DE10322868A1 - Method for controlling a diaphragm or piston pump operated by an electric motor driven eccentric - Google Patents

Abstract

With a method for controlling a diaphragm or piston pump that is actuated by a cam driven by an electric motor and via a ram or connecting rod, a solution is suggested for a simple system construction that enables quantities of metered media to be delivered at the most constantly rate possible. This is achieved in that in order to deliver an approximately constant volume flow of metered medium, the diaphragm or piston of the pump is moved at approximately constant speed during the compression stroke by the driving unit of the cam with consideration for the cam position.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer von einem elektromotorisch angetriebenen Exzenter über einen Stößel oder ein Pleuel betätigten Membran- oder Kolbenpumpe.The The invention relates to a method for controlling one of an electric motor driven eccentric via a pestle or operated a connecting rod Diaphragm or piston pump.

Membran- oder Kolbenpumpen finden zum Dosieren von Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Eigenschaften Verwendung. Dabei sind je nach Anwendungsbereich unterschiedliche Anforderungen an das Pumpenverhalten zu stellen, um eine möglichst genau bestimmte Menge des Dosiermediums zeitlich weitestgehend konstant abzugeben.Membrane- or piston pumps for dosing liquids with different Properties use. Depending on the area of application, they are different To make demands on the pump behavior in order to achieve the best possible precisely determined amount of the dosing medium is largely constant over time leave.

Die Pumpen werden über einen Exzenter von einem Elektromotor angetrieben, so dass dessen Rotationsbewegungen in lineare Bewegungen der Pumpenmembran bzw. des Pumpenkolbens umgesetzt werden. Bei einer Umdrehung des Exzenters findet ein Drucktakt mit Abgabe des Dosiermediums z.B. in eine Dosierleitung statt, sowie ein Saugtakt, bei dem das Dosiermedium aus einem Vorratsbehälter oder dgl. angesaugt wird.The Pumps are over an eccentric powered by an electric motor, making it Rotational movements in linear movements of the pump membrane or of the pump piston. With one revolution of the eccentric there is a pressure cycle with dispensing of the dosing medium e.g. into a dosing line instead, as well as a suction cycle in which the dosing medium from a reservoir or Like. is sucked.

Im Stand der Technik zum Antrieb verwandte Elektromotoren schließen eine Reihe von Typen ein, insbesondere mechanisch kommutierte Motoren, Synchron- und Asynchronmotoren sowie Schrittmotoren.in the Electric motors related to the state of the art include a A number of types, in particular mechanically commutated motors, Synchronous and asynchronous motors as well as stepper motors.

Dabei weisen die meisten dieser Antriebe für den jeweiligen Anwendungszweck ungünstige Nachteile auf. Mechanisch kommutierte Motoren unterliegen einem hohen mechanischen Verschleiß und sind deshalb für Pumpen mit sehr langen Lebensdauern ungeeignet.there assign most of these drives for the respective application unfavorable Disadvantages. Mechanically commutated motors are subject to one high mechanical wear and tear are therefore for Pumps with very long lifetimes unsuitable.

Synchronmotoren weisen einen ungünstigen Drehmomentverlauf auf, der bei zu starker Belastung zum Abriss des Kraftschlusses führt. Auch das Anlaufverhalten ist für den vorliegenden Zweck ungünstig. Asynchronmotoren haben eine belastungsabhängige Drehzahlkurve, was für eine mengengenaue Dosierung negativ ist. Die Drehzahl von Synchron- bzw. Asynchronmotoren ist von der Frequenz der anliegenden Spannung abhängig, so dass zur Regelung der Drehzahl elektronische Frequenzumrichter notwendig sind.synchronous motors show an unfavorable Torque curve on, which breaks the Traction leads. The start-up behavior is also for unfavorable the present purpose. asynchronous motors have a load-dependent Speed curve what for a precise dosage is negative. The speed of synchronous or asynchronous motors is from the frequency of the applied voltage dependent, so that to control the speed electronic frequency converter are necessary.

Besondere Schwierigkeiten ergeben sich, wenn die Pumpe mit weniger als ihrer maximalen Dosierleistung betrieben werden soll, was zur genauen Dosierung bei vielen Anwendungen unerlässlich ist. Im Stand der Technik werden hierzu verschiedene Verfahren eingesetzt. So ist es möglich, durch Begrenzung der Auslenkung der Pumpenmembran bzw. des Kolbens eine Reduzierung der geförderten Menge des Dosiermediums zu erreichen. Dabei läuft der Exzenter für einen Teil seiner Umdrehung frei und bewegt nur während eines mehr oder weniger großen Bereiches, um den vorderen Totpunkt die Membran bzw. den Kolben. Dieses Verfahren weist insbesondere den Nachteil auf, dass der Kolben bzw. die Membran je nach Förderleistung kurzzeitig sehr stark beschleunigt wird, was zu großen Druckstößen in den Dosierleitungen führt und das Dosierverhalten negativ beeinflusst. Analog dazu wird das Ansaugverhalten während des Saugtaktes verschlechtert, was bei etwaigen Lufteinschlüssen in der Ansaugleitung und bei kleinen Pumpenköpfen das Ansaugverhalten der Pumpe verschlechtert.Special Difficulties arise when the pump is less than her maximum dosing capacity should be operated, which leads to the exact Dosage is essential in many applications. In the state of the art different methods are used for this. So it is possible through Limitation of the deflection of the pump diaphragm or the piston Reduction of the funded To reach the quantity of the dosing medium. The eccentric runs for you Part of its rotation is free and only moves during a more or less huge Area around the front dead center of the diaphragm or the piston. This method has the particular disadvantage that the piston or the membrane depending on the delivery rate is accelerated very strongly for a short time, which leads to large pressure surges in the Dosing lines leads and negatively influences the dosing behavior. Analogously, it will Suction behavior during of the suction cycle deteriorates, which in the event of air pockets of the suction line and, in the case of small pump heads, the suction behavior of the Pump deteriorates.

Eine weitere Variante zur Reduzierung des Fördervolumens ist die Puls-Pausen-Steuerung. Hier wird ein Dosierzyklus komplett durchlaufen und im Anschluss abhängig von der gewünschten Fördermenge eine Dosierpause eingelegt, die so bemessen ist, dass sich im zeitlichen Mittel die gewünschte Fördermenge einstellt. Nachteilig hierbei sind die bei geringen Fördermengen auftretenden, sehr langen Pausen, die zu einer unakzeptablen Vermischung des Dosiermediums in der Rohrleitung bzw. im Tank führen können und außerdem ein sehr ungleichmäßiges Förderverhalten mit sich bringt.A pulse-pause control is another variant for reducing the delivery volume. Here a dosing cycle is run through completely and then dependent of the desired output a dosing pause, which is dimensioned in such a way that Means the desired one output established. The disadvantage here is that with low flow rates occurring, very long breaks that lead to an unacceptable mix of the dosing medium in the pipeline or in the tank and Moreover a very uneven funding behavior brings with it.

Eine weitere Möglichkeit zur Reduzierung der Dosiermenge bietet die Drehzahlsteuerung des Antriebsmotors. Hier läßt sich die Fördermenge durch die Beeinflussung der Kolben- bzw. Membrangeschwindigkeiten anpassen. Eine entsprechende Verlangsamung des Antriebes und damit der Membran führt zu einer Reduzierung der geförderten Menge am Dosiermedium pro Zeit. Problematisch hierbei ist unter Umständen die gleichzeitige Verlängerung des Saugtaktes bei einer gewünschten Verlängerung des Drucktaktes, da sich hierdurch das Ansaug- und Förderverhalten, besonders bei hochviskosen Medien, verschlechtert.A another possibility The speed control of the Drive motor. Here you can the delivery rate by influencing the piston or membrane speeds to adjust. A corresponding slowdown of the drive and thus the membrane leads to a reduction in the funding Amount of feed chemical per time. The problem here is under Circumstances the simultaneous extension of the suction stroke at a desired one Extension of the Pressure cycle, as this affects the suction and delivery behavior, especially at highly viscous media, deteriorated.

Die DE 198 23 156 A1 der Anmelderin beschreibt zur Vermeidung dieses Problemes ein Verfahren zum Betrieb einer Dosierpumpe mit einem Asynchronmotor. Dabei wird die Drehzahl des Asynchronmotors während des Drucktaktes entsprechend der gewünschten Dosierleistung reduziert. Während des Saugtaktes hingegen wird die Drehzahl erhöht, um einen möglichst kurzen Saugtakt zu erreichen und dadurch auch die Pausen zwischen den Drucktakten zu verkürzen. Nachteilig an diesem Verfahren ist die durch die Verwendung eines asynchronen Motors notwendige aufwendige Systemgestaltung, die zur Drehzahlregelung des Asynchronmotors einen Frequenzumrichter erfordert sowie externe Sensorik, um die Drehzahl des Motors zu überwachen und zu regeln, um die durch die lastabhängige Drehzahlkurve bedingte Abweichung zu kompensieren.The DE 198 23 156 A1 To avoid this problem, the applicant describes a method for operating a metering pump with an asynchronous motor. The speed of the asynchronous motor is reduced during the pressure cycle in accordance with the desired metering output. During the suction cycle on the other hand, the speed is increased in order to achieve the shortest possible suction cycle and thereby shorten the pauses between the pressure cycles. Disadvantages of this method are the complex system design required by using an asynchronous motor, which requires a frequency converter to regulate the speed of the asynchronous motor, and external sensors to monitor and regulate the speed of the motor in order to compensate for the deviation caused by the load-dependent speed curve.

Aufgabe der Erfindung ist es demzufolge, ein Verfahren zur Regelung einer von einem elektromotorisch angetriebenen Exzenter über einen Stößel oder Pleuel betätigten Membran- oder Kolbenpumpe zu schaffen, das eine möglichst genaue und konstante Abgabe von Dosiermedien ermöglicht, bei gleichzeitig einfachem Systemaufbau.task the invention is therefore a method for controlling a from an eccentric driven by an electric motor Pestle or Actuated connecting rods Diaphragm or piston pump to create the one if possible precise and constant dispensing of dosing media enables, at the same time simple System structure.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, dass zur Förderung eines etwa konstan ten Volumenstromes des Dosiermediums die Membran oder der Kolben der Pumpe während des Drucktaktes mit etwa konstanter Geschwindigkeit durch den Antrieb des Exzenters unter Berücksichtigung der Exzenterlage bewegt wird.This Task with a method of the type mentioned in the introduction solved, that to promote an approximately constant volume flow of the dosing medium the membrane or the piston of the pump during of the pressure cycle at approximately constant speed by the drive of the eccentric taking into account the eccentric position is moved.

Die von einem mit konstanter Geschwindigkeit rotierenden, kreisförmigen Exzenter angetriebene Membran bzw. Kolbenanordnung weist ein sinusförmiges Geschwindigkeitsprofil auf. Vom hinteren Totpunkt aus wird die Membran beschleunigt, erreicht bei einer Viertelumdrehung die höchste Geschwindigkeit des Drucktaktes und wird bis zum vorderen Totpunkt des Exzenters wieder langsamer, von wo aus sie dann in den Saugtakt übergeht, der ebenfalls aus einer schneller werdenden Membran bis zu ihrem Maximum bei halbem Saugtakt und dem anschließenden Abbremsen bis in den hinteren Totpunkt des Exzenters besteht.The from a circular eccentric rotating at a constant speed driven membrane or piston arrangement has a sinusoidal speed profile on. The membrane is accelerated and reached from the rear dead center the highest at a quarter turn Speed of the pressure cycle and is up to the front dead center the eccentric slower again, from where it then goes into the suction cycle, which also consists of a membrane that is getting faster up to its Maximum at half suction cycle and the subsequent braking down to rear dead center of the eccentric.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nun während des Drucktaktes die Geschwindigkeit des Exzenters so geregelt, dass anstatt des nichtlinearen sinusförmigen Geschwindigkeitsprofiles ein möglichst gleichförmiges, konstantes Geschwindigkeitsprofil entsteht. Dazu muss der Exzenter am Anfang des Drucktaktes stark beschleunigt werden und bis zur Mitte des Drucktaktes auf einen Minimalwert abgebremst werden, von wo aus der Exzenter wieder beschleunigt wird, um in der Nähe des vorderen Totpunktes wieder eine maximale Geschwindigkeit aufzuweisen. Durch eine derartige Regelung der Exzentergeschwindigkeit resultiert eine lineare Membran bzw. Kolbengeschwin digkeit von im wesentlichen konstanter Höhe.at the inventive method will now during the speed of the eccentric is regulated in such a way that instead of the nonlinear sinusoidal Speed profiles as uniform as possible, constant speed profile is created. To do this, the eccentric be strongly accelerated at the beginning of the pressure cycle and up to Be slowed down to a minimum value in the middle of the where the eccentric is accelerated back to near the front To have a maximum speed again. By such a control of the eccentric speed results in a linear membrane or Kolbengeschwin speed of substantially constant Height.

Durch diese annähernd konstante Membrangeschwindigkeit während des Drucktaktes wird das Dosiermedium gleichmäßig abgegeben, was auch bei hochviskosen Medien zu einem sehr vorteilhaften und genauen Dosierverhalten führt. Auch bei sehr geringen Dosierleistungen läßt sich so ein gutes Förderergebnis erreichen.By this approximately constant membrane speed during the pressure cycle dispensed the feed chemical evenly, which is a very advantageous and also with highly viscous media exact dosing behavior. A good delivery result can be achieved even with very low dosing rates.

Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran-sprüchen. So ist eine Ausgestaltung des Verfahrens dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb den Exzenter während des Drucktaktes mit einem Drehgeschwindigkeitsprofil antreibt, das die vom Exzenter eingeprägte zeitlich cosinusförmige Kolben- oder Membranbewegung kompensiert.refinements the invention result from the subclaims. An embodiment of the method is characterized in that that the drive while the eccentric of the pressure stroke with a speed profile that drives the one impressed by the eccentric temporal cosine Piston or membrane movement compensated.

Außerdem kann vorgesehen sein, dass das Geschwindigkeitsprofil des Antriebes im Drucktakt während der Phase der konstanten Membrangeschwindigkeit etwa die Form

aufweist.In addition, it can be provided that the speed profile of the drive approximately in the pressure cycle during the phase of the constant membrane speed

having.

Die vorstehende physikalisch korrekte Formel für die Kompensation der cosinusförmigen Kolben- oder Membranbewegung ergibt sich aus der Transformation der linearen Bewegung über die arccos-Funktion und der anschließenden Differenziation. Für Antriebe mit zusätzlicher Querbewegung (Pleuel) ergibt sich eine ähnliche Formel.The the above physically correct formula for the compensation of the cosine-shaped piston or membrane movement results from the transformation of the linear Movement over the arccos function and the subsequent differentiation. For drives with additional Transverse movement (connecting rod) results in a similar formula.

Für die praktische Cosinuskompensation kann obige Formel, je nach akzeptierter Nichtlinearität der Dosierung, durch eine vereinfachte oder ähnliche Formel angenähert werden.For the practical Cosine compensation can use the above formula, depending on the accepted non-linearity of the dosage, through a simplified or similar Approximate formula become.

Die dargestellte Exzenter-Winkelgeschwindigkeit führt, abgesehen von dem Beginn bzw. Ende eines Drucktaktes zu einer konstanten Membrangeschwindigkeit. T_D stellt dabei die Länge des Drucktaktes dar, wobei die maximale Membranauslenkung auf 1 normiert ist.The eccentric angular velocity shown leads, apart from the beginning or end of a pressure cycle, to a constant membrane velocity. T _D represents the length of the pressure cycle, the maximum membrane deflection being standardized to 1.

Möglich ist auch, dass der Antrieb den Exzenter während des Saugtaktes mit einem anderen Geschwindigkeitsprofil, insbesondere mit konstanter und/oder erhöhter Geschwindigkeit bewegt wird.Is possible also that the drive with a eccentric during the suction cycle different speed profile, especially with constant and / or increased Speed is moved.

Es ist wünschenwert, die Saugtakte möglichst kurz zu halten. Dabei ist es je nach Dosiermedium nicht unbedingt erforderlich, eine möglichst konstante Druckverteilung während des Saugtaktes zu erreichen. Deshalb kann am Ende des Drucktaktes, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Exzenters, wie bereits beschrieben, am größten ist, konstant mit dieser Geschwindigkeit weiter gefördert werden, was in einem kurzen Saugtakt mit sinusförmiger Membrangeschwindigkeit resultiert. Mit dieser erhöhten Geschwindigkeit kann anschließend der nächste Drucktakt eingeleitet werden, was letztendlich zu einem guten Systemverhalten führt und die mechanischen Bauteile der Pumpe schont.It is desirable, the suction cycles if possible to keep short. Depending on the dosing medium, it may not be required one if possible constant pressure distribution during to achieve the suction cycle. Therefore, at the end of the print cycle, if the rotational speed of the eccentric, as already described, is greatest constantly being promoted at this rate, what in one short suction cycle with sinusoidal Membrane speed results. With this increased speed can then the next Pressure cycle can be initiated, which ultimately leads to good system behavior leads and protects the mechanical components of the pump.

Besonders bei höherviskosen Dosiermedien kann aber eine möglichst konstante Druckverteilung auch während des Saugtaktes wünschenswert sein, so dass statt einer konstanten Rotation des Exzenters ein Rotationsgeschwindigkeitsprofil ähnlich zu dem des Drucktaktes gewählt wird, wobei unter Umständen eine höhere Membrangeschwindigkeit und damit verkürzte Saugtaktlänge eingestellt wird.Especially at higher viscous Dosing media can be one if possible constant pressure distribution even during of the suction cycle desirable be so that instead of a constant rotation of the eccentric Rotation speed profile similar chosen to that of the print cycle will, under certain circumstances a higher one Membrane speed and thus shortened suction stroke length set becomes.

Vorteilhaft ist es, dass der geförderte Volumenstrom des Dosiermediums kurz vor Ende des Drucktaktes zur Kompensation der Dosierlücke während des Saugtaktes erhöht wird.Advantageous is it that the funded Volume flow of the dosing medium shortly before the end of the pressure cycle Compensation of the dosing gap while of the suction stroke increased becomes.

Weiterhin ist vorteilhaft vorgesehen, dass als Antrieb ein EC-Motor mit integrierten Rotorpositionssensoren verwendet wird.Farther It is advantageously provided that an EC motor with integrated is used as the drive Rotor position sensors is used.

EC-Motoren (elektronisch kommutierte Motoren) bieten eine Reihe von Vorteilen. Aufgrund der bürstenlosen elektronischen Kommutierung sind sie sehr langlebig und verschleißarm, was bei Dosierpumpen mit Lebensdauern von über 10.000 Stunden wichtig ist. Zudem weisen sie meist integrierte Sensoren für die Rotorposition auf, deren Signal auch zur Regelung der Exzenterposition nach dem vorgeschlagenen Verfahren benutzt werden kann und so die Gesamtsystemkosten reduziert. Durch die hohe Dynamik der EC-Motoren lassen sich außerdem die schnellen Drehzahländerungen sehr gut erreichen, die für das vorgeschlagene Verfahren nötig sind.EC motors (electronically commutated motors) offer a number of advantages. Because of the brushless electronic commutation, they are very durable and what wear important for metering pumps with lifetimes of over 10,000 hours is. In addition, they usually have integrated sensors for the rotor position whose signal is also used to control the eccentric position after the proposed method can be used and so the total system cost reduced. Due to the high dynamics of the EC motors, the rapid speed changes very well achieve that for the proposed procedure is necessary are.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass zur Regelung der Exzentergeschwindigkeit die Exzenterposition von einem Sensor erfasst und/oder aus im Antrieb befindlichen Positionssensorsignalen berechnet wird.A Design of the method is characterized in that Regulation of the eccentric speed the eccentric position of one Sensor detected and / or from position sensor signals in the drive is calculated.

Neben einer Steuerung der Exzenterposition und damit der Membranauslenkung ist es beim vorgeschlagenen Verfahren unter Umständen sinnvoll, eine Positionsregelung zu realisieren, um das Dosierverhalten der Pumpe zu verbessern, insbesondere, da die nötige Rotationsgeschwindigkeit des Exzenters von seiner aktuellen Position abhängig ist. So läßt sich durch Messung und Berücksichtigung der Exzenterlage die gewünschte möglichst konstante Membrangeschwindigkeit genauer erreichen. Dabei ist es entweder möglich, die Exzenterposition direkt zu messen oder auf Positionssignale zurückzugreifen, die von den im Antrieb befindlichen Sensoren zur Verfügung gestellt werden oder die Linearbewegung des Stößels oder des Pleuels zu erfassen.Next a control of the eccentric position and thus the membrane deflection In the proposed method, it may make sense to use position control to improve the metering behavior of the pump, especially since the necessary Rotation speed of the eccentric from its current position dependent is. So you can through measurement and consideration the desired eccentric location preferably achieve constant membrane speed more precisely. It is either possible that Measure eccentric position directly or use position signals, provided by the sensors in the drive or to detect the linear movement of the tappet or the connecting rod.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigt inThe Invention is explained below with reference to the drawings. This shows in

1 eine schematische Darstellung einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebenen Membranpumpe, 1 2 shows a schematic representation of a membrane pump operated with the method according to the invention,

2 ein Diagramm, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreichten Membran- bzw. Kolbenauslenkung sowie dem Volumenstrom des Dosiermediums sowie in 2 a diagram of the membrane or piston deflection achieved with the method according to the invention and the volume flow of the dosing medium and in

3 ein Diagramm des Exzenterdrehwinkels und seiner Drehwinkeländerung. 3 a diagram of the eccentric rotation angle and its change in rotation angle.

Mit einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebenen Membranpumpe 1 wird ein zu dosierendes Medium, das aus einem nicht näher dargestellten Vorratsbehälter, der über eine Schlauchverbindung mit einer Ansaugöffnung 2 der Membranpumpe 1 verbunden ist, über eine Abgabeöffnung 3 an einen hieran angeschlossenen, ebenfalls nicht näher dargestellten Dosierschlauch abgegeben. Der Pumpvorgang wird durch eine Membran 4 bewirkt, die von einem Stößel 5 linear verschoben wird.With a membrane pump operated with the method according to the invention 1 is going to dose one of the medium, which consists of a storage container, not shown, which is connected via a hose connection to a suction opening 2 the diaphragm pump 1 is connected via a discharge opening 3 delivered to a metering hose connected to this, also not shown in detail. The pumping process is through a membrane 4 caused by a pestle 5 is shifted linearly.

Der Stößel 5 wird von einem kreisförmigen Exzenter 6 bewegt, so dass die Rotationsbewegung einer Antriebsachse 7, die mit dem Exzenter 6 kraftschlüssig verbunden ist, vom Stößel 5 in eine Vor- und Zurückbewegung der Membran 4 umgesetzt wird.The pestle 5 is from a circular eccentric 6 moves so that the rotational movement of a drive axle 7 that with the eccentric 6 is non-positively connected, from the plunger 5 in a back and forth movement of the membrane 4 is implemented.

Die Achse 7 wird über ein Getriebe 8 von einem elektronisch kommutierenden Motor 9 angetrieben. Eine Motorsteuerung 10 ist mittels Motoranschlüssen 10a mit dem Motor 9 verbunden und be inhaltet die zum Betrieb notwendige Leistungselektronik sowie eine Lageregelungsschaltung. Am Motor 9 befinden sich Rotorlagesensoren 11, die über Steuerleitungen 11a die aktuelle Lage des Rotors an die Motorsteuerung 10 übermitteln, die davon abhängig den Stromfluss zum Motor 9 steuert. Dabei wird durch die Motorsteuerung 10 abhängig von der durch die Sensoren 11 rückgemeldeten Rotorlage die entsprechenden Phasen des Motors 9 so unter Strom gesetzt, dass sich ein Drehfeld im Inneren des Motors ergibt, das den Rotor kontinuierlich in Drehung versetzt. Durch dieses elektronisch erzeugte Drehfeld kann auf eine mechanisch bewirkte Kommutierung der Phasen des Motors verzichtet werden. Durch diese Regelung wird der Motor 9 ohne Lastabhängigkeiten oder Drehmomentschwingungen mit der gewünschten Drehzahl betrieben.The axis 7 is about a gearbox 8th by an electronically commutating motor 9 driven. An engine control 10 is by means of motor connections 10a with the engine 9 connected and contains the power electronics required for operation and a position control circuit. On the engine 9 there are rotor position sensors 11 that have control lines 11a the current position of the rotor to the motor control 10 transmit, depending on the current flow to the motor 9 controls. This is done by the engine control 10 depending on the through the sensors 11 reported rotor position the corresponding phases of the motor 9 energized so that there is a rotating field inside the motor that continuously rotates the rotor. This electronically generated rotating field means that there is no need to mechanically commutate the phases of the motor. With this regulation, the engine 9 operated at the desired speed without load dependencies or torque fluctuations.

Die Motorsteuerung 10 wird von einem Netzteil 12 über Energieleitungen 12a mit Energie versorgt. Das Netzteil 12 mittels Versorgungsleitungen 13a wird an einem der üblichen öffentlichen Stromnetze 13 betrieben.The engine control 10 is powered by a power supply 12 about power lines 12a energized. The power supply 12 by means of supply lines 13a is on one of the usual public electricity grids 13 operated.

Die Lage des Exzenters 6 wird von einem Lagesensor 14 erfasst, dessen Lagesignal über Signalleitungen 14a an eine Lagesteuerung 15 übermittelt wird.The location of the eccentric 6 is from a position sensor 14 detected, the position signal via signal lines 14a to a position control 15 is transmitted.

Die Lagesteuerung 15 wird ebenfalls über Energieleitungen 12b vom Netzteil 12 mit Energie versorgt. Der Lagesteuerung 15 werden über eine Datenleitung 16 Steuersignale, mit der ange forderten Menge des Dosiermediums zugeleitet. Abhängig von der vom Sensor 14 gemessenen Lage des Exzenters 6 und der über die Leitungen 16 übermittelten zu dosierenden Menge des Dosiermediums berechnet die Lagesteuerung 15 die aktuelle nötige Drehzahl für den Motor 9 und übermittelt sie über die Steuerleitung 15a an die Motorsteuerung 10. Diese stellt abhängig von den durch die Rotorlagesensoren 11 gemessenen Lage des Rotors im Motor 9 über die Motoranschlüsse 10a das Drehfeld so ein, dass die angeforderte Drehzahl vom Motor 9 erreicht wird. Über das Getriebe 8 und die Achse 7 wird so der Exzenter 6 entsprechend der eingestellten Menge des Dosiermediums bewegt. So entsteht ein geschlossener Regelkreislauf, mit dem sich die vom Exzenter 6 über den Stößel 5 bewirkte Auslenkung und Geschwindigkeit der Membran 4 genau regeln läßt.The position control 15 is also about power lines 12b from the power supply 12 energized. The position control 15 are over a data line 16 Control signals, supplied with the requested amount of the dosing medium. Depending on that of the sensor 14 measured position of the eccentric 6 and the one over the lines 16 The position control calculates the quantity of the dosing medium to be dosed 15 the current required speed for the engine 9 and transmits them via the control line 15a to the engine control 10 , This depends on the rotor position sensors 11 measured position of the rotor in the motor 9 via the motor connections 10a the rotating field so that the requested speed from the motor 9 is achieved. About the transmission 8th and the axis 7 becomes the eccentric 6 moved according to the set quantity of the dosing medium. This creates a closed control loop with which the eccentric 6 over the pestle 5 caused deflection and speed of the membrane 4 can be regulated precisely.

Das von der Lagesteuerung 15 in Verbindung mit der Motorsteuerung 10 über Antrieb, Getriebe und Exzenter bewirkte Profil der Membranauslenkung und des dadurch resultierenden Volumenstromes des Dosiermediums ist in 2 näher dargestellt.That of the position control 15 in connection with the engine control 10 Profile of the membrane deflection and the resulting volume flow of the dosing medium caused by the drive, gearbox and eccentric is in 2 shown in more detail.

Die Kurve 17 stellt dabei den Verlauf der Membranauslenkung im Laufe eines Dosierzyklus dar. Die Dauer eines kompletten Dosierzyklus ist dabei auf die Länge 2 normiert. Die Membranauslenkung kann dabei vom hinteren Totpunkt des Exzenters 6 bei –1 über die Neutralstellung bei einer halben bzw. Dreiviertel-Umdrehung des Exzenters 6 bis in den vorderen Totpunkt bei +1 variieren.The curve 17 represents the course of the membrane deflection in the course of a metering cycle. The duration of a complete metering cycle is standardized to length 2. The membrane deflection can be from the rear dead center of the eccentric 6 at –1 over the neutral position with a half or three-quarter turn of the eccentric 6 vary up to the front dead center at +1.

Die Membranauslenkung eines erfindungsgemäß geregelten Dosierzyklus beginnt im hinteren Totpunkt 18. Der Exzenter 6 startet mit einer maximalen Rotationsgeschwindigkeit, womit die Membran den Beginn einer cosinusförmigen Bewegung ausführt, die in der angedeuteten Kurve 19 dargestellt ist. Diese entspricht dem Verlauf der Membranauslenkung, wenn der Exzenter 6 konstant mit der Maximalgeschwindigkeit rotieren würde. Unmittelbar nach dieser kurzen Anlaufphase wird die Exzenter-Rotationsgeschwindigkeit aber reduziert, und zwar genauso, dass die Membranauslenkung 17 etwa einen linearen Verlauf hat, die Membran wird also mit konstanter Geschwindigkeit bewegt. Der Exzenter 6 erreicht seine minimale Rotationsgeschwindigkeit nach einem halben Drucktakt bei einer Zeit von 0,75. Im weiteren Verlauf wird er wieder beschleunigt bis hin zum vorderen Totpunkt 20, bei dem der Exzenter 6 wiederum mit einer maximalen Geschwindigkeit rotiert, womit sich der Verlauf der Membranauslenkung der Kurve 21 annähert, die entstünde, wenn der Exzenter 6 konstant mit maximaler Rotationsgeschwindigkeit betrieben wird. Nach Überschreiten des vorderen Totpunktes 20 beginnt der Saugtakt, bei dem die Membran 4 zurückgezogen wird und neues Dosiermedium aus der Ansaugleitung 2 in die Pumpenkammer einsaugt. Um den Saugtakt möglichst kurz zu halten, wird dieser mit maximaler Exzenter-Rotationsgeschwindigkeit durchgeführt, so dass der Verlauf der Membranauslenkung mit der zweiten Hälfte der Cosinus-Schwingung 21 bis zum Erreichen des hinteren Totpunktes 18 bei der maximalen negativen Membranauslenkung bei –1 übereinstimmt. In diesem Totpunkt wird die Membran entweder gestoppt oder es wird ein weiterer Dosierzyklus mit einem Drucktakt analog zu dem vorherigen eingeleitet.The membrane deflection of a metering cycle regulated according to the invention begins at the rear dead center 18 , The eccentric 6 starts with a maximum rotation speed, with which the membrane executes the beginning of a cosine-shaped movement, which is indicated in the curve 19 is shown. This corresponds to the course of the membrane deflection when the eccentric 6 would rotate constantly at the maximum speed. Immediately after this brief start-up phase, the eccentric rotation speed is reduced, and in exactly the same way that the membrane deflection 17 has a linear course, so the membrane is moved at a constant speed. The eccentric 6 reaches its minimum rotation speed after half a pressure cycle at a time of 0.75. In the further course it is accelerated again up to the front dead center 20 where the eccentric 6 again rotates at a maximum speed, which changes the course of the membrane deflection of the curve 21 approximates that would arise if the eccentric 6 is constantly operated at maximum rotation speed. After passing the front dead center 20 begins the suction stroke at which the membrane 4 is withdrawn and new dosing medium from the suction line 2 sucked into the pump chamber. In order to keep the suction cycle as short as possible, the maximum eccentric rotation speed, so that the course of the membrane deflection with the second half of the cosine vibration 21 until reaching the dead center 18 at the maximum negative membrane deflection at -1. At this dead center, the membrane is either stopped or another metering cycle is initiated with a pressure cycle similar to the previous one.

Der Verlauf des Volumenstromes des Dosiermediums ist in der Kurve 22 dargestellt. Bei Beginn des Drucktaktes steigt der Volumenstrom in der Einschwingphase 23 schnell bis auf seinen Soll-Wert an. Im Interverall mit konstanter Membrangeschwindigkeit wird ein konstanter Volumenstrom vom Anschluss 3 in die Dosierleitung 2 abgegeben. Am Ende des Drucktaktes 24 fällt der Volumenstrom am Anschluss 3 relativ schnell auf Null ab und es beginnt der Saugtakt. Der Volumenstrom des angesaugten Mediums am Anschluss 2 weist hier durch den cosinusförmigen Verlauf der Membranauslenkung einen sinusförmigen Verlauf auf.The course of the volume flow of the dosing medium is in the curve 22 shown. At the beginning of the pressure cycle, the volume flow increases in the settling phase 23 quickly up to its target value. In the interval with constant membrane speed there is a constant volume flow from the connection 3 into the dosing line 2 issued. At the end of the print cycle 24 the volume flow at the connection drops 3 drops to zero relatively quickly and the suction cycle begins. The volume flow of the aspirated medium at the connection 2 here has a sinusoidal shape due to the cosine shape of the membrane deflection.

Die Länge des Drucktaktes im Verhältnis zum Saugtakt ist für das Dosierverhalten der Pumpe wichtig. Generell ist es wünschenswert, den Saugtakt möglichst kurz zu halten und die Länge des Drucktaktes zu maximieren. Die Größe des Volumenstromes und damit die geförderte Menge an Dosiermedium pro Zeit ist von der Rotationsgeschwindigkeit des Exzenters 6 abhängig.The length of the pressure cycle in relation to the suction cycle is important for the metering behavior of the pump. In general, it is desirable to keep the suction cycle as short as possible and to maximize the length of the pressure cycle. The size of the volume flow and thus the amount of dosing medium delivered per time depends on the rotation speed of the eccentric 6 dependent.

Den Verlauf einer Exzenter-Rotation während eines erfindungsgemäß geregelten Drucktaktes ist in 3 näher dargestellt. In dem Diagramm ist die Länge eines Drucktaktes auf 1 normiert, wobei der Verlauf der Rotationsgeschwindigkeit als Drehzahl in der Kurve 25 und der Verlauf des Exzenterwinkels in der Kurve 26 aufgetragen ist.The course of an eccentric rotation during a pressure cycle regulated according to the invention is shown in 3 shown in more detail. In the diagram, the length of a pressure cycle is standardized to 1, the course of the rotational speed as the speed in the curve 25 and the course of the eccentric angle in the curve 26 is applied.

Bei Beginn des Drucktaktes startet der Exzenter mit maximaler Drehzahl und wird dann abgebremst, bis er bei der Hälfte des Drucktaktes seine minimale Drehgeschwindigkeit erreicht, um dann in der zweiten Hälfte des Drucktaktes wieder schneller zu werden, bis er zum Ende des Drucktaktes wieder die maximale Rotationsgeschwindigkeit aufweist. Dieses ist auch im Verlauf des Drehwinkels in der Kurve 26 erkennbar.At the beginning of the pressure cycle, the eccentric starts at maximum speed and is then braked until it reaches its minimum rotational speed at half the pressure cycle, and then becomes faster again in the second half of the print cycle until it reaches the maximum rotation speed again at the end of the pressure cycle having. This is also in the course of the angle of rotation in the curve 26 recognizable.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf das vorstehende Beispiel beschränkt, sondern kann in vielfältiger Hinsicht abgewandelt werden, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So läßt sich beispielsweise eine Regelung ähnlich des Drucktaktes auch für den Saugtakt verwenden, so dass hier ebenfalls eine konstante Fördermenge des Dosiermediums erreicht wird, was insbesondere bei hochviskosen Dosiermedien sinnvoll sein kann. Eine weitere Abwandlung besteht darin, dass kurz vor Ende des Drucktaktes die Exzentergeschwindigkeit und damit die geförderte Dosiermenge pro Zeit kurzzeitig erhöht wird, um die Dosierlücke während des Saugtaktes mit der zuvor erhöhten Dosiermenge zu kompensieren. Weiterhin kann es sinnvoll sein, auf den Sensor zur Messung der Exzenterlage zu verzichten und die Lage des Exzenters aus der gemessenen Rotorlage zu berechnen. Lediglich die Nulllage des Exzenters ist dann zu erfassen.of course is the invention is not limited to the example above, but can in many ways be modified without leaving the basic idea. So you can for example, a scheme similar of the pressure cycle also for use the suction cycle so that there is also a constant flow rate of the dosing medium is achieved, which is particularly the case with highly viscous Dosing media can be useful. Another variation exists in that the eccentric speed shortly before the end of the pressure cycle and thus the funded Dosing amount per time is increased briefly to the dosing gap during the suction cycle with the previously elevated To compensate the metered quantity. It can also be useful to to dispense with the sensor for measuring the eccentric position and the position of the eccentric from the measured rotor position. Only the zero position of the eccentric is then to be recorded.

Claims (7)

Verfahren zur Regelung einer von einem elektromotorisch angetriebenen Exzenter über einen Stößel oder ein Pleuel betätigten Membran- oder Kolbenpumpe, dadurch gekennzeichnet, dass zur Förderung eines etwa konstanten Volumenstromes des Dosiermediums die Membran oder der Kolben der Pumpe während des Drucktaktes mit etwa konstanter Geschwindigkeit durch den Antrieb des Exzenters unter Berücksichtigung der Exzenterlage bewegt wird.Method for controlling a diaphragm or piston pump actuated by an eccentric motor driven by a tappet or a connecting rod, characterized in that to promote an approximately constant volume flow of the dosing medium, the diaphragm or the piston of the pump during the pressure cycle at an approximately constant speed by the drive of the eccentric is moved taking into account the eccentric position. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb den Exzenter während des Drucktaktes mit einem Drehgeschwindigkeitsprofil antreibt, das die vom Exzenter eingeprägte zeitlich cosinusförmige Kolben- oder Membranbewegung kompensiertA method according to claim 1, characterized in that the drive while the eccentric of the pressure stroke with a speed profile that drives the one impressed by the eccentric temporal cosine Piston or membrane movement compensated Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Geschwindigkeitsprofil des Antriebs im Drehtakt während der Phase der konstanten Membrangeschwindigkeit etwa die Form

aufweist.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the speed profile of the drive in the rotational cycle during the phase of the constant membrane speed approximately the shape

having. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb den Exzenter während des Saugtaktes mit einem anderen Geschwindigkeitsprofil, insbesondere mit konstanter und/oder erhöhter Geschwindigkeit bewegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the drive the eccentric during the suction cycle with a different speed profile, in particular with a constant and / or increased speed. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der geförderte Volumenstrom des Dosiermediums kurz vor Ende des Drucktaktes zur Kompensation der Dosierlücke während des Saugtaktes erhöht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized that the volume flow promoted of the dosing medium shortly before the end of the pressure cycle for compensation the dosing gap while of the suction stroke increased becomes. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Antrieb ein EC-Motor, vorzugsweise mit integrierten Rotorpositionssensoren, verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the drive is an EC motor, preferably with integrated rotor position sensors. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung der Exzentergeschwindigkeit die Exzenterposition von einem Sensor erfasst und/oder aus im Antrieb befindlichen Positionssignalen berechnet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that to control the eccentric speed Eccentric position detected by a sensor and / or in the drive position signals is calculated.