DE19617570C1

DE19617570C1 - Submersible pump

Info

Publication number: DE19617570C1
Application number: DE1996117570
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Wilmsmeyer; Joerg R Gutkuhn
Original assignee: Hanning and Kahl GmbH and Co KG
Current assignee: Hanning and Kahl GmbH and Co KG
Priority date: 1996-05-02
Filing date: 1996-05-02
Publication date: 1997-12-11
Anticipated expiration: 2016-05-03

Description

Die Erfindung betrifft eine Tauchpumpe mit einer elektronischen Pegelüber wachungseinrichtung zum automatischen Ein- und Ausschalten der Pumpe in Abhängigkeit vom Pegelstand.The invention relates to a submersible pump with an electronic level monitoring device for automatically switching the pump on and off Dependence on the level.

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.Such pumps are used for pumping liquid out of containers, Shafts, rooms in buildings and the like. DE 36 24 950 A1 described a pump of the type mentioned above, in which the level monitor chung with the help of electrodes that are directly on the outer surface of the pump housing are arranged. To record the water level the electrical conductivity of the liquid to be pumped out, for. B. What water, exploited, and it becomes an electrical switch-on signal or switch-off signal generated when the water is located at the relevant height Switch-on or switch-off electrode wetted. Above the switch-on electrode there is also an alarm electrode which, when wetted with water an alarm signal, for example an acoustic signal, is triggered to start show that the delivery rate of the pump is not sufficient, the water level to keep at the predetermined maximum value.

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.Since in this known pump the electrodes are electrically connected to what tight control circuit arranged to be connected need a relatively high level of design effort, and the electrical feedthroughs are a source of possible leakage pump housing.

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.From DE 29 46 049 A1 it is known the speed of a centrifugal pump and to measure the power consumption and the flow of the pump the measured values and known characteristics of the pump to a counter to regulate the setpoint.

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.The object of the invention is to operate a submersible pump with a reliable tendency level monitor to create a simple on construction and in which leaks in the housing easily and reliably let be avoided casually.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Patentanspruch 1 angegebe nen Merkmalen gelöst.This object is given according to the invention in claim 1 resolved characteristics.

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.The level monitoring device has a speed measuring device Measurement of the speed of the pump and an electronic circuit based on that the pump when a certain turns off the speed threshold.

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.Between the number of revolutions that occur when the pump is operating in liquid sets, and the speed when the pump is idling is such a large Ab stood that the switching point can be selected in this speed interval and despite the inevitable measurement tolerances, a reliable distinction of the two operating states is made possible.

Erfindungsgemäß kann somit zumindest die Ausschaltelektrode eingespart werden.According to the invention, at least the switch-off electrode can thus be saved will.

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.When the electronic control circuit is equipped with a timer the pump after switching off with a certain time delay switch on again, the switch-on electrode can also be dispensed with will. According to a development of this inventive concept, it is possible Lich to measure the duty cycle of the pump and the switch-on delay for the next control game depending on the measured switch-on duration to vary. If the water inlet into the container to be pumped empty is low, the water level rises during the pump shutdown period only a little bit, and after switching on the pump it will be after a short time Operating time the switch-off level is reached again. In this case, the one Switching delay increased, so that the pump on and off less frequently is switched. If, on the other hand, the water supply increases, the end becomes Switching level only reached after the pump has been in operation for a long time. In this In this case, the switch-on delay is reduced so that the water level in the Time until the pump is next switched on does not increase too much.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous further developments and refinements of the invention result from the subclaims.

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.According to a particularly advantageous embodiment of the solution according to An Say 1 is the speed measuring device by one with the motor shaft rotatable marker carrier and arranged opposite this Neten optical sensor formed, which detects the markings. The markie tion carrier is, for example, an impeller on which from the Motorge protruding end of the motor shaft is arranged, the pump pen wheel is opposite. The associated optical sensor, for example a reflection sensor, can directly on the electronic control Circuit of the pump-carrying board may be arranged, which affect the the end of the motor is arranged opposite in the pump housing. In this way, an extremely compact speed measuring device is created, which can be realized with the simplest of means at low cost.

Die Weiterbildung nach Anspruch 5 zielt darauf ab, eine zusätzliche elektrische Durchführung durch die Gehäusewand für die Alarmelektrode einzusparen.The development according to claim 5 aims to provide an additional electrical Saving implementation through the housing wall for the alarm electrode.

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.With an electric submersible pump is usually an electrical anyway There is a bushing for the power cord. Typically located this feedthrough is in the top of the pump housing and it is provided with an elastic cable grommet that prevents the through the cable. The free end of the cable grommet is in usually represents the highest point of the submersible pump Alarm electrode arranged at the free end of this cable grommet. The to the Electronic control circuit leading signal line is in the cable grommet integrated or carried and runs between the cable grommet and the power cable due to the already existing bushing for the power cord.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel anhand der Zeich nung näher erläutert. Es zeigen:In the following, a preferred embodiment is shown in the drawing tion explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht einer Tauchpumpe; und Figure 1 is a partially cutaway side view of a submersible pump. and

Fig. 2 einen schematischen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1. FIG. 2 shows a schematic section along the line 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. The submersible pump 10 shown in FIG. 1 has a housing 12 made of plastic, which essentially has the shape of an upright cylinder. The lower part of the housing 12 forms a pump chamber 14 which receives a pump wheel, not shown, and is provided with suction openings 16 arranged near the bottom.

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.The upper part of the housing 12 receives an electric motor 18 , the shaft 20 of which protrudes from the motor housing at both ends. The lower end of the shaft 20 , not shown, carries the impeller. A marking carrier 22 is fastened on the upper end of the shaft and, in the example shown, has the shape of an impeller with four vanes 24 and gaps 26 lying between them. The marker carrier 22 can simply be formed by a disk made of cardboard or plastic, which is glued or screwed onto the end face of the shaft 20 and whose upper surface is reflective or has a light color.

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.Immediately above the marking carrier 22 , a circuit board 28 is fastened in the housing 12 and carries an optical reflection sensor 30 on the underside. This reflection sensor is formed in a known manner by light-emitting and light-receiving semiconductor elements and is so angeord net that it scans the wings and gaps of the rotating marker carrier 22 from. The marking carrier 22 and the reflection sensor 30 thus together form a speed measuring device with which the motor speed of the pump can be precisely detected.

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.The board 28 also carries on the top electronic Schaltungskom components that form a control circuit 32 for the pump. This control circuit includes, inter alia, a switch-on electrode 34 , which is arranged under the half of a bracket 36 on the top of the pump housing 12 , and circuit components for evaluating the signals of the reflection sensor 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.A power cord 38 is liquid-tight through the upper wall of the pump housing and passed through at the implementation point in the usual manner by a rubber-elastic cable grommet 40 . At the upper end of the Ka beltülle 40 sits an annular alarm electrode 42 , which can be molded directly into the material of the cable grommet 40 . The alarm electrode 42 is electrically connected to the control circuit 32 on the board 28 . In the example shown, the electrical connection is made via a cable spring 40 stiffening coil spring 44 made of metal, which is connected within the pump housing by a signal line 46 to the circuit board 28 .

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.When the pump is switched on, there is mains voltage at the electronics. A grid separation is carried out by a transform gate (not shown). The secondary voltage is rectified so that a DC voltage of, for example, 12 V is obtained. From this, a square-wave voltage of about 1 kHz is generated in the control circuit 32 and applied to the motor housing in a potential-free manner. When this voltage reaches the switch-on electrode 34 with a correspondingly high water level, the motor 18 is started and the water to be pumped out is sucked in via the suction openings 16 .

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.When the water level has dropped so far that the pump sucks air through the suction openings 16 , the load on the impeller decreases and the speed increases significantly. If the speed, which is constantly monitored with the aid of the reflection sensor 30 , exceeds a certain threshold value, the pump switches off automatically after a short delay.

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.By repeating this cycle, the water level in the empty can be pumped up space is automatically kept within specified limits, as long as the pump capacity is greater than the inflow of water.

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.If the water level z. B. in the event of failure of the switch-on electrode or if the water level reaches the level of the alarm electrode 42 , the 1 kHz signal also reaches the alarm electrode. This triggers an alarm signal. In addition, the alarm electrode takes over with a time delay of z. B. 3 seconds the function of the switch-on electro. When the water level drops below the level of the alarm electrode, the alarm signal drops again. However, the pump remains in operation.

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.The alarm signal is brought to mains potential and transmitted via the mains cable 38 to a mains plug 48 , in whose plug housing an acoustical alarm transmitter is integrated.

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.On the connector housing a switch 50 is also arranged, with which the submersible pump 10 between the automatic mode described above and manual mode can be switched. The switchover signal of the switch 50 can be transmitted via the same line as the alarm signal and, for example, causes the pump to be switched on via an optocoupler, bypassing the automatic circuit.

Claims

1. Submersible pump with an electronic level monitoring device ( 22 , 30 , 32 ) for automatically switching the pump on and off as a function of the level, characterized in that the level monitoring device measures the speed of the pump and the pump using the speed as a measure of the switches off the lower water level.

2. Submersible pump according to claim 1, characterized in that for measurement of the pump speed, a marker carrier ( 22 ) which is fastened to one end projecting from the motor housing of the motor shaft ( 20 ) of the pump, and one of the marker carrier ( 22 ) opposite opti shear sensor ( 30 ) and an electronic control circuit ( 32 ) for evaluating the signal of the optical sensor ( 30 ) are provided.

3. Submersible pump according to claim 2, characterized in that the pump has a housing ( 12 ) in the form of an upright cylinder, the lower region of which forms a pump chamber ( 14 ) with suction openings ( 16 ) and in the upper region of which the motor ( 18th ) is arranged with a vertically oriented shaft ( 20 ), that the marker carrier ( 22 ) sits at the upper end of the shaft ( 20 ) and the optical sensor ( 30 ) and the control circuit ( 32 ) are arranged on a circuit board ( 28 ) which are sealed Above the Markie tion carrier ( 22 ) in the housing ( 12 ) is attached.

4. Submersible pump according to claim 2 or 3, characterized in that the marker carrier ( 22 ) is a disc with bright or reflective markings (wing 24) and that the optical sensor ( 30 ) is a reflection sensor.

5. Submersible pump according to one of the preceding claims, with a power cable ( 38 ) entering the pump housing via a cable grommet ( 40 ) and an alarm electrode ( 42 ) which triggers an alarm signal when the submersible pump is pumped up to the height of the alarm electrode into a electrically conducting de immersed liquid, characterized in that the alarm electrode ( 42 ) is attached to the cable grommet ( 40 ) and is electrically connected via the cable grommet ( 40 ) to a control circuit ( 32 ) inside the pump housing.

6. Submersible pump according to claim 5, characterized in that the cable grommet ( 40 ) is issued by an electrically conductive spring ( 44 ) which is electrically connected to the alarm electrode ( 42 ) and the control circuit ( 32 ).

7. Submersible pump according to claim 5 or 6, characterized in that the mains cable ( 38 ) has a mains plug ( 48 ), in the plug housing of which an alarm transmitter is integrated, which is electrically connected to the control circuit ( 32 ) via the mains cable ( 38 ).

8. Submersible pump according to one of the preceding claims, characterized in that a switch ( 50 ) for switching the pump between manual operation and automatic operation in the power plug ( 48 ) and integrated via the power cable ( 38 ) with the control circuit ( 32 ) Pump is connected.