JPH02161183A - ダイヤフラムポンプの油圧回路制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ダイヤフラムの油圧（媒体は何でもよい）の
回路を制御するための装置に関するものである。

［従来の技術］ ピストンダイヤフラムポンプにおける可撓性のあるポン
プダイヤフラムは、作動しているピストンの圧縮及び吸
引行程において選択的に従属している。よって、ポンプ
ダイヤフラムは流体搬送に利用される行程を交互に作る
こととなる。ダイヤフラム、例えば平板ダイヤフラム、
筒状ダイヤフラム、カップ形ダイヤフラムは、ダイヤフ
ラムの端部を規制し、液浸透性（例えば孔のあいた筒）
の壁面と共動する。しかしながら、ダイヤフラムは硬質
の停止壁なしでも作動可能である。そのようなピストン
ダイヤフラムポンプの油圧を制御することは公知である
。この制御は、例えば、ピストンを駆動する駆動手段の
単位時間当たりの回転数の変化によって、又はピストン
の行程の変化によって行なわれる。ピストンダイヤフラ
ムポンプを、スプリングによって付勢された弁を介して
機械的に制御することも公知である（ドイツ公開公報：
　３３４１０２０　）。それは、圧縮行程において容器
内に導入すべき油圧媒体の量、又は吸引行程において容
器から除去すべき量を、油圧回路内の圧力に依存して、
コントロールするものである。

もし、油圧回路でロスがまったく生じない場合には、ピ
ストンの行程（ストローク）、及びそれに対応するダイ
ヤフラムの行程は液の置換量を規定する。通常ピストン
やピストンロンドのシール位置でロスが生じる。それ故
、ピストンを介する油圧力の制御は望みの結果を生じな
い。さらに、ダイヤフラムのストロークが大きすぎると
過供給となり損傷する。通常使用されているダイヤフラ
ムは、限界内での拡張のみ許されて、それを超えると損
傷する可能性がある。ダイヤフラムの損傷は、それがポ
ンプの停止に繋がるものであり、且つその修理に長時間
を要するため、避けなければならない、油圧媒体及び搬
送すべき液が混ざることも避けなければならない。

本発明の目的は、ピストンダイヤフラムポンプの油圧回
路を、ポンプの油圧力をダイヤフラムのス［・ローフを
考慮することによって制御し、及び／又はダイヤフラム
のストロークを最大拡張に関して監視することによって
、制御する装置を提供することにある。

この目的は特許請求の範囲第１項の構造によって達成さ
れる。

本発明装置では、位置センサーは、ダイヤフラムの油圧
媒体に面している側に設けられており、該センサーはダ
イヤフラムのストロークを測定し該ストロークに従って
ストローク信号を発生させる。それ故、ストローク信号
は、ダイヤフラムポンプの油圧力を、直接表示すること
となる。これは、単位時間当たりのダイヤフラムのスト
ロークの回数、及び夫々のダイヤフラムのストロークに
よって決まる。ストローク信号は、制御手段によって、
予め定められたストロークと比較され、又はポンプの予
め定められた油圧力のストローク範囲と比較される。予
め定められた油圧力は、予め定められたダイヤフラムス
トロークから定まる。

もし、ストロークが予め定められた必要力に達しない場
合には、ダイヤフラムストロークを増大する必要がある
。これは、制御手段からの信号を考慮しながら、油圧回
路内の油圧媒体の量を調整することによって成される。

もし、例えば、ダイヤフラムストロークが゛大きすぎる
と、油圧媒体の量を減らす必要がある。また、油圧媒体
の量が少なすぎると、導入しなければならない。これに
よってピストンダイヤフラムポンプ圧（移送力）が−定
に制御される。

多くの場合、ダイヤフラムポンプは操作時に異なった反
対圧（背圧）を発生する負荷に対して働く。例えば徐々
に圧力が増加するフィルタープレスの場合などである。

ダイヤフラムポンプの排出圧や排出力は、それぞれ、反
対圧の関係に適合させなければならない。これは、例え
ばフィルタープレスの場合、そのフィルタープレスが最
高の効果を得られるよう予め定められた圧力曲線に従っ
て制御するのが望ましい。このような特徴的な操作曲線
は制御手段において予めセントしておくこともできる。

このような予めのセットは、予め定められた反対圧の値
の場合は、使用すべき予め定められた行程に導入される
計算式に従ってなされる。このため、適当な圧力又は差
圧測定手段によって反対圧を求めること、及び制御手段
へ圧力値を伝えることが必要である。移動センサー手段
によってダイヤフラムの損傷の危険性を避けるために、
アラーム信号を発生させることができる。

本発明による制御装置は、全ての種類のピストンダイヤ
フラムポンプに使用できる。特に、次のようなピストン
ダイヤフラムポンプには好適である。即ち、ピストンが
一定のストロークで且つ一定の頻度で作動し、油圧媒体
用の貯蔵容器の導入排出を制御する形式のものである。

もし本発明による制御装置がそのようなピストンダイヤ
フラムポンプに通用された場合、それを介して貯蔵容器
への供給及び排出が、例えば電磁弁によって制御される
コントロール弁が設けられるであろう。その弁の開口時
間は、貯蔵容器から排出されるか又は導入される液の量
によって決定される。移動又は位置センサーは、好まし
くは電気的に作動するものが良（、イニシエーターがダ
イヤフラムに係合している間、静止して設けられている
ものがよい。本発明の実施例によると、イニシエーター
は交互にダイヤフラムの端部位置を決める壁に固着され
るスリーブの中に設けることもできる。イニシエーター
は、スリーブ内のボルト等の上に設けられ、ボルトはそ
の動きに追従するためスプリング力によってダイヤフラ
ムに係合している。これにより、イニシエーターは油圧
媒体から保護されることとなる。

種々の電気位置センサーが使用できる。

イニシエーターが磁石であるホール形発電機の使用が特
に有効である。電気位置センサーへの電気導管を保護す
るため、センサーや電気導管が包含された筒状ハウジン
グ等が保持手段として採用できる。

［実施例］ 以下図面に示す実施例に基づいて本発明をより詳細に説
明する。

ダイヤフラムポンプ１１は、ポンプハウジング１２を有
している。該ハウジング内には適当な材質の筒状ダイヤ
フラム４が設けられている（接続の方法の詳細は示して
いないが、それは公知のものでよい）。ダイヤフラムの
休止位置は実線で示し、その最大拡張位置は一点鎖線で
示している。

その内部において、ダイヤフラムは、筒状の多数の小孔
を有するチューブ４ａによって支持されている。ストロ
ークが行なわれると、駆動流体、例えば水１３が内部ダ
イヤフラム室１に流入しダイヤクラム４を拡張（Ａ方向
）させる（−点鎖線）。

被搬送物である媒体１４は通路１５に押し出される。押
出操作に必要な弁は図示していない。

ダイヤフラムが損傷した時には、それは何時か分からず
、且つ例えば、浸入媒体１４が駆動流体１３に混入する
こととなるが、高価な修復処理を行なわなければならな
い、それ故、第１図はダイヤフラムの拡張が監視できる
装置を示している。

第１図では、好適には、フランジヘッド６がハウジング
のカバー１６に取り付けられている。チューブ２は、カ
バー１６を通してダイヤフラム室１に延出されている。

チューブ２の自由端には、ホール形発電機３が設けられ
ている。磁石５は同軸でホール形発電機３と向かい合っ
て位置している。

磁石５は、ダイヤフラム４の内部側に、スプリング７に
よって取り巻かれたボルト８を介して、連結されている
。ボルト８、スプリング７及び磁石５は、スリーブ内に
納められている。該スリーブは、チューブ４ａの内部に
接続している。ダイヤフラムが移動した時、磁石５は軸
Ｂに沿って移動する。それによって、磁石５とホール形
発電機３との距離Ｘは常に変わる。ホール効果を用いる
ことによって、距離Ｘの測定が常時行なわれ、発生した
電圧信号は、チューブ２内の信号ケーブル１０を介して
、外部に送られる。このようにして、例えば、ダイヤフ
ラムの過拡張を検知することによって、信頼できる損傷
防止のための制御が達成される。

第２図に示す実施例では、２つの位置で有効であるピス
トンダイヤフラムポンプが示されておりそれは、２つの
ハウジング２０ａ、２０ｂを有している。且つ、液浸透
性チューブ２　ｌａ　、２　ｌｂは、筒状ダイヤフラム
２２ａ、２２ｂのサポートに設けられている。ダイヤフ
ラム２２ａ、２２ｂに夫々対応する内側室２３．．２３
ｂは、通路２５ａ、２５ｂを介して、ピストン室２４＆
、２４ｂに連結している。ピストン２６は、ピストンロ
ッド２７を介して図示していない駆動手段によって、往
復運動する。それ故、ダイヤフラム室２３ａ、２３ｂは
、選択的に、ピストン２６の吸引又は圧縮行程に、それ
ぞれ従属することとなる０図示した場合では、ダイヤフ
ラム２２ｂが圧縮行程を、ダイヤフラム２１．が吸引行
程を完了したところである。外部ダイヤフラム室２８ａ
、２８ｂは、適当な弁配置（詳細は図示せず）を介して
、移送される媒体の容器、又は第２図の図番５１によっ
て示す負荷に連結されている。

図面で分かる通り、チューブ２１ａ、２１ｂは陥凹部２
９ａ、２９ｂを有している。キノコ頭状部３０ａ、３０
ｂは、陥凹部２９ａ　、２９ｂによって適合させられ、
ロッド３１ａ、３１ｂに連結している。該ロッドは、そ
れぞれダイヤフラム２２ａ、２２ｂの内部側に係合し、
且つ、その自由端にはイニシェーク−３２８，３２ｂが
保持されている０図から明らかなように、キノコ頭状部
３０ａ、３０ｂは吸引行程での端部の陥凹部２９＆、２
９ｂ内に位置する。チューブ３４ａ　、３４ｂは、その
自由端に位置センサー３５ａ、３５ｂを有する内部ダイ
ヤフラム室２３ａ、２３ｂ内に延出している。位置セン
サー３５ａ、３５ｂは、電気的に操作され、例えばホー
ル形発電機でよい。

勿論、他の電気的な位置センサー等であってもよい。図
示していない信号ケーブルは、位置センサー３５ａ　、
３５ｂから、チューブ３４ａ、３４ｂを介して外側に延
び、コントロールユニット３７に連結されている導管３
８ａ、３６ｂに連結している。

容器３８は、ダイヤフラムポンプ２０Ｂ、２０ｂの制御
液システムに、夫々電磁弁４０．．４０ｂによって導入
・排出される制御、駆動用液を包含している。更に、電
磁弁４１ａ　、　４　ｌｂは、選択的に、システムへエ
アーを導入したり排出したりする。この目的のため、弁
４１ａ、４１ｂの弁座は、弁４０ａ、４０ｂの弁座が液
３９に浸されている時、液３９のレベルより高い位置に
位置している。弁４０ａ、４０ｂ、４１ａ、４１ｂは、
制御ライン４２を介して、コントロールユニット３７に
接続されている。

次に操作手順について説明する。

位置センサー３５ａ、３５ｂはダイヤフラム２２Ｂ、２
２ｂのストローク位置を検知する。これは、アナログ手
段において行なわれる。アナログ信号は、導管３６ａ、
３６ｂを介してコントロールユニット３７に送られる。

それらから独立して、センサーの端位置ａ、ｂは、検知
される。該位置は、ダイヤフラムの予め定められた最大
拡張及び拡張の端部又はチューブ２１ａ、２１ｂとの接
触位置によって特定される。それ故、ダイヤフラムの動
きは、端位置ａ、ｂで決定され、コントロールユニット
３７に伝えられる。発生した信号又はパルスによって、
ポンプの性質（性能）は、対応する弁４０ａ、４０ｂ、
４１ａ、４１ｂの開閉を介してコンスタントに保たれ、
負荷５２からインプットされる付加的な圧カバルスによ
って圧力への応答が変化する。

ポンプの性質がコンスタントである場合（移送操作）、
失われた制御液、又は過剰の液の補正が行なわれる。最
初の場合には、位置センサー３５ａは、位置すがコント
ロールユニット３７が弁４０ａを開にすることによって
接近した時、コントロールユニットに対してパルスを発
生する。弁４０ａが開である限り、且つピストン２６が
その端位置に届くまで、制御液は容器３８から対応する
油圧システムに流れる。この位置に達すると、弁４０ａ
は閉止する。

圧縮行程が位置ａで完了する前に、位置センサー３５ｂ
　は、弁４０ｂ　を開にするコントロールユニット３７
に対して、パルスを発生する。過剰の制御液は弁４０ｂ
を介して容器３８に流れる。弁４０ｂはピストン２６が
端位置に届くまで開いている。

過剰拡張のためのダイヤフラム２２ａ、２２ｂの監視は
、位置ａがピストン２６が圧縮行程を完了する前に届く
と、アラーム信号がでるようにしてなされる。そのよう
な信号は、適当な表示手段によって表示される。

第２図のピストンダイヤフラムポンプが異なる反対圧（
例えば、フィルターブレス；負荷５２）を持つ負荷に対
して働く場合、制御液の連続的な圧力応答変化は、ピス
トン２６の一定駆動下で行なわれる。該ピストンの一定
駆動下では、空気による段階的な制御液３９の置換が行
なわれる。好適な圧力曲線に従って、弁４０ａ、４０ｂ
が開になり、予め定められた圧力になる。それによって
、制御液は、排出され、弁は閉止され対応する圧力にま
で下がる。負荷５２の圧力は、ある方法（図示せず）で
コントロールユニット３７に伝えられる。エアーの置換
は、弁４　ｌａ　、４　ｌｂの開口を介して、位置すが
届く直前に、ピストン２６の端位置に届くまで続けられ
る。制御液の移送は、ポンプが再び弁４０ａ、４０ｂの
開口によって予め定められた時間ベントされる時再びス
タートする。

制御液の量は、弁の開口に従って変化する。それよって
ポンプの移送量は変化する。

【図面の簡単な説明】

第１図は位置センサーを包含するダイヤフラムポンプの
概略断面図、第２図はダイヤフラムポンプを２基備えた
例の概略ブロック図である。 ｌ・・・ダイヤフラム室 ２・・・チューブ ３・・・ホール形発電機 ４・・・筒状ダイヤフラム ５・・・磁石 ６・・・フランジヘッド ７・・・スプリング ８・・・ボルト ９・・・スリーブ １０・・・信号ケーブル １１・・・ダイヤフラムポンプ 特　許　出　願　人　　　　ボルフガング・エベルハル
ト・ヘンケル 図面の浄書（内容に変更なし） 纂１目

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、操作的に駆動手段に連結されたピストンの圧縮又は
   吸引行程に選択的に従属する少なくとも１つのポンプダ
   イヤフラムを有し、且つ必要な力の大きさその他に依存
   する該ピストンによって置換される油圧媒体の量を変化
   させる制御手段から成る装置において、位置センサーが
   、該油圧媒体と接している該ダイヤフラムの一方に連合
   されており、該センサーは該ダイヤフラムの行程を計測
   し、且つ制御手段に送られる対応するストローク信号を
   発生し、該制御手段は、該ポンプの予め決められた油圧
   力のために予め定められたストローク及び／又はストロ
   ーク範囲を記憶（メモリー）するためのメモリー手段を
   有し、且つ、該ストローク信号と予め定められたストロ
   ーク又はストローク範囲を比較し、もし、該測定された
   ストロークが該予め定められたストローク又はストロー
   ク範囲から外れている時には、単位時間当たりの油圧媒
   体の量を変化させ及び／又は制御信号に依存してアラー
   ム信号を発生させるために、制御信号を発生させるもの
   であることを特徴とするダイヤフラムポンプの油圧回路
   制御装置。 ２、ダイヤフラムのストロークが一定となるように油圧
   媒体の量を変化させるものである特許請求の範囲第１項
   記載のダイヤフラムポンプの油圧回路制御装置。 ３、油圧媒体の量が、該ピストンダイヤフラムポンプの
   出側の反対圧に依存して又は予め定められた曲線に従っ
   て変化するものである特許請求の範囲第１項記載のダイ
   ヤフラムポンプの油圧回路制御装置。 ４、該制御手段は、ストロークが最大値になるとアラー
   ム信号を発生するものである特許請求の範囲第１項記載
   のダイヤフラムポンプの油圧回路制御装置。 ５、油圧媒体用の容器又は閉鎖圧力容器が設けられ、該
   容器又は閉鎖圧力容器はコントロール弁を介して油圧回
   路に連結され、該制御手段は制御信号及び制限された時
   間ピストンのサイクルに一致して、又はダイヤフラムの
   ストロークに依存して弁を開けるものである特許請求の
   範囲第１項記載のダイヤフラムポンプの油圧回路制御装
   置。 ６、該ポンプは２つの弁を有し、１つの弁の弁座は油圧
   媒体に浸透可能であり、他方の弁の弁座は油圧媒体の液
   面より上方にあるものである特許請求の範囲第５項記載
   のダイヤフラムポンプの油圧回路制御装置。 ７、電気信号センサーが設けられ、イニシエーターが該
   センサーと共動するダイヤフラムに係合しているもので
   ある特許請求の範囲第１項記載のダイヤフラムポンプの
   油圧回路制御装置。 ８、該電気位置センサーは静止サポート上に設けられ、
   スリーブがダイヤフラムの液浸透性サポート壁面に設け
   られ、イニシエーター部材は該スリーブ内に位置し、ス
   プリングによって付勢されたボルトに固定され、該ボル
   トはダイヤフラムに係合しているものである特許請求の
   範囲第７項記載のダイヤフラムポンプの油圧回路制御装
   置。 ９、該サポート壁は、固定部の適合のために、イニシエ
   ーターの係合位置を調整する陥凹部を有するものである
   特許請求の範囲第７項または第８項記載のダイヤフラム
   ポンプの油圧回路制御装置。 １０、該サポート手段は、ダイヤフラムハウジングの外
   側に延びる電気ラインとイニシエーター又はセンサーと
   を適合させる筒状ハウジングによって定義されるもので
   ある特許請求の範囲第８項または第９項記載のダイヤフ
   ラムポンプの油圧回路制御装置。 １１、位置センサーは、ホール形発電機であり、イニシ
   エーターは磁石である特許請求の範囲第６項記載のダイ
   ヤフラムポンプの油圧回路制御装置。