包括流量計的回轉(zhuǎn)泵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種回轉(zhuǎn)泵，所述回轉(zhuǎn)泵用于輸送液體，所述回轉(zhuǎn)泵包括設置在泵室 中的工作輪和分別連接在泵室上的抽吸接管和壓力接管。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了確定泵的工作點，代替體積流量優(yōu)選使用在壓力側(cè)上的絕對的壓力的實際值 或在泵的壓力側(cè)和抽吸側(cè)之間的壓差（作為揚程的等效值）。壓差法基于成本通常僅使用 在較高的功率或價格等級的泵中。
[0003] 備選地在設備（如加熱設備、飲用水設備、新鮮水設備、太陽能設備等）中使用單 獨的"獨立（stand alone) "體積流量傳感器，所述體積流量傳感器對體積流量按照最為不 同的傳感器原理、例如借助MID (磁感應流量計）、渦流傳感器、或排擠原理如工作輪、渦輪、 槳、浮體等直接測量。獨立于所謂的內(nèi)聯(lián)式（Inline)傳感器或所謂的夾持式（Clamp-on) 傳感器，也可購得超聲傳感器，所述內(nèi)聯(lián)式傳感器設置在兩個管端部之間，所述夾持式傳感 器在外面夾緊到管上并且通過管壁測量，如其例如對于在DE 102012210518A1中的泵的情 況所說明的那樣。按照現(xiàn)有技術(shù)的這些傳感器需要大量在泵設備中的結(jié)構(gòu)空間并且此外相 對昂貴。此外，所有在這里提到的傳感器是過于挑剔的，所述傳感器需要用于實際的傳感元 件、電子裝置、接口和電源、部分地也用于測量路段的自身的殼體。
[0004] 用于確定流量以調(diào)節(jié)泵的工作點的另一個已知的方法是所謂的觀察調(diào)節(jié)，即，一 種通過在運行中泵發(fā)動機的電氣參量（功率消耗）估算流量和因此估算工作點。通常利用 該方法不會覆蓋整個體積流量范圍或工作范圍并且此外可能在泵的彎曲的功率特性曲線 的情況下導致多值的結(jié)果。
[0005] 至今的將流量傳感器集成到泵中的嘗試或者失敗于使用錯誤的/不合適的/不充 分的傳感器或傳感器原理、沒有進行流動優(yōu)化或失敗于傳感器在如下安裝情況中的技術(shù)特 性或適配性上，所述安裝情況通常對于傳感器以不利的流動情況突出。對于泵中的傳感器 有問題的例如是：
[0006] -通過泵在抽吸側(cè)上的工作輪的流動反作用，
[0007] -通過工作輪對壓力側(cè)上的傳感器的壓力脈沖，
[0008] -通過抽吸接管或壓力接管的幾何構(gòu)造的紊流，
[0009] -過小的測量路段，
[0010] -過小的平靜路段等。
[0011] 對此例如渦流傳感器相對于流動影響具有特別的靈敏度，所述流動影響只有通過 在傳感器上游和/或下游的特別的流動調(diào)節(jié)在其作用方面才可以最小化。此外，渦流傳感 器原理從0. 3m/s的流動速度才能正確檢測體積流量。因此對于所謂的零量探測、即相對小 的體積流量，渦流傳感器較不適合。
[0012] 磁感應的流量傳感器基于通過其變窄的測量路段產(chǎn)生提高的壓力損耗并且對于 可用的測量同樣以特別的程度需要流動平靜性，這又可能由于流動調(diào)節(jié)元件而意味著提高 的結(jié)構(gòu)耗費以及對結(jié)構(gòu)空間的更多需要。
[0013] 因此技術(shù)問題是，在沒有附加的單獨的安裝在外面的或者與泵或安裝在其上的構(gòu) 件連接的傳感機構(gòu)的情況下檢測泵的體積流量、即流量。
[0014] 另一個問題是在最大的和最小的體積流量之間小的可達到的比例，即通常提供的 和使用的傳感器的Qmax/Qmin比例。也稱為可調(diào)比（Turn Down Ratio)、范圍度或測量范圍 大小的該比例說明傳感器關(guān)于要檢測的體積流量范圍（Flow Rate)的動態(tài)性或有效能力。 在市場上存在的傳感器或結(jié)合泵使用的傳感器通常是按照磁感應的測量原理、按照渦流原 理亦或按照排擠原理（工作輪、渦輪、槳、浮體，…）工作的傳感器。通常這些傳感器在體 積流量檢測中在最好的情況下只具有大約20 :1的Qmax/Qmin比例，該比例在實際中可以快 速地證明為不充分。
[0015] 而泵的工作范圍可以包括0. 02m/sec至10m/s的流動速度、即500 :1。該范圍不 能以所提到的結(jié)構(gòu)型式之一的僅一個傳感器完全覆蓋。已知的傳感器是對污染物敏感的， 因為通常并且在渦流傳感器和葉輪中，傳感器的部件與功能相關(guān)地伸入流中，在那里可運 動地支承，尤其是在葉輪、渦輪、槳、浮體、等中，并且因此經(jīng)受污物積聚，所述污物積聚可能 偏移傳感器的起始值，這又可能導致下測量范圍邊界移動至較高的值。
[0016] 此外在渦輪或葉輪中運行噪聲也可能通過軸承上的污染物產(chǎn)生。此外在MiD中測 量通道積聚介質(zhì)的超細顆粒，由此不僅使測量路段變窄（橫截面變化）而且誘發(fā)介質(zhì)的錯 誤的電導。整體的評估于是可能在時間上導致明顯的測量值歪曲。
[0017] 在泵的流動路徑中的按照上述原理的傳感器此外具有最小化泵的揚程的壓力損 耗，因為傳感器的構(gòu)件處于通流路段中或收縮或甚至填充該通流路段，由此泵的效率和有 效系數(shù)惡化。MID傳感器和按照渦流測量原理的傳感器基于其工作方式也需要在傳感器的 入口和出口區(qū)域中的平靜路程并且因此可能為了維持其規(guī)格、尤其是測量不確定性或測量 精確性而要求用于流動調(diào)節(jié)的較長的結(jié)構(gòu)形式或其他的措施。如果需要的結(jié)構(gòu)尺寸與結(jié)構(gòu) 相關(guān)地不能在泵或設備中實現(xiàn)，并且這些傳感器以縮短的測量路段而裝入，所述傳感器則 反應以惡化的測量精確性并且也許導致可用的體積流量范圍減少。
[0018] 例如在介質(zhì)類型、介質(zhì)組成或介質(zhì)質(zhì)量方面對介質(zhì)的分析以及對泵或泵設備的診 斷要求配合的傳感機構(gòu)，所述傳感機構(gòu)至今由多個傳感器/構(gòu)件組裝而成并且至今除已知 的溫度和/或壓力傳感機構(gòu)之外不集成在泵中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 本發(fā)明的任務是，提供包括傳感機構(gòu)的回轉(zhuǎn)泵機組，所述傳感機構(gòu)可以盡可能在 泵或具有所述泵的泵系統(tǒng)的整個體積流量范圍或工作范圍上以足夠的精確性確定體積流 量，其中，為此必需的Qmax/Qmin比例應該明確處于上述通常的Qmax/Qmin比例20 :1之上。
[0020] 該任務按照本發(fā)明通過具有權(quán)利要求1的特征的回轉(zhuǎn)泵機組來解決。本發(fā)明有利 的進一步構(gòu)成在從屬權(quán)利要求中列舉。
[0021] 按照本發(fā)明提出一種回轉(zhuǎn)泵，所述回轉(zhuǎn)泵用于輸送液體，所述回轉(zhuǎn)泵包括設置在 泵室中的工作輪和分別連接在泵室上的抽吸接管和壓力接管，所述回轉(zhuǎn)泵具有基于超聲 的流量測量裝置，所述流量測量裝置具有至少兩個用于發(fā)射和/或探測超聲脈沖的超聲單 元，所述超聲單元在內(nèi)側(cè)設置在抽吸接管、壓力接管和/或泵室中或者在抽吸接管、壓力接 管和/或泵室上，其中，在各超聲單元之間形成至少一個測量路段，沿著所述測量路段，至 少一個能由其中一個所述超聲單元在上游發(fā)射的第一超聲脈沖能由另一個所述超聲單元 探測并且至少一個能由其中一個所述超聲單元在下游發(fā)射的第二超聲脈沖能由另一個所 述超聲單元探測，其中，所述流量測量裝置具有用于確定第一和第二超聲脈沖之間的運行 時間差和用于由所述運行時間差確定回轉(zhuǎn)泵的流量的傳感器電子裝置。
[0022] 按照現(xiàn)有技術(shù)，用于流量測量的超聲傳感器在外面裝配到泵殼體上，并且穿過殼 體壁進行測量、即所謂的夾持技術(shù)，不同于現(xiàn)有技術(shù)按照本發(fā)明規(guī)定，將超聲單元在內(nèi)側(cè)設 置在抽吸接管、壓力接管和/或泵室中或在抽吸接管、壓力接管和/或泵室上。這表示，從外 面觀察，傳感器處于壁后面或壁之中并且不穿過壁測量。由此體積流量可以在沒有外部的、 即在外面安裝在泵上的傳感器的情況下進行檢測，從而不會發(fā)生尤其是在泵的裝配法蘭的 距離方面的結(jié)構(gòu)尺寸或結(jié)構(gòu)長度變化。在這里基于結(jié)構(gòu)尺寸相同性也給出了對于沒有流量 傳感器的常規(guī)的泵的可交換性。
[0023] 在提出的回轉(zhuǎn)泵中使用基于超聲的傳感機構(gòu)，所述傳感機構(gòu)使用至少兩個超聲單 元、即超聲傳感器。以下也稱為US單元的超聲單元可以是單純的超聲發(fā)射單元或單純的超 聲接收單元或組合的超聲發(fā)射/接收單元。
[0024] US單元這樣相互對準，使得一個US單元沿著流動方向、另一個逆著流動方向發(fā)射 或者可發(fā)射超聲脈沖。因此按照本發(fā)明的方法不利用被動測量的固體聲音或空氣聲音、而 是主動產(chǎn)生的液體聲音。相應另一個US單元于是接收所發(fā)射的脈沖。構(gòu)成一個測量路段 的兩個US單元因此沿著流動方向相互位錯。
[0025] 附加于超聲在所輸送的液體中的本來存在傳播速度，流動給脈沖施加一個速度矢 量，從而沿著流動方向定向的脈沖被加速并且逆著流動方向定向的脈沖被減速。因此在這 些脈沖本身之間在運行長度相同、即在測量路段的長度優(yōu)選相同的情況下發(fā)生不同的運行 時間，流量測量裝置設置用于確定所述運行時間。
[0026] 利用運行時間差方法的按照本發(fā)明的超聲測量原理能夠?qū)崿F(xiàn)：在泵的幾乎整個體 積流量范圍或工作范圍上以特別高的精確性確定回轉(zhuǎn)泵的體積流量，從而能夠?qū)崿F(xiàn)最大的 Qmax/Qmin 比例。
[0027] 在一種實施變型方案中，所述超聲單元可以是組合的發(fā)射接收單元，其中，所述至 少一個第一超聲脈沖能由第一發(fā)射接收單元發(fā)射并且能由第二發(fā)射接收單元探測，并且所 述至少一個第二超聲脈沖能由第二發(fā)射接收單元發(fā)射并且能由第一發(fā)射接收單元探測。該 實施變型方案原則上以兩個發(fā)射接收單元可實現(xiàn)，盡管有利的是使用更多這樣的US單元。
[0028] 按照一種有利的進一步構(gòu)成，所述流量測量裝置可以具有用于發(fā)射和探測超聲脈 沖的第三和第四發(fā)射接收單元，其中，在第三和第四發(fā)射接收單元之間形成第二測量路段， 沿著所述第二測量路段，至少一個能由第三發(fā)射接收單元在上游發(fā)射的第一超聲脈沖能由 第四發(fā)射接收單元探測并且至少一個能由第四發(fā)射接收單元在下游發(fā)射的第二超聲脈沖 能由第三發(fā)射接收單元探測。在該實施變型方案