DE4123219B4

DE4123219B4 - Feinputz- oder Farbpumpe

Info

Publication number: DE4123219B4
Application number: DE4123219A
Authority: DE
Inventors: Adolf Strobl
Original assignee: Individual
Current assignee: Putzmeister Moertelmaschinen GmbH
Priority date: 1991-07-12
Filing date: 1991-07-12
Publication date: 2005-09-01
Anticipated expiration: 2011-07-13
Also published as: DE4123219A1

Abstract

Feinputz- oder Farbpumpe (1), die von einem regelbaren Elektromotor (2) angetrieben ist, mit einer Applikatorwalze oder einem Applikatorrohr (5) und mit einem Sensor (6), der auf den von der Pumpe (1) erzeugten Druck P_ist reagiert, wobei der Sensor (6) von einem Typ ist, der ein kontinuierliches zu P_ist proportionales Druckmesssignal erzeugt, und mit einem Mengenregler und einem Sollwertgeber (8), der mit dem Signal aus dem Sensor (6) den Betriebsstrom des Motors (2) so regelt, dass der Druck P_ist dem Druck P_soll entspricht, der mit dem Sollwertgeber (8) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Komparator (15) die Druckdifferenz ΔP = |P_ist – P_soll| mit einem an einem weiteren Sollwertgeber (16) vorgesehenen Wert ΔP_max vergleicht, und bei Überschreitung von ΔP_max ein Abschaltsignal an den Motor (2) ausgibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Feinputz- oder Farbpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Pumpen der genannten Art werden auf Baustellen zum Auftragen von Farbe oder Putz auf größere Flächen eingesetzt. Der Anmelder stellt zur Zeit solche Pumpen her, deren elektrischer Antriebsmotor mittels eines Potentiometers über eine Steuerschaltung auf eine manuell zu wählende Förderleistung eingestellt werden kann. Diese Einstellung wird in Abhängigkeit von der Viskosität der Flüssigkeit so gewählt, daß die Pumpe einen für den betreffenden Arbeitsvorgang geeigneten Flüssigkeitsstrom durch einen Schlauch zu einer Applikatorwalze oder einem Applikatorrohr pumpt, mit der bzw. dem die Farbe oder der Putz aufgetragen werden. An dem Pumpenausgang befindet sich ein Druckschalter, dessen Abschaltdruck manuell einstellbar ist. Dieser Druckschalter schaltet den Pumpenmotor ab, wenn der Förderdruck den eingestellten Schwellendruck über schreitet. Dieser Druckschalter hat eine Sicherheitsfunktion, und er wird normalerweise so eingestellt, daß der Abschaltdruck über etwas dem jeweils benötigten Förderdruck liegt.
Nachteilig an diesem Druckschalter ist, daß er manuell eingestellt werden muß und daß im rauhen Betrieb leicht Beschädigungen vorkommen.

Die DE 32 08 464 C2 offenbart eine Pumpendrucksteuerung zum Steuern eines Gleichstrommotors einer Verdrängerpumpe, wobei ein dem Förderdruck proportionales Spannungssignal generiert wird, das mit einem Druck-Sollwert verglichen wird, der manuell einstellbar ist. Durch den Vergleich wird die Förderleistung der Pumpe auf den Druck-Sollwert eingepegelt. Ferner ist aus der DE 90 15 124 U1 eine Steuereinrichtung für eine Kompressor-Farbpumpe bekannt, mit der die Druckluft des Kompressors abseits des Kompressors über eine Steuerleitung fernsteuerbar ist.

In der DE 39 18 142 ist ferner eine Druckmess- und Drucküberwachungsvorrichtung einer Rollenpumpe für strömende Fluide in Leitungen offenbart, wie sie zum Beispiel in der Medizintechnik eingesetzt werden. Die Druckmessvorrichtung umfasst Drucksensoren, deren Signale an eine Auswertelektronik gegeben werden, die einen Komparator für den Vergleich des Ist-Druckes mit einem Sollwert umfasst. In Antwort hierauf wird die Rollenpumpe gesteuert.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Feinputz- und Farbpumpe zu schaffen, die gut regelbar, bequem in der Bedienung und wenig störanfällig ist, und die ohne eine manuelle Einstellung der Druckbegrenzung auskommt.

Diese Aufgabe wird durch eine Pumpe gelöst, wie sie im Anspruch 1 gekennzeichnet ist. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Pumpe nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß sie mit einem Mengenregler mit Sollwertgeber am Pumpengehäuse auskommt und keine manuelle Einstellung der Druckbegrenzung benötigt. Am Pumpenausgang wird mit einem fest installierten und damit wenig störanfälligen Sensor der gegenwärtige Förderdruck abgegriffen und dieser Förderdruck wird auf den am Mengenregler voreingestellten Sollwert eingeregelt. Überschreitet der Förderdruck z.B. infolge Abknickens des Förderschlauchs oder einer Verstopfung am Applikatorrohr den Sollwert um einen bestimmten wert, oder unterschreitet der Förderdruck z.B. infolge eines Schlauchdefektes den voreingestellten Wert, so schaltet der Motor selbständig ab.

Weiterbildungen der Erfindung bestehen darin, daß die Pumpe zum Leersaugen des Schlauchs durch einen Timer gesteuert kurzzeitig in eine Rückwärtsförderrichtung umgeschaltet werden kann, und daß die Pumpe gegen Trockenlaufen geschützt ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand beigefügter Zeichnung näher erläutert, die eine schematische Darstellung der Pumpe mit Schlauch und Applikatorrohr, sowie ein Blockschaltbild des zugehörigen Mengenreglers zeigt.
In der Zeichnung ist schematisch eine Feinputz- oder Farbpumpe dargestellt, die von einem Elektromotor 2 angetrieben wird. Das Pumpelement besteht aus einer gewendelten Schraube, die in einem mit Dichtmaterial beschichteten Zylinder rotiert. Durch einen Trichter 3 wird Farbe oder Feinputz in die Pumpe 1 eingefüllt. Dieses Material wird durch einen Schlauch 4 zu einem Applikatorrohr 5 gepreßt. Mit dem Applikatorrohr 5 wird das gepumpte Material nach Bedarf verteilt.
Am Pumenausgang ist ein Drucksensor 6 angeordnet, der den gegenwärtigen Förderdruck P_ist mißt. Der Sensor 6 ist durch eine Membran vom Materialstrom abgeschirmt, welche Membran durch ein Hydraulikmedium mit dem Sensor gekoppelt ist. Ein zum Druck P_ist Proportionales Druckmeßsignal gelangt zu einem Eingang eines Differenzverstärkers 7, an dessen anderen Eingang die Referenzspannung aus einem Sollwertgeber 8 anliegt. Dieser Sollwertgeber kann beispielsweise ein Potentiometer sein und ist am Pumpengehäuse angeordnet. Die am Sollwertgeber 8 eingestellte Spannung entspricht einem Solldruck P_soll. Eine Zeitkonstante besteht aus einem Widerstand R1 und einem Kondensator C1 zwischen Sollwertgeber 8 und Differenzverstärker 7 sorgt dafür, daß rasche Spannungsänderungen aus dem Sollwertgeber nur langsam an den Differenzverstärker 7 weitergegeben werden. Dadurch wird erreicht, daß die Pumpe nach dem Einschalten nur langsam auf ihren Solldruck hochläuft, oder daß abrupte Änderungen an der Sollwerteinstellung nur geglättet in die Regelschleife weitergegeben werden. Am Ausgang des Differenzverstärkers 7 entsteht eine Spannung, die proportional zu Δ P ist, wobei Δ P = P_soll – P_ist. Das Signal Δ P gelangt über einen Addierer 30 zu einer Modulatorstufe 9. In dieser Modulatorstufe 9 wird das Regelsignal in ein Impulssignal mit konstanter Amplitude umgesetzt. Die Modulatorstufe kann beispielsweise ein Spannungs/Frequenz-Wandler oder ein Impulsbreitenmodulator sein, der ein PCM-Signal erzeugt.
Der Optokoppler 10 dient zur Übertragung des Regelsignals von der Regelelektronik zum Leistungsteil der Motorsteuerung, die galvanisch voneinander getrennt sind. Diese galvanische Trennung ist durch eine strichpunktierte Linie 11 angedeutet.
Weil die Lichtintensität der Optokoppler-Leuchtdiode im allgemeinen nicht proportional zu ihrer Steuerspannung ist, kann die Regelspannung Δ P nicht direkt an den Optokoppler angelegt werden. Zur Erzielung einer linearen Übertragung ist es daher erforderlich, eine zur Regelspannung proportionale Impulsfolge zu erzeugen, deren Informationsinhalt nicht von der Amplitudencharakteristik des Optokopplers beeinträchtigt wird.
Auf der Empfängerseite des Optokopplers 10 wird die Impulsfolge in einem Demodulator 12 wieder in ein analoges Signal zurückgewandelt. Dieses zu Δ P proportionale Signal steuert eine Treiberstufe 13 an, die einen integrierenden Eingang aufweist. Das in der Treiberstufe 13 erzeugte Steuersignal steuert die Endstufe 14, welche die momentane Betriebsspannung für den Motor 2 liefert, je nach Größe der durch die Regelschleife gelieferten Stellgröße. Wenn der Motor 2 ein Gleichstrommotor ist, besteht die Endstufe im wesentlichen aus einem Längsregeltransistor. Wenn ein Drehstrommotor verwendet wird, beispielsweise ein Kurzschlußläufermotor, dann besteht die Endstufe 14 aus einem Wechselrichter. In der 1 ist die Gleichstrommotor-Version gezeigt.
Für den Sensor 6 kann anstelle eines. Drucksensors ein Gechwindigkeitssensor verwendet werden. In diesem Fall wird an dem Sollwertgeber 8 die Sollgeschwindigkeit des Mediums vorgegeben, die bei einem gegebenen Applikatorrohr-Durchmesser direkt proportional zur ausfließenden Flüssigkeitsmenge ist.
Wird nun im normalen Betrieb der Pumpe der Schlauch 4 abgeknickt oder durch schwere Lasten abgeklemmt oder am Applikatorrohr 5 tritt eine Verstopfung ein, so registriert der Drucksensor 6 einen Anstieg des Drucks ^Pist.
Zur Erkennung eines solchen Störfalls ist ein Komparator 15 vorgesehen, welcher das Signal Δ P mit einem an einem Sollwertgeber 16 vorgegebenen Wert Δ P_max vergleicht. Ist also die Differenz Δ P = |P_ist – P_soll| größer als der Wert Δ P_max, dann gibt der Komparator 15 ein Fehlersignal aus, das durch eine logische Null repräsentiert sei. Der Komparator 15 ist mit einer Ansprechverzögerung versehen, damit er nicht bereits beim Einschalten der Pumpe bzw. bei einer größeren Änderung des Sollwerts P_soll am Sollwertgeber 8 anspricht. Ein weiterer Komparator 17 vergleicht den Druck P_ist mit dem an einem Sollwertgeber 18 vorgegebenen maximalen Druck P_max. Der Sollwertgeber 18 wird auf einen Wert eingestellt, der für das System gerade noch sicher ist. Bei Überschreiten des Maximaldrucks P_max erscheint am Ausgang des Komparators 17 ein Fehlersignal, das gleichfalls durch eine logische Null repräsentiert sei. Normalerweise liefern die Komparatoren 15 und 17 jeweils eine logische Eins, solange keine Fehlerbedingung auftritt. In einer Logikschaltung 19 werden die Ausgangspegel der Komparatoren 15 und 17 durch eine Und-Schaltung miteinander verknüpft und über ein Oder-Gatter an den Sendereingang eines Optokopplers 20 weitergegeben. Wenn mindestens einer der beiden Komparatoren 15 oder 17 eine logische Null erzeugt, dann wird die Leuchtdiode auf der Senderseite des Optokopplers 20 abgeschaltet. Auf der Empfängerseite des Optokopplers 20 wird dieses Fehlersignal über einen Verstärker 21 an die Treiberstufe 13 weitergegeben, die daraufhin die Steuerspannung für die Endstufe 14 abschaltet. Somit bleibt der Motor 2 stehen. Das Fehlersignal auf der Senderseite des Optokopplers 20 ist vorteilhafterweise eine logische Null bzw. eine Nullspannung. Dadurch hat die Sicherheitsschaltung eine "fail-safe"-Eigenschaft; die zur Folge hat, daß bei einem Ausfall der Überwachungselektronik der Motor 2 abgeschaltet wird. Solange eine Spannung an der Senderseite des Optokopplers 20 anliegt, d.h. solange die Senderleuchtdiode leuchtet, befindet sich die Regelung im normalen Betrieb. Das Auftreten einer Fehlerbedingung kann zusätzlich durch eine externe Leuchtdiode optisch angezeigt werden, die jedoch in 1 nicht dargestellt ist.
In gleicher Weise wird ein Störfall bearbeitet, der durch einen plötzlichen Druckabfall z.B. bei Platzen des Förderschlauchs gekennzeichnet ist.
Um den Schlauch 4 nach beendetem Arbeitsvorgang oder nach Auftreten einer Fehlerbedingung freipumpen zu können, kann die Pumpe mit einem Schalter 22 in eine Rückwärtsförderrichtung umgeschaltet werden. Bei Betätigung des Schalters 22 schaltet ein Relais S1 einen Polwenderschalter um, während gleichzeitig der Timer 23 getriggert wird. Der Timer 23 weist eine Einschaltzeit von einigen Sekunden, vorzugsweise von zwei bis drei Sekunden auf. Nach Ablauf dieser Zeit schaltet der Timer 23 über ein Relais S2 die Stromzufuhr zum Motor 2 in Rückwärtsförderrichtung ab. Die Rückwärtsförderung erfolgt vorteilhafterweise mit der Maximalleistung. Daher speist der Timer 23 über das Addierglied 30 eine Spannung in die Regelschleife ein, welche die normale Regelung außer Kraft setzt. Gleichzeitig wird eine positive Spannung an das Oder-Gatter in der logischen Schaltung 19 ausgegeben, wodurch die eventuell anliegenden Abschaltsignale aus den Komparatoren 15 und 17 unwirksam gemacht werden. Diese Maßnahme ermöglicht es, den Motor 2 trotz erfolgter Abschaltung durch die Sicherheitsüberwachung mit Höchstleistung rückwärts laufen zu lassen, um den Schlauch 4 möglicherweise wieder frei zu bekommen.
In allen denkbaren Betriebszuständen der Pumpe überwacht eine Stromüberwachung 24 den Betriebsstrom des Motors 2, indem sie den Spannungsabfall an einem Widerstand R2 mißt. Bei Überschreitung eines mit einem Sollwertgeber 25 vorgegebenen Maximalwertes I_max wird ein Abschaltsignal an die Treiberstufe 13 ausgegeben. Zudem soll die Pumpe 1 gegen Trockenlaufen geschützt werden, weil sie dadurch leicht zerstört werden kann. Das Trockenlaufen tritt im lastfreien Zustand auf, weshalb für diesen Betriebszustand ein sehr geringer Betriebsstrom charakteristisch ist. Daher schaltet die Stromüberwachung 24 den Motor gleichfalls bei Unterschreitung eines minimalen Strom I_min ab, der mittels einem Sollwertgeber 26 einstellbar ist.
Zur Anzeige des momentanen Drucks P_ist dient ein Anzeigegerät 29 mit einem LED-Leuchtbalken. Die galvanisch getrennten Teile der Elektronik werden durch zwei getrennte Netzteile 27 und 28 versorgt, die getrennte Massen GND1 und GND2 aufweisen.
Vorteilhaft ist am Applikatorrohr 5 eine nicht gezeigte Fern- an- und abschaltung für den Motor 2 angebracht. In üblicher Weise ist das Applikatorrohr 5 noch mit einer Druckluftzufuhr 30 ausgerüstet.

Claims

Feinputz- oder Farbpumpe (1), die von einem regelbaren Elektromotor (2) angetrieben ist, mit einer Applikatorwalze oder einem Applikatorrohr (5) und mit einem Sensor (6), der auf den von der Pumpe (1) erzeugten Druck P_ist reagiert, wobei der Sensor (6) von einem Typ ist, der ein kontinuierliches zu P_ist proportionales Druckmesssignal erzeugt, und mit einem Mengenregler und einem Sollwertgeber (8), der mit dem Signal aus dem Sensor (6) den Betriebsstrom des Motors (2) so regelt, dass der Druck P_ist dem Druck P_soll entspricht, der mit dem Sollwertgeber (8) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Komparator (15) die Druckdifferenz ΔP = |P_ist – P_soll| mit einem an einem weiteren Sollwertgeber (16) vorgesehenen Wert ΔP_max vergleicht, und bei Überschreitung von ΔP_max ein Abschaltsignal an den Motor (2) ausgibt.
Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Komparator (15) mit einer Ansprechverzögerung versehen ist.
Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Komparator (17) den Druck P_ist mit einem an einem Sollwertgeber (18) vorgegebenen maximalen Druck P_max vergleicht und bei Überschreiten von P_max ein Abschaltsignal an den Motor (2) ausgibt.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 – 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (6) am Pumpenausgang angeordnet ist.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (6) durch eine Membran vom Materialstrom abgeschirmt ist, welche Membran durch ein Hydraulikmedium mit dem Sensor gekoppelt ist.
Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (1) mit einem Schalter (22) zwischen einer Vorwärts- und einer Rückwärtsförderrichtung umschaltbar ist.
Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Timer (23) den Motor (2) in Rückwärtsförderrichtung nur kurzzeitig einschaltet.
Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Timer (23) während seiner Einschaltzeit über ein Addierglied (30) eine Spannung in den Regler einspeist, welche die Pumpe (1) auf eine feste Rückwärtsfördergeschwindigkeit einstellt.
Pumpe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Timer (23) ein Signal an eine Logikschaltung (19) ausgibt, welche die Abschaltsignale (ΔP_max, P_max) aus den Komparatoren (15, 17) während der Rückwärtsförderung der Pumpe (1) außer Kraft setzt.
Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck P_ist mit einem Anzeigegerät (29) dargestellt wird.