DE3725754A1 - Einrichtung zum ueberwachen von pumpen auf gefaehrdung durch kavitation - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zu dem im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Zweck.

Es ist bekannt, daß Pumpen, die zum Kavitieren neigen, durch Kavitation schwer beschädigt werden können, wenn die­ se ein hohes Ausmaß erreicht und/oder über längere Zeit an­ dauert. Der Zustand der Kavitation setzt häufig allmählich ein, so daß der Kavitationseintritt, insbesonderer wenn in dem gleichen Raum noch andere Pumpen oder Maschinen ge­ räuschvoll arbeiten häufig unbemerkt bleibt und das Kavi­ tieren erst bemerkt wird wenn es so stark geworden ist, daß das davon ausgehende Geräusch den anderweitigen Lärm über­ tönt. Dann hat aber der bedrohliche Zustand möglicherweise schon so lange bestanden, daß Schäden eingetreten sind. An­ dererseits gibt es Fälle, wo eine Kavitation bis zu einem gewissen Ausmaß ggf. zeitbegrenzt zugelassen werden kann, ohne daß Schäden an der Pumpe zu befürcheten sind. Aus den vorgenannten Gründen empfiehlt es sich, die Pumpen regel­ mäßig auf Kavitation zu überwachen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung für den genannten Zweck zu schaffen, die einfach aufgebaut und leicht zu handhaben ist, funktionssicher arbeitet, leicht an der zu überwachenden Pumpe angebracht werden kann und permanent sowie übersichtlich anzeigt, ob und ggf. in welchem Ausmaß die Pumpe kavitiert.

Die vorstehende Aufgabe wird durch die im Kennzeichnugsteil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann mit den heutzutage erhältlichen kleinen elektronischen Bauteilen in einem ebenfalls kleinen kompakten Gehäuse untergebracht werden, weil auch die träge Masse und der Schwingungswandler keinen erheblichen Platzbedarf haben. Diese kompakte Einrichtung kann dann einfach an das Pumpengehäuse so angeklebt werden, daß sie bequem schon im Vorübergehen ablesbar ist. Dabei gewährleistet der einfache, störungssichere Aufbau eine permanente, zuverlässige Betriebsbereitschaft.

Die zuverlässige Betriebsbereitschaft und die Funktions­ tüchtigkeit werden durch die bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 noch weiter begünstigt. Die Kavitationsschwingung weist ein sehr breites, mit relativ großen Amplituden bis in den Bereich der Hochfre­ quenz reichendes Oberwellenspektrum auf. Dieser Umstand wird mit der Maßnahme gemäß Anspruch 2 dafür ausgenutzt, im Kavitationsfall eine besonders große Ausgangsspannung des Schwingungswandlers zu erhalten.

Die Maßnahme gemäß Patentanspruch 3 ermöglicht es, nicht nur den Zustand eingetretener oder nicht bestehender Kavi­ tation festzustellen, sondern darüber hinaus das Ausmaß einer vorhandenen Kavitation anzuzeigen und versetzt damit die Überwachungsperson in die Lage zu entscheiden, ob bereits etwas unternommen werden muß oder noch abgewartet werden kann, ob die Kavitation nicht betriebsbedingt ohne besonderes Zutun wieder in Fortfall kommt.

Die Maßnahmen gemäß Patentanspruch 4 und 5 ergeben eine besonders gut ablesbare Anzeige des Kavitationszustandes mit betriebs- und störungssicheren Mitteln.

Die Maßnahme gemäß Patentanspruch 6 ermöglicht es, ohne Einsatz besonderer Spannungsquellen, also praktisch völ­ lig wartungsfrei, zu arbeiten.

Die Verwendung eines Permanentmagneten gemäß Anspruch 9 ermöglicht ein besonders einfaches und rasches Ankleben der erfindungsgemäßen Einrichtung an einem Pumpengehäuse, denn er vermag die Einrichtung sofort nach dem Ansetzen daran festzuhalten, bis der Klebstoff ausgehärtet ist, so daß die sonst nötige Wartezeit oder besondere externe Haltemittel entfallen können.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel noch näher erleutert.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 die Einrichtung in Ansicht von vorn mit Blickrich­ tung auf das Display,

Fig. 2 den Querschnitt durch die Einrichtung nach Fig. 1 entlang der Schnittlinie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 die Einrichtung nach Fig. 1 und 2 in Ansicht von hinten mit Blickrichtung auf die Tastfläche, und

Fig. 4 das vereinfachte Schaltbild einer bei der Einrich­ tung nach Fig. 1 bis 3 einsetzbaren Schaltungsan­ ordnung.

Die in der Zeichnung dargestellte Einrichtung weist ein Gehäuse 1 auf, das mit einem sich entlang der einen, für den Betrachter der Fig. 2 linken Stirnseite erstreckenden Wandungsteil 1 a mit außenliegender Tastfläche 1 b versehen ist. Der Wandungsteil 1 a ist so gestaltet, daß er zum einen infolge geringen Gewichts leicht beschleunigbar und damit mitschwingungsfähig ist und zum anderen in sich steif ist, sodaß er über die Tastfläche 1 b auf ihn übertra­ gene Schwingungen im ganzen mitmacht. Dies wird durch die in Fig. 2 zu erkennende kegelige Gestalt des Wandungs­ teils 1 a, die Verwendung eines Materials von geringem spezifischem Gewicht und guter Festigkeit, z.B. Aluminium, und durch die Ankopplung des Wandungsteils 1 a über biegsam gestaltete Abschnitte 1 c an den restlichen Teil des Gehäu­ ses 1 erreicht.

In dem Gehäuse 1 ist eine träge Masse aus z.B. Messing angeordnet, die einen großen Teil des von dem Gehäuse 1 umschlossenen Raumes ausfüllt und hierfür der kegeligen Form des Wandungsteils 1 a angepaßt ist, an den sie bis auf einen Spalt 3 heranreicht. Die träge Masse 2 ist zen­ tral an einer Leiterplatte 4 befestigt, die ihrerseits wiederum entlang des Umfangs über beidseitige Gummiringe 5 gegen das Gehäuse 1 verspannt ist und so zusammen mit der trägen Masse 2 im Gehäuse gehalten ist. Auf der ande­ ren, für den Betrachter der Fig. 2 rechten Stirnseite des Gehäuses 1 befindet sich eine scheibenförmige LCD- Anzeige 6, die durch einen transparenten Aufkleber 7 hindurch von außerhalb des Gehäuses 1 ablesbar ist. Die scheibenförmige LCD-Anzeige ist an ihrem Umfang zwischen den ihr benachbarten Gummiring 5 und einen O-Ring 8 einge­ fügt und so ebenfalls gegen das Gehäuse 1 verspannt. Die Anordnung ist so getroffen, daß der Raum zwischen der LCD-Anzeige 6 und dem Wandungsteil 1 a hermetisch abgedichtet ist. Umfangsseitig und ein Stück von den Randkanten einwärts ist das Gehäuse 1 mit einem Schutz­ ring 9 aus weichem Kunststoff überzogen, der das Gehäuse 1, das umfangsseitig und zur rechten Stirnseite hin aus hartem Kunststoff, z.B. Makrolon, bestehen kann, gegen Beschädigung schützt.

Zwischen die träge Masse 2 und den Wandungsteil 1 a ist etwa in deren Mitte ein piezoelektrischer Schwingungswand­ ler 10 aus piezoelektrischer Keramik mit einer gewissen Vorspannung eingefügt. Er ist in gegenüberliegenden zen­ tralen Ausnehmungen dieser Teile untergebracht und so in seiner Seitenlage gesichert. Dieser Schwingungswandler 10 ist über nicht dargestellte elektrische Verbindungen mit der auf der Leiterplatte 4 angeordneten elektrischen Schaltungsanordnung 11 verbunden, die ihrerseits wiederum an die LCD-Anzeige 6 angeschlossen ist. Die Schaltungs­ anordnung 11 verteilt die vom Schwingungswandler 10 gelie­ ferte Wechselspannung auf mehrere nebeneinander angeordne­ te Segmente 6 a mit unterschiedlichen Schwellwerten, so daß die Displaysegmente 6 a mit wachsender Spannung nach­ einander der Reihe nach ansprechen. Jedes Segment 6 a erscheint, sobald der ihm zugeordnete Schwellwert über­ schritten wird, als Dunkelfeld, so daß schon von weitem an der Länge eines dunklen Abschnitts der Reihe das unge­ fähre Ausmaß einer vorhandenen Kavitation erkennbar ist. Bei näherer Betrachtung gibt dann die Anzahl der Seg­ mente, die angesprochen haben, das Ausmaß genauer be­ kannt. Andererseits genügt auch ein Blick von weitem, um zu erkennen, daß keine Kavitation vorliegt, weil kein Segment der Reihe angesprochen hat.

Bei der Schaltungsanordnung 11 gemäß Fig. 4 bestehen die verschiedenen Zweige 11 a, die die Aufteilung der Wechselspannung vom Schwingungswandler 10 mit unterschied­ lichen Schwellwerten auf die Displaysegmente 6 a bewerk­ stelligen, aus Kapazitäten 11 a.

Für ein Display mit den vorstehend erkläuterten Eigenschaf­ ten eignet sich das LCD-Display besonders gut. Es hat überdies den Vorteil, daß die von einem handelsüblichen piezoelektrischen Keramikwandler lieferbare Wechselspan­ nung als solche für die Erregung der einzelnen Display­ segmente allein ausreicht, also keine besondere Spannungs­ quelle benötigt wird. Die Einrichtung ist damit völlig wartungsfrei.

An der Tastfläche 1 b sind in den Wandungsteil 1 a drei kleine Permanentmagnete 12 eingebaut, mit denen es mög­ lich ist, die Einrichtung am Pumpengehäuse festzuhalten, solange der Klebstoff, mit dem sie hauptsächlich daran befestigt wird, noch nicht ausgehärtet ist.

Das den Schwingungswandler 10 enthaltene Schwingungs­ system, zu dem außer diesem der gegen das Gehäuse 1 abgefederte Wandungsteil 1 a und die träge Masse 2 gehö­ ren, ist so angestimmt, daß es bei Kavitation der über­ wachten Pumpe resoniert, der piezoelektrische Schwin­ gungswandler 10 also infolge der Resonanzüberhöhung eine besonders hohe Wechselspannung liefert.

Claims (9)

1. Einrichtung zum Überwachen von Pumpen auf Gefährdung durch Kavitation, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (1) mit einem mitschwingungsfähigen, in sich steifen Wandungsteil (1 a) mit außenliegender Tastfläche (1 b) zum Ansetzen des Wandungsteils (1 a) an ein Pumpengehäuse, eine in dem Gehäuse (1) angeord­ nete träge Masse (2), eine zwischen die träge Masse (2) und den schwingungsfähigen Wandungsteil (1 a) einge­ spannten, auf dessen Schwingungen bezüglich der trägen Masse (2) ansprechenden piezoelektrischen Schwingungs­ wandler (10) und eine im Gehäuse (1) untergebrachte elektrische Schaltungsanordnung (11) mit von außer­ halb des Gehäuses (1) ablesbarem Display (6) zum Anzei­ gen einer einen bestimmten Schwellwert überschrei­ tenden Wechselspannungsabgabe des piezoelektrischen Schwingungswandlers (10).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Schwingungswandler (10) enthaltende Schwin­ gungssystem so abgestimmt ist, daß es bei Kavitation der überwachten Pumpe resoniert.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Display (6) mehrere, nebeneinan­ der angeordnete Displaysegmente (6 a) und die Schal­ tungsanordnung (11) eine der Anzahl von Displaysegmen­ ten (6 a) entsprechende Anzahl von auf unterschiedliche Schwellwerte eingestellten, vom Schwingungswandler (10) gespeisten Zweigen (11 a) aufweist, die je einem eigenen Displaysegment (6 a) zugewiesen sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Display (6) ein LCD-Display ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Displaysegmente (6 a) aneinander angrenzen und bei Überschreiten des ihnen zugeordneten Schwell­ wertes als Dunkelfeld erscheinen.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Display (6) auf die unverstärkte Ausgangsspannung des Schwingungswandlers (10) an­ spricht.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Displaysegmente (6 a) auf einem Bogen nebeneinander liegen.

8. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Displaysegmente (6 a) in einer geraden Zeile nebeneinander liegen.

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen in das Gehäuse (1) eingebauten Permanentmagneten (12) zum Festhalten des schwingungsfähigen Wandungsteils (1 a) an einem ferromagnetischen Teil des Pumpengehäuses.