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Vorrichtung zur Drehzahlmessung an Pumpen
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Die Drehzahlmessung an Pumpen für Heizungsanlagen ist schwierig, denn
die Pumpen sind sogenannte Naßläufer.
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Es handelt sich hierbei in der Regel um Kreiselpumpen, die direkt
mit einem Elektromotor gekuppelt sind, wobei die Pumpenwelle auf der einen Seite
drehfest mit dem Pumpenrad verbunden ist, und über ein erstes Lager drehbar im Pumpengehäuse
gelagert ist und auf der anderen Seite über ein weiteres Lager drehbar im Pumpengehäuse
gelagert ist und die Stirnseite der Pumpenwelle in einen Gehäuseraum des Pumpengehäuses
eingreift, der nach außen hin durch eine Verschlußschraube verschlossen ist. Beim
Öffnen der Verschlußschraube tritt eine geringe Wassermenge, bedingt durch das Lagerspiel
des rückseitigen Lagers der Pumpenwelle in Bezug zum Pumpengehäuse aus.
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Bisher hat man versucht, die Drehzahl der Pumpe elektrisch zu bestimmen,
was jedoch nur schwierig und aufwendig möglich ist.
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Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Drehzahlmessung
an eingangs genannten Umwälzpumpen wesentlich vereinfacht und verbessert vorzunehmen.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet,
daß in die Gewindebohrung des Pumpengehäuses der Gewindeansatz eines Drehzahlgebers
einschraubbar ist, der aus einer in einem Gehäuse abdichtend und drehbar gelagerten
Welle besteht, die an der einen Seite drehfest mit der Pumpenwelle kuppelbar ist
und die an der anderen Seite drehfest mit einer
Reflexmarken aufweisenden
Scheibe verbunden ist, deren Drehzahl über ein berührungslos arbeitendes Meßgerät
erfassbar ist.
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Wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist also, daß mit
dem erfindungsgemässen Drehzahlgeber die Pumpenwelle praktisch über das Pumpengehäuse
hinaus mittels einer Welle verlängert wird, an deren anderem Ende drehfest eine
Scheibe befestigt ist, die in gegenseitigem Abstand angeordnete Reflexmarken aufweist.
Vorteilhaft wird die Drehzahl der mit Reflexmarken versehenen rotierenden Scheibe,
die in der Drehzahl der Pumpenwelle umläuft, mit einem berührungslos arbeitenden
Meßgerät erfasst.
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Nach dem Gegenstand des Anspruches 2 erfolgt die drehfeste Kupplung
der Pumpenwelle mit der Welle des Drehzahlgebers dadurch, dlß die Stirnseite der
Pumpenwelle einen Schlitz aufweist, in den ein an der Stirnseite der Welle angeordnetes
Schlitzstück eingreift.
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Nachdem - wie eingangs erwähnt - bedingt durch das Lagerspiel der
Pumpenwelle in dem rückseitigen Lager am Pumpengehäuse stets etwas Wasser austritt,
ist es wichtig, daß der Drehzahlgeber abdichtend am Pumpengehäuse befestigt werden
kann. Hierzu ist es nach dem Gegenstand des Anspruches 3 vorgesehen, daß die Abdichtung
des Gehäuses des Drehzahlgebers am Pumpengehäuse über einen an der Stirnseite des
Pumpengehäuses anliegenden O-Ring erfolgt, der auf dem Gewindeansatz aufsitzt.
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In die für die Verschlußschraube vorgesehene Gewindebohrung wird also
der Gewindeansatz des Gehäuses des Drehzahlgebers eingeschraubt, wobei sich dann
der auf dem Gewindeansatz aufsetzende O-Ring einerseits an der Stirnseite des Gehäuses
des Drehzahlgebers und andererseits an der Stirnseite des Pumpengehäuses anlegt.
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Nachdem die eingangs erwähnten Heizungs-Umwälzpumpen ein relativ geringes
Drehmoment haben, ist es wichtig, daß die Welle des Drehzahlgebers im Gehäuse möglichst
reibungsarm - jedoch abdichtend - gelagert ist.
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Hierzu ist nach dem Gegenstand des Anspruches 4 vorgesehen, daß die
Abdichtung der Welle in Richtung zur Außenseite des Gehäuses des Drehzahlgebers
über einen O-Ring erfolgt, der in einer nach außen offenen Ringnut eines Innenteils
aufsitzt, welches koaxial in das hohlzylindrische Gehäuse eingeschraubt ist, wobei
sich der O-Ring abdichtend an der Innenseite des Gehäuses anlegt.
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Das Gehäuse ist hierbei zweiteilig ausgeführt und besteht aus einem
hohlzylindrischen Außenteil,in das koaxial ein hohlzylindrisches Innenteil eingeschraubt
wird, wobei durch den erwähnten O-Ring die Abdichtung zwischen der Welle und dem
zweigeteilten Gehäuse des Drehzahlgebers erreicht wird.
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Eine weitere Abdichtung der Welle ist nach dem Gegenstand des Anspruches
5 zu dem Innenteil über radial verstellbare O-Ringe gegeben, die mit einstellbarem
Anlagedruck in nach innen geöffneten Ringnuten des Innenteils sitzen und am Außenumfang
der Welle anliegen.
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Die radiale Verstellung der O-Ringe erfolgt über eine axial über ein
Gewinde zum Innenteil verstellbare Gewindebüchse, welche über einen axial verstellbaren
Stützring die O-Ringe gegen einen radialen Ansatz des Innenteils presst. Hierdurch
ist dann die Abdichtung der Welle in Bezug zum Innenraum des Innenteils gewährleistet,
so daß der Drehzahlgeber vollständig dicht am Pumpengehäuse aufsitzt. Die Welle
selbst ist über zwei im Abstand voneinander angeordnete Kugellager drehbar-im Innenteil
gelagert, wobei statt zweier Kugellager auch nur ein einziges vorgesehen sein kann.
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Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht
nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination
der einzelnen Patentansprüche untereinander.
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Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere
die in den Zeichnungen dargestellte, räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich
beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik
neu sind.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg
darstellende Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und
ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung
hervor.
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Es zeigen: Figur 1: Längsschnitt durch den Drehzahlgeber nach der
Erfindung, Figur 2: Teilschnitt durch die Kupplung des Drehzahlgebers mit der Pumpenwelle,
Figur 3: schematisiert gezeichnet die Meßanordnung für das berührungslose Drehzahlmeßgerät.
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Der in Figur 1 gezeigte Drehzahlgeber besteht aus einem hohlzylindrischen
Gehäuse 1, das einen vorderen Gewindeansatz 2 mit Außengewinde verringerten Durchmessers
aufweist. Mit diesem Gewindeansatz 2 wird das Gehäuse 1 gemäss Figur 2 in eine zugeordnete
Gewindebohrung 32 eines Innengewindes im Pumpengehäuse 24 eingeschraubt, wobei die
Welle 15 des Drehzahlgebers an der trderen Stirnseite ein Schlitzstück 16 aufweist,
das in einen zugeordneten Schlitz 23 der Pumpenwelle 22 eingreift.
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In Figur 2 ist die Pumpenwelle 22 jenseits des Lagers
am
Pumpengehäuse 24 gezeigt, wobei im Gehäuseraum 31 eine geringe Menge Wasser aufgrund
des Lagerspiels sich befindet. Um dieses Wasser vor dem Austreten aus dem Pumpengehäuse
zu bewahren, ist die nachfolgend anhand der Figuren 1 und 2 beschriebene Abdichtung
des Drehzahlgebers vorgesehen.
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Zunächst ist auf dem Gewindeansatz 2 des Gehäuses 1 ein O-Ring 3 angeordnet,
der sich gemäss Figur 2 an der Stirnseite 25 des Pumpengehäuses 27 anlegt, wenn
der Gewindeansatz 2 in die Gewindebohrung 32 am Pumpengehäuse 24 eingeschraubt ist.
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Das Gewinde des Gewindeansatzes 2 bzw. dessen Durchmesser ist wählbar
und austauschbar, um den Drehzahlgeber in unterschiedliche Gewindebohrungen 32 von
Pumpengehäuse 24 einschrauben zu können.
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Das Gehäuse 1 des Drehzahlgebers ist zweigeteilt und weist ein Innenteil
4 auf, welches in Bezug zum Gehäuse 1 über einen O-Ring 5 abgedichtet ist, der in
einer nach außen offenen Ringnut des Innenteils 4 sitzt und der sich abdichtend
an der Innenseite des Gehäuses 1 anlegt.
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Der Außenumfang des Gehäuses 1 ist mit einer entsprechenden Rändelung
versehen, um das Gehäuse 1 mit seinem Gewindeansatz 2 in die Gewindebohrung 32 am
Pumpengehäuse 24 einschrauben zu können.
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Der Innenteil 4 hängt mit dem Gehäuse 1 über ein Gewindestück 6 zusammen,
wobei das Innenteil 4 über das Gewindestück 6 koaxial im Gehäuse 1 verstellbar befestigt
ist.
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Im Innenraum des Innenteils 4 sind zwei in gegenseitigem Abstand angeordnete
Kugellager 10,12 angeordnet, deren Abstand durch eine mit der Welle 15 mitlaufende
Distanz-
hülse 11 bestimmt ist.
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Radial auswärts der Distanzhülse 11 ist eine Gewindebuchse 13a angeordnet,
die drehfest mit dem Innenteil 4 verbunden ist.
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Jenseits des äußeren Kugellagers 12 ist eine weitere Gewindebuchse
13 vorgesehen, die mit einem Außengewinde 14 in ein zugeordnetes Innengewinde an
der Innenseite des Innenteils 4 eingreift. Damit ist die Gewindebuchse 13 axial
in den Pfeilrichtungen 17 verstellbar, wobei die Verstellung über die Gewindebuchse
13 a und über einen jenseits des Kugellagers 10 angeordneten Stütz -ring 9 auf die
O-Ringe 8 übertragen wird.
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Der Stützring 9 liegt mit einem ersten , radialen Ansatz am ersten
O-Ring 8 an, wobei zwischen den beiden O-Ringen ein zweiter axialer Ansatz 7 angeordnet
ist, der am vorderen, nächst dem Pumpengehäuse 24 liegenden O-Ring 8 anliegt, der
andererseits an einem radialen Ansatz 33 des Innenteils 4 anliegt. Durch axiale
Verstellung der Gewindebuchse 13, 13a wird der Stützring 9 mit seinem Ansatz 7 ebenfalls
axial verstellt, wodurch die O-Ringe 8 mehr oder weniger stark zusammengepresst
werden, und mehr oder weniger stark am Außenumfang der Welle 15 anliegen und damit
die Dichtwirkung zur Welle 15 einstellbar ist.
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Die Welle ist auf der dem Pumpengehäuse 24 gegenüberliegenden Seite
drehfest mit einer Scheibe 18 verbunden, auf deren Außenumfang in gegenseitigem
Abstand Reflexmarken 19 angeordnet sind. Mit der beschriebenen Lager-und Abdichtanordnung
ist also der Drehzahlgeber dicht mit dem Pumpengehäuse 24 verbunden und die Welle
15 ist drehfest mit der Pumpenwelle 22 verbunden.
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Gemäss Figur 3 erfolgt das berührungslose Meßverfahren zur Drehzahlmessung
dadurch, daß in einem Meßgerät 26 eine Infrarot-Sende- und Empfangsdiode 27 angeordnet
ist,
die einen Sendestrahl 28 auf die Reflexmarken 19 der Scheibe
18 richtet, die daraus eine reflektierten Empfangsstrahl 29 bilden, der von der
Infrarot-Sende- und Empfangsdiode 27 aufgenommen wird und im Meßgerät 26 verarbeitet
wird. Das Meßergebnis wird auf einer digitalen Anzeige 30 direkt in 1/min. angezeigt.
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Mit der beschriebenen Meßanordnung ist also ein besonders kostengünstiger
und einfacher Drehzahlgeber für die schwierig in ihrer Drehzahl zu erfassenden Heizungs-Umwälzpumpen
vorgeschlagen worden.
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Statt des berührungslosen Meßverfahrens mit einer Infrarot-Sende-
und Empfangsdiode 27 kann auch ein induktives Meßverfahren Anwendung finden. Selbstverständlich
ist es auch möglich, die Drehzahl der Scheibe 18 über berührende Meßverfahren, wie
z.B. Schleifringe und dergleichen, zu erfassen.
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ZEICHNUNGS-LEGENDE 1 Gehäuse 2 Gewindeansatz 3 O-Ring 4 Innenteil
5 O-Ring 6 Gewindestück 7 Ansatz 8 O-Ring 9 Stützring 10 Kugellager 11 Distanzhulse
12 Kugellager 13 Gewindebuchse 13a 14 Gewinde 15 Welle 16 Schlitzstück 17 Pfeilrichtung
18 Scheibe 19 Reflexmarke 22 Pumpenwelle 23 Schlitz 24 Pumpengehäuse 25 Stirnseite
26 Meßgerät 27 Infrarot-Sende- und Empfangs diode 28 Sendestrahl 29 Empfangs strahl
30 digitale Anzeige 31 Gehäuseraum 32 Gewindebohrung 33 radialer Ansatz