DE102021000932A1 - Pumpe mit Bedienfeld - Google Patents

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Fred Brückmann
Federico Di Santo
Mattia Liboni
Carlo Prearo
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Abstract

Diese Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere Kreiselpumpe, mit einem Bedienfeld zur manuellen Betätigung und/oder Konfiguration der Pumpe, wobei das Bedienfeld wenigstens eine berührungsempfindliche Fläche für Nutzereingaben aufweist und auf die berührungsempfindliche Fläche wenigstens eine Folie zur Abdichtung der berührungsempfindlichen Fläche gegenüber der Umgebung aufgebracht ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere Kreiselpumpe, mit einem Bedienfeld zur manuellen Betätigung und/oder Konfiguration der Pumpe.
  • Pumpen unterschiedlicher Anwendungsfelder werden entweder zentral über eine Steuerung bedient oder lokal an der Pumpe über ein dort angebrachtes Bedienfeld. Letzteres ist üblicherweise mit mechanischen Schaltern oder Tastelementen ausgestattet. Anwendungsabhängig, bspw. bei Heizungsumwälzpumpen, kommt ein mechanisches Stellrad zum Einsatz, über das der Bediener per Drehbewegung eine direkte Bedien- oder Konfigurationseingabe vornehmen kann. Die aktuelle Drehstellung des Stellrades lässt einen Rückschluss auf die vorgenommene Pumpeneinstellung zu.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das bisherige Bedienkonzept zu überabreiten und eine innovative Lösung für den Bediener anzubieten.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Pumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, das Bedienfeld mit wenigstens einer berührungsempfindlichen Fläche zur Vornahme von Nutzereingabe auszustatten. Über diese Fläche kann der Bediener die Pumpe bspw. betätigen und/oder etwaige Konfigurationseingaben vornehmen. Die berührungsempfindliche Fläche ist als Touchpad ausgestattet, so dass der Benutzer idealerweise ohne weitere Hilfsmittel nur mit seinen Fingern Eingaben tätigen kann. Es ist jedoch ebenso vorstellbar, dass Hilfsmittel, bspw. ein sogenannter Touchpen eingesetzt werden können. Darüber hinaus erfordert eine berührungsempfindliche Fläche keine mechanische Bewegungskinematik, wie dies bei konventionellen Tastern, Schalters, etc. der Fall ist.
  • Da Pumpen in der Regel bei fluiden Anwendungen zum Einsatz kommen, müssen gewisse Schutzvorkehrungen getroffen werden. Der Spritzwasserschutz, insbesondere die Schutzart IP44, spielt bei den meisten Pumpenanwendungen eine wichtige Rolle. Zu diesem Zweck ist die berührungsempfindliche Fläche der erfindungsgemäßen Pumpe zusätzlich mit einer die Fläche gegenüber der Umgebung abdichtenden Folie abgedeckt. Das Folienmaterial, insbesondere Kunststoff, ist geeignet, die darunterliegende Fläche vor Wassereintritt, insbesondere Spritzwasser, effektiv zu schützen. Insbesondere kann die Folie die berührungsempfindliche Fläche mindestens gemäß IP44 spritzwassergeschützt abdichten. Darüber hinaus darf die Folie die Berührungsempfindlichkeit der Fläche nicht oder nur unwesentlich beeinträchtigen, um Touch-Eingaben des Bedieners reibungslos zu ermöglichen.
  • Es kann wünschenswert sein, dem Benutzer über die berührungsempfindliche Fläche eine visuelle Rückmeldung über vorgenommene Benutzereingaben zu geben, ähnlich wie dies durch die Schalterstellung eines mechanischen Schalters oder Stellrades erfolgt. Ein zur Fläche separates Anzeigeelement ist denkbar, jedoch nicht wünschenswert. Daher wird die berührungsempfindliche Fläche vorteilhafterweise um ein oder mehrere Leuchtmittel ergänzt, deren emittiertes Licht idealerweise in Abhängigkeit erfolgter Nutzereingaben steuerbar ist. Die ein oder mehreren Leuchtmittel müssen dabei nicht unmittelbar in der berührungsempfindlichen Fläche liegen, sondern können stattdessen auch in unmittelbarer Nähre zur berührungsempfindlichen Fläche oder um die berührungsempfindliche Fläche umlaufend angeordnet sein. Dadurch ist es möglich, dem Nutzer bei einer erfolgten Touch-Eingabe gleichzeitig eine visuelle Rückmeldung zu geben. Neben den Leuchtmitteln ist demzufolge eine Steuerung vorgesehen, die erfolgte Touch-Eingaben auswertet und in Reaktion darauf die ein oder mehreren Leuchtmittel ansteuert, um die Lichtabgabe auf die Touch-Eingabe abzustimmen.
  • Die Berührungsempfindlichkeit kann durch unterschiedliche technische Konzepte verwirklicht sein. Es bietet sich vorliegend eine Ausführung auf Grundlage der elektrischen Kapazität an. Die berührungsempfindliche Fläche kann auf einem Substrat als Trägermaterial aufgebracht sein. Im Falle einer kapazitiven Berührungsfläche sind dazu Elektroden vorgesehen, die auf der zugänglichen Substratoberfläche eine definierte Struktur, bspw. Gitterstruktur aufbauen. Eine Anordnung der Leuchtmittel, insbesondere LEDs, auf der zugänglichen Substratoberfläche ist nicht sinnvoll, da die Berührungsfläche möglichst glatt bzw. eben sein soll. Vor diesem Hintergrund wird vorgeschlagen, die Leuchtmittel, insbesondere Leuchtdioden, auf der Unterseite des Substrates anzuordnen. Eine ausreichende Lichtdurchlässigkeit soll über transparente Teilbereiche des Substrats und/oder dedizierte Aussparungen des Substrats im Bereich der Leuchtdioden erreicht werden, um dadurch einen Weg für das emittierte Licht der Leuchtmittel nach außen ins Sichtfeld des Bedieners zu ermöglichen.
  • Im einleitenden Teil wurde bereits die Verwendung eines mechanischen Stellrades bei Pumpen zur Bedienung angesprochen. Gemäß einer bevorzugten Ausführung soll ein solches Stellrad mittels der berührungsempfindlichen Fläche nachgebildet werden. Dazu sind die technischen Mittel zur Bereitstellung der Berührungsempfindlichkeit kreis-, insbesondere ringförmig, gestaltet, um die Form der Bedienfläche eines Stellrades nachzubilden. Zum Einsatz kommt beispielsweise ein sogenannter Touch-Ring, dessen Elektroden ringförmig angeordnet sind, um kapazitive Änderungen durch kreisende Berührungseingaben erfassen zu können. Ein solcher Touch-Ring ist dann auf der zu berührenden Oberfläche des Substrats angeordnet.
  • Auch die Anordnung der Leuchtmittel auf der Substratrückseite ist sinnvollerweise der Form des nachzubildenden Schalters, insbesondere des Stellrades, nachempfunden. Dementsprechend ist die Anordnung der Leuchtmittel ringförmig. Der Durchmesser des Leuchtrings kann gleich oder größer dem Durchmesser des Touch-Rings sein. Der Abstand der Leuchtmittel zueinander kann gleich oder variabel sein, bspw. mit in Ringrichtung (im Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn) zunehmendem oder abnehmendem Abstand.
  • Mit dem vorbeschriebenen vorteilhaften Aufbau ist es möglich, dass der Bediener auf der berührungsempfindlichen Fläche kreisförmige Bewegungen wie bei der Bedienung eines konventionellen Stellrades vornimmt und die aktuelle Drehstellung des simulierten Drehrades durch die darauf abgestimmte Lichtabgabe der LEDs visuell angezeigt wird.
  • Alternativ zur vorstehenden Ausführung der berührungsempfindlichen Fläche kann auch eine PCB-Flexfolie verwendet werden. Eine solche Folie umfasst die notwendigen Bausteine mit der gewünschten Anordnung für die Form der berührungsempfindlichen Fläche. Idealerweise umfasst die Folie ebenso die notwendigen Leuchtmittel in der gewünschten Anordnung.
  • Die aufgebrachte Folie zur Abdichtung der berührungsempfindlichen Fläche umfasst zumindest abschnittsweise transparente Abschnitte, um bei einer Ausführung der Erfindung mit visueller Rückmeldung die notwendige Lichtdurchlässigkeit zu gewährleisten. Dabei liegen die transparenten Bereiche der aufgebrachten Abdichtfolie idealerweise auf den transparenten Bereichen oder Aussparungen des Substrates.
  • Die aufgebrachte Folie zur Abdichtung ist vorzugsweise selbstklebend ausgestaltet, um den Montageprozess möglichst einfach und kostengünstig zu halten.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Pumpe ist diese mit einem Elektronikgehäuse ausgestattet, das in seinem inneren die notwendige Elektronik zur Steuerung der Pumpe aufweist. Auf der äußeren Oberfläche des Elektronikgehäuses kann eine Vertiefung für die Aufnahme der berührungsempfindlichen Fläche sowie der diese abdeckende Folie vorhanden sein. Die Vertiefung ist so dimensioniert, dass die berührungsempfindliche Fläche nebst Folie in die Gehäuseoberfläche bündig zur Gehäuseoberfläche eingebettet werden kann. Die Oberflächenvertiefung ist sinnvoller Weise mit wenigstens einem Schlitz zur Durchführung etwaiger Signal- als auch Versorgungsleitungen ausgestattet, um die berührungsempfindliche Fläche und/oder die Leuchtmittel mit einer Steuerungsplatine innerhalb des Elektronikgehäuses zu verbinden. Für die notwendigen Verbindungsleitungen kann ein Flachbandkabel eingesetzt werden. Der Steckanschluss des Substrates liegt an der Unterseite des Substrates, idealerweise im Bereich des wenigstens einen Schlitzes, so dass der Steckanschluss idealerweise ebenso zumindest teilweise in den Schlitz eingebracht werden kann.
  • Die wenigstens eine berührungsempfindliche Fläche kann das einzige Bedienelement der Pumpe sein. Das Bedienkonzept kann alternativ jedoch durch zusätzliche mechanische Bedienelemente ergänzt sein. Denkbar ist es beispielsweise, dass wenigstens ein mechanisches Bedienelement ein Folientaster ist. Bevorzugt ist der Folientaster durch die Folie zur Abdichtung der berührungsempfindlichen Fläche ausgebildet. Die Folie sieht dazu eine entsprechende Verformung, insbesondere thermische Verformung, oder Prägung vor, wodurch eine Art elastische „Federungszone“ zur Realisierung eines minimalen Tastenhubs erzeugbar ist. Die Folie kann zumindest im Bereich des Folientasters mehrschichtig aufgebaut sein. Der zu betätigende Schaltkreis des Folientasters kann Bestandteil des mehrschichtigen Aufbaus der Folie oder auf dem Substrat bzw. einem sonstigen Trägermaterial angeordnet sein. Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der Folientaster im mittigen Bereich der Folie ausgebildet und durch die ausgebildete berührungsempfindliche Fläche umgeben ist.
  • Die Pumpe kann als Kreiselpumpe, vorzugsweise als Inline-Kreiselpumpe ausgestaltet sein. Zudem kann die Pumpe eine Naß- oder Trockenläuferpumpe sein. Besonders bevorzugt ist die Pumpe als Heizungsumwälzpumpe ausgeführt.
  • Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen nachfolgend anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:
    • 1: eine Draufsicht auf ein Elektronikgehäusebauteil einer Heizungsumwälzpumpe gemäß der Erfindung,
    • 2: eine Unteransicht des Elektronikgehäusebauteils gemäß 1 und
    • 3: eine Schnittdarstellung durch das Elektronikgehäusebauteil gemäß den 1 und 2.
  • Die 1 zeigt den Aufbau der berührungsempfindlichen Benutzerschnittstelle einer Pumpe gemäß der Erfindung, die hier exemplarisch als Heizungsumwälzpumpe dargestellt ist. Ersichtlich ist eine obere Gehäuseabdeckung 1 des Elektronikgehäuses der Pumpe, das neben einer Elektronikplatine 10 für die Steuerung der Benutzerschnittstelle der Pumpe auch weitere Elektronikbauteile beinhaltet. Ein solches Elektronikgehäuse sitzt üblicherweise axial oder radial auf dem Motorgehäuse des elektromotorischen Pumpenantriebs.
  • Die Gehäuseabdeckung 1 weist auf ihrer Oberseite, die zeitgleich ein axiales Ende der Pumpe in Einbaulage darstellt, eine Oberflächenvertiefung 2 zur Aufnahme eines Substrates 5 für die Realisierung der berührungsempfindlichen Nutzerschnittstelle auf. Auf der von außen zugänglichen Oberseite des Substrates 5 ist eine ringförmige Elektrodenanordnung 6 zur Messung kapazitiver Änderungen durch Benutzereingabe per Finger angeordnet. Kreisfolgende Berührungseingaben, wie sie bei der Betätigung eines mechanischen Stellrades auftreten, werden so von der Steuerung 10 mit Hilfe der Elektrodenanordnung 6 erfasst.
  • Auf der Unterseite des Substrates 5 ist eine Vielzahl von Leuchtdioden 7 mit gleichbleibendem Abstand zueinander ringförmig angeordnet. Der LED-Ring 7 umgibt die ringförmige Elektrodenanordnung 6, wobei der Durchmesser des LED-Rings 7 größer ist als der Umfang der Elektrodenanordnung 6. Die LEDs können farbiges Licht emittieren, bspw. blaues Licht. Aussparungen im Substrat 5 oder transparente Abschnitte des Substrates 5 sorgen für eine ausreichende Lichtdurchlässigkeit des Substrates, damit der Leuchtring für den Nutzer von außen wahrnehmbar ist.
  • Ein Steckanschluss an der der Unterseite des Substrates 5 dient zur Kontaktierung eines Flachbandkabels 4, um die Messsignale der Elektrodenanordnung 6 sowie die Ansteuerung der LEDs 7 mittels der Steuerungsplatine 10 zu gewährleisten. Der Schlitz 3 im Boden der Vertiefung 2 dient zur Durchführung des Kabels 4.
  • Ersichtlich in der Darstellung gemäß 1 ist, dass die Vertiefung 2 mit einer Stufe 2A ausgestaltet ist. Die tiefere Stufe bildet eine kreisförmige passgenaue Aufnahmefläche für das Substrat 5 aus. Die darum ringförmig verlaufende Vertiefungsstufe dient als Klebefläche für die selbstklebenden Folie 8 zur Abdichtung des Substrates 5. Die Folie 8 wird auf das eingesetzte Substrat 5 aufgebracht und so mit dem Substrat 5 als auch der Vertiefungsstufe 2A des Gehäuses 1 verklebt. Mittels der Folie 8 wird das Substrat 5 nicht nur abgedichtet, sondern auch mechanisch in der Vertiefung 2 fixiert. Insbesondere wird hierdurch ein Spritzwasserschutz gemäß IP 44 realisiert.
  • Die materiellen Eigenschaften der Folie 8 ermöglichen Berührungseingaben über die Elektrodenanordnung 6 des Substrates 5. Ein transparenter Ringabschnitt 8A der Folie gewährleistet die Lichtdurchlässigkeit des durch die Leuchtdioden 7 emittierten Lichtes.
  • Die Hauptplatine 10 zudem ein Bauteil 11 auf, dass von außen aufgrund des Gehäusedurchbruchs sichtbar ist und als zusätzliches Anzeigeelement 11 dient.
  • Durch die kapazitive Fläche 6 kann der Nutzer durch kreisartige Bedieneingaben die Pumpe bedienen, wobei die Handhabung entsprechend einem mechanischen Stellrad nachempfunden ist. Zeitgleich erhält der Nutzer über die ringförmig angeordneten Leuchtdioden 7 eine visuelle Rückmeldung, die insbesondere die Benutzereingabe wiederspiegelt und so die aktuelle Stellposition des simulierten Stellrades visualisiert.
  • Abweichend zu der Ausführung der 1 - 3 kann das Substrat 5 beispielsweise durch ein sogenanntes Flexboard ersetzt werden, das die notwendigen Komponenten für die Realisierung der kapazitiven Fläche 6 einerseits als auch etwaiger Leuchtmittel 7 für die visuelle Rückmeldung beinhaltet. Ein solches Flexboard kann bereits den notwendigen Spritzschutz aufweisen, sodass auf die Folie 8 verzichtet werden könnte. Sinnvollerweise wird diese jedoch dennoch auf eine solche Flexfolie aufgebracht, um eine zusätzliche Abdichtung zu erreichen.

Claims (15)

  1. Pumpe, insbesondere Kreiselpumpe, mit einem Bedienfeld zur manuellen Betätigung und/oder Konfiguration der Pumpe, wobei das Bedienfeld wenigstens eine berührungsempfindliche Fläche (6) für Nutzereingaben aufweist und auf die berührungsempfindliche Fläche (6) wenigstens eine Folie (8) zur Abdichtung der berührungsempfindlichen Fläche (6) gegenüber der Umgebung aufgebracht ist.
  2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die berührungsempfindliche Fläche (6) ein oder mehrere Leuchtmittel (7), insbesondere Leuchtdioden, aufweist und/oder ein oder mehrere Leuchtmittel (7), insbesondere Leuchtdioden, in unmittelbarer Nähe der berührungsempfindliche Fläche (6), insbesondere in einem Bereich um die berührungsempfindliche Fläche (6), angeordnet sind, um ein für den Nutzer visuelles Feedbacksignal in Reaktion auf eine Benutzereingabe zu erzeugen.
  3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die berührungsempfindliche Fläche (6) durch ein Substrat (5) gebildet ist, auf dessen für den Nutzer zugänglicher Oberfläche notwendige Bauteile zur Realisierung der Berührungsempfindlichkeit, insbesondere Elektroden für den Fall einer kapazitiven Fläche, angeordnet sind, und auf dessen Rückseite das wenigstens eine Leuchtmittel (7) für die visuelle Rückmeldung vorgesehen ist.
  4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (5) im Bereich eines der Leuchtmittel (7) einen transparenten Bereich und/oder eine Ausnehmung aufweist.
  5. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die berührungsempfindliche Fläche (6) und/oder die Anordnung der mehreren Leuchtmittel (7) ringförmig ist, um ein Stellrad als Eingabemittel zu simulieren.
  6. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die berührungsempfindliche Fläche (6) durch ein PCB-Flexboard verwirklicht ist, das vorzugsweise neben den Bauteilen zur Realisierung der Berührungsempfindlichkeit auch das wenigstens eine Leuchtmittel (7) aufweist, wobei bevorzugt die berührungsempfindliche Fläche (6) und/oder die Anordnung der mehreren Leuchtmittel (7) ringförmig ist.
  7. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgebrachte Folie (8) wenigstens abschnittsweise transparent ist, wobei der transparente Bereich (8A) idealerweise der Anordnung der Leuchtmittel (7) entspricht und/oder den transparenten Bereich des Substrats (5) überdeckt.
  8. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (8) selbstklebend ist.
  9. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (8) die berührungsempfindliche Fläche (6) mindestens gemäß IP44 spritzwassergeschützt abdichtet.
  10. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe ein Elektronikgehäuse (1) mit einer Oberflächenvertiefung (2) vorsieht, in diese die wenigstens eine berührungsempfindliche Fläche (6) eingesetzt ist.
  11. Pumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenvertiefung (2) wenigstens einen Schlitz (3) zur Durchführung eines Flachbandkabels (4) aufweist, um die berührungsempfindliche Fläche (6) mit einer innerhalb des Elektronikgehäuses (1) gelagerten Steuerungsplatine (10) zu verbinden.
  12. Pumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachbandkabel (4) an der der Oberflächenvertiefung (2) zugewandten Unterseite der berührungsempfindlichen Fläche (6), insbesondere dem Substrat (5) oder Flexboard, kontaktiert ist.
  13. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe ausschliesslich ein oder mehrere berührungsempfindliche Fläche (6) zur Benutzereingabe vorsieht.
  14. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass neben der wenigstens einen berührungsempfindlichen Fläche (6) wenigstens ein mechanisches Eingabemittel vorgesehen ist, wobei das mechanische Eingabemittel vorzugsweise ein Folientaster ist, der insbesondere durch eine Verformung oder Prägung der Folie (8) zur Abdichtung der berührungsempfindlichen Fläche (6) ausgebildet ist.
  15. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe eine Inline-Kreiselpumpe ist, bspw. eine Trockenläufer- oder Nassläuferpumpe, besonders bevorzugt eine Heizungsumwälzpumpe ist.
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