DE10201942A1 - Temperaturfühler im Zentrum - Google Patents

Abstract

Von einem Elektromotor betriebene Kreiselpumpe mit einem Spaltrohr 3, insbesondere einem Spalttopf, das den Naßraum mit dem in der geförderten Flüssigkeit umlaufenden Rotor von dem den Stator enthaltenden trockenen Statorraum trennt, wobei in dem Statorraum in unmittelbarer Nähe zum Spaltrohr 3 ein Sensor 12 zur Erfassung von Parametern der Pumpe oder des Systems, insbesondere zur Erfassung einer Temperatur, vorgesehen ist, wobei der Statorraum von einem Motorgehäuse umgeben ist und wobei der Sensor in eine Bohrung herausnehmbar einsetzbar ist, die in die rückwärtige Stirnfläche des Motorgehäuses eingebracht ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine von einem Elektromotor betriebene Kreiselpumpe mit einem Spaltrohr, insbesondere einem Spalttopf, das den Naßraum mit dem in der geförderten Flüssigkeit umlaufenden Rotor von einem den Stator enthaltenden trockenen Statorraum trennt, wobei in dem Statorraum in unmittelbarer Nähe zum Spaltrohr ein Sensor zur Erfassung von Parametern der Pumpe oder des. Systems, insbesondere zur Erfassung einer Temperatur, vorgesehen ist und wobei der Statorraum von einem Motorgehäuse umgeben ist.
• Derartige Spaltrohrpumpen sind allgemein bekannt. Zudem ist es bekannt, bei derartigen Pumpen bestimmte Parameter der Pumpe, wie beispielsweise die Stromaufnahme, eine Temperatur oder die Vibration, oder aber Parameter des Systems, wie beispielsweise die Temperatur des Mediums, zu messen. Gerade die Messung von Temperaturen ist besonders wichtig, da eine Überhitzung zu einem Schaden an den Lagern, der Elektrik oder der Elektronik führen kann. Andererseits kann die Leistung der Pumpe beispielsweise im Rahmen einer Nachtabsenkung in Abhängigkeit der Temperatur des Mediums geregelt werden.
• Als Ort für die Anbringung eines Temperatursensors ist beispielsweise der Lagerschild bekannt, der in unmittelbarem Kontakt zum Medium steht. Da die Regelelektronik üblicherweise an dem dem Laufrad abgewandten Ende des Spaltrohres angeordnet ist, ist die Anordnung des Sensors am Pumpengehäuse mit dem Nachteil verbunden, daß lange Verbindungskabel erforderlich sind, um den Sensor mit der Motorelektronik zu verbinden. Die Verlegung derart langer Kabel ist aufwendig und zudem können diese sich bei einer Erhöhung der Temperatur der geförderten Flüssigkeit erwärmen, so daß sich der Widerstand der Kabel ändert und so das Meßergebnis verfälscht wird. Außerdem können die Magnetfelder zwischen dem Stator und dem Rotor elektrische Ströme in den Kabeln induzieren, die ebenfalls zur Verfälschung der Meßergebnisse beitragen.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nunmehr, eine konstruktiv einfache und preiswert herzustellende Spaltrohrpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der ein Sensor, insbesondere ein Temperatursensor, an einer exponierten Stelle, an der er möglichst unverfälschte Meßergebnisse liefern kann, komfortabel anbringbar ist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Spaltrohrpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
• Der erfindungswesentliche Gedanke der Erfindung ist es, den Sensor in eine von hinten - also von der rückwärtigen Stirnfläche des Motorgehäuses aus - zugängliche Bohrung einzubringen. Vermittels einer solchen Bohrung kann der Sensor direkt bis an das Spaltrohr heran geführt werden, so daß der Sensor in unmittelbarer Nähe des Spaltrohres und damit in direktem Kontakt zum Medium herausnehmbar angebracht werden kann. Diese rückwärtige Stirnfläche liegt dabei in einer Ebene, die senkrecht zur Rotorachse verläuft. Somit ist die Bohrung parallel zur Welle, auf der das Laufrad angebracht ist. Diese Art der Montage hat neben der unmittelbaren Nähe des Sensors zum Boden des Spaltrohres den weiteren Vorteil, daß der Sensor in der Bohrung leicht zugänglich ist. Die weiteren Vorteile liegen darin, daß wegen der kurzen zur Elektronik führenden Kabel Meßfehler minimiert werden können. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Bohrung koaxial zur Rotorachse angeordnet ist. Dazu muß die Rotorachse nicht unbedingt im Zentrum eines Motorgehäuses liegen. Eine besonders hohe Symmetrie ist jedoch gegeben, wenn die Bohrung nicht nur koaxial zu einer dezentral angeordneten Welle, sondern auch geometrisch im Zentrum der rückwärtigen Stirnfläche angeordnet ist. Da die Antriebseite der Pumpe bekanntermaßen meist in Rotationssymmetrie gebaut ist, kann, da sich die Einflüsse auf den Sensor herausmitteln, mit der zentralen Anordnung des Sensors die Meßgenauigkeit weiter optimiert werden. Vor allem aber weist die zentrale Anordnung des Sensors Vorteile auf, wenn die Elektronik von hinten auf das Motorgehäuse aufsteckbar ausgebildet ist.
• Mit der Erfindung wird die gesamte Montage der Spaltrohrpumpe erheblich vereinfacht und die dafür benötigte Zeit deutlich verkürzt. Auch wird der Sensor während der Montage der einzelnen Pumpenteile nicht beschädigt, da er erst nachträglich in seine Betriebsposition gebracht wird, in der er Kontakt zum Spaltrohr hat. Dabei können Sensoren zur Messung beliebiger Parameter eingesetzt werden.
• Im Sinne der Erfindung kann der Sensor ein induktiver oder kapazitiver oder ohmscher Sensor sein. Bevorzugt wird eine Ausführungsform, bei der der Sensor ein Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur der geförderten Flüssigkeit oder ein Hall-Sensor beispielsweise zur Erfassung der Position oder der Geschwindigkeit des Rotors ist. Ebenso ist es möglich, einen Hall-Sensor in die Bohrung einzubringen, mit dem Schwingungen und Vibrationen der Pumpe durch die Bewegung des Sensors im Magnetfeld festgestellt werden können. Solche Sensoren tragen zu einer Verbesserung der Betriebssicherheit und damit zu einer Erhöhung der Standzeit von Pumpen bei.
• Besonders vorteilhaft ist es jedoch, Temperatur-Sensoren einzusetzen, mit denen die Temperatur am Boden des Spalttopfes und damit die Temperatur des Mediums meßbar ist. Eine solche Temperaturmessung kann zur Erkennung einer Nachtabsenkung der Kesseltemperatur eingesetzt werden, wobei die Leistung der Pumpe der Nachtabsenkung entsprechend angepaßt werden kann. Über die am Spalttopfboden gemessene Temperatur kann auch die Wicklungstemperatur bestimmt werden. Zum Schutz der Wicklung und der Elektronik kann die Pumpenleistung bei Erreichen einer kritischen Temperatur gesenkt werden. Mit solchen Sensoren, die auch in Kombination einsetzbar sind, läßt sich die Betriebssicherheit um ein Vielfaches steigern.
• In einer besonders zu bevorzugenden Ausführungsform ist der Sensor am Kopf eines in die Bohrung einsteckbaren Steckers angeordnet ist. Auf diese Weise läßt sich der Sensor zur Montage und Demontage bequem handhaben. Dabei kann der Stecker mechanisch robust ausgebildet sein, um den empfindlichen Sensor, der insbesondere am Kopf des Steckers angeordnet ist, zu schützen. Im Stecker kann der Sensor mittels einer Vergußmasse gehalten sein. Dabei bietet die Vergußmasse einen sicheren Halt und trägt als Abdeckung ihrerseits zum Schutz des Sensors bei.
• Besonders vorteilhaft ist es, die Leistungs- und Regelelektronik der Pumpe in einem auf die Stirnseite aufsteckbaren Elektronikgehäuse unterzubringen. Die darin enthaltene Elektronik wird dann über axial steckbare am Motorgehäuse angebrachte Steckkontakte mit den Wicklungen kontaktiert. Bei einer solchen Anordnung kann der erfindungsgemäße Stecker mit dem darin angebrachten Sensor als Erdungsstecker Verwendung finden. Dabei ist dafür zu sorgen, daß ein elektrischer Kontakt zwischen der Steckerbuchse und dem auf Erdpotential liegenden Pumpengehäuse gegeben ist. Dazu ist es vorteilhaft, das Spaltrohr auf seiner dem Laufrad abgewandten Seite mit einem Lagerträger aus Metall zu verschließen, wobei die Bohrung in den Lagerträger hineinreicht und der Stecker in diesen einsteckbar ist.
• Die besonderen Vorteile der Erfindung kommen zur Geltung, wenn das Elektronikgehäuse auf das Motorgehäuse aufsteckbar ist und zwischen dem Motorgehäuse und dem Elektronikgehäuse Verbindungselemente vorgesehen sind, die ein Aufstecken des Elektronikgehäuses in mehreren Orientierungen zulassen. Dies ist vorteilhaft, weil damit die Pumpe in vertikaler und horizontaler Richtung eingebaut werden kann und sich das für den Nutzer zugängliche Elektronikgehäuse so montiert läßt, daß die Beschriftungen lesbar und die Bedienelementen handhabbar sind. Eine besonders hohe Flexibilität wird gewährleistet, wenn das Elektronikgehäuse in vier um jeweils 90° zueinander verschwenkten Positionen montierbar ist, wobei die Verbindungselemente Kontakte aufweisen, die eine Kontaktierung zwischen Motorgehäuse und Elektronikgehäuse in jeder der realisierbaren Positionen herstellen. Dabei ist die Handhabung besonders einfach, wenn die Kontakte Steckkontakte sind, die in der Stirnwand des Motorgehäuses angeordnet sind und die ein lösbares Aufstecken des Elektronikgehäuses auf dem Motorgehäuse ermöglichen. Die Kontakte können dann auch in einer 90°-Teilung in der Stirnwand angeordnet sein.
• Bei der genannten besonderen Art der Aufsteckbarkeit kann erfindungsgemäß im Zentrum der Stecker vorgesehen sein, der, wie beschrieben, einerseits die Erdung bewerkstelligt und der vor allem andererseits als Halter für den Sensor dient. Unabhängig von der gesteckten Position wird der zentrale Stecker mit dem Sensor immer in der richtigen Position sein.
• Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu dem in den Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
• Fig. 1 einen Ausschnitt vom hinteren Teil eines Motorgehäuses,
• Fig. 2 ein Motorgehäuse mit aufsteckbarem Elektronikgehäuse und
• Fig. 3 ein Draufsicht auf die Rückwand eines Motorgehäuses.
• In der Fig. 1 ist ein Ausschnitt aus einer Darstellung einer Spaltrohrpumpe gezeigt. Der Ausschnitt betrifft den hinteren Teil des Motorgehäuses. Zu erkennen ist zunächst das hintere dem Laufrad abgewandte Ende der Welle 1, das in einem Gleitlager 2 einsteckt. Dargestellt ist außerdem das Ende des Spaltrohres 3, das den Naßraum mit dem im Fördermedium umlaufenden Rotor von dem den Stator enthaltenden trockenen Statorraum trennt und das durch einen Lagerträger 4 hinten verschlossen ist. Das Gleitlager steckt auf der "nassen" Seite in einer entsprechenden Ausnehmung des aus Metall gefertigten Lagerträgers 4 ein. Die Abdichtung zwischen dem Spaltrohr 3 und dem Lagerträger 4 wird mit einem Dichtring 5 bewerkstelligt. Der Lagerträger 4 ist mit nicht dargestellten Kanälen versehen, die das Fördermedium in einen Raum 6 hinter das Gleitlager 2 leiten.
• Auf der "trockenen" Seite weist der Lagerträger 4 eine Bohrung 7 auf, in die ein Stecker 8 eingesteckt ist. Die Bohrung 7 und damit der Stecker 8 sind koaxial zur Welle 1 angeordnet. Bei dem Stecker 8 handelt es sich um einen bekannten "Laborstecker", der mit Federelementen 9 in der Bohrung hält. Der Lagerträger 4 ist auf seiner trockenen Rückseite von einem Deckel 10 aus Kunststoff abgedeckt, der die rückwärtige Stirnseite des nicht gezeigten Motorgehäuses bildet. Aus dem Deckel 10 ragt der Lagerträger 4 mit einem die Bohrung 7 umgebenden Ansatz 11 heraus. Der Lagerträger 4 und der Deckel 10 bilden somit gemeinsam die Rückseite des Motorgehäuses.
• Erfindungsgemäß ist im Kopf des Steckers 8 ein Sensor 12 eingesetzt und mit einer Vergußmasse fixiert. In diesem Fall handelt es sich um einen Temperatur Sensor 12, der in dieser Art der Anbringung in unmittelbahrer Nähe zum Spaltrohr 3 und damit zum Medium 6 sich befindet. Der Sensor 12 mißt somit die Temperatur des vom Medium 6 erwärmten Lagerträgers 4. Deutlich zu erkennen ist, daß der Sensor 12 in einer Bohrung 7 angeordnet ist, welche die senkrecht zur Rotorachse angeordnete rückwärtige Stirnfläche des Motorgehäuses, die hier vom Lagerträger 4 und dem Deckel 10 gebildet ist, durchdringt. In diesem Fall ist die Bohrung auch im Zentrum der rückwärtigen Stirnfläche angeordnet.
• Der Stecker 8 ist am Boden 13 eines Elektronikgehäuses 14 gehalten, das die Steuerelektronik umfaßt und das von hinten auf das Motorgehäuse aufsetzbar und in Richtung des Pfeiles A aufsteckbar ist. Der Sensor 12 ist dabei über ein Kabel 15 mit der Elektronik kontaktiert. Die Kontaktierung der Motorwicklung erfolgt über Steckkontakte 16, die gleichfalls zwischen dem Motorgehäuse und dem Elektronikgehäuse 14 angeordnet sind.
• In Fig. 2 ist nunmehr ein Schnitt durch ein leeres Motorgehäuse 17 dargestellt, in dessen rückseitige Stirnfläche 18 eine zentrale Erdungsbohrung 19 eingebracht ist. Außerdem sind zu erkennen weitere Buchsen 21, die zur Kontaktierung der nicht gezeigten Wicklung dienen. In Pfeilrichtung A ist ein Elektronikgehäuse aufsteckbar, von dem lediglich der Boden 13 mit dem daran angebrachten und den Sensor enthaltenden Erdungsstecker 20 gezeigt ist. Zudem sind die Steckkontakte 22 dargestellt, die in die Buchsen 21 eingesteckt werden.
• Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf die rückseitige Stirnfläche 18 des Motorgehäuses 17. Deutlich zu erkennen ist einerseits die zentrale Erdungsbohrung 19 zum einsetzen des mit dem Sensor bestückten Steckers. Andererseits sind die in 90° Teilung angeordneten Buchsen 21 dargestellt, die eine beliebige Orientierung der Motorelektronik beim Aufstecken ermöglichen. Zentrierungsbohrungen 23 sorgen für die entsprechende Zentrierung der aufzusetzenden Motorelektronik.

Claims (10)

1. Von einem Elektromotor betriebene Kreiselpumpe mit einem Spaltrohr (3), insbesondere einem Spalttopf, das den Naßraum mit dem in der geförderten Flüssigkeit umlaufenden Rotor von dem den Stator enthaltenden trockenen Statorraum trennt, wobei in dem Statorraum in unmittelbahrer Nähe zum Spaltrohr (3) ein Sensor (12) zur Erfassung von Parametern der Pumpe oder des Systems, insbesondere zur Erfassung einer Temperatur, vorgesehen ist und wobei der Statorraum von einem Motorgehäuse umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (12) in eine Bohrung (7) herausnehmbar einsetzbar ist, die in die rückwärtige Stirnfläche des Motorgehäuses eingebracht ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (7) koaxial zur Rotorachse angeordnet ist.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (7) im Zentrum der rückwärtigen Stirnfläche angeordnet ist.

4. Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (12)am Kopf eines in die Bohrung (7) einsteckbaren Steckers (8) angeordnet ist.

5. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (12) mittels einer Vergußmasse im Stecker (8) gehalten ist.

6. Pumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stecker(8)die Funktion eines Erdungssteckers hat, über den eine auf das Motorgehäuse aufsteckbare und in einem Elektronikgehäuse untergebrachte Regelelektronik geerdet ist.

7. Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spaltrohr(3)auf seiner dem Laufrad abgewandten Seite von einem Lagerträger (4) aus Metall verschlossen ist, in den die Bohrung hineinreicht, wobei der Stecker in den die rückwärtige Stirnfläche des Motorgehäuses bildenden Lagerträger (4) eingesteckt ist.

8. Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Motorgehäuse und dem Elektronikgehäuse Verbindungselemente vorgesehen sind, die ein Aufsetzen des Elektronikgehäuses in vier um jeweils 90° gegeneinander verdrehten Positionen zulassen, wobei die Verbindungselemente Kontakte aufweisen, die eine Kontaktierung zwischen Motorgehäuse und Elektronikgehäuse in jeder der realisierbaren Positionen herstellen.

9. Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte Steckkontakte sind, die in der Stirnwand des Motorgehäuses angeordnet sind und die ein lösbares Aufstecken des Elektronikgehäuses ermöglichen.

10. Pumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte in 90°-Teilung in der Stirnwand angeordnet sind.