DE10035458C2 - Kombi-Meßfühler - Google Patents

Abstract

Meßfühler zum Einbau in eine von einem Elektromotor betriebenen Pumpe, insbesondere einer Kreiselpumpe, der ein Fühlergehäuse 1, 13 hat, in das einerseits ein Temperatursensor 2 und andererseits ein Drucksensor 3 eingebaut sind, wobei das Fühlergehäuse einen Ansatz 4 aufweist, der in eine Bohrung im Gehäuse der Kreiselpumpe einsteckbar ist und der mit einer Stirnfläche in Berührungskontakt mit dem Pumpmedium steht, wobei der Ansatz 4 eine achsparallele Bohrung aufweist, die eine Zuleitung zum Drucksensor 3 bildet, und wobei der Ansatz 4 eine den Temperatursensor 2 tragende Sonde 6 aufweist, die in die Bohrung hineinreicht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Meßfühler zum Einbau in eine von einem Elektromotor betriebene Kreiselpumpe mit einem Temperatursensor, einem Drucksensor und einem Fühlergehäuse, das einen in eine Bohrung im Pumpengehäuse einsteckbaren oder einschraubbaren Ansatz aufweist, wobei der Ansatz mit einer Stirnfläche in Berührungskontakt mit dem Pumpmedium steht und wobei der Ansatz eine achsparallele Bohrung aufweist, die eine Zuleitung zu dem im Fühlergehäuse eingebauten Drucksensor bildet.

Meßfühler für den Einsatz in derartigen Kreiselpumpen sind seit längerem hinlänglich bekannt. Sie werden zur Messung verschiedener Parameter, wie beispielsweise der Temperatur des Pumpmediums, der Temperatur des Pumpengehäuses oder aber des Druckes des Pumpmediums, eingesetzt. Nachteilig an den bekannten Meßfühlern ist, daß jeder einzelne Meßfühler in eine separat für ihn vorgesehene Bohrung eingesetzt werden muß, wobei jede zusätzliche Bohrung im Pumpengehäuse die Leckagegefahr vergrößert und gleichzeitig mit erhöhten Herstellungskosten einhergeht.

Es sind auch Kombinations-Meßfühler bekannt, die eine Temperaturmessung und außerdem eine Leitfähigkeitsmessung in sich vereinen, wobei die Leitfähigkeitsmessung über das Vorhandensein bzw. das Nichtvorhandensein von Pumpmedium im Pumpengehäuse Aufschluß gibt. Mit diesem einfachen Meßfühler ist es jedoch nicht möglich, außer der Temperatur noch andere Parameter des Pumpmediums zu beobachten und Rückschlüsse auf dessen Zustand zu ziehen. Dabei ist es gerade beim Einsatz vom Kreiselpumpen wichtig, den momentanen Zustand und den zeitlichen Verlauf von Zustandsgrößen des Pumpmediums zu beobachten, um den sicheren Betrieb der Pumpe gewährleisten zu können. Insbesondere zum Schutz von den in der Pumpe angeordneten Gleitringdichtungen ist es von großer Wichtigkeit, Informationen über den Zustand des Pumpmediums zu erhalten.

Weiterhin sind beispielsweise aus dem DE 197 00 965 C1 Kombinationssensoren zur Messung von Druck und Temperatur bekannt. In dem DE 195 44 173 C1 sind Pumpengehäuse zum Einbau von Sensoren gezeigt, die einerseits die Temperatur und andererseits einen Differenzdruck zwischen zwei Stellen innerhalb der Pumpe messen. Bei diesen Sensoren handelt es sich wegen der Differenzdruckmessung um technisch aufwendige Produkte, für die Zuleitungen zu den Drucksensoren innerhalb oder außerhalb der Pumpe vorgesehen sein müssen, um die Funktion zu ermöglichen. Diese Sensoren sind wegen der hohen Herstellungskosten und des die Pumpe betreffenden konstruktiven Aufwandes für den Einsatz in einfachen Pumpen nicht geeignet, insbesondere da die Pumpe an einen solchen Sensor angepaßt sein muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen konstruktiv einfachen Meßfühler zu schaffen, der es bei geringem Montageaufwand und kleinem Bauraum sowie bei geringen Herstellungskosten möglich macht, den Zustand des Pumpmediums anhand absoluter Größen zuverlässig zu beobachten.

Diese Aufgabe wird durch einen Meßfühler mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.

Besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Meßfühlers ist, daß er zwei funktionell getrennte Sensoren in einem gemeinsamen Fühlergehäuse konstruktiv geschickt vereint, so daß mit ihm die Messung der zwei absoluten Zustandsgrößen "Druck" und "Temperatur" gleichzeitig möglich wird. Die konstruktiven Vorteile resultieren daraus, daß das Fühlergehäuse einen abstehenden Ansatz aufweist, der in eine Bohrung im Gehäuse der Kreiselpumpe einsteckbar bzw. einschraubbar ist und der in Berührungskontakt mit dem Pumpmedium steht. Der Ansatz seinerseits weist eine achsparallele Bohrung auf, die eine Zuleitung zum Drucksensor bildet. Gerade wegen dieser achsparallelen Bohrung ist eine besonders kompakte Bauweise des Kombinationssensors möglich. Zudem ist erfindungsgemäß an der Stirnfläche des Ansatzes eine den Temperatursensor tragende Sonde angebracht, die in die Bohrung hineinreicht.

Ganz allgemein liegt der Vorteil solcher Kombinationssensoren darin, daß sie nur einer Bohrung im Pumpengehäuse bedürfen und durch die Vermeidung unnötiger Bohrungen die Gefahr einer Leckbildung in der Pumpe verringert wird. Der Meßfühler ist kostengünstig herzustellen, was gleichfalls die Aufwendungen für die Pumpe reduziert. Durch die gleichzeitige Messung beider absoluter Größen Druck und Temperatur kann der Zustand des Pumpmediums sehr genau kontrolliert werden. Beide Größen können bei der Regelung der Drehzahl berücksichtigt werden. Insbesondere kann die Drehzahl der Pumpe und damit die Belastung der Gleitringdichtung an den Zustand des Mediums angepaßt werden. So ist es möglich, die aktuelle Belastung festzustellen und bei überhitztem Medium bzw. bei geringem Druck die Pumpe zur Schonung der Dichtung abzuschalten.

Der Drucksensor ist dabei vorteilhafterweise so ausgelegt, daß er beim Nichtvorhandensein von Pumpmedium feststellt, ob Dampf an der Stelle vorhanden ist. Insgesamt wird durch den erfindungsgemäßen Meßfühler eine Erhöhung der Sicherheit des Pumpenlaufes gewährleistet.

In einer besonders einfachen Ausführungsform des Meßfühlers weist dieser ein Fühlergehäuse mit einem zylindrischen Ansatz auf, der mit einem Außengewinde versehen ist und in eine mit einem entsprechenden Innengewinde versehene Bohrung im Pumpengehäuse eingeschraubt werden kann. Über diese Bohrung steht der Meßfühler in Berührungskontakt zum Pumpmedium, so daß die Zustandsgrößen des Mediums unverfälscht gemessen werden können. Der Ansatz kann im Durchmesser an Standards, beispielsweise an eine 1/8 Zoll Bohrung, angepaßt werden. Diese Bohrungen sind mitunter in Pumpen vorhanden und können für die erfindungsgemäßen Sensoren verwendet werden. Zudem ist jederzeit ein Nachrüsten möglich. Mit dem erfindungsgemäß achsparallelen Zulauf zum Drucksensor kann der Durchmesser des Ansatzes vergleichsweise klein ausgelegt werden. Der Sensor kann für verschiedene Pumpentypen benutzt werden und läßt sich mit konventionellen Mitteln gut abdichten.

Der Temperatursensor ist im Kopf einer Sonde untergebracht, die von der Stirnseite des Sensors in die Bohrung hineinragt. Durch diese Sonde kann der Temperatursensor an einer Stelle tief im Inneren des Pumpenstutzens positioniert werden, wo er in direktem Kontakt mit dem fließenden Pumpmedium steht und besonders genaue Meßwerte liefert. Dabei ist in einer besonders einfachen Ausführungsform die Sonde als am Ende verschlossenes Röhrchen ausgebildet, das den Temperatursensor in leitendem Kontakt zur Wandung beherbergt. Die Länge der Sonde kann werkseitig an die in der Pumpe herrschenden Verhältnisse angepaßt werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn neben den beiden Sensoren auch die für die Versorgung der Sensoren nötige Elektronik innerhalb des Fühlergehäuses untergebracht ist. Dadurch kann einerseits ein besonders einfacher Aufbau des Meßfühlers gewährleistet werden, während andererseits die Vereinfachung der Elektronik zu einer Erhöhung der Zuverlässigkeit führt.

Vorteilhafterweise wird der erfindungsgemäße Meßfühler in elektrisch betriebenen Kreiselpumpen eingesetzt. Dabei ist es von Vorteil, die Bohrung für den Meßfühler in den Umfangsrand eines der beiden Flansche des Saug- oder Druckstutzens einzubringen, da diese ausreichend Material zum sicheren Halt und zum dichten Einschrauben des Meßfühlers bieten. Es ist vorteilhaft, die Bohrung in einem der Stutzen münden zu lassen, so daß der Meßfühler von Pumpmedium umströmt wird.

Besonders vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Meßfühlers und dessen Einbau in einer Pumpe sind in den Fig. 1 und 2 dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1a und 1b zwei verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Meßfühlers und

Fig. 2 eine Kreiselpumpe mit im Druckstutzen angeordnetem Meßfühler.

Fig. 1a zeigt einen Meßfühler zum Einbau in eine Kreiselpumpe. Der Fühler weist ein Fühlergehäuse 1 auf, in das einerseits ein Temperatursensor 2 und andererseits ein Drucksensor 3 eingebaut ist. Der Temperatursensor 2 kann ein bekanntes Platin-Widerstandselement oder ein Thermoelement sein. Das Gehäuse 1 des Meßfühlers weist einen zylindrischen Ansatz 4 auf, der mit einem Außengewinde versehen ist und der in eine entsprechende Bohrung im Pumpengehäuse eingeschraubt werden kann. Zur Abdichtung des Meßfühlers liegt eine Stirnfläche 5 gegen eine die Bohrung im Pumpengehäuse umgebende O-Ring-Dichtung an.

Der Temperatursensor 2 ist in eine Sonde 6 eingebaut, die von einem Röhrchen gebildet wird. Das Röhrchen ist auf die Stirnfläche 7 des Ansatzes 4 aufgesetzt. Über die Sonde 6 wird der Temperaturfühler 2 direkt in das strömende Medium eingebracht. In die Stirnfläche 7 ist gleichfalls eine Bohrung eingebracht, in der eine Zuleitung 8 zum Druckraum des Drucksensors mündet. Über die Zuleitung 8 strömt das Pumpmedium in einen Innenraum, in dem sich der Drucksensor 3 befindet.

Der Temperatursensor 2 und der Drucksensor 3 sind über elektrische Leitungen 9 mit einer gemeinsamen Elektronik 10 verbunden, die in einem separaten Gehäuse 11 außerhalb des Meßfühlers untergebracht ist. Der durch das Gehäuse 11 gebildete Elektronikbaustein ist seinerseits über Leitungen 12 mit der Steuer- und Regelelektronik der Pumpe verbunden.

Fig. 1b zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Meßfühlers, in der die Elektronik 10 im gemeinsamen Fühlergehäuse 13 neben dem Temperatursensor 2 und dem Drucksensor 3 untergebracht ist. Wie schon im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1a ist das Gehäuse 13 als Zylinder ausgebildet, der an seiner der Pumpe zugerichteten Stirnseite einen Ansatz 4 mit Außengewinde aufweist.

In Fig. 2 ist eine von einem Elektromotor 14 betriebene Kreiselpumpe gezeigt, deren Saugstutzen 15 und Druckstutzen 16 "inline" in einer gemeinsamen Achse 17 liegen. Im Pumpengehäuse 18 ist das Laufrad 19 drehbar gelagert und wird über die Welle 20 angetrieben. An der Welle 20 ist eine Gleitringdichtung 21 vorgesehen, die den Innenraum des Pumpengehäuses gegenüber dem Außenraum abdichtet. Der Pumpeninnenraum kann über ein Entlüftungsventil 22 entlüftet werden, so daß ein Trockenlauf der Gleitringdichtung 21 vermieden wird. Die Abschlußflansche 23 von Saug- und Druckstutzen weisen in ihrem Umfang Bohrungen 24 auf, die senkrecht zur Achse 17 angeordnet sind. Während die Bohrung 24 des Saugstutzens 15 mit einem Metallstopfen 25 gegen den Austritt von Pumpmedium verschlossen ist, ist in die Bohrung 24 des Druckstutzens 16 ein erfindungsgemäßer Meßfühler 26 eingeschraubt und über die Leitung 27 auf nicht dargestellte Weise mit der Steuerelektronik des Motors verbunden. Bei dem Meßfühler 26 handelt es sich um die Ausführungsform wie sie unter Fig. 1b beschrieben wurde.

Claims (3)

1. Meßfühler zum Einbau in eine von einem Elektromotor betriebene Kreiselpumpe mit einem Temperatursensor (2), einem Drucksensor (3) und einem Fühlergehäuse (1, 13), das einen in eine Bohrung im Pumpengehäuse einsteckbaren oder einschraubbaren Ansatz (4) aufweist, wobei der Ansatz (4) mit einer Stirnfläche in Berührungskontakt mit dem Pumpmedium steht und wobei der Ansatz (4) eine achsparallele Bohrung aufweist, die eine Zuleitung (8) zu dem im Fühlergehäuse (1, 13) eingebauten Drucksensor (3) bildet, gekennzeichnet durch eine auf die Stirnfläche des Ansatzes (4) aufgesetzte und als Röhrchen ausgebildete Sonde, die den Temperatursensor (2) trägt und die über die Stirnfläche hinaus in die im Pumpengehäuse angeordnete Bohrung hineinragt.

2. Meßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (4) zylindrisch ist und ein Außengewinde zum Einschrauben in die im Pumpengehäuse eingebrachte Bohrung aufweist, wobei das Außengewinde insbesondere zum Einschrauben in eine vorhandene 1/8 Zoll Bohrung an einem Flansch der Kreiselpumpe vorgesehen ist.

3. Meßfühler nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in das Fühlergehäuse (1, 13) eine die Sensoren (2, 3) versorgende Elektronik (10) eingebaut ist.