DE4103857A1 - Vorrichtung zur pumpensteuerung - Google Patents
Vorrichtung zur pumpensteuerungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung einer
Pumpe mit einem elektrischen Antriebsmotor, insbesondere zur
Verwendung im Bereich von Abwasserhebeanlagen, die Füll
standsschalter zur pegelabhängigen Ansteuerung der Pumpe
sowie mindestens ein in Abhängigkeit von der Schaltstellung
der Füllstandsschalter angesteuertes Motorschutz zur Verbin
dung des Antriebsmotors mit einer Energieversorgung aufweist.
Derartige Pumpen werden in Abwasserhebeanlagen eingesetzt, um
Abwasser von einem vergleichsweise niedrigen Niveau auf ein
höheres Niveau zu fördern. Es sind dazu Abwassersammelbehäl
ter vorhanden, in deren Bereich die beispielsweise als Tauch
pumpe ausgebildet Pumpe installiert ist. Bei Überschreiten
eines oberen Schaltpegels wird die Pumpe eingeschaltet und
fördert solange Flüssigkeit aus dem Sammelbehälter, bis ein
unterer Abschaltpegel erreicht ist. Die bekannten Steuerungen
für derartige Pumpen können jedoch nicht alle Anforderungen
erfüllen, die insbesondere aus einzuhaltenden Sicherheitsbe
dingungen resultieren. Insbesondere ist bei den bekannten
Pumpensteuerungen nachteilig, daß Alarmfunktionen, die bei
spielsweise einem maximal zulässigen Befüllungszustand des
Sammelbehälters zugeordnet sind, bei einem Pumpenausfall oder
einem teilweisen Netzausfall nicht ausgelöst werden können.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Pumpensteuerungen
resultiert dieser Nachteil im wesentlichen daraus, daß ggf.
vorhandene Alarmanlagen über eine Phase der Pumpe geschaltet
sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vor
richtung der leitend genannten Art so zu verbessern, daß die
Funktionsfähigkeit mindestens eines Alarmgebers auch bei
einem Ausfall der Pumpenfunktion sowie bei Störungen im Be
reich der Netzversorgung gewährleistet ist.
Dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur
Speisung einer Pumpensteuerung eine Gleichstromversorgung
vorgesehen ist, die aus drei an jeweils einen Trenntrafo
angeschlossenen Gleichrichtern ausgebildet ist und daß die
Trenntrafos jeweils an unterschiedliche Phasen eines Ver
sorgungsnetzes angeschlossen sind.
Durch die Parallelschaltung der aus unterschiedlichen Phasen
gespeisten Gleichrichter ist gewährleistet, daß auch bei
Störungen im Bereich einer oder mehrerer Phasen die Ener
gieversorgung für die Pumpensteuerung gewährleistet ist.
Durch die Anordnung der Trenntrafos zwischen den Gleich
richtern und den diese versorgenden Phasen wird darüber
hinaus eine Überspannungsempfindlichkeit der Pumpensteuerung
vermindert, die beispielsweise bei Blitzschlageinwirkungen
auf Bauteile des Versorgungsnetzes zu Defekten führen
könnte.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
vorgesehen, daß die Sekundärwicklungen der Trenntrafos zu
sätzlich zu den Gleichrichtern jeweils über eine Dioden
strecke Optokoppler speisen, die in Reihe geschaltet sind und
einen Steuerstrom für einen Schalttransistor bereitstellen.
Durch diese Schaltung ist es möglich, Störungen im Bereich
einer der Phasen zu detektieren und bei Auftreten einer Stö
rung eine Abschaltung der Pumpe herbeizuführen, ggf. vorge
sehene Alarmfunktionen jedoch betriebsbereit zu halten.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
ist für den Antriebsmotor der Pumpe eine Temperaturüber
wachung vorgesehen, die ohne Auslösung einer Alarmfunktion
die Einhaltung eines vorgebbaren Temperaturbetriebsbereiches
für den Motor gewährleistet. Alarmfunktionen werden erst bei
ggf. auf Grund der Stillsetzung des Motors auftretenden wei
teren Störungen, beispielsweise einem Überschreiten einer
maximalen Füllhöhe des Sammelbehälters, ausgelöst.
Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Zeich
nungen, in denen eine Ausführungsform der Erfindung veran
schaulicht ist.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein elektrisches Schaltbild der Gleichstromversor
gung der Pumpensteuerung,
Fig. 2 ein elektrisches Schaltbild der wesentlichen Bauele
mente der Pumpensteuerung und
Fig. 3 eine Prinzipskizze einer im Bereich eines Sammelbe
hälters installierten Tauchpumpe.
Eine Vorrichtung zur Steuerung einer Pumpe besteht im wesent
lichen aus drei Trenntrafos 1, 2, 3, die an Phasen 4, 5, 6
sowie eine Nullphase 7 eines Versorgungsnetzes angeschlossen
sind. Die Trenntrafos 1, 2, 3 weisen jeweils den Phasen 4, 5,
6 zugewandt angeordnete Primärwicklungen 8, 9, 10 sowie den
Phasen 4, 5, 6 abgewandt angeordnete Sekundärwicklungen 11,
12, 13 auf. Die Primärwicklungen 8, 9, 10 sind mit den Se
kundärwicklungen 11, 12, 13 jeweils magnetisch durch Eisen
kerne 14, 15, 16 gekoppelt. Die Eisenkerne 14, 15, 16 weisen
eine elektrische Verbindung zu einem Massenanschluß 17 auf.
Die Sekundärwicklungen 11, 12, 13 sind jeweils an Gleichrich
ter 18, 19, 20 angeschlossen, die Gleichstromversorgungsan
schlüsse 21, 22 speisen. Jeder der Gleichrichter 18, 19, 20
ist über Dioden 23, 24 sowie mit den Dioden 23, 24 in Reihe
geschaltete Widerstände 25, 26 mit einer Diode 27 eines
Optokopplers 28 verbunden. Der Optokoppler 28 weist einen op
tisch mit der Diode 27 gekoppelten Fototransistor 29 auf. Die
der Diode 27 zugewandten Anschlüsse der Widerstände 25, 26
sind über einen Kondensator 30 miteinander verbunden. Die
Dioden 23, 27 und 24 sind mit ihren Durchlaßrichtungen in
Reihe geschaltet.
Die als npn-Transistoren ausgebildeten Fototransistoren 29
sind in Reihe geschaltet. Der dem Gleichstromversorgungsan
schluß 21 zugewandt angeordnete Fototransistor 29 ist über
einen Widerstand 31 mit dem Gleichstromversorgungsanschluß 21
verbunden. Der Gleichstromversorgungsanschluß 21 weist ein
positiveres Potential als der Gleichstromversorgungsanschluß
22 auf. Die Verbindung des Widerstandes 31 mit dem Fototran
sistor 29 erfolgt im Bereich des Kollektors des Fototransis
tors 29. Der dem Widerstand 31 abgewandt angeordnete Foto
transistor 29 ist mit seinem Emitter an ein Potentiometer 32
angeschlossen, dessen dem Fototransistor 29 abgewandt ange
ordneter Anschluß mit einem Mittelabgriff 33 verbunden ist.
Der Mittelabgriff 33 ist über eine Diode 34 mit der Basis
eines Schalttransistors 35 verbunden. Der Emitter des Schalt
transistors 35 ist mit dem Gleichstromversorgungsanschluß 22
verbunden. Der Kollektor des Transistors 35 ist über ein
Relais 36 mit dem Gleichstromversorgungsanschluß 21 verbun
den. Ein zwischen der Diode 34 und der Basis des Transistors
35 angeordneter Abgriff 37 ist mit einem Arbeitsanschluß 38
eines Umschalters 39 verbunden. Ein weiterer Arbeitsanschluß
des Umschalters 39 ist über einen Kondensator 40 mit dem
Gleichstromversorgungsanschluß 22 verbunden. Ein Schaltkon
takt des Umschalters 39 ist über einen Widerstand 41 an den
Gleichstromversorgungsanschluß 21 angeschlossen. Der Umschal
ter 39 sowie ein Schalter 42 sind dem Relais 36 zugeordnet.
Der Schalter 42 ist im Bereich seines einen Kontaktes an den
Gleichstromversorgungsanschluß 21 und im Bereich eines an
deren Anschlusses an einen Abgriff 43 angeschlossen. Zwischen
einem mit dem Gleichstromversorgungsanschluß 21 verbundenen
Abgriff 44 sowie einem mit dem Gleichstromversorgungsanschluß
22 verbundenen Abgriff 45 ist ein Pufferkondensator 46 ge
schaltet. Zur Sicherung der Funktionsfähigkeit der Pumpen
steuerung auch bei einem vollständigen Ausfall der Phasen 4,
5, 6 ist es auch möglich, die Gleichstromversorgungsanschlüs
se 21, 22 mit einer Batterie oder einem Akkumulator zu ver
binden.
Die in der Schaltung gemäß Fig. 1 als Versorgungsanschlüsse
bereitgestellten Abgriffe 43, 44, 45 sind auch bei der Dar
stellung gemäß Fig. 2 eingezeichnet und stellen die Ver
bindung zu den Bauelementen gem. Fig. 1 dar.
Aus der Darstellung in Fig. 2 ist ersichtlich, daß zwischen
dem Abgriff 43 und dem Abgriff 45 eine Reihenschaltung eines
Membranschalters 47, eines Schalters 48 sowie einer Relais
wicklung 49 angeordnet ist. Zwischen der Relaiswicklung 49
und dem Schalter 48 ist eine Parallelschaltung eines Konden
sators 50 sowie eines Widerstandes 51 vorgesehen. Die Relais
wicklung 49 ist dem Relais 46 zugeordnet. Eine Aktivierung
des Relais 36 erfolgt über den Membranschalter 47, der einem
Pegelstand der zu pumpenden Flüssigkeit zugeordnet ist, bei
dem eine Einschaltung der Pumpe zu erfolgen hat. Zur Verhin
derung eines Schützflatterns sowie zur Überbrückung von kur
zen Netzausfällen ist ein Zeitrelais 52 vorgesehen, das im
Bereich seines einen Anschlusses mit dem Abgriff 43 verbunden
ist und im Bereich seines anderen Anschlusses einem Schalter
53 zugewandt ist. Der Schalter 53 ist im Bereich seines dem
Zeitrelais 52 abgewandten Anschlusses mit dem Kollektor eines
Transistors 54 verbunden, dessen Emitter an den Abgriff 45
angeschlossen ist. Die Basis des Transistors 54 ist über
einen Widerstand 55 mit dem Abgriff 45 und über einen Wider
stand 56 mit einem Kondensator 57 verbunden. Der Kondensator
57 ist im Bereich eines dem Widerstand 56 abgewandten Kontak
tes an den Abgriff 45 angeschlossen. Im Bereich seines dem
Widerstand 56 zugewandten Kontaktes weist der Kondensator 57
eine Verbindung zu einem Schalter 58 auf. Der Schalter 58 ist
im Bereich seines dem Kondensator 57 abgewandten Anschlusses
mit dem Abgriff 43 verbunden. Eine Betätigung des Schalters
58 erfolgt mittels des Relais 36. An den Abgriff 45 ist auch
ein Motorschütz 59 angeschlossen, das über einen Schalter 60
mit einer Parallelschaltung eines Handschalters 61, eines
Schalters 62 sowie einer Schalterkombination 63, 64 verbunden
ist. Über einen Thermoschalter 65 erfolgt eine Verbindung
dieser parallelgeschalteten Bauelemente mit dem Abgriff 43.
Der Thermoschalter 65 ist für eine Abschalttemperatur von
etwa 110°C ausgelegt. Im Bereich seines dem Motorschutz 59
abgewandten Anschlusses ist der Schalter 60 darüber hinaus
über einen Handschalter 66 mit einem Abgriff 67 verbunden,
der zwischen dem Membranschalter 47 und dem Schalter 48 an
geordnet ist. Der Abgriff 67 ist darüber hinaus über einen
Membranschalter 68 mit einer Reihenschaltung von Schaltern
69, 70 verbunden, die parallel zu einem Schalter 71 positi
oniert sind. Die Schalter 70, 71 sind über ein Relais 72 mit
dem Abgriff 45 verbunden. Der Schalter 70 sowie der Schalter
68 sind dem Motorschütz 59 zugeordnet.
Ein dem zur Generierung eines Stromstoßes vorgesehenen Schal
ter 53 zugeordnetes Relais 73 ist im Bereich seines einen
Anschlusses mit dem Abgriff 45 und im Bereich seines anderen
Anschlusses über einen Schalter 74 mit dem Abgriff 43 verbun
den.
Der Abgriff 44 ist über einen Membranschalter 75 und einen
Schalter 76 mit einem Relais 77 verbunden, das an den Abgriff
45 angeschlossen ist. Parallel zum Schalter 76 und zum Relais
77 sind die Reihenschaltung eines Schalters 78 und einer
optischen Anzeige 79 sowie eines Schalters 80 und einer
akustischen Meldeeinrichtung 81 geschaltet.
Ein bistabiles Relais 82 ist im Bereich seines einen An
schlusses mit dem Abgriff 45 verbunden, im Bereich eines
weiteren Anschlusses über einen Handschalter 83 an den Abgriff
43 angeschlossen sowie im Bereich eines weiteren Anschlusses
mit dem Kollektor eines Transistors 84 verbunden, dessen
Emitter an den Abgriff 43 angeschlossen ist. Die Basis des
Transistors 84 ist mit einem Abgriff 85 verbunden, der
zwischen einem Widerstand 86 und einem Schalter 88 angeordnet
ist. Der Widerstand 86 ist im Bereich seines dem Abgriff 85
abgewandten Anschlusses mit dem Abgriff 45 verbunden und der
Schalter 87 ist im Bereich seines dem Abgriff 85 abgewandten
Anschlusses mit dem Abgriff 43 verbunden. Der Schalter 87 ist
als ein Thermoschalter ausgebildet, der bei einer Temperatur
von etwa 125°C öffnet.
In Fig. 3 ist schematisch eine Pumpe 88 dargestellt, die in
einen Sammelbehälter eingehängt ist. Die Pumpe 88 ist als
eine Tauchmotorpumpe ausgebildet, die über eine Gummi
schlauchleitung 90 mit einem Schaltschrank 91 verbunden ist,
in dem die Pumpensteuerung angeordnet ist. Die Pumpe 88 ist
über eine Kette 92 mit einem Gestänge 93 verbunden. Durch
diese Aufhängung weist die Pumpe einen Abstand zum Boden des
Sammelbehälters 89 auf, der eine Verschmutzung der Pumpe 88
durch Sinkstoffe vermeidet. Der Sammelbehälter 89 weist einen
Zufluß 94 auf und die Pumpe 88 ist mit einem Abfluß 95 ver
bunden. Mittels der Membranschalter 47, 68, 75 wird eine
pneumatische Niveausteuerung mit drei Schaltpunkten reali
siert, die zusätzlich zu einem Sinkkugel-Rückschlagventil
einen Rückfluß in den Bereich des Zuflusses 94 verhindert.
Zur Erfassung eines Füllstandes im Bereich des Sammelbehäl
ters 89 ist ein Kappilarrohr 96 vorgesehen, das an ein Stau
rohr im Bereich des Sammelbehälters 89 anschließbar ist. Ein
typischer Bereich für Staudrücke liegt in einem Bereich von
80 bis 500 mm Wassersäule. Zur Ermöglichung eines Betriebes
der Pumpe 88 in einem explosionsgefährdeten Bereich des Sam
melbehälters 89 ist neben den Thermoschaltern 65, 87 eine
Unterbringung sämtlicher Schalteinrichtungen im Bereich des
Schaltschrankes 91 vorgesehen.
Die Gleichrichter 18, 19, 20 sind zur Bereitstellung einer
Gleichspannung von etwa 12 Volt ausgelegt. Zur Ermöglichung
eines Betriebes der Gleichrichter 18, 19, 20 sind die Trenn
trafos 1, 2, 3 derart konstruiert, daß die Primärwicklungen
8, 9, 10 an eine Wechselspannung von etwa 220 Volt anschließ
bar sind und im Bereich ihrer Sekundärwicklungen 11, 12, 13
eine Wechselspannung von etwa 12 Volt abgeben. Nach einer
Einschaltung der Netzspannung wird mit Hilfe des Zeitrelais
52 eine Zeitverzögerung realisiert, die einstellbar in einem
Bereich von etwa 3 bis 50 Sekunden liegt. Nach einem Ein
schalten der Pumpe 88 wird ein Abfrageintervall zur Über
prüfung der vorgesehenen Überwachungseinrichtungen gestartet.
Insbesondere ist vorgesehen, Überwachungseinrichtungen für
Überdruck, Überlast und Durchflußmelder vorzusehen. Eine
Abschaltung der Pumpe 88 erfolgt entweder bei einem An
sprechen dieser Überwachungseinrichtungen oder bei einem
Erreichen eines unteren Niveaustandes der Flüssigkeit im
Sammelbehälter 89.
Wird eine Störung detektiert, wird die Pumpe 88 abgeschaltet
und über das Relais 36 der Schalter 53 eingeschaltet. Hierauf
hin erfolgt eine Einschaltung des Zeitrelais 52 sowie des
Motorschützes 59. Erfolgt innerhalb der durch das Zeitrelais
52 vorgegebenen Zeitspanne eine erneute Störmeldung durch den
Durchflußfühler, eine Leitungsdruckdose bzw. eine Überstrom
überwachung, so fällt das Motorschütz 59 ab und der Über
wachungszyklus wird erneut durchlaufen. Nach einer zwei
maligen Wiederholung wird eine Alarmmeldung ausgelöst, die
sowohl im Bereich der optischen Anzeige 79 als auch im Be
reich der akustischen Meldeeinrichtung 81 erkennbar ist. Die
akustische Meldeeinrichtung 81 ist abstellbar, die optische
Anzeige 79 meldet die Störung jedoch bis zu deren Beseitigung
bzw. bis zu einer Abpumpung der Flüssigkeit im Bereich des
Sammelbehälters 89.
Beim Erreichen des unteren Schaltniveaus fallen sämtliche
Relais ab und der Pumpvorgang kann ggf. fortgesetzt werden.
Zur Ermöglichen des Einsatzes der Pumpe 88 in einem explo
sionsgefährdeten Bereich ist die Erregerspannung des Motor
schützes 59 über den thermischen Schalter 65 geführt. Darüber
hinaus ist der zusätzliche Thermoschalter 87 für eine Ab
schalttemperatur von etwa 125°C vorgesehen. Der Schalter 87
ist im Bereich des Motorraumes angeordnet und hält das bi
stabilie Relais 82 in Ruhestellung. Bei einem Öffnen des
Schalters 87 wird der Transistor 84 leitend und schaltet das
bistabile Relais 82 um. Hierdurch kann eine Alarmmeldung
generiert werden.
Claims (11)
1. Vorrichtung zur Steuerung einer Pumpe mit einem elek
trischen Antriebsmotor, insbesondere zur Verwendung im
Bereich von Abwasserhebeanlagen, die Füllstandsschalter
zur pegelabhängigen Ansteuerung der Pumpe sowie min
destens ein in Abhängigkeit von Schaltstellungen der Füll
standsschalter angesteuertes Motorschütz zur Verbindung
des Antriebsmotors mit einer Energieversorgung aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Speisung einer Pumpen
steuerung eine Gleichstromversorgung vorgesehen ist, die
aus drei an jeweils einen Trenntrafo (1, 2, 3) ange
schlossenen Gleichrichtern (18, 19, 20) ausgebildet ist
und daß die Trenntrafos (1, 2, 3) jeweils an unter
schiedlichen Phasen (4, 5, 6) eines Versorgungsnetzes
angeschlossen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
Sekundärwicklungen (11, 12, 13) der Trenntrafos (1, 2, 3)
sowohl mit Wechselstromanschlüssen der Gleichrichter (18,
19, 20) als auch über Dioden (23, 24) mit Dioden (27) von
Optokopplern (28) verbunden sind, die über optisch mit den
Dioden (27) gekoppelte Fototransitoren (29) die Basis
eines Schalttransistors (35) speisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Dioden (23, 24) über Widerstände (25, 26)
mit den Dioden (27) verbunden sind und die der Diode (27)
zugewandten Anschlüsse der Widerstände (25, 26) über
einen Kondensator (30) miteinander verbunden sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Alarmauslösung zur Überwachung
einer Motorüberlastung vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Alarmauslösung zur Überwachung
einer Füllstandshöhe im Bereich eines die Pumpe (88)
aufnehmenden Sammelbehälters (89) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens eine der Alarmfunktionen
mit einer optischen Anzeige (89) verbunden ist, die erst
bei Erreichen einer minimalen Füllstandshöhe im Bereich
des Sammelbehälters (89) abschaltbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens eine der Alarmfunktionen
mit einer akustischen Meldeeinrichtung (81) verbunden
ist, die manuell abschaltbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß nach einer Detektion einer Fehlfunk
tion eine zweimalige Wiederanlaufphase für die Pumpe (88)
durchgeführt wird und nach einer entsprechend erneut
detektierten Fehlfunktion eine Alarmauslösung erfolgt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens ein Thermoschalter (65)
zur Steuerung des Motorschutzes (59) vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Schalter (87) zur thermischen
Überwachung über einen Transistor (84) mit einem bi
stabilen Relais (82) verbunden ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß zur netzunabhängigen Speisung eine
autonome Gleichstromversorgung vorgesehen ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914103857 DE4103857C2 (de) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | Vorrichtung zur Pumpensteuerung |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19914103857 DE4103857C2 (de) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | Vorrichtung zur Pumpensteuerung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE4103857A1 true DE4103857A1 (de) | 1992-08-13 |
DE4103857C2 DE4103857C2 (de) | 1994-05-05 |
Family
ID=6424664
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19914103857 Expired - Fee Related DE4103857C2 (de) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | Vorrichtung zur Pumpensteuerung |
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DE4103857C2 (de) | 1994-05-05 |
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