[发明专利]用于容积式泵的运行控制装置、泵系统和用于运行泵系统的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种按照主权利要求的前序部分的运行控制装置、还有一种泵系统以及一种用于运行泵系统的方法。

背景技术

在将冷却剂和/或润滑剂在可能达到25bar或更高的运行压力下施加到机床的技术背景下，采用的泵具有特别的意义。特别地，结合工业钻、铣或螺攻处理和液压驱动按照提到的数量级可以实现这样高的冷却功率和相应的高的处理速度。

对于高压冷却剂输送来说，例如在机床中采用容积式泵，因为所述容积式泵可以利用唯一的紧凑的机组实现可能的可以达到80bar的液压，并且由此在提到的高压部分具有相对于其他通常的离心泵的优点。

在此作为容积式泵，特别地证明并实施（三主轴的）螺杆泵，通过其少脉动的和均匀的排送特性曲线，与高的耐磨损性相关。

但是由于结构方面的原因，螺杆泵（以及其他容积式泵）在具有所属的机组（例如机床）的系统中需要一个压力调节阀，以便将（预先给出的）泵压力保持恒定。在此泵以恒定的转速运行并且由于其容积式特性曲线而提供几乎恒定的输送量。分别在机床中采用的刀具在预先给出的压力下需要通常低于由泵提供的量的液体输送量；相应地，剩余的输送量（输送量差）通过压力调节阀导出，由此系统的效率比容积式泵的（原则上可能的）高的效率低，因为对于在输送量差中形成压力所需的泵功率不被利用。

在工作暂停情况下（例如为了更换刀具等情况）不允许将冷却-润滑剂泵送到机床中。为此目的或者将隔离阀安装到至机床的输入管道中，或者关掉泵；但是由于高的机械负荷，只能考虑在在相对小的压力下工作的系统中关掉。在具有隔离阀的系统中，泵（在隔离阀闭合的情况下）在完全的功率需求的情况下通过压力调节阀继续工作，利用所述压力调节阀对效率具有不利的影响。为了在该运行方式下降低工作暂停中的功率需求，通常采用可控的压力调节阀，所述压力调节阀可以无压力地接入工作暂停中。

此外，公知采用具有可变压力的压力调节阀。其具有如下优点：可以将液体输送与处理的要求合适地匹配，其中例如在具有小的压力需求的刀具情况下利用该压力然后也降低容积式泵的功率消耗。同样地，在利用可控阀的该工作方式情况下泵的功率消耗通常高于对于刀具的液体供应实际的功率需求，因为提供比所需的更高的输送量。因为冷却剂输送和冷却典型地要求直到机床的能量消耗的35%，所以改进或优化潜力是显著的。

为控制压力而使用的阀的另一个缺陷在于，例如在用于向机床供应冷却润滑剂的系统中阀的切换导致压力脉动，这对系统是极大负担，必要时甚至引起机械损坏。

作为另一个、作为公知而放在前面的解决方案，公知借助变频器改变泵电机的转速。在此，将系统中的压力在泵后面经过压力传感器作为调节量传输到变频器并且将泵电机转速作为控制量借助PI调节器（经过变流器）施加到泵电机。

但是，这样的调节在采用经典的调节方法的条件下缺陷是动力特性不足；特别是不可能实现泵电机的快速加速到其额定转速或额定压力而不会有不利的过调节。相反，强烈衰减的上升导致相对慢的加速和由此的死时间，这又不利地导致各自的机床的非生产性的运行非生产时间。特别地，证明是值得期望的是，从接通起在不超过500ms的时间达到额定值，这例如利用公知的调节算法在主轴泵的运行控制的目前情况下在实践中是不能达到的。

最后从现有技术中假定，也组合执行前面描述的解决方案，即，利用泵压力作为控制量进行泵电机的调节并且泵还与后面连接的前述种类的阀一起作用。相应地，这样的技术还具有确定的缺陷：高的设备开销以及差的动力学。

对于具有泵电机的容积式泵的运行控制装置，此外从US 2002/0094910A1公知。其具有用于泵电机的（转速）控制的控制部件，还具有状态传感器部件，其以油温Toil形式采集容积式泵的当前运行温度。用于预先给出容积式泵的运行模式的运行模式部件连接在控制部件前面。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，实现一种用于具有泵电机的容积式泵的运行控制装置，其在激活之后在尽可能短的时间内并且没有过调节或欠调节效应地在调节处理中实现目标量，例如额定压力和/或额定转速。在此避免了高的设备开销，特别是通过隔离阀和/或压力调节阀带来的附加开销。由此本发明要解决的技术问题还在于实现一种运行控制装置，其可以被灵活采用，特别是适合于不同的运行参数额定值（也就是例如对于要合适采用的刀具的不同的额定压力），其中为了能量效率的优化而要降低功率消耗并且避免系统中不利的压力脉动。