DE60306594T2

DE60306594T2 - Kreiselpumpe für Haushaltsgeräte

Info

Publication number: DE60306594T2
Application number: DE60306594T
Authority: DE
Inventors: Sabino Iacocca
Original assignee: Emerson Appliance Motors Europe SRL
Current assignee: Askoll P&C SRL
Priority date: 2002-09-03
Filing date: 2003-09-03
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2023-09-04
Also published as: EP1396641A3; EP1396641A8; EP1396641A2; DE60306594D1; EP1396641B1; US20050111992A1; ES2268240T3; US7033145B2; ATE332445T1

Description

Diese Erfindung betrifft Pumpen, die im Besonderen in elektrischen Haushaltsgeräten und Ähnlichem Verwendung finden.
Genauer gesagt: die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe, die enthält:
ein Lagergehäuse, das einen Körper und eine Volute aufweist, die miteinander so verbunden sind, dass sie eine Arbeitskammer bilden,
einen elektrischen Synchronmotor, der mit Wechselstrom angesteuert wird und einen Stator, der relativ zum Körper ortsfest ist, sowie einen Permanentmagnet-Rotor besitzt, der sich im Körper drehen kann, und
ein mit Flügeln versehenes Laufrad, das in der Arbeitskammer drehbar angebracht und mit einer Nabe versehen ist, die einen Hohlraum besitzt; wobei das Laufrad mit einem Ende des Rotors gekuppelt ist, das in den Hohlraum der Nabe des Laufrads verläuft;
wobei das Ende des Rotors und die Nabe des Laufrads mit einer ersten bzw. einer zweiten quer verlaufenden Kupplungsausformung versehen sind, die entsprechende Winkelausdehnungen besitzen, die so vorgegeben sind, dass zwischen dem Rotor und der Nabe des Laufrads ein Winkelsiel besteht, das dazu dient, um das Anlaufen des Motors zu unterstützen; wobei die Ausformungen ineinander eingreifen können, nachdem der Motor angelaufen ist, um das Laufrad mit dem Rotor anzutreiben;
wobei die Teile der Kupplungsausformung des Rotors, die mit der Kupplungsausformung des Laufrads zusammen wirken, aus einem elastischen Werkstoff hergestellt werden.
Eine derartige Kreiselpumpe wird beispielsweise in der Europäischen Patentschrift EP-0 207 430-B1 beschrieben. Bei einer Ausführungsform, die im Besonderen in 13 dieser Veröffentlichung dargestellt ist, wird die Kupplungsausformung des Rotors von einem gekrümmten Bereich aus einem elastischen Werkstoff gebildet, dessen radial ganz außen liegende Fläche mit Zähnen versehen ist. Dieser Bereich aus einem elastischen Werkstoff wird axial in einen ringförmigen Hohlraum im Rotor eingesetzt, wobei seine radial ganz außen liegende Fläche mit einer entsprechenden Zahnung versehen ist. Diese Lösung erfordert einen genauen Aufbau des elastischen Bereichs sowie der entsprechenden Zahnung des Rotors. Das Einsetzen des elastischen Bereichs in den Rotor erfordert eine ziemlich genaue relative Winkeleinstellung, um ein Eingreifen während des Einsetzens zu verhindern. Zusätzlich ist der elastische Bereich auf dem Rotor nicht stabil eingespannt, besonders in axialer Richtung.
Bei einer alternativen Lösung, die in der Europäischen Patentschrift EP-0 287 984-B1 beschrieben ist, wird eine Menge eines viskosen Fluids, beispielsweise eines Öls oder eines Fetts, das als Schmiermittel verwendet werden kann, im Hohlraum der Nabe des Laufrads angeordnet und abgedichtet, wobei es dazu dient, um den Aufprall zwischen den Kupplungsausformungen des Laufrads und des Rotors zu dämpfen sowie jenes Geräusch zu dämpfen, das entsprechend erzeugt wird. Diese Lösung lässt sich schwierig in die Praxis umsetzen und zeigt Probleme hinsichtlich der Aufrechterhaltung der abgedichteten Trennung des viskosen Fluids im Hohlraum des Laufrads.
Weitere ähnliche Kreiselpumpen sind auch aus WO 99/48189A; EP 0514272A , EP 0945622A , WO 99/35403A oder aus DE 4232939A bekannt.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen alternativen Aufbau vorzuschlagen, mit dem die oben erwähnten Nachteile der Lösungen gemäß dem Stand der Technik überwUnden werden können.
Diese sowie andere Gegenstände werden erfindungsgemäß mit einer Kreiselpumpe erreicht, wie sie oben beschrieben wurde, wobei die Pumpe dadurch gekennzeichnet ist, dass die Kupplungsausformung des Rotors enthält:
einen im Wesentlichen radialen Queransatz, der vom Antriebskörper, der aus einem im Wesentlichen steifen Werkstoff ausgebildet und am Rotor befestigt ist, verläuft und mit diesem gemeinsam ausgebildet ist, und
eine Dämpfungsausformung, die in einem einzigen Stück aus einem elastischen Werkstoff auf dem Antriebskörper geformt ist und zwei Endteile, die auf gegenüber liegenden Oberflächen oder Flächen des Ansatzes ausgebildet sind und mit der Kupplungsausformung des Laufrads zusammen wirken, sowie einen dazwischen liegenden Verbindungs- und Einspannteil besitzt, der die Endteile verbindet und zumindest teilweise so durch den Antriebskörper verläuft, dass die Dämpfungsausformung auf dem Antriebskörper sowohl axial aus auch winkelmäßig stabil eingespannt ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nun folgenden ausführlichen Beschreibung eines nicht einschränkenden Beispiels und im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, in denen zeigt:
1 den Axialschnitt durch eine Kreiselpumpe gemäß der Erfindung;
2 die Untersicht des Laufrads der Pumpe gemäß 1;
3 und 4 Schnitte entlang der Achsen III-III bzw. IV-IV von 2;
5a einen Schrägriss, in dem ein Antriebskörper dargestellt ist, den die Pumpe gemäß 1 enthält;
5b den Schrägriss des Antriebskörpers gemäß 5a, der mit einer Dämpfungsausformung aus einem elastischen Werkstoff versehen ist;
6 und 7 Ansichten in Pfeilrichtung VI bzw. VII von 5b;
8 und 9 Schnitte entlang der Achse VIII-VIII bzw. der Achse IX-IX von 7;
10 den axialen Teilschnitt durch eine andere Kreiselpumpe gemäß der Erfindung;
11 einen Teilschrägriss, in dem ein Antriebskörper dargestellt ist, den die Pumpe gemäß 10 enthält; 12 die Seitenansicht in Pfeilrichtung XII von 11; und
13 und 14 Schnitte entlang der Achse XIII-XIII bzw. der Achse XIV-XIV von 11.
In 1 trägt eine Kreiselpumpe gemäß der Erfindung allgemein die Bezugsziffer 1.
Auf eine für sich bekannte Art enthält die Pumpe 1 ein Lagergehäuse, das einen Formkörper 2 und eine Volute 3 aufweist (strichliert dargestellt), die miteinander verbunden sind, um eine Arbeitskammer 4 zu bilden.
Die Volute 3 bildet einen axialen Ansaugkanal 3a und einen seitlichen Auslass- oder Förderkanal 3b.
Die Pumpe 1 enthält einen elektrischen Synchronmotor, der mit Wechselstrom angesteuert wird und allgemein die Bezugsziffer 5 trägt. Auf eine für sich bekannte Art. enthält der Motor 5 einen Stator 6, der relativ zum Körper 2 ortsfest ist, sowie einen Permanentmagnet-Rotor 7, der in diesem Körper drehbar gelagert ist.
Bei der beispielhaft gezeigten Ausführungsform bildet der Körper 2 eine mittlere zylindrische Kammer 8, in der der Rotor 7 des Elektromotors 5 drehbar aufgenommen wird. Der Rotor besitzt eine Mittelwelle 9, deren oberes und unteres Ende in entsprechende Lager 10 und 11 verlaufen, die in der Kammer 8 des Körpers 2 angebracht sind, wobei dazwischen entsprechende torische Dichtungsringe 12 und 13 vorgesehen sind.
Das obere Ende 9a der Welle 9 des Rotors 7 erstreckt sich bis in die Arbeitskammer 4, wobei es eine ringförmige Lippendichtung 14 durchläuft, die zwischen dem oberen Lager 10 und einem oberen Trennelement 15 umklammert wird, das im wesentlichen trichterförmig ausgebildet ist.
Weiters enthält die Pumpe 1 ein mit Flügeln versehenes Laufrad 16, das in der Arbeitskammer 4 drehbar angebracht und mit dem oberen Ende 9a des Rotors 9 des Elektromotors 5 gekuppelt ist.
Wie 2 bis 4 deutlicher zeigen, besitzt das Laufrad 16 bei der gezeigten Ausführungsform eine zentrale Nabe 17, die im Wesentlichen glockenförmig ausgebildet ist und von der nach außen vier radiale Flügel 18 verlaufen, die winkelmäßig gleich beabstandet sind.
Die Nabe 17 des Laufrads 16 ist mit einem Hohlraum 19 versehen, dessen Öffnung 20 zum Elektromotor 5 gerichtet ist. An dieser Öffnung besitzt die Nabe 17 des Laufrads 16 einen am Umfang verlaufenden Wulst 20a (siehe besonders 3 und 4), der zusammen mit einer ringförmigen Schulter 21 einen ringförmigen Sitz 22 bildet, in den ein Verschlusselement 23 eingeschnappt wird, das als ringförmige Scheibe (1) ausgebildet ist, durch die das Ende 9a der Rotorwelle 9 verläuft, wobei dazwischen ein torischer Dichtungsring 24 liegt.
Das Verschlusselement 23 ist so befestigt, dass es sich mit dem Laufrad 16 drehen kann, während es relativ zur Welle 9 des Rotors 7 drehbar ist.
Der Endteil 9a der Welle 9, der in den Hohlraum 19 des Laufrads 16 verläuft, wird mit einem axialen Kanal 25 zwangsweise in Eingriff gebracht, der in einem Antriebskörper 26 vorgesehen ist, der aus einem im Wesentlichen steifen Werkstoff besteht, beispielsweise aus Polypropylen, das mit Glasfasern in einer Menge von 20% bis 40% gefüllt ist, vorzugsweise mit etwa 30%.
Der Antriebskörper 26 ist besonders in 5 bis 9 zu sehen.
Bei der in diesen Fig. beispielhaft gezeigten Ausführungsform enthält der Körper 26 einen im Wesentlichen rohrförmigen Teil 27, in dem der Kanal 25 ausgebildet ist, wobei an einem Ende von ihm ein integrierter, am Umfang verlaufender, ringförmiger Vorsprung 28 ausgebildet ist.
Wie besonders 5a zeigt, besitzt der Antriebskörper 26 einen im Wesentlichen radial verlaufenden, integrierten Queransatz 30. Bei der Ausführungsform gemäß 5 bis 9 ist der Ansatz im Wesentlichen in Form eines invertierten L ausgebildet, das einen ersten und einen zweiten Schenkel 30a und 30b besitzt (5a und 9), die mit dem rohrförmigen Teil 27 bzw. mit dem ringförmigen Vorsprung 28 verbunden sind.
Eine Kerbe 31 (5a) ist zwischen den beiden Schenkeln 30a und 30b des Ansatzes 30 ausgebildet.
Ein Schlitz 32, der winkelmäßig über die gegenüber liegenden Oberflächen oder Flächen 30c und 30d des Ansatzes 30 hinaus verläuft, ist neben dem Ansatz 30 im ringförmigen Vorsprung 28 des Antriebskörpers 26 ausgebildet.
Der Schlitz 32 besitzt eine Winkelausdehnung von beispielsweise etwa 90°. Andererseits besitzt der Ansatz 30 eine Winkelausdehnung α (6) von vorzugsweise 25° bis 55° und am besten von etwa 40°.
Eine Dämpfungsausformung aus einem elastischen Werkstoff 35 wird in einem einzigen Stück auf dem Antriebskörper 26 geformt, im Besonderen auf seinem Queransatz 30 (siehe im Besonderen 5b und 6). Die Dämpfungsausformung 35 besitzt zwei Endteile 35a und 35b, die auf gegenüber liegenden Oberflächen oder Flächen 30c und 30d des Ansatzes 30 geformt sind, sowie einen dazwischen liegenden Verbindungs- und Einspannteil 35c (siehe 7 bis 9), der die Endteile 35a und 35b miteinander verbindet und in den Schlitz 32 sowie in den Kanal verläuft, der von der Kerbe 31 des Ansatzes 30 gebildet wird.
Vorzugsweise besitzen die Endteile 35a und 35b der Dämpfungsausformung 35, wie dies 6 zeigt, entsprechende Winkelausdehnungen β und γ, die einander gleich und vorzugsweise auch gleich der Winkelausdehnung α des Ansatzes 30 sind, der zwischen ihnen eingeschlossen ist. Im Besonderen besitzen die Endteile der Dämpfungsausformung vorzugsweise ebenfalls eine Winkelausdehnung von 25° bis 55° und am besten von etwa 40°.
Die aus einem Stück bestehende Dämpfungsausformung 35 ist auf dem Antriebkörper 26 sowohl axial als winkelmäßig stabil eingespannt.
Als Ganzes bilden der Ansatz 30 des Körpers 26 und die zugeordneten Endteile 35a und 35b der Dämpfungsausformung 35 eine quer verlaufende Kupplungsausformung, die in 5b und den folgenden Fig. allgemein mit der Bezugsziffer 40 versehen ist und betriebsmäßig mit einer Kupplungsausformung zusammen wirkt, die im Hohlraum der Nabe 17 des mit Flügeln versehenen Laufrads 16 ausgebildet ist.
Im Zusammenhang mit 2 bis 4 wird eine Kupplungsausformung 41 in Form eines Winkelsektors, der eine Ausdehnung δ (2) besitzt, die vorzugsweise 45° bis 75° und am besten etwa 60° beträgt, im Hohlraum 19 der Nabe 17 des Laufrads 16 ausgebildet.
Die Kupplungsausformung 40 des Rotors des Elektromotors und die Kupplungsausformung 41 des Laufrads werden so ausgebildet, dass ein Winkelspiel zwischen dem Rotor und der Nabe des Laufrads gebildet wird, das auf eine für sich bekannte Art das Anlaufen des Elektromotors 5 unterstützen kann, der bekanntlich beim Anlaufen ein extrem schwaches Moment erzeugt, wodurch er im Wesentlichen lastfrei gestartet werden soll. Die Kupplungsausformungen 40 und 41 können weiters ineinander eingreifen, nachdem der elektrische Synchronmotor 5 angelaufen ist, um das Laufrad 16 mit dem Rotor 7 des Motors anzutreiben.
Wenn der Elektromotor 5 mit einer Wechselspannung angesteuert wird, kann er auch in die eine oder die andere Drehrichtung gestartet werden. Dies ist jedoch unwichtig, da es sich bei der Pumpe 1 um eine Kreiselpumpe handelt. Wenn in der anfänglichen Drehrichtung der Rotor 7 des Motors 5 ein übermäßiges Widerstandsmoment überwinden muss, wird die Drehrichtung umgekehrt, worauf dann, wenn die Kupplungsausformung 40, die in den Rotor integriert ist, auf die Ausformung 41 des Laufrads trifft, das Laufrad in Drehung versetzt wird. Die Endteile 35a und 35b der Dämpfungsausformung 35 stellen sicher, dass der Aufprall gedämpft wird, und dass das Geräusch, das durch den Aufprall erzeugt wird, wirkungsvoll herabgesetzt wird.
Die Dämpfungsausformung 35 wird vorzugsweise aus einem thermoplastischen Gummi hergestellt.
10 bis 14 zeigen eine Variante.
In diesen Fig. sind Bauteile und Bauelemente, die bereits oben beschrieben wurden, wiederum mit den gleichen alphanumerischen Symbolen versehen, um sie zu kennzeichnen.
Bei der Variante gemäß 10 bis 14 besitzen der Ansatz 30 des Antriebskörpers 26, der in den Rotor des Elektromotors integriert ist, und die Endteile 35a, 35b der Dämpfungsausformung 35 auf der vom ringförmigen Vorsprung 28 abgewandten Seite entsprechende Endflächen 30e und 35e, die relativ zur Achse des Antriebskörpers 26 geneigt sind. Als Ganzes bilden diese Endflächen 30e und 35e einen Flächenteil, der im Wesentlichen kegelförmig und konvex ist.
Die Neigung der Endflächen 30e und 35e relativ zur Achse des Antriebskörpers 26 liegt vorzugsweise zwischen 30° bis 60° und am besten bei etwa 45°.
Versuche und Simulationen, die im Namen des Anmelders durchgeführt wurden, haben gezeigt, dass die Kupplungsausformung 40, die so hergestellt wurde, wie dies oben im Zusammenhang mit 11 bis 14 beschrieben wurde, im Betrieb eine bessere Verteilung der Belastungen besitzt, im Besonderen in den Endteilen 35a und 35b der Dämpfungsausformung 35.
Selbstverständlich bleibt die Grundlage der Erfindung gleich, wobei Arten der Ausführungsform und Details im Aufbau gegenüber der Beschreibung eines nicht einschränkenden Beispiels und den Zeichnungen weit verändert werden können, wobei sich die Erfindung auf alle Ausführungsformen erstreckt, mit denen die selben Vorteile dank der selben innovativen Konzepte erreicht werden.

Claims

Kreiselpumpe (1), im Besonderen für elektrische Haushaltsgeräte und Ähnliches, wobei die Pumpe enthält: ein Lagergehäuse (2, 3), das einen Körper (2) und eine Volute (3) aufweist, die miteinander so verbunden sind, dass sie eine Arbeitskammer (4) bilden, einen elektrischen Synchronmotor (5), der mit Wechselstrom angesteuert wird und einen Stator (6), der relativ zum Körper (2) ortsfest ist, sowie einen Permanentmagnet-Rotor (7) besitzt, der sich im Körper (2) drehen kann, und ein mit Flügeln versehenes Laufrad (16), das in der Arbeitskammer (4) drehbar angebracht und mit einer Nabe (17) versehen ist, die einen Hohlraum (19) besitzt; wobei das Laufrad (16) mit einem Ende (9a) des Rotors (7) gekuppelt ist, das in den Hohlraum (19) der Nabe (17) des Laufrads (16) verläuft; wobei das Ende (9a) des Rotors (7) und die Nabe (17) des Laufrads (16) mit einer ersten bzw. einer zweiten quer verlaufenden Kupplungsausformung (40, 41) versehen sind, die entsprechende Winkelausdehnungen (α + β + γ; δ) besitzen, die so vorgegeben sind, dass zwischen dem Rotor (7) und dem Laufrad (16) ein Winkelspiel besteht, das dazu dient, um das Anlaufen des Motors (5) zu unterstützen; wobei die Kupplungsausformungen (40, 41) ineinander eingreifen, nachdem der Motor (5) angelaufen ist, um das Laufrad (16) mit dem Rotor (7) anzutreiben; wobei die Teile (35a, 35b) der Kupplungsausformung (40) des Rotors (7), die mit der Kupplungsausformung (41) des Laufrads (16) zusammen wirken, aus einem elastischen Werkstoff hergestellt werden; wobei die Pumpe (1) dadurch gekennzeichnet ist, dass die Kupplungsausformung (40) des Rotors (7) enthält: einen im Wesentlichen radialen, quer verlaufenden Ansatz (30), der von einem Antriebskörper (26), der aus einem im Wesentlichen steifen Werkstoff besteht und am Rotor (7) befestigt ist, verläuft und in diesen integriert ist, und eine Dämpfungsausformung (35), die in einem einzigen Stück aus einem elastischen Werkstoff auf dem Antriebskörper (26) geformt ist und zwei Endteile (35a, 35b), die auf gegenüber liegenden Oberflächen oder Flächen (30c, 30d) des Ansatzes (30) geformt sind, und in die Kupplungsausformung (41) des Laufrads (16) eingreifen können, sowie einen dazwischen liegenden Verbindungs- und Einspannteil (35c) besitzt, der die Endteile (35a, 35b) miteinander verbindet und zumindest teilweise so durch den Antriebskörper (26) verläuft, dass die Dämpfungsausformung (35) als Ganzes auf dem Antriebskörper (26) axial und winkelmäßig stabil eingespannt wird.
Kreiselpumpe gemäß Anspruch 1, wobei der Antriebskörper (26) einen im Wesentlichen rohrförmigen Teil (27) enthält, der zwangsmäßig mit einem Ende (9a) des Rotors (7) in Eingriff gebracht werden kann.
Kreiselpumpe gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Antriebskörper (26) einen am Umfang verlaufenden, ringförmigen Vorsprung (28) besitzt, mit dem der Ansatz (30) verbunden ist.
Kreiselpumpe gemäß Anspruch 3, wobei der Ansatz (30) eine Kerbe (31) besitzt, die neben dem rohrförmigen Teil (27) und dem ringförmigen Vorsprung (28) des Antriebskörpers (26) liegt, wobei er mit diesen Bauelementen einen Kanal bildet, in dem der Zwischenteil (30c) der Dämpfungsausformung (35) verläuft.
Kreiselpumpe gemäß Anspruch 4, wobei der Ansatz (30) im Wesentlichen in Form eines L ausgebildet ist, das einen ersten und einen zweiten Schenkel (30a, 30b) besitzt, die mit dem rohrförmigen Teil (27) bzw. mit dem ringförmigen Vorsprung (28) des Antriebskörpers (26) verbunden sind.
Kreiselpumpe gemäß irgendeinem der Ansprüche 3 bis 5, wobei neben dem oben erwähnten Ansatz (30) im ringförmigen Vorsprung (28) des Antriebskörpers (26) ein Schlitz (32) ausgebildet ist, der winkelmäßig über die gegenüber liegenden Oberflächen oder Flächen (30c, 30d) des Ansatzes (30) hinaus verläuft und in dem der Zwischenteil (35c) der oben erwähnten Dämpfungsausformung (35) zumindest teilweise verläuft.
Kreiselpumpe gemäß irgendeinem der bisherigen Ansprüche, wobei der Ansatz (30) des Antriebskörpers (26) eine Winkelausdehnung von 25° bis 55° und vorzugsweise von etwa 40° besitzt.
Kreiselpumpe gemäß Anspruch 7, wobei jeder der oben erwähnten Endteile (35a, 35b) der Dämpfungsausformung (35) eine Winkelausdehnung von 25° bis 55° und vorzugsweise von etwa 40° besitzt.
Kreiselpumpe gemäß Anspruch 3, wobei der Ansatz (30) des Antriebskörpers (26) sowie die Endteile (35a, 35b) der Dämpfungsausformung (35) auf der dem ringförmigen Vorsprung (28) abgewandten Seite entsprechende Endflächen (30e, 35e) besitzen, die relativ zur Achse des Antriebskörpers (26) geneigt sind und als Ganzes einen Flächenteil bilden, der im Wesentlichen kegelförmig und konvex ist.
Kreiselpumpe gemäß Anspruch 9, wobei die Neigung der Endflächen (30e, 35e) relativ zur Achse des Antriebskörpers (26) 30° bis 60° und vorzugsweise etwa 45° beträgt.
Kreiselpumpe gemäß irgendeinem der bisherigen Ansprüche, wobei der Antriebskörper (26) aus einem Kunstharz hergestellt wird, vorzugsweise aus Polypropylen, das mit Glasfasern in einer Menge von 20% bis 40% und vorzugsweise von 30% gefüllt ist.
Kreiselpumpe gemäß irgendeinem der bisherigen Ansprüche, wobei die Dämpfungsausformung (35) aus einem thermoplastischen Gummi hergestellt wird.