干運(yùn)行識(shí)別裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種泵的干運(yùn)行識(shí)別裝置，其具有超聲波變換器(8)，該超聲波變換器被設(shè)計(jì)為設(shè)置在泵殼體(24)中，并與用于產(chǎn)生具有預(yù)設(shè)頻率的電信號(hào)的頻率發(fā)生器(2)電連接。該裝置的分析單元(10)用于分析出現(xiàn)在超聲波變換器(8)上的電信號(hào)，并由此被設(shè)計(jì)為，根據(jù)電信號(hào)的信號(hào)電平來(lái)檢測(cè)超聲波變換器(8)是否與液體相接觸。
【專(zhuān)利說(shuō)明】干運(yùn)行識(shí)別裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種泵的干運(yùn)行識(shí)別裝置以及一種泵機(jī)組。

【背景技術(shù)】
[0002] 為了防止泵的干運(yùn)行，已知的方法是測(cè)量泵的泵殼體和泵送液體之間的電導(dǎo)率。 在沒(méi)有液體的情況下不會(huì)形成與泵殼體的導(dǎo)電接觸，并且電阻將急劇升高。這種測(cè)量系統(tǒng) 的缺點(diǎn)在于，電接觸嚴(yán)重依賴于液體的電導(dǎo)率，并且干運(yùn)行的確定通常需要一定的時(shí)間。
[0003] 專(zhuān)利文獻(xiàn)EP 1510698 A2提出，使用設(shè)置在位于泵上的管道法蘭中的振動(dòng)叉來(lái)識(shí) 別泵的干運(yùn)行。振動(dòng)叉將周期性地振動(dòng)。相比于振動(dòng)叉與水相接觸的情況，當(dāng)振動(dòng)叉只與 空氣接觸時(shí)，振動(dòng)將由于較低的阻尼而具有更長(zhǎng)的衰減時(shí)間。該結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)在于，必須在泵 上安裝附加的管道法蘭，以便為振動(dòng)叉提供足夠的空間。此外，激勵(lì)在此是發(fā)生在低頻率。 因此必須通過(guò)多次激勵(lì)來(lái)確定衰減時(shí)間，以便能夠排除激勵(lì)本身對(duì)識(shí)別干運(yùn)行的影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 因此本發(fā)明的目的在于提出一種裝置，其能夠以緊湊的結(jié)構(gòu)快速地識(shí)別出泵殼體 中的泵的干運(yùn)行。
[0005] 本發(fā)明的目的通過(guò)一種干運(yùn)行識(shí)別裝置和一種泵機(jī)組來(lái)實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選的實(shí)施方式將 由以下內(nèi)容給出。在此，在本申請(qǐng)中給出的特征可以單獨(dú)地設(shè)置，但是也可以通過(guò)適當(dāng)?shù)慕M 合提供更多的實(shí)施方式。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的泵的干運(yùn)行識(shí)別裝置具有：超聲波變換器，其設(shè)置在泵殼體中并與 用于產(chǎn)生具有預(yù)設(shè)頻率的電信號(hào)的頻率發(fā)生器電連接；和分析單元，該分析單元用于分析 位于超聲波變換器上的電信號(hào)，并為此被設(shè)計(jì)為：根據(jù)電信號(hào)的電平來(lái)檢測(cè)是否存在超聲 波變換器與液體的接觸。超聲波變換器將電振動(dòng)轉(zhuǎn)化為機(jī)械振動(dòng)。在此，振動(dòng)頻率處于超 聲波范圍內(nèi)。當(dāng)超聲波變換器與空氣相接觸時(shí)，超聲波變換器可以根據(jù)其激勵(lì)頻率小幅衰 減地振動(dòng)。在此，超聲波變換器具有特定的電特征，例如特定的阻抗。在此，術(shù)語(yǔ)阻抗代表 復(fù)數(shù)電阻（komplexen Winderstand)，在此可以只關(guān)注阻抗的實(shí)數(shù)部分。當(dāng)超聲波變換器與 液體、優(yōu)選為水接觸時(shí)，會(huì)有部分機(jī)械性振動(dòng)能量傳遞至水中。由此使得振動(dòng)衰減，這將導(dǎo) 致超聲波變換器的振動(dòng)方式發(fā)生變化。這種變化可以通過(guò)超聲波變換器上的特定電特征來(lái) 測(cè)量。因此，例如超聲波變換器的阻抗是可以改變的。
[0007] 分析單元被設(shè)計(jì)用于評(píng)估超聲波變換器上的電信號(hào)。為此，分析單元具有電子器 件，用以根據(jù)電信號(hào)或電信號(hào)的變化來(lái)識(shí)別超聲波變換器是否與液體相接觸。根據(jù)本發(fā)明， 將分析單元的電路設(shè)計(jì)為，可以對(duì)所測(cè)得的電信號(hào)的電平進(jìn)行分析，并根據(jù)該電平識(shí)別超 聲波變換器是否與液體相接觸。
[0008] 超聲波變換器在超聲波范圍中的機(jī)械振動(dòng)對(duì)人來(lái)說(shuō)是聽(tīng)不見(jiàn)的。此外，超聲波振 動(dòng)可以快至具有約50 μ s和更短的振動(dòng)周期，從而能夠足夠快地識(shí)別出超聲波變換器與液 體接觸的變化。因此，根據(jù)超聲波變換器的電特征的變化并通過(guò)對(duì)電信號(hào)的分析可以識(shí)別 出干運(yùn)行。
[0009] 優(yōu)選將超聲波變換器設(shè)置在泵的泵殼體中。優(yōu)選超聲波變換器具有較小的結(jié)構(gòu)， 從而使其能夠在泵殼體的內(nèi)部空間中與液體相接觸，并且不會(huì)損害泵的抽吸效應(yīng)。
[0010] 優(yōu)選超聲波變換器具有平整的表面，該表面可以在安裝位置上與液體相接觸。該 平整的表面構(gòu)成均勻的接觸面。優(yōu)選該平整的表面齊平地與附近的泵殼體的內(nèi)側(cè)面相鄰 接，因此超聲波變換器本身不會(huì)伸入泵殼體的內(nèi)部空間中。
[0011] 此外，優(yōu)選超聲波變換器具有螺紋，超聲波變換器可以通過(guò)該螺紋特別是液體密 封地與泵殼體用螺絲擰緊。由此可以將超聲波變換器安裝在泵殼體上，在泵殼體上存在螺 紋、特別是螺紋孔形式的相應(yīng)的插口。因此超聲波變換器可以被很容易地更換。特別優(yōu)選 將該螺紋設(shè)計(jì)為，可以使超聲波變換器擰入已經(jīng)存在于泵殼體上的、具有相應(yīng)的配對(duì)螺紋 (Gegenwind)的開(kāi)口中，例如排氣孔。由此，超聲波變換器可以構(gòu)成泵的擴(kuò)展部分。
[0012] 頻率發(fā)生器被設(shè)計(jì)用于產(chǎn)生具有預(yù)設(shè)頻率的電信號(hào)。該電信號(hào)被提供給超聲波變 換器，并轉(zhuǎn)化為具有預(yù)設(shè)頻率的機(jī)械振動(dòng)。因此超聲波變換器的超聲波頻率與電信號(hào)的預(yù) 設(shè)頻率相同。
[0013] 分析單元與超聲波變換器電連接，從而使分析單元能夠測(cè)量并分析落在超聲波變 換器上的電信號(hào)電平。為此將分析單元設(shè)計(jì)為，能夠根據(jù)電信號(hào)、特別是根據(jù)電信號(hào)隨時(shí)間 的變化來(lái)識(shí)別超聲波變換器是否與液體相接觸。為此，分析單元分析電平或電平的變化，例 如超聲波變換器上的電壓降或電信號(hào)的相位。在一種相應(yīng)的實(shí)施方式中，分析單?？梢岳?如通過(guò)超聲波變換器的電壓的振幅達(dá)到或低于預(yù)設(shè)的值來(lái)識(shí)別出干運(yùn)行，在此，該預(yù)設(shè)的 值大約位于超聲波變換器與液體完全接觸時(shí)的值和超聲波變換器與液體沒(méi)有接觸時(shí)的值 之間。
[0014] 在一種特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，頻率發(fā)生器的電信號(hào)的預(yù)設(shè)頻率在20kHz和 80kHz之間，優(yōu)選為40kHz。優(yōu)選超聲波變換器具有在超聲波范圍內(nèi)的固有頻率。因此優(yōu)選 轉(zhuǎn)化為超聲波范圍內(nèi)的機(jī)械振動(dòng)的電信號(hào)同樣具有在kHz范圍或MHz范圍內(nèi)的頻率。在此， 電信號(hào)的頻率位于20kHz和80kHz之間。在該范圍內(nèi)的振動(dòng)人是聽(tīng)不見(jiàn)的。此外，用于產(chǎn) 生在中間的kHz范圍內(nèi)的頻率的頻率發(fā)生器價(jià)格合適且技術(shù)穩(wěn)定。優(yōu)選電信號(hào)具有與超聲 波變換器的固有頻率一致的頻率。因此超聲波變換器可以通過(guò)電信號(hào)在沒(méi)有較大損耗的情 況下轉(zhuǎn)化為振動(dòng)。技術(shù)成本較低的超聲波變換器具有例如40kHz的固有頻率。
[0015] 優(yōu)選將分析單元設(shè)計(jì)為，對(duì)頻率低于超聲波范圍的電信號(hào)進(jìn)行評(píng)估。如前所述， 就技術(shù)而言有利的是分析在一時(shí)間間隔內(nèi)的信號(hào)變化，其本身位于電信號(hào)的周期時(shí)間的上 面（oberhalb)，并且在此期間不必對(duì)超聲波變換器與液體的接觸的較小波動(dòng)和變化進(jìn)行識(shí) 另IJ。例如可能在短時(shí)間內(nèi)在超聲波變換器上會(huì)積聚有污物顆粒，這會(huì)導(dǎo)致超聲波變換器的 特定電特征發(fā)生快速變化，在此，將污物顆粒從超聲波變換器上清除之后，電特征快速地再 次返回其初始值。
[0016] 特別優(yōu)選將分析單元設(shè)計(jì)用于對(duì)電直流電壓信號(hào)進(jìn)行評(píng)估。由此，分析單元將不 對(duì)周期變化的信號(hào)的信號(hào)電平進(jìn)行分析，而是要分析并識(shí)別待測(cè)量電信號(hào)的當(dāng)前實(shí)際值或 分散、持續(xù)的變化，例如在泵干運(yùn)行時(shí)并因此從超聲波變換器的電特征的突然但持續(xù)發(fā)生 的變化來(lái)獲得這種變化。不對(duì)周期性的變化進(jìn)行檢測(cè)。優(yōu)選分析單元根據(jù)低于或高于預(yù)設(shè) 值來(lái)識(shí)別超聲波變換器是否與液體相接觸。
[0017] 特別優(yōu)選在超聲波變換器和分析單元之間電連接地設(shè)置包絡(luò)線探測(cè)器。包絡(luò)線探 測(cè)器用于從隨時(shí)間變化的信號(hào)中過(guò)濾掉該信號(hào)的包絡(luò)線。由此，至少能夠過(guò)濾掉高于一定 頻率的周期分量。包絡(luò)線探測(cè)器也可以過(guò)濾掉電信號(hào)的所有周期分量，從而只留下直流電 壓信號(hào)或直流電流信號(hào)。利用這種包絡(luò)線探測(cè)器將有利于直接過(guò)濾掉對(duì)于識(shí)別泵的干運(yùn)行 不是必需的信號(hào)分量。所保留下來(lái)的剩余信號(hào)在超聲波范圍內(nèi)缺少特別是周期性的變化， 并且基本上反映了待評(píng)估的電信號(hào)隨時(shí)間變化的振幅進(jìn)程。根據(jù)該已被過(guò)濾的信號(hào)也可以 容易地對(duì)在超聲波變換器相對(duì)于液體失去接觸（Kontaktverlust)條件下的信號(hào)電平的變 化進(jìn)行分析。將分析單元設(shè)計(jì)為，對(duì)已被包絡(luò)線探測(cè)器過(guò)濾的信號(hào)進(jìn)行分析并識(shí)別超聲波 變換器是否與液體相接觸。如前所述，分析單元對(duì)被過(guò)濾的信號(hào)的信號(hào)電平進(jìn)行分析，并與 預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，和/或分析單元對(duì)信號(hào)電平隨時(shí)間的變化進(jìn)行分析?？梢詢?yōu)選信號(hào)電平 在超聲波變換器與液體之間失去接觸期間升高。但是信號(hào)電平也可以降低。
[0018] 優(yōu)選頻率發(fā)生器的電信號(hào)是矩形信號(hào)。矩形信號(hào)的特征在于它的從一個(gè)振幅過(guò)渡 到下一個(gè)振幅時(shí)的邊沿陡度。超聲波變換器將電矩形信號(hào)轉(zhuǎn)化為具有相同頻率的機(jī)械振 動(dòng)。
[0019] 特別優(yōu)選配置可作為頻率發(fā)生器和/或分析單元起作用的微控制器。優(yōu)選將微控 制器設(shè)計(jì)為，可發(fā)出具有預(yù)設(shè)頻率的電信號(hào)。為此，優(yōu)選微控制器具有用于輸出電信號(hào)、特 別是頻率在kHz范圍內(nèi)的電信號(hào)的輸出端。此外，優(yōu)選微控制器可以具有用于從超聲波變 換器截取的電信號(hào)的輸入端。此外優(yōu)選將微控制器設(shè)計(jì)為：對(duì)從超聲波變換器上截取的信 號(hào)進(jìn)行分析，并在本發(fā)明中根據(jù)信號(hào)電平或信號(hào)電平的變化來(lái)識(shí)別超聲波變換器是否與液 體相接觸。使用微控制器可以減少元件的數(shù)量，因?yàn)槲⒖刂破骺梢杂欣爻袚?dān)多個(gè)功能。特 別優(yōu)選將微控制器設(shè)計(jì)用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的電信號(hào)分析的所有必需的操作。
[0020] 優(yōu)選微控制器與顯不器、至少一個(gè)信號(hào)燈和/或揚(yáng)聲器或聲音信號(hào)發(fā)射器電連 接。為此可以將干運(yùn)行識(shí)別裝置設(shè)計(jì)為，能夠用信號(hào)指示對(duì)干運(yùn)行進(jìn)行識(shí)別。例如可以通 過(guò)所連接的顯示器以圖像的方式可視地說(shuō)明干運(yùn)行。為了能夠可視地報(bào)警，信號(hào)燈（例如 LED)可以通過(guò)閃爍和/或顏色變換來(lái)指示對(duì)干運(yùn)行的識(shí)別。替代地或附加地，干運(yùn)行識(shí)別 裝置可以具有例如揚(yáng)聲器，該揚(yáng)聲器在識(shí)別出泵的干運(yùn)行時(shí)將發(fā)出聲音預(yù)警信號(hào)。通過(guò)這 些技術(shù)方案，使得泵的操作人員能夠例如通過(guò)在干運(yùn)行造成傷害之前關(guān)閉泵來(lái)保護(hù)泵。
[0021] 在一種特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，頻率發(fā)生器和超聲波變換器與電阻串聯(lián)地電連 接。頻率發(fā)生器發(fā)出落在電阻和超聲波變換器上的電信號(hào)。電阻和超聲波變換器的串聯(lián)電 路構(gòu)成了分壓器。因此，與電阻的阻抗和超聲波變換器的阻抗相關(guān)地分別在兩個(gè)元件上各 自具有電壓降。因此，由分析單元單獨(dú)在超聲波變換器上截取而非在電阻上截取的信號(hào)不 僅與超聲波變換器是否與液體相接觸有關(guān)，而且還與例如電阻和超聲波變換器彼此的阻抗 比有關(guān)。此外有利的是，利用該電阻可以例如在超聲波變換器的阻抗極小時(shí)避免頻率發(fā)生 器發(fā)生短路。
[0022] 本發(fā)明還涉及一種具有泵殼體的泵機(jī)組，該泵殼體具有如前所述的干運(yùn)行識(shí)別裝 置，在此將該裝置的超聲波變換器這樣設(shè)置在泵殼體中：使超聲波變換器能夠在泵殼體內(nèi) 部與液體相接觸。在例如離心泵的泵機(jī)組中，優(yōu)選將超聲波變換器設(shè)置為，其一方面能夠在 泵殼體內(nèi)部與液體相接觸，另一方面卻不會(huì)影響泵的抽吸作用。為此，優(yōu)選超聲波變換器不 伸入或只是無(wú)關(guān)緊要地伸入泵的內(nèi)部或流動(dòng)路徑中。優(yōu)選超聲波變換器構(gòu)成泵殼體的內(nèi) 壁、即限定流動(dòng)路徑的壁的一部分，在此，根據(jù)本發(fā)明超聲波變換器也可以相對(duì)于內(nèi)壁縮回 或突出。特別優(yōu)選將沿安裝方向示出的超聲波變換器的面設(shè)置為與泵殼體的內(nèi)壁齊平。在 此優(yōu)選將超聲波變換器設(shè)置在泵殼體中這樣的位置上：在泵干運(yùn)行時(shí)，當(dāng)可能會(huì)由于干運(yùn) 行而損壞的重要的泵部件（例如軸承和密封件）還沒(méi)有充分地沾染上液體時(shí)，超聲波變換 器和液體之間的接觸將提前消失。
[0023] 特別優(yōu)選超聲波變換器具有平整的表面，超聲波變換器通過(guò)該平整的表面與液體 相接觸或不接觸。因此，該平整的表面適宜地是超聲波變換器的位于泵殼體內(nèi)部的部分。在 此，該平整表面的面法線（Fmchennormale)出現(xiàn)在泵殼體的內(nèi)部空間中，并且優(yōu)選超聲 波變換器的平整表面自身構(gòu)成泵殼體的限定流動(dòng)路徑的內(nèi)壁的一部分。優(yōu)選超聲波變換器 被液體密封地、可拆卸地安裝在泵中，特別是用螺絲擰緊在泵中。優(yōu)選泵具有朝向泵殼體的 內(nèi)部空間開(kāi)放的接口或開(kāi)口。超聲波變換器具有殼體，該殼體可以有利地通過(guò)螺紋在泵殼 體的接口上擰緊或擰入泵殼體的開(kāi)口中。因此在超聲波變換器損壞時(shí)，可以容易地將其從 泵上再次擰下并修理或更換為新的。在本發(fā)明中，泵殼體和超聲波變換器之間的連接也可 以其它的方式實(shí)現(xiàn)，例如設(shè)計(jì)為卡口連接或夾緊保持。
[0024] 優(yōu)選至少頻率發(fā)生器和分析單元是與超聲波變換器間隔開(kāi)地設(shè)置，并特別設(shè)置在 泵殼體外面在電子器件殼體中。優(yōu)選將頻率發(fā)生器和分析單元防濺地設(shè)置在電子器件殼體 中。優(yōu)選將可能具有多個(gè)內(nèi)導(dǎo)線的一根電纜或多根電纜從電子器件殼體引向超聲波變換 器，并因此形成超聲波變換器和電子元件之間的電連接。優(yōu)選將干運(yùn)行識(shí)別裝置的除超聲 波變換器之外的所有電子元件設(shè)置在電子器件殼體中。因此根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，可以 在電子器件殼體中設(shè)置電阻，該電阻如前所述地與超聲波變換器、包絡(luò)線探測(cè)器和/或其 它電子元件串聯(lián)連接。在電子器件殼體中能夠例如在元件損壞時(shí)容易地進(jìn)行更換或修理。 此外，超聲波變換器的分離設(shè)置還具有需求空間小和易于集成在泵中的優(yōu)點(diǎn)。在電子器件 殼體中還可以設(shè)置其它元件。因此可以將用于干運(yùn)行識(shí)別的電子器件與存在于電子器件殼 體中的其它電子器件（例如電機(jī)控制電子器件）相連接，以使泵機(jī)組的電機(jī)控制集成為一 體。
[0025] 特別優(yōu)選將泵殼體和/或電子器件殼體設(shè)計(jì)為，可以加裝干運(yùn)行識(shí)別裝置。因此 可以優(yōu)選將超聲波變換器設(shè)計(jì)為，其能夠擰入泵殼體的已有的開(kāi)口（例如排氣口）中。電 子器件殼體可以構(gòu)造為能夠設(shè)置于泵殼體上的附加構(gòu)件。因此，可以如前所述地將干運(yùn)行 識(shí)別裝置的電子器件設(shè)置在電子器件殼體中。
[0026] 優(yōu)選可以將承擔(dān)分析單元和信號(hào)發(fā)生器的功能的微控制器設(shè)置在電子器件殼體 中。由此將減少部件的數(shù)量，這將簡(jiǎn)化電子元件在電子器件殼體中的安裝。此外，可以將微 控制器與位于電子器件殼體中或電子器件殼體上的顯示器、至少一個(gè)信號(hào)燈和/或聲音發(fā) 射器電連接。因此，通過(guò)微控制器能夠可視地或可聽(tīng)地發(fā)布對(duì)干運(yùn)行的識(shí)別。目前就技術(shù) 而言，可以使用泵機(jī)組的電子器件殼體中已有的用于其他目的的微控制器來(lái)承擔(dān)頻率發(fā)生 器和分析單元的功能。
[0027] 特別優(yōu)選保護(hù)單元可以與用于干運(yùn)行識(shí)別的裝置和泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)電連接，或者與 它們集成為一體，在此，將保護(hù)單元設(shè)計(jì)用于在泵干運(yùn)行時(shí)關(guān)閉驅(qū)動(dòng)電機(jī)。當(dāng)通過(guò)分析單元 確定超聲波變換器不再與液體相接觸并由此使得泵干運(yùn)行時(shí)，將觸發(fā)保護(hù)單元以關(guān)閉泵的 驅(qū)動(dòng)電機(jī)。在此，關(guān)閉泵機(jī)組的電機(jī)可以通過(guò)簡(jiǎn)單地中斷電流供應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是也可以通過(guò) 例如用于可控地關(guān)閉電機(jī)的關(guān)閉流程來(lái)實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選保護(hù)單元可以與所述的微控制器相連接 或由微控制器構(gòu)成。因此，微控制器不僅承擔(dān)著頻率發(fā)生器和分析單元的任務(wù)，而且還承擔(dān) 起保護(hù)單元的功能，并能夠在識(shí)別出干運(yùn)行時(shí)關(guān)閉泵。在最簡(jiǎn)單的情況下，保護(hù)單元可以由 開(kāi)關(guān)（例如繼電器）構(gòu)成，或例如通過(guò)干運(yùn)行識(shí)別裝置和電機(jī)控制裝置的共同作用來(lái)實(shí)現(xiàn)， 以使電機(jī)控制裝置在干運(yùn)行時(shí)關(guān)閉電機(jī)。
[0028] 優(yōu)選將保護(hù)單元設(shè)置在泵殼體上的電子器件殼體中。在此，在電子器件殼體中也 可以設(shè)置至少一個(gè)如前所述的電子器件，例如干運(yùn)行識(shí)別和/或電機(jī)控制的裝置的部件， 在此，保護(hù)單元與干運(yùn)行識(shí)別裝置和電機(jī)控制電子器件電連接，或與泵接口的用于電機(jī)的 電源接口電連接。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029] 下面參照附圖中示出的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。其中：
[0030] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于干運(yùn)行識(shí)別的裝置的電路圖，和
[0031] 圖2示出了具有如圖1所示的干運(yùn)行識(shí)別裝置的離心泵機(jī)組的縱截面示意圖。
[0032] 其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下：
[0033] 2頻率發(fā)生器輸出端
[0034] 4參考電位
[0035] 6第一歐姆電阻
[0036] 8超聲波變換器
[0037] 10分析單元輸入端
[0038] 12微控制器
[0039] 14包絡(luò)線探測(cè)器
[0040] 16 電容
[0041] 18第二歐姆電阻
[0042] 20 二極管
[0043] 21保護(hù)單元
[0044] 22離心泵機(jī)組
[0045] 24泵殼體
[0046] 26 軸
[0047] 28電機(jī)殼體
[0048] 30 葉輪
[0049] 32吸入接口
[0050] 34壓力接口
[0051] 36 接口
[0052] 38 電纜
[0053] 40電子器件殼體
[0054] 42顯示器。

【具體實(shí)施方式】
[0055] 根據(jù)如圖1所示的電路圖，干運(yùn)行識(shí)別裝置具有微控制器12,其構(gòu)成頻率發(fā)生器 和分析單元，也就是說(shuō)，微控制器承擔(dān)了頻率發(fā)生器和分析單元的功能。為此，微控制器具 有頻率發(fā)生器的輸出端2和分析單元的輸入端10。在頻率發(fā)生器的輸出端2和通過(guò)微控制 器12預(yù)設(shè)的參考電位4之間設(shè)有第一歐姆電阻6和超聲波變換器8的串聯(lián)電路。分析單 元的輸入端10與超聲波變換器8電連接。
[0056] 在頻率發(fā)生器的輸出端2上，相對(duì)于參考電位4產(chǎn)生具有約40kHz的預(yù)設(shè)頻率的 電信號(hào)，該電信號(hào)根據(jù)第一歐姆電阻6和超聲波變換器8的阻抗比被相應(yīng)分壓地落在第一 歐姆電阻6和超聲波變換器8上。落在超聲波變換器8上的電信號(hào)分量可以通過(guò)超聲波變 換器8轉(zhuǎn)化為機(jī)械振動(dòng)，該機(jī)械振動(dòng)同樣具有約40kHz的頻率。
[0057] 針對(duì)分析單元的功能，將微控制器12設(shè)計(jì)為，對(duì)從超聲波變換器8上截取到的電 信號(hào)分量以及在分析單元的輸入端10上的電信號(hào)分量進(jìn)行評(píng)估，從而使得微控制器12能 夠識(shí)別超聲波變換器8是否與液體相接觸。當(dāng)超聲波變換器8與液體（例如水）相接觸時(shí)， 相比于與氣體（例如空氣）相接觸，液體會(huì)使得超聲波變換器的機(jī)械振動(dòng)被更強(qiáng)烈地衰減。 超聲波變換器8的這種更高的衰減被表示為超聲波變換器8上更高的電平。因此在超聲波 變換器8上可以截取與接觸空氣相比更高的信號(hào)分量。為此將微控制器12的分析單元設(shè) 計(jì)用于識(shí)別信號(hào)分量的電平或電平的絕對(duì)值或電平的變化。當(dāng)起到分析單元作用的微控制 器12評(píng)估出施加于超聲波變換器8上的電信號(hào)的電壓振幅時(shí)，微控制器12在超聲波變換 器8與液體相接觸時(shí)將識(shí)別出很高的電壓降。當(dāng)泵干運(yùn)行時(shí)，即超聲波變換器8失去與液 體的接觸或不再與液體接觸時(shí)，所測(cè)得的電壓將降低。
[0058] 在分析單元的輸入端10和超聲波變換器8之間設(shè)有包絡(luò)線探測(cè)器14。在本實(shí)施 例中，包絡(luò)線探測(cè)器14由電容16、第二歐姆電阻18和二極管20組成，在此，電容16和第 二歐姆電阻18與超聲波變換器8并聯(lián)地設(shè)置在分析單元的輸入端10和參考電位4之間， 二極管20設(shè)置在由電容16和第二歐姆電阻18的并聯(lián)電路與超聲波變換器8構(gòu)成的回路 (Masche,網(wǎng)路）中。將二極管20設(shè)置為正向?qū)ā?br> [0059] 包絡(luò)線探測(cè)器14被設(shè)計(jì)為，在分析單元的輸入端10上加載信號(hào)，該信號(hào)稱為超聲 波變換器8上的電壓降的基礎(chǔ)，并且該信號(hào)至少不具有kHz范圍內(nèi)或更高的高頻分量。在 此，二極管20負(fù)責(zé)使正信號(hào)分量通過(guò)，隨后通過(guò)由電容16和第二歐姆電阻18組成的并聯(lián) 電路過(guò)濾掉信號(hào)的高頻分量。因此，通過(guò)分析單元的輸入端10只能向微控制器12導(dǎo)入一 個(gè)信號(hào)，該信號(hào)的關(guān)于振幅信號(hào)的時(shí)間變化基本上取決于超聲波變換器8是否與液體相接 觸。
[0060] 在該實(shí)施例中，微控制器12還與保護(hù)單元21電連接，該保護(hù)單元被設(shè)計(jì)用于關(guān)閉 泵機(jī)組的電機(jī)。因此可以利用保護(hù)單元21在識(shí)別出干運(yùn)行時(shí)關(guān)閉泵機(jī)組的電機(jī)。但是這 不是本發(fā)明的必要特征。
[0061] 在圖2中以示意圖示出了離心泵機(jī)組22形式的泵機(jī)組的實(shí)施例，該泵機(jī)組具有根 據(jù)本發(fā)明的干運(yùn)行識(shí)別裝置。離心泵機(jī)組22在其泵殼體24中具有軸26。軸26由位于電 機(jī)殼體28中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)。在泵殼體24中，在軸26上設(shè)有葉輪30。也可以在軸26上設(shè)置 多個(gè)葉輪30。泵殼體24以公知的方式具有吸入接口 32和壓力接口 34。
[0062] 電子器件殼體40設(shè)置在電機(jī)殼體28上。在電子器件殼體40中設(shè)有用于控制離 心泵機(jī)組22的電機(jī)電子器件。
[0063] 超聲波變換器8通過(guò)螺紋擰入泵殼體24的開(kāi)口 36。超聲波變換器8通過(guò)引向泵 殼體24外面的電纜38與電子器件殼體40相連接。根據(jù)如圖1所示的電路圖，在電子器件 殼體40中，除了微控制器12之外還設(shè)有作為電子器件的包絡(luò)線探測(cè)器14和第一歐姆電阻 6，在此，超聲波變換器8通過(guò)電纜38如圖1所示地與電子器件殼體40中的元件電連接。通 過(guò)微控制器12記錄：是否在泵殼體24內(nèi)部的設(shè)有超聲波變換器8的位置上存在與待泵送 的液體的接觸。將超聲波變換器8設(shè)計(jì)為，其可以有利地?cái)Q入泵殼體24中的排氣口中。這 使得能夠在已有的泵機(jī)組上實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的加裝。
[0064] 電子器件殼體40具有顯示器42,該顯示器設(shè)置于電子器件殼體40的外側(cè)面上，并 至少被設(shè)計(jì)用于顯示是否通過(guò)微控制器12識(shí)別出干運(yùn)行。顯示器42與微控制器12電連 接。此外，也可以在顯示器42上顯示其它數(shù)據(jù)，例如離心泵機(jī)組22的轉(zhuǎn)速和運(yùn)行時(shí)間。替 代地或附加地，除了顯示器42之外，還可以在電子器件殼體40中設(shè)置至少一個(gè)LED并與微 控制器12電連接。因此，微控制器12可以通過(guò)LED顯示是否已經(jīng)記錄下離心泵機(jī)組22的 干運(yùn)行。
[0065] 在本實(shí)施例中，為了防止離心泵機(jī)組22干運(yùn)行，使微控制器12與同樣設(shè)置于電子 器件殼體40中的電機(jī)的保護(hù)單元21這樣連接：在識(shí)別出離心泵機(jī)組22干運(yùn)行時(shí)，可以通 過(guò)保護(hù)單元21關(guān)閉電機(jī)殼體28中的電機(jī)。由此可以避免由于離心泵機(jī)組22的干運(yùn)行而 使得例如軸承或軸26上的葉輪30受到傷害。但是本發(fā)明也可以在沒(méi)有這種保護(hù)單元21 的情況下實(shí)現(xiàn)。
[0066] 在本實(shí)施例中，保護(hù)單元21與離心泵機(jī)組22的電機(jī)控制電子器件集成為一體。因 此在安裝電子器件殼體40時(shí)，保護(hù)單元21是作為離心泵機(jī)組22的電機(jī)控制電子器件的一 部分被安裝的。在一種替代的實(shí)施方式中，可以將保護(hù)單元21設(shè)計(jì)為附加構(gòu)件，其可以設(shè) 置在電子器件殼體40中或單獨(dú)的電子器件殼體中，并可以與電機(jī)或電機(jī)控制電子器件電 連接。由此使得能夠?yàn)橐寻惭b的離心泵機(jī)組22加裝干運(yùn)行保護(hù)裝置，或者可以可選地將干 運(yùn)行保護(hù)裝置模塊化地安裝在離心泵機(jī)組22中。
【權(quán)利要求】
1. 用于泵（22)的干運(yùn)行識(shí)別裝置，具有：超聲波變換器（8)，其被設(shè)計(jì)為設(shè)置在泵殼體 (24)中，并與用于產(chǎn)生具有預(yù)設(shè)頻率的電信號(hào)的頻率發(fā)生器（2)電連接；和分析單元（10)， 用于分析在所述超聲波變換器（8)上的電信號(hào)，并由此被設(shè)計(jì)為，根據(jù)所述電信號(hào)的信號(hào) 電平來(lái)檢測(cè)所述超聲波變換器（8)是否與液體相接觸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的干運(yùn)行識(shí)別裝置，其特征在于，所述頻率發(fā)生器（2)的電信號(hào) 的預(yù)設(shè)頻率在20kHz至80kHz之間，優(yōu)選為40kHz。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的干運(yùn)行識(shí)別裝置，其特征在于，所述分析單元（10)被設(shè) 計(jì)用于評(píng)估其頻率在超聲波范圍之下的電信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的干運(yùn)行識(shí)別裝置，其特征在于，所述分析單元（10)被設(shè)計(jì)用 于評(píng)估電直流信號(hào)。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的干運(yùn)行識(shí)別裝置，其特征在于，在所述超聲波變 換器（8)和所述分析單元（10)之間電連接地設(shè)有包絡(luò)線探測(cè)器（14)。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的干運(yùn)行識(shí)別裝置，其特征在于，所述頻率發(fā)生器 (2)的電信號(hào)是矩形信號(hào)。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的干運(yùn)行識(shí)別裝置，其特征在于，設(shè)置有微控制器 (12)，所述微控制器起到所述頻率發(fā)生器（2)和/或所述分析單元（10)的作用。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的干運(yùn)行識(shí)別裝置，其特征在于，所述微控制器（12)與顯示器 (42)、至少一個(gè)信號(hào)燈和/或揚(yáng)聲器電連接。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的干運(yùn)行識(shí)別裝置，其特征在于，所述頻率發(fā)生器 (2)和所述超聲波變換器（8)與一電阻（6)串聯(lián)地電連接。
10. -種具有泵殼體的泵機(jī)組（22)，其特征在于具有前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的干 運(yùn)行識(shí)別裝置，其中，所述干運(yùn)行識(shí)別裝置的超聲波變換器（8)被設(shè)置在泵殼體（24)中，使 得所述超聲波變換器（8)能夠在所述泵殼體（24)內(nèi)與液體相接觸。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的泵機(jī)組（22)，其特征在于，在所述泵殼體（24)外面的電子 器件殼體（40)中設(shè)有頻率發(fā)生器（2)和分析單元（10)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的泵機(jī)組（22)，其特征在于，保護(hù)單元與所述干運(yùn)行識(shí) 別裝置和所述泵機(jī)組（22)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)電連接，其中，所述保護(hù)單元被設(shè)計(jì)為，在通過(guò)所述 干運(yùn)行識(shí)別裝置識(shí)別出所述泵機(jī)組（22)干運(yùn)行時(shí)關(guān)閉所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
【文檔編號(hào)】F04D15/00GK104454562SQ201410466593
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】弗萊明·蒙克 申請(qǐng)人:格蘭富控股聯(lián)合股份公司