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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Druckbeaufschlagungssystem, das eine von einem Elektromotor angetriebene Pumpe umfasst, die mit einer Hydraulikpumpeneinheit gekoppelt ist, die ein in einer Spirale enthaltenes hydraulisches Laufrad umfasst, wobei die Spirale eine Flüssigkeitssaugleitung und eine Flüssigkeitsdruckleitung aufweist. Im Allgemeinen findet die vorliegende Erfindung Anwendung auf dem Gebiet von Druckbeaufschlagungssystemen für Wasserverteilungsanlagen.
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Stand der Technik
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Druckbeaufschlagungssysteme, im Allgemeinen als „Booster“ bezeichnet, werden üblicherweise für die Verteilung von Trinkwasser in Haushalten verwendet, wenn ein Druck erforderlich ist, der höher ist als der Druck, der vom Wasserverteilungsnetz geliefert wird. Solche Systeme umfassen Pumpen, die im Allgemeinen durch einen Asynchronmotor betätigt werden, der einen feststehenden Abschnitt, den Stator, und einen Abschnitt, als Rotor bezeichnet, der um eine Drehachse rotiert, umfasst.
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In solchen Druckbeaufschlagungssystemen ist die Pumpe so aufgebaut, dass sie gestartet wird, sobald ein vorbestimmter Anlaufdruck erreicht ist, und in Betrieb bleibt, bis die Durchflussrate höher als Null bleibt und/oder ein vorbestimmter Abschaltdruck nicht erreicht wird.
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Es ist möglich, dass das System eine Vielzahl von Pumpen umfasst, die gemäß einer sequentiellen Logik ein- und ausgeschaltet werden.
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Innerhalb dieser Systeme können Pumpen mit fester oder variabler Geschwindigkeit oder einer geeigneten Kombination beider Typen verwendet werden.
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Es ist alternativ möglich, die vorgenannten Systeme durch Modulation der Umdrehungen der Pumpe zu betreiben, wenn eine sogenannte Variable-Flow-Vorrichtung verfügbar ist. Die kleinen Haushaltdrucksysteme haben die größten Nachteile, da sie mit einem Einzelpumpen-Druckbeaufschlagungssystem und einer festen Geschwindigkeit ausgebildet werden.
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Für diese Systeme mit fester Geschwindigkeit ohne Modulationsmöglichkeit ist der Pumpenbetrieb vom Start/Stopp-Typ, was eine hohe Anzahl von Ein- und Ausschaltvorgängen in einem bestimmten Zeitintervall mit sich daraus ergebenden hohen Druckschwingungen und hoher Frequenz bedingt.
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Außerdem werden Druckmanagementsysteme, sogenannte „Druckmanager“, zum automatischen Starten/Stoppen der Pumpen verwendet. Die fortgeschrittensten Druckmanager ermöglichen eine Steuerung des Ausgangsdrucks mit einstellbarem Start. Die Installation eines „Druckmanagers“ führt jedoch zu Verlusten stromabwärts der Pumpe aufgrund des gleichzeitigen Vorhandenseins eines eingebauten Druckschalters und eines Rückschlagventils der Vorrichtung, deren gemeinsamer Gebrauch die Kennlinie der Pumpe verschlechtert, wodurch sich die Lastverluste erhöhen und der Kopfdruck bei mittleren bis hohen Durchflüssen verringert.
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Darüber hinaus sehen die Druckbeaufschlagungssysteme nach dem Stand der Technik eine elektronische Programmierung vor, sobald die Montage aller Komponenten abgeschlossen ist, was für den Bediener schwierig ist, da er direkt auf der Baustelle oder in der Einbaulage agieren muss.
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Bei den meistverbreiteten Drucksystemen sind ein oder mehrere Speicherbehälter vorgesehen, um den unterschiedlichen Anforderungen des Wasserbedarfs der Benutzer zu begegnen und die Anzahl der Pumpenantriebe zu verringern.
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Diese Lösung verursacht jedoch große Druckschwankungen in dem System mit einer Verringerung der von den Benutzern emittierten Durchflussrate, je mehr der Behälter entleert wird, und folglich mit einem Komfortverlust für den Benutzer. Dies könnte durch die Verwendung eines Wechselrichterantriebs („Inverter“) vermieden werden, wobei diese Lösung jedoch sehr teuer ist.
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Darüber hinaus wird ein solcher Speicherbehälter meistens in einer Wohnumgebung installiert, was sich nachteilig auf das Geräusch, die Funktionalität und die Größe, aufgrund des zugehörigen Druckbeaufschlagungssystems, auswirkt.
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Die Häufigkeit der Starts ist außerdem umgekehrt proportional zum Volumen des Behälters, so dass zur Verringerung der Start/Stopp-Zyklen und damit des Energieverbrauchs ein größerer Behälter erforderlich ist.
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Das wiederholte Starten und der Betrieb bei maximaler Motordrehzahl verkürzen außerdem die Betriebsdauer der mechanischen Teile der Pumpe, da bei jedem Stopp ein sogenannter „Wasserschlag“ am Druckbeaufschlagungssystem auftritt.
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Darüber hinaus ist der Nachteil der Notwendigkeit eines speziellen Speicherbehälters offensichtlich, da dies einen zusätzlichen Einbauraum, die Notwendigkeit spezieller Gehäuse und, wie erwähnt, unerwünschte Geräusche des Systems mit sich bringt.
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Das technische Problem, das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, ein Druckbeaufschlagungssystem zu schaffen, das mindestens eine Pumpe mit fester Drehzahl umfasst, wobei eine Hydraulikeinheit in einer Spirale enthalten ist, die bauliche und funktionelle Eigenschaften aufweist, um die Probleme der vorgeschlagenen Lösungen aus dem Stand der Technik zu überwinden.
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Eine besondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein System zu entwickeln, das in der Lage ist, die Programmierphase der Elektronik und folglich den Zusammenbau der elektronischen Komponente mit der mechanischen Komponente zu optimieren, ohne dass insbesondere ein Programmiervorgang erforderlich ist, der direkt vor Ort an das Druckbeaufschlagungssystem schwer zu implementieren ist.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein System der vorgenannten Art zu schaffen und die Verwendung eines Speicherbehälters zu vermeiden. Schließlich ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Anzahl der Betriebszyklen des Druckbeaufschlagungssystems in einem vorbestimmten Zeitintervall zu reduzieren, um die Lebensdauer des Druckbeaufschlagungssystems zu erhöhen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Lösungsidee besteht darin, zu veranlassen, dass die Spirale, in der die Hydraulikeinheit des Druckbeaufschlagungssystems untergebracht ist, auch die Speicherfunktion übernimmt, und dass die Programmierungsphase des globalen Systems Offline und im Voraus im Verhältnis zur Fertigstellung der Montage ermöglicht wird.
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Auf der Grundlage dieser Lösungsidee wird das technische Problem durch ein Druckbeaufschlagungssystem gelöst, das eine von einem Elektromotor angetriebene Pumpe umfasst, die mit einer Hydraulikpumpenanordnung gekoppelt ist, die mindestens ein in einer Spirale enthaltenes Hydrauliklaufrad umfasst, das auch eine Flüssigkeitssaugleitung und eine Flüssigkeitsdruckleitung bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückschlagventil in der Flüssigkeitssaugleitung vorgesehen ist und dass die Spirale mindestens einen Wandabschnitt aus elastisch verformbarem Material umfasst.
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Die Kombination des Vorhandenseins des Rückschlagventils an der Flüssigkeitssaugleitung und der Tatsache, dass die Spirale ihr Volumen aufgrund des Vorhandenseins eines verformbaren Abschnitts im Betriebsdruckbereich der Druckbeaufschlagungseinheit (z.B. von 1 bis 6 bar) verändern kann, ermöglicht es, die Spirale auch als Speicherbehälter sowie für ihre Standardfunktion zu nutzen.
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Gemäß einem bevorzugten Aspekt der Erfindung ist der Elektromotor in einem Motorkörper enthalten und wird durch die Elektronik angetrieben, die in einem elektronischen Einbaukasten enthalten ist, der dem Motorkörper zugeordnet ist. Vorzugsweise ist dieser elektronische Einbaukasten einstückig seitlich an dem Motorkörper ausgebildet.
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Der elektronische Einbaukasten wird zur Aufnahme des Kondensators zur Regelung der an den Polen des Elektromotors anliegenden Spannung, der Klemmleiste für die Leistungs- und Signalverbindung mit einem Stromversorgungskabel sowie eines Elektronikbehälters verwendet.
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Der Elektronikbehälter enthält eine elektronische Steuerplatine des Druckbeaufschlagungssystems und eine Videoschnittstelle oder LED-Schnittstelle zur Steuerung und Kontrolle durch einen Benutzer über eine systemexterne Anzeige.
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Die elektronische Steuerplatine des Druckbeaufschlagungssystems enthält sowohl eine Motorsteuerungselektronikkomponente als auch eine Steuerkomponente der Videoschnittstelle.
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Der Elektronikbehälter wird durch eine Abdeckung, die zum Beispiel durch Schrauben an der elektronischen Steuerplatine des Druckbeaufschlagungssystems und an der Videoschnittstelle befestigt ist, verschlossen. Die auf diese Weise erhaltene Elektronikeinheit stellt einen separaten Körper dar, wodurch die Programmiervorgänge der Elektronik vereinfacht werden und eine nachfolgende In-Line-Montage auf dem Elektronikbehälters des elektronischen Einbaukastens bereitgestellt wird. Die aufwändige Programmierphase nach der Montage direkt auf dem globalen System wird daher vermieden, welche möglicherweise mehr Unannehmlichkeiten oder Fehlern unterliegt, und eine mögliche Systemwartungsphase wird ebenfalls erleichtert.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst der Elektronikbehälter einen Drucksensor. Dieser Drucksensor ist zum Erfassen des Flüssigkeitsdrucks in der Spiraldruckleitung geeignet. Aus diesem Grund wird an einer seitlichen Oberfläche der Flüssigkeitsdruckleitung ein Stützelement zum Koppeln mit dem Drucksensor bereitgestellt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Drucksensor auf eventuell entfernbarer Weise an dem Stützelement befestigt, nachdem der Elektronikbehälter des elektronischen Einbaukastens an dem Motorkörper montiert worden ist; die Verschraubung erfolgt vorzugsweise nach dem Einfügen eines Dichtelements, beispielsweise eines O-Rings, zwischen dem Elektronikbehälter und dem Drucksensor. Dieses Dichtungselement übernimmt eine Rückhalte- und Stützfunktion, da es eventuelle Ausrichtungsfehler zwischen der Spirale und dem Motorkörper ausgleicht.
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Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt der Erfindung begrenzt der mindestens eine verformbare Wandabschnitt ein Speicherfach für die Flüssigkeit, die innerhalb der Spirale verbleibt.
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Dieser Wandabschnitt aus elastisch verformbaren Material dehnt sich in Gegenwart von Wasser nach außen aus, wodurch das in der Spirale verfügbare Wasservolumen vergrößert wird und die kleinen Verluste im Druckbeaufschlagungssystem ausgeglichen werden.
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Wie erwähnt, ist auf diese Weise kein Speicherbehälter in der Nähe des Druckbeaufschlagungssystems erforderlich. Gleichzeitig wird die Anzahl der Betriebszyklen des Druckbeaufschlagungssystems in einem vorbestimmten Zeitintervall verringert.
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In einer noch bevorzugteren Ausführungsform definiert das Speicherfach ein zusätzliches Volumen außerhalb des Nennvolumens der Spirale, das auf einer Seite der Spirale vorsteht oder hervorsteht. Somit hat die Spirale wenigstens einen zusätzlichen Sektor auf einer Seite davon, der durch den wenigstens einen Abschnitt aus elastisch verformbarem Material und einen zusätzlichen äußeren Wandabschnitt definiert wird.
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Gemäß einer Ausführungsform werden die äußeren Speicherfächer in der Spirale mittels einer Tiefzieh- oder Hydroformungs-Technologie einstückig geformt, und anschließend wird der Abschnitt aus elastisch verformbarem Material eingeführt, um das Nennvolumen der Spirale und das zusätzliche Speicherfach zu begrenzen.
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Es ist offensichtlich möglich, eine andere Ausführungsform vorzusehen, beispielsweise mit einer Membran innerhalb des Spiralen-Nennvolumens, die auf diese Weise einen kreisförmigen Speichersektor definiert, jedoch in diesem Falle würde die Spirale normalerweise mit einem Volumen arbeiten, das niedriger ist als das Nennvolumen, um sich nur zu erweitern, wenn dies notwendig ist.
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Gemäß einem noch spezielleren Aspekt umfasst die Spirale vier Wandabschnitte aus elastisch verformbarem Material und daher vier Speicherfächer, die axialsymmetrisch um eine zentrale Achse der Spirale angeordnet sind. Diese Lösung stellt einen Zustand dar, der als optimal betrachtet wird, um sowohl die Speicherkapazität der Spirale zu erhöhen als auch einen ordnungsgemäßen Ausgleich der auf die Spirale wirkenden Kräfte zu erreichen.
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Es steht jedoch natürlich nichts dagegen, eine unterschiedliche Anzahl von Fächern verschiedener Größen, nicht notwendigerweise in gerader Anzahl, bereitzustellen, beispielsweise könnten drei Ausdehnungskammern vorgesehen sein, die radial um 120° gegeneinander versetzt angeordnet sind.
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Ein weiterer Vorteil besteht in der günstigen Anordnung der Motorsteuerungselektronik in direkter Verbindung mit dem Stator des Elektromotors, die die Messung der Statortemperatur mittels eines geeigneten Sensors ermöglicht, der direkt auf der Elektronikplatine angebracht ist.
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Weiter bevorzugt ist, dass der in dem Druckbeaufschlagungssystem verwendete Elektromotor ein zweiphasiger Asynchronmotor, wobei dieser Motor mit einer Anlaufwicklung versehen ist, die zu einer Betriebswicklung symmetrisch ist, und sich insbesondere zum Schutz des Kondensators eignet. Der Kondensator ist in der Tat ein besonders kritisches Element, das Fehlfunktionen unterworfen und in einigen Fällen schwer zu ersetzen ist. Folglich ist eine Verlängerung seiner Lebensdauer für den Benutzer sehr vorteilhaft.
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Weitere Merkmale und Vorteile des Druckbeaufschlagungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten, nicht einschränkenden Ausführungsform und aus den beigefügten Ansprüchen erhalten.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren veranschaulicht, die als nicht einschränkendes Beispiel bereitgestellt werden, in denen zeigen:
- - 1 eine Explosionsansicht des Druckbeaufschlagungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
- - 2 eine Querschnittsansicht des Druckbeaufschlagungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
- - 3 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Spirale für das Druckbeaufschlagungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung.
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In den verschiedenen Figuren werden ähnliche Elemente von ähnlichen Bezugszeichen identifiziert.
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Ausführliche Beschreibung
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Unter besonderer Bezugnahme auf die 1 und 2 ist mit 1 ein erfindungsgemäßes Druckbeaufschlagungssystem allgemein und schematisch angedeutet.
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Das Druckbeaufschlagungssystem umfasst eine Motoreinheit 2, eine Hydraulikeinheit 3 und eine elektronische Steuereinheit 4.
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Die Motoreinheit 2 und die Hydraulikeinheit 3 sind mittels einer Antriebswelle 5 kinematisch gekoppelt.
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Die Motoreinheit 2 umfasst wiederum einen Elektromotor 6, vorzugsweise vom zweiphasigen asynchronen Typ.
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Der Elektromotor 6 besteht aus einem Stator 7 und einem Rotor 8. Der Rotor 8 wird von einem Lagerpaar 27 getragen. Der Elektromotor 6 ist in einem Motorkörper 9 enthalten, der durch einen vorderen Schließflansch 10 und einen hinteren Schließflansch 11 begrenzt ist. Der vordere Schließflansch 10 ist der Hydraulikeinheit 3 zugewandt, der hintere Schließflansch 11 befindet sich auf der dem vorderen Schließflansch 10 gegenüberliegenden Seite.
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Der Elektromotor wird durch einen Kühlerlüfter 12 gekühlt, der auf der Antriebswelle 5 am hinteren Schließflansch 11 gegenüber dem Elektromotor 6 befestigt ist. Der Kühlerlüfter 12 ist in einem belüfteten Gehäuse 13 untergebracht, das mit dem hinteren Schließflansch 11 verbunden ist.
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Der vordere Schließflansch 10 ist mit einem Hydraulikflansch 14 gekoppelt.
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Der Hydraulikflansch 14 ist zwischen der Motoreinheit 2 und der Hydraulikeinheit 3 angeordnet und ist auf der gemeinsamen Antriebswelle 5 verkeilt.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist die Hydraulikeinheit 3 eine mehrstufige Hydraulikeinheit, da es möglich ist, mit der gleichen Durchflussrate einen Kopfdruck zu erhalten, der ein Vielfaches desjenigen ist, der mit einem einzigen hydraulischen Laufrad erzielt wird. Jede Stufe der Hydraulikeinheit 3 umfasst ein hydraulisches Laufrad 15 und einen Hydraulikverteiler 16.
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Die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf ein einstufiges System und daher mit einem einzigen hydraulischen Laufrad 15 und einem einzelnen hydraulischen Verteiler 16 ist jedoch nicht ausgeschlossen.
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Die Hydraulikeinheit 3 wird in einer Spirale 17 durch eine offene Seite 18 der Spirale 17 aufgenommen. Die offene Seite 18 der Spirale 17 wird durch den mit dem vorderen Schließflansch 10 gekoppelten Hydraulikflansch 14 geschlossen. Die Spirale 17 ist am vorderen Schließflansch 10 durch Bolzen 19 an einer Kante 20 auf der offenen Seite 18 befestigt.
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Von der Spirale 17 erstrecken sich eine Flüssigkeitssaugleitung 21 und ein Flüssigkeitsdruckleitung 22. Vorteilhafterweise ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Rückschlagventil 23 innerhalb der Flüssigkeitssaugleitung 21 angeordnet, um einen Flüssigkeitsrückfluss zu vermeiden und um die Spirale 17 unter Druck zu halten, insbesondere wenn die Spirale 17 als ein Speicherbehälter wirkt, wie aus der folgenden Beschreibung hervorgeht.
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Die Flüssigkeitssaugleitung 21 und die Flüssigkeitsdruckleitung 22 haben jeweils ein Ende mit Innengewinde 24 und 25 zum Koppeln mit den Zuführ- und Verteilungsrohren (nicht gezeigt) des Hydrauliksystems, in dem das Druckbeaufschlagungssystem 1 der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird.
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Der Motorkörper 9 ist seitlich mit der Elektronikeinheit 4 gekoppelt. Die Elektronikeinheit 4 umfasst einen elektronischen Einbaukasten 26. In der vorliegenden Ausführungsform ist der elektronische Einbaukasten 26 einstückig seitlich am Motorkörper 9 ausgebildet.
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Der elektronische Einbaukasten 26 dient zum Aufnehmen eines Kondensators 28, zum Beispiel zum Regulieren oder Erhöhen der Spannung, die beim Anlaufen an die Pole des Motors angelegt wird, einer Klemmleiste 29 für Leistungs- und Signalverbindungen (nicht gezeigt) mit einem Stromversorgungskabel 30 und einem Elektronikbehälter 31.
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Der Elektronikbehälter 31 ist ausgebildet, um eine elektronische Steuerplatine für das Druckbeaufschlagungssystem 32 und eine Videoschnittstelle 33 aufzunehmen, durch die es möglich ist, eine für einen Benutzer zugängliche Anzeige zu steuern und zu kontrollieren. Die elektronische Steuerplatine des Druckbeaufschlagungssystems 32 umfasst die eigentliche elektronische Motorsteuerkomponente 34 und eine Steuerkomponente der Videoschnittstelle 35. Die elektronische Motorsteuerkomponente 34 und die Steuerkomponente der Videoschnittstelle 35 sind übereinander angeordnet und durch Verbindungsstifte 52 miteinander verbunden.
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Die elektronische Steuerplatine des Druckbeaufschlagungssystems 32 und die Videoschnittstelle 33 sind zum Schutz der vorgenannten Komponenten zum Beispiel durch Schrauben mit einer Abdeckung 36 verbunden. Die Abdeckung 36 ist mit einem Zugriffsfenster 37 zum Anzeigen der Informationen der Videoschnittstelle 33 versehen.
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Diese Konfiguration der elektronischen Steuereinheit 4 ermöglicht die Programmierung der Elektronik vor der Montage oder sogar eine vereinfachte Programmierung durch die Videoschnittstelle.
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Innerhalb des Elektronikbehälters 31 ist ferner ein Drucksensor 38 enthalten, der mittels eines Verbindungskabels 51 mit der Motorsteuerungskomponente 34 verbunden ist. Der Drucksensor 38 ist dazu eingerichtet, den Druck der Flüssigkeit innerhalb der Flüssigkeitsdruckleitung 22 zu erfassen und damit die Start-/Stopp-Zyklen des Druckbeaufschlagungssystems 1 einzustellen.
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Insbesondere ist an der Seitenfläche 39 der Flüssigkeitsdruckleitung 22 ein Stützelement 40 ausgebildet, das quer zur Achse der Flüssigkeitsdruckleitung 22 angeordnet ist, um den Drucksensor 38 aufzunehmen. Der Drucksensor 38 ist lösbar, beispielsweise durch Verschrauben, an dem Stützelement 40 nach dem Anbringen des Elektronikbehälters 31 an dem Motorkörper 9 befestigt.
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Ein Dichtungselement 41, das in der vorliegenden Ausführungsform beispielhaft aus einem O-Ring gebildet ist, ist zwischen dem Elektronikbehälter 31 und dem Drucksensor 38 angeordnet. Dieses Dichtungselement weist eine Rückhalte- und Tragfunktion zum Ausgleich etwaiger Fehlausrichtungen zwischen der Spirale 17 und dem Motorkörper 9 auf.
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Ein weiteres Dichtungselement 42 ist zwischen dem Stützelement 40 und dem Drucksensor 38 angeordnet, um eine ordnungsgemäße hydraulische Abdichtung zwischen den Komponenten sicherzustellen.
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Die 3 zeigt ein Beispiel einer Ausführungsform der Spirale 17 gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Insbesondere zeigt 3 eine beispielhafte, jedoch nicht einschränkende, Ausführungsform der Spirale 17.
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Die Spirale 17 weist mindestens einen Wandabschnitt 43 aus elastisch verformbarem Material auf, der zum Beispiel durch Verkleben mit der Seitenfläche 44 verbunden ist, die das Volumen 45 umschließt, in dem die Arbeitsflüssigkeit durch die von dem hydraulischen Laufrad 15 ausgeübte Zentrifugalkraft gedrückt wird. Der Wandabschnitt 43 begrenzt auf der dem Volumen 45 gegenüberliegenden Seite ein Speicherfach 46 zum Aufbewahren der Flüssigkeit. In der beispielhaft in 3 gezeigten Ausführungsform sind vier Wandabschnitte 43 und vier entsprechende Speicherfächer 46 vorgesehen, die axialsymmetrisch um eine mittlere Achse X des Volumens 45 angeordnet sind. In der beispielhaften Ausführungsform von 3 liegen die Speicherfächer 46 darüber hinaus außerhalb des Volumens 45, wodurch ein zusätzliches Volumen 47 zur Speicherung der Flüssigkeit definiert wird.
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Die Außenfläche 48 der Speicherfächer 46 ist einstückig an der Seitenfläche 44 der Spirale 17 ausgebildet. Zwischen dem Volumen 45 der Spirale 17 und dem durch die Außenfläche 48 definierten zusätzlichen Volumen 47 ist der Wandabschnitt 43 aus elastisch verformbarem Material angeordnet.
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Ferner sind an der Seitenfläche 44 der Spirale 17 eine Saugöffnung 49 und eine Drucköffnung 50 ausgebildet, von denen sich die Saugleitung 21 und die Druckleitung 22 für die Flüssigkeit erstrecken.
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Innerhalb des durch die anliegenden Ansprüche definierten Schutzumfangs sind verschiedene Ausführungsformen möglich. Es ist möglich, eine unterschiedliche Anzahl von Speicherfächern 46 zu definieren, die unterschiedlich um die Spirale 17 herum angeordnet sind. Beispielsweise ist es möglich, drei Speicherfächer 46 in einem Abstand von jeweils 120° voneinander bereitzustellen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist es auch möglich, eine einzige Wand aus elastisch verformbarem Material vorzusehen, beispielsweise eine Innenhülse und eine Außenblechwand, die ein zusätzliches Volumen 47 zwischen den beiden Oberflächen definieren.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform ist es ferner möglich, eine aus dünnem Blech gefertigte Spirale 17 vorzusehen, die thermisch behandelt ist, um ihre elastischen Eigenschaften zu erhöhen.
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Auf diese Weise kann sich während des Betriebs des Druckbeaufschlagungssystems 1 die Wand 44 aus dünnem thermisch behandeltem Blech der Spirale 17 selbst verformen, um ein verfügbares Wasservolumen zurückzuhalten, ohne einen später aufgeklebten Wandabschnitt 43 aus Elastomermaterial verwenden zu müssen.
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Der Betrieb des Druckbeaufschlagungssystems gemäß der Erfindung wird im Folgenden beschrieben, wobei zu Veranschaulichungszwecken die oben beschriebene Ausführungsform betrachtet wird.
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Anfänglich kann im Zuge des Zusammenbaus des Druckbeaufschlagungssystems 1 die Elektronikeinheit 4 unabhängig vom Rest des Druckbeaufschlagungssystems 1 zusammengebaut werden. Die Steuerkomponente der Videoschnittstelle 35 ist mittels Verbindungsstiften 43 auf der elektronischen Motorsteuerungskomponente 34 montiert. Das Ganze ist an der Abdeckung 36 durch Schrauben befestigt. Die auf diese Weise erhaltene Baugruppe kann im Offline-Betrieb programmiert und erst anschließend an dem Elektronikbehälter 31 montiert werden, der wiederum im elektronischen Einbaukasten 26 montiert ist. Der Drucksensor 38 wird dann über das Verbindungskabel 51 angeschlossen. Sobald die Montage- und Installationsphase des Systems 1 an einem Benutzerhydrauliksystem abgeschlossen ist, wenn der Flüssigkeitsdruck einen Anlaufwert erreicht, der höher als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, erfolgt das Starten des Druckbeaufschlagungssystems 1.
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Wenn das Druckbeaufschlagungssystem 1 stoppt, liegt dies daran, dass der vom Benutzer eingestellte maximale Abschaltdruck erreicht wurde. Zu diesem Zeitpunkt erzeugt der durch das Fluid auf die elastisch verformbaren Wandabschnitte 43 der Spirale 17 ausgeübte Druck eine elastische Verformung in Richtung der Außenseite der Wandabschnitte 43 selbst. Insbesondere erstrecken sich die sich verformenden Wandabschnitte 43 so lange, bis sie in das zusätzliche Volumen 47 der Akkumulationskammern 46 eintreten, und bis sie im Wesentlichen an der Außenfläche 48 anliegen. Auf diese Weise wird das Speichern der Flüssigkeit in den Speicherfächern 46 begünstigt, wodurch das zur Verfügung stehende Wasservolumen vergrößert wird, um kleine Verluste im Druckbeaufschlagungssystem 1 auszugleichen.
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Vorteilhafterweise ist es mit der vorliegenden Erfindung daher möglich, die Verwendung eines großvolumigen Speicherbehälters zu vermeiden, der in der Nähe des Druckbeaufschlagungssystems installiert sein müsste, was die Gesamtabmessungen des gesamten Druckbeaufschlagungssystems 1 erhöhen würde, wodurch seine Verwendung insbesondere im Haushalt beeinträchtigt würde. Durch die Auslassung des Speicherbehälters können außerdem spezifische Maßnahmen vermieden werden, die erforderlich wären, wenn diese Behälter vorhanden wären, um unerwünschte Druckschwankungen zu vermeiden.
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Ferner können das Vorhandensein des Rückschlagventils 23, das in der Flüssigkeitssaugleitung 21 angeordnet ist, und die Verwendung der Spirale 17 als Speicherbehälter zusammen auch verhindern, dass kleine Lecks im Druckbeaufschlagungssystems 1 das Druckbeaufschlagungssystem 1 ständig aktiv halten. Tatsächlich bewirkt sogar das Vorhandensein von nur einem Tropfen Flüssigkeit einen Unterdruck, der verhindert, dass das Druckverstärkungssystem 1 den vorbestimmten Abschaltdruck erreicht, sodass das Druckbeaufschlagungssystem 1 aktiv bleibt. Infolgedessen ist es möglich, die Anzahl der Betriebszyklen des Druckbeaufschlagungssystems 1 in einem vorbestimmten Zeitintervall zu reduzieren.
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Wie oben erwähnt, ermöglicht der vorliegende Aufbau der Elektronikeinheit 4 des Druckbeaufschlagungssystems 1 außerdem eine Vereinfachung der Programmiervorgänge, die vor dem Zusammenbau auf dem Druckbeaufschlagungssystem 1 erfolgen. Diese Anordnung gewährleistet auch einen Vorteil während der Wartungsphase, da die ganze elektronische Komponente entfernt werden kann, sowohl um Beschädigungen derselben während der Wartungsphase der hydraulischen Komponente zu vermeiden, als auch um eine eventuelle Neuprogrammierung auszuführen.
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Vorteilhafterweise sind die Speicherfächer 46 an der Seitenfläche 44 der Spirale 17 durch Tiefzieh- oder Hydroformungstechnik einteilig ausgebildet, wobei der Wandabschnitt 43 aus elastisch verformbarem Material zwischen dem Volumen 45 und dem zusätzlichen Volumen 47 angeordnet ist. Dieses Verfahren ist sehr effizient und wirtschaftlich und hat ein ausgezeichnetes Verhältnis zwischen Produktqualität und Produktionskosten. Es ist selbstverständlich möglich, alternative Herstellungsverfahren vorzusehen.
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Ferner ist es möglich, das elastisch verformbare Material auszuwählen, das für die spezifischen Anforderungen am besten geeignet ist, da diese Erfindung nicht auf ein bestimmtes elastomeres Material beschränkt ist.
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Noch vorteilhafterweise gewährleistet die Verwendung eines Dichtungselements zwischen dem Elektronikbehälter 31 und dem Drucksensor 38 im Fall des hier beschriebenen Ausführungsbeispiels, das durch einen O-Ring dargestellt ist, eine korrekte Montage der Komponenten, wodurch ein Ausgleich möglicher Fehlausrichtungen erhalten wird.
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Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung vorteilhafterweise in bereits vorhandenen Druckbeaufschlagungssystemen implementiert werden, da keine Beschränkungen oder besonderen Kopplungsanforderungen bestehen, die ihre Verwendung in alternativen Konfigurationen verhindern könnten.
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Dies ermöglicht insbesondere auch das Bereitstellen zusätzlicher Funktionen, wie zum Beispiel: zyklisches Starten, um ein unerwünschtes Starten und Stoppen des Druckbeaufschlagungssystems zu verhindern, automatische Rückstellung oder eine manuelle Rückstellfunktion, eine Schutzeinrichtung gegen Trockenlauf, die das Druckbeaufschlagungssystem automatisch bei Trockenlauf stoppt, usw. Es ist auch möglich, dass eine Fachperson in diesem Gebiet weitere morphologische Modifikationen einführt, um das Druckbeaufschlagungssystem an bestimmte Anforderungen anzupassen und daher zahlreiche Modifikationen und Variationen vorzunehmen, die jedoch alle im Schutzumfang der Erfindung liegen, wie in den folgenden Ansprüchen definiert.
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Zusammenfassung
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Druckbeaufschlagungssystem (1) mit einer Pumpe, die von einem Elektromotor (6) angetrieben wird, der mit einer Hydraulikpumpeneinheit (3) gekoppelt ist, die ein in einer Spirale (17) enthaltenes Hydrauliklaufrad (15) umfasst. Die Spirale umfasst eine Flüssigkeitssaugleitung (21) und eine Flüssigkeitsdruckleitung (22), wobei in der Flüssigkeitssaugleitung (21) ein Rückschlagventil (23) vorgesehen ist. Die Spirale (17) umfasst mindestens einen Wandabschnitt (43) aus einem elastisch verformbaren Material.
