DE102021126229A1 - Hybrid Inverter - Google Patents

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Abstract

Durch den Hybrid-Inverter ergeben sich folgende Vorteile zum Stand der Technik:Beide Komponenten sind Platz und Energiesparend in einem Gehäuse untergebracht. Durch das direkte Einspeisen der PV-Gleichspannung in den Frequenzumwandler steigt der Gesamtwirkungsgrad.Die Bereitstellung der Pumpe (1) wird wesentlich gesteigert da der Frequenzumrichter die Pumpenleistung kontinuierlich an die PV-Leistung angleicht. Ein Akkuspeicher kann die Verfügbarkeit nochmals erhöhen und eine Wasserentnahme auch ohne die PV-Anlage sicherstellen.Das Wasserkühlsystem erhöht den Wirkungsgrad, die Lebensdauer und Robustheit des Hybrid-Inverters und kann die Einsatzmöglichkeiten nochmals deutlich erweitern.Der Verschluss Mechanismus beider Ventilatoren (24) macht den Einsatz des Hybrid-Inverters auch für geologische und temperaturkritische Einsätze möglich.Auch für den Einsatz der Lithium Gewinnung kann der Hybrid-Inverter genutzt werden da er praktisch überall einsetzbar ist und keine Fremdenergie benötigt.Überwachungsfunktionen durch die Meßplatte (58) in Verbindung mit dem Datenkabel (5) können Daten von dem Kamera-System erhalten und erleichtern Wartungsarbeiten, die der vorbeugenden Instandhaltung und Fernwartung dienen. Die Beleuchtung der Pumpenumgebung bringt Aufschlüsse auf die Versandung / den Verschmutzungsgrad des Brunnens.Spezielle Prüf-Programme z.B. „Versandung“ des Brunnens können dabei helfen Ausfälle zu minimieren und elektrische Fehler in der Pumpe (1) wie z.B. Massefehler frühzeitig zu erkennen.Das „Losbrechen“ des Pumpenrotors z.B. bei längeren Stillstands Zeiten kann mit einer entsprechenden elektrischen Ansteuerung (Drehzahlumkehr, Stromspitzen) der Pumpenwicklung diese wieder freilaufen. Der aufwendige kostenintensive Ausbau der Pumpe entfällt somit und Stillstands Zeiten werden reduziert.Der genormte OBD Anschluß kann vorteilhaft vom Kundendienst ausgelesen werden und erspart Zeit bei der Fehlersuche.Über eine 12V genormte KFZ-Steckdose mit Batteriepufferung (21) können Kommunikationsmodule (z.B. Mobilfunk-Rooter) direkt angeschlossen und 24h betrieben werden. So ist der Hybrid-Inverter durchgehend online erreichbar.Eine hermetische Abtrennung des hydraulischen Systems von der Elektronik macht diese robuster gegen mögliche Leckagen.Durch die wahlweise redundante Ansteuerung von Wasser / Luftkühlung ist der Hybrid-Inverter für viele Anwendungen ein sicherer Energielieferant mit höchsten Sicherheitsstandards und hoher Verfügbarkeit.Der Wärmetauscher (11) mit geschlossenem Kühlkreislauf kühlt das System optimal, ohne das Kühlsystem zu Verschmutzen wie z.B. durch eine direkte Brunnenwasser-Kühlung, ist dabei frostsicher und die Kühlleistung kann gezielt geregelt werde.The hybrid inverter has the following advantages over the prior art: Both components are housed in one housing to save space and energy. The direct feeding of the PV DC voltage into the frequency converter increases the overall efficiency. The availability of the pump (1) is significantly increased since the frequency converter continuously adjusts the pump output to the PV output. A storage battery can further increase availability and ensure water extraction even without the PV system. The water cooling system increases the efficiency, service life and robustness of the hybrid inverter and can significantly expand the possible uses. The locking mechanism of both fans (24) makes the The hybrid inverter can also be used for geological and temperature-critical applications. The hybrid inverter can also be used for lithium extraction because it can be used practically anywhere and requires no external energy. Monitoring functions using the measuring plate (58) in connection with the data cable (5) can receive data from the camera system and facilitate maintenance work that is used for preventive maintenance and remote maintenance. The lighting around the pump provides information on the level of silting/the degree of contamination of the well. Special test programs, e.g. "Sanding" of the well can help to minimize failures and to detect electrical faults in the pump (1) such as ground faults at an early stage ” of the pump rotor, e.g. during longer downtimes, the pump winding can run free again with a corresponding electrical control (speed reversal, current peaks). The time-consuming, cost-intensive expansion of the pump is therefore no longer necessary and downtimes are reduced. The standardized OBD connection can advantageously be read out by customer service and saves time when troubleshooting. Communication modules (e.g. mobile radio rooters ) can be connected directly and operated 24 hours a day. In this way, the hybrid inverter can be accessed online at all times. Hermetically separating the hydraulic system from the electronics makes it more robust against possible leaks. Thanks to the optional redundant control of water/air cooling, the hybrid inverter is a reliable energy supplier for many applications with the highest safety standards and high availability. The heat exchanger (11) with a closed cooling circuit cools the system optimally without contaminating the cooling system, e.g. through direct well water cooling, is frost-proof and the cooling capacity can be regulated in a targeted manner.

Description

Bei Invertern, insbesondere bei Solar-Invertern wird bei „Insellösungen“ die erzeugte Energie für verschiedenste Zwecke eingesetzt. Häufig wird die Solare Stromerzeugung auch zur Wasserförderung mittels Pumpen, meist Brunnenpumpen eingesetzt. Um auch bei ungünstigen Umweltbedingungen Wasser fördern zu können bedarf es einer Speicherung durch Akkumulatoren. So kann die elektrische Leistung über einen gewissen Zeitraum zur Versorgung der Brunnenanlage bereitgestellt werden. Fehlt ein Akkuspeicher, kann die elektrische Energie nur bei Ausreichender Solareinstrahlung zur Verfügung gestellt werden. Um die Pumpe jederzeit zuverlässig zu betreiben ist das Solaranlage deshalb wesentlich größer auszulegen las die Leistungsaufnahme der Pumpe und die Akkukapazität den Anforderungen anzupassen. Um den Wasserdruck bereitzustellen, wird die Pumpe über verschiedene Systeme betrieben. Diese sind in der Regel Rückflußventil, Druckschalter, Druckausgleichskessel, Druckregelventile und Inverter Regelsysteme. Nachteilig bei allen Systemen (außer Frequenzumrichter) ist der hohe Einschaltstrom der Pumpen und die große Lastaufnahme, egal welche Wassermenge / Druck benötigt werden. Die Solaranlage muß deshalb immer wesentlich größer ausgelegt sein, oder einen Boost-Akku zum Pumpen-Start haben. Frequenzumrichter können diesen Nachteil teilweise ausgleiche, durch ihre Anlaufstrombegrenzung. Eine Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Sonneneinstrahlung mit gleichzeitiger Anpassung der Pumpenleistung ist bei vorhandenen Systemen nicht möglich.In the case of inverters, especially solar inverters, the energy generated is used for a wide variety of purposes in “island solutions”. Solar power generation is often also used to pump water using pumps, mostly well pumps. In order to be able to pump water even under unfavorable environmental conditions, storage by accumulators is required. In this way, the electrical power can be provided over a certain period of time to supply the well system. If there is no battery storage, the electrical energy can only be made available if there is sufficient solar radiation. In order to operate the pump reliably at all times, the solar system must therefore be designed much larger, allowing the power consumption of the pump and the battery capacity to be adapted to the requirements. In order to provide the water pressure, the pump is operated via various systems. These are usually backflow valves, pressure switches, pressure equalization tanks, pressure control valves and inverter control systems. The disadvantage of all systems (except for the frequency converter) is the high inrush current of the pumps and the high load consumption, regardless of the amount of water / pressure required. The solar system must therefore always be designed much larger, or have a boost battery to start the pump. Frequency converters can partially compensate for this disadvantage by limiting the starting current. Utilizing the available solar radiation while simultaneously adjusting the pump performance is not possible with existing systems.

Diese Probleme werden durch die Schutzansprüchen 1-10 der aufgeführten Merkmale gelöst. In 1-3 wird eine klassische Brunnenpumpe aufgeführt.These problems are solved by claims 1-10 of the listed features. In 1-3 a classic well pump is presented.

Die Funktion wird zum besseren Verständnis an einer autarken Insel-Solaranlage mit z.B. 1.2KWp dargestellt. Würde die Pumpenanschlußleistung hier 1.2KW betragen wäre ein sicherer Pumpenbetrieb nur über große Speicher-Akkus zeitlich eng begrenzt möglich. Ein Frequenzumrichter betriebene Pumpe kann nur mit wesentlich kleineren Förderdrücken / Mengen sicher ausgelegt werden. Der Pumpen Frequenzumformer wandelt die Netz-Wechselspannung in Gleichstrom um. Diese wird dann wieder vom Frequenzumrichter als Wechselspannung für die Pumpe (1) transformiert. Inverter und Frequenzumrichter arbeiten stets getrennt und sind nicht gekoppelt. Diese Nachteile werden durch die Erfindung Hybrid-Inverter vorteilhaft ausgeglichen.For a better understanding, the function is shown on a self-sufficient island solar system with e.g. 1.2KWp. If the pump connection power here was 1.2KW, safe pump operation would only be possible for a limited time using large storage batteries. A pump operated by a frequency converter can only be safely designed with significantly lower delivery pressures/volumes. The pump frequency converter converts the mains AC voltage into DC current. This is then transformed again by the frequency converter as AC voltage for the pump (1). Inverter and frequency converter always work separately and are not coupled. These disadvantages are advantageously compensated for by the hybrid inverter invention.

Mit der Erfindung wird erreicht, dass die Bereitstellung der Pumpe (1) über einen weiten Bereich sichergestellt ist. Der Wirkungsgrad des Gesamtsystems steigt, weil das Gleichrichten des Wechselstroms für den Frequenzumrichter entfällt. Die Gleichspannung der PV-Module kann direkt zum Betrieb des Frequenzumrichters genutzt werden. Dazu ist die PV Spannung der Betriebsspannung des Pumpenmotors anzupassen. Der Hybrid-Inverter hat einen separaten Schaltkreis der die Funktion des FUM übernimmt und kann so die Pumpe (1) direkt antreiben. Der Hybrid-Inverter vergleicht ständig die momentane solare Einstrahlung und regelt die Pumpenleistung kontinuierlich der Ist-Leistung der PV-Anlage nach. So hat die Pumpe (1) die größtmögliche Betriebssicherheit und einen erweiterten Einsatzbereich. Durch intelligente Akku-Speicherung kann die Wasser-Bereitstellung noch erweitert werden.The invention ensures that the pump (1) is available over a wide range. The efficiency of the overall system increases because the AC current for the frequency converter does not have to be rectified. The DC voltage of the PV modules can be used directly to operate the frequency converter. To do this, the PV voltage must be adjusted to the operating voltage of the pump motor. The hybrid inverter has a separate circuit that takes over the function of the FUM and can thus drive the pump (1) directly. The hybrid inverter constantly compares the current solar radiation and continuously adjusts the pump output to the actual output of the PV system. The pump (1) thus has the greatest possible operational reliability and an extended range of use. The water supply can be further expanded through intelligent battery storage.

Ein weiterer Vorteil ist die jetzt mögliche Wasserkühlung des Leistungsbauteils (27). Dies ermöglicht einen größeren Einsatzbereich (z.B. Wüstenklima) und niedrigere Bauteiltemperaturen die zu einem besseren Wirkungsgrad, Lebensdauer und Akustikverhalten führen. Die Kühlöffnungen des Hybrid-Inverters werden automatisch durch die Schiebeplatte (67) bei widrigen Umweltbedingungen, z.B. bei Sandstürmen verschlossen. Die Schiebeplatte (67) hat auf der zum Gehäuse (33) zugewandten Seite eine umlaufende Dichtung. Ein Getriebemotor (69) treibt über ein Zahnrad (70) die Schiebeplatte (67) an. Die Schiebeplatte (67) hat in Längsschieberichtung ein Zahnstangenprofil um die Drehbewegung des Zahnrades (70) in eine Linear Bewegung umzuwandeln. Klemmfedern (71) sorgen für eine spielfreie und damit dichtere Anpreßung an das Gehäuse (33). Schalt-Sensoren (72) stellen die Endpositionen sicher, indem sie die Stromzufuhr zum Getriebemotor (69) unterbrechen. Optionale Mechanische Anschläge verhindert ein „Überfahren“ der Endpositionen. Die Ansteuerung der Schließfunktion der Schiebeplatte (67) kann z.B. online, (Remote), oder / und mit Partikelzähler, Regen / Feuchte-Sensorik die vor Ort installiert ist erfolgen.Another advantage is that the power component (27) can now be cooled with water. This enables a larger area of application (e.g. desert climate) and lower component temperatures, which lead to better efficiency, service life and acoustic behavior. The hybrid inverter's cooling openings are automatically closed by the sliding plate (67) in adverse environmental conditions, e.g. during sandstorms. The sliding plate (67) has a peripheral seal on the side facing the housing (33). A geared motor (69) drives the sliding plate (67) via a gear wheel (70). The sliding plate (67) has a toothed rack profile in the longitudinal sliding direction in order to convert the rotary movement of the gear wheel (70) into a linear movement. Clamping springs (71) ensure that the pressure on the housing (33) is free of play and therefore tighter. Switching sensors (72) ensure the end positions by interrupting the power supply to the geared motor (69). Optional mechanical stops prevent the end positions from being “overrun”. The closing function of the sliding plate (67) can be activated, for example, online (remotely) and/or with a particle counter, rain/humidity sensor installed on site.

Eine Umwälzpumpe (22) kühlt mit Hilfe des Brunnenwassers über einen Wärmetauscher (11) oder einen separat aufzustellenden Wasserkühler die Komponenten. Das System wird über den Wartungsanschluß (46) mit einer frostsicheren Kühlflüssigkeit gefüllt. Über den Entlüfter (30) wird sichergestellt, dass sich keine Luft mehr im System befindet. Der Entlüfter (30) kann manuell oder automatisch arbeiten und auch mit einem internen Füllstands-Sensor ausgerüstet sein. Das Kühlwasser fließt durch den Kühlkörper (34) und nimmt dessen Wärme auf. Ein Ausdehnungsgefäß (45) gleicht Flüssigkeitsverlust und die Wärmeausdehnung der Kühlflüssigkeit aus.A circulating pump (22) cools the components with the help of well water via a heat exchanger (11) or a water cooler to be set up separately. The system is filled with a freeze-proof coolant via the service connection (46). The air vent (30) ensures that there is no more air in the system. The bleeder (30) can work manually or automatically and can also be equipped with an internal level sensor. The cooling water flows through the heat sink (34) and absorbs its heat. An expansion tank (45) compensates for loss of liquid and the thermal expansion of the cooling liquid.

Ein zusätzlich eingebrachter Drucksensor und / oder ein Füllstandsensor im Kühlkreislauf kann über eine Einbindung im System Kühlwasserverluste registrieren und diese als Fehlermeldung z.B. online weiterleiten. Eine Isolierung (18) des Saugschlauch (14) und des Saugschlauchübergangs (46) verhindert eine vorzeitige Erwärmung des Kühlwassers durch Umwelteinflüsse.An additionally installed pressure sensor and/or a fill level sensor in the cooling circuit can be integrated in the cooling water system register losses and forward them online as error messages, for example. Insulation (18) of the suction hose (14) and the suction hose transition (46) prevents premature heating of the cooling water due to environmental influences.

Die Kühlflüssigkeitsparameter wie z.B. die Temperaturen werden über das Thermo-Kabel (37) und den Temperatursensor (35) erfasst.The coolant parameters such as the temperatures are recorded via the thermal cable (37) and the temperature sensor (35).

Dabei wird die Temperaturdifferenz berechnet. Dies ermöglicht eine exakte Regelung für den notwendigen Kühlmittelstrom durch die Umwälzpumpe (22) oder der Ventilatoren (24). Diese kann getaktet oder stufenlos ausgeführt sein. Vorteilhaft gegenüber einer direkten Brunnenwasserkühlung sind keine Verschmutzung des Kühlsystems, bessere Regelungsmöglichkeiten, Kühlung auch ohne Pumpenbetrieb (1) möglich und Frostsicherheit. Die Kühlung des Hybrid-Inverters kann, wenn nötig, z.B. als Redundanz, oder wenn kein Kühlwasser vorhanden ist, auf Luftkühlung über die Ventilatoren (24) automatisch oder manuell umgestellt werden.The temperature difference is calculated. This enables an exact control of the necessary coolant flow through the circulation pump (22) or the fans (24). This can be clocked or stepless. The advantages over direct well water cooling are no contamination of the cooling system, better control options, cooling possible even without pump operation (1) and frost protection. If necessary, e.g. as a backup, or if no cooling water is available, the cooling of the hybrid inverter can be automatically or manually switched to air cooling via the fans (24).

Das bei niedrigen Außentemperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit anfallende Kondensat wir mit der Auffangschale (41) gesammelt und über den Ablaufschlauch (47) herausgeführt. Ein Spritzschutz (42), aus z.B. Filz, verhindert, dass abtropfendes Wasser in sich weiter im Innenraum verteilt. Der Temperatursensor (35) überwacht parallel die Leistungs-Elektronik und schützt diese vor zu hohen schädlichen Temperaturspitzen - auch durch Kühlwasserausfall hervorgerufen (Not Lauf über Ventilatoren (24).The condensate that occurs when outside temperatures are low and humidity is high is collected with the drip tray (41) and led out via the drain hose (47). A splash guard (42), made of e.g. felt, prevents dripping water from spreading further into the interior. The temperature sensor (35) monitors the power electronics at the same time and protects them from excessively high, damaging temperature peaks - also caused by cooling water failure (emergency operation via fans (24).

Über eine separate Elektronikschaltung kann zur Überprüfung des Pumpenmotors über das Anschlußkabel (15) auch z.B. eine Isolierprüfung mit kurzen Hochspannung-Stößen auf Fehler im System getestet werden (z.B. Feldschluss, Masseschluss). Durch eine Drehzahlumkehr (Polumschaltung) mit kurzzeitigem Strompulsen über den Motor-Kennwerten hinaus kann die Pumpe (1) beim Festsitzen wieder gangbar gemacht werden. Eine Fernabfrage der Pumpenparameter (z.B. Stromaufnahme, Spannung, Drehzahl, Druck, Leistung, Versandungsstand Brunnen (Zeit vom Pumpen-Abschalten bis zum vollständigen Nachströmen vom Brunnenwasser auf Anfangspegel), ist z.B. über ein dafür (onlinefähiges) Kommunikationsmodul mit entsprechender Menüsteuerung / Programmierung des Hybrid-Inverters möglich.A separate electronic circuit can also be used to check the pump motor via the connection cable (15), e.g. an insulation test with short high-voltage impulses for faults in the system (e.g. field short, ground short). By reversing the speed (pole reversal) with brief current pulses that exceed the motor's characteristic values, the pump (1) can be made operable again if it is stuck. A remote query of the pump parameters (e.g. current consumption, voltage, speed, pressure, power, level of silting in the well (time from switching off the pump until the well water has completely replenished to the initial level) is possible, e.g. via an (online-capable) communication module with corresponding menu control / programming of the Hybrid -Inverters possible.

Das Datenkabel (5), (z.B. als Datenbus ausgeführt) könnte über die Meßplatte (16) Licht über Wasserfeste LED (59), sowie auch eine Kamera (58), im Brunnenschacht steuern. Die Datenübertragung der Meßplatte (16) könnte z.B. berührungslos mit einem Übertragungsmodul (56) durch Telemetrie zum Datenkabel (5) mit Sender erfolgen. Dies erleichtert Wartungsarbeiten und dient z.B. zum Erkennen von Fehlern und Verschmutzungen. Das herausnehmbare Schauglas (60) und die Kamera 58) ermöglichen eine direkte optische Beobachtung des Pumpenschachtes.The data cable (5) (e.g. designed as a data bus) could control light via waterproof LEDs (59) and also a camera (58) in the well shaft via the measuring plate (16). The data transmission of the measuring plate (16) could, for example, take place without contact with a transmission module (56) by telemetry to the data cable (5) with transmitter. This facilitates maintenance work and is used, for example, to detect errors and dirt. The removable sight glass (60) and the camera 58) enable a direct optical observation of the pump shaft.

Es können auch mehrere Kameras (58) verbaut werden um den Bereich des Brunnens oben und unten zu beobachten. Durch die LEDs (59), Ausrichtung nach oben / unten wird der Brunnenschacht ausgeleuchtet. Je nach Wassergüte ist das Licht noch hell oder gedimmt am Schauglas zu erkennen. Die Messplatte (16) kann alternativ auch mit einem Schwimmkörper (74) versehen werden, die die Elektronikbauteile kontinuierlich über dem Brunnenpegel hebt. Der Vorteil ist eine leichtere Abdichtung der Komponenten auf der Meßplatte (16).Several cameras (58) can also be installed to monitor the area of the fountain above and below. The well shaft is illuminated by the LEDs (59), orientation upwards / downwards. Depending on the water quality, the light can still be seen brightly or dimmed on the sight glass. Alternatively, the measuring plate (16) can also be provided with a float (74) which continuously raises the electronic components above the well level. The advantage is easier sealing of the components on the measuring plate (16).

Reicht die Beleuchtung nicht aus, können zusätzlich weitere LEDs in den Flansch (7) eingebracht werden. Das Datenkabel (5) kann z.B. folgende Funktionen bzw. Diagnosedaten zum Hybrid-Inverter übertragen: Vibrationen von der Pumpe, (Lagerschaden, Laufrad verschmutzt / Defekt, Drehrichtung, Wasser-Temperatur / Druck / Fördermenge, PH-Werte. Das Datenkabel (5) kann auch mit der Pumpe (1) verbunden werden, wenn diese entsprechende Datenausgänge hat (z.B. Drehzahl, Spannung, Temperatur Schnittstelle).If the lighting is not sufficient, additional LEDs can be installed in the flange (7). The data cable (5) can, for example, transmit the following functions or diagnostic data to the hybrid inverter: Vibrations from the pump (bearing damage, dirty impeller / defect, direction of rotation, water temperature / pressure / flow rate, PH values. The data cable (5) can also be connected to the pump (1) if it has the appropriate data outputs (e.g. speed, voltage, temperature interface).

Auch eine über den Hybrid-Inverter zuschaltbare Laufradansteuerung (Laufräder einzeln zuschaltbar), bei mehrstufigen Pumpen (1), würde helfen den Wirkungsgrad der Pumpe zu erhöhen und die Leistungsaufnahme an die tatsächlich benötigen Fördermenge bzw. Förderdruck anzupassen.An impeller control that can be switched on via the hybrid inverter (impellers can be switched on individually) in the case of multi-stage pumps (1) would also help to increase the efficiency of the pump and to adapt the power consumption to the delivery volume or delivery pressure that is actually required.

Der Lüftungskanal (33) umfasst formschlüssig den Kühlkörper, (34) (z.B. aus einer Alu-Legierung), um eine bestmögliche Kühlung zu Gewährleisten. Der Kühlkörper (34) ist gegen Verschmutzung vorteilhaft mit einer „Nanobeschichtung“ versehen. Ein Feuchte / Temperatur-Sensor (73) im Hybrid-Inverter kann zusätzlich je nach Anwendungsfall die Förderrichtungen und Intensität der Ventilatoren (24) steuern, um Kondensat und eine Überhitzung auf den Elektronikbauteilen sicher zu verhindern. Die Trennwand (66) verhindert bei einer Leckage im Hydraulikbereich wirkungsvoll das Eindringen von Kühlwasser in den Elektronikbereich.The ventilation duct (33) includes the heat sink (34) (e.g. made of an aluminum alloy) in a form-fitting manner in order to ensure the best possible cooling. The heat sink (34) is advantageously provided with a "nano-coating" to prevent dirt. Depending on the application, a humidity/temperature sensor (73) in the hybrid inverter can also control the conveying direction and intensity of the fans (24) in order to reliably prevent condensation and overheating on the electronic components. In the event of a leak in the hydraulic area, the partition wall (66) effectively prevents cooling water from penetrating into the electronics area.

Für das Verbinden von der Steckplatine (61) mit der Hauptplatine (25) wird zur optimalen hermetischen Absperrung noch die Wanddichtung (65), eingesetzt. Die Steckplatine (61) wird dafür in die Kontaktleiste (62) geschoben. Der Entlüftungsschlauch (31) wird durch die Klemmhülse (63) im Anschlußbereich des Entlüfters (30) bei der Montage nach oben geschoben, gestaucht und dabei abgedichtet. Ein Sicherungsring (64) fixiert die Lage der Klemmhülse (63). Vorteilhaft ist, dass mögliche Undichtigkeiten des Entüftungsschlauches (31) direkt in die Auffangschale (41) abfließen können und somit die Elektronik vor austretemden Kühlwasser zuverlässig geschützt wird.For the connection of the plug-in circuit board (61) with the main circuit board (25), the wall seal (65) is used for optimal hermetic sealing. For this purpose, the plug-in circuit board (61) is pushed into the contact strip (62). During assembly, the ventilation hose (31) is pushed upwards through the clamping sleeve (63) in the connection area of the ventilation valve (30), compressed and thereby sealed. A Circlip (64) fixes the position of the clamping sleeve (63). It is advantageous that possible leaks in the ventilation hose (31) can flow directly into the drip tray (41), thus reliably protecting the electronics from escaping cooling water.

Über die 12V KFZ-Steckdose (20) die mit der Pufferbatterie (21) verbunden ist, kann z.B. ein externer Mobilfunk-Rooter 24h zur Kommunikation sicher betrieben werden. Über die genormte OBD-Buchse (21) können Fehler des Hybrid-Inverters und der Pumpe (1) ausgelesen werden.Via the 12V car socket (20), which is connected to the backup battery (21), an external mobile radio rooter, for example, can be safely operated 24 hours a day for communication. Faults in the hybrid inverter and the pump (1) can be read out via the standardized OBD socket (21).

Ein weiterer Vorteil des Hybrid-Inverters ist die Möglichkeit die Betriebsspannung für die Pumpe (1) über die Nennwerte hinaus anzuheben. Dies ist bei langen Zuleitungen von Vorteil, um den Wiederstand der Leitungen zu kompensieren. Die Steuerung arbeitet dann vorteilhaft „Stromgesteuert“. Dem Hybrid-Inverter werden dazu die Kennwerte des Pumpenmotors in einem Menü eingegeben. So ist ein optimaler Betrieb verschiedener Pumpen (1) mit unterschiedlichen Leistungen möglich und eine Überlastung ausgeschlossen.Another advantage of the hybrid inverter is the possibility of raising the operating voltage for the pump (1) above the rated values. This is advantageous with long supply lines to compensate for the resistance of the lines. The control then advantageously works "current-controlled". For this purpose, the characteristic values of the pump motor are entered into the hybrid inverter in a menu. In this way, optimal operation of different pumps (1) with different capacities is possible and overloading is ruled out.

Vor der ersten Wasserentnahmestelle kann ein Durchsatzmesser mit Drucksensor installiert werden. Die Messwerte werden zu einem dafür geeigneten Dateneingang dem Hybrid-Inverter zugeführt. Die Ergebnisse werden im Neuzustand als Referenz festgehalten. Abweichungen im laufenden Betrieb deuten auf Leckagen, Pumpendefekt, Fremdentnahme oder Verschmutzungen hin. Im Normalbetrieb wird zur PID Regelung des Hybrid-Inverters der Druck-Sensor (9) eingebunden um den Pumpendruck nach Kundenvorgabe zu regeln. Der Druck-Sensor (9) kann auch direkt im Anschluß mit einem Durchsatzmesser kombiniert werden.A flow meter with a pressure sensor can be installed in front of the first water extraction point. The measured values are fed to the hybrid inverter at a suitable data input. The results are recorded in new condition for reference. Deviations during operation indicate leaks, pump defects, unauthorized removal or contamination. In normal operation, the pressure sensor (9) is integrated for the PID control of the hybrid inverter in order to regulate the pump pressure according to customer specifications. The pressure sensor (9) can also be combined directly with a throughput meter.

Die vorteilhaften Ausführungen der Erfindung sind in den Schutzansprüchen 1-10 dargestellt.The advantageous embodiments of the invention are presented in claims 1-10.

Die Ausführung der Erfindung wird Anhand der 1 bis 3 erläutert.

  • 1 ISO Links, (67) Stellung geschlossen
  • 2 Schnitt
  • 3 ISO, Rechts, (33) & (66) zur besseren Ansicht teilgeschnitten
  • 3 ISO, Rechts, ohne (1), (23), (33) für Zusammenfassung
The embodiment of the invention is based on 1 until 3 explained.
  • 1 ISO left, (67) closed position
  • 2 cut
  • 3 ISO, right, (33) & (66) partially cropped for better viewing
  • 3 ISO, Right, without (1), (23), (33) for summary

Bezugszeichenlistereference list

(1)(1)
Pumpepump
(2)(2)
Kabeldurchführunggrommet
(3)(3)
Befestigungsseilfastening rope
(4)(4)
Schlauchstutzenhose connector
(5)(5)
Datenkabeldata cable
(6)(6)
Verbindungsschlauchconnecting hose
(7)(7)
Flanschflange
(8)(8th)
Seilklemmerope clamp
(9)(9)
Druck-Sensorpressure sensor
(10)(10)
T-Stücktee
(11)(11)
Wärmetauscherheat exchanger
(12)(12)
Förderschlauchdelivery hose
(13)(13)
Messkabelmeasuring cable
(14)(14)
Saugschlauchsuction hose
(15)(15)
Anschlußkabelconnection cable
(16)(16)
Meßplattemeasuring plate
(17)(17)
KabelCable
(18)(18)
Isolierunginsulation
(19)(19)
OBD BuchseOBD socket
(20)(20)
KFZ-Steckdosecar socket
(21)(21)
Pufferbatteriebackup battery
(22)(22)
Umwälzpumpecirculation pump
(23)(23)
GehäuseHousing
(24)(24)
LüfterFan
(25)(25)
Platinecircuit board
(26)(26)
Schraubescrew
(27)(27)
Leistungsbauteilpower component
(28)(28)
Schraubescrew
(29)(29)
MutterMother
(30)(30)
Entlüfterventilator
(31)(31)
Entlüftungsschlauchvent hose
(32)(32)
Doppelnippeldouble nipple
(33)(33)
Luftkanalair duct
(34)(34)
Kühlkörperheatsink
(35)(35)
Temperatursensortemperature sensor
(36)(36)
Meßfühlerprobe
(37)(37)
Thermo-Kabelthermal cable
(38)(38)
Druckschlauchpressure hose
(39)(39)
Schlauchbrückehose bridge
(40)(40)
Meßgebertransducer
(41)(41)
Auffangschaledrip tray
(42)(42)
Spritschutzfuel protection
(43)(43)
Kondensatschlauchcondensate hose
(44)(44)
Rücklaufschlauchreturn hose
(45)(45)
Ausdehnungsgefäßexpansion tank
(46)(46)
Wartungsanschlußservice port
(47)(47)
Ablaufschlauchdrain hose
(48)(48)
Saugschlauchübergangsuction hose transition
(49)(49)
Dichtungpoetry
(50)(50)
Pegel-Sensorlevel sensor
(51)(51)
Anschlußkastenjunction box
(52)(52)
Verbindungsbogenconnecting arch
(53)(53)
Ableitscheibedeflection disc
(54)(54)
Einpreßstutzenpress-in socket
(55)(55)
BrunnenSpring
(56)(56)
Übertragungsmodultransmission module
(57)(57)
Meßplattemeasuring plate
(58)(58)
Kameracamera
(59)(59)
LEDLEDs
(60)(60)
Schauglassight glass
(61)(61)
Steckplatinebreadboard
(62)(62)
Kontaktleistecontact bar
(63)(63)
Klemmhülsecollet
(64)(64)
Sicherungsringlocking ring
(65)(65)
Wandabdichtungwall waterproofing
(66)(66)
Trennwandpartition wall
(67)(67)
Schiebeplattesliding plate
(68)(68)
Führungsleisteguide bar
(69)(69)
Getriebemotorgear motor
(70)(70)
Zahnradgear
(71)(71)
Klemmfederclamping spring
(72)(72)
Schalt-Sensorswitch sensor

Claims (10)

Dadurch gekennzeichnet, dass der Inverter für den PV-Solarbetrieb zusammen mit Frequenzumformer in einem Gehäuse (23) eingebracht ist. Die zur Verfügung stehende Leistung der PV-Anlage und der Batterien wird durch den Frequenzumformer dahin gehend angepasst, dass die Pumpenleitung die der PV-Anlage nicht übersteigt. Der Anlaufstrom wird durch den Frequenzumformer begrenzt. Characterized in that the inverter for the PV solar operation is introduced together with the frequency converter in a housing (23). The power available from the PV system and the batteries is adjusted by the frequency converter so that the pump output does not exceed that of the PV system. The starting current is limited by the frequency converter. Dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung der Elektronik des Hybrid-Inverters wahlweise über die Wasserkühlung / Luftkühlung erfolgt. Das System ist Redundant und kann automatisch und manuell umgeschaltet werden. Vorteilhaft ist die hermetische Trennung des Kühlkreislaufs mit Umwälzpumpe (22), Ausdehnungsgefäß (45), Wartungsanschluß (46), Wärmetauscher (11), Kühlkörper (34) in Verbindung mit dem geschlossenen Kühlsystem. Characterized in that the cooling of the electronics of the hybrid inverter takes place either via the water cooling / air cooling. The system is redundant and can be switched automatically and manually. The hermetic separation of the cooling circuit with circulation pump (22), expansion tank (45), maintenance connection (46), heat exchanger (11), cooling element (34) in connection with the closed cooling system is advantageous. Dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (34) gleichzeitig von Luft wie auch von Wasser durchströmt werden kann. Vorteilhaft ist hier die stufenlose Regelbarkeit beider Medien um den Kühlungsbedarf optimal an die Kühlleistung anzupassen. Um Verschmutzung durch Staubpartikel vorzubeugen die die Kühlleistung reduzieren ist der Kühlkörper (34) z.B. aus einer Alu-Legierung mit einer „Nanobeschichtung“ ausführt. Diese verhindert wirkungsvoll Ablagerungen an der Oberfläche. Ferner hat der Kühlkreislauf einen Entlüfter (30) der mit dem Entlüftungsschlauch (31) und mit einer Klemmhülse (63) durch den Montagevorgang beim Aufschieben abgedichtet / verpresst wird. Ein Sicherungsring (64) verhindert ein zurückrutschen. Die Klemmhülse (63) dient hier als fail-save Maßnahme um Undichtigkeiten des Kühlwassers (z.B. Schlauch Platzer) direkt zur Auffangschale (41) abzuleiten ohne dabei die Elektronikbauteile zu erreichen. Characterized in that the heat sink (34) can be flowed through by air and water at the same time. The stepless controllability of both media is advantageous here in order to optimally adapt the cooling requirement to the cooling capacity. To prevent contamination from dust particles that reduce the cooling capacity, the heat sink (34) is made of an aluminum alloy with a "nano-coating". This effectively prevents deposits on the surface. Furthermore, the cooling circuit has a bleeder (30) which is sealed/pressed with the bleeder hose (31) and with a clamping sleeve (63) during the assembly process when it is pushed on. A locking ring (64) prevents it from slipping back. The clamping sleeve (63) is used here as a fail-safe measure to direct leaks in the cooling water (e.g. burst hose) directly to the drip tray (41) without reaching the electronic components. Dadurch gekennzeichnet, dass der Saugschlauch (14) und der Saugschlauchübergang (46) eine Isolierung (18) vorweisen. Diese verhindert eine vorzeitige Erwärmung des Kühlwassers durch die Umgebungstemperatur. Characterized in that the suction hose (14) and the suction hose transition (46) have insulation (18). This prevents the cooling water from heating up prematurely due to the ambient temperature. Dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Kühlkreislauf im Hybrid-Inverter durch die Trennwand (66) hermetisch abgeschlossen ist. Diese Anordnung verhindert wirkungsvoll das Eindringen von Kühlflüssigkeit in den Elektronikbereich. Zusätzlich ist bei der Trennwand (66) eine Wandabdichtung (65), aus z.B. EPDM, die formschlüssig mit leichter Überdeckung zu der Steckplatine (61) die Komponenten sicher abdichtet. Characterized in that the hydraulic cooling circuit in the hybrid inverter is hermetically sealed by the partition (66). This arrangement effectively prevents coolant from penetrating into the electronics area. In addition, the partition (66) has a wall seal (65), made of EPDM, for example, which securely seals the components in a form-fitting manner with a slight overlap with the plug-in circuit board (61). Dadurch gekennzeichnet, das anfallende Kondensat der Luftfeuchte oder Leckage Kühlwasser erfindungsgemäß über eine Auffangschale (41), die in das Gehäuse (23) unten eingelassen ist, kann über den Ablaufschlauch (47) ablaufen. In Spritzschutz (42) z.B. aus Filz, der darüber angebracht ist, verhindert das sich Spritwasser bildet. Characterized characterized , the resulting condensate of humidity or leakage cooling water according to the invention via a drip tray (41), which is embedded in the housing (23) below, can drain through the drain hose (47). In the splash guard (42), for example made of felt, which is attached above it, prevents the formation of spray water. Dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektronikschaltung mit Steuerprogramm zur Überprüfung und zum „Freilaufen“ des Pumpenmotors verbaut ist. Die Elektronik kann z.B. in regelmäßigen Abständen, oder über eine Remote Steuerung den Pumpenmotor auf einen Wicklungs- oder Masseschluß prüfen. Ein anderes Programm kann einen festsitzenden Rotor wieder gangbar machen, durch Stromspitzen und / oder Umkehrung der Drehrichtung. Characterized by the fact that an electronic circuit with a control program for checking and "freewheeling" the pump motor is installed. The electronics can, for example, check the pump motor for a winding or ground fault at regular intervals or via a remote control. A different program can make a stuck rotor work again by means of current spikes and/or reversing the direction of rotation. Dadurch gekennzeichnet, dass eine andere Elektronikschaltung Parameter über den Frequenzumrichter oder das Datenkabel (5) auswertet, z.B. können dies Werte von der Pumpe (1) sein, wie Rotor-Drehzahl, Brunnenwassertemperatur, Druck, Versandungsstand. Ein Prüfprogramm ermittelt beim Erstbetrieb des Brunnens den Pegelunterschied zwischen Ein / Ausschalten der Pumpe (1) durch den Pegelsensor (50) als Referenzwert mit einer Zeitmessung. Bei wiederholten Messungen dient die „Nachlaufzeit bis auf den vorherigen Pegelstand, die nachlassende Ergiebigkeit durch z.B. Versandung, oder Grundwasserschwankungen. So kann die Entnahme von Wasser vorzeitig reduziert oder gestoppt werden, wenn durch einen zu niedrigen Grundwasserstand die Umwelt gefährdet würde. Characterized in that another electronic circuit evaluates parameters via the frequency converter or the data cable (5), for example, these values can be from the pump (1), such as rotor speed, well water temperature, pressure, sanding level. When the fountain is used for the first time, a test program determines the level difference between switching the pump (1) on and off using the level sensor (50) as a reference value with a time measurement. In the case of repeated measurements, the "follow-up time to the previous water level, the decreasing yield, for example due to silting, or groundwater fluctuations, is used. In this way, the withdrawal of water can be reduced or stopped prematurely if the environment would be endangered by a too low groundwater level. Dadurch gekennzeichnet, Dass die Meßplatte (57) verschiedene Funktionen übernimmt, wie z.B. die Lichterzeugung durch Led (59) zum Ausleuchten des Brunnens, Kamera (58) zur optischen Betrachtung, Sensoren für Temperatur, PH Wert. Die Meßplatte (57) kann auch mit einem Schwimmkörper ausgestattet sein. Dieser sorgt dafür, das sich die Meßplatte(57) mit dem Pegelstand hebt und senkt. Ein Maßstab der im Brunnen angebracht ist, kann so den Pegelstand über die Kamera(s) zusätzlich ausmessen und die Brunnenwand zur optischen Kontrolle abfahren. Die Daten werden können z.B. per Schleppkabel oder über Telemetrie übertragen werden. Characterized in that the measuring plate (57) takes on various functions, such as light generation by Led (59) to illuminate the well, camera (58) for optical viewing, sensors for temperature, PH value. The measuring plate (57) can also be equipped with a float. This ensures that the measuring plate (57) rises and falls with the level. A scale attached to the well can also measure the water level via the camera(s) and move along the well wall for visual control. The data can be transmitted eg via trailing cable or via telemetry. Dadurch gekennzeichnet, daß die Lüftungs-Öffnungen über eine Schiebeplatte (67) verschlossen werden können. So ist der Hybrid-Inverter vor starken Umwelteinflüssen wie z.B Sandstürmen optimal geschützt. Ein Schalt-Sensor (72) steuert die Endpositionen. Ein optionaler Anschlag verhindert ein Überfahren der Endpositionen. Die Schiebeplatte (67) hat seitlich ein intrigiertes Zahnstangenprofil zum Antrieb über das Zahnrad (70) mit dem Getriebemotor (69). Eine „Auffahrrampe in der Endposition „geschlossene Lüftungs-Öffnung“ durch die Schiebeplatte (67) verpresst eine umlaufende Elastische Dichtung auf derselben. Characterized in that the ventilation openings can be closed via a sliding plate (67). In this way, the hybrid inverter is optimally protected against strong environmental influences such as sandstorms. A switching sensor (72) controls the end positions. An optional stop prevents the end positions from being exceeded. The sliding plate (67) has an integrated toothed rack profile on the side for driving via the gear wheel (70) with the geared motor (69). A "ramp" in the end position "closed ventilation opening" through the sliding plate (67) presses a circumferential elastic seal on the same.
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