DE2139090A1 - Elektrisch betriebene Warmwasser-Umlaufpumpe - Google Patents

Description

ERCOlE MAHELLI & 0. S.p.A., Via Borgonuovo 24, Mailand, Italien

Elektrisch betriebene Warmwasser-Umlaufpumpe

Die zum Umlauf von Warmwasser in Eeizsystemen und zum Verteilen von Warmwasser in Haushaltseinricbtungen verwendeten elektrischen Pumpen bestehen gemäß der zur Zeit am weitest verbreiteten Ausführungsform aus einer Zentrifugalpumpe, die durch einen Asynchronmotor betrieben wird, dessen Käfigläufer oder Botor in das Wasser eingetaucht ist, welches in der Pumpe zirkuliert.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung richtet sich darauf, ein Lecken des Wassers nach außen hin zu vermeiden, was aufgrund der zwischen festen und drehbaren Teilen verwendeten Bichtmitteln möglich ist, und zwar bei gleichzeitiger Verminderung des statischen Drehmoments beim Starten der Maschine auf einen minimalen Wert.

Das grundlegende Problem, welches bei der Konstruktion derart tiger Elektropumpen gelöst werden muß, besteht darin, den drehenden Abschnitt des Motors, der in die Flüssigkeit eingetaucht ist, von dem Örtlich festen oder statischen Teil zu trennen, der notwendigerweise trocken sein muß, um eine Isolation der . Wicklung zu gewährleisten.

209811/1112

Diese Trennung kann in einer speziell einfachen und sicheren Weise dadurch erzielt werden, indem man Motoren mit einem axialen Luftspalt verwendet, da in. diesem Fall zum '!Trennen des Botors und des Stators eine flache Membran in dem. Luftspalt angeordnet werden kann und diese ausreichend für den beabsichtigten Zweck ist, wobei die Dichtungsteile oder Elemente auf diejenigen reduziert werden können, die normalerweise für zuverlässig abgedichtete und andauernd abgedichtete Flanschverbindungsstellen verwendet werden.

Unglücklicherweise weisen Motoren mit axialem Luftspalt eine Belastung oder Schub auf, welcher in Richtung; der Drehachse wirkt und zwar aufgrund der Anziehung zwischen den magnetischen Paketen oder Stapeln des Stators und Rotors auftritt.

Die Größe dieser Last oder Schubkraft ist beträchtlich und der Betrieb der Motoren kann nur unter der Bedingung erreicht werden, daß geeignete mechanische Halterungsteile zum Auffangen der axialen Schubkraft vorgesehen sind.

Wenn nicht die Möglichkeit besteht* Kugellager zu verwenden, was auch bei Motoren für die zuvor erwähnte Umlaufpumpe oder -pumpen zutrifft, so ist es erforderlich, auf komplizierte Konstruktionen und Einschränkungen zurückzugreifen, so daß die mit diesen Motoren erzielbaren Vorteile wieder verloren gehen.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Warmwasser-Umlaufpumpe, die von einem speziellen Motor mit einem axialen Luftspalt angetrieben wird und zwar vollständig ohne axiale Schubkraft oder Belastung, so daß alle Vorteile eines derartigen Motortyps für den speziellen Anwendungsfall, unter Vermeidung der Nachteile, beibehalten werden können.

209811/1112

Die elektrische Warmwasser-TJmlaiafipiaep nach der vorliegenden Er- - findung besteht erfindungsgemäS aus einer Zentrifugalpumpe, die von einem Asynchronmotor angetrieben wird, dessen Induktor, wenn er vom Frontstatortyp iat, eineü Müsst besitzt, der aus einem festen magnetischen Teil und einer bewegbaren Scheibe aus einem Material hoher Leitfähigkeit !besteht, welche auf das Ende der Welle aufgekeilt ist und zwar gegenüber dem 3Snde_s emf weiches das Pumpenlaufrad oder Schaufelrad aufgekeilt istο

Die Beseitigung der axialen Sefcubfcraft wird erfindungsgemäß durch Trennen der elektrischen Hotörschaltung von der magnetischen Schaltung erreicht. Der elektrische Botorkreis ist der einzige frei drehbare Teil des Motors, der auf die Welle aufgekeilt ist, während der magnetische Kreis fest ist.

Die zwischen dem magnetischen Stator und den drehbaren Teilen auftretende Anziehungskraft wird daher vom Gehäuse der festen nicht deformierbaren Teile aufgefangen, wahrend der drehbare Teil, der kein magnetisches Hateriai aufweist, keine Anziehung erfährt bzw. Beanspruchung oder Schubkraft in axialer Richtung.

Dieser drehbare Teil besteht aus aimer Scheibe aus einem Material mit guter Leitfähigkeit, die gezogen und so geformt wurde, daß die mechanische Festigkeit derselben erhöht wurde.

Die Eotorscheibe wird an der welle befestigt und verankert und zwar an der Welle, die das Pumpenschaufelrad tragt und wird in einem festen Abstand von der Stirnfläche des magnetischen Teiles durch den axialen Schub, der durch die Pumpe in Gegenwirkung gegen einen geeigneten Abfangring erzeugt wird, festgehalten.

ülach einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht der magnetische Teil des Ankers ame einem magnetischen Stapel, der durch spiralförmiges Winden eines Streifens aus Stahlblech

209811/1112

erhalten wurde.

Man hat festgestellt, daß man eine ziemliche Einsparung bei der Konstruktion des magnetischen Teiles des Ankers dadurch erzielen konnte.

Nach einem weiteren Merk-mal der Erfindung wird der magnetische Teil des Ankers aus dem gleichen Material hergestellt, welches für die Konstruktion des Schirmes, der diesen festhält, verwendet wird, wobei die Herstellung und Formung und Bearbeitung gleichzeitig mit der Herstellung, Bearbeitung und Formung des Schirmes vorgenommen wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht das Material für die Konstruktion des Schirmes und dem magnetischen Teil des Ankers aus Gußeisen.

Es kann ebenso vorteilhaft sein, für das für die Konstruktion dieser Teile verwendete Material Sinterstahl zu verwenden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung. In dieser zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Schnittdarstellung einer Elektropumpe nach der vorliegenden Erfindung und zwar längs der Drehachse; und

Fig. 2 denselben Schnitt, jedoch bei einem anderen Ausführungsbeispiel.

In Figur 1 ist mit 1 der Ansaugkanal und mit 2 der Abführkanal der Pumpe bezeichnet und mit 3 das Läuferrad. 4 ist die dem Ro-

20981 1/1112

tor und dem Läuferrad gemeinsame Welle und 5 der Stator (Primär) des Motors, in dessen radiale Schlitze die Wicklung 6 angeordnet ist. Der Sekundärteil oder Anker des Motors besteht aus dem festen magnetischen Teil 7 und aus dem drehbaren Teil 8, der aus einer Scheibe aus einem Material mit guter Leitfähigkeit besteht, eine geeignete Form hat und auf die Welle 4 gekeilt ist.

Der magnetische Teil 7 besteht aus einem spiralförmig gewundenen Streifen aus Stahlblech.

Sowohl der magnetische Statorteil 5 als auch der magnetische Teil 7 des Ankers sind fest an jeweiligen Metallabstützteilen A und B angebracht.

Die Anziehung zwischen den magnetischen Teilen wird daher von den zuvor erwähnten Abstützteilen aufgefangen, die fest angeordnet sind und verankert sind.

In Figur 1 sind ebenso Abdichtringe 12 aus einem flexiblen Material vorgesehen, weiter eine Trennmembran 9 zwischen den in die Flüssigkeit eingetauchten Teilen und dem trockenen statischen Teil, wobei diese Membran aus einem dünnen Streifen oder Blatt aus nicht magnetischem Material mit hohem Widerstand besteht .

Mit 10 sind die Löcher oder öffnungen bezeichnet, die strömungsmäßig mit dem Pumpenkreis und der den Motor-Hotor enthaltenden Kammer in Verbindung stehen, wobei diese Löcher zusammen mit den in der drehbaren Scheibe in der Nähe der Nabe vorgesehenen Löchern den Zweck haben, die Drücke auszugleichen und der Flüssigkeit eine Zirkuliermöglichkeit oder Umlaufmöglichkeit zu geben und zwar innerhalb des Motors unter der Zentrifugalkraft oder Wirkung des drehenden Teiles.

209811/1112

Die Vorteile der zuvor geschilderten Konstruktion bestehen in einer äußerst wirtschaftlichen Konstruktionsweise, die einen äußerst einfachen Zusammenbau und Zerlegung der Anordnung für Überholzwecke und Heinigungszwecke ermöglicht, Betriebssicherheit gewährleistet, bei ruhigem Lauf und langer Lebensdauer.

Sie wirtschaftliche Konstruktionsweise ergibt sich bereits bei einem Blick auf die schematisch in figur 1 gezeigte Konstruktion, die nur eine einzige Abstützung für die Welle zeigt, deren Abmessungen auf ein Minimum reduziert sind und die an ihrem einen Ende den drehbaren Teil des Motors trägt und an ihrem gegenüberliegenden Ende den Pumpenschaufe!kranz. Die konstruktionsmäßige Einfachheit des Motorankers, dessen drehbarer Teil auf eine einfach geformte Scheibe reduziert ist, während der feste Teil aus einem spiralförmig gewundenen Blechstreifen besteht, sind neben dem einfachen Aufbau der Teile, die den eingetauchten Teil des Motors von dem trockenen Teil trennen, weitere Vorteile.

Aus Figur 1 läßt sich auch entnehmen, auf welche Weise der gesamte Statorabschnitt einfach abgenommen und von dem übrigen Teil der Elektropumpe entfernt werden kann, auf welche Veise der drehbareTeil des Motors durch Losen einer einzigen Schraube entfernt werden kann und auf welche Weise die verbleibende Anordnung bestehend aus Welle, Schaufelkranz und zugeordneter Lagerabstützung auseinandergenommen bzw. entfernt werden kann, wobei dann die Bohrleitung und die Ladereintrittsspirale zurückbleiben. Es läßt sich ersehen, daß die Anordnung äußerst einfach für einen Zugriff zu den inneren Teilen auseinandergenommen werden kann, somit einfach gereinigt und überholt werden kann, so daß ein sicherer Betrieb dauernd gewährleistet wird.

209811/1112

Die besondere Form des scheibenförmigen Rotors stellt einen gewissen Grad an ruhigem Lauf beim Betrieb des Motors sicher, der mit herkömmlichen Rotorformen nicht erreicht werden kann, wobei der Rotorkäfig innerhalb der Schlitze angeordnet ist. Die Lebensdauer der Elektropumpe wird somit im wesentlichen durch die Lebensdauer der Lager, die Lebensdauer der Abdichtung oder Dichte des Statorteiles und der Lebensdauer der Wicklungsisolation bestimmt und sichergestellt und zwar bei einem minimalen Gewicht der sich drehenden Teile oder Teiles, bei einem äußerst einfachen und wirkungsvollen Trennsystem zwischen dem in das Wasser eintauchenden Teil des Motors und den trockenen Teilen, und bei einer zuverlässigen Herstellungsmöglichkeit der Wicklungen in einem Stator bzw. Frontstatortyps, wobei noch die Möglichkeit geschaffen wird, alle Luftspalte zwischen Wicklungen und Erde durch Ausfüllen des Statorhohlraums mit einem geeigneten thermoplastischen Harz zu ersetzen bzw. auszufüllen. Auch die Form der Teile des Motors, die mit der Flüssigkeit in Berührung kommen, kann einfach und wirtschaftlich hergestellt werden und zwar aus rostfreiem Material, um Korrosion aufgrund des Vorhandenseins von Flüssigkeit auf vernachlässigbare Werte herabzusetzen.

Die in Figur 2gezeigte Elektropumpe unterscheidet sich von derjenigen gemäß Figur 1 nur hinsichtlich dem magnetischen Teil des Ankers. Im übrigen ist diese Ausführungsform mit der gemäß Figur 1 identisch, so daß eine weitere Beschreibung überflüssig ist.

Das magnetische Teil 7 ist aus festem zusammenhängendem Material bzw. besteht aus demselben Material, aus dem auch der Schirm B hergestellt ist, der dieses Teil festhält, wobei dieses Teil gleichzeitig mit dem Schirm geformt und bearbeitet wird. Das Material kann in bevorzugter Weise aus Gußeisen oder

209811/1112

gesintertem Stahl, bestehen.

Es ist offensichtlich, daß durch diese Konstruktionsweise oder Konstruktionstyp des magnetischen Teiles des Ankers eine ziemliche Einsparung in der Herstellung und Zusammenbau des magnetischen Teiles gegenüber der Ausführungsform gemäß Figur 1 möglich ist.

Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in den Zeichnungen dargestellten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

9811/111

Claims (12)

1. PA(CENTANSPHuOHE

   1'J Elektrisch betriebene Warmwasser-Umlauf pumpe, dadurch gekennzeichnet , daß sie aus einer Zentrifugalpumpe besteht, die durch einen Asynchronmotor angetrieben ist, dessen Induktor aus einem Frontstatortyp besteht und dessen Anker aus einem festen magnetischen Teil (7) und einer bewegbaren Scheibe (8) aus einem Material mit hoher Leitfähigkeit besteht, die an dem einen Ende einer Welle (4) angeordnet und verankert sind, auf deren anderem Ende der Pumpenläuferkranz (3) befestigt und verankert ist.
2. 2. Elektropumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Teil (7) des Ankers aus einem magnetischen Stapel besteht, der aus einem spiralförmig gewundenen Streifen aus Stahlblech hergestellt ist.
3. 3. Elektropumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Teil (7) des Ankers aus dem gleichen Material besteht, wie das Material des Schirmes (B), der diesen Teil festhält, und daß dieser magnetische Teil gleichzeitig mit dem Schild oder Schirm (B) hergestellt, geformt und bearbeitet wird.
4. 4·. Elektropumpe nach Anspruch 3? dadurch gekennzeichnet, daß das für den Schirm (B) verwendete Material und das für den magnetischen Teil (7) des Ankers verwendete Material aus Gußeisen besteht.
5. 5. Elektropumpe nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das für den Schirm oder Schild (B) und den magnetischen Teil (7) des Ankers verwendete Material aus gesintertem Stahl besteht.

   209811/1112
6. 6. Elektropumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe aus einer Sehaufelkranz-Ladereintrittsspirale-Anordnung bzw. Zentrifugaltyp besteht.
7. 7· Elektropumpe nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe aus einer Schaufelkranz·»- Ladereintrittsspirale vom Schraubentyp besteht.
8. 8. Elektropumpe nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Scheibe (8) eine Einbuchtung in der Nähe der Habe aufweist, um einen Ankerbolzen am Ende der Welle aufzunehmen und daß die Scheibe eine kugelförmige TJmfangskante aufweist.
9. 9· Elektropumpe nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stirntypstator eine auf die den Luftspalt definierende Fläche gebundene durchgehende Membran oder Blatt (9) aus diamagnetischem Material mit hohem Widerstandswert aufweist, welches den Stator (5* 6) trennt und ihn hinsichtlich dem Baum, in welchem die drehbare Scheibe (8) angeordnet ist, abdichtet.
10. 10. Elektropumpe nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der StatorhobIraum zwischen den Leitern der Wicklung, zwischen Wicklung und Isolation und zwischen Isolation und Erde mit einer Mischung aus thermoplastischem Harz ausgefüllt ist.
11. 11. Elektropumpe nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß am umfang und in der Nabe des Gehäuses (B) des magnetischen Teiles (7) des Ankers Löcher (10) vorgesehen sind, ebenso Löcher im mittleren !Teil der drehbaren Scheibe (8) vorgesehen sind, um den Druck und den Wasserumlauf

    209811/1112 _0RMSINAL ,nspeoted

    innerhalb des Motors auszugleichen.
12. 12. Elektropumpe nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 6
    bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Ankerpaket aus einem rostfreien Blechstreifen hergestellt ist, welches magnetische Eigenschaften aufweist und daß das Gehäuse des Ankerpaketes aus gezogenem rostfreiem Stahlblech hergestellt ist.

    811/111