DE9202850U1

DE9202850U1 - Steuer- und Schaltvorrichtung für den Kurzanlauf des elektrischen Antriebsmotors einer Umwälzpumpe

Info

Publication number: DE9202850U1
Application number: DE9202850U
Authority: DE
Original assignee: Neura Electronics Technische Anlagen Gesmbh Regau At
Current assignee: Neura Electronics Technische Anlagen Gesmbh Regau At
Priority date: 1991-03-07
Filing date: 1992-03-04
Publication date: 1992-05-14
Anticipated expiration: 2002-03-05
Also published as: ATA48091A

Description

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NEPAT2-2

Steuer- und Schaltvorrichtung für den Kurzanlauf des elektrischen Antriebsmotors einer Umwälzpumpe.

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung, zusammengebaut mit einer Steuervorrichtung zu einem Schaltgerät, zum zeitgesteuerten kurzzeitigen Einschalten bei langen'Wartezeiten bzw. Stillstandszeiten eines Umlaufsystems und damit des elektrischen Antriebsmotors einer Umwälzpumpe eines Umlaufsystems, wie Warmwasseranlagen, Solarwärmeanlagen oder Kühlkreisläufen oder für Pufferladepumpen von Pufferspeichern u.a.m..

In moderenen Regelvorrichtungen, wie sie für Umwälzysteme z.B. von Heizungsanlagen und dgl. zur Anwendung gelangen, werden gelegentlich Steuer- und Schaltvorrichtungen eingebaut und schalten den Antriebsmotor der Umwälzpumpe in regelmäßigen Zeitabständen, z.B. einmal täglich, für kurze Zeit an die Versorgungsspannung. Durch den Anlauf des Antriebsmotors wird das Festfressen der Pumpenwelle zu verhindern versucht, während das Umlaufsystem und damit die Umwälzpumpe längere Zeit, dh. tagelang, außer Betrieb sind.

Gewöhnlich werden aber Regelanlagen von Umlaufsystemen ohne diese Vorkehrungen eingebaut und sehr viele Anlagen bestehen bereits, die mit einer solchen Vorrichtung nicht versehen sind.

Die Erfindung bezweckt hier Abhilfe zu schaffen und eine einfach handhabbare Steuer- und Schaltvorrichtung auch zur nachträglichen Anbringung an einer solchen, eingangs genannten Anlage herzustellen, die ohne bauliche Veränderungen auch nachträglich an den Anlagen oder deren Teilen notwendig sind.

Diese Aufgabe wird bei einem Umlaufsystem mit einer Umwälzpumpe nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1 mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1 gelöst.

An den Anspruch 1 schließen sich die Unteransprüche an, die besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung betreffen und die ebenso wie Anspruch 1 gleichzeitig Teil der Beschreibung der Erfindung sind.

Durch die Anbringung eines Schaltgerätes im spannungsführenden Teil der Zuleitungen zum Antriebsmotor einer Umwälzpumpe, steht dem Schaltgerät stets die erforderliche Betriebsspannung zur Verfügung .

Durch das Schalten der Schaltvorrichtung und damit des Antriebsmotors ohne öffnen und Schließen von Kontakten ist die Störanfälligkeit des Schaltgerätes sehr gering, während durch die periodische, kurzzeitige Einschaltdauer die Pumpenwelle frei gehalten wird, ohne daß das Umwälzmittel dadurch in Bewegung gerät.

Die überbrückung des Hauptschalters oder des Schaltschützes des Antriebsmotors der Umwälzpumpe und seine polungsunabhängige Anbringungmöglichkeit, in der spannungsführenden Zuleitung des Antriebsmotors erleichtert auch den nachträglichen Einbau außerordent1i cn.

Dabei bedeutet es eine besondere Vereinfachung des Schaltgerätes, wenn dieses bei nicht geschaltetem Betrieb der Schaltvorrichtung einen sehr geringen Stromverbrauch - etwa 5 mA und bei eingeschaltetem Betrieb einen sehr geringen Anteil der Versorgungsspannung, von 220 V, des Antriebsmotors - etwa zwischen 0,5 bis 1 V - benötigt, weil dadurch keine Belastung des Antriebsmotors oder anderer elektrischer Bauteile auftritt.

Die Schaltung der Versorgungsspannung des Antriebsmotors der Umwälzpumpe wird durch die Anwendung eines Triacs als Schaltvorrichtung besonders günstig gestaltet, weil das Ein- und Ausschalten ohne öffnen oder Schließen von Kontakten erfolgen kann.

Die Anwendung eines programmierbaren IC-Zeitschaltbausteines als wesentlicher Bestandteil der Steuervorrichtung, der als O-Durchgangsschalter mit Frequenzteiler ausgebildet ist, ermöglicht eine genaue Festlegung der Wartezeit und damit des Einschaltzeitpunktes und der Einschaltdauer des Triac's und damit des Antriebsmotors und eine sehr einfache Schaltung des Triac's und dadurch auch die Herstellung eines kompakten und zuverlässigen Schaltgerätes, wobei die Einschaltdauer unter fünf Sekunden und vorteilhafterweise unter zwei Sekunden bis herab zu einer Viertelsekunde liegen kann und für die Erhaltung der Funktionsfähigkeit der Pumpe ausreicht.

Die Einschaltdauer kann durch die Auswahl eines Kondensators ge
eigneter Kapazität, der an dem IC- Zeitschaltbaustein angeschlossen ist, vorherbestimmt werden.

Die einfache Anschließbarkeit des Schaltgerätes und damit die Nachrüstbarkeit bestehender Anlagen wird noch vereinfacht, wenn die Betriebsspannung des Schaltgerätes mittels einer Diode und eines Widerstandes, in Serie geschaltet, von der Versorgungsspannung des Antriebsmotors - 220 V Wechselstrom - über die spannungsführende Zuleitung des Antriebsmotors und eine Zuleitung des Schaltgerätes abgeleitet wird.

Das Erkennen der Betriebsbereitschaft des Schaltgerätes wird durch den Einbau einer Leuchtdiode in das Schaltgerät sehr begünstigt und macht weitere Prüfmaßnahmen beim Einbau überflüssig.

Durch das Eingießen der Steuer- und Schaltvorrichtung des Schaltgerätes in Kunstharz wird mit einer an sich bekannten Maßnahme das Gerät gegen äußere Einflüsse geschützt und kann als kompakte Baueinheit und auf Grund der Bausteine und des Schaltungsaufbaues mit seinen Zuleitungen beliebig an die Zweige der spannungsführenden Zuleitung des Antiebsmotors der Umwälzpumpe angeschlossen werden.

Aus der DE-Al-4 014 944 ist eine elektrische Schaltung mit verbessertem Regelverhalten zur Regelung von Zentralheizungsanlagen bekannt, bei der eine Zeitschaltuhr oder ein Nachschaltrelais mit einstellbarer Laufzeit angewandt wird.

Die Anordnung der Zeischaltuhr oder des Relais gestatten nicht den Betrieb während des Anlagenstillstandes und nicht von der Spannungsversorgung des Antriebsmotors her, durch Einschalten in dessen Zuleitungen und ohne wesentliche Beeinflussung von Strom und Spannung; überdies ist keine kontaktfreie Schaltung geoffenbart, welche für die betriebssichere Ausführung der Erfindung von erheblicher Bedeutung ist.

Die DE-Al-3 424 495 hat eine Schaltvorrichtung für den Antriebsmotor einer Werkzeugmaschine zum Gegenstand, die zur Begrenzung der Gleichstrombremsung dieses Antriebsmotors dient und bei der die Steuerung über ein, über das Schaltschütz erregbares Relais vorgesehen ist, wodurch gerade die mit der Erfindung vorgeschlagene Lösung nicht erreicht werden kann und auch nicht nähergebracht wird.

Die DE-Al-3 728 609 beschäftigt sich mit einer Schaltung zur Begrenzung des Schaltstromes eines Waschmaschinenmotors beim Schleudern des Waschgutes, bei der die Feldwiklung über eine Anzapfung durch ein Steuerglied, mit Hilfe einer Drehzahlelektronik ansteuerbar ist.

Als Regelungschaltung mit Sensor unterscheidet sich diese Schaltung grundlegend von einer zeitgesteuerten Schaltvorrichtung, wie sie gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.

Die DE-AS-2 344 850 behandelt eine Steuerung für ein Punpwerk mit einem Druckspeicher, bei dem ein Strömungswächter mit kalorimetrischem Strömungsfühler den Pumpenantrieb ein- und ausschaltet. Für diese Schaltung gilt für ihren Aufbau und ihren Bezug zum Erfindungsgegenstand das gleiche wie bei der vorigen Literatur.

In der DE-PS-2 607 285 wird auf eine Verfahren zur Regelung einer Kreiselpumpenanlage mit einem drehzahlregelbaren Motor bezug

genommen, der Signale zur Steuerung der Drehzahl erhält und daher ebenfalls eine Regelschaltung mit Sensor betrifft, deren Aufbau und elektrische Verknüpfung sich daher grundlegend vom Gegenstand der Erfindung unterscheidet.

Aus der DD-Al- 271 359 ist eine Schaltungsanordnung für die Regelung einer Pumpenanlage während des Betriebes mittels Kontaktrelais, Zeitrelais und Sperrelais usf. bekannt geworden deren Ziel es ist, die Betriebssicherheit und die Versorgungssicherheit einer Pumpenanlage zu erhöhen; wodurch sich eine völlig andere Zielrichtung ergibt, so daJ3 diese Schaltung keine Hilfestellung für den Erfindungsgegenstand abgibt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anHand der Zeichnung beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Teil eines Umlaufsystems einer Heizungsanlage sowie die elektrische Versorgung des Antriebsmotors der Umwälzpumpe schematisch,

Fig. 2 den Aufbau des Schaltgerätes mit Steuer- und Schaltvorrichtung, teilweise als Blockschaltungsanordnung.

In einem Umlaufsystem 5,5' einer Heizungsanlage mit einem Heizkessel 20 und einem Zwischenspeicher 18, dessen Kreislauf 19 angedeutet ist, ist eine Umwälzpumpe 4 eingeschaltet die von einem elektrischen Antriebsmotor 3 angetrieben wird.

Die Versorgungsspannung des Antriebsmotors 3 wird von der 220 V Versorgungsleitung 22,22' über die Zuleitungen 2,2' entnommen, von denen die spannungsführende Zuleitung 2 mittels eines Hauptschalters 8 von dem Antriebsmotor 3 abgetrennt werden kann, während die Zuleitung 2' durchgeführt ist.

Der Hauptschalter 8 wird von den Zuleitungen 21, 21' eines

Schaltgerätes 1 überbrückt, die an die beiden Zweige 11,11' der spannungsführenden Zuleitung 2 des Antriebsmotors 3 polungsunabhängig angeschlossen sind, dh. der Aufbau des Schaltgerätes 1 ermöglich einen Anschluß, bei dem nicht darauf geachtet werden muß, an welchen Zweig 11 oder 11', die Zuleitungen 21 und 21' angeschlossen werden.

Das Steuergerät 1 ist mit einer Steuervorrichtung 6 und mit einer Schaltvorrichtung 7 ausgestattet und bezieht seine Betriebs spannung über eine Diode 12 und einen Widerstand 13 in Serie geschaltet, der Versorgungsspannung abgeleitet über die Zuleitung

2 des Antriebsmotors 3 und die Zuleitung 21 des Schaltgerätes 1.

Die Schaltvorrichtung 7 wird von einem Triac gebildet, der über eine Zündleitung 24 und einen Zündwiderstand 25 von der Steuervorrichtung 6 gesteuert wird, die einen programmierbaren IC-Zeitschaltbaustein 15 umfaßt, der als O-Durchgangsschalter mit Frequenzteiler ausgebildet ist und dessen Einschaltzeitpunkt vorgewählt und damit die Wartezeit zwischen den Einschaltzeitpunkten eingestellt werden kann und bei dem die Einschaltdauer des Triac 's 14 durch die Kapazität eines, an den IC-Zeitschalbaustein 15 angeschlossenen Kondensators 9 vorgewählt werden kann.

Die Betriebsbereitschaft des Schaltgerätes 1 wird mit einer Leuchtdiode 16 angezeigt, die in die Zuleitung 17 für die Steuervorrichtung 6, zwischen die Diode 12 und den Widerstand 13 der Betriebsspannungsversorgung, zusammen mit der Schutzdiode 26, in an sich bekannter Weise, eingeschaltet ist.

Die zweite Zuleitung 21' des Schaltgerätes ist an dem anderen Zweig 11' der spannungsführenden Zuleitung 2 zwischen Hauptschalter 8 und Antriebmotor 3 angeschlossen.

Bei geöffnetem Hauptschalter 8 ist das Schaltgerät 1 über die Zuleitungen 21,21' mit der Versorgungsspannung des Antriebsmotors

3 verbunden und mit Betriebspannung versorgt.

Die Steuervorrichtung 6 teilt die Netzfrequenz entsprechend und vergleicht sie mit der programmierten Wartezeit zwischen den Einschaltzeitpunkten und schaltet nach deren Ablauf die Schaltvorrichtung 7 ein, indem der Triac 14 mit dem Zündstrom leitend gesteuert wird.

Gleichzeitig beginnt die Entladung des Kondensators 9, deren Geschwindigkeit die Einschaltdauer der Schaltvorrichtung 7 und damit die Dauer des Kurzanlaufes des Antriebsmotors 3 der Umwälzpumpe 4 bestimmt.

Mit Ende der Entladung wird der Zündstrom von der Steuervorrichtung 6 abgeschaltet, der Triac 14 geht wieder in den nicht leitenden Zustand über, die Steuervorrichtung 6 wird wieder auf 0 gestellt und die Zeitmessung für die Einschaltzeit beginnt von Neuem.

Bei geschlossenem Hauptschalter 8 ist das Schaltgerät 1 abgeschaltet, weil keine Betriebsspannung zur Verfügung steht.

Neura Electronics
Technische Anlagen GesmbH
4844 Regau 113

Johann Neudorfer

Claims

!■ ^ "-&Tgr; C -. &Ggr; &Ngr;&Egr;&Rgr;&Agr;&Tgr;2-2 Ansprüche

1. Schaltvorrichtung , zusammengebaut mit einer Steuervorrichtung zu einem Schaltgerät, zum zeitgesteuerten, kurzzeitigen Einschalten des elektrischen Antriebsmotors einer Umwälzpumpe eines Umlaufsystems, für deren, Kurzanlauf, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltgerät (1) in den spannungsführenden Zweig (2) der elektrischen Zuleitungen (2,2') des Antriebsmotors (3) mit seinen elektrischen Zuleitungen (21,21'), den Hauptschalter (8) oder das Schaltschütz des Antriebsmotors (3) der Umwälzpumpe (4) überbrückend, eingesetzt ist und die Schaltvorrichtung (7) den Antriebsmotor (3) zu einer an der Steuervorrichtung (6) auswählbar vorbestimmbaren Uhrzeit, für eine, an der Steuervorrichtung (6) ebenfalls auswählbar vorbestimmbaren Einschaltzeit, mit der Versorgungsspannung ohne Schaltung eines Kontaktes verbindet, wobei die Dauer der Einschaltzeit des Antriebsmotors (3) für den Anlauf der Umwälzpumpe (4) ausreichend ist, ohne durch diesen eine wesentliche Wirkung auf das Umlaufmittel des Umlaufsystems (5) auszuüben.

2. Steuer- und Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Schaltgerät (1) mit den elektrischen Zuleitungen (21,21') unabhängig von einer bestimmten Zusammenschaltung mit den beiden Zweigen (11,11') der spannungsführenden Zuleitung (2) des Antriebsmotors (3), an diese anschließbar ist.

3. Steuei— und Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß Steuer- und Schaltvorrichtung (6,7) des Schaltgerätes (1) Bauteile (12 bis 16 und 25) in einer elektrischen Verknüpfung aufweisen. deren nichtgeschalteter Betrieb einen, im Vergleich zum geschalteten Betrieb des Schaltgerätes (1) sehr niedrigen Stromverbrauch besitzt, bei dem der Antriebsmotor (3) der Umwälzpumpe (4)

weder anläuft noch elektrisch oder thermisch belastet ist und deren eingeschalteter Betrieb einen Anteil der Versorgungsspannung des Antriebsmotors (3) benötigt, der diese unwesentlich verringert.

4. Steuer- und Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (7) des
Schaltgerätes (1) mit einem Triac (14) versehen ist, der in die spannungsführende Zuleitung (2) des Antriebsmotors (3) der Umwälzpumpe (4) eingeschaltet ist.

5. Steuer- und Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (6) des Schaltgerätes (1) im wesentlichen aus einem programmierbaren IC-Zeitschaltbaustein (15) besteht, der als O-Durchgangsschalter mit Frequenzteiler ausgebildet ist, der die Steuerimpulse für das Ein- und Ausschalten des Triacs (14) zu einer voreingestellten Uhrzeit liefert, wobei die Einschaltdauer des Triacs (14) durch die Kapazität eines Kondensators (9) auswählbar ist, der an den IC-Zeitschaltbaustein (15) angeschlossen ist.

6. Steuer- und Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (1) mit einer Leuchtdiode (16) versehen ist, mit der die Betriebsbereitschaft des Schaltgerätes (1) angezeigt wird, die in bekannter Weise in die Zuleitung (17) des IC-Zeitschaltbaustein (15) zwischen Diode und Widerstand (13) der Betriebsspannungsversorgung eingesetzt ist.

7. Steuer- und Schaltvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsspannung des Steuervorrichtung (6) während der Einschaltzeit des Antriebsmotors (3) der Umwälzpumpe (4) dem Kondensators (9) zur Festlegung der Einschaltdauer des Triac's (14), geliefert wird.

8. Steuer- und Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltgerät (1) zum Schutz gegen äußere Einflüsse, in an sich Bekannter Weise, in Kunstharz eingegossen ist und als Baueinheit mit den Zuleitungen (21,21') polungsunabhängig in die beiden Zweige (11,11') der spannungsführenden Zuleitung (2) des Antriebsmotors (3) der Umwälzpumpe (4), auch eines bereits bestehenden Umlauf systems (5,5') anschließbar ist.

&thgr; Ansprüche