CN101135312B - 用于包含悬浮物的水体的水泵 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于包含悬浮物的水体的水泵，包括一个外壳(1)，该外壳包括一个具有吸入口(4)和排出口(5)的泵外壳件(2)和一个马达外壳件(3)，在该泵外壳件内可旋转地设置一个带有轴(9)的工作轮(8)，而在该马达外壳件内容纳一个电子换向马达，泵有一个功率输入端(26)以及一个用于马达的功率和控制电子装置(16)，该功率和控制电子装置具有一个带有转速识别装置、处理器(17)和数据存储器的运行状态采集装置。处理器可以控制功率输入端(26)与马达之间的中断线路。在数据存储器中可以存储标准运行状态的确定的特征曲线。借助于功率和控制电子装置能降低马达转速或通过中断线路在可确定的运行状态中能使马达停止。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于水体的水泵，该水体原则上不仅包含未弄脏的水，而且可以掺有悬浮物、泥浆、树叶和藻类等等。这种水体例如是池塘、水族馆或喷水池。
背景技术
实际中已知的这种泵大多数具有恒温开关作为安全装置。当它例如由于一个集成的或后置的过滤器因悬浮物或管子堵塞而产生堵塞在输入和输出管内过热时，恒温开关关闭泵。在事实上泵没有水输送的情况下，在泵运行时，该泵也会发热，以至于在一段时间后进入过热保护。
已经存在一些泵，它们可选或附加地设有一个断路机械装置，当泵没有水输送时，该断路机械装置马上起反应。所述状态在这种用与负荷相关的恒定转速运行的泵中通过如下方式确定，即测量泵的负荷能力。当负荷能力特别低时，也就是泵空转。然后直接关闭泵，并且经常只运行四分之一转。当泵在运行中在一个例如仅仅少量充满的泵池(Pumpensumpf)内时，由于提前的关闭不能使泵耐久地运行起来，因为它尽管吸气但不能足够长时间旋转，以便把必需的水量吸入到泵池内，以便泵可以按规定地工作。也不可能的是，无水地测试泵的功能，因为断路是如此快，以至于不能识别是否马达完全旋转起来。
发明内容
因此本发明的目的是，开发一种泵，该泵避免上述问题。
所述目的通过一种用于包含悬浮物的水体如池塘、水族馆或喷水池的水泵解决，其包括一个外壳，该外壳包括一个具有吸入口和排出口的泵外壳件和一个马达外壳件，在该泵外壳件内可旋转地设置一个带有轴的工作轮，而在该马达外壳件内容纳一个电子换向马达，其特征在于：泵有一个功率输入端以及一个用于马达的功率和控制电子装置，该功率和控制电子装置具有一个带有转速识别装置、处理器和数据存储器的运行状态采集装置，在功率输入端与马达之间设置一个由处理器控制的中断线路，使得借助于功率和控制电子装置能降低马达转速或通过中断线路在可确定的运行状态中能使马达停止。
通过组合使用一种电子换向马达(EC马达)以及功率和控制电子装置通过转速识别装置、处理器和数据存储器设有一个运行状态采集装置，可以识别泵的转速，在处理器内分析并且通过用于改变泵功能的功率和控制电子装置操作。只不过不精确的在泵内采集负荷能力不再是必需的，并且可以使用一个带有与负荷相关的且就这点而言可适配的转速的EC马达。
功率和控制电子装置可以在需要时降低马达转速，以便不存在损坏该马达的危险。然而优选泵还具有一个在功率输入端与马达之间的中断线路，该中断线路在某些确定的运行状态时中断功率消耗，以便马达完全到停止状态。当然泵可以附加地具有一个传统的过热保护装置，该过热保护装置例如通过热传感器和中断触点同样可以关闭泵，如果它由于某个原因一下子变得过热的话。
对于运行状态采集必需的转速识别装置可以具有一个转速传感器，该转速传感器设计成用于识别马达的转子位置和旋转频率。在此例如可以是一个霍尔传感器。然而也可能的是，可以通过存在于泵内的智能装置(Intelligenz)在没有附加的材料费用的情况下实现，无传感器地构成转速识别装置。在此对于每个时刻在正好没有消耗电流(stromaufnehmen)的、此刻未接通的线圈上测量通过磁性转子回感(rückinduzieren)的电流，并且由此确定转子位置。产生回感电流的线圈发生改变的速度在此说明旋转频率。两种信息通过处理器分析，并且能用于控制装置。
按本发明，在数据存储器内储存泵的至少一个标准运行状态的信息(泵特征曲线和/或转速特征曲线)。
按本发明，一个软件执行储存的标准运行状态数据与由运行状态采集装置获得的泵的实际运行状态之间的额定-实际-比较，并且在超过一个预定的差值时导入泵的运行状态的改变。
按本发明，运行状态的改变在包括泵转速改变的预定的程序的执行中产生。
按本发明，在程序执行过程中重新达到标准运行状态时中断程序。
按本发明，运行状态的改变在中断线路的激活中产生或者结束。
按本发明，一个调节电子装置调节一个预定的转速。
按本发明，包括功率和控制电子装置、微处理器和中断线路的整个电子设备设置在马达外壳件内，并且马达外壳件防水地浇注。
附图说明
由本发明的在附图中示出的下面描述的实施例给出其他优点和细节，其中：
图1按本发明的泵的示意图，
图2带有泵特征曲线和运行状态的图表，
图3带有泵的转速特征曲线的图表。
具体实施方式
在图1中示出的水泵具有一个外壳1，该外壳分成一个泵外壳件2和一个马达外壳件3。泵外壳件2具有一个构成进水口的吸入口4和一个用于出水口的排出口5。在泵外壳件2内在一根可旋转的轴9上设置一个工作轮8。轴9从泵外壳件2延伸到马达外壳件3内，并且在该马达外壳件内延伸到一个EC马达内。EC马达具有一个与轴9抗旋转地连接的转子14和一个包围该转子的定子12。优选转子14构成两极的，并且定子12构成为六极的(或者在保护低电压时是两极的)。轴9支承在一个轴承盖10内，该轴承盖使马达与泵外壳件2和工作轮8机械地屏蔽。
此外在泵外壳1内存在一个功率和控制电子装置16，该功率和控制电子装置优选同样设置在马达外壳件3内并且从而与导引水的部件隔开距离地设置。一个示意地示出的微处理器17也属于该功率和控制电子装置，该微处理器可以通过一根用箭头19表示的控制线操作一个中断线路21。因此可以中断在泵的电的功率输入端26与功率和控制电子装置16并且从而与马达之间的供电，该功率输入端与一根电力电缆36连接。在图1中中断线路21示出为激活的，也就是中断电流并且关闭马达。中断线路21仅仅是示意地示出。当然不仅可以使用一个机械线路，而且尤其可以使用电子线路。
包括功率和控制电子装置16、微处理器17和中断线路21的整个电子设备出于安全原因可以防水地浇注。这同样适用于马达的定子12。只要定子12和转子14通过一个所谓的缝管互相分开，优选整个自由的马达外壳件可以防水地浇注。
当泵的至少一个标准运行状态的信息储存在数据存储器内时，按本发明的泵可以特别多方面地使用。这尤其可以是通常的泵特征曲线和/或转速特征曲线。为了实现优化的控制可以在电子装置内存储一个软件，该软件进行储存的标准运行状态与由运行状态采集装置获得的泵的实际运行状态之间的额定-实际-比较。在超过一个预定的且同样储存在数据存储器内的所述两个值之间的差值时，可以通过控制装置导入泵的运行状态的改变。所述的改变可以例如在于降低泵的转速或者通过激活中断线路21关闭泵。
由于转速识别装置，泵不仅可以包括一个控制电子装置，而且在没有显著的附加材料费用的情况下可以包括一个调节电子装置，该调节电子装置在一个封闭的调节回路内用于实际地实现和保持泵的希望的转速。在此连续获得、校正并且可能的话适配转速。这例如通过如下方式实现，即在标准运行状态与实际运行状态之间的额定-实际-比较时允许的和预定的差值设定得非常小。
按本发明的泵的使用可能性和功能尤其可以借助于图2和3的图表来解释。
在图2中描述的是以升/分钟为单位的水流量与压力或以米为单位的高度之间的关系，流过泵的水必须克服该高度。浅色的线61是由制造商给出的关于流量的高度的额定特征曲线61，在额定特征曲线上泵在标准运行状态下运行。然而泵也能产生更高的功率直到最大的特征曲线62。另外在图2中画入两根设备特征曲线63、64。下面的设备特征曲线63表示泵按规定在正常设备中的使用，其中泵以通常的方式使用，以及在优化的空闲管路和过滤器的情况下，也就是在总体上干净的设备中。此时泵一般在运行状态点A上运行。
上面的较陡峭的设备特征曲线64相反示出整个设备在过滤器堵塞、设备完全弄脏或者出于其他原因必须克服较高压力时的可能的运行点。在这种情况下或者例如在过滤器堵塞时泵的运行状态点从点A沿着标准特征曲线61移动到运行状态点C上。在此泵不再达到希望的流量Q，而是降低流量。通过软件支持的泵控制装置在一种这样的情况下将泵的运行状态沿着设备特征曲线64向上移动，直到又达到原来的和希望的流量。画入的运行状态点A′就是这种情况。可以提高泵的流量最大直到达到最大的特征曲线62。
因此泵可以自动调节希望的运行状态，并且在例如逐渐堵塞的过滤器时也可以长时间地保持流量Q恒定，而泵的操作人员不必经常亲自再调节。
控制装置通过如下方式优化，即在数据存储器内在泵的供货时已经储存了不同的泵特征曲线和转速特征曲线。因此泵可以独立地在设备特征曲线改变时作出反应，并且可以又开动到调节的功率。
类似于从图2的图表中确定流量，在图3的图表中可以读出在不同的运行状态时的泵的转速。又用61表示标准特征曲线，并且用62表示最大泵特征曲线。
描述的运行状态识别技术也用于干式运行和卡住保护。在泵干式运行时也就是当该泵不吸水时，泵没有阻力，并且从而在没有流量的情况下以非常高的转速旋转，用运行状态点T表示。点T位于最大特征曲线62上方。这种情况由泵通过转速识别装置注意到，并且激活中断线路21。然而由此在仅仅短时间的干式运行时，例如当没有足够的水在泵池内时，不是马上关闭泵，优选在软件内存储一个预定的程序，在关闭该泵前，该程序首先导致泵的一个或多个转速改变。一种这样的程序可以例如一次或多次把转速降低到运行点P上。用于一种这样的程序过程的例子如下：
2秒运行点T，2秒运行点P，
2秒运行点T，2秒运行点P，
2秒运行点T，关闭。
在该程序运行过程中，泵例如在未充分充满的泵池中有机会吸入对于运行所必需的水量。在此产生一个流量Q，并且运行点移到标准特征曲线61上。当在程序运行过程中识别出达到所述的标准运行状态，软件设计成使程序中断，因为此时不必再关闭泵。
一种这样的程序也可以有利地作为泵的自测试使用。例如当泵在购买时无水地连接到电网时，该泵运行前面描述的程序，并且在其结束时关闭。对此买主可以可听到地识别出泵的马达是完好的。
在泵卡住时，例如由于完全堵塞，进入与干式运行相反的情况。在卡住情况时转速走到零，走到给出的运行点B上。所述的运行点B明显在最小的希望的特征曲线61下方，使得电子装置识别该状态为卡住状态，并且关闭泵。
因此按本发明的泵可以在不同的运行状态中使用，而操作人员在此不必亲自适配。如前面所述的可以设有一个自动的自测试，由此在销售时也可以有说服力地演示泵的功能。
Claims (10)
1.用于包含悬浮物的水体的水泵，包括一个外壳(1)，该外壳包括一个具有吸入口(4)和排出口(5)的泵外壳件(2)和一个马达外壳件(3)，在该泵外壳件内可旋转地设置一个带有轴(9)的工作轮(8)，而在该马达外壳件内容纳一个电子换向马达，其特征在于：泵有一个功率输入端(26)以及一个用于马达的功率和控制电子装置(16)，该功率和控制电子装置具有一个带有转速识别装置、处理器(17)和数据存储器的运行状态采集装置，在功率输入端(26)与马达之间设置一个由处理器(17)控制的中断线路(21)，使得借助于功率和控制电子装置能降低马达转速或通过中断线路在可确定的运行状态中能使马达停止。
2.根据权利要求1所述的水泵，其特征在于：在数据存储器内储存泵的至少一个标准运行状态的信息。
3.根据权利要求1或2所述的水泵，其特征在于：一个软件执行储存的标准运行状态数据与由运行状态采集装置获得的泵的实际运行状态之间的额定-实际-比较，并且在超过一个预定的差值时导入泵的运行状态的改变。
4.根据权利要求3所述的水泵，其特征在于：运行状态的改变在包括泵转速改变的预定的程序的执行中产生。
5.根据权利要求4所述的水泵，其特征在于：在程序执行过程中重新达到标准运行状态时中断程序。
6.根据权利要求3所述的水泵，其特征在于：运行状态的改变在中断线路(21)的激活中产生或者结束。
7.根据权利要求1或2所述的水泵，其特征在于：一个调节电子装置调节一个预定的转速。
8.根据权利要求1或2所述的水泵，其特征在于：包括功率和控制电子装置(16)、微处理器(17)和中断线路(21)的整个电子设备设置在马达外壳件(3)内，并且马达外壳件防水地浇注。
9.根据权利要求1或2所述的水泵，其特征在于：所述水体是池塘、水族馆或喷水池。
10.根据权利要求2所述的水泵，其特征在于：所述信息是泵特征曲线和/或转速特征曲线。
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