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Elektrisch angetriebene Pumpe
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vom Motorgehäuse durch eine Membran getrenntes Statorgehäuse und einen zugleich als Pumpenlaufrad dienenden Motorläufer aufweist.
Es ist bekannt, bei solchen Pumpen den Motorläufer zugleich auch als Pumpenlaufrad auszubilden, ihn also auf der dem Motorgehäuse abgekehrten Seite mit Laufschaufeln zu versehen und im Pumpengehäuse arbeiten zu lassen, wobei gewöhnlich der Stator des elektrischen Antriebsmotors gegen Wasserzutritt aus dem Pumpengehäuse durch eine Membran abgeschirmt ist.
Bei Warmwasserheizungsanlagen, insbesondere für Wohnungen, bei denen der Heizkessel und die Heizkörper etwa in gleicher Höhe liegen und die Heizung nicht mit Steigleitungen unter Ausnutzung des Wärmegefälles für den Wasserumlauf betrieben werden kann, müssen derartige Umwälzpumpen besonders ruhig laufen, sollen bei kleinen Abmessungen aber auch ein ausreichendes Drehmoment haben, um ohne Leistungsabfall zunehmende Strömungswiderstände zu überwinden, welche durch die sich meist an der Pumpe ansammelnden Kalk- oder Rostablagerungen des Leitungssystems entstehen können.
Diese beiden Erfordernisse widersprechen sich jedoch insofern, als zum leisen Laufen der Pumpe ein breiter Luftspalt im elektrischen Antriebsmotor nötig ist, um das durch Änderungen der Flussdichte an den Polen des Motorzylinder verursachte Frequenzbrummen zu vermeiden, während es anderseits zur Erzielung des maximalen Drehmoments bei vorgegebenen Läufer- oder Ständerwicklungen notwendig ist, den Luftspalt zwischen Stator und Läufer im elektrischen Antriebsmotor so klein als möglich zu halten.
Die Erfindung ist darauf gerichtet, ein elektrisch angetriebenes Pumpenaggregat so auszubilden, dass man diesen gegensätzlichen Erfordernissen möglichst weitgehend nachkommen kann. In bekannter Weise ist dabei der Motorläufer zugleich als Pumpenlaufrad ausgebildet und der die Statorwicklungen enthaltende Teil des Motorgehäuses gegen Wasserzutritt durch eine Membran abgeschirmt. Die Erfindung beruht auf dem Vorschlag, durch Ausnutzung der Wechselwirkung zwischen magnetischer Anziehung des Motorläufers durch den Stator und der auf den Pumpenläufer einwirkenden hydraulischen Druckdifferenz eine Änderung des Luftspaltes zwischen dem Motorläufer und dem Stator des Antriebsmotors zu erzielen.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der Motorläufer zwecks Änderung der Luftspaltbreite bezüglich des Statorgehäuses zwischen zwei Anschlägen axial frei verschiebbar ist, von denen der eine Anschlag beim Einschalten des Motors unter dem Einfluss der magnetischen Anziehung des Läufers durch den Stator die minimale Luftspaltbreite beim Anlaufen, der andere Anschlag unter dem Einfluss der zunehmenden hydraulischen Druckdifferenz die maximale Luftspaltbreite während des Betriebszustandes bestimmt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der in an sich bekannter Weise aus einer Scheibe bestehende, auf der dem Statorgehäuse zugekehrten Seite die Läuferpole und auf der dem Puntpengehäuse zugekehrten Seite die Laufschaufeln der Pumpe aufweisende Motorläufer mit seiner Nabe
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befestigt, welche die die Luftspaltbreite bestimmenden Anschläge trägt.
Um den Zusammenbau der Teile zu vereinfachen, ist zweckmässig einer der die axiale Verschiebbarkeit des Läufers bestimmenden Anschläge durch einen Flansch des den Läufer aufnehmenden Lagerzapfens, der andere Anschlag durch eine Stirnscheibe gebildet, die am freien Ende des Lagerzapfens mit einer den Lagerzapfen durchragenden und am Pumpengehäuse verschraubten Spannschraube verspannt ist.
Damit die zum Anlaufen und für den Betrieb der Pumpe vorbestimmter Luftspaltbreiten nicht durch
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Abnutzung der Läufernabe unter Einwirkung der an der Nabe auftretenden Axialdrücke verändert werden, weist der axial verschiebbare Läufer in seiner Nabe zweckmässig eine fest eingezogene Lagerbüchse auf, die mit ihren Enden aus der Läufernabe hervorsteht und auf dem dem Pumpengehäuse zugekehrten Ende einen die Läufernabe ergänzenden Lagerring zur Aufnahme des Axialdruckes trägt.
Die Zeichnung zeigt ein Beispiel für die Ausführung einer elektrisch angetriebenen Pumpe kleiner Leistung nach der Erfindung, u. zw. zeigen Fig. l eine Seitenansicht des Aggregats in teilweisem Schnitt bei Kleinststellung des Luftspaltes zur Erzeugung eines hohen Anlaufdrehmoments und Fig. 2 eine ähnliche Ansicht bei Grösststellung des Luftspaltes zur Erzeugung eines ruhigen Laufen.
Das Aggregat weist ein Motorgehäuse 1 und ein Pumpengehäuse 2 sowie zwischen beiden Ge- häusen eine wasserdichte Membran 3 auf, die den Ständer 4 des Motors von dem im Pumpengehäuse angeordneten Läufer trennt. Der Läufer befindet sich zwischen der Ansaugkammer 5 und dem Druckraum 6 der Pumpe. Die Membran 3 liegt an den Polen des Motorständers 4 an und begrenzt die eine Seite des Luftspaltes 7, der auf der andern Seite von den Polen 8 des aus einer Scheibe 9 bestehenden Läufers begrenzt ist. Die Läuferscheibe weist auf der Pumpenseiteradiale Laufschaufeln 10 auf und umschliesst mit ihrer Nabe 10a eine fest eingezogene Laufbüchse 11 aus hartem Metall, die mit beiden Enden etwas aus der Nabe lOa hervorsteht.
Die Läuferscheibe 9 ist aus Eisen hergestellt oder mindestens an ihren Polen 8 im Bereich der Polflächen des Ständers mit magnetischem Werkstoff ausgerüstet.
Der Läufer ist mit seiner Laufbüchse 11 auf einem ortsfesten Lagerzapfen 12 des Pumpengehäuses 2 drehbar und axial verschiebbar. Der Lagerzapfen 12 ist am Pumpengehäuse mittels einer Schraube 13 verspannt, die auch eine Anschlagscheibe 14 aus nichtmagnetischem Werkstoff am freien Ende des Lagerzapfens 12 fest verklemmt. Diese Anschlagscheibe 14 bildet denjenigen Anschlag, der bei Berührung durch die Stirnfläche 15 der Laufbüchse 11 die Kleinstbreite des Luftspaltes 7 bestimmt.
Am gegenüberliegenden Ende der Läufernabe 10a ist ein Anschlagring 16 befestigt, der zwecks Aufnahme des Axialdruckes beim Arbeiten der Pumpe aus hartem Werkstoff besteht und zusammen mit einem Flansch 17 des Lagerzapfens 12 die maximale Breite 7'des Luftspaltes gemäss Fig. 2 festlegt.
Fig. l zeigt die Stellung, in die der Läufer durch Einschalten des Elektromotors kommt. Durch die Erregung der Ständerwicklungen entsteht ein Magnetfeld, das den Läufer anzieht und axial gegen den Ständer verschiebt, bis sich die Anschläge 14 und 15 berühren. Durch diese Axialverschiebung wird der Luftspalt 7 zwischen den Läuferpolen 8 und dem Ständer 4 des Motors auf seine kleinste Breite vermindert. Daher wird eine hohe Anlaufleistung erzielt.
Wenn die Drehzahl des Läufers zunimmt, übersteigt der hydraulische Axialdruck, der von den Schaufeln 10 gemäss dem anwachsenden Druckunterschied zwischen den beiden Kammern 5 und 6 des Pumpengehäuses erzeugtwird, die magnetische Anziehungskraft des Motorständers 4, so dass der Läufer
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berühren. Hiedurch wird der Luftspalt des Motors auf die maximale Breite 7'vergrössert, so dass bei voller Drehzahl des unter Last laufenden Motors ein ruhiges Laufen des Aggregats unter Vermeidung des sonst eintretenden Frequenzbrummens am Motor gesichert ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrisch angetriebene Pumpe, insbesondere Förderpumpe für häusliche Warmwasserheizungs- oder Versorgungsanlagen, deren Antriebsmotor ein vom Motorgehäuse durch eine Membran getrenntes Statorgehäuse und einen zugleich als Pumpenlaufrad dienenden Motorläufer aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorläufer (9) zwecks Änderung der Luftspaltbreite bezüglich des Statorgehäuses (1, 4) zwischen zwei Anschlägen (14, 17) axial frei verschiebbar ist, von denen der eine Anschlag (14) beim Einschalten des Motors unter dem Einfluss der magnetischen Anziehung des Läufers durch den Stator ' (4) die minimale Luftspaltbreite (7) beim Anlaufen, der andere Anschlag (17) unter dem Einfluss der zunehmenden hydraulischen Druckdifferenz die maximale Luftspaltbreite (7')
während des Betriebszustandes bestimmt.