DE3440978A1

DE3440978A1 - System for operating liquid pumps by means of solar cells

Info

Publication number: DE3440978A1
Application number: DE19843440978
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Phys. 2127 Rullstorf Bohn; Werner Dipl.-Ing. Dr. 2123 Bardowick Fink
Original assignee: Loewe Pumpenfabrik GmbH
Current assignee: Loewe Pumpenfabrik GmbH
Priority date: 1984-11-09
Filing date: 1984-11-09
Publication date: 1986-05-22

Abstract

The invention relates to a system for operating liquid pumps by means of drive motors driven by solar cells and its object is to provide such an arrangement which is not only simpler, operationally more reliable and cheaper than the known installations of this type, but which also makes it possible still to use very small amounts of energy produced directly for pumping liquid. According to the invention, it is proposed for this purpose to use, as pumps, positive-displacement pumps whose drive motors are directly connected to the solar cells or the solar cell panels. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Betrieb von Flüssig-The invention relates to an arrangement for operating liquid

keitspumpen mittels durchlSolarzellen betriebene Antriebsmotore.Speed pumps by means of drive motors operated by solar cells.

Es ist bekannt, Flüssigkeitspumpen, beispielsweise zur Förderung von Wasser in Hochbehälter, aus denen das gespeicherte Wasser für eine Hauswasserversorgung später entnommen wird, mit Hilfe von durch Solarzellen erzeugte Energie zu betreiben.It is known, liquid pumps, for example for conveying Water in elevated tanks, from which the stored water is used for a domestic water supply is taken later to operate with the help of energy generated by solar cells.

Da die Sonnenenergie sehr ungleichmäßig anfällt, hat man derartige Anlagen bisher so ausgeführt, daß in die Stromleitungen von den Solarzellen zu den Motoren für die Pumpen Energiespeicher, die aus mehr oder weniger aufwendigen Batterien mit den dazugehörigen Ladegeräten bestehen, eingeschaltet sind, d,h. die Solarzellen laden zunächst eine Batterie auf und aus dieser Batterie wird dann der Strom für den Antrieb der Pumpen entnommen.Since the solar energy accumulates very unevenly, one has such Systems so far designed so that in the power lines from the solar cells to the Motors for the pumps energy storage, which consists of more or less expensive batteries with the associated chargers are switched on, d, h. the solar cells first charge a battery and this battery is then used to generate electricity removed the drive of the pumps.

Diese Anlagen sind durch die Batterie und insbesondere durch die erforderlichen Ladegeräte aufwendig und teuer und eignen sich vornehmlich wegen der nicht sehr robusten Ladegeräte schlecht für unterentwickelte Gebiete weitab von Reparaturbetrieben und dergl.These attachments are required by the battery and in particular by the Chargers are complex and expensive and are not particularly suitable because of the robust chargers bad for underdeveloped areas far from repair shops and the like

Durch die vorliegende Erfindung sollen deshalb die Nachteile der bekannten Anlagen vermieden und die Aufgabe gelöst werden, eine Anordnung zum Betrieb von Flüssigkeitspumpen mittels Solarzellen zu schaffen, die nicht nur einfacher, betriebssicherer und preisgünstiger ist als die bekannten Anlagen dieser Art, sondern die es darüberhinaus auch noch möglich macht, geringste anfallende Energiemengen noch direkt zur Flüssigkeitsförderung zu verwerten.The present invention is therefore intended to overcome the disadvantages of the known Systems avoided and the task solved, an arrangement for the operation of Liquid pumps by means of Solar cells to create that not only is simpler, more reliable and cheaper than the known systems of this Art, but which also makes it possible, the smallest incurred To use amounts of energy directly for the pumping of liquids.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Anordnung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, als Pumpe eine Verdrängerpumpe zu verwenden, deren Antriebsmotor unmittelbar mit den Solarzellen bzw. Solarzellenpanels, d.h. ohne Zwischenschaltung einer teuren Batterieanlage mit Ladegerät usw. verbunden ist.To achieve this object, according to the invention, in an arrangement proposed of the type mentioned above to use a positive displacement pump as the pump, whose drive motor directly connects to the solar cells or solar cell panels, i.e. connected without the interposition of an expensive battery system with charger etc. is.

Der Erfindung liegt die Oberlegung zu Grunde, daß Verdrängerpumpen auch bei kleinsten Antriebs energien noch vollkommen einwandfrei arbeiten, d.h. pumpen, wenn man berücksichtigt, daß natürlich di-e geförderten Mengen dabei sehr klein sind. Kleinste Fördermengen addieren sich aber über längere Zeiträume auch zu beachtlichen Mengen, wenn die geförderte Flüssigkeit beispielsweise in Hochbehältern gespeichert wird. Eine weitere Uberlegung geht dahin, daß die Antriebe für die Pumpen im Impulsbetrieb schon bei geringer angebotener Energie gut betrieben werden können, wobei dann die Leistungsabgabe im Mittel natürlich entsprechend gerinjim. Mittel ger ist, d.h. bei Motoren, daß diese m0t eintsprechend geringer Drehzahl laufen.The invention is based on the idea that positive displacement pumps work perfectly even with the smallest drive energies, i.e. pump, if one takes into account that of course the amounts promoted are very much are small. The smallest delivery quantities also add up over longer periods of time Too considerable amounts if the pumped liquid is in elevated tanks, for example is saved. Another consideration is that the drives for the pumps can be operated well in impulse operation even with a low energy supply, with the power output then of course correspondingly reduced on average. middle is lower, i.e. with motors that this m0t run correspondingly low speed.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der .Erfindung sollendeshalb in den Zuleitungen für den Strom von den Solarzellen bzw. Solarzellenpanels zum Antriebsmotor aus Schaltern und Kondensatoren bestehende Schalteinrichtungen (Stromwandler) für das taktende Ein- und Ausschalten des Motors angeordnet sein.In a preferred embodiment of the invention, therefore in the supply lines for the electricity from the solar cells or solar cell panels to the Drive motor switching devices consisting of switches and capacitors (current transformers) be arranged for switching the motor on and off in cycles.

Bei geringer Sonneneinstrahlung wird der Antrieb dann taktend betrieben, während die Spannung der Solarzellen im Bereich maximaler Leistungsabgabe bleibt. Hierbei wird die Betriebszeit des Motors, der nach einem weiteren Merkmal der Erfindung als Gleichstrommotor mit permanenten Magneten ausgeführt sein soll, groß gegen die Hochlaufzeit gewählt, jedoch andererseits möglichst kurz, so daß die Zwischenspeicherung konstengünstig und nahezu ohne Wirkungsgradverluste in Kondensatoren erfolgen kann.When there is little solar radiation, the drive is then operated cyclically, while the voltage of the solar cells remains in the range of maximum power output. This is the operating time of the engine, which according to a further feature of the invention should be designed as a DC motor with permanent magnets, great against the Start-up time selected, but on the other hand as short as possible, so that the intermediate storage can be done inexpensively and with almost no loss of efficiency in capacitors.

Als besonders zweckmäßig hat es sich auch erwiesen, die Verdrängerpumpen bei der erfindungsgemäßen Anordnung mit Tauchspulenantrieben zu versehen.The positive displacement pumps have also proven to be particularly useful to be provided with plunger coil drives in the arrangement according to the invention.

An Hand der beiliegenden Zeichnungen soll die Erfindung nachfolgend noch näher erläutert werden. Auf den Zeichnungen zeigen Fig. 1 eine Anlage für den Betrieb von Flüssigkeitspumpen mittels Solarzellen in der herkömmlichen Art, Fig. 2 eine Anordnung für den Betrieb von Flüssigkeitspumpen mittels Solarzellen nach der Erfindung und Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel für eine Verdrängerpumpe mit Tauchspulenantrieb bei einer erfindungsgemäßen Anordnung.On the basis of the accompanying drawings, the invention is intended below will be explained in more detail. In the drawings, Fig. 1 shows a system for Operation of liquid pumps by means of solar cells in the conventional manner, Fig. 2 shows an arrangement for the operation of liquid pumps by means of solar cells of the invention and 3 shows an exemplary embodiment for a positive displacement pump with moving coil drive in an arrangement according to the invention.

Bei der bekannten Anlage der Fig. 1 wird eine Hauswasserversorgungsanlage von einer Pumpen 14 betrieben, deren Antriebsmotor 13 von einer Batterie 12 gespeist wird, wenn der Schalter 23 geschlossen ist. Die Batterie 12 wird mittels eines Ladegerätes 11 von einem Solarzellenpanel 10 aufgeladen. Bei dieser Anlage, bei der die Pumpe 14 Wasser aus einem Sammelbehälter 16 in einen Hochbehälter 15, an den eine Hauswasserversorgung 24 angeschlossen ist, wird also nicht nur eine besondere Batterie 12 benUtigt, sonder auch ein besonderes Ladegerät (Regler) 11.In the known system of FIG. 1, a domestic water supply system is used operated by a pump 14, the drive motor 13 of which is fed by a battery 12 when the switch 23 is closed. The battery 12 is by means of a charger 11 charged by a solar cell panel 10. In this system where the pump 14 water from a collecting tank 16 into an elevated tank 15, to which a domestic water supply 24 is connected, so not only is a special battery 12 required, but also a special charger (regulator) 11.

Die Anordnung der Fig. 2 zeigt eine Verdrängerpumpe 20, die Wasser von einem Unterwasser 22 in ein Oberwasser 21 mit höheren Niveau fördert, dem Wasser also eine erhöhte Lageenergie gibt. Die Verdrängerpumpe 20 wird hier durch einen Gleichstrommotor mit permanenten Magneten 19 angetrieben, der, wie man erkennen kann, wenn der Schalter 23 geschlossen ist, direkt mit dem Solarzellanpanel verbunden ist. Bei ausreichender Mindestenergieabgabe durch die Solarzellen ist die Pumpe 20 also duernd im Betrieb.The arrangement of FIG. 2 shows a positive displacement pump 20, the water promotes from an underwater 22 into an upper water 21 with a higher level, the water so there is an increased positional energy. The positive displacement pump 20 is here by a DC motor driven by permanent magnet 19, which, as you can see can, when the switch 23 is closed, connected directly to the solar cell panel is. If the minimum energy output by the solar cells is sufficient, the pump is 20 So thunderous in operation.

Der Kondensator 17 sowie der Schalter 23 mit der Ansteuerung 25 haben die Aufgabe den Motor ein- und auszuschalten, wenn nur geringe Energiemengen von den Solarzellen geliefert werden, um die Energieentnahme aus den Solarzellen an den Motorbetrieb anzupassen. Die Schaltung arbeitet wie folgt: Wenn der Motor ageschaltet ist, wird der Kondensatorl7 aufgeladen, so daß seine Spannung steigt und schließlich die Einschalt-Spannungsschwelle überschreitet. Die Einschalt-Spannungsschwelle ist so gewählt bzw. eingestellt, daß die Solarzellen möglichst hohe Leistung liefern. Dann wird der Schalter 23 geschlossen und der Motor eingeschaltet. Dabei ebt lädt sich der Kondensator 17 in den Motor 19. Dadurch erhält der Motor einen Impuls zu Anlaufen. Ist die zu dieser Zeit laufend von den Solarzellen gelieferte Energie groß genug, um den Motor weiter in Betrieb zu halten, bleibt der Schalter geschlossen und der Motor 19 treibt die Pumpe 20 mit mehr oder weniger großer Geschwindigkeit an. Ist die von den Solarzellen gelieferte Energie aber zu gering, um den Motor in Betrieb zu halten, d.h. fällt die Spannung über dem Kondensator 17 um mehr als die eingestellte Hysterese ab, dann öffnet sich der Schalter 23 wieder und der gleiche Vorgang wird wiederholt, solange bis die Solarzellen ausreichend Energie zum Betrieb des Motors 19 liefern.The capacitor 17 and the switch 23 with the control 25 have the task of turning the engine on and off when only small amounts of energy Supplied by the solar cells in order to extract energy from the solar cells to adapt to the engine operation. The circuit works as follows: When the engine A is switched on, the capacitor 17 is charged so that its voltage increases and finally exceeds the switch-on voltage threshold. The switch-on voltage threshold is selected or adjusted so that the solar cells deliver the highest possible output. Then the switch 23 is closed and the motor is switched on. Ebt loads the capacitor 17 in the motor 19. As a result, the motor receives a pulse Start up. Is the energy continuously supplied by the solar cells at this time large enough to keep the engine running, the switch remains closed and the motor 19 drives the pump 20 at a more or less high speed at. But if the energy supplied by the solar cells is too little to run the motor keep in operation, i.e. the voltage across the capacitor 17 drops by more than the set hysteresis, then the switch 23 opens again and the same The process is repeated until the solar cells have sufficient energy to operate of the engine 19 deliver.

In Fig. 3 ist eine erfindungsgemäße Anordnung angedeutet, bei der die Verdrängerpumpe 26 mit einem Kolben 27 versehen ist, der mit einem Tauchspulenantrieb 28 verbunden ist. Zur RUckstellung des Kolbens dient eine Feder 29. Vor das Saugventil 30 ist ein Schmutzfilter 31 geschaltet und in der Druckleitung 32 ist ein Pulsationsdämpfer 33. vorgesehen. Im übrigen entspricht diese Darstellung der Fig. 2. - Leerseite -In Fig. 3, an arrangement according to the invention is indicated in which the positive displacement pump 26 is provided with a piston 27 with a plunger coil drive 28 is connected. A spring 29 serves to reset the piston. In front of the suction valve 30, a dirt filter 31 is connected and in the Pressure line 32 a pulsation damper 33 is provided. Otherwise this representation corresponds of Fig. 2. - blank page -

Claims

Arrangement for operating liquid pumps by means of solar cells kJl Arrangement for the operation of liquid pumps by means of solar cells operated Drive motors, characterized in that the pumps are positive displacement pumps (20), their drive motors directly with the solar cells or solar cell panels (10) are connected.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that in the supply lines for the electricity from the solar cells or

Solar cell panels (10) to the drive motors (19) from switches (23, 24) and capacitors (17) existing switching devices (current transformers) for the switching on and off of the motors are arranged.

3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the Drive motors for the positive displacement pumps as DC motors with permanent magnets (19) are executed.

4. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the Displacement pumps are provided with plunger coil drives (26).