DE3642726A1 - Variable-speed pump set - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Pumpenaggregat zur Förderung von Flüssigkeiten oder Gasen, bestehend aus einer Pumpe und einem die Pumpe antreibenden Elektromotor, dessen Drehzahl durch einen Spannungsregler veränderbar ist.The invention relates to a pump unit for promotion of liquids or gases consisting of a pump and an electric motor driving the pump, the Speed can be changed by a voltage regulator.
Unter dem vorerwähnten Begriff "Pumpenaggregat" sollen hier alle von Elektromotoren angetriebenen Verdränger- und Strömungsmaschinen zur Förderung von kompressiblen und inkompressiblen Fluiden verstanden werden, insbeson dere aber Flüssigkeitspumpen. Deshalb wird nachfolgend speziell auf solche Pumpen eingegangen.Under the aforementioned term "pump unit" should here all displacers driven by electric motors and fluid machines for the conveyance of compressible and incompressible fluids can be understood, in particular but liquid pumps. Therefore, below specifically dealt with such pumps.
Bei Anlagen für die Wasserversorgung, bei Dosier-, Kühl- und Heizungsanlagen müssen mit einer Pumpe dem Bedarf der Anlage entsprechend verschieden große Förderströme gefah ren werden. Dabei kann das Anpassen des Förderstromes an den jeweiligen Bedarf durch eine mit Verlusten behaftete Drossel- oder Bypass-Regelung erfolgen. Eine im wesentli chen verlustfreie Regelung oder Steuerung der Pumpendreh zahl läßt sich dagegen erreichen, wenn man den Pumpenmotor mit einem Frequenzumrichter oder mit einem Spannungsregler betreibt.In systems for water supply, dosing, cooling and heating systems must meet the needs of the pump System according to different sized flow rates will be. The flow rate can be adjusted accordingly the respective need by a lossy one Throttle or bypass control. One in essence Chen lossless regulation or control of the pump rotation number can be achieved if you have the pump motor with a frequency converter or with a voltage regulator operates.
Wenn man bedenkt, daß Pumpen für beispielsweise Dosier-, Kühl- und Heizungsanlagen zwar für einen maximalen Förder strom ausgelegt werden, aber während des größeren Teiles der Betriebsdauer nur im Teillastbetrieb gefahren werden, läßt es sich verständlicherweise durch eine der Last ent sprechende Drehzahlregelung des Pumpenaggregates erreichen, daß einerseits Antriebsenergie gespart wird und daß anderer seits auch Strömungsgeräusche vor allem in Heizungssystemen vermieden werden. Bei Kreiselpumpen zum Umwälzen von Was ser in Heizungsanlagen genügt normalerweise ein Drehzahl regelbereich von 50% oder 70% bis zu 100% in Bezug auf die maximal mögliche Drehzahl. Wenn man die Pumpe beispiels weise mit 70% der Auslegedrehzahl fährt, würde nämlich die von der Pumpe erzeugte Druckdifferenz schon auf den halben Wert und ihre Leistung auf etwa ein Drittel abfallen, wo durch sich schon ein ausreichender Regelbereich mit der Möglichkeit einer hohen Energieeinsparung ergibt.If you consider that pumps for dosing, Cooling and heating systems for maximum conveyance can be designed for electricity, but for the greater part the operating time can only be used in partial load operation, it can understandably be removed by one of the burdens achieve appropriate speed control of the pump set, that on the one hand drive energy is saved and that on the other on the one hand also flow noises, especially in heating systems be avoided. For centrifugal pumps to circulate what One speed is normally sufficient in heating systems control range from 50% or 70% up to 100% in relation to the maximum possible speed. If you take the pump for example wise runs at 70% of the design speed, namely pressure difference generated by the pump is already half Value and their performance drop to about a third where a sufficient control range with the Possibility of high energy savings.
Eine im Prinzip verlustlose Drehzahlregelung von Elektro motoren läßt sich, wie bereits erwähnt wurde, mit dem Ein satz von Frequenzumrichtern und Spannungsreglern erzielen, die allerdings einige Bedingungen und Einschränkungen mit sich bringen. Insbesondere in höheren Leistungsbereichen sind die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung angewendeten Spannungsregler relativ teure und voluminöse Geräte, die wegen ihrer Baugröße separat vom Elektromotor installiert werden. Das erfordert entsprechende Installa tionskosten und schränkt die Mobilität der gesamten Anlage ein, da außerdem entsprechend lange Verbindungskabel zwi schen dem betreffenden Aggregat und dem externen Spannungs regler-Gerät verlegt werden müssen. Weiterhin müssen diese Verbindungskabel und schließlich auch der Spannungsregler ausreichend abgeschirmt sein, damit die Umgebung nicht mit elektromagnetischer Störstrahlung belastet wird.A lossless speed control of electrical in principle As already mentioned, motors can be operated with the On achieve a set of frequency converters and voltage regulators, but with some conditions and restrictions bring oneself. Especially in higher performance areas are those related to the present invention applied voltage regulator relatively expensive and voluminous Devices that are separate from the electric motor because of their size be installed. This requires appropriate installa costs and limits the mobility of the entire system a, since also long connection cables between the relevant unit and the external voltage controller device must be installed. Furthermore, these Connection cable and finally the voltage regulator be adequately shielded so that the environment is not included electromagnetic interference is loaded.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines kostengünstigen, montagefreundlichen und universell ein setzbaren Pumpenaggregates, bei dem auch etwaige Probleme im Zusammenhang mit einer Schirmung einfach zu lösen sind und im übrigen eine Umweltbelastung durch Energie- und Materialeinsparung im Vergleich zu vorbekannten Lösungen reduziert ist.The object of the invention is to create a inexpensive, easy to install and universal settable pump unit, which also has any problems are easy to solve in connection with shielding and otherwise an environmental impact from energy and Material savings compared to previously known solutions is reduced.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird das eingangs erwähnte Pum penaggregat nach der Erfindung so ausgebildet, daß der durch Anwendung hochintegrierter Schaltkreise miniaturisier te Spannungsregler im oder am Aggregat angeordnet ist und mit diesem eine bauliche Einheit bildet und daß die Ver lustwärme des Spannungsreglers mit dem vom Aggregat geför derten oder zu fördernden Fluid als Wärmesenke abführbar ist.To solve this problem, the pump mentioned at the beginning Pen aggregate designed according to the invention so that the miniaturized by using highly integrated circuits te voltage regulator is arranged in or on the unit and with this forms a structural unit and that the Ver Desired heat of the voltage regulator with that generated by the unit derten or fluid to be conveyed as a heat sink is.
Spannungsregler sind in verschiedenen Ausführungen an sich bekannt und brauchen deshalb nicht weiter beschrieben zu werden. Sie können beispielsweise aus einem an das elek trische Versorgungsnetz angeschlossenen Entstörungsfilter bestehen, das mit evtl. sonstigen Bauelementen den Eingangs kreis bildet, der mit dem Ausgangskreis in Verbindung steht. Dieser kann aus Triacs bestehen, die in üblicher Weise mit einer Steuerung hinsichtlich ihrer Ausgangsleistung gesteu ert bzw. geregelt werden und an deren Ausgängen der Elektro motor mit seinen Wicklungen angeschlossen ist.Voltage regulators are available in various designs known and therefore do not need to be described further will. You can, for example, from one to the elek suppression filter connected to the supply network exist, the possibly with other components the entrance forms a circle that is connected to the output circle. This can consist of triacs, which in the usual way a controller with regard to its output power be regulated and at their outputs the electrical motor is connected with its windings.
Die Elektronik des Spannungsreglers wirkt als Wärmequelle und erzeugt die abzuführende Verlustwärme. Die Temperatur differenz zwischen dem Ort der Wärmequelle und der Umge bung als Wärmesenke einerseits und der Wärmewiderstand auf dem Weg von der Wärmequelle zur Wärmesenke andererseits bestimmen das Bauvolumen des Spannungsreglers. Durch des sen Anordnung in beispielsweise Wasser oder an sonstigen Orten, wo mit einer Konvektion zu rechnen ist oder wo willkürlich eine Zwangskonvektion erzeugt wird, vergrößert sich die Wärmeübergangszahl um etwa ein bis zwei Zehnerpo tenzen, wodurch sich das Bauvolumen des Spannungsreglers auf einen Bruchteil der bisher üblichen und extern anzu ordnenden Spannungsregler reduzieren läßt.The electronics of the voltage regulator act as a heat source and generates the waste heat to be dissipated. The temperature difference between the location of the heat source and the reverse Exercise as a heat sink on the one hand and the heat resistance on the way from the heat source to the heat sink on the other hand determine the construction volume of the voltage regulator. By the arrangement in, for example, water or other Places where convection is likely or where arbitrary forced convection is generated, enlarged the heat transfer coefficient increases by about one to two tenths of a second limits, which increases the volume of the voltage regulator to be applied to a fraction of the usual and external ordering voltage regulator can be reduced.
Eine weitergehende Miniaturisierung kann dadurch erreicht werden, daß insbesondere für den Ausgangskreis des Span nungsreglers hochintegrierte Schaltkreise verwendet wer den. Hierdurch und auch durch die vorerwähnten Maßnahmen besteht nun die Möglichkeit, den Spannungsregler selbst bei hohen geforderten Leistungen am oder im Pumpenaggregat anzuordnen, so daß sich insgesamt eine klein bauende und montagefreundliche Baueinheit ergibt, zumal der Installa teur nun kein Kabel mehr zu einem externen Spannungsregler verlegen muß. In diesem Zusammenhang ergibt sich also der Vorteil, daß lange geschirmte Kabel entfallen und daß weiterhin die Aufgabe der Schirmung einfach von metalli schen und geerdeten Bauteilen des Pumpenaggregates über nommen wird, sofern der Spannungsregler im Aggregat ein gebaut wird.A further miniaturization can be achieved be that especially for the output circuit of the Span controller integrated circuits the. Through this and also through the aforementioned measures there is now the possibility of the voltage regulator itself with high required performance on or in the pump set to arrange, so that overall a small and assembly-friendly unit results, especially since the Installa expensive no more cable to an external voltage regulator must relocate. In this context, the The advantage that long shielded cables are eliminated and that continue the task of shielding simply from metalli and earthed components of the pump set is taken, provided the voltage regulator in the unit is built.
Bei einer Anbringung am Aggregat sollte das Gehäuse des Spannungsreglers aus Metall bestehen oder wenigstens mit einer metallischen Abdeckung oder Auskleidung versehen sein, während die Verbindung zwischen dem Spannungsregler und den Motorwicklungen, etwaigen Sensoren und dergleichen über verhältnismäßig kurze geschirmte Kabel hergestellt werden kann.When attached to the unit, the housing of the Voltage regulator made of metal or at least with a metallic cover or lining be while the connection between the voltage regulator and the motor windings, any sensors and the like manufactured using relatively short shielded cables can be.
Wenn man den Spannungsregler im Pumpenaggregat so anordnet, daß seine Oberfläche zumindest teilweise im Strömungsweg des geförderten Fluids liegt, dann ergeben sich aufgrund der turbulenten Strömung und der vorteilhaften Stoffwerte von insbesondere Flüssigkeiten hohe Wärmeübergangszahlen und damit ein relativ niedriges Temperaturniveau der Elek tronik im Spannungsregler.If you arrange the voltage regulator in the pump set so that its surface is at least partially in the flow path of the delivered fluid is then due to the turbulent flow and the advantageous material values high heat transfer coefficients from liquids in particular and thus a relatively low temperature level of the elec electronics in the voltage regulator.
Ähnlich gute Wärmeübergangsbedingungen werden geschaffen, wenn der Spannungsregler zwischen dem Motor und der Pumpe angeordnet ist und durch einen Lüfter oder durch die als Lüfter ausgebildete Kupplung zwischen Motor und Pumpe zwangsgekühlt wird.Similar good heat transfer conditions are created if the voltage regulator between the motor and the pump is arranged and by a fan or by the as Fan-designed coupling between motor and pump is forced cooled.
Zur Abführung der Verlustwärme kann der Spannungsregler auch in einen Bypass der Pumpe gelegt werden. Diese Anord nung ermöglicht das Abkühlen eines Teilstromes des geför derten Fluids, das dann als Kühlmittel für den Spannungs regler benutzt werden kann.The voltage regulator can be used to dissipate the heat loss can also be placed in a bypass of the pump. This arrangement tion enables the cooling of a partial flow of the derten Fluids, which then as a coolant for the voltage controller can be used.
Andererseits ist natürlich auch eine Abführung der Verlust wärme durch eine separate Kühlung möglich, indem ein ge sonderter Kühlkreis geschaffen wird, in dem mittels einer Pumpe ein Kühlmittel im Kreislauf durch Hohlräume des Spannungsreglers geleitet wird und das Kühlmittel dabei die Verlustwärme aufnimmt und evtl. unter zusätzlicher Einschaltung von Wärmeaustauschern an die Umgebung abführt.On the other hand, of course, there is also a loss heat possible through separate cooling by a ge special cooling circuit is created in which by means of a Pump a coolant through the cavities of the circuit Voltage regulator is passed and the coolant absorbs the heat loss and possibly under additional Activation of heat exchangers dissipates to the environment.
Das Gehäuse des Spannungsreglers wird zweckmäßigerweise als zur Umgebung hin druckfeste und dichte Kapsel ausge bildet und wenigstens teilweise mit einer Füllung als Wär meleiter für die zur Kapseloberfläche hin zu führende Verlustwärme versehen. Die Kapsel muß flüssigkeitsdicht sein, wenn die Füllung aus einer Flüssigkeit besteht und/ oder in einer Flüssigkeit angeordnet ist. In anderen Fäl len kann es genügen, wenn das Gehäuse bzw. die Kapsel des Frequenzumrichters nur so dicht ausgebildet wird, daß keine Verschmutzungen auftreten können.The housing of the voltage regulator is expedient as a pressure-tight and sealed capsule to the environment forms and at least partially with a filling as heat detector for the one leading to the capsule surface Provide heat loss. The capsule must be liquid-tight if the filling consists of a liquid and / or is arranged in a liquid. In other cases len it may be sufficient if the housing or the capsule of the Frequency converter is only so dense that none Soiling can occur.
Normalerweise wird man wegen eines guten Wärmeüberganges zur Umgebung die Wandung der Kapsel dünn ausbilden. Wenn damit gerechnet werden muß, daß von außen auf die Kapsel relativ hohe Drücke einwirken, ist es zu empfehlen, die Kapsel insgesamt mit einer Füllung zu versehen, so daß diese die Kapsel in ihrer Form stabilisieren kann. Neben einer flüssigen Füllung kommt auch eine Füllung aus einem schüttfähigen Feststoff in Betracht. Außerdem kann die Fül lung sowohl aus einem schüttfähigen Feststoff als auch aus einer Flüssigkeit bestehen, die dann einen Teil der Räume zwischen den Feststoffpartikeln zur Bildung eines Heat-Pipe-Systems ausfüllt, derart, daß die Flüssigkeit am Entstehungsbereich der Verlustwärme verdampft und der Dampf unter Abgabe von Kondensationswärme an der Kapsel innenfläche kondensiert, so daß das Kondensat wieder dahin zurückfließen kann, wo die Verlustwärme entsteht.Usually you will because of a good heat transfer Form the wall of the capsule thinly to the environment. If it must be expected that from the outside on the capsule relatively high pressures, it is recommended that To fill the capsule with a filling so that this can stabilize the shape of the capsule. Next A liquid filling also comes from a filling pourable solid into consideration. In addition, the fill both from a pourable solid and consist of a liquid which then forms part of the Spaces between the solid particles to form a Heat pipe system fills in such a way that the liquid evaporates at the point of origin of the lost heat and the Steam giving off condensation on the capsule condensed inside surface, so that the condensate there again can flow back to where the heat is lost.
Es ist bekannt, die Ausgangsspannung von Spannungsreglern durch Betätigung von Schaltelementen zu verändern. Solche Schaltelemente können an der Innenfläche der Kapsel befe stigt werden und mittelbar von außen durch die Kapselwand mechanisch oder elektromagnetisch betätigt werden. Weiter hin kann die Ausgangsspannung des Spannungsreglers durch Signale von Sensoren bestimmt werden, welche beispielswei se die Drehzahl, den Druck oder die Druckdifferenz der Pumpe, den Förderstrom der Pumpe oder dergleichen messen, wobei die Signale vorteilhaft über steckbare Leitungen zum Spannungsregler übertragen werden.It is known the output voltage from voltage regulators to change by actuating switching elements. Such Switching elements can befefe on the inner surface of the capsule be steered and indirectly from the outside through the capsule wall operated mechanically or electromagnetically. Next out the output voltage of the voltage regulator Signals from sensors are determined, which for example se the speed, the pressure or the pressure difference of the Measure the pump, the flow rate of the pump or the like, the signals advantageously via pluggable lines be transferred to the voltage regulator.
Schließlich erscheint es auch zweckmäßig, den in einem Gehäuse untergebrachten oder gekapselten Spannungsregler als Modul mit Steckkontakten auszubilden, so daß er leicht an vorbestimmten Stellen nach Art eines Einschubes in das Pumpenaggregat eingefügt werden kann.After all, it also seems appropriate to have one in one Housing housed or encapsulated voltage regulator train as a module with plug contacts so that it is easy at predetermined points in the manner of an insert in the Pump unit can be inserted.
In der anliegenden Zeichnung sind einige Ausführungsbei spiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt:In the attached drawing there are some examples games of the invention shown. It shows:
Fig. 1 die Seitenansicht eines Kreiselpumpenaggrega tes in teilweisem Schnitt, Fig. 1 is a side view of a Kreiselpumpenaggrega tes in partial section,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Inline-Kreisel pumpenaggregat, Fig. 2 a longitudinal section through the pump set an in-line centrifugal,
Fig. 3 die Seitenansicht eines mehrstufigen Unter wasser-Pumpenaggregates und Fig. 3 is a side view of a multi-stage under water pump unit and
Fig. 4 einen Schnitt durch einen gekapselten Spannungs regler. Fig. 4 shows a section through an encapsulated voltage regulator.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 tritt das zu fördernde Wasser durch den Saugstutzen 1 in den Pumpenfuß 2 ein, durchläuft die Stufen 3 der Pumpe 4 und verläßt diese durch den am Kopfstück 5 angeordneten Druckstutzen 6. Der Spannungsregler 7 ist im Pumpenfuß 2 untergebracht. Ein Teil 8 seiner Oberfläche liegt im Strömungsweg des durch den Saugstutzen 1 fließenden Wassers und gibt dabei die Verlustwärme an das Fluid ab.In the embodiment according to FIG. 1, the water to be pumped enters the pump foot 2 through the suction nozzle 1 , passes through the stages 3 of the pump 4 and leaves it through the pressure nozzle 6 arranged on the head piece 5 . The voltage regulator 7 is accommodated in the pump base 2 . A part 8 of its surface lies in the flow path of the water flowing through the suction port 1 and gives off the heat loss to the fluid.
Eine alternative Einbauweise des Spannungsreglers ist im oberen Teil der Fig. 1 gezeigt. Der nun ringförmig aus gebildete Spannungsregler 7 a liegt zwischen dem nur teil weise dargestellten Motor 9 und der Pumpe 4. Hierbei sorgt die als Flügelrad 10 ausgebildete Kupplung als Lüfter für die Zwangskühlung des Spannungsreglers 7 a.An alternative way of installing the voltage regulator is shown in the upper part of FIG. 1. The now formed from voltage regulator 7 a is located between the only partially shown motor 9 and the pump 4th Here, the coupling designed as an impeller 10 as a fan ensures the forced cooling of the voltage regulator 7 a .
Die Fig. 2 zeigt ein Pumpenaggregat, wie es in der Hei zungstechnik üblich ist. Das Gehäuse 11 der Inline-Pumpe umschließt das Laufrad 12. Das Wasser tritt durch den Saugstutzen 13 in das Gehäuse 11 ein und fließt weiter über den Druckstutzen 14 in die Heizungsanlage. Im Saug stutzen 13 befindet sich eine Bohrung 15 und im Druck stutzen 14 eine Bohrung 16, die als Druckentnahmestellen zur Messung der von der Pumpe erzeugten Druckdifferenz entweder schon vorhanden sind oder für diesen Anwendungs fall extra geschaffen werden. Wenn man die Bohrung 16 über die Leitung 17 mit dem Spannungsregler 18 verbindet und von diesem eine Leitung 19 zur Bohrung 15 legt, dann liegt der Spannungsregler 18 im Bypass zur Pumpe. Wird die Leitung 17 mit Rippen 20 zur Vergrößerung der Kühl fläche versehen, dann kann selbst bei Heißwasserförderung das Temperaturniveau des durch den Bypass fließenden Was sers so weit abgesenkt werden, daß es als Kühlmittel des Spannungsreglers 18 dienen kann. Im übrigen werden im Spannungsregler 18 beispielsweise Kanäle oder Rohrleitun gen vorgesehen, die mit den Leitungen 17, 19 Verbindung haben und durch die das hier als Kühlmittel verwendete Wasser strömt, damit es nicht in direkten Kontakt mit der Elektronik des Spannungsreglers kommen wird. Fig. 2 shows a pump unit, as is usual in heating technology. The housing 11 of the inline pump encloses the impeller 12 . The water enters the housing 11 through the suction nozzle 13 and continues to flow via the pressure nozzle 14 into the heating system. In the suction nozzle 13 there is a bore 15 and in the pressure nozzle 14 a bore 16 , which are either already available as pressure tapping points for measuring the pressure difference generated by the pump or are specially created for this application. If the bore 16 is connected to the voltage regulator 18 via the line 17 and a line 19 is laid from the latter to the bore 15 , then the voltage regulator 18 is in the bypass to the pump. If the line 17 is provided with ribs 20 to enlarge the cooling surface, then the temperature level of the water flowing through the bypass What sers can be lowered so far that it can serve as a coolant of the voltage regulator 18 even with hot water delivery. Incidentally, channels or Rohrleitun conditions are provided in the voltage regulator 18, for example, which have lines 17 , 19 connection and through which the water used here as coolant flows so that it will not come into direct contact with the electronics of the voltage regulator.
Weiterhin ist in der Fig. 2 die Möglichkeit einer sepa raten Kühlung durch die gestrichelten Leitungen 21, 22 angedeutet worden. So kann durch die Leitung 21 über eine nicht dargestellte Pumpe Kühlmittel in den Spannungsregler 18 gepumpt werden und durch die Leitung 22 wieder zur Pumpe zurückgelangen. Wenn in diesem Fall eine elektrisch nicht leitende Flüssigkeit, wie z. B. Öl, verwendet wird, kann dieses Kühlmittel ohne weiteres direkt in Kontakt mit den elektrischen Bauteilen und Leitungsverbindungen des Spannungsreglers gelangen.Furthermore, the possibility of separate cooling by the dashed lines 21 , 22 has been indicated in FIG. 2. Thus, coolant can be pumped through line 21 into the voltage regulator 18 via a pump, not shown, and can be returned to the pump through line 22 . In this case, if an electrically non-conductive liquid, such as. B. oil is used, this coolant can easily come into direct contact with the electrical components and line connections of the voltage regulator.
Schließlich zeigt die Fig. 2 auch, daß nicht unbedingt alle Kreise des Spannungsreglers zusammen in einem Ge häuse untergebracht sein müssen. So kann beispielsweise sein im wesentlichen die Verlustwärme erzeugende Ausgangs kreis im Gehäuse 23 und sein Eingangskreis 24 gesondert außen am Motor 25 angebracht sein.Finally, Fig. 2 also shows that not all circuits of the voltage regulator need to be housed together in one housing. For example, its output circuit, which essentially generates the heat loss, can be mounted in the housing 23 and its input circuit 24 separately on the outside of the motor 25 .
Diese Lösung ist vor allem auch dann vorteilhaft, wenn der Spannungsregler mit seinem zu kühlenden Ausgangskreis in einem verhältnismäßig kleinen Raum des Motors oder der Pumpe angeordnet werden soll, wo nicht viel Platz zur Ver fügung steht, während der übrige Teil des Spannungsreglers an anderer Stelle am Aggregat montiert wird.This solution is particularly advantageous if the Voltage regulator with its output circuit to be cooled in a relatively small space of the engine or the Pump should be placed where there is not much space for ver stands while the rest of the voltage regulator is mounted elsewhere on the unit.
Das Unterwasser-Motorpumpenaggregat nach Fig. 3 ist an sich bekannt und besteht aus dem Elektromotor 26 und der mit ihm fest gekuppelten Kreiselpumpe 27, die hier aus mehreren Pumpenstufen 28 aufgebaut ist. Zu jeder Pumpen stufe gehört bekanntlich ein Laufrad sowie ein Leitappa rat, die von einer Pumpenkammer umgeben sind. Die Pumpen stufen 28 sind im allgemeinen scheibenförmige Bauelemente, die übereinander angeordnet und gegeneinander mit nicht weiter dargestellten Bändern verspannt sind. Im übrigen wird das zu fördernde Wasser durch einen Einlaufteil 29 in die Pumpe 27 gesaugt. Es durchläuft dann die in Serie geschalteten Pumpenstufen 28 und verläßt die letzte Pum penstufe mit entsprechend hohem Druck durch das Rohr 30.The underwater motor pump unit according to FIG. 3 is known per se and consists of the electric motor 26 and the centrifugal pump 27 firmly coupled to it, which is constructed here from several pump stages 28 . As is well known, each pump stage includes an impeller and a nozzle, which are surrounded by a pump chamber. The pump stages 28 are generally disc-shaped components that are arranged one above the other and braced against each other with bands not shown. Otherwise, the water to be pumped is sucked into the pump 27 through an inlet part 29 . It then passes through the pump stages 28 connected in series and leaves the last pump stage with a correspondingly high pressure through the pipe 30 .
In der Darstellung gemäß Fig. 3 ist der Spannungsregler 31, der nur zur Verdeutlichung und im Unterschied zu den Pumpenstufen 28 mit einer Kreuzschraffur versehen ist, zwischen dem Einlaufteil 29 und der Pumpe 27 angeordnet. Der Spannungsregler wird über die Leitung 32 an die übli che Netzspannung angeschlossen. Die abgeschirmte Leitung 33 verbindet den Ausgangsteil des Spannungsreglers 31 elek trisch mit den Statorwicklungen des Motors 26. Abweichend von der Darstellung können übrigens die Leitungen 32 und 33 intern durch das Aggregat geführt oder unmittelbar an dessen Außenumfang entlang verlegt sein, so daß sie nicht zu einer Vergrößerung des Außendurchmessers des Aggregates führen werden.In the illustration according to FIG. 3, the voltage regulator 31 , which is provided with cross hatching only for clarification and in contrast to the pump stages 28 , is arranged between the inlet part 29 and the pump 27 . The voltage regulator is connected via line 32 to the usual mains voltage. The shielded line 33 connects the output part of the voltage regulator 31 elec trically with the stator windings of the motor 26 . In a departure from the illustration, the lines 32 and 33 can, moreover, be routed internally through the unit or laid directly along its outer circumference, so that they will not lead to an increase in the outer diameter of the unit.
Ein weiterer und besonders geeigneter Ort zur Montage des Spannungsreglers ist auch das obere Ende der Pumpe 27. In diesem Fall wird das Rohr 30 dann durch den gestrichelt angedeuteten Spannungsregler 34 geschoben. Weitere Mög lichkeiten zur Anbringung des Spannungsreglers sind die stirnseitigen Enden des Motors 26. Also kann auch der Spannungsregler 35 am oberen Ende oder der Spannungsregler 36 am unteren Ende des Motors 26 befestigt werden. Von besonderer Bedeutung bei allen vorerwähnten Fällen ist es allerdings, daß der Spannungsregler hinsichtlich sei ner äußeren Abmessungen an die entsprechenden Abmessungen des Motors 26 und der Pumpe 27 bzw. Pumpenkammern ange paßt sein sollte, so daß ein einheitlich wirkender Aufbau entsteht und der jeweilige Spannungsregler nicht nach außen vorsteht.Another and particularly suitable place for mounting the voltage regulator is also the upper end of the pump 27 . In this case, the tube 30 is then pushed through the voltage regulator 34 indicated by dashed lines. Other possibilities for attaching the voltage regulator are the front ends of the motor 26 . Thus, the voltage regulator 35 can also be fastened at the upper end or the voltage regulator 36 at the lower end of the motor 26 . Of particular importance in all of the aforementioned cases, however, is that the voltage regulator should be adapted to the corresponding dimensions of the motor 26 and the pump 27 or pump chambers with respect to its outer dimensions, so that a uniformly acting structure is created and the respective voltage regulator is not protrudes outwards.
Entsprechend der Fig. 4 besteht das Gehäuse des Spannungs reglers 37 aus einer Kapsel, die aus einem topfförmigen Teil 38 und einem Deckel 39 aufgebaut ist, die an ihrer Stoßstelle durch Kleben, Schweißen oder dergleichen flüs sigkeitsdicht verbunden sind. Innen auf dem Deckel 39 be findet sich ein Träger 40 für die elektrischen Bauteile des Spannungsregler-Ausgangskreises, die hier einfach als Kästen 41 dargestellt sind. Weiterhin nimmt die Kapsel das zum Eingangskreis des Spannungsreglers gehörende Fil ter 42 und die Schaltelemente 43 auf.According to the Fig. 4, the casing of the voltage regulator 37 of a capsule 38 and a lid 39 is constructed of a pot-shaped part, which are connected at their joint by gluing, welding or the like FLÜS sigkeitsdicht. Inside on the lid 39 be there is a carrier 40 for the electrical components of the voltage regulator output circuit, which are simply shown here as boxes 41 . Furthermore, the capsule receives the filter 42 belonging to the input circuit of the voltage regulator and the switching elements 43 .
Außerdem sind am oberen Bereich der Kapsel Kontakte 44, 45 vorgesehen, mit denen eine Steckverbindung zu ortsfesten Gegenkontakten hergestellt werden kann, um so den Spannungs regler an seine Energiequelle, an die Enden der Motorwick lungen oder an externe Sensoren anschließen zu können. Die Kontakte 44, 45, von denen in der Darstellung nur zwei sichtbar sind und die als Stifte ausgebildet sind, stehen geeignet mit den Ein- und Ausgängen des Spannungsreglers in Verbindung, der in diesem Fall ein steckbares Modul oder einen Einschub bildet. Hierdurch sind eine relativ einfache Montage und Auswechselbarkeit des Spannungsreg lers möglich.In addition, contacts 44 , 45 are provided on the upper area of the capsule, with which a plug connection can be made to stationary mating contacts, so that the voltage regulator can be connected to its energy source, to the ends of the motor windings or to external sensors. The contacts 44 , 45 , of which only two are visible in the illustration and which are designed as pins, are suitably connected to the inputs and outputs of the voltage regulator, which in this case forms a plug-in module or insert. This enables a relatively simple assembly and interchangeability of the voltage regulator.
Die Kapsel ist wenigstens teilweise mit einer Füllung als Wärmeleiter für die zur Kapseloberfläche hin zu führende Verlustwärme versehen. Gemäß Fig. 4 kann diese Füllung aus einem Feststoff 46 bestehen, der bei abgenommenem Deckel 39 in den Kapselteil 38 oder über eine später wieder zu verschließende Öffnung in den Kapselinnenraum geschüttet werden kann, wobei als Feststoff beispiels weise ein Granulat oder feinkörniges Material in Betracht kommt. Wenn auf die Kapsel hohe Außendrücke einwirken sollten, wird zweckmäßigerweise der gesamte Innenraum der Kapsel ausgefüllt, so daß sie von der Füllung form stabilisiert und druckfest gemacht wird.The capsule is at least partially provided with a filling as a heat conductor for the heat loss leading to the capsule surface. According to Fig. 4, this filling may consist of a solid 46 consist, which can later be poured back opening to be closed in the capsule interior with the cover removed 39 in the capsule part 38 or one wherein a solid example, a granular or fine-grained material comes into consideration . If high external pressures should act on the capsule, the entire interior of the capsule is expediently filled in, so that the shape of the filling stabilizes it and makes it pressure-resistant.
Als Füllung kann außer einem Feststoff oder einer Flüssig keit auch ein Gemisch aus Feststoffen und Flüssigkeiten angewendet werden. Dies ist in der Fig. 4 durch Angabe eines Flüssigkeitspegels 47 angedeutet worden, bis zu dem die Kapsel mit der betreffenden Flüssigkeit aufgefüllt wird.In addition to a solid or a liquid, a mixture of solids and liquids can also be used as the filling. This has been indicated in FIG. 4 by specifying a liquid level 47 up to which the capsule is filled with the liquid in question.
Diese Flüssigkeit nimmt den unteren Teil der Räume zwi schen den Feststoffpartikeln 46 ein und kann in direktem Kontakt mit den die Verlustwärme erzeugenden Bauteilen 41 und deren Verbindungen stehen. Auf diese Weise entsteht ein Wärmetauscher nach Art einer sogenannten Heat-Pipe, da die Flüssigkeit im Entstehungsbereich der Verlustwärme verdampfen kann, als Dampf nach oben steigt und entweder schon an den weiter oben befindlichen Feststoffpartikeln oder spätestens an der relativ kalten Kapselinnenfläche unter Abgabe von Kondensationswärme kondensieren wird. Das Kondensat fließt dann selbsttätig wieder nach unten dahin zurück, wo die Verlustwärme entsteht und aufzunehmen ist. Je nach den Verhältnissen der Wärmewiderstände wird natürlich auch ein Anteil der Verlustwärme über dem Deckel 39 an die Umgebung abgegeben.This liquid occupies the lower part of the spaces between the solid particles 46 and can be in direct contact with the heat-generating components 41 and their connections. In this way, a heat exchanger is created in the manner of a so-called heat pipe, since the liquid can evaporate in the area where the waste heat is generated, rises as steam and condense either on the solid particles located further up or at the latest on the relatively cold inner surface of the capsule, giving off condensation heat becomes. The condensate then automatically flows back down to where the heat is generated and has to be absorbed. Depending on the conditions of the thermal resistances, a portion of the heat loss is of course also released to the environment via the cover 39 .
Die Füllung muß, sofern sie direkt in Kontakt mit den strom- bzw. spannungsführenden Teilen des Spannungsreglers kommen kann und diese Teile nicht isoliert sind, aus elektrisch isolierendem Material bestehen. Als Feststoffe kommen z. B. Kunststoffgranulat, Sand und ähnliche Materialien in Be tracht, während unter anderem Wasser und Öle als flüssige Materialien geeignet sind. Im übrigen braucht der Feststoff nicht unbedingt schüttfähig zu sein, da der freie Innen raum der Kapsel mit einem vorgeformten Festkörper ausgefüllt werden kann. Wenn zusätzlich und gleichzeitig eine Flüssig keit als Füllung verwendet wird, sollte ein solcher Fest körper offenzellig oder mit durchgehenden Kanälen versehen sein, damit der durch die Verlustwärme entstehende Dampf bis zur Kapseloberfläche hin gelangen kann.The filling must, if it is in direct contact with the current or live parts of the voltage regulator can and these parts are not insulated from electrical insulating material. As solids come e.g. B. Plastic granulate, sand and similar materials in Be costume, while including water and oils as liquid Materials are suitable. Otherwise the solid needs not necessarily to be pourable because of the free interior filled the space of the capsule with a preformed solid can be. If additionally and simultaneously a liquid Such a feast should be used as a filling body open-celled or provided with continuous channels so that the steam generated by the heat loss can reach the capsule surface.
Um die Oberfläche der Kapsel und damit die verfügbare Wär meaustauschfläche zur Umgebung zu vergrößern, kann der Kapselteil 38 am Außenumfang zusätzlich noch mit Kühl rippen 48, Sicken 49 oder dergleichen versehen werden, wie es schematisch und gestrichelt in der Fig. 4 für jeweils nur eine Kühlrippe und eine Sicke angedeutet wurde.In order to increase the surface of the capsule and thus the available heat exchange surface to the environment, the capsule part 38 on the outer circumference can additionally be provided with cooling ribs 48 , beads 49 or the like, as is shown schematically and in broken lines in FIG. 4 for only one Cooling fin and a corrugation was indicated.
Die Ausgangsspannung von üblichen Spannungsreglern kann in bekannter Weise durch Betätigung von Schaltelementen 43 verändert werden, die in entsprechenden Schaltkreisen der Reglersteuerung liegen. Da die Schaltelemente nach Fig. 4 innen am Kapselteil 38 sitzen, können sie nicht direkt von außen betätigt werden. Sie werden deshalb mit telbar durch die Kapselwand mechanisch oder magnetisch betätigt. Beispielsweise ist eine mechanische Betätigung in der Weise möglich, daß die beweglichen Kontaktteile der Schaltelemente durch eine Verformung der Kapselwand mittels eines Werkzeuges verstellt werden. Andererseits können die betreffenden Kontaktteile auch mit einem Mag neten betätigt werden, der an entsprechender Stelle außen in Nähe der Schaltelemente an der Kapsel zur Wirkung ge bracht wird.The output voltage of conventional voltage regulators can be changed in a known manner by actuating switching elements 43 which are located in corresponding circuits of the regulator control. Since the switching elements according to FIG. 4 are on the inside of the capsule part 38 , they cannot be actuated directly from the outside. They are therefore mechanically or magnetically actuated by the capsule wall. For example, mechanical actuation is possible in such a way that the movable contact parts of the switching elements are adjusted by a deformation of the capsule wall using a tool. On the other hand, the contact parts in question can also be operated with a mag neten, which is brought to a suitable location outside in the vicinity of the switching elements on the capsule for effect.
Abschließend wird noch darauf hingewiesen, daß die er findungsgemäße Lösung nicht nur bei Pumpenaggregaten zur Förderung von Flüssigkeiten geeignet ist. Jedenfalls kann insbesondere eine Ausführungsform nach Fig. 4 auch bei Gebläsen als Strömungsmaschinen zur Anwendung kommen, wo bei als Kühlmittel der vom Gebläse erzeugte Luftstrom An wendung finden wird.Finally, it is pointed out that the solution according to the invention is not only suitable for pumping units for conveying liquids. In any case, in particular, an embodiment according to FIG. 4 can also be used in blowers as flow machines, where the air flow generated by the blower will be used as the coolant.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8130 | Withdrawal |