DE19741547A1 - Tauchpumpe - Google Patents
TauchpumpeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Tauchpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs von
Anspruch 1.
Tauchpumpen der in Rede stehenden Art sind in vielerlei Ausführungsformen be
kannt. Bei einer bekannten Tauchpumpe ist ein zweiteiliges Gehäuse vorgesehen,
dessen Gehäuseteile aus Kunststoff bestehen (DE-A-42 30 306). Das Gehäuseun
terteil umfaßt den Standboden mit einer Filterplatte und einer Ansaugöffnung mit
Rückschlagventil, den unteren Teil des Pumpendruckraumes mit darin befindlicher
dreistufiger Kreiselpumpe, und den unteren Teil einer Steigleitung. Das Oberteil des
Pumpengehäuses beherbergt den gekapselten elektrischen Antriebsmotor, An
schlüsse, Druckschalter, einen weiteren Abschnitt des Pumpendruckraums und an der
oberen Decke einen dort abgehenden Druckstutzen, von dem ein Schlauch dann
weiter zum Ablauf führt.
Das Rückschlagventil an der Ansaugöffnung verhindert, daß einmal in den Pumpen
druckraum gelangtes Wasser wieder zurücklaufen kann. Im Regelfall ist es folglich so,
daß auch der Raum um das Gehäuse des elektrischen Antriebsmotors mit Wasser ge
füllt ist. Dieses Wasser kühlt den elektrischen Antriebsmotor, führt also die von die
sem erzeugte Wärme ab. In an sich üblicher Weise ist der elektrische Antriebsmotor
mit einem Motorschutzschalter versehen, der bei einer einen bestimmten Grenzwert
überschreitenden Wicklungstemperatur der Motorwicklung öffnet und die Stromzu
fuhr zum elektrischen Antriebsmotor unterbricht.
Die bekannte Tauchpumpe weist ferner einen Druckschalter auf, der beim Absperren
des Druckstutzens den elektrischen Antriebsmotor abschaltet, nämlich auf den durch
das Absperren entstehenden Überdruck anspricht.
Bei der bekannten Tauchpumpe ist im übrigen ein Niveauschalter vorgesehen, der
den Antriebsmotor abschaltet, sobald der Wasserstand um die Tauchpumpe herum
bzw. im Inneren der Tauchpumpe ein bestimmtes Niveau unterschreitet. Eine solche
Niveauschalteinrichtung kann als externe Schwimmeranordnung ausgeführt sein, be
kannt ist aber auch eine Integration eines Schwimmerschalters in das Gehäuse der
Tauchpumpe (DE-A-36 07 466). Bei dieser Ausführung wird die Lage des
Schwimmers des Schwimmerschalters berührungslos durch Hallsensoren abgetastet.
Diese Abtastung ist also praktisch verschleißfrei und überdies abdichtungstechnisch
ausgesprochen zweckmäßig.
Die voranstehende Erläuterung macht deutlich, daß für verschiedene Schaltfunktio
nen im Stand der Technik unterschiedliche Schalter eingesetzt werden müssen - Mo
torschutzschalter, Druckschalter, Niveauschalter. Das ist baulich aufwendig. Im übri
gen ist ein Niveauschalter mit Schwimmer selbst bei berührungsloser Abtastung sei
ner Schwimmerstellung über Hallsensoren nicht frei von Funktionsfehlern, da der
Schwimmer immer wieder einmal haftenbleiben oder undicht werden kann. Außerdem
ist die Herstellung eines Schwimmers und die Integration eines Schwimmers in das
Gehäuse der Tauchpumpe konstruktiv und kostenmäßig aufwendig.
Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, die zuvor erläuterte bekannte
Tauchpumpe hinsichtlich der bei ihr eingesetzten Schalteinrichtungen zu optimieren.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist bei einer Tauchpumpe mit den Merkmalen des
Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von
Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß kann die Niveauschalteinrichtung vollständig berührungslos und
ohne mechanischen Schwimmer arbeiten. Die durch das Heizelement in der Schalt
einrichtung erzeugte Wärme wird bei hinreichendem Wasserstand vom Wasser abge
führt, so daß die Temperatur des Thermoschalters unter dem Grenzwert gehalten wird.
Ist Wasser in ausreichendem Umfange nicht mehr vorhanden oder hat dieses Wasser
eine zu hohe Temperatur, so kann die Wärme des Heizelements nicht mehr in hinrei
chendem Maße abgeführt werden, die Temperatur des Thermoschalters steigt über
den Grenzwert an, der Thermoschalter öffnet und der Antriebsmotor wird abschaltet.
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre sind Gegenstand der
Unteransprüche. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen werden im übri
gen im Zusammenhang mit der Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine Sprengdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Tauchpumpe,
die im dargestellten Ausführungsbeispiel allerdings mit einem Schwim
merschalter versehen ist, also dem Stand der Technik entspricht,
Fig. 2 eine Schaltungsanordnung für eine Niveauschalteinrichtung an einer
Tauchpumpe gemäß Fig. 1, bei der ein Schwimmerschalter dann nicht
mehr vorgesehen sein muß.
Fig. 1 zeigt eine Tauchpumpe mit einem ein Unterteil 1 und ein Oberteil 2 aufweisen
den Pumpengehäuse 3. Das Pumpengehäuse 3 bildet einen Standboden 4, dem im
dargestellten Ausführungsbeispiel noch ein Zusatzteil 5 in Form eines Distanzrings
zugeordnet ist. Das Zusatzteil 5 ist am Unterteil 1 anbringbar und führt zu einem grö
ßeren Bodenabstand des Standbodens 4. Mit dem Zusatzteil 5 hat man eine Tauch
pumpe mit normalem Saugabstand, ohne das Zusatzteil 5 hat man einen Flachsauger
für Wasserstand von wenigen Millimetern.
Man erkennt am Pumpengehäuse 3 im Standboden 4 eine mittig angeordnete An
saugöffnung 6, an die ein Pumpendruckraum 7 anschließt. Ferner ist erkennbar ein
Pumpenrad 8, das von einem darüber angeordneten elektrischen Antriebsmotor 9 an
treibbar ist. Vom elektrischen Antriebsmotor 9 erkennt man das obere Kapselteil 10
und das untere Kapselteil 11, die beim Zusammenbau miteinander wasserdicht ver
bunden sind, den Stator 12 und den Rotor 13 mit Antriebswelle 14. Vom Pumpen
druckraum 7 geht ein Druckstutzen 15 ab, durch den das angesaugte Wasser abge
führt wird. Das Wasser tritt in den Pumpendruckraum 7 vom Pumpenrad 8 angesaugt
durch die Ansaugöffnung 6 ein und verläßt den Pumpendruckraum 7 über den
Druckstutzen 15.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß das Oberteil 2 des Pumpen
gehäuses 3 das Unterteil 1 des Pumpengehäuses 3 zum großen Teil umschließt.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt für das Oberteil 2 weiter, daß hier ein Tra
gegriff 16 integriert ist.
Ferner zeigt das Ausführungsbeispiel in der Sprengdarstellung von Fig. 1, daß der
Druckstutzen 15 vom Pumpendruckraum 7 an radial außen liegender Position axial
aufragt und daß im Oberteil 2 ein Durchtritt 17 für den Druckstutzen 15 vorgesehen
ist.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt weiter, daß der Antriebsmotor 9 über
einen im Unterteil 1 des Pumpengehäuses 3 integrierten Schwimmerschalter 18 ge
schaltet wird. Man erkennt in der Sprengdarstellung den Schwimmer 18a, eine Ab
trennmembran 18b und den eigentlichen Mikroschalter 18c, die insgesamt am Unter
teil 1 des Pumpengehäuses 3 in einer Aufnahme 18d angeordnet werden.
Die Lehre der Erfindung befaßt sich damit, wie man die den Antriebsmotor 9 vom
Wasserstand abhängig schaltende Schalteinrichtung 18, die nach dem Stand der
Technik als Schwimmerschalter gestaltet ist, zweckmäßig abändern kann.
Fig. 2 zeigt nun eine Schaltungsanordnung für die Versorgung des elektrischen An
triebsmotors 9, die eine vom Wasserstand abhängig schaltende Schalteinrichtung 18
integriert.
Die Schaltungsanordnung in Fig. 2 zeigt wie üblich den dreiadrigen Anschluß mit
Schutzleiter PE, Phasenleiter L1 und Neutralleiter N. Die Hauptwicklung HA liegt mit
einem Ende am Phasenleiter L1, mit dem anderen Ende über die Schalteinrichtung 18
am Neutralleiter N. Die Hilfswicklung H1 liegt über den Anlaufkondensator C am Pha
senleiter L1 und ebenfalls über die Schalteinrichtung 18 am Neutralleiter N.
Wesentlich ist nun, daß die Schalteinrichtung 18 einen Thermoschalter 18e aufweist,
der bei über einen bestimmten Wert ansteigender Temperatur öffnet und bei unter
einen bestimmten Wert sinkender Temperatur schließt. Dem Thermoschalter 18e ist ein
elektrisches Heizelement 18f zugeordnet, das bei geschlossenem Thermoschalter 18e
eingeschaltet ist und diesen beheizt.
Die Schalteinrichtung 18 - Thermoschalter 18e und/oder elektrisches Heizelement 18f -
steht mit dem Wasser im oder am Pumpendruckraum 7 in wärmeübertragender, ins
besondere also wärmeleitender Verbindung dergestalt, daß die vom Heizelement 18f
erzeugte Wärme bei ausreichend hohem Wasserstand abgeführt wird und der Ther
moschalter 18e geschlossen bleibt, bei zu geringem Wasserstand und/oder zu hoher
Wassertemperatur jedoch nicht oder nicht hinreichend abgeführt wird, so daß der
Thermoschalter 18e öffnet und der elektrische Antriebsmotor 9 abgeschaltet wird.
Man erkennt das elektrische Heizelement 18f in der in Fig. 2 dargestellten beispielhaf
ten Schaltungsanordnung geschaltet zwischen den Phasenleiter L1 und, über den
Thermoschalter 18e, den Neutralleiter N. Diese Schaltungsanordnung hat zur Folge,
daß in der Tat das elektrische Heizelement 18f nur bei geschlossenem Thermoschalter
18e eingeschaltet ist und diesen beheizt. Eine Beheizung bei geöffnetem Thermo
schalter 18e jedoch unterbleibt. Bei entsprechendem Abstand der Schalttemperaturen
und unter Berücksichtigung der zu erwartenden Betriebstemperaturen des zu pum
penden Wassers kann damit gleichwohl die gewünschte Schaltfunktion erreicht wer
den. Der Thermoschalter 18e kann nämlich auch bei Wegfall der Heizleistung des
Heizelements 18f dann geöffnet bleiben bis ein erneutes Ansteigen des Wassers oder
ein hinreichendes Sinken der Wassertemperatur die Temperatur des Thermoschalters
18e unter den unteren Grenzwert absenkt, so daß dieser wieder schließt und den An
triebsmotor 9 einschaltet.
Verlegt man den Anschlußpunkt des elektrischen Heizelements 18f auf die andere
Seite des Thermoschalters 18e, so wird damit erreicht, daß das Heizelement 18f auch
bei geöffnetem Thermoschalter 18e eingeschaltet ist und diesen beheizt. In diesem
Fall kann man eine stabile Selbsthaltung der Schalteinrichtung 18 unter passenden
Randbedingungen realisieren. Man muß allerdings gewährleisten, daß nun keine
Überhitzung stattfindet, was man durch einen entsprechenden Widerstand, der die
Heizleistung des Heizelements 18f begrenzt, erreichen kann.
Ein einfaches, kostengünstiges und verläßliches Bauelement für den Thermoschalter
18e ist ein handelsüblicher Bimetallschalter. Dieser kann mit dem elektrischen Heiz
element 18f auf einer Wärmekopplungsplatte od. dgl. angeordnet sein, die dann ihrer
seits mit dem Wasser in wärmeübertragender Verbindung steht. Man kann natürlich
andererseits auch vorsehen, daß das elektrische Heizelement 18f mit dem Wasser in
wärmeübertragender Verbindung steht, so daß unmittelbar eine Wärmeabfuhr von
dort erfolgt. Schließlich kann man vorsehen, daß der Thermoschalter 18e mit dem
Wasser in wärmeübertragender Verbindung steht, so daß die vom elektrischen Heiz
element 18f erzeugte Wärme sogleich zum Wasser abgeführt wird, ohne den Thermo
schalter 18e selbst unmittelbar zu erreichen. Eine Wärmekopplungsplatte für diesen
Zweck stellt eine beispielhafte Variante dar, die konstruktiv besonders einfach zu
realisieren ist. Selbstverständlich kann eine solche Wärmekopplungsplatte mit in das
Wasser eintauchenden Wärmeübertragungsrippen zur Erhöhung der Wärmeübertra
gungsfläche ausgerüstet sein. Die Schaltempfindlichkeit kann dadurch verbessert
werden.
Der Thermoschalter 18e kann im übrigen auch als elektronischer Schalter, insbeson
dere als Thyristorschalter mit entsprechender Temperatursteuerung oder als Transi
storschalter ausgeführt sein, wozu auf den insoweit bekannten Stand der Technik
verwiesen werden darf. Insbesondere kommen als elektronische Bauelemente zur
Ansteuerung Kaltleiter (PTC-Widerstand, PTC-Thermistor) in Frage, die einen
scharfen Knick der Widerstands-/Temperatur-Kennlinie aufweisen.
Es empfiehlt sich für die Anordnung der Schalteinrichtung 18, diese im Unterteil 1 des
Pumpengehäuses 3, insbesondere nahe dem Standboden 4 am Pumpendruckraum 7
anzuordnen.
Weiter oben ist zum Stand der Technik bereits angedeutet worden, daß ein elektri
scher Antriebsmotor 9 sehr häufig mit einem Motorschutzschalter 19 ausgerüstet ist,
der öffnet, sobald die Wicklungstemperatur der Motorwicklung einen bestimmten
Grenzwert überschreitet und dann die Stromzufuhr zum Antriebsmotor 9 unterbricht.
Solche Motorschutzschalter 19 sind als "Motorprotektor" in verschiedenen Ausfüh
rungsformen bekannt. Es handelt sich letztlich auch wieder um Thermoschalter.
Einen solchen zeigt Fig. 2.
Erfindungsgemäß ist jedoch eine bevorzugte Lösung so realisiert, daß auf einen ge
sonderten Motorschutzschalter 19 verzichtet werden kann. Dieser Lösung liegt für
eine Tauchpumpe die Überlegung zugrunde, daß die Temperatur des Wassers dann
ein Indiz für die Wicklungstemperatur des elektrischen Antriebsmotors 9 ist, wenn
das Wasser auch mit dem Gehäuse 10, 11 des Antriebsmotors 9 zumindest bereichs
weise in wärmeübertragender Verbindung steht. Die vom elektrischen Antriebsmotor
9 erzeugte Wärme wird dann auf das Wasser übertragen, dessen Wärme ist ein Indiz
für die Wärme des Antriebsmotors 9. Nun muß der Grenzwert der Temperatur für das
Öffnen des Thermoschalters 18e nur entsprechend bestimmt werden, dann schaltet
der Thermoschalter 18e den Antriebsmotor 9 sicher vor dem Erreichen oder Über
schreiten dessen maximaler Betriebstemperatur ab.
Einen Einfrierschutz kann man durch eine Auslegung der Steuerschaltung dahinge
hend realisieren, daß der Thermoschalter 18e bei Unterschreiten einer unteren Grenz
temperatur öffnet. Damit läßt sich eine solche Tauchpumpe vor Frost schützen.
Schließlich ist noch darauf hinzuweisen, daß man die dargestellte und beschriebene
Schalteinrichtung 18 in besonders zweckmäßiger Weise auch als Trockenlaufschutz
für Wasserpumpen aller Art verwenden kann, diese Verwendung ist also nicht auf
Tauchpumpen beschränkt.
Claims (8)
1. Tauchpumpe mit einem Pumpengehäuse (3) mit einem Standboden (4) mit darin
befindlicher, vorzugsweise mittig angeordneter Ansaugöffnung (6),
mit einem Pumpendruckraum (7), mit einem Pumpenrad (8) und mit einem das Pum penrad (8) antreibenden, mit Anschluß- und Steuerteilen versehenen elektrischen An triebsmotor (9),
wobei vom Pumpendruckraum (7) ein Druckstutzen (15) abgeht,
wobei das Wasser in den Pumpendruckraum (7) angesaugt vom Pumpenrad (8) durch die Ansaugöffnung (6) eintritt und über den Druckstutzen (15) den Pumpendruck raum (7) wieder verläßt,
wobei eine den Antriebsmotor (9) vom Wasserstand abhängig schaltende Schaltein richtung (18) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schalteinrichtung (18) einen Thermoschalter (18e) aufweist, der bei über einen bestimmten Wert ansteigender Temperatur öffnet und bei unter einen bestimm ten Wert sinkender Temperatur schließt,
daß dem Thermoschalter (18e) ein elektrisches Heizelement (18f) zugeordnet ist, das bei geschlossenem Thermoschalter (18e) eingeschaltet ist und diesen beheizt,
daß die Schalteinrichtung (18) - Thermoschalter (18e) und/oder elektrisches Heizele ment (18f) - mit dem Wasser im oder am Pumpendruckraum (7) in wärmeübertragen der, insbesondere wärmeleitender Verbindung steht dergestalt, daß die vom Heizele ment (18f) erzeugte Wärme bei ausreichend hohem Wasserstand und entsprechend geringer Wassertemperatur abgeführt wird, und der Thermoschalter (18e) geschlossen ist, bei zu geringem Wasserstand und/oder zu hoher Wassertemperatur jedoch nicht oder nicht hinreichend abgeführt wird, so daß der Thermoschalter (18e) öffnet.
mit einem Pumpendruckraum (7), mit einem Pumpenrad (8) und mit einem das Pum penrad (8) antreibenden, mit Anschluß- und Steuerteilen versehenen elektrischen An triebsmotor (9),
wobei vom Pumpendruckraum (7) ein Druckstutzen (15) abgeht,
wobei das Wasser in den Pumpendruckraum (7) angesaugt vom Pumpenrad (8) durch die Ansaugöffnung (6) eintritt und über den Druckstutzen (15) den Pumpendruck raum (7) wieder verläßt,
wobei eine den Antriebsmotor (9) vom Wasserstand abhängig schaltende Schaltein richtung (18) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schalteinrichtung (18) einen Thermoschalter (18e) aufweist, der bei über einen bestimmten Wert ansteigender Temperatur öffnet und bei unter einen bestimm ten Wert sinkender Temperatur schließt,
daß dem Thermoschalter (18e) ein elektrisches Heizelement (18f) zugeordnet ist, das bei geschlossenem Thermoschalter (18e) eingeschaltet ist und diesen beheizt,
daß die Schalteinrichtung (18) - Thermoschalter (18e) und/oder elektrisches Heizele ment (18f) - mit dem Wasser im oder am Pumpendruckraum (7) in wärmeübertragen der, insbesondere wärmeleitender Verbindung steht dergestalt, daß die vom Heizele ment (18f) erzeugte Wärme bei ausreichend hohem Wasserstand und entsprechend geringer Wassertemperatur abgeführt wird, und der Thermoschalter (18e) geschlossen ist, bei zu geringem Wasserstand und/oder zu hoher Wassertemperatur jedoch nicht oder nicht hinreichend abgeführt wird, so daß der Thermoschalter (18e) öffnet.
2. Tauchpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement
(18f) auch bei geöffnetem Thermoschalter (18e) eingeschaltet ist und diesen beheizt.
3. Tauchpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermo
schalter (18e) als Bimetallschalter ausgeführt und mit dem Heizelement (18f) auf einer
Wärmekopplungsplatte od. dgl. angeordnet ist, die mit dem Wasser in wärmeübertra
gender Verbindung steht.
4. Tauchpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Thermoschalter (18e) als mit einem entsprechenden temperaturabhängigen Wider
stand gekoppelter elektronischer Schalter, insbesondere Thyristorschalter oder Tran
sistorschalter, ausgeführt ist.
5. Tauchpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schalteinrichtung (18) im Unterteil (1) des Pumpengehäuses (3), insbesondere nahe
dem Standboden (4) angeordnet ist.
6. Tauchpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, wobei
dem elektrischen Antriebsmotor (9) ein Motorschutzschalter (19) zugeordnet ist, der
bei einer einen bestimmten Grenzwert übersteigenden Wicklungstemperatur der Mo
torwicklung öffnet und die Stromzufuhr zum Antriebsmotor (9) unterbricht,
dadurch gekennzeichnet,
daß das mit der Schalteinrichtung (18) in wärmeübertragender Verbindung stehende
Wasser auch mit dem Gehäuse (10, 11) des elektrischen Antriebsmotors (9) zumindest
bereichsweise in wärmeübertragender Verbindung steht und der Grenzwert der Tem
peratur für das Öffnen des Thermoschalters (18e) auch auf die maximale Betriebstem
peratur des elektrischen Antriebsmotors (9) abgestimmt ist.
7. Tauchpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Thermoschalter (18e) bei Unterschreiten einer unteren Grenztemperatur öffnet.
8. Verwendung einer Schalteinrichtung (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zum
Trockenlaufschutz für Wasserpumpen aller Art.
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