DE29821910U1

DE29821910U1 - Regelvorrichtung für eine Membranpumpe

Info

Publication number: DE29821910U1
Application number: DE29821910U
Authority: DE
Original assignee: Abel GmbH and Co KG
Current assignee: Abel GmbH and Co KG
Priority date: 1998-12-09
Filing date: 1998-12-09
Publication date: 1999-02-04
Anticipated expiration: 2008-12-10
Also published as: ES2226450T3; EP1055071B1; EP1055071A1; DE59910519D1; US6344722B1; JP2002531774A; WO2000034659A1

Description

Regelvorrichtung für eine Membranpumpe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelvorrichtung für eine Membranpumpe nach dem Patentanspruch 1.

Membranpumpen werden vielseitig eingesetzt. Sie sind entweder mechanisch oder hydraulisch betrieben. Sie dienen etwa zur Beschickung von Filterpressen oder ähnlichen Verbrauchern, wie z. B. Sprühturmbeschickungen und dergleichen.

Bei der Beschickung einer Filterpresse nimmt deren Aufnahmefähigkeit während eines Filtrations-Zyklus ab in dem Maße, wie sich Kuchen aufbaut. In ähnlichem Maß steigt der Druck. Bei dem Betrieb der Pumpe ist daher auf dieses Verhalten Rücksicht zu nehmen. Es ist bekannt, mit ansteigendem Druck den Membranhub zu verringern,

...12

Patentanwälte ■ European Patent Attorneys · Zugelassene Vertreter beim Europäischen Patentamt
Zugelassene Vertreter beim Harmonisierungsamt für den Binnenmarkt

Rechtsanwalt: zugelassen zu den Hamburger Gerichten

Deutsche Bank AG Hamburg, Nr. 05 28497 (BLZ 200 700 00) · Postbank Hamburg, Nr. 28 42 206 (BLZ 200 100 20)
Dresdner Bank AG Hamburg, Nr. 933 60 35 (BLZ 200 800 00)

um eine Abnahme der Fördermenge bis gegen Null bei Erreichen eines vorher fixierten Filtrationsdruckes vorzusehen.

Es ist ferner bekannt, den Antriebsmotor, beispielsweise einen Drehstrommotor, über einen Frequenzumrichter zu betreiben und die Anpassung der Fördermenge und des Pumpendruckes in Abhängigkeit vom gemessenen Druck vorzunehmen. Zu diesem Zweck wird der Leitung zwischen Pumpe und Filterpresse ein Druckmeßumformer zugeordnet, dessen Ausgangssignal auf eine speicherprogrammierbare Steuerung gegeben wird. Diese erzeugt nach einem vorgegebenen Programm das entsprechende Stellsignal für den Frequenzumrichter zur Anpassung der Drehzahl des Antriebsmotors an die Druckverhältnisse durch Veränderung der Ausgangsfrequenz des Umrichters. Speiche&phgr;rogrammierbare Steuerungen, wie sie für derartige Drehzahlregelungen erforderlich sind, sind verhältnismäßig aufwendig.

Aus DE 43 35 403 ist auch bekannt, eine Kunststoffspritzgießmaschine mittels eines Drehstromsynchronmotors und einem Frequenzumrichter zu steuern. Auch bei dieser Anordnung wird der der Spritzeinrichtung zugeführte Druck gemessen und zur Einstellung der Hydraulikpumpe verwendet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regelvorrichtung für eine Membranpumpe zu schaffen, welche mit einem minimalen apparativen Aufwand arbeitet.

-3-Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Ein elektrischer Antriebsmotor, insbesondere ein Drehstromasynchronmotor, treibt die Membranpumpe an. Der Antriebsmotor wird über einen in seiner Frequenz veränderlichen Frequenzumrichter versorgt, der seinerseits mit dem Netz verbunden ist, beispielsweise einem 50 oder 60 Hz-Netz. Der Frequenzumrichter hat einen analogen Ausgang, an dem ein Signal ansteht, beispielsweise ein Strom, der repräsentativ ist für das jeweilige Motormoment.

Bei der Erfindung ist ferner ein Drehzahlsollwertgeber vorgesehen, der nicht einen konstanten Drehzahlwert vorgibt, sondern eine Sollwertkurve, die im Drehzahlsollwertgeber gespeichert ist. Die Kurve besteht zum einen aus einem konstanten Ast, der einer maximalen Drehzahl entspricht. Da der Ausgang des Frequenzumformers über einen Inverter auf den Eingang des Drehzahlsollwertgebers gegeben wird, führt ein kleines Signal (Motormoment) am Ausgang zu einem großen Signal (Motor-Drehzahl) am Eingang des Drehzahlsollwertgebers. Mit anderen Worten, bei relativ kleinen Momenten gibt der Drehzahlsollwertgeber einen maximalen Drehzahlwert vor. Dieser kann durchaus höher liegen als zum Beispiel ein solcher, wie er bei 50 oder 60 Hertz erreicht wird. Es kann sogar ein Drehzahlwert vorgegeben werden, der zum Beispiel einer Frequenz von 130 Hz entspricht. Ein derartiger Drehzahlsollwert wird so lange gefahren, bis das Moment einen kritischen Wert erreicht. Dies entspricht einer Betriebsphase, bei der der Verbraucherdruck den Abregeldruck des Prozesses erreicht

"Sr":

hat. Ab diesem Punkt wird der Drehzahlsollwert entlang einer vorgegebenen abfallenden Kurve gefahren, vorzugsweise entlang einer Geraden. Der Verlauf der abfallenden Kurve bzw. der Geraden ist derart, daß ein gewünschter Verbraucherdruck bzw. Druckverlauf erhalten wird. Dieser richtet sich bekanntlich nach dem jeweiligen Betriebszustand des Verbrauchers, beispielsweise einer Filterpresse.

Der abfallenden Kurve wird bis zu einer minimalen Drehzahl gefolgt, die dann konstant gehalten wird, beispielsweise auf einem Wert, bei dem der Elektromotor gerade noch rundläuft. Dies entspricht zum Beispiel einer Drehzahl von 2,0 U/min.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält auch ein Dämpfungsglied. Dieses sorgt dafür, daß die bei einer Membranpumpe zwangsläufig auftretenden periodischen Schwankungen des Ist-Signals so weit gedämpft werden, daß ein verarbeitbares Signal erhalten wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß sie einen herkömmlichen Frequenzumformer verwenden kann, der nur minimal durch entsprechende Schaltungsteile zu ergänzen ist. Externe Steuer- und Regeleinrichtungen sind nicht erforderlich. Insbesondere kann ein Druckaufnehmer zu Regelungszwecken vollständig in Fortfall kommen. In der Praxis hat sich herausgestellt, daß es mit der Erfindung ohne weiteres möglich ist, proportional auf den sich in der Filterpresse aufbauenden Schlammdruck über das Drehmoment des Motors zu reagieren.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Blockschaltbild nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt ein Diagramm über den Druck- und Drehzahlverlauf bei einer Filterpressenbeschickung mit einer Vorrichtung nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine Membranpumpe 18 dargestellt, die von einem Drehstrommotor 16 angetrieben ist. Der Drehstrommotor 16 ist über einen Frequenzumrichter 21 an das Stromnetz angeschlossen. Die Frequenz des Motors läßt sich zwischen 2 Hz und 130 Hz verändern. Die in einem Wechselrichter 20 ermittelten Motorströme werden ermittelt und erscheinen an einem Analogausgang 22 als Ist-Signale für das Drehmoment des Motors 16. Das Signal ist ein Stromsignal, das sich zwischen 0 und 21 niA bewegt. Strom 0 bedeutet unendlich kleines Drehmoment und maximaler Strom bedeutet maximales Drehmoment.

Da die Pumpe einen schwellenden Druck erzeugt, ist das Signal am Ausgang 22 entsprechend schwellend. Ein Dämpfungsglied 23 sorgt für eine entsprechende Vergleichmäßigung des Ist-Signals. Die Bedämpfung des Ist-Signals erfolgt vorzugsweise mit einer Filterzeitkonstanten, zum Beispiel 8 Sekunden. Gleichzeitig kann mit dieser Konstanten eine Anpassung an die jeweilige Pumpengröße erreicht werden.

-6-

Das Ist-Signal wird vom Ausgang 22 über eine Leitung 24 auf den Eingang eines Inverters 28 gegeben, der seinerseits mit einem Drehzahlsollwertgeber 30 verbunden ist.

Bei kleinem Moment erscheint mithin am Eingang des Sollwertgebers 30 ein hohes Signal. Bei diesem Signal wird im Sollwertgeber 30 ein maximaler Wert für die Drehzahl vorgegeben, wobei dieser Wert entlang eines waagerechten Astes nach Fig. 2, der mit 9 bezeichnet ist, über einen vorgegebenen Bereich konstant gehalten wird. Steigt der Druck im Verbraucher an, was sich in einer Erhöhung des Ist-Signals bemerkbar macht, wird das Ausgangssignal des Sollwertgebers 30 entlang eines zweiten Kurvenastes 10, nämlich einer abfallenden Geraden, reduziert, und zwar allmählich auf einen vorgegebenen minimalen Drehzahlwert, der zum 2,0 U/min betragen kann. Die Mindestdrehzahl entspricht der Mindestdurchflußmenge der Pumpe und hält mithin den erreichten maximalen Druck F_max annähernd konstant bis zum Pressenabschaltdruck.

Es sei noch erwähnt, daß, wie an sich bekannt, im Frequenzumformer 21 ein Drehzahlregler integriert ist, der die Drehzahl nach Maßgabe des Drehzahlsollwertes regelt, damit die Pumpe mit der erforderlichen Drehzahl angetrieben wird. Ein solcher Regler ist zum Beispiel ein PID-Regler.

Claims

09-12-9:··: Ansprüche

1. Regelvorrichtung für eine Membranpumpe zur Filterpressenbeschickung oder ähnlicher Verbraucher, mit

- einem elektrischen Drehstromantriebsmotor (16) fur die Pumpe (18), der über einen in seiner Frequenz veränderlichen Frequenzumrichter (20) mit dem Versorgungsnetz verbunden ist, wobei der Frequenzumrichter einen analogen Ausgang (22) aufweist, an dem ein dem jeweiligen Motormoment entsprechendes Ist-Signal erscheint,

- einem Drehzahlsollwertgeber (30), auf dessen Eingang das Ist-Signal über einen Inverter (28) gegeben wird und in dem eine eine Abhängigkeit zwischen dem Motormoment und der Drehzahl herstellende Kurve gespeichert ist derart, daß bei kleinen Ist-Signalwerten die Kurve für die Drehzahl entlang einem konstanten maximalen Wert verläuft und bei Erreichen eines vorgegebenen Wertes für das Ist-Signal allmählich auf einen Mindestwert abfällt, und

- einer Dämpfungsstufe (23) für das Ist-Signal.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abfallende Kurve (20) eine Gerade ist.

-8-

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Drehzahlsollwertgeber (30) ein unterer Drehzahlwert (n_mj_n) gespeichert ist und das Ausgangssignal konstant gehalten wird, wenn der untere Drehzahlwert (n_mj_n) erreicht ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Drehzahlwert (n_max) einer Frequenz des Frequenzumrichters (20) entspricht, die oberhalb der Netzfrequenz liegt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurve (10) programmierbar ist und an den jeweiligen Verbraucher für die Pumpe angepaßt werden kann.