Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Bohrlochpumpe, Tauchmotorpumpe oder Tauchmotor-Rührwerk mit einem getauchten Motorgehäuse, einem innerhalb des Motorgehäuses angeordneten Elektromotor zum Antreiben eines Laufrads der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotors-Rührwerks, und einer an dem Motorgehäuse angeordneten Kabeleinführung und/oder eines an dem Motorgehäuse angeordneten Steckverbinders zum elektrischen Anschließen des Elektromotors.
Hintergrund der Erfindung
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Bohrlochpumpen, Tauchmotorpumpen und Tauchmotor-Rührwerke sind aus dem Stand der Technik bekannt.
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Mittels Bohrlochpumpen lassen sich Flüssigkeiten, in der Regel Wasser als Fördermedium, insbesondere aus Bohrlöchern und demnach großen Tiefen fördern. Zweckmäßigerweise ist ein Motorgehäuse der Bohrlochpumpe lang und schmal ausgeführt, um einfach in das Bohrloch eingeführt zu werden. Das Motorgehäuse ist in dem Bohrloch in der Regel vollständig in das Fördermedium eingetaucht. Das von der Bohrlochpumpe geförderte Medium wird in der Regel über vertikale Rohrleitungen aus dem Bohrloch an die Oberfläche gefördert. Verwendung finden Bohrlochpumpen insbesondere bei Brunnen zur Wasserversorgung, in der Geothermie.
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Tauchmotorpumpen, auch Tauchpumpen genannt, für Klar- und/oder Schmutzwasser sind vielseitig einsetzbar und bewältigen große Fördermengen. Tauchmotorpumpen dienen insbesondere zur Entwässerung, zur Brunnen- und Trinkwasserversorgung sowie zur Garten- und Teichbewässerung und finden Verwendung bei Industrieanwendungen. Kennzeichen der Tauchmotorpumpe ist, dass das Motorgehäuse der Tauchmotorpumpe wenigstens zum Teil insbesondere vollständig in das Fördermedium eingetaucht betreibar ist.
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Tauchmotor-Rührwerke dienen zum Umrühren und Mischen von Flüssigkeiten wie Klar- , Schmutz- und/oder Abwasser als Rührmedium und sind oftmals ebenso vollständig in das Rührmedium eingetaucht. Anstelle eines bei der Bohrlochpumpe und der Tauchmotorpumpe vorgesehenen Laufrads verwendet das Tauchmotor-Rührwerk einen vergleichbar gestalteten Rührflügel oder Propeller, der insofern auch als Laufrad bezeichnet werden kann. Tauchmotor-Rührwerke finden Verwendung in Kläranlagen, in Industrieprozessen, in der Landwirtschaft oder zur Wasseraufbereitung.
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Derartige Bohrlochpumpen, Tauchmotorpumpen und Tauchmotor-Rührwerke verwenden in der Regel einen Vibrations- und/oder Beschleunigungssensor zum Detektieren von Vibrationen und/oder Beschleunigungen der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotor-Rührwerks zwecks Erfassens eines Betriebsparameters der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotor-Rührwerks. Ein solcher Vibrations- und/oder Beschleunigungssensor ist regelmäßig innerhalb des Motorgehäuses benachbart zu einem die Bohrlochpumpe, die Tauchmotorpumpe oder das Tauchmotor-Rührwerk antreibenden Elektromotors angeordnet.
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Im Falle eines Defektes des Vibrations- und/oder Beschleunigungssensor muss das Motorgehäuse vielfach aufwendig geöffnet werden, um den defekten Vibrations- und/oder Beschleunigungssensor entnehmen und ersetzen zu können. Gerade bei den vorgenannten Anwendungsbereichen der Bohrlochpumpen, Tauchmotorpumpen und Tauchmotor-Rührwerke in Kläranlagen, Industrieprozessen oder der Wasseraufbereitung geht ein solcher Austausch oftmals mit einer langen und insofern kostenintensiven Unterbrechung der Förderung einher.
Beschreibung der Erfindung
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Ausgehend von dieser Situation ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bohrlochpumpe, Tauchmotorpumpe oder Tauchmotor-Rührwerk anzugeben, deren/dessen Vibrations- und/oder Beschleunigungssensor in wesentlich einfacherer Weise austauschbar ist.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Demnach wird die Aufgabe gelöst durch eine Bohrlochpumpe, Tauchmotorpumpe oder Tauchmotor-Rührwerk mit
- einem getauchten Motorgehäuse,
- einem innerhalb des Motorgehäuses angeordneten Elektromotor zum Antreiben eines Laufrads der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotors-Rührwerks, und
- einer an dem Motorgehäuse angeordneten Kabeleinführung und/oder einem an dem Motorgehäuse angeordneten Steckverbinder zum elektrischen Anschließen des Elektromotors, wobei
- innerhalb und/oder an der Kabeleinführung und/oder des Steckverbinders ein Vibrations- und/oder Beschleunigungssensor zum Detektieren von Vibrationen und/oder Beschleunigungen der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotor-Rührwerks zwecks Erfassens eines Betriebsparameters der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotor-Rührwerks vorgesehen ist.
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Gegenüber herkömmlichen Ausgestaltungen, bei denen das Motorgehäuse geöffnet werden musste, um für Wartungs- oder Reparaturzwecke Zugang zu dem Vibrations- und/oder Beschleunigungssensor zu erhalten, was in der Regel recht komplex und zeitaufwendig ist, entfällt bei der vorgeschlagenen Lösung das Öffnen des Motorgehäuses. Da im Falle einer Fehlfunktion nur die Kabeleinführung und/oder der Steckverbinder mit dem darin und/oder daran vorgesehenen Vibrations- und/oder Beschleunigungssensor ausgetauscht werden müssen, entfällt das Öffnen des Motorgehäuses, so dass die Wartung erheblich vereinfacht wird. Durch Anordnung des Vibrations- und/oder Beschleunigungssensor an bzw. in der Kabeleinführung und/oder in dem Steckverbinder verbessert sich auch die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotor-Rührwerk.
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Mit anderen Worten ausgedrückt ist der Vibrations- und/oder Beschleunigungssensor bei der vorgeschlagenen Lösung gerade nicht innerhalb des Motorgehäuses räumlich beabstandet von der Kabeleinführung und/oder dem Steckverbinder beispielsweise unmittelbar an dem Elektromotor angeordnet, sondern innerhalb und/oder zugeordnet zu der Kabeleinführung und/oder dem Steckverbinder. Eine derartige Anordnung schließt insofern nicht aus, dass der Vibrations- und/oder Beschleunigungssensor von der Kabeleinführung und/oder dem Steckverbinder in das Motorgehäuse hineinreichen kann oder sogar in dem Motorgehäuse jedoch an der Kabeleinführung und/oder dem Steckverbinder angeordnet bzw. Teil dessen ist. Entscheidend ist insbesondere, dass durch Austauschen der Kabeleinführung und/oder des Steckverbinders ebenso ein Austausch des Vibrations- und/oder Beschleunigungssensors einhergehen kann bzw. einhergeht.
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Durch Positionierung des Vibrations- und/oder Beschleunigungssensor an, in und/oder innerhalb der Kabeleinführung und/oder des Steckverbinders lassen sich genauere Messwerte erzielen, da Vibrationen vom Motorgehäuse und/oder Pumpengehäuse genauer auf den Vibrations- und/oder Beschleunigungssensor an seiner vordefinierten Position an und/oder innerhalb der Kabeleinführung und/oder des Steckverbinders übertragen werden können. Im Vergleich zu bekannten Lösungen aus dem Stand der Technik, bei denen Vibrations- und/oder Beschleunigungssensoren auf Leiterplatten innerhalb des Motorgehäuses angeordnet sind, führt diese Anordnung des Vibrations- und/oder Beschleunigungssensors an und/oder innerhalb der Kabeleinführung und/oder des Steckverbinders zu einer höheren Effizienz und Genauigkeit der Messwerte.
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Die vorgeschlagene Anordnung des Vibrations- und/oder Beschleunigungssensors reduziert Wartungszeit und Ressourcenaufwand, da das Öffnen des Motorgehäuses nicht mehr erforderlich ist, um einen defekten Vibrations- und/oder Beschleunigungssensor auszutauschen. Eine Platzierung des Vibrations- und/oder Beschleunigungssensors an und/oder innerhalb der Kabeleinführung und/oder des Steckverbinders erhöht zudem die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotor-Rührwerks. Im Vergleich zu Vibrations- und/oder Beschleunigungssensoren auf Leiterplatten innerhalb des Motorgehäuses erleichtert eine Verlagerung des Vibrations- und/oder Beschleunigungssensors an und/oder innerhalb der Kabeleinführung und/oder des Steckverbinder die Qualität des Sensorsignals zu erhöhen und die Genauigkeit der Messwerte zu verbessern. Insgesamt stellt die diese Anordnung eine vereinfachte, effiziente und genauere Lösung für Bohrlochpumpen, Tauchmotorpumpen und des Tauchmotor-Rührwerke bereit.
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Die Bohrlochpumpe, die Tauchmotorpumpe und/oder das Tauchmotor-Rührwerk kann grundsätzlich wie aus dem Stand der Technik bekannt gestaltet sein, insbesondere als Kreiselpumpe. Insofern kann insbesondere die Bohrlochpumpe und/oder die Tauchmotorpumpe, auch Tauchpumpe genannt, ein bevorzugt an das Motorgehäuse an- und/oder aufgesetztes Pumpengehäuse aufweisen, in dem das Laufrad vorgesehen ist. Das Laufrad ist bevorzugt mittels einer Welle, insbesondere einer Motorwelle, bevorzugt drehfest mit dem Elektromotor verbunden. Im Falle des Tauchmotor-Rührwerks ist das Laufrad bevorzugt als Rührflügel oder Propeller gestaltet. Das Motorgehäuse ist bevorzugt fluiddicht gestaltet. Der Begriff getauchtes Motorgehäuse bedeutet, dass das Motorgehäuse insbesondere im regulären Betrieb wenigstens teilweise, besonders bevorzugt vollständig in dem zu fördernden bzw. zu rührenden Medium, beispielsweise Wasser oder Abwasser, angeordnet ist. Insofern ist der Begriff getauchtes Motorgehäuse so zu verstehen, dass das Motorgehäuse vom dem Förder- bzw. Rührmedium wenigstens zum Teil, bevorzugt vollständig umgeben ist.
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Die Kabeleinführung und/oder der Steckverbinder sind bevorzugt entnehmbar an dem Motorgehäuse angeordnet. Die Kabeleinführung und/oder der Steckverbinder kann grundsätzlich wie aus dem Stand der Technik bekannt gestaltet sein, insbesondere staubdicht, schmutzdicht und/oder feuchtigkeitsdicht in das Motorgehäuse einsetzbar sein. Beispielsweise kann die Kabeleinführung und/oder der Steckverbinder ein zylinderartiges, zylindrisches oder ovalförmiges Gehäuse aufweisen, das in das Motorgehäuse einsetzbar ist.
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Ferner kann die Kabeleinführung und/oder der Steckverbinder einen Dichtungsring, beispielsweise eine Gummidichtung, eine Verschraubung, beispielsweise eine Überwurfmutter und/oder eine Kappe, zum Komprimieren und entsprechenden Abdichten mittels der Gummidichtung und/oder ein Gewindeteil zum ortsfesten Verbinden mit dem Motorgehäuse aufweisen. Ebenso oder alternativ kann die Kabeleinführung und/oder der Steckverbinder eine Klemmeinrichtung aufweisen, einerseits zum Befestigen an dem Motorgehäuse und/oder zum Befestigen und/oder zum Zugentlasten eines mit der Kabeleinführung und/oder dem Steckverbinder verbundenen Anschlusskabels zum elektrischen Anschließen des Elektromotors.
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Die Kabeleinführung und/oder der Steckverbinder kann ferner aus Kunststoff, beispielsweise aus Polyamid, aus Metall und/oder einer Kombination dessen gestaltet sein. Die Kabeleinführung und/oder der Steckverbinder kann zudem zum Verbinden des Motorgehäuses mit einem einzigen Anschlusskabel oder mit mehreren Anschlusskabeln, insbesondere als Haupt- und Steuerleitungseinführung, gestaltet sein. Der Steckverbinder kann als weiblicher oder männlicher Steckverbinder, insbesondere als Buchse oder Stecker, gestaltet sein, wobei an dem Motorgehäuse ein Gegensteckverbinder vorgesehen sein kann, mit dem der Steckverbinder verbindbar ist. Die Kabeleinführung und/oder der Steckverbinder kann zudem Leiter bzw. Litzen zum Übertragen von elektrischen Steuersignalen umfassen.
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Wie bereits andiskutiert, bedeutet innerhalb der Kabeleinführung und/oder des Steckverbinders vorgesehen, dass der Vibrations- und/oder Beschleunigungssensor der Kabeleinführung und/oder dem Steckverbinder zugeordnet ist. Im Stand der Technik ist der Vibrations- und/oder Beschleunigungssensor demgegenüber dem Motorgehäuse und/oder dem Elektromotor zugeordnet, beispielsweise innerhalb oder außerhalb des Motorgehäuses ortsfest an diesem angeordnet. Bei der vorgeschlagenen Lösung lässt sich der der Kabeleinführung und/oder dem Steckverbinder zugeordnete Vibrations- und/oder Beschleunigungssensor durch Austauschen der Kabeleinführung und/oder des Steckverbinders mit dieser/diesem austauschen. Der erfasste Betriebsparameter charakterisiert insbesondere die detektierte Vibration und/oder Beschleunigung, die vorzugsweise periodische mechanische Schwingungen der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotor-Rührwerks um einen Gleichgewichtspunkt darstellen. Diese Schwingungen, und damit die Vibrationen selbst, lassen sich durch ihre Beschleunigung, Geschwindigkeit, Auslenkung und/oder Frequenz als Betriebsparameter quantifizieren, und beinhalten beispielsweise Schwingungsfrequenz und/oder -amplitude, insbesondere in Form von Spitze-Spitze-, Spitzenpegel-, Durchschnittspegel- und/oder RMS-, Effektivwert, Messungen.
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Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotor-Rührwerks ist der Vibrations- und/oder der Beschleunigungssensor schwingungstechnisch an die Kabeleinführung und/oder den Steckverbinder und/oder an das Motorgehäuse angebunden. Bevorzugt ist der Vibrations- und/oder der Beschleunigungssensor starr mit der Kabeleinführung und/oder dem Steckverbinder und/oder mit dem Motorgehäuse verbunden, beispielsweise verschraubt oder vernietet. Ebenso kann der Vibrations- und/oder der Beschleunigungssensor mittels eines starren Zwischenelements wie beispielsweise einer metallenen Befestigungsplatte starr an die Kabeleinführung und/oder den Steckverbinder und/oder an das Motorgehäuse angebunden sein.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotor-Rührwerks ist der Vibrations- und/oder der Beschleunigungssensor eingerichtet, Vibrationen und/oder Schwingungen bis 1 kHz, bevorzugt bis 500 Hz und besonders bevorzugt bis 300 Hz zu erfassen. Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotor-Rührwerks ist der Vibrations- und/oder der Beschleunigungssensor eingerichtet, Vibrationen und/oder Schwingungen in zwei, bevorzugt drei Dimensionen zu erfassen. Der Vibrations- und/oder Beschleunigungssensor ist beispielsweise als MEMS, Micro-Electro-Mechanical Systems,-Sensor oder als piezoelektrische Sensoren gestaltet und/oder als 1-Achsen, 2-Achsen oder 3-Achsen Sensor gestaltet.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotor-Rührwerks ist die Kabeleinführung und/oder der Steckverbinder durch das Motorgehäuse hindurchgeführt und/oder in das Motorgehäuse eingeführt. Bevorzugt ist die Kabeleinführung und/oder der Steckverbinder fluiddicht, druckdicht und/oder staubdicht durch das Motorgehäuse hindurchgeführt bzw. entsprechend gestaltet. Bevorzugt weist die Kabeleinführung und/oder der Steckverbinder einen sich in Bezug auf eine Einsteckrichtung radial erstreckenden Kragen auf, der die Öffnung umlaufend, beispielsweise mittels einer Dichtung, gegen Eindringen des Fördermediums bzw. Rührmediums in das Motorgehäuse abgedichtet. Besonders bevorzugt ist in dem Kragen eine umlaufende Nut ausgebildet, die die Dichtung, beispielsweise eine O-Ringdichtung, aufnimmt. Weiter bevorzugt ist die Kabeleinführung und/oder der Steckverbinder ortsfest in das Motorgehäuse einsetzbar gestaltet. Der Begriff hindurchgeführt bzw. eingeführt meint insbesondere, dass mindestens ein Teil der Kabeleinführung und/oder des Steckverbinders durch das Motorgehäuse hindurchgeführt bzw. eingeführt ist und im regulären Betrieb innerhalb des Motorgehäuses angeordnet ist. Insofern kann beispielsweise ein erster Teil der Kabeleinführung und/oder des Steckverbinders außerhalb des Motorgehäuses angeordnet sein, während ein zweiter Teil, beispielsweise Steckkontakte des Steckverbinders, in das Motorgehäuse eingeführt sind, also insbesondere in das Motorgehäuse hineinragen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotor-Rührwerks weist das Motorgehäuse eine Öffnung auf, die durch die Kabeleinführung und/oder den Steckverbinder insbesondere fluiddicht und/oder druckdicht verschließbar ist. Die Öffnung ist bevorzugt kreisrund, oval oder rechteckig gestaltet, wobei auch andere Formen denkbar sind. Bevorzugt befindet sich die Öffnung im regulären Betrieb der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotor-Rührwerks an einer Oberseite derselben. Bevorzugt ist die Öffnung im regulären Betrieb der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotor-Rührwerks getaucht, also innerhalb des Fördermediums bzw. Rührmediums. Die Kabeleinführung und/oder der Steckverbinder weist bevorzugt eine äußere, zu der Öffnung korrespondierende Form auf.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotor-Rührwerks weist die Kabeleinführung und/oder der Steckverbinder ein Gehäuse auf, welches von außerhalb des Motorgehäuses durch die Öffnung in das Motorgehäuse hinein derart einführbar ist, dass in einem eingeführten Zustand der Vibrations- und/oder der Beschleunigungssensor innerhalb des Motorgehäuses angeordnet ist. Bevorzugt ist der Vibrations- und/oder der Beschleunigungssensor im eingeführten Zustand wenigstens zum Teil und insbesondere vollständig innerhalb des Motorgehäuses angeordnet. Derart ist der Vibrations- und/oder der Beschleunigungssensor gegen externe Einflüsse geschützt. Das Gehäuse ist bevorzugt wenigstens zum Teil in die Öffnung einführbar, insbesondere derart, dass das Gehäuse durch die Öffnung hindurchragt. Bevorzugt liegt das Gehäuse an der Öffnung insbesondere berührend an, um die Öffnung gegen Eindringen beispielsweise des Fördermediums abzudichten.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotor-Rührwerks ist der Vibrations- und/oder der Beschleunigungssensor innerhalb der Kabeleinführung und/oder des Steckverbinders vergossen und/oder umfasst die Kabeleinführung und/oder der Steckverbinder ein Anschlusskabel, welches mit der Kabeleinführung und/oder dem Steckverbinder vergossen ist, und/oder mit der Kabeleinführung und dem Anschlusskabel, wobei das Anschlusskabel mit einer Leiterplatte der des Vibrations- und/oder der Beschleunigungssensors verbunden, insbesondere verlötet, und vergossen ist.
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Das Vergießen erfolgt bevorzugt mittels einer Vergussmasse, um den Vibrations- und/oder der Beschleunigungssensor gegen äußere Einflüsse zu schützen und/oder einen stabilen, dauerhaften Betrieb und/oder Verbindung mit dem Anschlusskabel zu gewährleisten. Als Vergussmasse lässt sich beispielsweise Epoxidharz, Polyurethan, Acrylate und/oder Silikon verwenden. Bevorzugt ist der Vibrations- und/oder der Beschleunigungssensor derart vergossen, dass elektronische Bauteile des Vibrations- und/oder der Beschleunigungssensors der Vergussmasse vergossen sind, der Vibrations- und/oder der Beschleunigungssensor jedoch entnehmbar aus sowie innerhalb der Kabeleinführung und/oder des Steckverbinders gestaltet ist. Beispielsweise kann der Vibrations- und/oder der Beschleunigungssensor einen Platinenstecker, auch Randstecker oder Kantensteckverbinder genannt, aufweisen, mittels derer der Vibrations- und/oder der Beschleunigungssensor im regulären Betrieb insbesondere innerhalb des Motorgehäuses auf die Kabeleinführung und/oder den Steckverbinder aufgesteckt ist.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotor-Rührwerks ist die Kabeleinführung und/oder der Steckverbinder mit dem Motorgehäuse verschraubbar. Bevorzugt weist die Kabeleinführung und/oder der Steckverbinder eine Schraubmutter auf, die auf ein Gewinde des Motorgehäuse insbesondere fluiddicht und/oder staubdicht aufschraubbar ist. Besonders bevorzugt ist die Schraubmutter mit einer Dichtung versehen, beispielsweise eine umlaufende O-Ringdichtung.
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Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotor-Rührwerks ist innerhalb und/oder an der Kabeleinführung und/oder des Steckverbinders eine Motorsteuerung zum Steuern des Elektromotors vorgesehen. Gegenüber herkömmlichen Ausgestaltungen, bei denen das Motorgehäuse geöffnet werden musste, um für Wartungs- oder Reparaturzwecke Zugang zu der Motorsteuerung zu erhalten, was in der Regel recht komplex und zeitaufwendig ist, entfällt bei der vorgeschlagenen Lösung das Öffnen des Motorgehäuses. Da im Falle einer Fehlfunktion nur die Kabeleinführung und/oder der Steckverbinder mit der darin vorgesehenen Motorsteuerung ausgetauscht werden müssen, entfällt das Öffnen des Motorgehäuses, so dass die Wartung erheblich vereinfacht wird. Durch Anordnung der Motorsteuerung an bzw. in der Kabeleinführung und/oder in dem Steckverbinder verbessert sich auch die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotor-Rührwerk. Die Motorsteuerung umfasst insbesondere einen Mikroprozessor oder Mikrocontroller, der beispielsweise in die Kabeleinführung und/oder den Steckverbinder integriert und/oder eingesetzt oder auf die Kabeleinführung und/oder den Steckverbinder aufgesetzt ist.
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Mit anderen Worten ausgedrückt ist die Motorsteuerung bei der vorgeschlagenen Lösung gerade nicht innerhalb des Motorgehäuses räumlich beabstandet von der Kabeleinführung und/oder dem Steckverbinder beispielsweise unmittelbar an dem Elektromotor angeordnet, sondern innerhalb und/oder zugeordnet zu der Kabeleinführung und/oder dem Steckverbinder. Eine derartige Anordnung schließt insofern nicht aus, dass die Motorsteuerung von der Kabeleinführung und/oder dem Steckverbinder in das Motorgehäuse hineinreichen kann oder sogar in dem Motorgehäuse jedoch an der Kabeleinführung und/oder dem Steckverbinder angeordnet bzw. Teil dessen ist. Entscheidend ist, dass durch Austauschen der Kabeleinführung und/oder des Steckverbinders ebenso ein Austausch der Motorsteuerung einhergehen kann bzw. einhergeht.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotor-Rührwerks umfasst die Motorsteuerung eine Leiterplatte, auf welcher der Vibrations- und/oder der Beschleunigungssensor und ein Mikroprozessor oder ein Mikrocontroller angeordnet ist, ist die Motorsteuerung insbesondere Linux-basiert und/oder umfasst einen Webserver. Der Mikroprozessor oder Mikrocontroller ist bevorzugt ausgestaltet, den Elektromotor zu steuern. Dazu kann die Motorsteuerung ein Programm aufweisen, das durch den Mikroprozessor oder Mikrocontroller zum Steuern des Elektromotors ausführbar ist. Bevorzugt ist die Motorsteuerung ausgestaltet, mittels extern erhaltener Steuersignale, also von außerhalb der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotor-Rührwerks erhaltener Steuersignale, den Elektromotor zu steuern. Linux-basiert meint insbesondere, dass auf den Mikroprozessor oder Mikrocontroller ein Betriebssystem mit einer Linux-Kernel-Architektur vorgesehen ist. Bevorzugt ist das Betriebssystem veränderbar gestaltet und/oder durch den Webserver konfigurierbar. Besonders bevorzugt dient der Webserver einerseits zum Programmieren der Motorsteuerung und/oder andererseits zum Anzeigen und/oder Visualisieren von Betriebsparametern der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotor-Rührwerks.
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Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotor-Rührwerks weist diese/dieses einen innerhalb des Motorgehäuses angeordneten Umrichter für den Elektromotor auf, wobei die Motorsteuerung zum Überwachen und/oder Steuern des Umrichters ausgestaltet ist. Der Umrichter ist bevorzugt innerhalb eines Umrichtergehäuses und/oder benachbart zu dem Elektromotor und/oder beanstandet zu der Kabeleinführung und/oder dem Steckverbinder vorgesehen. Bevorzugt ist die Motorsteuerung zum Überwachen und/oder Steuern des Umrichters mittels wenigstens eines nachfolgend beschriebenen Sensors ausgestaltet.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotor-Rührwerks ist die Motorsteuerung zum Steuern wenigstens eines weiteren Elektromotors wenigstens einer weiteren Bohrlochpumpe, wenigstens einer weiteren Tauchmotorpumpe oder wenigstens eines weiteren Tauchmotors-Rührwerks ausgestaltet. Mit anderen Worten ist die Motorsteuerung ausgestaltet, beispielsweise mittels eines entsprechenden Programms, die wenigstens eine weitere Bohrlochpumpe, die wenigstens eine weitere Tauchmotorpumpe oder das wenigstens ein weitere Tauchmotors-Rührwerk zu steuern. Die wenigstens eine weitere Bohrlochpumpe, die wenigstens eine weitere Tauchmotorpumpe oder das wenigstens ein weitere Tauchmotors-Rührwerk kann beispielsweise benachbart oder entfernt zu der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder zu dem Tauchmotor-Rührwerk angeordnet sein und/oder mit dieser/diesem kommunikationstechnisch über die Ethernet Schnittstelle verbunden sein.
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Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotor-Rührwerks weist diese/dieses eine innerhalb des Motorgehäuses angeordneten Sensorikeinrichtung zum Erfassen wenigstens eines jeweiligen Betriebsparameters der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotors-Rührwerks auf, wobei die Sensorikeinrichtung räumlich von der Motorsteuerung abgesetzt angeordnet und mittels eines Feldbusses mit der Motorsteuerung verbunden ist. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotor-Rührwerks umfasst die Sensorikeinrichtung eine Mehrzahl mit der Sensorikeinrichtung verbindbarer Sensoren zum Erfassen eines jeweiligen Betriebsparameters der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotors-Rührwerks, wobei die Sensorikeinrichtung eine Sensorikplatine und eine Mehrzahl darauf vorgesehener Sensorsteckverbinder zum Anschließen der Mehrzahl Sensoren umfasst, und/oder wobei die Sensorikeinrichtung benachbart zu dem Elektromotor angeordnet ist. Insofern kann es sein, dass auf der Sensorikplatine selbst keine Sensoren vorhanden sind, sondern die Sensoren wiederum abgesetzt von der Sensorikplatine beispielsweise direkt an dem Elektromotor angeordnet sind.
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Demnach ist also vorgesehen, dass die Motorsteuerung räumlich beabstandet zu den Sensoren, die beispielsweise an dem Elektromotor vorgesehen sind, angeordnet ist. Die Sensorikeinrichtung weist bevorzugt einen Mikrocontroller oder dergleichen auf, um von den Sensoren erhaltene Sensorsignale mittels des Feldbusses der Motorsteuerung zuzuführen. Die Sensorikeinrichtung kann insofern einerseits die Sensorsignale ungefiltert mittels Feldbus an die Motorsteuerung weiterleiten oder zuvor eine Vorverarbeitung, beispielweise Filterung, der Sensorsignale durchführen, um derart die vorverarbeiteten Signale weiterzuleiten. Die Sensorikeinrichtung weist bevorzugt ein Sensorikgehäuse auf, innerhalb dessen die Sensorikplatine und die Sensorsteckverbinder angeordnet sind. Als Feldbus lässt sich prinzipiell jeder aus dem Stand der Technik bekannte Feldbus verwenden, beispielsweise Modbus oder Profibus. Die Sensoren können beispielsweise als Feuchtigkeitssensoren und/oder Temperatursensoren gestaltet sein. Ebenso oder alternativ kann die Motorsteuerung über weitere Sensoren verfügen, beispielsweise ebenso Feuchtigkeitssensoren und/Temperatursensoren.
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Unter einem Betriebsparameter ist regelmäßig eine gemessene Größe bzw. Kennzahl zu verstehen, die sich insbesondere auf einen Betrieb der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotor-Rührwerks bezieht. In einem einfachen Fall bezieht sich der Betriebsparameter beispielsweise auf die momentane Förderleistung der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotor-Rührwerks. Der Betriebsparameter kann beispielsweise Messdaten, ein Signal und/oder einen Wert umfassen. Der Betriebsparameter kann eine physikalische bzw. dimensionsbehaftete Kennzahl darstellen, sich auf physikalische Größen beziehen und/oder eine dimensionslose Kennzahl sein. Der Betriebsparameter kann ausgewählt sein aus einer Drehzahl bzw. einer Drehzahl des Elektromotors der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotor-Rührwerks, einer Förderhöhe, einer Zwischenkreisspannung, einem Motorstrom, einer Temperatur, einer Schwingung, einer Vibration, einer elektrischen Leistung, einer Betriebsspannung, einem Volumenstrom und/oder einer Schwingungsfunktion der Bohrlochpumpe, der Tauchmotorpumpe oder des Tauchmotor-Rührwerks.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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In den Zeichnungen zeigen
- Fig. 1
- eine schematisch perspektivische Ansicht einer Tauchmotorpumpe gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- Fig. 2
- eine schematisch perspektivische teilgeöffnete Ansicht der Tauchmotorpumpe gemäß Fig. 1,
- Fig. 3
- eine schematisch perspektivische Ansicht einer Kabeleinführung der Tauchmotorpumpe gemäß Fig. 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- Fig. 4
- eine schematisch perspektivische teilgeöffnete Ansicht der Kabeleinführung gemäß Fig. 3,
- Fig. 5
- eine schematisch perspektivische Ansicht einer Sensorikeinrichtung der Tauchmotorpumpe gemäß Fig. 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
- Fig. 6
- eine schematische teilgeöffnete Seitansicht eines Tauchmotor-Rührwerks gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbespiele
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Fig. 1 zeigt eine schematisch perspektivische Ansicht einer Tauchmotorpumpe 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, während Fig. 2 eine schematisch perspektivische teilgeöffnete Ansicht der Tauchmotorpumpe 1 der Fig. 1 zeigt.
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Die Tauchmotorpumpe 1 weist ein Pumpengehäuse 2 mit einem in der Zeichnungsebene axial oberbalb aufgesetztes und darauf aufgeschraubtes Motorgehäuse 3 auf. Das Pumpengehäuse 2 weist einen in der Zeichnungsebene axial unten vorgesehenen und nur angedeuteten Einlass 4 bzw. Saugmund auf, durch den ein Fördermedium, beispielsweise Wasser oder Abwasser, mittels eines in dem Pumpengehäuse 2 vorgesehenen, nicht gezeigten Laufrads angesaugt wird, um dann durch einen radial seitlich an dem Pumpengehäuse 2 vorgesehenen Auslassstutzen 5 hinausgefördert zu werden.
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Innerhalb des ebenso wie das Pumpengehäuse 2 metallen ausgeführten Motorgehäuses 3 ist ein Elektromotor 6 vorgesehen, der das Laufrad mittels einer nicht gezeigten, sich axial erstreckenden Motorwelle antreibt. Das sich axial, zylinderartig erstreckende Motorgehäuse 3 sowie entsprechend das in der Zeichnungsebene axial darunter angeordnete Pumpengehäuse 2 ist getaucht, befindet sich im regulären Betrieb wenigstens zum Teil insbesondere vollständig innerhalb des Fördermediums eingetaucht.
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Das Motorgehäuse 3 ist zweiteilig ausgeführt, wobei die beiden Teile mittels sich axial erstreckender Schrauben miteinander verbunden sind. In dem unteren zylinderartigen Teil ist der Elektromotor 6 angeordnet, während in dem oberen geschlossenen, haubenartigen Teil innerhalb eines zylinderartigen Umrichtergehäuses ein mit dem Elektromotor 6 verbundener Umrichter 7 vorgesehen ist. Außen an dem oberen haubenartigen Teil ist in der Zeichnungsebene axial oben ein Griff 8 zum Aufstellen und Transportieren der Tauchmotorpumpe 1 angeformt.
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An dem oberen haubenartigen Teil sind zwei Kabeleinführungen 9 vorgesehen, die jeweils radial beabstandet zueinander und zu dem Griff 8 durch entsprechende Öffnungen axial leicht geneigt durch das Motorgehäuse 3 zum Einführen von Haupt- und Steuerleitungen 10 als Anschlusskabel für die Tauchmotorpumpe 1 hindurchgeführt sind. Während Fig. 1 beide Kabeleinführungen 9 zeigt, ist in der teilgeöffneten Ansicht der Tauchmotorpumpe 1 der Fig. 2 nur eine einzige Kabeleinführung 9 gezeigt. Ebenso kann die Tauchmotorpumpe 1 nur eine einzige Kabeleinführung 9 für die Haupt- und Steuerleitungen 10 aufweisen. Die Kabeleinführung 9 kann ferner als nicht gezeigter Steckverbinder gestaltet sein.
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Die in Fig. 3 schematisch perspektivisch sowie in Fig. 4 schematisch perspektivisch sowie teilgeöffnet gezeigte Kabeleinführung 9 weist ein metallenes zylinderartiges Gehäuse 11 auf, das durch die Öffnung des Motorgehäuses 3 derart hindurchgeführt ist, dass im regulären Betrieb ein äußerer Teil außerhalb des Motorgehäuses 3 und ein innerer Teil innerhalb des Motorgehäuses vorgesehen ist. An dem äußeren Teil ist ein sich radial von dem zylinderartigen Gehäuse 10 weg erstreckender in axialer Draufsicht ovalartiger Kragen 12 vorgesehen, der berührend an dem Motorgehäuse 3 anliegt.
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Im den Kragen 12 sind zwei entgegensetzt angeordnete Bohrungen vorgesehen, durch die Schrauben in das Motorgehäuse 3 hindurchgeführt sind, um die Kabeleinführung 9 ortsfest an dem Motorgehäuse 3 zu befestigen. Der Kragen 12 weist eine um das zylinderartige Gehäuse 11 herum erstreckende Nut auf, in die eine nicht gezeigte O-Ringdichtung eingesetzt ist, die derart den Kragen 12 und damit die Kabeleinführung 9 gegenüber dem Motorgehäuse 3 fluiddicht abgedichtet. Die Steuerleitung 10 ist außenseitig in das zylinderartige Gehäuse 11 eingeführt und mittels einer Überwurfmutter 13 und nicht gezeigtem durch die Überwurfmutter 13 komprimierten Dichtungsring fluiddicht an der Kabeleinführung 9 fixiert.
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Innerhalb der Kabeleinführung 9 ist eine Motorsteuerung 14 zum Steuern des Elektromotors 6 vorgesehen. Die Motorsteuerung 14 ist an dem inneren Teil der Kabeleinführung 9 und insofern innerhalb der Kabeleinführung 9 sowie im regulären Betrieb der Tauchmotorpumpe 1 bzw. installierten Zustand der Kabeleinführung 9 innerhalb des Motorgehäuses 3 angeordnet. Die Motorsteuerung 14 weist eine Leiterplatte 15 mit einem darauf angeordneten Mikroprozessor 16 oder einem Mikrocontroller sowie weiteren auf der Leiterplatte 15 vorgesehenen elektronischen Bauelementen auf. Der Mikroprozessor 16 weist ein Linux-basiertes Betriebssystem auf, auf dem ein Steuerungsalgorithmus zum Anfahren des Elektromotors 6 und zum Reinigen der Tauchmotorpumpe 1 abläuft.
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Auf dem Linux-basierten Betriebssystem läuft ferner ein Webserver, mittels dessen der Steuerungsalgorithmus parametrierbar ist. Zudem ist die Motorsteuerung 14 mittels des Steuerungsalgorithmus zum Überwachen und Steuern des Umrichters 7 ausgestaltet. Daneben ist der Steuerungsalgorithmus der Motorsteuerung 14 eingerichtet, Sensordaten, insbesondere Druck und/oder Temperatur, von der Tauchmotorpumpe 1, insbesondere zwecks Steuerung der Tauchmotorpumpe 1 und bedarfsweise eine Fehlerdiagnose und/oder -meldung der Tauchmotorpumpe 1 durchzuführen. Der Steuerungsalgorithmus erlaubt zudem das Steuern wenigstens eines weiteren Elektromotors wenigstens einer weiteren Tauchmotorpumpe, die entfernt oder benachbart zu der Tauchmotorpumpe 1 vorgesehen ist.
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Zudem oder alternativ ist innerhalb der Kabeleinführung 9 ist ein Vibrations- und/oder Beschleunigungssensor 17 zum Detektieren von Vibrationen und/oder Beschleunigungen der Bohrlochpumpe 1 in zwei, bevorzugt drei Dimensionen zwecks Erfassens eines Betriebsparameters der Bohrlochpumpe 1 vorgesehen. Der Vibrations- und/oder Beschleunigungssensor 17 ist auf der Leiterplatte 15 und insofern ebenso an dem inneren Teil der Kabeleinführung 9 und innerhalb der Kabeleinführung 9 sowie im regulären Betrieb der Tauchmotorpumpe 1 bzw. installierten Zustand innerhalb des Motorgehäuses 3 angeordnet. Derart ist der Vibrations- und/oder der Beschleunigungssensor 17 schwingungstechnisch an die Kabeleinführung 9 sowie an das Motorgehäuse 3 angebunden. Der Vibrations- und/oder der Beschleunigungssensor 17 ist eingerichtet, Vibrationen und/oder Schwingungen bis 1 kHz, bevorzugt bis 500 Hz und besonders bevorzugt bis 300 Hz zu erfassen.
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Die Motorsteuerung 14 ist einschließlich der Leiterplatte 15 mit den darauf angeordneten elektronischen Bauelementen und dem Mikroprozessor 16 sowie des Vibrations- und/oder Beschleunigungssensor 17 mit einem Vergussmaterial vergossen. Die Leiterplatte 14 ist mittels eines daran vorgesehenen Platinensteckers in eine entsprechende an der Kabeleinführung 9 vorgesehenen Buchse 18 axial eingesteckt, so dass die Motorsteuerung 14 derart austauschbar gestaltet ist. Die Leiterplatte 14 erstreckt sich im montierten Zustand von der Buchse 18 in das Motorgehäuse 3 hinein und ist von einer auf die Kabeleinführung 9 axial aufsteckbaren Kappe 19 aus einem Kunststoff abgedeckt.
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Ein Ende des Anschlusskabels 10 ist ebenso innerhalb der Kabeleinführung 9 vergossen, wobei das Anschlusskabel 10 mit einer weiteren innerhalb der Kabeleinführung 9 vorgesehenen Leiterplatte verlötet ist. Auf der weiteren Leiterplatte kann zudem eine Ethernet Schnittstelle, insbesondere eine Single Pair Ethernet Schnittstelle, vorgesehen sein, die durch das Anschlusskabel 10 kontaktierbar ist. Die Single Pair Ethernet Schnittstelle ist bevorzugt nach einem IEEE 802.3 SPE Standard gestaltet, beispielsweise gemäß 802.3bp 2016-06, 802.3bw 2015-10, 802.3da, 802.3dg, 802.3cg 2019-11 oder dergleichen. Ferner sind auf dieser weiteren Leiterplatte die Buchse 18 sowie zwei Stecker 20 vorgesehen, die sich im installierten Zustand der Kabeleinführung 9 axial in das Motorgehäuse 3 hinein erstrecken. Mittels des Steckers 20 lassen sich Litzen für einen Sicherheitskreis des Elektromotors 6 verbinden.
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Zudem ist mittels des Steckers 20 eine in Fig. 5 gezeigte Sensorikeinrichtung 21 kontaktierbar, wobei die Motorsteuerung 14 und die Sensorikeinrichtung 21 mittels eines Feldbusses miteinander kommunizieren. Die Sensorikeinrichtung 21 ist in einem Sensorikgehäuse 22 vorgesehen, wobei in Fig. 5 eine Sensorikplatine 23 nach Art einer Explosionsansicht aus dem nur zum Teil gezeigten Sensorikgehäuse 22 herausgenommen dargestellt ist.
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Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Sensorikeinrichtung 21 innerhalb des Motorgehäuses 3 jedoch räumlich abgesetzt, also beanstandet, von der Motorsteuerung 14 bzw. der Kabeleinführung 9 angeordnet. Konkret ist die Sensorikeinrichtung 21 an dem Umrichter 7 etwa 10 bis 15 cm entfernt von der Kabeleinführung 9 vorgesehen und wie vorbeschrieben mittels des Feldbusses mit der Motorsteuerung 14 verbunden. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, sind auf der Sensorikplatine 23 eine Mehrzahl Sensorsteckverbinder 24 vorgesehen, die mit jeweiligen Sensoren 25, nur exemplarisch gezeigt, zum Erfassen eines jeweiligen Betriebsparameters der Tauchmotorpumpe 1, beispielsweise Temperatur des Elektromotors 6, verbindbar sind.
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Anstelle einer Tauchmotorpumpe 1 lässt sich die vorgeschlagene Lösung auch bei einer nicht gezeigten Bohrlochpumpe oder einem Tauchmotor-Rührwerk 26 verwenden, wobei ein Rührflügel 27 des Tauchmotor-Rührwerks 26 als Laufrad zu verstehen ist. Fig. 6 zeigt ein solches Tauchmotor-Rührwerk 26 in einer schematisch teilgeöffneten Seitansicht gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit der Kabeleinführung 9 und der Sensorikeinrichtung 21. Ebensolches gilt für den Steckverbinder, der analog zu der Kabeleinführung 9 gestaltbar ist.
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Die beschriebenen Ausführungsbeispiels sind lediglich Beispiele, die im Rahmen der Ansprüche auf vielfältige Weise modifiziert und/oder ergänzt werden können. Jedes Merkmal, das für ein bestimmtes Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, kann eigenständig oder in Kombination mit anderen Merkmalen in einem beliebigen anderen Ausführungsbeispiel genutzt werden. Jedes Merkmal, dass für ein Ausführungsbeispiel einer bestimmten Kategorie beschrieben wurde, kann auch in entsprechender Weise in einem Ausführungsbeispiel einer anderen Kategorie eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste
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| Tauchmotorpumpe |
1 |
| Pumpengehäuse |
2 |
| Motorgehäuse |
3 |
| Einlass |
4 |
| Auslassstutzen |
5 |
| Elektromotor |
6 |
| Umrichter |
7 |
| Griff |
8 |
| Kabeleinführung |
9 |
| Haupt- und Steuerleitung, Anschlusskabel |
10 |
| Gehäuse |
11 |
| Kragen |
12 |
| Überwurfmutter |
13 |
| Motorsteuerung |
14 |
| Leiterplatte |
15 |
| Mikroprozessor |
16 |
| Vibrations- und/oder Beschleunigungssensor |
17 |
| Buchse |
18 |
| Kappe |
19 |
| Stecker |
20 |
| Sensorikeinrichtung |
21 |
| Sensorikgehäuse |
22 |
| Sensorikplatine |
23 |
| Sensorsteckverbinder |
24 |
| Sensor |
25 |
| Tauchmotor-Rührwerk |
26 |
| Rührflügel |
27 |