DE19741547C2 - Tauchpumpe - Google Patents

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 42 30 306 A1). 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 es Schwimmerschalters in das Gehäuse der Tauchpumpe (DE 36 07 466 A1). 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.

Aus dem Stand der Technik ist im übrigen eine wasserstandsabhägige Schalteinrich­ tung bei einer außerhalb eines Behälters angeordneten Pumpe bekannt (US 3,223,041), die vollständig berührungslos und ohne mechanischen Schwimmer arbei­ tet. Bei dieser ist ein Thermoschalter vorgesehen, dem ein elektrisches Heizelement zugeordnet ist, das den Thermoschalter ständig beheizt. Die durch das Heizelement in der Schalteinrichtung erzeugte Wärme wird bei hinreichendem Wasserstand vom Wasser abgeführt, so daß die Temperatur des Thermoschalters unter dem Schalt- Grenzwert gehalten wird. Ist Wasser in ausreichendem Umfange nicht mehr vorhan­ den oder hat dieses Wasser eine zu hohe Temperatur, so kann die Wärme des Heiz­ elements nicht mehr in hinreichendem Maße abgeführt werden, die Temperatur des Thermoschalters steigt über den Grenzwert an, der Thermoschalter öffnet und der An­ triebsmotor wird abgeschaltet. Ein anderweitiger Überhitzungsschutz des elektri­ schen Antriebsmotors für sich ist hier nicht weiter diskutiert, man wird hier den übli­ chen Motorschutzschalter vorsehen.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die eingangs erläuterte, aus der Praxis be­ kannte Tauchpumpe hinsichtlich der eingesetzten Schalteinrichtungen zu optimieren.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist bei einer Tauschpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist bei der beanspruchten Tauchpumpe die Niveauschalteinrich­ tung vollständig berührungslos und ohne mechanischen Schwimmer ausgeführt, nämlich mit einem Thermoschalter und Heizelement, wie an sich aus dem Stand der Technik (US 3,223,041) bekannt. Erfindungsgemäß ist aber erkannt worden, daß das Vorhandensein eines Thermoschalters bei richtiger Gestaltung der Tauchpumpe insgesamt einen Motorschutzschalter verzichtbar macht. Der Erfindung liegt nämlich die Überlegung zugrunde, daß die Temperatur des Wassers dann ein Indiz für die Wicklungstemperatur des elektrischen Antriebsmotors ist, wenn das Wasser auch mit dem Gehäuse des Antriebsmotors in wärmeübertragender Verbindung, also zumindest bereichsweise in wärmeübertragendem Kontakt steht. Dann nämlich wird die vom elektrischen Antriebsmotor erzeugte Wärme auf das Wasser übertragen, dessen Wärme ist ein Indiz für die Wärme des Antriebsmotors. Der Grenzwert der Temperatur für das Öffnen des Thermoschalters muß nur entsprechend abgestimmt werden, dann schaltet der Thermoschalter den Antriebsmotor sicher vor dem Erreichen oder Über­ schreiten von dessen maximaler Betriebstemperatur ab.

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 HI 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 (6)

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 und
wobei zum Schutz des elektrischen Antriebsmotors (9) vor Überhitzung bei einer einen bestimmten Grenzwert übersteigenden Wicklungstemperatur der Motorwick­ lung ein Abschalten der Stromzufuhr zum Antriebsmotor (9) 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,
daß ferner das mit der Schalteinrichtung (18) in wärmeübertragender Verbindung ste­ hende Wasser auch mit dem Gehäuse (10, 11) des elektrischen Antriebsmotors (9) in wärmeübertragender Verbindung steht und
daß der Grenzwert der Temperatur für das Öffnen des Thermoschalters (18e) auch auf die maximale Wicklungstemperatur der Motorwicklung des elektrischen Antriebsmo­ tors (9) abgestimmt ist.

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 S. dadurch gekennzeichnet, daß der Thermoschalter (18e) bei Unterschreiten einer unteren Grenztemperatur wiederum öffnet.