DE3109137C2

DE3109137C2 - Verfahren zum Starten eines Elektromotors einer Abwasser-Pumpe und elektromotorisch angetriebene Abwasser-Pumpe

Info

Publication number: DE3109137C2
Application number: DE19813109137
Authority: DE
Inventors: Bernhard 8071 Lenting Kessel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-03-11
Filing date: 1981-03-11
Publication date: 1985-07-25
Also published as: DE3109137A1

Abstract

Mit einem Elektromotor angetriebene Abwasserpumpe, die in Abhängigkeit vom Wasserstand ein- und ausgeschaltet wird und deren Stromlieferungsleitungen mit zwei Trennschaltern versehen sind, von denen der eine Trennschalter in Abhängigkeit von einem Wärmegrenzwert in der Motorwicklung (Stromflußstärke) öffnet und der zweite Trennschalter auf einen Wärmegrenzwert der Umgebungstemperatur des Motors anspricht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten des Elektromotors einer Abwasserpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I, sowie eine Abwasserpumpe mit einem Elektromotor zur Durchführung des Verfahrens.

Bei einer Abwasserpumpe mit Elektromotor tritt insofern ein schwieriges Problem auf, als diese Abwasserpumpe in der Regel außerordentlich selten eingeschaltet werden muß, und über lange Zeit bei wechselnden Außentemperaturen und ständigem Abwasserdurchfluß durch die Pumpe ausgeschaltet bleibt. Wenn dann nach mehrmonatigem Stillstand der Elektromotor der Pumpe eingeschaltet wird, weil das Abwasserniveau eine unzulässige Höhe erreicht, hat sich gezeigt, daß oftmals die Motorlager und die Pumpenlager sowie die bei Betrieb der Pumpe sich drehenden Komponenten schwergängig geworden sind. z. B. durch Verharzen des Schmierstoffes in den Lagern oder Ablagerungen aus den Abwässern im Bereich der Pumpe. Der Anlaufwiderstand der Pumoe und damit des Elektromotors ist dann so hoch.

daß sich beim Einschalten des Stromes für den Elektromotor dieser sich nicht gleich zu drehen vermag. Es liegt auf der Hand, daß ein solcher Elektromotor mit einem herkömmlichen Oberlastschutz ausgestattet ist. der dann in einem solchen Fall die Strombcaufschlagung unterbricht. Dadurch wird zwar der Elektromotor nicht beschädigt, jedoch arbeitet auch die Pumpe nicht, so daß aufgrund des stauenden Abwassers die Gefahr einer Oberschweminung besteht.

Aus der DE-OS 19 03 140 ist es bekannt, bei estern Elektromotor dessen Oberdrehen dadurch zu verhindern, daß ein Schalter das Unterschreiten einer bestimmten Stromaufnahme überwacht und dann den Strom abschaltet Dieser Schalter kann mit einer Verzögerung dahingehend arbeiten, daß er nach einer bestimmten Zeit nach der Abschaltung die Strombeaufschlagung wieder einschaltet Alternativ kann er auch mit einem Niveauschalter verbunden sein, der beim Auftreten von genügend abzupumpendem Wasser für die Pumpe die Strombeaufschlagung wieder einschaltet, weil dann gewährleistet ist daß die Stromaufnahme zum Pumpen ausreichend hoch ist

Ferner ist aus der US-PS 30 90 900 eine Müllzcrkleinerungsmaschine bekannt, die derart geschaltet ist, daß deren Motor bei einem erhöhtem Anfahrwiderstand die Motordrehrichtung umkehrt, um die Hindernisse für einen ordnungsgemäßen Startvorgang zu beseitigen. Diese Hindernisbeseitigunj ist nur auf massive Müllteile gerichtet die dem drehenden Schneidwerkzeug blockierend im Wege liegen.

Der Erfindung liegt aber das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zum Starten einer Abwasserpumpe mit einem Elektromotor anzugeben, bei dem die Wahrscheinlichkeit daß die Pumpe auch nach langer Stillstandzeit und erhöhtem Anlaufwiderstand ihre Arbeit aufnimmt, erheblich höher ist, als beim herkömmlichen Verfahren zum Starten eines Elektromotors einer Abwasserpumpe, bei der nur ein einziger Startversuch bis zum Erreichen einer für den Motor schädlichen Stromaufnahme erfolgt

Die Aufgabe wird mit den Verfahrensschritten des Anspruchs 1 gelöst. Es hat sich als sehr vorteilhaft erwiesen, bei einer reibungsbedingten Schwergängigkeit in der Startphase, die vielfach durch Hartwerden der Lagerfette und der Dichtrings bedingt ist, eine gezielte Erwärmung bei gleichzeitig taktweise wirksamen Drehkräften einzusetzen, um den Anfahrwiderstand allmählich zu überwinden. Diese ansich schädlich auftretende Wärme in der Motorwicklung ruft durch ihre gezielte Einsetzung ein Aufweichen der beispielsweise fcstgcharzten Lager hervor. Dieser Verfahrensschritt wird noch dadurch ergänzt daß das ständige Ein- und Ausschroten nur über eine gewisse Zeitspanne mit Rück sicht auf den Schutz des Elektromotors erfolgt, um die Wärmeentwicklung über ein Höchstmaß nicht hinauslaufen zu lassen.

Zur Durchführung des Verfahrens hat es sich als vorteilhaft erwiesen, eine Abwasserpumpe mit Elektromotor mit den im Anspruch 2 genannten Merkmalen auszustatten. Der erste Trennschalter unterbricht den Stromfluß, sobald die Anlaufstromstärke einen unzulässig hohen Wert zu erreichen droht. Dadurch wird die Motorwicklung und das Gehäuse gegen eine Zerstörung infolge des festgegangenen Motors geschützt. Der erste Schalter stellt den Stromfluß nach einer vorher einstellbaren Zeitspanne wieder her. so daß erneut versucht wird, den Motor anzudrehen. Da durch die jeweils ansteigende Ar.laufstromslärkc eine Erwärmung stall-

findcl, die insbesondere auf die Lager und die Dichtungsringe gerichtet und dort einzuwirken beginnt, und weil wiederholt eine schlagartige Anlaufbelastung auftritt, wird der Motor nach einer gewissen Zeit seinen Betrieb aufnehmen, weil das Losbrechmoment infolge der verharzten Lager und der festsitzenden Dichtungsringe in mehreren Versuchen überwunden werden kann.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung geht aus Anspruch 3 hervor. Ein Bimetallelement reagiert auf die Stromstärkenveränderung sehr zuverlässig und mit einer gewünschten Verzögerung, die den Aufheizeffekt für die einzelnen Teile des Motors gesteuert erbringen soll, ohne jedoch zum Durchbrennen der Motorwicklung oder einer Deformation des Gehäuses zu führen. Gleichzeitig benötigt das Bimetallelement zum Abkühlen eine gewisse Zeitspanne, die allein von dem Bimetallelement kontrolliert wird, ohne daß aufwendige zusätzliche Steuerelemente erforderlich wären. Sollten jedoch besonders hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Schaltung gestellt werden, so könnte das Bimetallelement natürlich auch mit weiteren elektrischen oder elektronischen Steuerelementen in Verbindung gebracht werden, die den Abschalt- und Wiertercinschalt Zeitpunkt des Schalters noch exakter überwacht

Für den Anmeldungsgegenstand hat es sich ferner als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn er gemäß Anspruch 4 ausgestattet ist. Das optische oder akustische Signalelemenl kann an einem Ort vorgesehen sein, wo es von der zuständigen Überwachungsperson mit Sicherheit registriert wird, so daß Nachfolgeschäden aus einem Rückstau vermieden werden können. Ferner ist dieses Signalelement gleichzeitig eine Kontrollvorrichtung, die anzeigt, wie oft der Schalter in Funktion tritt, bis die Pumpe /ü laufen beginnt.

Kin weiteres, vorteilhaftes Merkmal der Erfindung ist in Anspruch 5 enthalten. Der hierbei vorgesehene Temperaturwächter überwacht die allgemeine Aufheizung der Motorumgebung und verhindert, daß evtl. das Motorgehäuse, das vielfach aus Kunststoff ist, deformiert und damit /erstört wird. Zudem läßt sich mit diesem zweiten Schaller die Sicherheitswirkung noch verbessern, weil dieser /weite Schalter erst dann anspricht, wenn der erste Schalter mehrfach versucht hat, den Motor in Gang zu setzen, ohne da3 ihm dies gelungen ist. Die bei diesen Versuchen angestiegene Umgebungstemperatur oder Gchäusetemperatu^r führt zu einer längerdauernden Unterbrechung des Stromflusses, während der sich die Erwärmung auch bis in die Lager und die Ringe hinein zuverlässig fortsetzen kann und zudem beim Wiedereinschalten eine sehr hohe Schaltleistung erreicht wird, denn die Kontakte werden bei der längeren Untcrhrechungspause auch stärker abgekühlt und damit gegen ein Abbrennen und Verzundern geschont. Die Verzögerungszeit wird dabei verhältnismäßig lange gewählt, damit die Einschaltleistung wieder relativ hoch ist und das Gehäuse und die Motorwicklung sich ausreichend abgekühlt haben.

Schließlich hat sich eine Ausführungsform besonders bewährt, wie sie in Anspruch 6 angegeben ist. Das den Motor umgebend« ölbad verteilt die Temperaturen rasch und gleichmaßig und teilt dem temperaturabhängigem Element d'c jeweilige Umgebungstemperatur des Motors sehr <Uakt mit. ohne daß dieses Element unmittelbar an der Motorwicklung angeordnet ist. Die Wirkung des Elements wird dadurch feinfühliger und es ergeben sich keine ortlichen Wärmestaus, sondern es erfolgt eine recht gie^:chmäßige, gut beherrschende Wärmeverteilung.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nachstehend erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Schnittdarsteliung eines mh einer durch einen Elektromotor betriebenen Pumpe versehenen Flüssigkeitssammelbehälter und

F i g. 2 ein Blockschaltbild, das die Stromversorgung des in der Pumpe von F i g. 1 enthaltene Elektromotors verdeutlicht.

ίο In F i g. 1 ist ein Abwasser-Sammelbehälter 1 im Schnitt gezeigt, an dessen Oberseite eine Zuleitung 2 angeschlossen ist Das im Behälter 1 enthaltene Abwasser ist mit 3 bezeichnet und steht mit seiner Oberfläche 4 in einer Höhe, durch welche gewährleistet ist, daß das Abwasser 3 durch ein seitlich aus dem Behälter 1 herausgeführtes Ablaufrohr 5 abströmen kann. Vor der Mündung des Ablaufrohres 5 ist eine Pumpe 6 angehängt, die sowohl das Durchströmen des Abwassers erlaubt als auch mit einem Rückstauverschluß 7 ausgestattet ist. Die Pumpe 6 ist mit einem Halteflansch 8 in eine Einstecktasche 10 des Behälters eingesetzt und wird durch Spannschrauben 9 abdichten." festgehalten. An der Unterseite der Pumpe 6 sind Öffnungen ii erkennbar, durch welche das Abwasser einströmen und bis in den Ablaufrohrstutzen 5 gelangen kann. Das Pumpengehäuse 6 dient gleichzeitig als Geruchverschluß gegen das Zu^r!ickströmen von Kanalgasen aus dem Ablaufrohr 5. Im Pumpengehäuse 6 ist die eigentliche Pumpe 12 enthalten, die durch einen in einem Gehäuseoberteil 13 enthaltenen Elektromotor betrieben wird. Am Gehäuse 13 ist eine Schalteinrichtung 14 jngeflanscht, zu der Stromversorgungsleitungen 15 führen.

Ir* F i g. 2 ist die Stromversorgung des mit 16 bezeichneten Elektromotors Merkennbar, der aus einer Wechselstromquelle 17 über Leitungen 18 und 19 versorgt wird. In der Leitung 19 ist ein erster Trennschalter 20 eingesetzt, der z. B. ein Bimetallelement enthält, das entweder den Stromfluß in der Leitung 19 herstellt oder ihn unterbricht und dabei gegen einen Kontakt 21 anlegbar ist, der über eine Leitung 22 mit einem akustische;¹; oder optischen Signalelement 23 verbunden ist. Zwischen dem Motor 16 und der Stromquelle 17 ist in der Leitung 19 hinter dem ersten Trennschalter 20 ein zweiter Trennschalter 27 angeordnet, der einem temperaturabhängigem Element 25, 26 angehört. Das temperaturabhängige Element 25, 26 erfühlt entweder die Umgebungstemperatur des Motors 16 oder die Temperatur an der Wand des Gehäuses 13. Sofern die Umgebungstemperatur des Motors 16 unmittelbar abgefühlt werden sollte, ist es zweckmäßig, wenn der Motor in einem Ölbad betrieben wird, in dem Temperatursteigerungen gleichmäßig verteilt auftreten.
Die Schaltung arbeitet wie folgt:
Wenn durch den wasserstandsabhängigen Schalter 14 d^:5 S.i onversorgung für den Motor 16 hergestellt wird, nimmt dessen Wicklung Strom auf. Wenn durch lange Stillstandszeiten die Lager verharzt sind oder die Dichtungsringe auf der Motor- oder Pumpenwelle schwergängig sind, kann die Anlaufstromstärke zunehmend an- steigen, um dieses Losbrechmoment zu erzeugen. Die dabei erreichbare Stromstärke könnte jedoch für die Wicklung des Motors oder für das Gehäuse insofern schädlich sein, als dabei starke Temperaturerhöhungen auftreten. Nun tritt der erste Trennschalter 20 in Aktion, da durch die steigende Stromstärke sein. Bimetallclement soweit erwärrr \ wird, daß der Trennschalter 20 die weitere Stromversorgung unterbricht. Es wird ggf. nun das Signalelement 23 erregt. Es zeigt dies dann nach

außen erkennbar an, daß ein Betriebszustand erreicht ist, bei dem der Motor nicht mehr anläuft. Die aufgetretene Erwärmung kann sich nun bis in die verharzten Lager und an die festgegangenen Dichtungsringe fortpflanzen. Nach einer Zeitspanne, die durch das Abkühlen des Bimetallelementes bedingt ist. wird der Trennschalter 20 wieder geschlossen und erneut versucht, den Motor zum Anlaufen zu veranlassen. Diese Vorgänge wiederholen sich mehrere Male bis die Umgebungstemperatur des Motors 16 oder des Gehäuses 13 entsprechtnd angestiegen ist. Dann tritt das temperaturabhängige Element 25, 26 des zweiten Trennschalters 27 in Aktion und unterbricht nun seinerseits den Stromfluß, selbst wenn der erste Trennschalter 20 den Stromfluß hergestellt hat. Das temperaturabhängige Element 25, 26 besitzt eine wesentlich lungere Vcrzögerungszcii. z. B. 40 min, über die es erneute Anlaufversuchc für den Motor verhindern kann. Nach dieser Zeit steht dann eine hohe Anlauflcistunj» zur Verfügung, mit der der Motor zuverlässig in Gang gebracht wird. In den mcisten Fällen wird jedoch allein durch die Wirkung des sich ständig öffnenden und schließenden Trennschalters 20 das Losbrechmoment so groß, daß die Widerstände der verharzten Lager und der festgegangenen Dichtungsringe überwunden werden. Die verharzten Lager werden ohnedies durch die Einwirkung der Wärme allmählich aufgeschmolzen. Ein durchbrennen der Motorwicklung oder eine Deformation des zumeist aus Kunststoff bestehenden Motor- oder Pumpengehäuses wird mit Sicherheit vermieden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Starten des Elektromotors einer Abwasser-Pumpe, dadurch gekennzeichnet, daß bei reibungsbedingt erhöhtem Anlaufwiderstand des Elektromotors und/oder der Pumpe der Strom für den Elektromotor in Abhängigkeit von der Stromaufnahme automatisch mehrfach derart ein- und ausgeschaltet wird, daß schwergängige Komponenten im Elektromotor und/oder der Pumpe durch aus der Stromaufnahme erzeugte Wärme erwärmt und dabei der Anlaufwiderstand allmählich ruckweise überwunden wird.

2. Abwasserpumpe mit einem Elektromotor, der in Abhängigkeit vom Abwasserniveau mit Strom beaufschlagbar ist, zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei im Motorstromkreis in Reihe geschaltete, temperaturabhängige Schalter (20, 27) von denen der erste Schalter (20) u Abhängigkeit von einer durch die Stromauiiiahme bedingten Erwärmung und der zweite Schalter (27) von der aufgrund der Funktion des ereten Schalters (20) in der Umgebung des Elektromotors bzw. dessen Gehäuse auftretenden Er- wärmung in seine Aus-Stellung schaltbar ist.

3. Abwasser-Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schalter (20) ein Bimetallschalter ist

4. Abwasser-Pumpe nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch den ersten Schalter (20) e:·-. akustisches oder optisches Signalelement (23) betätigbar ist.

5. Abwasser-Pumpe nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, ^Haß dem zweiten Schalter (27) ein in der Umgebung oder dem Gehäuse (12) des Elektromotors (16) angeordneter Temperaturwächter (25, 26) mit einstellbarer Verzögerungszeit zugeordnet ist.

6. Abv/asser-Pumpe nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturwächter (25, 26) auf eine Abschalttemperatur von ll0°C±10°C eingestellt ist und in einem den Motor (16) umgebenden Ölbad im Gehäuse (13) liegt.

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