Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur fluiddruckabhängigen Regelung des Antriebsmotors einer Strömungsmaschine, insbesondere Pumpe, sowie einen Halter für einen mit einem gasförmigen oder flüssigen Fluid beaufschlagbaren insbesondere elek¬ tronischen Druckaufnehmer. Es ist bekannt, z.B. elek¬ trische Antriebsmotoren von Pumpen in Abhängigkeit von den Meßwerten mechanischer Druckaufnehmer zu regeln. Diese haben jedoch den Nachteil, daß durch Alterung mechanisch belasteter Bauteile, die Meßgenauigkeit im Laufe der Zeit abnimmt. Darüberhinaus ermöglichen derartige mechanische Druckaufnehmer nur eine geringe Meßwertauflösung, sie sind außerdem aufgrund ihrer konstruktiv bedingten aufwendigen Fertigung verhält- nismäßig teuer. Um diese Nachteile zu beseitigen, sind bereits elektronische Druckaufnehmer vorgeschlagen worden. Bei Differenzdruckmessungen ist stets zu beachten, daß die Drucksensoren nur mit bestimmten maximalen Differenzdrücken beaufschlagt werden können. Um die jeweils anfallenden Anwendungsbereiche .berück¬ sichtigen zu können,, ist daher eine Lagerhaltung von Drucksensoren mit unterschiedlichen Leistungen erforder¬ lich, was als nachteilig empfunden wird und kostenstei¬ gernd ist. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens aufzuzeigen, daß unter Verwendung eines an sich bekannten elektronischen Drucksensors mit z. B. piezoresistiven Siliziumkristall eine einfache und preiswerte Regelung des Antriebsmotors einer Strömungs- maschine wie insbesondere Pumpe in Abhängigkeit von dem Druck oder Differenzdruck des von der Strömungs¬ maschine zu fördernden Fluids gestattet. Für den Drucksensor soll ferner eine Einrichtung geschaf¬ fen werden, mittels derer insbesondere

elektronische Druckaufnehmer auch für von deren Ausle¬ gungsbereich abweichende Differenzdruckmessungen verwendet werden können.

Erfindungsgemäß erfolgt die Aufgabe der Lösung dadurch, daß der Druck oder Differenzdruck des von der Strömungs¬ maschine geförderten Fluids mit einem elektronischen Drucksensor gemessen wird, dessen Meßwertaufnehmer temperaturkompensiert wird, dann das Ausgangssignal des Drucksensors in Strom oder Spannung umgesetzt wird und danach dieser Strom-oder Spannungswert auf einen Regler oder einen Steller einwirkt, der zur Regelung des Antriebsmotors dient.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Anordnung zur Lösung der Aufgabe so ausgebildet, daß ein mit dem zu messenden Fluid. in Wirkverbindung stehender elektronischer Druckaufnehmer eßwertausgangsseitig mit einem Spannungs/Stromumsetzer verbunden ist, dessen Ausgang mit einer mit dem Antriebsmotor der Strömungs¬ maschine in Wirkverbindung stehenden Steller oder Regler verbunden ist. Vorzugsweise ist der elektronische Druckaufnehmer als piezoresistiver Silizium-Drucksensor ausgebildet, dessen Siliziumbrücke mit einer Temperatur- kompensationseinrichtung verbunden ist.

Die Anordnung ermöglicht eine analoge Meßwertaufnahme und Meßwertverarbeitung in dem Regler oder Steller, wobei gleichzeitig die Möglichkeit besteht, die aufge- nommenen Meßwerte in einer Analoganzeige abzubilden und den Meßwertaufnehmer über einen A/D-Wandler mit einer Recheneinheit zu verbinden, mittels derer beispielsweise der Betrieb des das Fluid enthaltenden Systems optimiert werden kann.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind für jeden Drucksensor zwei ausgebildete Haltestücke vorge¬ sehen, die unter Aufnahme eines Drucksensors miteinander

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verbindbar sind und mittels an den äußeren Endabschnit¬ ten der Haltestücke ausgebildeten Anschlußstücken mit dem zu messenden Fluid derart in Wirkverbindung bringbar sind, daß durch Verdrehung der Haltestücke um deren gemeinsame Mittelachse um einen vorbestimmten Winkel der an dem Drucksensor maximal meßbare Differenzdruck einstellbar ist.

Weitere Merkmale der Erfindung werden in den Unteran- Sprüchen beschrieben.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachstehend näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine als Schaltbild dargestellte erfindungs¬ gemäße Anordnung zur Durchführung der fluiddruck¬ abhängigen Regelung,

Fig. 2 ^' je einen erfindungsgemäß ausgebildeten Halter in und 2a einer Seitenansicht im teilweisen Schnitt

Fig. 3 eine Queransicht auf den Halter nach Fig. 1 im

Schnitt A-A,

Fig. -4 eine weitere Ausbildung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Halters in einer Queransicht im Schnitt wie nach Fig. 2,

Fig. 5a eine weitere Ausbildung eines Halters in der und 5b Seitenansicht,

Fig. 6a einen Halter mit Sicherheitsventil in der und 6b Seitenansicht.

Die Anordnung 1 besteht aus einer Meßwertaufnahmeein¬ richtung 23 und einer Regeleinrichtung 24, wobei zusätzlich noch eine Meßwertverarbeitungseinrichtung 25 und eine Anzeigeeinheit 26 vorgesehen sein kann.

Die Meßwertaufnahmeeinrichtung 23 weist einen elektro¬ nischen Druckaufnehmer 4 und eine Temperaturkompensa¬ tionseinrichtung 11 auf. Der Druckaufnehmer 4 ist als piezoresistiver Silizium-Drucksensor ausgebildet, dessen Siliziumbrücke 10 mit dem Rohr oder Kanal 2 in Wirkver¬ bindung steht, durch den das zu messende Fluid 3 strömt. Um Beeinträchtigungen der Siliziumbrücke 10 zu verhindern, ist diese mit einer nicht näher dargestell¬ ten Isolierschicht beschichtet. Die Siliziumbrücke 10 ist mit einer Temperaturkompensationseinrichtung 11 verbunden, mittels derer ^* die Druckmeßwerte des Fluids 3 im Hinblick auf dessen Temperaturschwankungen kompen¬ siert werden. An dem Ausgang 12 der Temperaturkompensa¬ tionseinrichtung 11 ist mittels einer Steuerleitung 21 ein Spannungs/Stromumsetzer 5 angeschlossen. Dieser ermöglicht es, daß das Ausgangssignal des Druckauf¬ nehmers 4 in einen Strom- oder Spannungswert umgesetzt wird, der über den Ausgang 19 des Spannungs/Stromum- setzers 5 einem Regler oder Steller 8 aufgeschaltet wird. Der Ausgangswert des Spannungs/Stromumsetzers 5 kann z.B. 0 bis 20 raA oder 0 bis 10 V betragen. Der Regler oder Steller 8 steht über eine Steuerleitung 9 mit dem Antriebsmotor 6 der Strömungsmaschine 7 in Verbindung. Wird ein Steller 8 verwendet, so kann dieser z.B. als Frequenzumrichter ausgebildet sein.

Zur Überwachung der Funktion der Anordnung 1 ist es zweckmäßig, diese mit einer Anzeigeeinheit 26 und/oder einer Meßwertverarbeitungseinheit 25 zu verbinden.

Die Anzeigeeinheit 26 besteht aus einer Analoganzeige 14, die über einen Verstärker 13 zur Meßspannungsver- stärkung mit dem Ausgang 12 der Temperaturkompensations¬ einrichtung 11 verbunden ist.

Die Meßwertverarbeitungseinrichtung 25 besteht aus einer elektronischen Recheneinheit 17, die eine Digitalanzeige 18 aufweisen kann, über eine Schnittstelle 20 ist die elektronische Recheneinheit 17 mit dem Ausgang 16 eines A/D-Wandlers 15 verbunden, der über eine Steuerleitung 22 mit dem Spannungs/Stromumsetzer 5 verbunden ist. Die elektronische Recheneinheit 17 kann als Prozessorschal¬ tung oder aber auch als Mikroprozessor ausgebildet sein. Eine Ausbildung der elektronischen Recheneinheit 17 als Mikrocomputer kann dann von Vorteil sein, wenn die

Anordnung 1 Teil eines vermaschten Systems von verschie¬ denen Druckaufnehmern 4 und zugeordneten Antriebsmotoren 6 ist, die im Betrieb aufeinander optimiert abgestimmt werden müssen.

Die Anordnung T ermöglicht einen einfachen und preiswer¬ ten Einsatz von elektronischen Druckaufnehmern 4 zur Regelung von Strömungsmaschinen 7, wobei die Meßgenauig¬ keit im Zeitablauf nicht beeinträchtigt wird. Insbesondere die Kombination der einzeln beschriebenen Elemente ermöglicht es, Meßwertaufnahmeeinrichtung 23 und Regeleinrichtung 24 funktional in ein größeres Regelsystem zu integrieren. Es Ist hierbei auch möglich, den Druckaufnehmer 4 als Differenzdruckaufnehmer auszubilden.

Der in Fig. 2 dargestellte Halter 27 besteht aus zwei Haltestücken 29, die jeweils einen zylindrischen Grundkörper 53 aufweisen. An den äußeren Endabschnitten 30 der Haltestücke 29 ist jeweils koaxial zur Mittel¬ achse 3 ein zapfenförmiges Anschlußstück 32 ausgebil¬ det. An dem Endabschnitt 30 eines jeden Haltestücks 29 ist ferner als Handhabe 48 für einen Werkzeugeingriff

od.dgl. ein Sechskant 49 ausgebildet. In den einander zugewandten Flächen 35, 35 der Haltestücke 29, 29 ist mittig eine Ausnehmung 38, 38 vorgesehen, die zur Aufnahme eines Drucksensors 31 dient. Jede Ausnehmung 38 ist mittels einer kanalartigen Durchbrechung 41 mit dem Anschlußstück 32 verbunden. In den Anschlußstücken 32 sowie in den Endabschnitten 30 des Grundkörpers 53 eines jeden Haltestücks 29 ist eine mit der Durchbrechung 41 verbundene kanalartige Ausnehmung 33 vorgesehen, deren Querschnitt größer ist als der Querschnitt der Durch¬ brechung 41. Zwischen der Ausnehmung 33 und der Fläche 35 ist ferner eine kanalartige Durchbrechung 36 ausge¬ bildet, deren in der Ebene den Fläche 35 befindliche Öffnung 39 im Abstand von der Ausnehmung 38 angeordnet ist. Der Querschnitt der Durchbrechung 36 ist größer als der der Durchbrechung 41. Im Bereich der Öffnung 39 sind Führungsglieder 42 an den Flächen 35 vorgesehen, mittels derer die Haltestücke 29 bei einem Wirkeingriff der Führungsglieder 42 in der Ebene der Flächen 35 unver- drehbar sind.

Die Haltestücke 29 sind mittels der Führungsglieder 42 derart in der Ebene der Flächen 35 unverdrehbar anein¬ ander zur Anlage bringbar, daß entweder jeweils eine Durchbrechung 36 des einen Haltestücks 29 mit der gleichgroßen Durchbrechung 36 des anderen Haltestücks 29 in hydraulischer oder pneumatischer Wirkverbindung steht oder aber die Öffnung 39 der Durchbrechnungen 36 der Haltestücke 29, 29 durch flächige Abschnitte 58 der Flächen 35, 35 abgesperrt sind (Fig. 2, 2a).

Die Durchbrechungen 36 wirken wie ein Beipaß zu den Durchbrechungen 41. Wenn die Öffnung 39 der Durchbrech¬ ungen 36 durch entsprechende Stellung der Haltestücke 29, 29 zueinander abgesperrt sind, wird der Drucksensor 30 über die Durchbrechungen 41 mit dem vollen an den Anschlußstücken 32 anliegenden Differenzdruck beauf¬ schlagt. Wenn dagegen die Durchbrechungen 36 nicht

abgesperrt sind und als Beipaß wirken, üben die Durch¬ brechungen 41 die Funktion einer Drossel aus, wodurch der überwiegende Druckausgleich über die Durchbrechungen 36 erfolgt. Hierdurch ist es möglich, in Abhängigkeit vom Querschnittsverhältnis der Flächen der Durchbrech¬ ungen 36, 41 den Drucksensor 31 zur Messung von solchen Differenzdrücken vorzusehen, für die der Drucksensor 31 selbst nicht ausgelegt ist.

An den aneinander zur Anlage bringbaren Endabschnitten 43, 43 der Haltestücke 29, 29 ist umfangseitig jeweils ein flanschartiger Steg 44 ausgebildet. In jedem Steg 44 ist eine Durchbrechung 47 vorgesehen, durch die Schrau¬ ben gesteckt werden können. Diese Schrauben dienen zur Herstellung von Schraubverbindungen 47, mittels derer die aneinander zur Anlage bringbaren Haltestücke 29 miteinander verbindbar sind. Es ist auch möglich, statt der Schraubverbindungen 46 oder aber ergänzend zu diesen Klebverbindungen vorzusehen. Darüber hinaus besteht auch die. Möglichkeit, nach Herstellung der Verbindung der beiden Haltestücke 29 die Stege 44 mit einem gemeinsamen Überzug aus Gießharz od.dgl. zu versehen. Hierdurch ist gewährleistet, daß der Halter 27 nicht mehr zerstörungs¬ frei zerlegt werden kann.

In der Fläche 35 eines jeden Haltestücks 29 ist ferner eine von der mittigen Ausnehraung 38 sich radial bis zum äußeren Umfang des Grundkörpers 53 erstreckende Ausneh¬ raung 51 ausgebildet. Der durch zwei Ausnehmungen 51 gebildete Hohlraum ist stets so bemessen, daß bei miteinander verbundenen Haltestücken 29 ein Stecker mit den Kontakten 52 des Drucksensors 31 verbunden werden kann.

Wie in Fig. 4 dargestellt, können in jedem Haltestück 29 auch zwei Durchbrechungen 36, 37 vorgesehen werden, die jeweils einen voneinander unterschiedlichen Querschnitt aufweisen. Jeder Öffnung 39, 40 der Durchbrechung 36, 37

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sind auch bei diesem Halter 28 Führungsglieder 42 zugeordnet. Durch die zusätzlichen Durchbrechungen 4ü kann ein aus diesen Haltestücken 29 bestehender Halter 28 für einen gegenüber dem Halter 27 zusätzlichen Differenzdruckbereich verwendet werden. Um die Kontakte 52 des Drucksensors 31 bei einem Halter 28 stets mit einem Stecker verbinden zu können, sind in den Flächen 35 der Haltestücke 29 in diesem Fall jeweils vier rechtwinklig zueinander angeordnete Ausnehmungen 51 vorgesehen. Die nicht für die Kontakte 52 des Drucksen¬ sors 31 benötigten Ausnehmungen 51 können nach Verbin¬ dung der Haltestücke 29 durch Gießharz od.dgl. ver¬ schlossen werden. Der flanschartige Steg 45 der Halte¬ stücke 29 des Halters 28 ist als Kreisringflansch ausgebildet und weist jeweils vier Durchbrechungen 47 für die Schrauben der nicht näher dargestellten Schraub¬ verbindungen 46 auf.

Der Druck des Fluids 3 wird über die Anschlußstücke 3 dem Drucksensor 31 zugeführt. An dem äußeren Umfang der zapfenfδrmig ausgebildeten Haltestücke 32 Ist ein Außengewinde 50 vorgesehen, auf das Verbindungleitungen oder Armaturen aufgeschraubt werden können. Es ist auch möglich, die Außenflächen der Anschlußstücke 32 gewinde- los mit einem zylindrischen oder konischen Querschnitt auszubilden. In diesem Fall erfolgt die Verbindung mit den Anschlußleitungen mittels nicht näher dargestellter Klemmverbindungen.

In den Fig. 5a und 5b ist eine weitere Ausführungsform eines Halters 59 dargestellt. Dieser Halter besteht aus zwei Haltestücken 62, bei denen ebenfalls zur Durch- brechnung 41 parallel ein Beipaß ausgebildet ist. Dieser besteht aber nicht aus zur Mittelachse 3 schiefwinklig gebohrten Durchbrechungen, wie beim Halter 27, 28, sondern aus zwei rechtwinklig zueinander angeordneten

Kanalschnitten 65, 66. Der Kanalabschnitt 65 ist als

Durchbohrung zwischen der Ausnehmung 33 und dem äußeren

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Umfang des Haltestücks 62 ausgebildet. Der Innenrnantel des Kanalabschnitts 65 ist mit einem Gewinde versehen, so daß der ausgangsseitige Abschnitt des Kanalabschnitts 65 mittels eines Stopfens 67 verschlossen werden kann. Rechtwinklig zum Kanalabschnitt 65 ist ein weiterer

Kanalabschnitt 66 vorgesehen, der sich bis zur Fläche 35 erstreckt. Die Ausbildung des Beipasses mittels der Kanalabschnitte 65, 66 erleichtert die Fertigung des Halters 59 gegenüber dem Halter 27, 28 erheblich, da die Anforderungen an die Bearbeitungsgenauigkeit geringer sind.

Zweckmäßig ist es, den den Kanalabschnitt 65 verschlie¬ ßenden Stopfen als Drosselstück 39 auszubilden. Dieser ^' Stopfen 69 ist ein Gewindestück, an dem außenseitig ein Stellglied 73 ausgebildet ist. Dieses Stellglied 73 kann z.B. aus einem Schlitz für Schraubenzieher od.dgl. bestehen. In dem Stopfen 69 ist eine sacklochartige Ausnehmung 70 ausgebildet. Ferner weist der Mantel 71 im Bereich der Ausnehmung 70 eine Durchbrechung 72 auf. Diese Durchbrechung 72 kann als Düse oder Drossel ausgebildet sein. Wenn eine Differenzdruckmessung über den durch die Kanalabschnitte 65, 66 gebildeten Beipaß gewünscht wird, ist es lediglich erforderlich, die Stopfen 69 so in den Kanalabschnitten 65 zu verdrehen, daß die Durchbrechungen 72 den Kanalabschnitten 66 zugeordnet sind. Da die Durchbrechungen 72 hinsichtlich ihrer geometrischen Gestaltung exakt bestimmt sind, ist über den Beipaß eine genaue Differenzdruckmessung möglich. Soll keine Differenzdruckmessung über den

Beipaß erfolgen, ist es lediglich erforderlich, mindes¬ tens einen Stopfen 69 um 90° zu verdrehen, so daß über die Durchbrechung 72 keine Strömungsverbindung zwischen den Ausnehmungen 33 der Haltestücke 62 besteht.

Elektronische Drucksensoren 3 sind aufgrund ihrer mechanischen Festigkeit nur begrenzt mit Druck beauf¬ schlagbar. Um zu verhindern, daß bei Betriebsstörungen

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Differenzdrücke auftreten, die den Drucksensor 31 beschädigen, ist es möglich, Überdruckventile 74 vorzusehen. Ein solcher Halter 60, 61 ist in den Fig. 6 und 6b dargestellt.

Bei dem Halter 60 ist in einem Haltestück 63 der der Fläche 35 zugewandte Abschnitt des Kanalabschnitts 66 zu einer Kammer 75 erweitert, die zur Aufnahme des Über¬ druckventils 74 dient. Der Übergang von der Kammer 75 zum Ka-nalabschnitt 66 ist als Ventilsitz 77 ausgebildet, auf den eine Kugel 78 mittels einer Feder 79 gepreßt wird. Die Feder 79 ist in einer Ausnehmung 76 des anderen Haltestücks 62 gelagert. Dieses erleichtert die Montage des Halters 60 mit dem Überdruckventil 74. Es ist aber auch möglich, die Feder 79 direkt auf der Fläche 35 des Haltestücks 62 abzustützen. Wenn der ^' Di-fferenzdruck eine bestimmte Größe überschreitet, öffnet das Überdruckventil 74 und über den Beipaß erfolgt ein Druckausgleich zwischen den Ausnehmungen 33 der Haltestücke 63, 62.

Sofern mit wechselndem Differenzdruck zu rechnen ist, wird der Halter 61 verwendet, der zwei Überdruckventile 74 aufweist. Der Halter 61 besteht aus zwei Haltestücken 64, die jeweils zwei parallel zueinander angeordnete Kanalabschnitte 66 aufweisen. Zwei Kanalabschnitte 65 sind beidseltig zu den Ausnehmungen 33 ausgebildet. In dem einen Kanalabschnitt 66 ist eine Kammer 75 für das Überdruckventil 74 und in dem anderen Kanalabschnitt 66 eine Ausnehmung 76 als Ventillager für das andere Überdruckventil 74 vorgesehen.

Da beim Ansprechen des oder der Überdruckventile 74 der auf den Drucksensor 31 einwirkende Differenzdruck aufgrund des Druckausgleichs über den Beipaß gegen Null strebt, kann dieser Störungsfall mittels eines geeigne¬ ten Schaltglieds angezeigt werden. Dieser Störungsmelder ist mit den Ausgängen des Drucksensors 31 zu verbinden.