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【发明授权】电动马达驱动的泵_格兰富控股联合股份公司_201780079417.3 

申请/专利权人:格兰富控股联合股份公司

申请日:2017-12-15

公开(公告)日:2021-09-21

公开(公告)号:CN110100100B

主分类号:F04D13/06(20060101)

分类号:F04D13/06(20060101);F04D15/00(20060101);G01D1/12(20060101);G01D3/024(20060101)

优先权:["20161221 EP 16205701.2"]

专利状态码:有效-授权

法律状态:2021.09.21#授权;2019.08.30#实质审查的生效;2019.08.06#公开

摘要:本发明涉及一种具有控制电子器件6的电动马达驱动的泵1,该控制电子器件被设置为用于连接至少一个传感器5。控制电子器件6被构造为,连续地或以时间间隔检测连接的传感器5的输出信号9,并在预先确定的时间期满之后根据检测的值自动确定传感器的测量范围。

主权项:1.一种具有控制电子器件6的电动马达驱动的泵1,所述控制电子器件被设置为用于连接至少一个传感器5,其特征在于,所述控制电子器件6被构造为,连续地或以时间间隔检测至少一个连接的传感器5的至少一个输出信号9,并且在预先确定的时间期满之后根据检测的所述输出信号9的最大值和最小值自动确定所述传感器5的测量范围并且将该测量范围通过调节信号13传递到传感器电子器件8中,其中,所述控制电子器件6包括调节器,并且所述传感器5被设置为用于检测调节量。

全文数据:电动马达驱动的泵技术领域本发明涉及一种具有控制电子器件的电动马达驱动的泵,该控制电子器件被设置为用于连接至少一个传感器。背景技术这种设置有控制电子器件的泵通常具有变频器,该变频器可以实现在给定功率谱内几乎任意地调整泵的运行点。为此,在泵侧设置例如压差传感器。特别是在泵系统以及较大型式的泵的情况下,一个或更多个传感器连接到控制电子器件以通过其共同控制泵或在调节回路中操作泵,属于现有技术。在这种情况下,不仅待连接的传感器的类型是多种多样的,根据使用领域,在一种传感器类型内也存在明显的差异。因此,已知为了控制计量泵,测量介质的流量,在该介质中对物质例如,消毒剂进行计量。在输送到压力引导系统中或大地测量学容器水塔、储水湖Speichersee的泵中,将检测压力,该压力在泵的压力侧克服,从而可输送。在循环泵中也能必要的是,检测温度,以根据输送介质的温度来在功率方面操控泵,这在供暖循环泵的情况下属于现有技术。由于泵制造商针对最不同的使用领域来构思他的泵但不知道应针对何种具体的使用目的来设置泵,常常需要一方面选择操作泵所需的传感装置,另一方面确定操作泵所需的传感装置的尺寸。后者常常是困难的,这是由于在投产之前只能进行粗略估计,并且随后由于成本原因而常常不进行所需的传感器尺寸调整。这导致了,在实践中常常选择具有太过大的测量范围的传感器,其结果是,它们在当前所需的小的测量范围中缺乏所需的精度。尽管从专利文献US7,624,080B1得出属于现有技术的是,多个传感器的信号借助数据库检查一致性,并且,如果不具备一致性,则相应的传感器信号不考虑用于评估。然而,这并未解决上述问题。发明内容在此背景下,本发明的目的在于,构造一种具有控制电子器件的电动马达驱动的泵,该控制电子器件被设置为用于连接至少一个传感器,使得上述问题至少被减小。本发明的目的通过具有在权利要求1给定的特征的电动马达驱动的泵来实现。本发明的优选实施方式由从属权利要求、下面的说明以及附图给出。电动马达驱动的泵具有控制电子器件,该控制电子器件被设置为用于连接至少一个传感器。根据本发明,控制电子器件被构造为,连续地或以时间间隔检测至少一个连接的传感器的至少一个输出信号,并且在预先确定的时间期满之后根据检测的值自动确定传感器的测量范围。在本发明的意义下,电动马达驱动的泵可以是挤压泵,例如活塞泵或膜片式泵,例如作为计量泵或离心泵的一部分,其中它们可被单级或多级地构造。控制电子器件是变换器电子器件的通常部件,在离心泵中通常为变频器。在本发明的意义下,传感器通常理解为传感器元件,例如应变计,该应变计与提供传感器信号通常为电压或电流的传感器电子器件协作,其可在控制电子器件中用于控制和或调节目的。在这种情况下,无论传感器元件和传感器电子器件单独作为组件构造还是传感器电子器件已经形成控制电子器件的一部分,对于实现本发明都无关紧要。基本上,每个任意的、以任一方式合适的传感器可连接到根据本发明的泵处。然而,有利的是,其是检测液体的可测量特性的传感器。就此而言,特别列举压力传感器、压差传感器、温度传感器、用于检测PH值的传感器或用于检测流量的传感器。根据本发明的解决方案的主旨在于,持续地或以时间间隔检测至少一个连接的传感器的输出信号,并且在预先确定的时间期满之后根据检测的测量值自动确定传感器的测量范围。优选地,检测连续地进行,其中,适宜的是,一方面将在其中进行传感器测量范围的调整的时间间隔选择得短,使得调整足够快速地进行,另一方面将进行传感器测量范围的调整的时间间隔选择得长,使得有很大概率发生所有实践中预期的传感事件。这根据泵类型而不同,根据本发明可设想,将该预先确定的时间设计为可在泵的控制电子器件处设置,以在需要的情况下实现独立的调整。通常,反而更合适的是,通过适合的调整算法来负责,由控制电子器件最初以相对短的并在稍后的运行期间相对较长的间隔检查并在必要时修改测量范围的调整。因此,根据本发明的有利扩展方案,泵的控制电子器件被设计为,使得至少一个传感器的测量范围以预先确定的时间间隔根据在优选为刚过去的时间间隔中检测的值自动被控制电子器件检查,并且在超过预先确定的值的情况下向上和或向下调整。在这种情况下,对于调整重要的是,不仅将其调整到测量范围的另一限制,还能够在必要时将其再次扩展地调整。因此,例如可在供暖设备中的温度传感器中持续半年到四分之三年,直到传感器已经经历所有在运行期间预期的温度为止。与在废水系统中使用的泵的压力传感器类似,其能力仅在内涝时被完全利用。为此,本发明在扩展方案中设置为,泵的控制电子器件被设计为,如果在过去的时间间隔中检测的值在多于5%至25%的时间间隔的合计持续时间内处于所确定的测量范围的下限和或上限,则不调整测量范围的确定,而是如在首次投入运行中一样来重新确定。5%至25%的值被证明是实用的,但也可根据应用领域的不同而处于该值以下,对于特定应用来说,完全达到确定的测量范围的上限或下限是关键的。将在例如多于5%的时间间隔的合计持续时间内的值理解为,在该时间间隔中检测的值在5%的时间间隔的持续时间内处于所确定的测量范围的极限上。由于测量范围事先已确定,检测的值不可超过该测量范围。由此还有很大概率得出,如果达到该测量范围的极限,则实际值处于事先确定的测量范围的极限以上。优选地,泵的控制电子器件被设计为,不仅自动检测以及确定或调整至少一个连接到其上的传感器的测量范围,而且控制电子器件还优选地被设计为,自动检测传感器何时被连接并且还优选地检测和记录registrieren传感器是哪个种类。替代地或附加地,控制电子器件可被设置为用于外部的数据输入,即,或者通过泵处的合适的设置器件来进行该数据输入或者例如通过被构造为用于与该控制电子器件通信的智能电话、平板电脑或移动计算机上的App来进行该数据输入。控制电子器件被优选地设计为用于自动确定传感器,其在连接传感器或首次开动泵时进行。在这种情况下,有利的是,不仅检测传感器的种类,还检测传感器的识别标识和或当前测量范围。通常,在连接首次运行的传感器时设置最大的可能测量范围,其随后形成当前测量范围。特别有利的是,泵的控制电子器件被构造为,与所确定的测量范围相应地调整传感器信号的放大。有利地进行调整,使得确定的测量范围被尽可能完全地利用。例如,如果压力传感器其传感器元件被设计为用于从0至10bar的测量范围由控制电子器件确定到从0至2bar的测量范围上,适宜的是,调整传感器信号的放大,使得在2bar时就产生正如其否则在10bar时才是这种情况的传感器信号。因此,可在确定的测量范围中提高测量精度。以类似的方式有利地构造控制电子器件,与确定的测量范围相应地调整传感器信号的偏移。例如,如果压力传感器其传感器元件适于从0至10bar的测量被确定到从5至7bar的测量范围上,则适宜的是,将该偏移设置为5bar,即,在5bar时确定测量范围的零点。在本发明的意义下,偏移也是偏差。虽然在实现放大之后确定偏移即,零点的调整是有利的,但这还可以替代地通过相应地调整偏差来实现即,在放大测量信号之前调整零点漂移。根据本发明的泵可有利地是计量泵,例如对进入游泳池的水中的消毒剂进行计量。在此,例如氯传感器、PH传感器和压力传感器可作为传感器连接。替代地,泵可以是离心泵,优选为湿运行离心泵,正如其在供暖或空调设备中用于循环输送液体或在供水中使用一样。例如,这种离心泵还可以是用于高楼大厦或城区的压力升高设备或供水设备的多级离心泵。这种离心泵还可以是废水系统的一部分。如果对应用没有限制,则可使用的传感器是多种多样的。特别有利的是,如果泵的控制电子器件包括调节器在变频器控制的泵中通常属于这种情况,则传感器由控制电子器件自动确定其测量范围被设置为用于检测调节量,例如,压力、压差或容积流量。如在上面进一步描述的,可设置通过控制电子器件进行的完全自动的传感器识别。然而,在实践中发生,在控制电子器件中设置部分自动的传感器识别,使得传感器数据的一部分或预期的运行数据例如,预期测量范围的一部分可在控制电子器件侧输入。为此,有利的是,设置与控制电子器件优选无线连接的输入设备,利用该输入设备可输入这些数据。这通常可通过智能电话、平板电脑或另一移动计算机实现。为了实现无线数据通信,在控制电子器件中设置相应的通信模块,例如,红外线模块、WLAN模块、蓝牙模块或移动通信模块,其具有已知的移动无线电标准,例如,3G、4G、5G。这种数据通信还可用于控制并在必要时调整使用的测量范围,因此,除了自动的测量范围调整以外,还可以附加地或替代地设置外部的输入可行性。为此,在计算机侧适宜地设置相应的软件应用程序App,这一方面实现了与泵的控制电子器件的很大程度上自动化的数据通信,还实现了所需的输入、显示、控制等。特别有利的是,为此设置软件程序,该软件程序具有对话框查询,用于输入操作各传感器所需的设备侧数据,以便特别是在传感器的测量范围首次投入运行时已经以适宜的方式确定,依据什么来进行自动调整。数据库可支持这种对话框查询,其中数据库适宜地基于云,使得可借助数据通信来自控制电子器件和或输入设备来访问该数据库。特别有利的是,压力传感器、特别是压差传感器用作例如检测泵的入口与出口之间的压差的传感器。有利地,传感器能是温度传感器,该温度传感器的传感器信号通常需要信号处理,为此,根据本发明的测量范围的自动确定是特别有利的。附图说明下面借助于实施例详细地说明本发明。其中:图1示出了液压系统的线路图,图2示出了关于传感器的构造的示意性线路图,图3示出了压力传感器的测量范围的调整,图4示出了测量范围的调整对测量的影响,图5示出了放大和偏移的调整。其中,附图标记说明如下:1第一泵2负载3第二泵4阀门5压力传感器6控制电子器件7传感器元件8传感器电子器件9传感器信号108的部分11偏移11’偏差12放大13调节信号14传感器元件信号15传感器元件的特征线16传感器9的特征线17在调整测量范围之后的传感器9的特征线18传感器元件信号随着时间的变化19传感器信号随着时间的变化20在调整测量范围之后的传感器信号随着时间的变化具体实施方式图1示例性示出了具有第一泵1的液压回路,第一泵输送到负载2,负载的出口与泵1的入口以及第二泵3的入口连接,在第二泵的出口处连接阀门4,该阀门将第二泵3的出口与第一泵1的入口连接。压力传感器5平行于阀门4布置。该压力传感器5是压差传感器,其检测阀门4的压力下降。传感器5与泵1的控制电子器件6连接,该控制电子器件是驱动离心泵1的电动马达的变频器电子器件的一部分。控制电子器件6被构造为,一方面将连接的压力传感器5识别为压力传感器,另一方面确定该压力传感器5的测量范围,这在下面进一步描述。压力传感器5的电信号相应于所测量的压力,并且形成调节回路该调节回路是控制电子器件6的一部分的调节量,通过相应地操控泵1来改变该调节回路的调节量。如根据图2的线路图所示,压力传感器5具有传感器元件7,该传感器元件的输出信号14借助传感器电子器件8被处理,该传感器电子器件的出口形成真正的传感器信号9。在此,传感器信号9是电压信号,其中,根据测量范围不同每个电压值与特定的压力值对应。传感器电子器件8的一部分是在图2象征性地表示的部分10,该部分在图5中详细示出,并且在确定测量范围之后用于调整偏移11偏差11’和放大12。在图2中,由传感器电子器件8传递到控制电子器件6的传感器信号以9标记。调节信号以13标记。信号13从控制电子器件6到传感器电子器件8,用于设置测量范围以及偏移11或偏差11’和放大12。如根据图2所描述和示出的,如果传感器电子器件8与压力传感器5对应,则传感器电子器件或它的至少一部分也可与控制电子器件6对应。根据图3,示例性地示出了压力传感器5的测量范围的调整。传感器元件7根据施加在传感器元件7处的压力可处于0与10bar之间输出处于毫伏范围内的电压信号。如曲线15的曲率示出了传感器元件的特征线,即,压力与传感器元件信号14的电压之间的对应示出,测量范围上方的信号变化不是线性的。这借助传感器电子器件8进行补偿。同样,借助传感器电子器件8进行补偿传感器元件信号14的偏移11在几毫伏内。传感器电子器件8还放大测量信号,使得传感器电子器件8的出口即,压力传感器5的出口存在与曲线16相应的信号,该信号处于0与10伏特之间,与0与10bar之间的压力线性对应。因此,曲线16形成传感器5的特征线。在将传感器5连接到控制电子器件6并在控制电子器件中识别和记录传感器5之后在泵投入运行之后,连续地检测和存储传感器信号9。替代地,这还可仅以时间间隔进行,通过例如每隔5秒钟查询和存储传感器信号。这通过之前确定的时间例如两小时、两天等实现。该预先确定的时间可在控制电子器件侧设置。在这种情况下,传感器信号9的存储优选地仅关于最大值和最小值进行。即,此处仅需要一个用于最大值的记录Register和一个用于最小值的记录,其中,分别检查当前的传感器信号是否超过记录的最大值或小于记录的最小值。在这种情况下该记录由当前的传感器信号取代,否则其保持不变。在预先确定的时间期满之后,记录值在必要时顾及用于确定测量范围的安全边际Sicherheitszuschlag。该在控制电子器件6方面确定的测量范围由调节信号13传递到传感器电子器件8中。在根据图4示出的实施例中,在投入运行后的第一时间间隔中在预先确定的时间中的电压确定为在1.1伏特与2.72伏特与曲线19相对应之间。因此,考虑10%的安全边际,根据这些值将测量范围确定到1bar至3bar上,其中,传感器电子器件8被适配为,使得在1bar至3bar之间的压力范围内生成传感器信号9的在0与10伏特之间的线性信号变化。如曲线17所示,不仅测量范围根据之前确定的传感器信号9确定,其还调整偏移11,即,曲线17被调整为使得0伏特传感器信号与传感器元件7处的1bar的压力相对应。此外,放大12被适配为,使得传感器电子器件8可生成的0与10伏特之间的电压范围线性划分到2bar的测量范围上,即,在1bar与3bar之间。通过泵1的控制电子器件6根据在给定时间内接收的传感器信号9设置该从曲线16到曲线17的调节过程。该过程在给定时间间隔期满之后由控制电子器件6自动重复,其中,随后基本上给出三种可能:1.如果记录值保持不变,则测量范围不发生改变。2.如果记录值关于最小值增大和或关于最大值减小,则测量范围向着更小的测量范围进行相应的调整。相应地调整偏移11和放大12。3.然而,如果这些记录具有处于在此10%的安全边际范围内的值,则如上文所述重复用于确定测量范围的初始方法。通过在时间上检测测量值,即,通过在时间上分开记录可通过如下方式进一步区分,即不仅在记录器侧确定,哪个是最大值以及哪个是最小值,而且在哪个持续时间上关于时间间隔已达到了这些值。因此,可例如确定,只有如果在至少5%的间隔时间上达到了最大值和或最小值,并且如果短期的峰值在确定的测量范围以外关于其余测量值的测量精度能够被容忍,才进行初始的测量值调整。根据图4,示例性地示出了在时间上的传感器元件信号14、在这种情况下随着时间产生的传感器信号9以及根据在该时间上进行的测量范围的确定、以及产生偏移调整和放大调整的测量信号变化。曲线18示出传感器元件信号14在3.5分钟上的时间的变化,该曲线得出15与28毫伏之间的信号量。如上所述,借助传感器电子器件8,该传感器元件信号14根据曲线18被线性化并放大,使得产生根据曲线19的信号变化,其中传感器信号9在示出的3.5分钟时间上在1.1与2.72伏特之间的电压范围内运动。在该时间间隔期满之后,获知在该时间间隔预先确定的时间上的信号变化的最大值和最小值,然后进行前述测量范围的确定、偏移11以及放大12的调整,使得得出曲线20,该曲线充分利用0与10伏特之间的完全信号范围,并且因此已经历了特定于应用的调整,这明显提高了测量精度。在这种情况下,进行测量范围的调整和确定,使得在曲线19上约2分钟时达到的1.1伏特的最小值代表曲线20的零点,并且曲线19的时间点2.5处的最大值处于约2.72伏特由传感器信号9的10伏特的最大值代表。将测量范围的初始确定理解为,首次、由泵1的控制电子器件6自动执行的测量范围确定。如上所述,如果基于在时间间隔中检测的测量值得出测量范围必须被扩展,则这种重新的初始测量范围确定能是必要的。预先确定的时间在其期满之后进行这种控制电子器件6的初始测量范围确定的设置是可调整的,同样可调整随后的时间间隔的时间在该随后的时间间隔之后检查测量范围。在泵电子器件中的传感器的记录也可全自动或部分自动地运行,对于后者方法而言输入同样是必要的。这些输入可或者在泵自身处即,通常在为此设置在控制电子器件壳体处的按键或其它开关元件处进行,或者优选地无线地借助输入设备例如,智能电话或平板电脑和软件支持通过在输入设备上启动相应的App,该App有目的性地查询这些输入并且传递到控制单元。这种利用基于云的数据库以直接形式或间接地通过外部服务器的无线数据传递,当今属于现有技术,因此在此不详细描述。

权利要求:1.一种具有控制电子器件6的电动马达驱动的泵1,所述控制电子器件被设置为用于连接至少一个传感器5,其特征在于,所述控制电子器件6被构造为,连续地或以时间间隔检测至少一个连接的传感器5的至少一个输出信号9,并且在预先确定的时间期满之后根据检测的值自动确定所述传感器5的测量范围。2.根据权利要求1所述的泵,其特征在于,所述控制电子器件6被设计为,以预先确定的时间间隔根据在优选为刚过去的时间间隔中检测的值自动检查和调整所述至少一个传感器5的测量范围。3.根据权利要求2所述的泵,其特征在于,所述控制电子器件6被设计为,如果在过去的时间间隔中检测的值在多于5%至25%的时间间隔的合计持续时间内处于所确定的测量范围的下限和或上限,则根据权利要求1重新进行测量范围的确定。4.根据前述权利要求中的任意一项所述的泵,其特征在于,所述控制电子器件6被设计为,自动或通过外部的数据输入来记录所连接的传感器5。5.根据前述权利要求中的任意一项所述的泵,其特征在于,所述控制电子器件6被构造为,用于自动确定所述传感器5的类型、所述传感器的识别标识和或其当前测量范围。6.根据前述权利要求中的任意一项所述的泵,其特征在于,所述控制电子器件6被构造为,与所确定的测量范围相应地调整所述传感器信号9的放大12。7.根据前述权利要求中的任意一项所述的泵,其特征在于,所述控制电子器件6被构造为,与所确定的测量范围相应地调整所述传感器信号9的偏移11。8.根据前述权利要求中的任意一项所述的泵,其特征在于,所述泵是计量泵。9.根据前述权利要求中的任意一项所述的泵,其特征在于,所述泵1是离心泵,特别是湿运行离心泵。10.根据前述权利要求中的任意一项所述的泵,其特征在于,所述控制电子器件6包括调节器,并且所述传感器5被设置为用于检测调节量。11.根据前述权利要求中的任意一项所述的泵,其特征在于,所述控制电子器件6被优选地构造为用于无线地输入传感器参数。12.根据权利要求11所述的泵,其特征在于,所述控制电子器件具有用于无线数据通信的装置,并且借助优选无线连接的输入设备能够被设置。13.根据权利要求12所述的泵,其特征在于,所述输入设备是智能电话或平板电脑,在其上安装软件程序、特别是App,通过所述App进行与所述泵的控制电子器件的数据通信。14.根据前述权利要求中的任意一项所述的泵,其特征在于,所述软件程序具有对话框查询,用于输入运行所述传感器所需的设备侧数据。15.根据前述权利要求中的任意一项所述的泵,其特征在于,所述传感器5是压力传感器,特别是压差传感器。16.根据前述权利要求中的任意一项所述的泵,其特征在于,所述传感器是温度传感器。

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