性能够借助于完全夹紧的环形板来近似，使得在忽略剪切力和较小的偏转的情况下能够应用一阶方程。在这些方程中，能够使用测量到的力和刚性的隔膜部件的位置，以便随后从中推断出工作腔中的压力。
在此，根据本发明的一个优选的改进方案提出，隔膜的传递特性通过公式p＝c1F+c2x描述，其中，p是工作腔中的压力，F是联杆力，x是驱动器的位置，并且c1以及c2是与隔膜的几何结构和材料特性相关的常数。所述常数能够由隔膜的外部夹紧半径a和内部夹紧半径b、隔膜厚度h、用于工作隔膜的材料的弹性模量和泊松数nu来确定。
隔膜的传递特性能够借助于数值计算方法，例如借助于“有限元”或“有限差分”方法，对于一定数量的位置和负载情况来确定，并且作为期望值存储在表格中。在此，隔膜的传递特性能够通过公式p＝f(F，x)数值描述。借助存储在表格中的值或借助位于它们之间的插值，能够随后分别确定工作隔膜的“正确的”传递特性，以计算压力。
在该方法的一个有利的变型形式中，压力确定能够在所述至少一个泵的两个传递方向上单独地进行，意即，确定在泵的抽吸运动时的负压和在排出运动时的过压。在一个改进方案中，能够确定配设给泵***的多个泵的压力，并且在此能够有利地对于每个泵进行单独地控制，其中，这能够通过共同的调控装置实现，例如以测量和控制单元的形式来实现。
因为在泵***中使用的每个泵由于构件公差已经会表现出不同的传递特性，因此在尽可能无错的压力确定方面有利的是，在所述方法的一个变型形式中，驱动器上的压力的传递特性对于每个泵而言在所述泵使用在泵***中之前就已经确定并且以存储和可调用的方式保持在配设给测量和控制单元的数据存储器中。
在此在一个变型形式中，所述泵***与所述测量和控制单元形成调控回路，所述调控回路以驱动电流强度作为测量参量并且以工作腔的压力作为调控参量来运行。
在一个有利的变型形式中，具有调控装置的测量和控制单元能够经由测量和控制单元通过操纵驱动器来补偿与所存储的传递曲线偏离的压力变化。因此，例如能够在泵的入口和/或出口处进行压力调控，所述压力调控通过驱动器将压力保持在两个可操纵的极值，即最小值和最大值之间的数值窗口中，或者一个或多个泵设有在超过极值时的压力切断。例如能够在超过极值时对于可选择的时间间隔通过测量和控制单元关断驱动器。
在另一有利的变型形式中，借助于根据本发明的方法，能够识别和/或避免由于泵中的流体的负压而引起的空穴化或排气，或者为了恒定的行程容积而在可变的背压下补偿行程。
为了能够借助于这样的泵***确定流体数据，例如其粘度和/或所连接的管线***的特性，例如其流动阻力、其弹性特性或减振特性，根据本发明的方法的另一变型形式能够提出，通过测量和控制单元，在工作腔中的待输送介质的入口和出口处对于不同的速度检测压力的时间变化曲线，并且借助于评估单元从该时间变化曲线中确定介质和/或至少一个输送装置的参数。
泵***的另一变型形式，在此根据所确定的参数，通过所述参数在自学习效应的意义上自动地处理泵的驱动器的特征参量，这意味着，根据流体和/或流体管线的所确定的特性(即，其流动阻力、弹性特性和/或减振特性)在一个泵或多个泵上经历自适应的路径或速度曲线。
总之，因此能够实现如下一种泵***，在所述泵***中，压力、容积或其它参数就用户而言能够以可经由测量和控制单元操控的方式设计。
附图说明
下面借助实施例在附图中详细阐述根据本发明的泵与相配设的驱动器。在此，以部分示意性的视图示出：
图1示出根据本发明的泵的第一实施例的剖开的侧视图，所述泵在其驱动器上具有固定的和可动的部件，线圈设置在固定部件上；
图2示出根据本发明的泵的另一实施例的剖开的侧视图，所述泵在其驱动器上具有固定的和可动的部件，线圈设置在可动部件上；
图3示出图1和2中的设置在可动部件和固定部件之间的引导构件的平面俯视图。
具体实施方式
在图1和图2中分别示出整体以1表示的泵。构成为挤压泵的泵1具有泵头5，在所述泵头上可看到入口6和出口8与相配设的阀7和9。泵1设有可动部件20，所述可动部件设置成可相对于通过壳体31形成的固定部件30运动。图1的可动部件20在此是联杆21，所述联杆通过驱动器10驱动。被驱动的可动部件20在此自身驱动泵1的挤压元件40，其中，驱动器10通过电动驱动器形成。在驱动器10上设有多个线圈41和永磁体42，其中，所述多个线圈41(图2)或所述多个永磁体42(图1)分别设置在驱动器10的可动部件20上。此外，在图1和2的驱动器10上各设有两个引导构件50a、50b，所述引导构件允许相应的可动部件20仅沿着一个平移自由度运动，该平移自由度在图1和图2的视图中沿着竖直的、位于观察者平面中的轴线延伸。
还可看到，驱动器10具有线性元件11和围裹部12，所述线性元件和围裹部设置为可相对于彼此运动的，其中，线性元件11构成为联杆21(图1)或者构成为杆22(图2)，并且围裹部12构成为套筒状的部件23，联杆21/杆22伸入套筒状部件的内部中。此外，从图1和图2中可得知，线性元件11设有极***替的永磁体42，并且套筒状部件23设有多个线圈41。在此，永磁体42成排地设置在线性元件11的长度的主要部分上方，使得突出的磁极43通过彼此相邻地相对置的具有相同极性的磁体端部形成。相关的磁极43由具有交替缠绕方向的环形缠绕的线圈41围成，所述线圈设置在围裹部12上。
磁回路经由套筒状部件23或壳体31进行，所述套筒状部件或壳体在这种情况下优选由铁磁材料制成。
在图1和图2之间的基本区别在于，一方面，在图1中，线性元件通过联杆形成，所述联杆是可动部件并且被作为固体部件的套筒状部件23围住，而另一方面在图2中，线性部件通过杆22形成固定部件30，而围裹部12与套筒状部件23形成可动部件20。情况是，线性元件11形成可动部件20并且围裹部12形成固定部件30，反之亦然。在此，固定部件30与驱动器10的壳体31牢固地连接或者与该壳体一件式地构成，在图1的情况下，固定部件30是壳体31的一部分，在图2中所述固定部件作为杆22与壳体牢固地连接。在这两种情况下，线性元件11伸入套筒状部件23的内部中，即伸入由围裹部12形成的净横截面25中。
线性元件11作为可动部件20(图1)或作为固定部件30(图2)在其端部区域中相应经由引导构件50a、50b分别与另一部件30、20连接，引导构件50a作为板簧49在图3中详细示出。通过驱动器10经由线圈41和永磁体42驱动的挤压元件40分别与可动部件20(图1中的线性元件11和图2中的围裹部12)连接，挤压元件的运动执行泵1的行程，同时，挤压元件与泵头5的内壁界定泵1的工作腔4。在可动部件20和固定部件30之间能够设置有弹簧26，所述弹簧作为压缩弹簧朝向泵头5的方向对相关的可动部件20进行加载，使得在线圈41不通电的状态下，泵的工作腔4能够通过挤压元件40封闭。
在图1和图2中，在任何情况下，可动部件20和固定部件30都通过所述至少一个引导构件50a、50b彼此能连接或已连接。
在图1和图2中能够分别看到虚线的轮廓，所述虚线的轮廓示出线性元件11、围裹部12、挤压元件40、外部的永磁体42和引导构件50a、50b的相应轮廓的变化，它们的具体轮廓在相应的图中分别在抽吸行程结束时示出，在图中示出压力行程的另一极限位置。根据在另一极限位置中的虚线轮廓还看到，基于输送装置6的开口的突出边缘3，挤压元件40能够在线圈41不通电的状态下封闭工作腔4的入口6和/或出口8。
构成为板簧49的引导构件50a、50b在此在图1和图2中分别相反偏转地示出，使得引导构件50a、50b通过它们的预紧力能够使可动部件20和其上方的挤压元件再次进入压力行程的极限位置中。代替引导构件50a、50b或为了对它们进行辅助，能够由弹簧26承担所述复位。
在图1和图2中都看到，成排地相互连接的待通电的线圈41在开始和结束处或者分别单独地与测量和控制单元45电连接，所述测量和控制单元同时与构成为霍尔传感器的传感器46连接。通过线圈41的交替缠绕方向，在串联通电时在线圈41内产生交替的电流方向。通过由永磁体42产生并且经由磁极24引入线圈41中的附加磁通流，在磁极24和线圈41之间沿驱动器10的轴向方向各产生一个相对力(洛伦兹力)，在多个线圈41的情况下将所产生的力相加。
在图3中看到引导构件50a，所述引导构件设有大致圆形的横截面，其中心凹部51设置用于容纳相应的线性元件11，在所述线性元件上，一个或多个引导构件50a、50b轴向固定在其内部区域53中，而其边缘区域54至少在均匀地间隔开的凸起52处与相应的围裹部12连接。边缘区域54和内部区域53通过多个弯曲的弹簧元件55相互连接，所述弹簧元件引起作为弹簧元件50a、50b的板簧49的预紧力。所述预紧力的力矢量(未示出)与同样未示出的线性元件11同轴地指向绘图面中或从绘图面向外指向，使得板簧的边缘区域54和内部区域53具有不同的高度水平。
因此，上述的本发明涉及一种泵1，尤其是振荡式挤压泵，优选为隔膜泵，其具有至少一个可动部件20，所述可动部件设置为能够相对于固定部件30运动，所述可动部件20被驱动并且可动部件自身驱动泵1的挤压元件40，其中，驱动器10通过电动驱动器形成。为了创建具有电动驱动器的泵1，所述泵具有非常直接的响应行为，所述响应行为能够借助于在两个方向上的电操控来执行用于泵1的挤压元件40的行程，并且所述响应行为是高能效的，在驱动器10上设有多个线圈41和永磁体42，并且所述多个线圈41或多个永磁体42分别设置在驱动器1的可动部件20上，并且在驱动器10上设有至少一个引导构件50a、50b，所述引导构件允许可动部件20仅沿一个平移自由度运动。
在此构成为隔膜泵的振荡式挤压泵1具有带有数据存储器和数据处理装置的测量和控制单元45，所述测量和控制单元将可动部件的位置信号作为测量参量，并且将驱动电流的强度作为测量和/或调控参量来处理。从隔膜的可计算且随后已知的传递特性，借助于参量“位置”和“电流(力)”确定挤压泵1的工作腔中的压力。为了确定泵1的工作腔4中的压力，将电流的时间变化和驱动器10的位置作为测量参量检测和评估，以便随后基于可计算的传递特性来确定和存储工作腔4中的压力。在此，用作挤压元件40的隔膜的传递特性能够通过公式P＝c1F+c2x进行描述，其中在该式中，p是在所述至少一个挤压泵1的工作腔中的压力，F是联杆力，并且x是工作隔膜的行程或位置，并且常数c1和c2与工作隔膜的几何结构以及材料特性相关。所述常数c1和c2又能够通过隔膜外部的夹紧半径a以及内部的夹紧半径b、通过隔膜厚度和弹性模量E以及泊松比nu来确定。隔膜的传递特性能够借助于数值计算方法例如借助于“有限差分”或“有限元”方法对于一定数量的位置和负载情况进行复算，其中，所述值作为期望值被存储在表格中。借助所述值或在它们之间的插值，分别确定用于计算工作腔中的压力的“正确的”传递特性。测量和控制单元45(在所述测量和控制单元中对于一定数量的位置和负载情况将压力值存储在表格中)将实际值和期望值进行比较，以便随后推断出的在压力和联杆力之间的传递特性。
附图标记列表：
1 泵
3 入口的凸起边缘
4 工作腔
5 泵头
6 入口
7 进入阀
8 出口
9 排出阀
10 驱动器
11 线性元件
12 围裹部
20 可动部件
21 联杆
22 杆
23 套筒状部件
24 突出的磁极
25 净横截面
26 弹簧
30 固定部件
31 壳体
40 挤压元件(隔膜)
41 线圈
42 永磁体
45 测量/控制单元
46 位置传感器(霍尔传感器)
49 板簧
50a、b 引导构件
51 中心凹部
52 凸起
53 内部区域
54 边缘区域
55 弹簧元件

Claims (30)

1.一种振荡式的挤压泵，具有至少一个可动部件(20)，可动部件设置为能够相对于固定部件(30)运动并且借助于驱动器(10)被驱动，并且可动部件自身驱动挤压泵(1)的挤压元件(40)，其中，驱动器(10)具有多个通电的线圈(41)和多个永磁体(42)，并且所述多个通电的线圈(41)或所述多个永磁体(42)相应设置在驱动器(10)的可动部件(20)上，其中，具有交替缠绕方向的所述多个通电的线圈(41)被交替方向的磁场穿过，磁场由多个永磁体(42)通过交替的极性能产生或已产生，并且磁场经由磁极(24)能导入或已导入线圈(41)中，并且每个通电的线圈(41)对由此在驱动器(10)轴向方向上产生的力做出可累积的贡献，并且在驱动器(10)上设有至少一个引导构件，引导构件允许可动部件(20)仅沿着一个平移自由度运动，并且给挤压泵(1)配设有具有数据存储器和数据处理装置的测量和控制单元(45)，测量和控制单元将可动部件(20)的位置信号和驱动电流的强度作为测量和/或调控参量进行处理，其特征在于，挤压泵(1)构成为隔膜泵并且挤压泵的挤压元件(40)构成为隔膜，并且驱动器(10)构成为在线圈侧无极片的电动驱动器。
2.根据权利要求1所述的挤压泵，其特征在于，挤压泵(1)构成为隔膜液体泵。
3.根据权利要求1或2所述的挤压泵，其特征在于，所述至少一个引导构件构成为滑动引导件或构成为弹簧元件(55)。
4.根据权利要求1或2所述的挤压泵，其特征在于，驱动器(10)具有线性元件(11)和围裹部(12)，所述线性元件和围裹部设置为可相对于彼此运动的，线性元件(11)构成为杆，和/或围裹部(12)构成为套筒状部件(23)，杆伸入套筒状部件的内部(25)中。
5.根据权利要求4所述的挤压泵，其特征在于，线性元件(11)设有极***替的永磁体(42)并且套筒状部件(23)设有多个线圈(41)。
6.根据权利要求4所述的挤压泵，其特征在于，线性元件(11)形成可动部件(20)并且围裹部(12)形成固定部件(30)，或者线性元件(11)形成固定部件(30)并且围裹部(12)形成可动部件(20)。
7.根据权利要求1或2所述的挤压泵，其特征在于，固定部件(30)与驱动器(10)的壳体(31)牢固地连接或者与驱动器的壳体一件式地构成。
8.根据权利要求1或2所述的挤压泵，其特征在于，可动部件(20)和固定部件(30)通过所述至少一个引导构件彼此能连接或已连接。
9.根据权利要求1或2所述的挤压泵，其特征在于，设有多个引导构件，引导构件将可动部件(20)和固定部件(30)的彼此朝向的区域相互连接。
10.根据权利要求9所述的挤压泵，其特征在于，引导构件之一集成到挤压元件(40)中，或者引导构件形成挤压元件(40)。
11.根据权利要求1或2所述的挤压泵，其特征在于，所述至少一个引导构件设有预紧件，预紧件在驱动器(10)不通电的情况下对挤压元件(40)进行加载，使得挤压泵(1)的工作腔(4)的输入开口和/或输出开口封闭。
12.根据权利要求1或2所述的挤压泵，其特征在于，在驱动器(10)上，可动部件(20)由弹簧(26)加载，由此挤压元件(40)在驱动器不通电的情况下封闭挤压泵(1)的工作腔(4)的输入开口和/或输出开口。
13.根据权利要求1或2所述的挤压泵，其特征在于，所述多个通电的线圈(41)和多个永磁体(42)分别成排地设置。
14.根据权利要求1或2所述的挤压泵，其特征在于，挤压泵(1)具有柱形或方形的泵头(5)，泵头的一个端部区域设有用于待输送流体的入口(6)和出口(8)，并且入口和出口在该端部区域之后齐平地延伸到容纳驱动器(10)的壳体(31)中。
15.根据权利要求1或2所述的挤压泵，其特征在于，挤压泵(1)在驱动器(10)的区域中设有位置传感器(46)。
16.根据权利要求15所述的挤压泵，其特征在于，位置传感器(46)通过霍尔传感器形成。
17.根据权利要求1或2所述的挤压泵，其特征在于，测量和控制单元(45)可编程地提供，使得挤压泵(1)与其驱动器(10)在待输送介质的抽吸和排出方面使用相同或不同的工作步骤。
18.根据权利要求9所述的挤压泵，其特征在于，设有两个引导构件。
19.多个挤压泵(1)的布置装置，这些挤压泵布置成一个泵***，这些挤压泵是根据权利要求1至18之一所述的挤压泵，布置装置具有对应于挤压泵(1)数量的工作腔(4)数量，各工作腔的入口和出口分别彼此并联连接。
20.一种用于运行泵***的方法，所述泵***具有至少一个根据权利要求1至18之一所述的挤压泵(1)，其中，所述至少一个挤压泵(1)配设有具有数据存储器和数据处理装置的测量和控制单元(45)，其特征在于，为了确定在泵***的配设给所述至少一个挤压泵(1)的工作腔(4)中的压力，将电流的时间变化和所述至少一个挤压泵(1)的驱动器(10)的位置作为测量参量来检测和评估，并且借助挤压元件(40)的可计算的传递特性确定和存储工作腔(4)中的压力。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，用作挤压元件(40)的隔膜的传递特性通过公式P＝c1F+c2x进行描述，其中，p是在工作腔中的压力，F是联杆力，x是驱动器的位置，并且常数c1和c2与隔膜的几何结构以及材料特性相关。
22.根据权利要求20或21所述的方法，其特征在于，将挤压元件(40)的传递特性通过公式p＝f(F，x)进行数值描述，进而将在工作腔(4)中的压力来数值描述为由联杆力和驱动器(10)的位置构成的函数。
23.根据权利要求20或21所述的方法，其特征在于，泵***与测量和控制单元(45)形成调控回路，调控回路以驱动电流强度和可动部件的位置作为测量参量，并且以工作腔(4)的压力作为调控参量来运行。
24.根据权利要求20或21所述的方法，其特征在于，在挤压泵(1)的两个传输方向上、即在抽吸和排出待输送介质时单独地确定压力。
25.根据权利要求20或21所述的方法，其特征在于，确定配设给一个泵***的多个挤压泵(1)的压力，其中，能单独地调控各挤压泵(1)中的每个挤压泵。
26.根据权利要求20或21所述的方法，其特征在于，测量和控制单元(45)通过操纵驱动器(10)来补偿与所存储的传递曲线偏离的压力变化。
27.根据权利要求20或21所述的方法，其特征在于，借助于针对一定数量的位置和负载情况进行的“有限元”仿真来将隔膜的传递特性存储为期望值表格，并且由所存储的期望值或位于各期望值之间的插值来确定传递特性，以计算压力。
28.根据权利要求20或21所述的方法，其特征在于，针对工作腔(4)中的待输送介质的在入口(6)和出口(8)处的不同速度，通过测量和控制单元(45)来检测压力的时间变化曲线，并且借助于评估单元从该时间变化曲线中确定介质的和/或至少一个输送装置的参数。
29.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述泵***是在根据权利要求19所述的布置装置中的泵***。
30.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述数值描述借助“有限差分”或“有限元法”来进行。
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