DE29606135U1 - Galvanically isolated pump - Google Patents
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Description
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SPECK PUMPEN 1 &Mgr;/37027SPECK PUMPS 1 μ/37027
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpe mit elektromotorischem Antrieb mit einer Welle, wobei die Pumpe galvanisch von dem Elektromotor getrennt ist.The present invention relates to a pump with an electric motor drive with a shaft, wherein the pump is galvanically separated from the electric motor.
Pumpen, beispielsweise Kreiselradpumpen oder Umlaufkolbenpumpen, die von einem Elektromotor angetrieben werden, sind weit verbreitet. Derartige Pumpen weisen üblicherweise einen Elektromotor auf, der aus einem konzentrisch um eine Motorwelle angeordneten Stator und einen mit der Welle verbundenen Rotor besteht. Die aus mechanischen Gründen häufig aus Stahl gefertigte Welle ragt mit einem freien Ende aus dem Motorgehäuse heraus. Mit dem freien Ende der Motorwelle sind die rotierenden Teile der Pumpe verbunden.Pumps, such as centrifugal pumps or circulating piston pumps, which are driven by an electric motor are widespread. Such pumps usually have an electric motor, which consists of a stator arranged concentrically around a motor shaft and a rotor connected to the shaft. The shaft, which is often made of steel for mechanical reasons, has a free end that protrudes from the motor housing. The rotating parts of the pump are connected to the free end of the motor shaft.
Motor- und Pumpengehäuse bestehen bei derartigen Pumpen meist aus Metall.The motor and pump housings of such pumps are usually made of metal.
In bestimmten Anwendungsbereichen, beispielsweise in Anlagen der Medizin- oder Haushaltstechnik, werden Pumpen auch zum Transport von elektrisch leitfähigen Fluiden eingesetzt. Aus Gründen der Betriebssicherheit, ist es dabei erforderlich, sicherzustellen, daß keine elektrischen Ströme von dem Antriebssystem auf das zu fördernde Fluid übergehen. Die Kriechstromfestigkeit der verwendeten Bauteile wird dabei meist vom Anlagenhersteller vorgegeben.In certain areas of application, for example in medical or household technology systems, pumps are also used to transport electrically conductive fluids. For reasons of operational safety, it is necessary to ensure that no electrical currents pass from the drive system to the fluid being pumped. The tracking resistance of the components used is usually specified by the system manufacturer.
Eine Pumpe der oben bezeichneten Art ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 93 10 862.1 bekannt. Die dort beschriebene Pumpe ist durch zwei Maßnahmen galvanisch von dem sie antreibenden Elektromotor getrennt: Einerseits ist das Pumpengehäuse über einen ringförmigen Isolierflansch mit dem Gehäuse des Elektromotors verbunden und andererseits ist die elektrisch leitende Welle der Pumpe über eine Isolierkupplung mit der elektrisch leitenden Welle des Elektromotors verbunden.A pump of the type described above is known from the German utility model G 93 10 862.1. The pump described there is galvanically separated from the electric motor that drives it by two measures: On the one hand, the pump housing is connected to the housing of the electric motor via an annular insulating flange and, on the other hand, the electrically conductive shaft of the pump is connected to the electrically conductive shaft of the electric motor via an insulating coupling.
Die bekannte Pumpe mit galvanischer Trennung weist jedoch Nachteile auf. Durch das Anflanschen der Pumpe über dieHowever, the well-known pump with galvanic isolation has disadvantages. By flanging the pump via the
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SPECK PUMPEN 2 M/37027SPECK PUMPS 2 M/37027
Isolierkupplung müssen in dem Pumpenkörper zwei Wellenlager vorgesehen werden, wobei das motorseitige Lager im zusammengebauten Zustand gleichzeitig als Lager für die Motorwelle dient. Eine derartige Pumpe läßt sich jedoch nicht so kompakt herstellen, wie es für Haushaltsgeräte oder medizintechnische Anlagen häufig erforderlich ist. Zudem besteht bei längerer Benutzungsdauer und/oder starken Belastungen die Gefahr, daß die Isolierkupplung an einzelnen Stellen stark abgenutzt wird oder bricht, so daß die Pumpe zwar noch betriebsfähig sein kann, weil die Isolierkupplung nicht völlig zerstört ist, jedoch eine galvanische Trennung von Pumpe und Motor nicht mehr oder nicht mit der geforderten Durchschlagfestigkeit gegeben ist.Insulating couplings, two shaft bearings must be provided in the pump body, whereby the motor-side bearing also serves as a bearing for the motor shaft when assembled. However, such a pump cannot be made as compact as is often required for household appliances or medical equipment. In addition, with longer periods of use and/or heavy loads, there is a risk that the insulating coupling will become heavily worn or break in certain places, so that the pump may still be operational because the insulating coupling is not completely destroyed, but galvanic isolation between the pump and motor is no longer provided or not provided with the required dielectric strength.
Aufgabe der vorliegenen Erfindung ist es daher, eine Pumpe der oben bezeichneten Art bereitzustellen, die eine kompakte Bauform ermöglicht und bei der während des Betriebs die geforderte galvanische Trennung von Pumpe und Elektromotor stets zuverlässig gewährleistet ist.The object of the present invention is therefore to provide a pump of the type described above which enables a compact design and in which the required galvanic isolation of pump and electric motor is always reliably guaranteed during operation.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Pumpe gemäß vorliegendem Anspruch 1. Vorteilhafte Ausfuhrungsformen der erfindungsgemäßen Pumpe sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by a pump according to the present claim 1. Advantageous embodiments of the pump according to the invention are the subject of the subclaims.
Erfindungsgemäß wird demnach vorgeschlagen, die Pumpe mittels eines elektrisch isolierenden Lagerschildes mit dem Elektromotor zu verbinden und eine Welle zu verwenden, die zumindest an ihrem pumpenseitigen Ende aus einem elektrisch isolierenden Material besteht.According to the invention, it is therefore proposed to connect the pump to the electric motor by means of an electrically insulating bearing plate and to use a shaft which consists of an electrically insulating material at least at its pump-side end.
Damit ist eine kompakte Pumpe in Blockbauweise erhältlich, wobei die Pumpe selbst kein Lager aufweist. Das am pumpenfernen Ende der Motorwelle befindliche Lager sowie das Lager des LagerSchildes nehmen auch die in der Pumpe entstehenden Kräfte auf. Die galvanische Trennung wird bei der erfindungsgemäßen Pumpe durch erreicht, daß zum einen der in die Pumpe führende Teil der Welle vollständig aus einem elektrisch isolierenden Material besteht und zum anderen auch das komplette LagerschildThis means that a compact pump in block construction is available, whereby the pump itself has no bearing. The bearing located at the end of the motor shaft furthest from the pump as well as the bearing of the bearing shield also absorb the forces generated in the pump. The galvanic isolation is achieved in the pump according to the invention by the fact that, on the one hand, the part of the shaft leading into the pump is made entirely of an electrically insulating material and, on the other hand, the entire bearing shield is also made of an electrically insulating material.
SPECK PUMPEN 3 M/37027SPECK PUMPS 3 M/37027
aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist. Die galvanische Trennung von Pumpe und Elektromotor ist bei der erfindungsgemäßen Pumpe also so gestaltet, daß bei einer Beschädigung der für die galvanische Trennung verantwortlichen Bauteile, also der pumpenseitigen Welle bzw. des Lagerschildes, die Pumpe nicht mehr funktionstüchtig ist. Damit ist eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet.is made of an electrically insulating material. The galvanic separation of pump and electric motor in the pump according to the invention is designed in such a way that if the components responsible for the galvanic separation, i.e. the pump-side shaft or the bearing plate, are damaged, the pump is no longer functional. This ensures a high level of operational reliability.
Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist die Welle der Pumpe aus einer, beispielsweise aus Stahl bestehenden Motorwelle und einer beispielsweise aus Keramik bestehenden Pumpenwelle zusammengesetzt. Vorteilhafterweise weist die Motorwelle dabei einen größeren Durchmesser als die Pumpenwelle auf, so daß eine axiale Ausnehmung am pumpenseitigen Ende der Motorwelle vorgesehen sein kann, in welche die elektrisch isolierende Pumpenwelle drehfest einsetzbar ist. Die Pumpenwelle kann dabei kraftschlüssig eingepreßt und/oder in der Ausnehmung verklebt werden.In a first preferred embodiment, the shaft of the pump is composed of a motor shaft, for example made of steel, and a pump shaft, for example made of ceramic. The motor shaft advantageously has a larger diameter than the pump shaft, so that an axial recess can be provided at the pump-side end of the motor shaft, into which the electrically insulating pump shaft can be inserted in a rotationally fixed manner. The pump shaft can be pressed in with a force fit and/or glued in the recess.
0 Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Welle der Pumpe einstückig aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt. Diese Ausführungsform wird man vor allem dann bevorzugen, wenn Pumpe und Motor relativ klein dimensioniert sind, so daß keine Motorwelle aus Stahl verwendet werden muß.0 In another preferred embodiment, the pump shaft is made in one piece from an electrically insulating material. This embodiment is particularly preferred when the pump and motor are relatively small, so that no steel motor shaft needs to be used.
Als elektrisch isolierendes Material für die Welle kommt insbesondere Keramik, wie beispielsweise Aluminiumoxid oder Siliciumcarbid, oder ein elektrisch isolierender abriebfester Kunststoff in Frage.Ceramics, such as aluminum oxide or silicon carbide, or an electrically insulating, abrasion-resistant plastic are particularly suitable as electrically insulating materials for the shaft.
Das Lagerschild besteht vorteilhaft ebenfalls aus Kunststoff.The bearing plate is also preferably made of plastic.
Die erfindungsgemäße Pumpe kann eine Kreiselradpumpe, wie beispielsweise eine Kreiselpumpe oder eine Seitenkanalpumpe oder auch eine Umlaufkolbenpumpe, wie beispielsweise eine Zahnradpumpe oder eine Kreiskolbenpumpe sein.The pump according to the invention can be a centrifugal pump, such as a centrifugal pump or a side channel pump, or a circulating piston pump, such as a gear pump or a rotary piston pump.
SPECK PUMPEN 4 M/37027SPECK PUMPS 4 M/37027
Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung ausführlicher beschrieben.The invention is described in more detail below using two preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.
In der Zeichnung zeigt:In the drawing shows:
Figur 1 eine erfindungsgemäße Pumpe mit einer zweiteiligen Welle;Figure 1 shows a pump according to the invention with a two-part shaft;
Figur 2 die Pumpe der Figur 1 mit einer einstückigen Welle.Figure 2 shows the pump of Figure 1 with a one-piece shaft.
In Figur 1 ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe mit galvanischer Trennung dargestellt. Ein Elektromotor 10 ist in einem Motorgehäuse 11 angeordnet. Er weist einen fest mit dem Gehäuse verbundenen Stator 13 und einen mit einer Motorwelle 15 verbundenen Rotor 12 auf. Rotor 12 und Stator sind konzentrisch um die Motorwelle 15 angeordnet. An einem Ende der Welle ist ein Gebläse 14 vorgesehen, das im Betrieb für die Kühlung des Elektromotors sorgt. Bei Motoren mit sehr 0 hoher Leistung oder bei Motoren, deren Einbauort eine ausreichende Luftkühlung nicht zuläßt, kann selbstverständlich auch eine andere Kühlung, beispielsweise eine Wasserkühlung, vorgesehen sein.Figure 1 shows a first embodiment of the pump according to the invention with galvanic isolation. An electric motor 10 is arranged in a motor housing 11. It has a stator 13 firmly connected to the housing and a rotor 12 connected to a motor shaft 15. Rotor 12 and stator are arranged concentrically around the motor shaft 15. A fan 14 is provided at one end of the shaft, which ensures that the electric motor is cooled during operation. For motors with very high power or for motors whose installation location does not allow for sufficient air cooling, another type of cooling, for example water cooling, can of course also be provided.
Die Motorwelle 15 besteht aus Stahl und ist auf einer Seite des Elektromotors 10, in der Nähe des Gebläses 14, durch ein erstes Lager 25 gelagert. Auf der gegenüberliegenden Seite ragt die Motorwelle 15 aus dem Elektromotor 10 heraus. Dieses freie Ende der Motorwelle weist in der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform eine axiale Ausnehmung 16 auf, in die das Ende einer Pumpenwelle 18 eingepreßt werden kann. In der seitlichen Wandung der Endausnehmung 16 der Motorwelle 15 ist eine radiale Entlüftungsbohrung 17 vorgesehen, die das Entweichen der Luft beim Einpressen der Pumpenwelle 18 ermöglicht. Die Pumpenwelle 18 und die Motorwelle 15 werden drehfest miteinander verbunden. Um eine axiale Verschiebung der beiden Wellen gegeneinander zu verhindern, kann die Pumpenwelle 18 auch in der Ausnehmung 16 der Motorwelle 15 verklebt sein. Ebenso kann dieThe motor shaft 15 is made of steel and is supported on one side of the electric motor 10, near the fan 14, by a first bearing 25. On the opposite side, the motor shaft 15 protrudes from the electric motor 10. In the embodiment shown in Figure 1, this free end of the motor shaft has an axial recess 16 into which the end of a pump shaft 18 can be pressed. A radial vent hole 17 is provided in the side wall of the end recess 16 of the motor shaft 15, which allows air to escape when the pump shaft 18 is pressed in. The pump shaft 18 and the motor shaft 15 are connected to one another in a rotationally fixed manner. In order to prevent axial displacement of the two shafts against one another, the pump shaft 18 can also be glued in the recess 16 of the motor shaft 15. The
SPECK PUMPEN 5 M/37027SPECK PUMPS 5 M/37027
Entlüftungsbohrung 17 nach Zusammenbau versiegelt werden, so daß bei einer axialen Verschiebung der Pumpenwelle 18 gegen die Motorwelle 15 ein Unterdruck in der Ausnehmung 16 entstehen würde, der zusätzlich für einen festen Sitz der Pumpenwelle 18 sorgt. Die Pumpenwelle 18 besteht aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise aus einem Keramikmaterial.The vent hole 17 must be sealed after assembly so that an axial displacement of the pump shaft 18 against the motor shaft 15 would create a negative pressure in the recess 16, which would also ensure that the pump shaft 18 is firmly seated. The pump shaft 18 is made of an electrically insulating material, for example a ceramic material.
In der dargestellten Ausführungsform treibt der Elektromotor 10 eine Kreiselpumpe an. Die Kreiselpumpe weist ein Pumpengehäuse 21 auf, das über ein elektrisch isolierendes Lagerschild 22 mit dem Gehäuse 11 des Motors verbunden ist. In dem PumpengehäuseIn the embodiment shown, the electric motor 10 drives a centrifugal pump. The centrifugal pump has a pump housing 21, which is connected to the housing 11 of the motor via an electrically insulating bearing plate 22. In the pump housing
21 sind ein Laufrad 2 3 sowie ein Leitapparat 24 der Kreiselpumpe schematisch dargestellt. Das Laufrad 23 kann beispielsweise über eine Paßfeder 19 drehfest mit dem freien Ende der elektrisch isolierenden Pumpenwelle verbunden sein. An der Durchführung der Pumpenwelle in das Pumpengehäuse ist eine Dichtung vorgesehen, die im vorliegenden Fall als eine in einer Buchse 28 angeordnete Radialringdichtung 27 ausgeführt ist.21 shows a schematic representation of an impeller 23 and a guide device 24 of the centrifugal pump. The impeller 23 can, for example, be connected in a rotationally fixed manner to the free end of the electrically insulating pump shaft via a key 19. A seal is provided at the passage of the pump shaft into the pump housing, which in the present case is designed as a radial ring seal 27 arranged in a bushing 28.
Das aus elektrisch isolierendem Material bestehende LagerschildThe bearing shield made of electrically insulating material
22 weist ein zweites Wellenlager 26 auf, das die Motorwelle 15 im an ihrem mit der Pumpenwelle 18 verbundenen Ende lagert. Durch die Verwendung eines elektrisch isolierenden Lagerschildes 22 mit zweitem Wellenlager 26 wird keine weitere Lagerung für die Pumpenwelle 18 benötigt, so daß die Pumpe sehr kompakt und mit kleinen Abmessungen ausgeführt sein kann.22 has a second shaft bearing 26 which supports the motor shaft 15 at its end connected to the pump shaft 18. By using an electrically insulating bearing plate 22 with a second shaft bearing 26, no further bearing is required for the pump shaft 18, so that the pump can be designed to be very compact and with small dimensions.
Durch die Verwendung einer Pumpenwelle aus einem elektrisch isolierenden Material, wie beispielsweise Keramik, in Verbindung mit einem Lagerschild aus einem elektrisch isolierenden Material, ist zuverlässig gewährleistet, daß beim Betrieb der Pumpe keine Kriech- oder Verlustströme vom Elektromotor in die Pumpe übergehen können. Damit ist eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet. Mit der erfindungsgemäßen Pumpe können daher auch hoch leitfähige Fluide gefördert werden, wie dies in Haushaltsgeräten oder medizintechnischen Anlagen häufig der Fall ist.By using a pump shaft made of an electrically insulating material, such as ceramic, in conjunction with a bearing plate made of an electrically insulating material, it is reliably guaranteed that no leakage or leakage currents can pass from the electric motor to the pump when the pump is in operation. This ensures a high level of operational reliability. The pump according to the invention can therefore also be used to pump highly conductive fluids, as is often the case in household appliances or medical technology systems.
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SPECK PUMPEN 6 M/37027SPECK PUMPS 6 M/37027
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe ist in Figur 2 dargestellt. Die Pumpe entspricht weitgehend der bereits im Zusammenhang mit Figur 1 beschriebenen Pumpe. Identische oder funktionsgleiche Bauteile, die bereits im Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben wurden, sind mit den gleichen, um 100 erhöhten Bezugsziffern bezeichnet.A further embodiment of the pump according to the invention is shown in Figure 2. The pump largely corresponds to the pump already described in connection with Figure 1. Identical or functionally equivalent components that have already been described in connection with Figure 1 are designated with the same reference numbers increased by 100.
Der wesentliche Unterschied zur Ausführungsform der Figur besteht darin, daß die in Figur 2 dargestellte Pumpe keine zweiteilige Welle aus Pumpenwelle und Motorwelle, sondern eine einstückige Welle 118 aufweist, die aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigtb ist. Die Welle 118 kann beispielsweise aus Keramik, etwa Aluminiumoxid oder Siliciumcarbid bestehen.The main difference from the embodiment in the figure is that the pump shown in figure 2 does not have a two-part shaft consisting of a pump shaft and a motor shaft, but rather a one-piece shaft 118 made of an electrically insulating material. The shaft 118 can be made of ceramic, such as aluminum oxide or silicon carbide.
Die durchgehende Welle 118 vereinfacht die Herstellung der erfindungsgemäßen Pumpe und ermöglicht eine weitere Verbesserung der galvanischen Trennung zwischen Pumpe und Elektromotor. Aufgrund der höheren Sprödigkeit des Keramikmaterials wird eine derartige Welle bevorzugt in kleineren Pumpen mit relativ niedriger Leistung eingesetzt. Ein großer Vorteil der Keramikwelle ist aber in ihrer gegenüber einer Stahlwelle wesentlich höheren Oberflächenhärte zu sehen. Die Abnutzung der Welle an den Lagerungen 125,126 und an der Dichtung 127 ist daher äußerst gering.The continuous shaft 118 simplifies the manufacture of the pump according to the invention and enables a further improvement of the galvanic isolation between the pump and the electric motor. Due to the higher brittleness of the ceramic material, such a shaft is preferably used in smaller pumps with relatively low power. A major advantage of the ceramic shaft, however, is its significantly higher surface hardness compared to a steel shaft. The wear of the shaft on the bearings 125, 126 and on the seal 127 is therefore extremely low.
2202/L2202/L
Claims (9)
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| DE29606135U DE29606135U1 (en) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | Galvanically isolated pump |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE29606135U DE29606135U1 (en) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | Galvanically isolated pump |
Publications (1)
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| DE29606135U1 true DE29606135U1 (en) | 1996-08-22 |
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ID=8022095
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| DE29606135U Expired - Lifetime DE29606135U1 (en) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | Galvanically isolated pump |
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