DE19617570C1 - Tauchpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Tauchpumpe mit einer elektronischen Pegelüber­ wachungseinrichtung zum automatischen Ein- und Ausschalten der Pumpe in Abhängigkeit vom Pegelstand.

Solche Pumpen dienen zum Abpumpen von Flüssigkeit aus Behältern, Schächten, Räumen in Gebäuden und dergleichen. In DE 36 24 950 A1 wird eine Pumpe der oben genannten Art beschrieben, bei der die Pegelüberwa­ chung mit Hilfe von Elektroden erfolgt, die unmittelbar an der Außenfläche des Pumpengehäuses angeordnet sind. Zur Erfassung des Pegelstandes wird dabei die elektrische Leitfähigkeit der abzupumpenden Flüssigkeit, z. B. Was­ ser, ausgenutzt, und es wird ein elektrisches Einschaltsignal oder Ausschalt­ signal erzeugt, wenn das Wasser eine in der betreffenden Höhe angeordnete Einschalt- bzw. Ausschaltelektrode benetzt. Oberhalb der Einschaltelektrode ist noch eine Alarmelektrode angeordnet, die, wenn sie mit Wasser benetzt wird, ein Alarmsignal, beispielsweise ein akustisches Signal auslöst, um anzu­ zeigen, daß die Förderleistung der Pumpe nicht ausreicht, den Wasserpegel auf dem vorgegebenen Maximalwert zu halten.

Da bei dieser bekannten Pumpe die Elektroden elektrisch mit einer im was­ serdichten Pumpengehäuse angeordneten Steuerschaltung verbunden sein müssen, ist ein relativ hoher konstruktiver Aufwand erforderlich, und die elektrischen Durchführungen stellen eine Quelle für mögliche Undichtigkei­ ten des Pumpengehäuses dar.

Aus DE 29 46 049 A1 ist es bekannt, bei einer Kreiselpumpe die Drehzahl und die Leistungsaufnahme zu messen und den Durchfluß der Pumpe anhand der gemessenen Werte und bekannter Kennlinien der Pumpe auf einen gege­ benen Sollwert zu regeln.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Tauchpumpe mit einer zuverlässig arbei­ tenden Pegelüberwachungseinrichtung zu schaffen, die einen einfachen Auf­ bau aufweist und bei der sich Undichtigkeiten des Gehäuses leicht und zuver­ lässig vermeiden lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Patentanspruch 1 angegebe­ nen Merkmalen gelöst.

Die Pegelüberwachungseinrichtung weist eine Drehzahlmeßeinrichtung zur Messung der Drehzahl der Pumpe und eine elektronische Schaltung auf, die die Pumpe bei Überschreitung eines bestimm­ ten Drehzahlschwellenwertes ausschaltet.

Zwischen der Drehzahl, die sich bei in Flüssigkeit arbeitender Pumpe ein­ stellt, und der Drehzahl bei leerlaufender Pumpe besteht ein so großer Ab­ stand, daß der Schaltpunkt in diesem Drehzahlintervall gewählt werden kann und trotz der unvermeidlichen Meßtoleranzen eine sichere Unterscheidung der beiden Betriebszustände ermöglicht wird.

Erfindungsgemäß kann somit zumindest die Ausschaltelektrode eingespart werden.

Wenn die elektronische Steuerschaltung mit einem Zeitgeber ausgestattet wird, der die Pumpe nach dem Ausschalten mit gewisser zeitlicher Verzöge­ rung wieder einschaltet, kann auch auf die Einschaltelektrode verzichtet werden. Gemäß einer Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens ist es mög­ lich, die Einschaltdauer der Pumpe zu messen und die Einschaltverzögerung für das nächste Regelspiel in Abhängigkeit von der gemessenen Einschalt­ dauer zu variieren. Wenn der Wasserzulauf in das leerzupumpende Behältnis gering ist, steigt der Wasserpegel während der Ausschaltperiode der Pumpe nur wenig an, und nach dem Einschalten der Pumpe wird schon nach kurzer Betriebszeit wieder der Ausschaltpegel erreicht. In diesem Fall wird die Ein­ schaltverzögerung vergrößert, so daß die Pumpe weniger häufig ein- und aus­ geschaltet wird. Wenn dagegen der Wasserzulauf zunimmt, so wird der Aus­ schaltpegel erst nach längerer Betriebszeit der Pumpe erreicht. In diesem Fall wird die Einschaltverzögerung reduziert, damit der Wasserpegel in der Zeit bis zum nächsten Einschalten der Pumpe nicht zu stark ansteigt.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Lösung nach An­ spruch 1 wird die Drehzahlmeßeinrichtung durch einen mit der Motorwelle drehbaren Markierungsträger und einen diesem gegenüberliegend angeord­ neten optischen Sensor gebildet, der die Markierungen erfaßt. Der Markie­ rungsträger ist beispielsweise ein Flügelrad, das auf dem aus dem Motorge­ häuse herausragenden Ende der Motorwelle angeordnet ist, das dem Pum­ penrad entgegengesetzt ist. Der zugehörige optische Sensor, beispielsweise ein Reflexionssensor, kann unmittelbar auf einer die elektronische Steuer­ schaltung der Pumpe tragenden Platine angeordnet sein, die dem betreffen­ den Ende des Motors gegenüberliegend im Pumpengehäuse angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine überaus kompakte Drehzahlmeßeinrichtung geschaffen, die sich mit einfachsten Mitteln zu geringen Kosten realisieren läßt.

Die Weiterbildung nach Anspruch 5 zielt darauf ab, eine zusätzliche elektrische Durchführung durch die Gehäusewand für die Alarmelektrode einzusparen.

Bei einer elektrischen Tauchpumpe ist üblicherweise ohnehin eine elektri­ sche Durchführung für das Netzkabel vorhanden. Typischerweise befindet sich diese Durchführung in der Oberseite des Pumpengehäuses, und sie ist mit einer elastischen Kabeltülle versehen, die ein zu starkes Abknicken des hindurchgeführten Kabels verhindert. Das freie Ende der Kabeltülle stellt in der Regel den höchsten Punkt der Tauchpumpe dar. Erfindungsgemäß ist die Alarmelektrode am freien Ende dieser Kabeltülle angeordnet. Die zu der elektronischen Steuerschaltung führende Signalleitung ist in die Kabeltülle integriert oder zwischen Kabeltülle und Netzkabel durchgeführt und verläuft durch die ohnehin vorhandene Durchführung für das Netzkabel.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel anhand der Zeich­ nung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht einer Tauchpumpe; und

Fig. 2 einen schematischen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1.

Die in Fig. 1 gezeigte Tauchpumpe 10 besitzt ein Gehäuse 12 aus Kunststoff, das im wesentlichen die Form eines aufrecht stehenden Zylinders hat. Der untere Teil des Gehäuses 12 bildet eine Pumpenkammer 14, die ein nicht gezeigtes Pumpenrad aufnimmt und mit in Bodennähe angeordneten Ansaug­ öffnungen 16 versehen ist.

Der obere Teil des Gehäuses 12 nimmt einen Elektromotor 18 auf, dessen Welle 20 an beiden Enden aus dem Motorgehäuse herausragt. Das nicht ge­ zeigte untere Ende der Welle 20 trägt das Pumpenrad. Auf dem obere Ende der Welle ist ein Markierungsträger 22 befestigt, der im gezeigten Beispiel die Form eines Flügelrades mit vier Flügeln 24 und dazwischenliegenden Lücken 26 hat. Der Markierungsträger 22 kann einfach durch eine Scheibe aus Pappe oder Kunststoff gebildet werden, die auf die Stirnfläche der Welle 20 aufgeklebt oder aufgeschraubt ist und deren obere Oberfläche reflektie­ rend ist oder eine helle Farbe aufweist.

Unmittelbar oberhalb des Markierungsträgers 22 ist in dem Gehäuse 12 eine Platine 28 befestigt, die an der Unterseite einen optischen Reflexionssensor 30 trägt. Dieser Reflexionssensor wird in bekannter Weise durch lichtaussen­ dende und lichtempfangende Halbleiterelemente gebildet und ist so angeord­ net, daß er die Flügel und Lücken des rotierenden Markierungsträgers 22 ab­ tastet. Der Markierungsträger 22 und der Reflexionssensor 30 bilden somit zusammen eine Drehzahlmeßeinrichtung, mit der die Motordrehzahl der Pumpe präzise erfaßt werden kann.

Die Platine 28 trägt zugleich auf der Oberseite elektronische Schaltungskom­ ponenten, die eine Steuerschaltung 32 für die Pumpe bilden. Zu dieser Steu­ erschaltung gehören unter anderem eine Einschaltelektrode 34, die unter­ halb eines Tragbügels 36 auf der Oberseite des Pumpengehäuses 12 angeord­ net ist, sowie Schaltungskomponenten zur Auswertung der Signale des Re­ flexionssensors 30.

Ein Netzkabel 38 ist flüssigkeitsdicht durch die obere Wand des Pumpenge­ häuses hindurchgeführt und an der Durchführungsstelle in üblicher Weise von einer gummielastischen Kabeltülle 40 umgeben. Am oberen Ende der Ka­ beltülle 40 sitzt eine ringförmige Alarmelektrode 42, die unmittelbar in das Material der Kabeltülle 40 eingeformt sein kann. Die Alarmelektrode 42 ist elektrisch mit der Steuerschaltung 32 auf der Platine 28 verbunden. Im ge­ zeigten Beispiel erfolgt die elektrische Verbindung über eine die Kabeltülle 40 aussteifende Schraubenfeder 44 aus Metall, die innerhalb des Pumpenge­ häuses durch eine Signalleitung 46 mit der Platine 28 verbunden ist.

Wenn die Pumpe eingeschaltet wird, so liegt an der Elektronik Netzspannung an. Durch einen Transformtor (nicht gezeigt) wird eine Netztrennung vorge­ nommen. Die Sekundärspannung wird gleichgerichtet, so daß man eine Gleichspannung von beispielsweise 12 V erhält. Hieraus wird in der Steuer­ schaltung 32 eine Rechteckspannung von etwa 1 kHz erzeugt und potential­ frei an das Motorgehäuse angelegt. Wenn diese Spannung bei entsprechend hohem Wasserstand an die Einschaltelektrode 34 gelangt, wird der Motor 18 in Betrieb gesetzt, und das abzupumpende Wasser über die Ansaugöffnungen 16 angesaugt.

Wenn der Wasserstand so weit abgesunken ist, daß die Pumpe über die An­ saugöffnungen 16 Luft ansaugt, so nimmt die Belastung des Pumpenrades ab, und die Drehzahl steigt deutlich an. Wenn die Drehzahl, die mit Hilfe des Re­ flexionssensors 30 ständig überwacht wird, einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, schaltet sich die Pumpe nach kurzer Verzögerung automatisch ab.

Durch Wiederholung dieses Zyklus kann der Wasserstand in dem leerzupum­ penden Raum automatisch innerhalb vorgegebener Grenzen gehalten werden, solange die Förderleistung der Pumpe größer ist als der Zufluß von Wasser.

Wenn der Wasserstand z. B. bei Ausfall der Einschaltelektrode oder bei zu ho­ hem Wasseraufkommen das Niveau der Alarmelektrode 42 erreicht, gelangt das 1 kHz-Signal auch an die Alarmelektrode. Dadurch wird die Auslösung ei­ nes Alarmsignals bewirkt. Außerdem übernimmt die Alarmelektrode mit ei­ ner Zeitverzögerung von z. B. 3 Sekunden die Funktion der Einschaltelektro­ de. Wenn der Wasserstand wieder unter das Niveau der Alarmelektrode ab­ sinkt, fällt das Alarmsignal wieder ab. Die Pumpe bleibt jedoch in Betrieb.

Das Alarmsignal wird auf Netzpotential gebracht und über das Netzkabel 38 an einen Netzstecker 48 übermittelt, in dessen Steckergehäuse ein akusti­ scher Alarmgeber integriert ist.

An dem Steckergehäuse ist außerdem ein Schalter 50 angeordnet, mit dem die Tauchpumpe 10 zwischen der oben beschriebenen automatischen Be­ triebsart und Handbetrieb umgeschaltet werden kann. Das Umschaltsignal des Schalters 50 kann über dieselbe Leitung wie das Alarmsignal übermittelt werden und bewirkt beispielsweise über einen Optokoppler das Einschalten der Pumpe unter Umgehung der Automatikschaltung.

Claims (8)

1. Tauchpumpe mit einer elektronischen Pegelüberwachungseinrichtung (22, 30, 32) zum automatischen Ein- und Ausschalten der Pumpe in Abhän­ gigkeit vom Pegelstand, dadurch gekennzeichnet, daß die Pegelüberwa­ chungseinrichtung die Drehzahl der Pumpe mißt und die Pumpe anhand der Drehzahl als Maß für den unteren Pegelstand ausschaltet.

2. Tauchpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Mes­ sung der Pumpendrehzahl ein Markierungsträger (22), der an einem aus dem Motorgehäuse herausragenden Ende der Motorwelle (20) der Pumpe be­ festigt ist, und ein dem Markierungsträger (22) gegenüberliegender opti­ scher Sensor (30) sowie eine elektronische Steuerschaltung (32) zur Auswer­ tung des Signals des optischen Sensors (30) vorgesehen sind.

3. Tauchpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe ein Gehäuse (12) in der Form eines aufrecht stehenden Zylinders aufweist, dessen unterer Bereich eine Pumpenkammer (14) mit Ansaugöffnungen (16) bildet und in dessen oberen Bereich der Motor (18) mit vertikal orientierter Welle (20) angeordnet ist, daß der Markierungsträger (22) am oberen Ende der Welle (20) sitzt und der optische Sensor (30) und die Steuerschaltung (32) auf einer Platine (28) angeordnet sind, die dicht oberhalb des Markie­ rungsträgers (22) in dem Gehäuse (12) befestigt ist.

4. Tauchpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet daß der Markierungsträger (22) eine Scheibe mit hellen oder reflektierenden Mar­ kierungen (Flügel 24) ist und daß der optische Sensor (30) ein Reflexions­ sensor ist.

5. Tauchpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem über eine Kabeltülle (40) in das Pumpengehäuse eintretenden Netzkabel (38) und einer Alarmelektrode (42), die ein Alarmsignal auslöst, wenn die Tauchpum­ pe bis zur Höhe der Alarmelektrode in eine abzupumpende, elektrisch leiten­ de Flüssigkeit eintaucht, dadurch gekennzeichnet, daß die Alarmelektrode (42) an der Kabeltülle (40) angebracht und über die Kabeltülle (40) elektrisch mit einer Steuerschaltung (32) im Inneren des Pumpengehäuses verbunden ist.

6. Tauchpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabel­ tülle (40) durch eine elektrisch leitende Feder (44) ausgestellt ist, die elek­ trisch mit der Alarmelektrode (42) und der Steuerschaltung (32) verbunden ist.

7. Tauchpumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzkabel (38) einen Netzstecker (48) aufweist, in dessen Steckergehäuse ein Alarmgeber integriert ist, der über das Netzkabel (38) elektrisch mit der Steuerschaltung (32) verbunden ist.

8. Tauchpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Schalter (50) zum Umschalten der Pumpe zwischen Hand­ betrieb und automatischem Betrieb in den Netzstecker (48) integriert und über das Netzkabel (38) mit der Steuerschaltung (32) der Pumpe verbunden ist.