Zentrifugal-UUmwälzpumpe Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine mo torisch angetriebene Zentrifugal-Umwälzpumpe mit einem Pumpenrad, das auf einer Welle sitzt, welche ebenfalls die Motorwelle bildet, und mit einem am einen Ende der Welle angeordneten einzigen Druck lager, das von aussen einstellbar ist.
Diese Bauart ist ausserordentlich wirksam in Verbindung mit Wasser-Umwälzsystemen, wie sie z. B. in Haushaltungs-Zentralheizungen zur Verwen dung gelangen, da ein kombiniertes Motor-Pumpen- aggregat erhalten wird, das eine flache Unterseite, eine verhältnismässig geringe Grösse und ein anspre chendes Äusseres aufweist, wobei sich dieses Aggregat leicht in ein Leitungssystem einbauen lässt. Darüber hinaus kann .die Leistung der Pumpe je nach Wunsch geändert werden, während der Motor mit optimaler Geschwindigkeit läuft.
Es wurde nun gefunden, dass es möglich ist, unter Beibehaltung aller .dieser Vorteile die Gesamt höhe des Pumpen- und Motoraggregates wesentlich zu verkleinern, wobei gleichzeitig die Herstellung wirtschaftlicher und der Einbau erleichtert wird.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenrad so auf der erwähnten Welle ange ordnet ist, dass seine Einlassseite vom Motor abge kehrt und .dem einstellbaren Drucklager zugekehrt ist, wobei das letztere an dem vom Motor entfernten Wellenende angeordnet ist.
Die erfindungsgemässe Konstruktion kann ver wirklicht werden, gleichgültig wie die Pumpenrad achse in bezug auf die Basis des Aggregates verläuft. Ihre Vorteile zeigen sich aber am deutlichsten, wenn die Achse parallel zur Ebene der Basis oder Unter seite verläuft, und die gedrängteste Konstruktion wird dann erreicht, wenn,die fragliche Achse parallel zur Linie durch den Pumpenein- und -auslass ver läuft. Zweckmässig ist ein Induktionsmotor verwendet mit einem in der Flüssigkeit laufenden und gegen dieselbe abgedichteten Rotor.
In einem solchen Fall ist es besonders zweck mässig, einen Motor zu verwenden, der in einen Kunstharzblock eingegossen ist und welcher einen hohlen äusseren .Statur und einen von demselben um schlossenen Rotor aufweist, wobei der äussere Statur Lamellen und Wicklungen aufweist, welche in einen Block aus Kunstharz oder analogem Isoliermaterial eingegossen wird. Dabei können auch Befestigungs mittel vorgesehen sein, welche eine Öffnung aufwei sen, die nicht kleiner ist als der maximale Quer schnitt des Rotors, und wobei .diese Öffnung mit einer lösbaren Deckplatte versehen ist.
Während ein derartiger Motor in Verbindung mit Umwälzpumpen für Zentralheizungen sehr zweck mässig ist, weil er in Wasser laufen kann, ohne dass es nötig wäre, eine Dichtung zwischen Rotor und Statur vorzusehen, hat er doch einen Nachteil. Das vollständige Umhüllen des Stators durch einen Kunst harzblock hat zur Folge, dass im Falle der Beschädi gung einer seiner Feldwicklungen (d. h. der mit den Kernlamellen zusammenwirkenden Wicklungen, wel che den Statur bilden), z. B. während des Alterns des Kunstharzblockes oder durch anderweitige Be schädigung, z. B. durch Durchbrennen, ein Ersatz nicht ohne weiteres möglich ist.
Es ist dann vielmehr nötig, den ganzen Statorblock zu ersetzen.
Das ist namentlich bei Verwendung der Um- wäl.zpumpe in Zentralheizungen von Nachteil, weil der Ersatz des normalerweise von Wasser durch spülten Stators zur Folge hat, dass die ganze Anlage stillgesetzt werden muss.
Es wurde nun festgestellt, dass dieser Nachteil vermieden werden kann, wenn die Stator-Feldwick- lung unsymmetrisch nur auf einer Seite ,des Rotors angeordnet wird, ähnlich wie dies bei Elektromotoren mit seitlich versetzten Feldwicklungen der Fall ist, welche bisher verwendet wurden, um die Anzahl der Feldwicklungen zwecks Herstellung eines sehr billigen Motors auf ein Minimum zu reduzieren, und wenn überdies derjenige Teil des Stators, der mit der Feld- wicklung bzw. den Feldwicklungen in Verbindung steht, von den anderen den Rotor umgebenden Teilen lösbar ist.
Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform weist der fragliche Motor daher einen Rotor auf, der in einem hohlen äusseren Stator angeordnet ist, welch letzterer ein Hauptstatorsegrnent :umfasst, das eine Anzahl von magnetischen Kernlamellen aufweist, ,die um den Rotor angeordnet sind und welche eine durch eine entfernbare Deckplatte abschliessbare Stirnöffnung aufweisen. Durch diese Öffnung kann ,der Rotor eingeführt oder ausgefahren werden.
Die erwähnten magnetischen Elemente befinden sich in einem gegossenen Kunstharzblock oder in einem ana logen wasserbeständigen elektrischen Isoliermaterial. Dabei ist ein einen magnetischen Kern aufweisendes, seitlich versetztes Statorsegment vorgesehen, welches magnetische Kernelemente aufweist, welche direkt mit der Feldwicklung bzw. den Feldwicklungen in Verbind'ang stehen. Durch Erregung der letzteren kann der Rotor in Bewegung gesetzt werden.
Die magnetischen Kernelemente des Hauptstatorsegments und die abgebogenen Statorsegmente sind mit .auf- einanderpassenden Flächen nebeneinander angeord net, so dass ein geschlossener magnetischer Kreis von der Feldwicklung bzw. den Feldwicklungen über die erwähnten Segmente um den Rotor entsteht.
Dabei sind ,dann Mittel vorgesehen, um die erwähn ten aufeinanderpassenden Flächen lösbar in bezug aufeinander festzuhalten, wodurch das abgekröpfte Statorsegmenro auf einer Seite des Hauptstatorseg- mentes gehalten wird, wobei es von letzterem getrennt werden kann.
Bei einem Elektromotor sind die magnetischen Kernelemente sowohl des Hauptstatorsegmenbeis; wie auch das seitlich versetzte Statorsegmen aus einem Stapel von Lamellen gebildet. Zweckmässig sind lediglich die Lamellen .des Hauptstatorsegmentes in einen Kunstharzblock oder dergleichen eingegossen Natürlich kann. auch der andere Lamellenstapel ebenfalls eingehüllt sein, vorausgesetzt, dass dies ge trennt erfolgt.
Bei dieser Ausführungsform sind die wirksamen Teile der Pumpe in einen Block aus Kunstharz oder ähnlichem Isoliermaterial eingehüllt und dennoch kann. die auf dem abgekröpften Statorsegment ange ordnete Feldwicklung ohne weiteres ersetzt werden, soviel dies nötig ist, während das Hauptsegement an Ort und Stelle bleibt.
Sobald die reparierte oder neue Feldwicklung in die Pumpe eingesetzt worden ist, kann dieselbe wieder in Betrieb genommen werden, da .der magnetische Kreis .dann wieder vollständig ist.
Die aufeinanderliegenden Flächen sind zweck mässig durch eine Schwalbenschwanzverbindung lös- bar miteinander verbunden, wobei die Nute und die Rippe rechtwinklig zum Lamellenstapel verlaufen, welcher -den Kern des Stators bildet. Das Haupt statorsegment und das abgekröpfte oder versetzte Statorsegment können dann durch einfache Längs bewegung voneinander getrennt werden.
Das das Hauptstatorsegment umgebende Isolier material bedeckt zweckmässig lediglich dessen äussere Oberflächen. Namentlich die aufeinanderliegenden Flächen des Hauptsegmentes und es abgekröpften Segmentes bleiben zweckmässig unbedeckt, um da durch den magnetischen Kreis nicht zu beeinträch tigen.
Der gegossene oder gepresste Kunstharzblock bil det den Hauptkörper oder das Gelstell der Pumpe. Er kann sich auch über ein Ende des Rotorgehäuses erstrecken, um einen zusammenhängenden Deckel zu bilden. An jenem Ende kann der Deckel, gleich gültig ob, er in der beschriebenen Weise zusammen hängend ist oder eine getrennte Deckplatte bildet, nötigenfalls mit einem Lager für das eine Ende der Rotorwelle versehen sein.
In der Zeichnung sind einige beispielsweise Aus führungsformen des Erfindungsgegenstandes darge stellt, und zwar zeigt: Fig. l eine erste Ausführungsform einer Umwälz- pumpe z. B. für Zentralheizungen in einem Vertikal schnitt, Fig. 2 eine ähnliche Darstellung einer Variante, Fig. 3 ein Vertikalschnitt längs der Linie III-III der Fig. 4, welch letztere einen Elektromotor zeigt, welcher demjenigen der Fig. 1 und 2 ähnlich ist,
und Fig.4 einen Horizontalschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3.
Das in Fig. 1 dargestellte Gehäuse der Zentri- fugalpumpe umfasst ein spiralförmiges Gussstück 1 und eine Guss-Abschlussplatte 2, welche durch Schraubenbolzen 4 und Muttern 3, von welchen ledig lich ein Paar .dargestellt ist, miteinander verbunden sind.
Die genannten Bolzen und Muttern 4 bzw. 3 sind über den Umfang der beiden erwähnten Guss- stücke vertieilt und in Löchern der letzteren. unter gebracht. Diese Gussstücke 1 und 2 umschliessen eine im wesentlichen zylindrische Pumpenkammer 5, welche mit einem spiralförmigen .Durchgang 6 kom muniziert. Letzterer befindet sich im spiralförmigen Gussstück 1 und verläuft um die Aussenseite der Pumpenkammer 5 herum.
Ein Stutzen 7 bildet den Pumpenauslass.
In der Pumpenkammer 5 befindet sich das För- der- oder Laufrad 8, das drehbar auf der Welle 9 sitzt. Diese letztere ist mit ihrem einen Ende durch ein Lager 10 durch die Abschlussplatte 2 hindurchge führt, während ihr anderes Ende in einem im Guss- stück 1 angeordneten Lager 11 gelagert ist. Auf einer ringförmigen Nabe 14, die mit Aussengewinde versehen ist, ist eine Kappe 13 aufgeschraubt. In der Kappe 13 ist ein Drucklager 15 untergebracht, auf welches sich das angrenzende Ende der Welle 9 abstützt.
Das Drucklager 15 kann aus irgendeinem geeigneten Lagermetall oder, vielleicht noch besser, aus Polytetrafluoräthylen bestehen. Die axiale Stel lung des Lagers kann mittels der von aussen ver stellbaren Einstellschraube 16 eingestellt und reguliert werden.
Auf dem linken Ende (siehe Fig. 1) der Welle 9, nach ihrem Durchgang durch das Lager 10, sitzt der Rotor 17 des Elektromotors mit abgedichtetem Ro tor, der die Pumpe antreibt. Der Rotor 17 sitzt auf der Welle 9 und befindet sich innerhalb eines Motor gehäuses, welches einen den Rotor 17 umgebenden Stapel von laminierten Magnetkernen 18 umfasst und durch einen gespritzten Kunstharzblock 19, z. B. aus Polypropylen gebildet ist.
Dieser Block 19 weist auch einen mit Innengewinde versehenen Abschluss- ring 20 auf, welcher mit einer zylindrischen Nabe 21 auf der Aussenseite der Abschlussplatte 2 verschraubt ist. Durch diese Nabe 21 hindurch erstrecken sich Kanäle 22, durch welche Wasser aus der Pumpen kammer 5 zwecks Kühlung des Motors hindurch strömen kann. Der Eintritt von grösseren Feststoff teilen wird durch ein Drahtsieb 23 verhindert.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der Rotor 17 inner halb .des Motorgehäuses durch nichts als durch die Welle 9 gestützt. Nötigenfalls kann aber natürlich auf der Stirnwand 24 ein Lager für das freie Wellen ende vorgesehen sein, wie :dies bei der Ausführungs form gemäss Fig. 2 der Fall ist. Bei dieser letzteren Ausführungsform fehlt die gesonderte Abschlussguss- platte 2, und deshalb muss die Welle 9 im Motor gehäuse durch ein Lager 10A gestützt werden.
Bei beiden Ausführungen gemäss den Fig. 1 und 2 kann die Stirnwand 24 nicht aus einem Stück mit dem übrigen Gehäuse, sondern als lösbare Kappe ausge bildet sein.
Das magnetische Lam@ellenpaket 18 weist aus dem Kunstharzblock 19 vorstehende Arme 25 auf, von welchen in der Zeichnung nur einer dargestellt ist. Diese Arme 25 stehen in lösbarer Verbindung mit einem versetizt angeordneten bzw. abgekröpften Feld- Kernlamellenpaket 26, auf welchem eine Spule 27 aus Kunstharz oder .dergleichen angebracht ist. Um diese Spule ist die schematisch angedeutete Feldwicklung 28 gewunden.
Unter Bezugnahme auf die Fig.3 und 4 soll nun eine bevorzugte Ausführungsform eines Motors beschrieben werden, welcher sich besonders zur Ver wendung in einigen Ausführungen der erfindungs gemässen Pumpe eignet. Der in diesen Figuren dar gestellte Elektromotor weist einen Rotor 17 auf, der auf einer Welle 9 sitzt. Das aus dem Motorgehäuse heraustretende Ende der Welle 9 ist in nicht darge stellter Weise mit einer Pumpe der in Fig. 1 und 2 dargestellten Art verbunden.
Der Rotor 17 ist in einem Hauptstatorsegment 40 unaergebracht, wel ches durch ein einheitliches Kunstharzguss- oder Pressstück 19 gebildet ist. Letzteres kann beispiels weise aus einem Acetal- oder Epoxykunstharz, aus Polytetrafluoräthylen, oder aus einem Material auf der Basis von Polytetrafluoräthylen bestehen. Der Block 19 umschliesst eine Reihe von Bestandteilen, insbesondere die Kernlamellen 18, die durch Nieten 41 zu einem Paket zusammengehalten werden.
Der Block 19 wird durch die Stirnwand 24 abge schlossen, welche ein Lager 10A trägt. Letzteres kann aus irgendeinem geeigneten Lagermetall oder aus Polytetrafluoräthylen bestehen und es nimmt das äussere Ende der Welle 9 auf. Die Stirnwand 24 ist in einem Stück mit dem Block 19 gegossen oder ge presst.
Am unteren Ende des Hauptstatorsegmentes weist der Block 19 einen Abschlussring 20 auf, der mit Innengewinde versehen ist und der eine Öffnung aufweist, durch welche der Rotor eingeführt oder ausgefahren werden kann. Mit dem Abschlussring ist die mit Aussengewinde versehene, ringförmige Nabe 21 der Deckplatte 2 der Pumpe verschraubt, welche durch den Motor angetrieben wird. Die Deckplatte 2 trägt ein Lager 10 für die Welle 9 und überdies ist sie mit Kanälen 22 versehen, durch welche Pumpenwasser zwecks Kühlung des Motors hindurchströmen kann.
Die Kanäle sind durch Siebe 23 abgedeckt, um den Eintritt von grösseren Fest- stoffteilen zu verhüten.
Aus dem Kunstharzgehäuse 19 des Statorseg- mentes 40 ragen Arme 25A und 25B des Lamellen paketes 18 heraus. Die Enden der Arme sind so ge formt, dass sie eine schwalbenschwanzförmige Nute bilden, welche rechtwinklig zur Ebene des Lamellen paketes verläuft. Diese Nute umfasst eine entspre chend geformte und dimensionierte schwalben- schwanzförmige Rippe des Statorsegmentes 42, die ebenfalls rechtwinklig zum Lamellenpaket 26 ver läuft.
Letzteres wird durch Nieten 43 zusammenge halten. .Die zusammengehörenden Flächen 44A und 44B von Rippe und Nute schliessen den magnetischen Kreis zwischen dem Hauptsegment 40 und dem versetzten Segment 42 und sie ermöglichen die Sätti gung des ersteren durch den magnetischen Fluss, der durch die Erregung der Feldwicklung 28 erzeugt wird, .die um die Kunstharzspule 27 gewunden ist. Diese Spule ist um das Lamellenpaket 26 herum ange ordnet.
Die Erregung der Feldwicklung 28 setzt somit den Rotor 17 in Drehung, wobei die selbst startende Wirkung durch die überlappenden Pol ringe 45 (Fig. 4) gesichert wird.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung ist die folgende: Wenn nie Feldwicklung 28 erregt wird, setzt sich der Rotor 17 in Drehung und über die Welle 9 dreht er das Pumpenrad B. Dasselbe saugt Wasser vom Ein lass 29 in der Richtung des Pfeiles A in die mittlere Einlassseite des Pumpenrades, wie dies durch die Pfeile B angedeutet ist.
Durch Zentrifugalkraft wird das Wasser alsdann in oder Richtung der Pfeile C und D nach aussen in die Pumpenkammer 5 ge schleudert, wodurch, innerhalb der Pumpenkammer 5 auf der Auslassseite des Pumpenrades ein grösserer Druck erzeugt wird als auf der Einlassseite desselben, d. h. im Bereich B. Dieser erhöhte Druck bewirkt den Ausfluss des Wassers in der Richtung .des Pfeiles E ,durch den Durchgang 6 in den Auslassstutzen 7. Der fragliche erhöhte Druck hat auch zur Folge, dass das Pumpenrad 8 in der Richtung F gedrückt wird, wodurch die Welle 9 gegen das Drucklager 15 gedrückt wird.
Es ist jedoch ersichtlich, dass während die Ring platte 30, die auf der Einlassseite des Pumpenrades 8 liegt, in, unmittelbarer Nähe der benachbarten Fläche 31 des spiralförmigen Gehäuses 1 dargestellt ist, die axiale Länge des Laufradmantels 32 kleiner ist als die radiale Länge des Laufrades 8 im Ge häuse 1.
Durch Verstellung der axialen Lage. des Drucklagers vermittels der Stellschraube 16 wird somit die Entfernung zwischen :der Platte 30 und der Fläche 31 geändert. ,Dadurch wird die Grösse des Rückflussweges für das Wasser aus der Kammer 5 zum Einlass 29 zwischen diesen Flächen geändert. Längs dieses, durch die gestrichelten Pfeile G und H angedeuteten Rückflussweges kann sich der innerhalb der Kammer 5 erzeugte Druck natürlich eher gegen den Pumpeneinlass zurück, als zum Pumpenauslass entladen.
Je mehr dies der Fall ist, umso kleiner ist die aus dem Auslassstutzen 7 austretende Wasser menge. Durch Veränderung der axialen Lage der Welle 9 durch Verstellung der Stellschraube 16 lässt sich somit auf sehr einfache Weise das durch die Pumpe geförderte Wasser regulieren, während dabei der Motor immer mit der optimalen Geschwilndig- keit läuft. Die Gesamthöhe des ganzen Aggregates kann dadurch wesentlich vermindert werden.
Dies ist aus den Zeichnungen nicht ohne weiteres ersicht lich, da dieselben zur Verbesserung des Verständ nisses etwas vereinfacht und verzerrt gezeichnet wor den sind. Inder Praxis kann die Konstruktion aber sehr gedrängt sein und ein entsprechendes Äusseres aufweisen.
Es ist in der Zeichnung namentlich wegen der leichteren ,Darstellbarkeit die versetzte oder ab gekröpfte Feldwicklung (25, 26, 27 und 28) vertikal über dem eigentlichen Motorgehäuse dargestellt. Die selbe kann aber auch in einer horizontalen Ebene mit der Motorwelle liegen. Natürlich können die Muttern und Bolzen 3 bzw. 4, welche die Gehäuse teile zusammenhalten, auch anderswo als oben am Umfang angeordnet sein, wodurch .die Höhe des Aggregates weiter vermindert und das Aussehen ver bessert wird.
Die Erfindung ist natürlich auch nicht auf Motore mit abgekröpfter oder versetzter Feld wicklung beschränkt. Es ist auch nicht nötig, einen Induktionsmotor zu verwenden, vorausgesetzt dass gewisse, dem Fachmann ohne weiteres erkennbare Änderungen vorgenommen werden. Die Verwendung eines. Induktionsmotors mit einem im Wasser lau fenden, abgedichteten Rotor empfiehlt sich aber wegen der wirtschaftlichen Herstellungsmöglichkeit, wegen :der Zuverlässigkeit im Gebrauch und dem leichten Unterhalt.
Namentlich bei Verwendung eines Motors mit versetzten Feldwicklungen ist eine be sonders gedrängte Konstuktion möglich, wobei gleich- zeitig die Feldwicklungen leicht entfernt und versetzt werden können, ohne dass es nötig wäre, das Aggregat zu lösen.