EP0402625B1 - Mischgaspumpen-Antrieb - Google Patents

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EP0402625B1
EP0402625B1 EP90108801A EP90108801A EP0402625B1 EP 0402625 B1 EP0402625 B1 EP 0402625B1 EP 90108801 A EP90108801 A EP 90108801A EP 90108801 A EP90108801 A EP 90108801A EP 0402625 B1 EP0402625 B1 EP 0402625B1
Authority
EP
European Patent Office
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pumps
drive
mixed gas
pump
piston
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP90108801A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0402625A1 (de
Inventor
Helmut Hrouda
Albert-Heinz Gies
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hoechst AG
Original Assignee
Hoechst AG
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Publication date
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Publication of EP0402625A1 publication Critical patent/EP0402625A1/de
Application granted granted Critical
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/04—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric

Definitions

  • the invention relates to the use of stepper motors for driving mixed gas pumps instead of electric motors with mechanical gears.
  • Mixed gas pumps are piston metering pumps of a special design. Two piston pumps are permanently coupled to one another via pairs of wheels or transmission gears. The ratio of the piston strokes per unit of time is fixed via these pairs of wheels. The volume ratio of the mixed gas pump is thus also predetermined. The volume ratio can be changed by changing the pairs of wheels. In order to be able to change the number of piston strokes per unit of time during operation, manual transmissions can be provided instead of the pairs of wheels. These manual transmissions are operated by hand or using magnets. Mixed gas pumps are driven by synchronous or shaded-pole motors. The delivery rate is therefore almost constant.
  • a metering device in which a piston is moved in a cylinder by means of a threaded spindle through a stepper motor in order to convey the cylinder contents into an analyzer in several portions of the same amount (cf. GB-B 1 202 079). Continuous funding is not possible with such an institution.
  • the invention thus relates to a mixed gas pump as a piston metering pump, consisting of two coupled piston pumps, characterized in that a stepper motor is used for driving, the piston pumps not being connected to one another by mechanical transmission gears or pairs of wheels.
  • Any commercially available mixed gas pump can be used for the use according to the invention, provided the drive can be removed. Piston pumps are preferred.
  • a stepper motor is installed on the mixed gas pump instead of the electric motor and the gearbox. If several mixed gas pumps work as a cascade, a stepping motor is preferably only attached to the first pump of the cascade as a drive.
  • Suitable stepper motors are commercially available and can be selected from the manufacturers' lists. Their size and their technical data depend on the requirements of the mixed gas pumps.
  • the walking speed and the number of steps per unit of time can be adjusted electrically. This adjustment is made via a control and power section. In this way the dosing volume per unit of time can be changed.
  • This control part can in turn be controlled by an analysis computer or a similar device.
  • the first pump was equipped with a stepper motor, while the other pumps in the cascade kept their normal drives by means of gear drives.
  • the control part of the stepper motor was controlled via a V.24 interface of the analysis computer.
  • the value transmitted by the analysis computer was converted into the corresponding number of steps in the control section and the corresponding number of steps of the stepping motor was set via the power section.
  • the mixed gas pump driven in this way created the gas mixing ratio H2 / C2H4, which after passing through the pump cascade gave the reference gas mixture for the gas analyzer.
  • the mixing ratio of the gases H2 / C2H4 could be changed continuously and automatically by the analysis computer during operation without any mechanical intervention.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Accessories For Mixers (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung von Schrittmotoren für den Antrieb von Mischgaspumpen anstelle von Elektromotoren mit mechanischen Getrieben.
  • Mischgaspumpen sind Kolbendosierungspumpen besonderer Bauart. Zwei Kolbenpumpen sind über Räderpaare oder Übersetzungsgetriebe fest miteinander gekoppelt. Über diese Räderpaare wird das Verhältnis der Kolbenhübe pro Zeiteinheit fest vorgegeben. Damit ist auch das Volumenverhältnis der Mischgaspumpe vorbestimmt. Durch Auswechseln der Räderpaare kann das Volumenverhältnis geändert werden. Um im laufenden Betrieb die Kolbenhubzahl pro Zeiteinheit verändern zu können, können statt der Räderpaare Schaltgetriebe vorgesehen werden. Diese Schaltgetriebe werden von Hand oder über Magnete betätigt. Angetrieben werden Mischgaspumpen über Synchron- oder Spaltpolmotoren . Die Förderleistung ist somit nahezu konstant.
  • Diese Ausführung von Mischgaspumpen hat einige Nachteile:
    • In einer Mischgaspumpe können immer nur zwei Komponenten eines Gases gemischt werden,
    • sind mehr als zwei Komponenten eines Gases zu mischen, so müssen bei n Gaskomponenten n-1 Mischpumpen in Kaskade verwendet werden,
    • die Mischungsverhältnisse sind durch Räderpaare oder Getriebeübersetzung fest vorgegeben,
    • Ändern des Mischungsverhältnisses bedingt ein Wechseln der Räder oder ein Umschalten des Getriebes (nur in Stufen möglich),
    • die Schalthäufigkeit der Getriebe ist gering und damit ein kontinuierlicher Dauerbetrieb nicht möglich,
    • hoher Wartungsaufwand,
    • die Dosierleistung ist nicht veränderbar.
  • Es ist bekannt, zur Dosierung von Flüssigkeiten in Medizin und Chemie ein Schlauchpumpensystem zu verwenden, welches durch einen Permanentmagnet-Schrittmotor angetrieben wird (vgl. Feinwerktechn. u. Meßtechn., F + M, 91 (1983), Nr. 3, S. 111 - 112). Allerdings sind Flüssigkeiten im Gegensatz zu Gasen bei niederem Druck inkompressibel. Zudem ist es schwierig, bei einer Dosierung von Gasen die entsprechende Dosiergenauigkeit zu erreichen. Außerdem werden Schlauchpumpen für Gase unverhältnismäßig groß.
  • Es war weiterhin bekannt, eine Kolbendosierpumpe, die bei der Hochleistungschromatografie Lösemittel in die Füllung, d.h. in das die stationäre Phase bildende Substrat, drücken soll, mit einem Schrittmotor anzutreiben (vgl. DE-A 29 50 412). Dadurch sollen Druckschwankungen ausgeglichen und/oder die Fördermenge konstant gehalten werden. Bei Mischgaspumpen soll jedoch die Fördermenge der einzelnen Gase fortwährend variiert werden können.
  • Schließlich war eine Dosiereinrichtung bekannt, bei welcher in einem Zylinder ein Kolben mittels einer Gewindespindel durch einen Schrittmotor bewegt wird, um den Zylinderinhalt in mehreren Portionen gleicher Menge in einen Analysator zu fördern (vgl. GB-B 1 202 079). Eine kontinuierliche Förderung ist mit einer derartigen Einrichtung nicht möglich.
  • Die Aufgabe bestand nun darin, für Mischgaspumpen einen Ersatz für die mechanischen Übersetzungsgetriebe oder Räderpaare zu finden und gleichzeitig die Möglichkeit zu schaffen, in einer Stufe kontinuierlich veranderbare Mischungsverhältnisse von Mehrkomponentengemischen herzustellen.
  • Es wurde gefunden, daß die Aufgabe mit Hilfe von elektrischen Schrittmotoren gelöst werden kann.
  • Die Erfindung betrifft somit eine Mischgaspumpe als Kolbendosierpumpe, bestehend aus zwei miteinander gekoppelten Kolbenpumpen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schrittmotor zum Antrieb verwendet wird, wobei die Kolbenpumpen nicht durch mechanische Übersetzungsgetriebe oder Räderpaare untereinander verbunden sind.
  • Für die erfindungsgemäße Verwendung kann jede handelsübliche Mischgaspumpe eingesetzt werden, sofern der Antrieb abgenommen werden kann. Bevorzugt werden Kolbenpumpen.
  • An die Mischgaspumpe wird anstelle des Elektromotors und des Getriebes ein Schrittmotor anmontiert. Falls mehrere Mischgaspumpen als Kaskade arbeiten, wird vorzugsweise nur an der ersten Pumpe der Kaskade ein Schrittmotor als Antrieb angebracht.
  • Geeignete Schrittmotoren sind handelsüblich und können anhand der Listen der Hersteller ausgewählt werden. Ihre Größe und ihre technischen Daten richten sich nach den Anforderungen der Mischgaspumpen.
  • Bei einem Schrittmotor läßt sich die Schrittgeschwindigkeit und die Schrittzahl pro Zeiteinheit elektrisch verstellen. Diese Verstellung erfolgt über einen Steuer- und Leistungsteil. Auf diese Weise kann das Dosiervolumen pro Zeiteinheit verändert werden. Dieser Steuerteil kann seinerseits durch einen Analysenrechner oder ein ähnliches Gerät gesteuert werden.
  • Der Einsatz eines Schrittmotors als Antrieb für eine Mischgaspumpe hat folgende Vorteile:
    • die hohe Genauigkeit der Schrittmotoren,
    • kein mechanischer Verschleiß (im Gegensatz zu Schaltgetrieben),
    • keine Notwendigkeit einer Rückstellungsmeldung,
    • geringe Wartung,
    • transparenter Aufbau der Hardware,
    • die Möglichkeit einer kontinuierlichen Gasmischung während des laufenden Betriebes.
    Beispiel
  • In einer Kaskade aus mehreren Mischgaspumpen, welche eine H₂/C₂H₄-Referenzgasmischung für einen Gasanalysator herstellte, wurde die erste Pumpe mit einem Schrittmotor versehen, während die übrigen Pumpen der Kaskade ihre Normalantriebe mittels Zahnradgetriebe behielten.
  • Die Ansteuerung des Steuerteils des Schrittmotors erfolgte über eine V.24-Schnittstelle des Analysenrechners.
  • Der vom Analysenrechner übermittelte Wert wurde im Steuerteil in die entsprechende Schrittzahl umgewandelt und über den Leistungsteil die entsprechende Schrittzahl des Schrittmotors eingestellt.
  • Die so angetriebenen Mischgaspumpe erstellte das Gasmischverhältnis H₂/C₂H₄, das nach Durchlaufen der Pumpenkaskade die Referenzgasmischung für den Gasanalysator ergab. Je nach Prozeßsituation konnte somit das Mischungsverhältnis der Gase H₂/C₂H₄ durch den Analysenrechner kontinuierlich und automatisch während des Betriebs verändert werden, ohne daß ein mechanischer Eingriff erfolgen mußte.
  • Im Vergleich zur alten Anordnung mit mechanischem Getriebe war mit der neuen Anordnung die Betriebszeit der Anlage verlängert worden, da eine Wartung praktisch nicht mehr nötig war.

Claims (1)

  1. Mischgaspumpe als Kolbendosierpumpe, bestehend aus zwei miteinander gekoppelten Kolbenpumpen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schrittmotor zum Antrieb verwendet wird, wobei die Kolbenpumpen nicht durch mechanische Übersetzungsgetriebe oder Räderpaare untereinander verbunden sind.
EP90108801A 1989-05-13 1990-05-10 Mischgaspumpen-Antrieb Expired - Lifetime EP0402625B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3915716A DE3915716A1 (de) 1989-05-13 1989-05-13 Mischgaspumpen-antrieb
DE3915716 1989-05-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0402625A1 EP0402625A1 (de) 1990-12-19
EP0402625B1 true EP0402625B1 (de) 1994-03-23

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EP90108801A Expired - Lifetime EP0402625B1 (de) 1989-05-13 1990-05-10 Mischgaspumpen-Antrieb

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EP0402625A1 (de) 1990-12-19
JPH033979A (ja) 1991-01-10
DE3915716A1 (de) 1990-11-15
DE59005057D1 (de) 1994-04-28

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