DE19505543A1 - Centrifugal pump with sensor for speed of rotation detection - Google Patents

Centrifugal pump with sensor for speed of rotation detection

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Abstract

The centrifugal pump includes a disc or foil-shaped area (4) made of several layers of plastic. This area is fixed to one side of the rotor, at right angles to the rotor axis, and can not be twisted around the axis. It partially surrounds the rotor, and it may be U-, V- or horseshoe-shaped, or be part of a ring shape. At least one of the plastic layers incorporates a printed circuit board, with a flat coil or spiral (11) which acts as a sensor to measure the rotational speed of the pump. A temperature sensor (12) is also fitted to the plastic area, and signals from both temp. and rotation sensors are processed by an electronic module fitted onto the pump.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe mit mindestens einem Metallteil, insbesondere einem Magneten im Laufrad und mit mindestens einem Sensor insbesondere einer Spule am Stator.The invention relates to a centrifugal pump with at least a metal part, especially a magnet in the impeller and with at least one sensor, in particular a coil on the stator.

Es ist bekannt, am Laufrad einer Kreiselpumpe zwei Magnete diametral gegenüberliegend zu befestigen und an der Wand der Pumpenkammer eine Spule als Sensor anzuordnen, die über eine Elektronik die Drehzahl der Pumpe angibt. Diese bekannte Konstruktion ist aufwendig in der Herstellung und Montage.It is known to have two magnets on the impeller of a centrifugal pump To be fixed diametrically opposite and on the wall the pump chamber to arrange a coil as a sensor, the indicates the speed of the pump via electronics. These known construction is complex to manufacture and Assembly.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kreiselpumpe der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß der Sensor bzw. die Sensoren bei einfacher Bauweise und Herstellung leicht zu montieren sind. The object of the invention is to provide a centrifugal pump to improve the type mentioned so that the sensor or the sensors with a simple design and manufacture are easy to assemble.  

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zu einer Seite des Laufrades rechtwinklig zur Laufradachse ein scheiben- oder folienförmiger Teil (Flächenteil) unverdrehbar befestigt ist, das die Laufradwelle zumindest teilweise umgibt und das den/die Sensoren aufweist.This object is achieved in that to one side of the impeller perpendicular to the Impeller axis is a disc or film-shaped part (Area part) is non-rotatably attached, which the At least partially surrounds the impeller shaft and that Has sensors.

Auf einem solchen Flächenteil läßt sich die Spule insbesondere in Form einer oder mehrerer übereinanderliegender Spiralen besonders einfach, z. B. durch Aufdrucken befestigen. Hierbei wird eine besonders platzsparende Bauweise erreicht und ein Montieren ist besonders leicht durchführbar.The coil can be placed on such a surface part especially in the form of one or more superimposed spirals particularly simple, e.g. B. fasten by printing. This will be a special one space-saving design achieved and assembly is particularly easy to carry out.

Vorzugsweise wird vorgeschlagen, daß das Flächenteil einen materialfreien Sektor aufweist, durch den die Laufradwelle als Normale verläuft. Hierbei kann das Flächenteil teilringförmig, U-förmig, hufeisenförmig oder V-förmig sein.It is preferably proposed that the surface part has a material-free sector through which the Impeller shaft runs as normal. Here it can Partial ring-shaped, U-shaped, horseshoe-shaped or Be V-shaped.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Flächenteil aus mehreren Lagen, insbesondere aus Kunststoff besteht. Hierbei kann mindestens eine Lage des Flächenteils eine Leiterplatte sein. Auch ist hierbei von Vorteil, wenn mindestens eine der Lagen des Flächenteils als Sensor eine flache Spule oder eine Spirale aufweist.It is particularly advantageous if the surface part is made of several layers, in particular made of plastic. Here, at least one position of the surface part can be one PCB. It is also an advantage if at least one of the layers of the surface part as a sensor has a flat coil or a spiral.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwei oder mehr Lagen jeweils eine Lage aufweisen, die übereinanderliegend einen Sensor bilden. Auch wird vorgeschlagen, daß das Flächenteil eine obere Lage, ein oder zwei mittlere Lagen und eine Bodenlage aufweist.It is particularly advantageous if two or more layers each have one layer, one on top of the other form a sensor. It is also suggested that A top layer, one or two middle layers and has a bottom layer.

Vorzugsweise sollte das Flächenteil zwischen dem Stator des Elektromotors und dem Lagerschild liegen, das den Motor vom Pumpenraum trennt. The surface part should preferably be between the stator of the electric motor and the end shield, which the Separates the motor from the pump room.  

Eine einfache Befestigung wird erreicht, wenn das Flächenteil durch Zapfen am Motorenstator insbesondere an der Wickelkopfkappe form- und/oder befestigt ist.Easy attachment is achieved when that Surface part in particular by pins on the motor stator the end cap is shaped and / or attached.

Vorteilhafter Weise wird vorgeschlagen, daß das Flächenteil mindestens einen Temperatursensor aufweist. Hierbei können die Signale des/der Temperatursensors(en) und/oder des/der Drehzahlsensoren durch eine Elektronik ausgewertet werden, die als Modul an der Pumpe befestigt ist.It is advantageously proposed that the Surface part has at least one temperature sensor. The signals from the temperature sensor (s) and / or the / the speed sensors by electronics are evaluated, which are attached to the pump as a module is.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention is in the Drawings shown and will be described in more detail below described. Show it:

Fig. 1 Ein mehrlagiges Flächenteil in der Draufsicht. Fig. 1 A multi-layer surface part in plan view.

Fig. 2 Das Flächenteil nach Fig. 1 in einer Seiten­ ansicht. Fig. 2 The flat part of FIG. 1 in a side view.

Fig. 3 Einzelne Lagen des Flächenteils. Fig. 3 individual layers of the surface part.

Fig. 4 Einen achsialen Schnitt durch einen Stator eines Elektromotors mit an der Wickelkopfkappe kopfseitig befestigtem Flächenteil und Fig. 4 shows an axial section through a stator of an electric motor with the surface part attached to the end cap on the end of the winding head and

Fig. 5 eine Stirnansicht des Motorenstators mit befestigtem Flächenteil. Fig. 5 is an end view of the motor stator with a fixed surface part.

Der elektrische Antriebsmotor einer Kreiselpumpe weist einen Stator 1 auf, dessen Wicklungen 2 zu beiden Stirnseiten durch Kappen 3a, 3b abgedeckt sind. An der, der nicht dargestellten Pumpe zugewandten Wickelkopfkappe ist ein Flächenteil 4 befestigt, das aus einer starren oder flexiblen Scheibe oder einer Folie mit mehreren Lagen besteht. Das Flächenteil 4 ist durch eine Schnappverbindung mit der Kappe 3a verbunden. Hierzu ragen an der Kunststoffkappe 3 nach außen Zapfen 5 vor, die Öffnungen 6 im Flächenteil 4 durchdringen.The electric drive motor of a centrifugal pump has a stator 1 , the windings 2 of which are covered on both ends by caps 3 a, 3 b. On the winding head cap facing the pump, not shown, a surface part 4 is attached, which consists of a rigid or flexible disk or a film with several layers. The surface part 4 is connected by a snap connection to the cap 3 a. For this purpose, pins 5 protrude outward from the plastic cap 3 and penetrate the openings 6 in the flat part 4 .

Das Flächenteil 4 ist im Ausführungsbeispiel teilringförmig und insbesondere U-förmig bzw. hufeisenförmig. Es kann aber auch V-förmig sein. Ferner kann eine U-Form auch mehr oder weniger rechtwinklig abgebogene Ecken besitzen, die die Schenkel des U′s mit der Basis verbinden.The surface part 4 is in the embodiment part-ring-shaped and in particular U-shaped or horseshoe-shaped. But it can also be V-shaped. Furthermore, a U-shape can also have more or less bent corners that connect the legs of the U's to the base.

Das Flächenteil besteht aus mehreren Lagen 7 bis 10, die in Fig. 3 dargestellt sind. Hierbei bildet die Lage 7 die obere Lage, die Lagen 8, 9 mittlere Zwischenlagen und die Lage 10 eine Bodenlage, die an der Wickelkopfkappe 3a anliegt. Mindestens auf eine dieser Lagen, im Ausführungsbeispiel auf allen dieser Lagen, ist auf diametral gegenüberliegenden Seiten jeweils eine Spirale 11 aus leitendem Material, insbesondere aus Metall aufgeätzt und/oder aufgedruckt, die die Funktion einer Spule übernimmt und damit als Sensor wirkt. Die Funktion dieses Sensors wird wesentlich verbessert, wenn mehrere dieser Spiralen übereinander angeordnet sind, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Hier sind auf jeder der Lagen 7 bis 10 Spiralen aufgedruckt. Alternativ können aber auch die Spiralen auf andere Weise hergestellt und befestigt werden.The surface part consists of several layers 7 to 10 , which are shown in Fig. 3. Here, the layer 7 constitutes the upper layer, the layers 8, 9 mean the intermediate layers and the layer 10 abuts a bottom layer attached to the winding head cap 3 a. At least on one of these layers, in the exemplary embodiment on all of these layers, a spiral 11 made of conductive material, in particular made of metal, is etched and / or printed on diametrically opposite sides, which takes over the function of a coil and thus acts as a sensor. The function of this sensor is significantly improved if several of these spirals are arranged one above the other, as shown in FIG. 3. Here, 7 to 10 spirals are printed on each of the layers. Alternatively, the spirals can also be produced and attached in a different way.

Die Lagen 7 bis 10 sind übereinander befestigt und bilden damit das Flächenteil wie es in den Fig. 1, 2, 4 und 5 dargestellt ist. Am Flächenteil 4 ist noch bedarfsweise ein Temperatursensor 12 auf der der Pumpe zugewandten Seite und seitlich ein Anschlußkabel 13 befestigt. Das Anschlußkabel wird vorzugsweise seitlich des Stators zur gegenüberliegenden Wickelkopfkappe 3b geführt und ist an eine Steckerleiste 14 angeschlossen. The layers 7 to 10 are fastened one above the other and thus form the flat part as shown in FIGS. 1, 2, 4 and 5. If necessary, a temperature sensor 12 is also attached to the surface part 4 on the side facing the pump and a connecting cable 13 is attached to the side. The connecting cable is preferably led laterally of the stator to the opposite end cap 3 b and is connected to a plug connector 14 .

Die einzelnen übereinander liegenden Spiralen 11 der Lagen 7 bis 10 sind miteinander elektrisch verbunden und die äußerste Spirale der Lage 7 ist durch eine Isolierung 15 insbesondere durch eine Isolierfolie oben bedeckt. Der Temperatursensor steht über Lage 7 hervor, um beim Lagerschild (Abtrennung zum Pumpenmedium) einen Anpreßdruck zu bewirken (= besserer thermischer Übergang). Der Temperatursensor selbst liegt im eingebauten Zustand in einer Ausstanzung des "Flächenteils". Der Temperatursensor 12 liegt oben auf der obersten Lage 7 auf und kann zumindest zum Teil in eine Vertiefung des Flächenteils eingedrückt sein. Mindestens eine der Lagen 7 bis 10 besteht vorzugsweise aus einer Leiterplatte.The individual spirals 11 of the layers 7 to 10 lying one above the other are electrically connected to one another and the outermost spiral of the layer 7 is covered at the top by insulation 15, in particular by an insulating film. The temperature sensor protrudes above layer 7 in order to cause a contact pressure on the end shield (separation from the pump medium) (= better thermal transition). When installed, the temperature sensor itself lies in a punched-out area. The temperature sensor 12 lies on top of the uppermost layer 7 and can at least partially be pressed into a recess in the surface part. At least one of the layers 7 to 10 preferably consists of a printed circuit board.

Das am Stator 1 befestigte Flächenteil sehr geringer Bauhöhe liegt damit im befestigten Zustand zwischen dem Stator und dem Lagerschild der Pumpe und damit sehr nahe dem Pumpenlaufrad, das ein oder zwei Magnete trägt, die beim Vorbeifahren an den Spiralen 11 bzw. den Spulen Spannungen und damit Ströme erzeugen, die von einer Elektronik ausgewertet werden, die als Modul an der Pumpe befestigt ist. Hierdurch kann die Drehzahl der Pumpe exakt bestimmt werden.The surface part fastened to the stator 1 of very low height is thus in the fastened state between the stator and the end shield of the pump and thus very close to the pump impeller, which carries one or two magnets, which, when passing the spirals 11 or the coils, tension and thus Generate currents that are evaluated by electronics that are attached to the pump as a module. This enables the speed of the pump to be precisely determined.

Auswertung Temperatur: Sensor liegt in Reihe zu den Spulen, daher weiterhin nur zwei Verbindungsleitungen 13.Temperature evaluation: sensor is in series with the coils, therefore only two connecting lines 13 .

Claims (13)

1. Kreiselpumpe mit mindestens einem Metallteil, insbesondere einem Magneten im Laufrad und mit mindestens einem Sensor insbesondere einer Spule am Stator, dadurch gekennzeichnet, daß zu einer Seite des Laufrades rechtwinklig zur Laufradachse ein scheiben- oder folienförmiger Teil (Flächenteil) (4) unverdrehbar befestigt ist, das die Laufradwelle zumindest teilweise umgibt und das den/die Sensoren (11) aufweist.1. Centrifugal pump with at least one metal part, in particular a magnet in the impeller and with at least one sensor, in particular a coil on the stator, characterized in that on one side of the impeller at right angles to the impeller axis, a disk-shaped or foil-shaped part (surface part) ( 4 ) is non-rotatably fastened that at least partially surrounds the impeller shaft and that has the sensor (s) ( 11 ). 2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenteil (4) einen materialfreien Sektor (4a) aufweist, durch den die Laufradwelle als Normale verläuft.2. Centrifugal pump according to claim 1, characterized in that the surface part ( 4 ) has a material-free sector ( 4 a) through which the impeller shaft runs as normal. 3. Kreiselpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenteil (4) teilringförmig, U-förmig, hufeisenförmig oder V-förmig ist.3. Centrifugal pump according to claim 2, characterized in that the flat part ( 4 ) is partially annular, U-shaped, horseshoe-shaped or V-shaped. 4. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenteil (4) aus mehreren Lagen (7-10) insbesondere aus Kunststoff besteht. 4. Centrifugal pump according to one of the preceding claims, characterized in that the surface part ( 4 ) consists of several layers ( 7-10 ) in particular made of plastic. 5. Kreiselpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Lage des Flächenteils eine Leiterplatte ist.5. Centrifugal pump according to claim 4, characterized characterized that at least one layer the surface part is a printed circuit board. 6. Kreiselpumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Lagen (7-10) des Flächenteils (4) als Sensor eine flache Spule oder eine Spirale (11) aufweist.6. Centrifugal pump according to claim 4 or 5, characterized in that at least one of the layers ( 7-10 ) of the surface part ( 4 ) has a flat coil or a spiral ( 11 ) as a sensor. 7. Kreiselpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spirale (11) auf das Flächenteil (4) oder auf eine Lage des Flächenteils (7-10) durch ein Ätz- und/oder Aufdruckverfahren angeordnet ist.7. Centrifugal pump according to claim 6, characterized in that the spiral ( 11 ) on the surface part ( 4 ) or on a layer of the surface part ( 7-10 ) is arranged by an etching and / or printing process. 8. Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Lagen (7-10) jeweils eine Lage aufweisen, die übereinander liegend einen Sensor bilden.8. Centrifugal pump according to one of the preceding claims 4 to 7, characterized in that two or more layers ( 7-10 ) each have a layer which form a sensor lying one above the other. 9. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenteil (4) eine obere Lage (7), ein oder zwei mittlere Lagen (8, 9) und eine Bodenlage (10) aufweist.9. Centrifugal pump according to one of the preceding claims, characterized in that the flat part ( 4 ) has an upper layer ( 7 ), one or two middle layers ( 8 , 9 ) and a bottom layer ( 10 ). 10. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenteil (4) zwischen dem Stator (1) des Elektromotors und dem Lagerschild liegt, das den Motor vom Pumpenraum trennt.10. Centrifugal pump according to one of the preceding claims, characterized in that the surface part ( 4 ) between the stator ( 1 ) of the electric motor and the end shield, which separates the motor from the pump chamber. 11. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenteil (4) durch Zapfen (5) am Motorenstator (1) insbesondere an der Wickelkopfkappe (3a) form- und/oder befestigt ist. 11. Centrifugal pump according to one of the preceding claims, characterized in that the surface part ( 4 ) by means of pins ( 5 ) on the motor stator ( 1 ) in particular on the end cap ( 3 a) is shaped and / or attached. 12. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenteil (4) mindestens einen Temperatursensor (12) aufweist.12. Centrifugal pump according to one of the preceding claims, characterized in that the surface part ( 4 ) has at least one temperature sensor ( 12 ). 13. Kreiselpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale des/der Temperatursensors(en) (12) und/oder des/der Drehzahlsensoren (11) durch eine Elektronik ausgewertet werden, die als Modul an der Pumpe befestigt ist.13. Centrifugal pump according to claim 12, characterized in that the signals of the / the temperature sensor (s) ( 12 ) and / or of the / the speed sensors ( 11 ) are evaluated by electronics which is attached as a module to the pump.
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