DE60105240T2

DE60105240T2 - Vorrichtung zur bestimmung eines flüssigkeitspegels, insbesondere bei untertauchpumpen

Info

Publication number: DE60105240T2
Application number: DE60105240T
Authority: DE
Inventors: Elio Marioni
Original assignee: Askoll Holding SRL
Current assignee: Askoll Holding SRL
Priority date: 2000-03-08
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2021-03-01
Also published as: AU4831901A; US6591676B2; US20020157465A1; WO2001067054A1; ITPD20000058A1; ATE275262T1; IT1315406B1; EP1177419B1; EP1177419A1; DE60105240D1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung eines Flüssigkeitsstands, insbesondere für Tauchpumpen.
Technologischer Hintergrund
Die häufigste Anwendung von Tauchpumpen besteht in der Entleerung von Schächten oder dergleichen, um eine überschüssige Menge an Flüssigkeit zu entfernen, die sich nach und nach ansammelt.
Ein typischer Fall ist die Entleerung von Drainageschächten und das Absaugen von Wasser, das sich in Ausschachtungen auf Baugeländen angesammelt hat.
Tauchpumpen haben üblicherweise Vorrichtungen zum Erfassen eines Flüssigkeitsstands, die eine Ingangsetzung der Pumpe ermöglichen, wenn die Höhe des Flüssigkeitsspiegels einen Maximalwert überschreitet, und ihren Betrieb anhalten, wenn die Höhe des Flüssigkeitsspiegels einen Minimalwert erreicht.
Herkömmliche Vorrichtungen zum Erfassen eines Flüssigkeitsstands sind im Wesentlichen durch Anbauteile gebildet, die vom Korpus der Pumpe hervorstehen und endseitige Schwimmer haben, die beeinflusst durch den Anstieg oder das Abfallen des Flüssigkeitsspiegels elektrische Verbindungen aktivieren.
Herkömmliche Erfassungseinrichtungen sind mit Nachteilen behaftet.
Wie erwähnt, stehen diese Vorrichtungen faktisch vom Korpus der Pumpen hervor; dementsprechend muss der Schacht oder der Raum, aus dem die Flüssigkeit zu entfernen ist, größer sein als die Abmessungen der Pumpe, die der Erfassungsvorrichtung zugeordnet ist.
Außerdem hängt der reibungslose Betrieb dieser Vorrichtungen auch vom Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Schwebstoffen in der Flüssigkeit ab.
Das Vorhandensein eines schwebenden Fremdkörpers könnte tatsächlich die Erfassungen verändern, die von der Vorrichtung ausgeführt werden bzw. die Vorrichtung sogar beschädigen.
Manchmal können die von den Vorrichtungen durchgeführten Erfassungen auch infolge einer turbulenten Bewegung der Flüssigkeit verändert werden.
Beispiele für eine Vorrichtung zum Erfassen eines Flüssigkeitsstands sind den Druckschriften US-A-5856783 und US-A-4091671 zu entnehmen.
Offenbarung der Erfindung
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Probleme von herkömmlichen Vorrichtungen zum Erfassen eines Flüssigkeitsstands aus der Welt zu schaffen oder wesentlich zu verringern.
Innerhalb dieses Ziels besteht eine wichtige Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung zum Erfassen eines Flüssigkeitsstand bereitzustellen, bei der die Erfassung nicht durch irgendwelche turbulenten Bewegungen der Flüssigkeit und auch nicht durch das Vorhandensein von in der Flüssigkeit schwebenden Fremdkörpern beeinflusst werden kann.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Erfassungsvorrichtung bereitzustellen, die innerhalb der Abmessungen der Pumpe liegt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der man den Flüssigkeitspegel mit einer Genauigkeit bestimmen kann, die mindestens so groß ist wie bei bekannten Vorrichtungen dieser Bauart oder noch höher.
Dieses Ziel sowie diese und andere Aufgaben, die im folgenden deutlicher zutage treten werden, wird erreicht bzw. werden erfüllt durch eine Vorrichtung zum Erfassen eines Flüssigkeitsstands, wie sie in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich klarer aus der nun folgenden ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten, aber nicht ausschließlichen Ausführungsform davon, die lediglich mittels eines nicht einschränkenden Beispiels in den begleitenden Zeichnungen dargestellt ist, in denen:
1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung ist.
2 eine Ansicht der Vorrichtung von 1 ist, die bei einer Tauchpumpe Anwendung findet.
Möglichkeiten zur Ausführung der Erfindung
Eine wie in 1 gezeigte erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erfassen eines Flüssigkeitsstands ist allgemein mit dem Bezugszeichen 110 bezeichnet.
Die Vorrichtung 110 ist durch eine Rohrleitung 111 gebildet, in der sich die Flüssigkeit 119 befindet, deren Pegel gemessen werden soll; die Rohrleitung ist einer Tauchpumpe zugeordnet, die in der Figur mit der Bezugszahl 112 bezeichnet ist und durch einen Stromkreis 115 mit Energie versorgt wird.
Ein Schwimmer 113 ist innerhalb der Rohrleitung 111 frei verschieblich und weist einen aus ferromagnetischem Material bestehenden Kern auf.
Die Rohrleitung 111 ist mit zwei separaten Elektromagnetspulen 114a und 114b versehen, die Teil des Stromkreises 115 sind.
Die beiden getrennten Elektromagnetspulen 114a und 114b sind mit einer Steuerungsvorrichtung 116 verbunden, und der Schwimmer 113 ist darin frei beweglich. Je nach dem erfassten Induktanzwert steuert die Steuerungsvorrichtung 116 den Betrieb der Pumpe 112, indem ein Halbleiterschalter 117 angesteuert wird, der mit der Stromversorgung 120 der Pumpe 112 in Reihe geschaltet ist.
Die Vorrichtung 110 nutzt das Prinzip aus, nach dem sich der Wert der erfassbaren Induktanz verändert, wenn ein ferromagnetisches Material in den Kern einer Elektromagnetspule eingebracht wird.
Wenn die Versorgungsspannung sinusförmig ist, lässt sich außerdem die Veränderung des Induktanzwerts noch leichter erfassen. Insbesondere verändert sich die Induktanz der Elektromagnetspule 114a oder 114b beträchtlich, wenn die Spule anstelle von Luft, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie einen spezifischen Wert einer relativen magnetischen Permeabilität aufweist, einen Schwimmer 113 enthält, der teilweise aus ferromagnetischem Material besteht, welches eine relative magnetische Permeabilität von über 10.000 H/m aufweist.
Der Schwimmer 113 muss solche Abmessungen haben, dass das Stück aus ferromagnetischem Material in den Kern der Spule 114a oder 114b passt, wenn der Pegel der Flüssigkeit 119 ansteigt; sobald das ferromagnetische Material die ganze Länge der Spule 114a oder 114b ausfüllt, nimmt der Wert der Induktanz nicht weiter zu.
In der Praxis hat man eine Unterscheidungsmöglichkeit eingeführt zwischen dem Einschaltwert und dem Ausschaltwert der Pumpe 112, indem eine Betriebshysterese zwischen den beiden Flüssigkeitspegeln besteht, um einen unangenehmen intermittierenden Betrieb der Pumpe zu vermeiden, mit einem ununterbrochenen und häufigen, Schaden verursachenden Anlaufvorgang.
Weiter entwickelte Formen des Betriebs mit der Erzeugung von Verzögerungszeiten, Leerlaufzeiten und Betriebsarten, die für die Bauart und Wartung etc. spezifisch sind, können durch eine noch ausgefeiltere Steuerungsvorrichtung 116 erzielt werden.
Die Spulen 114a und 114b sind einer Rohrleitung 111 zugeordnet, die mit mechanischen Halterungen 118 für den Schwimmer 113 versehen ist.
Ist der Schwimmer 113 infolge des Anstiegs des Pegels der Flüssigkeit an der oberen Spule 114a angelangt, verändert sich der entsprechende Induktanzwert, was anzeigt, dass ein Maximalpegel erreicht worden ist.
In diesem Fall muss die Steuerungsvorrichtung 116 die Pumpe 112 einschalten.
Gleichermaßen verändert sich der entsprechende Induktanzwert, wenn der Schwimmer 113 infolge des Abfallens des Pegels der Flüssigkeit die untere Spule 114b erreicht, was anzeigt, dass ein minimaler Pegel erreicht worden ist; hier muss die Pumpe 112 den Betrieb unterbrechen.
Somit ist eine Betriebshysterese mit zwei digitalen Sensoren in Zweipunkt-Bauart bereitgestellt, wobei die entsprechende Steuerungsvorrichtung ziemlich einfach aufgebaut ist, und auch das Intervall zwischen dem Ein- und Ausschaltpegel besonders groß ist.
Die Vorrichtung 110 kann in der wie in 2 gezeigten Pumpe 112 untergebracht sein, die die Pumpe 112 in einem Schacht 215 liegend zeigt, welcher die Flüssigkeit 119 enthält.
Um die Bemessung der Stromkreise zur Erfassung der Veränderung der Induktanz zu optimieren, kann man diese Kreise mit geeigneten Frequenzen versorgen, um Impedanzen erfassen zu können, deren Absolutwert nicht kritisch ist.
In den oben beschriebenen Figuren ist der Schalter 117 in Triac-Bauweise ausgeführt, kann aber durch einen beliebigen Halbleiterschalter gebildet sein.
In der Praxis hat man beobachtet, dass mit der vorliegenden Erfindung das beabsichtigte Ziel erreicht und die Aufgaben gelöst werden. Insbesondere ist eine Vorrichtung bereitgestellt worden, die keine externen, beweglichen Zusatzteile aufweist, wodurch alle Probleme bezüglich des Verklemmens oder einer Falschanzeige aus der Welt geschafft sind, die durch eine turbulente Strömung oder das Vorhandensein von Festkörpern in der Flüssigkeit verursacht sein können, in welchen die Pegelerfassungsvorrichtungen üblicherweise eingetaucht sind.
Die Vorrichtungen gemäß der Erfindung können innerhalb des Außengehäuses der Pumpen untergebracht werden.
Auf diese Weise ist es ermöglicht, Pumpen, die derartige Vorrichtungen verwenden, in Schächten einzusetzen, deren Abmessungen den Abmessungen der Pumpe selbst ziemlich nahe kommen.
Schließlich wäre festzuhalten, dass diese Vorrichtungen einen Aufbau haben, durch den keine Übertragung von Elektrizität auf die Flüssigkeit stattfindet, wodurch ein wesentlicher Nachteil vermieden ist.
An der vorliegenden Erfindung lassen sich zahlreiche Modifikationen und Abänderungen vornehmen, die jedoch alle innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche liegen.
Darüber hinaus ließen sich alle Einzelheiten durch andere technisch äquivalente Elemente ersetzen.
In der Praxis können die verwendeten Materialien sowie die Abmessungen entsprechend den Erfordernissen festgelegt sein, solange sie mit dem jeweiligen Gebrauch kompatibel sind.
An den Stellen, wo auf in irgendeinem Anspruch erwähnte technische Merkmale Bezugszeichen folgen, sind diese Bezugszeichen für den alleinigen Zweck der Erhöhung der Verständlichkeit der Ansprüche mit aufgenommen worden und dementsprechend haben diese Bezugszeichen keinerlei einschränkende Wirkung auf die Auslegung jedes Elements, das mittels solcher Bezugszeichen beispielhaft bezeichnet wurde.

Claims

Vorrichtung zum Erfassen eines Flüssigkeitsstands, insbesondere für Tauchpumpen, welche Erfassungsmittel (114a, 114b, 113) zum Erfassen einer Schwankung eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes gegenüber einer Schwankung der Höhe eines Flüssigkeitsspiegels sowie eine Steuerungsvorrichtung (116) aufweist, welche mit den Erfassungsmitteln zum Ein- und Ausschalten einer Tauchpumpe (112) aufweist, wobei die Erfassungsmittel zwei Elektromagnetspulen (114a, 114b) umfassen, die einer Rohrleitung (111) zugeordnet und auf unterschiedlicher Höhe an einer Stelle angeordnet sind, an welcher sich Flüssigkeit ansammelt, um so einen Höchststand und einen Mindeststand der Flüssigkeit zu erfassen, bei welcher ein Schwimmer (113) innerhalb der Spulen (114a, 114b) im Inneren der Rohrleitung (111) frei verschieblich ist, wobei der Schwimmer (113) zumindest teilweise aus ferromagnetischem Werkstoff gefertigt ist und die Spulen (114a, 114b) mit der Steuerung (116) verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, welche des Weiteren eine Stromversorgung (120) zum Antreiben einer Tauchpumpe (112) und einen Schalter (117) aufweist, welcher mit der Steuerung (116) verbunden ist, wobei der Schalter außerdem in Reihe mit der Stromversorgung (120) geschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ferromagnetische Werkstoff eine relative magnetische Permeabilität aufweist, die über 10.000 H/m liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsmittel außerdem mechanische Halterungen (118) aufweisen, welche an der Rohrleitung (111) zum Halten des Schwimmers (113) vorgesehen sind.
Tauchpumpe mit einer Vorrichtung zum Erfassen eines Flüssigkeitsstands (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung zum Erfassen eines Flüssigkeitsstands Erfassungsmittel (114a, 114b, 113) zum Erfassen einer Schwankung eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes gegenüber einer Schwankung der Höhe eines Flüssigkeitsspiegels sowie eine Steuerungsvorrichtung (116) aufweist, welche mit den Erfassungsmitteln zum Ein- und Ausschalten einer Tauchpumpe (112) aufweist, wobei die Erfassungsmittel zwei Elektromagnetspulen (114a, 114b) umfassen, die einer Rohrleitung (111) zugeordnet und auf unterschiedlicher Höhe an einer Stelle angeordnet sind, an welcher sich Flüssigkeit ansammelt, um so einen Höchststand und einen Mindeststand der Flüssigkeit zu erfassen, wobei die Vorrichtung zum Erfassen eines Flüssigkeitsstands dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Schwimmer (113) innerhalb der Spulen (114a, 114b) im Inneren der Rohrleitung (111) frei verschieblich ist, wobei der Schwimmer (113) zumindest teilweise aus ferromagnetischem Werkstoff gefertigt ist und die Spulen (114a, 114b) mit der Steuerung (116) verbunden sind.
Tauchpumpe mit einer Vorrichtung zum Erfassen eines Flüssigkeitsstands nach Anspruch 5, welche des Weiteren eine Stromversorgung (120) zum Antreiben der Tauchpumpe (112) und einen Schalter (117) aufweist, welcher mit der Steuerung (116) verbunden ist, wobei der Schalter außerdem in Reihe mit der Stromversorgung (120) geschaltet ist.
Tauchpumpe mit einer Vorrichtung zum Erfassen eines Flüssigkeitsstands nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Erfassen eines Flüssigkeitsstands (110) innerhalb des Gehäuses einer Tauchpumpe (112) untergebracht ist.