DE102004048362A1

DE102004048362A1 - Kreiselpumpe

Info

Publication number: DE102004048362A1
Application number: DE102004048362A
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen Kraffzik
Original assignee: Aweco Appliance Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Sanhua Aweco Appliance Systems GmbH
Priority date: 2004-03-05
Filing date: 2004-10-01
Publication date: 2005-09-22

Abstract

Es wird eine Kreislpumpe, insbesondere für Haushaltsmaschinen, wie Waschmaschinen oder Geschirrspüler, mit einem Pumpengehäuse vorgeschlagen, dessen Außenform im Wesentlichen radialsymmetrisch ausgebildet ist und das einen axialen Einlass sowie einen umfangsseitigen Auslass aufweist, und mit einem rotierbar gelagerten Pumpenrad, wobei ein das Pumpenrad umgebender Strömungskanal vorgesehen ist. Bei einer derartigen Kreiselpumpe soll der Wirkungsgrad dadurch verbessert werden, dass der Strömungsquerschnitt des Strömungskanals (15) entlang dem Umfang zum Auslass hin zunimmt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe, insbesondere für Haushaltsmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In Haushaltsmaschinen, wie Geschirrspülern oder Waschmaschinen, werden für die Umwälzung der Reinigungsflüssigkeit üblicherweise Kreiselpumpen verwendet.
Für die einfachere Kombination von Kreiselpumpen mit weiteren Funktionselementen, wie z.B. Heizelementen oder dergleichen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, Pumpen mit radialsymmetrischen, z.B. zylinderförmigen Gehäusen zu verwenden.
Eine solche Gehäuseform lässt sich gegenüber schneckenförmigen Pumpengehäusen, bei denen sich der Radius entlang dem Umfang verändert, leichter fertigen, beispielsweise durch einen Spritzgussvorgang. Darüber hinaus ist eine solche Pumpe mit einer kompakten äußeren Form herstellbar, die dementsprechend auch in beengten räumlichen Verhältnissen einsetzbar ist.

Solche Pumpen sind in den Druckschriften DE 199 16 136 und DE 103 24 626 A1 beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine zylinderförmige Kreiselpumpe vorzuschlagen, bei der der Wirkungsgrad der Pumpe gegenüber dem vorbekannten Stand der Technik verbessert ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Kreiselpumpe der einleitend genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.

Dementsprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße radialsymmetrische Kreiselpumpe dadurch aus, dass ein das Pumpenrad umgebender Strömungskanal vorgesehen ist, der entlang dem Umfang zum Auslass der Pumpe hin zunimmt.

Durch diese Maßnahme lässt sich der maximale Volumenstrom und damit der Wirkungsgrad der Kreiselpumpe deutlich erhöhen. Hierdurch kann eine kleiner dimensionierte Kreiselpumpe mit entsprechenden Einsparungen in Herstellung und Betrieb verwendet werden.

Radialsymmetrisch oder zylindrisch ist ein Pumpengehäuse im Sinne dieser Erfindung ohne Berücksichtigung des umfangsseitigen oder tangentialen Auslasses, der naturgemäß die symmetrische Form stört.

Vorzugsweise wird die Außenform des Pumpengehäuses im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet. Die vorgenannten Vorteile einer grundsätzlichen radialsymmetrischen Form, d.h. die einfachere Fertigung wird in dieser Ausführungsform weiter verbessert, da bei einer Zylinderform auch der Radius über die Höhe konstant bleibt.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird die Zunahme des Strömungsquerschnitts des Strömungskanals dadurch bewirkt, dass die axiale Ausdehnung des Strömungskanals verändert wird. Dies ermöglicht die Realisierung einer besonders kompakten Pumpe.

Weiterhin wird in einer besonderen Ausführungsform der Strömungskanal mit einem geneigten Boden versehen. Durch geeignete Gestaltung des Bodens, d.h. der vom Heizelement wegweisenden Stirnseite, des Strömungskanals können die Strömungsverhältnisse, insbesondere beim Übergang in den Auslass beeinflusst werden. Eine nach außen hin ansteigende Neigung dieses Kanalbodens ermöglicht beispielsweise einen gleitenden Übergang in den Auslass ohne strömungsstörenden Versatz.

Vorteilhafterweise wird der Strömungskanal innenseitig mit einem umlaufenden Eintrittsspalt versehen, der in einer bevorzugten Ausführung im Wesentlichen eine konstante Höhe aufweist. Durch diese Maßnahme lassen sich die Strömungsverhältnisse und somit der Wirkungsgrad der Pumpe verbessern. Insbesondere kann dadurch das sogenannte Totvolumen begrenzt werden.

Diese Vorteile werden insbesondere in Verbindung mit einem Pumpenrad erzielt, das einen Ringspalt aufweist, der auf Höhe des Eintrittsspaltes des Strömungskanals liegt. Dieser Ringspalt wird in seiner Höhe vorzugsweise kleiner oder gleich der Höhe des oben angeführten umlaufenden Eintrittsspaltes ausgeführt. Die durch das drehende Pumpenrad über die Fliehkraft nach außen gedrückte Flüssigkeit wird hierdurch unmittelbar in den Strömungskanal eingedrückt, wobei durch entsprechende Pumpenradschaufeln die Flüssigkeit nicht nur eine radiale Bewegung, sondern auch eine umlaufende Strömung aufweist. Durch die Zunahme des Rotationsradius der Reinigungsflüssigkeit aufgrund der Fliehkraft bei gleicher Winkelgeschwindigkeit aufgrund der Einwirkung der Schaufeln des Pumpenrades wird zudem die Geschwindigkeit und somit der Volumendurchsatz erhöht.

Zur weiteren Verbesserung des Wirkungsgrads der Pumpe wird auch das Pumpenrad vorzugsweise mit einer Volumenvergrößerung in axialer Richtung versehen. Das Pumpenrad, das durch eine obere und untere Abdeckung mit dazwischenliegenden Schaufelelementen ein bestimmtes Innenvolumen aufweist, wird umso wirkungsvoller, je mehr Flüssigkeitsvolumen in dem Pumpenrad aufgenommen werden kann. Das Volumen im Laufrad sowie die Form des Laufrades (insbesondere die Schaufelform) bestimmt die Energieumsetzung im Laufrad.

Insbesondere in Verbindung mit den oben angeführten weiterbildenden Merkmalen der Erfindung ist ein in axialer Richtung aufgeweitetes Pumpenrad von Vorteil, da in dieser Richtung das Pumpengehäuse aufgrund der Zunahme der axialen Ausdehnung des Strömungskanals ein entsprechendes Volumen zur Aufnahme eines dergestalt vergrößerten Pumpenrades aufweist. Durch diese Maßnahme lässt sich dementsprechend der Wirkungsgrad verbessern. Eine solche Volumenvergrößerung des Pumpenrades kann beispielsweise durch eine entsprechende Aufwölbung verwirklicht werden.

Weiterhin wird in einer vorteilhaften Ausführungsform der Pumpeneinlass mit einem Einlassstutzen versehen, der in eine Einlassöffnung des Pumpenrades hineinragt. Hierdurch wird der Zulauf der zu fördernden Flüssigkeit in das Pumpenrad strömungsgünstig verbessert. Seitliche Strömungen am Pumpenrad vorbei werden hierdurch verhindert. Das sogenannte Totvolumen der Pumpe wird dementsprechend klein gehalten.

Eine erfindungsgemäße Pumpe wird vorteilhafterweise mit einem Heizelement versehen. Ein solches Heizelement wird dabei vorzugsweise so angeordnet, dass es durch eine wärmeleitende Wand des Pumpengehäuses vom Innenraum der Pumpe getrennt ist. Bei einem radialsymmetrischen, insbesondere bei einem zylinderförmigen Pumpengehäuse ist es hierbei besonders einfach möglich, das Heizelement über die Stirnseite an dem Pumpengehäuse anzubringen. Zur Erhöhung des Wirkungsgrades des Heizelementes kann hierzu beispielsweise eine Nut in der entsprechenden Wandung des Pumpengehäuses, beispielsweise einem stirnseitigen Deckel, angebracht werden.

Dadurch, dass der Strömungskanal nicht nur das Pumpenrad, sondern auch das Heizelement außen umgibt, ist sichergestellt, dass das Heizelement bzw. dessen Aufnahme in dem Pumpengehäuse über eine sehr große Kontaktfläche und mit großem Volumenstrom von der zu erwärmenden Reinigungsflüssigkeit angeströmt wird. Hierdurch ergibt sich ein guter Wirkungsgrad der Heizung, die dadurch beispielsweise über 75 % ihrer Oberfläche oder bei entsprechender Querschnittsgestaltung über einen noch größeren Anteil in Wärmekontakt mit der Reinigungsflüssigkeit gebracht werden kann.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist das Heizelement in axialer Richtung wenigstens teilweise neben dem Pumpenrad angeordnet. Auf diese Weise ist ein Strömungskanal realisierbar, der eine solche axiale Ausdehnung aufweist, dass er sowohl das Pumpenrad und das Heizelement umgibt und die oben angeführte vorteilhafte Anströmung des Heizelements ermöglicht wird.

Weiterhin wird bevorzugt die Zunahme der axialen Ausdehnung des Strömungskanals auf der dem Heizelement gegenüberliegenden Seite entlang dem Umfang zum Auslass hin vorgenommen. Dies ist insbesondere bei der Anordnung des Heizelementes in axialer Richtung benachbart neben dem Pumpenrad von Vorteil, da in Richtung zum Heizelement hin die Möglichkeiten der Gestaltung der Pumpe durch das Heizelement eingeschränkt sind.

Vorteilhafterweise wird das Heizelement auf der dem axialen Einlass des Pumpengehäuses zugewandten Seite des Pumpenrades angeordnet. Auf diese Weise kann von der anderen Seite her der Antrieb des Pumpenrades bewerkstelligt werden, ohne dass sich Antrieb und Heizelement bzw. die Anschlüsse des Heizelementes störend auswirken.

Weiterhin wird das Heizelement vorzugsweise wenigstens teilweise ringförmig ausgebildet. Ein solcher Ring oder Teilring kann konzentrisch an einer Stirnseite des Pumpengehäuses angebracht werden, so dass die rotatorische Strömung innerhalb des Pumpengehäuses für eine gute Anströmung des Heizelementes bzw. dessen Aufnahme im Pumpengehäuse nutzbar ist. Insbesondere kann durch die rotatorische Pumpenströmung das Heizelement auch außen umspült werden. In der oben angeführten Ausführungsform, bei der das Heizelement auf der dem axialen Einlass des Pumpengehäuses zugewandten Seite des Pumpenrades angeordnet wird, umschließt dementsprechend das Heizelement wenigstens teilweise den axialen Einlass des Pumpengehäuses.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird die zum Heizelement hinweisende Seite des Pumpenrades an das Profil des Heizungselementes bzw. dessen Aufnahme im Pumpengehäuse angepasst. Hierdurch wird zum einen das Totvolumen vermindert und somit der Wirkungsgrad der Pumpe verbessert. Zum anderen wird die Gesamtgröße der Pumpe hierdurch klein gehalten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert.
Im Einzelnen zeigen
1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Pumpe,
2 eine perspektivische, geschnittene Darstellung einer Pumpe gemäß 1 und
3 eine perspektivische, geschnittene Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pumpe.
Die Pumpe 1 gemäß 1 umfasst ein zylinderförmiges Pumpengehäuse 2, auf dessen Oberseite ein Deckel 3 angebracht ist. Der Deckel 3 kann ein in 1 nicht dargestelltes Heizelement aufnehmen und hierzu aus wärmeleitendem Material, beispielsweise aus Metall, gefertigt sein.
Im Innern des Pumpengehäuses 2 befindet sich ein Pumpenrad 4, das im Wesentlichen aus einer oberen und einer unteren Abdeckung 5, 6 mit dazwischen angeordneten Schaufeln 7 besteht. Die Schaufeln 7 sind so gebogen und geformt, dass bei Drehung des Pumpenrades 4 eine entsprechende Ringströmung der im Pumpenrad 4 befindlichen Flüssigkeit erzeugt wird.
Das Pumpenrad 4 ist auf der Unterseite mit einem axialen Vorsprung 8 versehen, der eine zentrale Bohrung 9 zur Aufnahme einer nicht näher dargestellten Antriebswelle versehen ist. Der Antrieb des Pumpenrades 4 wird somit von der dem Heizelement bzw. dem Deckel 3 gegenüberliegenden Seite her bewerkstelligt.
Die obere Abdeckung 5 weist eine zentrale Öffnung 10 auf, in die ein Einlassstutzen 11 hineinragt. Ein Auslassstutzen 12 ist in der Darstellung gemäß 3 hinter dem Pumpengehäuse 2 in tangentialer Richtung angebracht.
Das Pumpenrad 4 weist einen randseitigen Öffnungsspalt 13 auf, der einem in etwa auf gleicher Höhe liegenden Eintrittsspalt 14 eines erfindungsgemäßen Strömungskanals 15 gegenüberliegt. Der Strömungskanal 15 erstreckt sich in axialer Höhe bis hin zu einer Nut 16 zur Aufnahme des Heizelements, so dass nicht nur das Pumpenrad 4, sondern auch die Heizungsnut 16 außenseitig von der im Strömungskanal 15 befindlichen Flüssigkeit umströmt wird. Wie anhand von 1 erkennbar ist, steht dementsprechend die Heizungsnut 16 an drei Seiten und somit aufgrund der größeren Höhe im Vergleich zur Breite der Heizungsnut 16 mit deutlich mehr als 75 % der zur Verfügung stehenden Kontaktfläche in Kontakt mit der im Innern des Pumpengehäuses 2 befindlichen Flüssigkeit.
In 1 gut erkennbar ist die unterschiedliche axiale Länge h, H des Strömungskanals 15 auf beiden Seiten der Schnittdarstellung. Diese unterschiedliche axiale Länge h, H ergibt sich durch eine umfangsseitig verlaufende Zunahme der Höhe h bis hin zur Höhe H. Diese Zunahme erfolgt kontinuierlich in dem in der Darstellung gemäß 1 nicht dargestellten, abgeschnittenen vorderen Teil der Pumpe und endet im rückwärtigen Bereich beim Übergang in den Auslassstutzen 12.
Der Boden 17 des Strömungskanals 15 ist schräg geneigt nach außen hin ansteigend ausgebildet. Er weist weiterhin eine leichte Wölbung auf. Diese Formgebung erleichtert den Übergang in den Auslassstutzen 12, wie weiter oben ausgeführt.
Die untere Abdeckung 6 des Laufrades 4 ist so weit gewölbt, dass sie sich deutlich in den Raum 18 unterhalb des Eintrittsspaltes 14 erstreckt und somit dieses Volumen des Pumpengehäuses 2 zur Vergrößerung des Innenvolumens des Pumpenrades 4 nutzt. Die runde Wölbung der unteren Abdeckung 6 dient hierbei wiederum der Verbesserung der Strömung im Inneren des Pumpenrades 4, d.h. zur Führung des Wassers hin zum Eintrittsspalt 14 des Strömungskanals 15.
Die obere Abdeckung 5 ist in ihrer Kontur an den Deckel 3 bzw. die Heizungsnut 16 angepasst. Durch die Formgebung der oberen Abdeckung 5 ist weiterhin ein ausreichender Zwischenraum 18, 19 zwischen der oberen Abdeckung 5 und der Heizungsnut 16 gewährleistet. In diesem Zwischenraum 18, 19 kann dementsprechend ebenfalls ein Wärmeübertrag zu der dort befindlichen Flüssigkeit stattfinden.
Die Darstellung gemäß 2 entspricht im Wesentlichen dem anhand von 1 geschilderten Ausführungsbeispiel. In dieser Darstellung ist der Übergang 20 in den Auslassstutzen 12 gut erkennbar, der eine Aufnahme 21 für einen Drucksensor aufweist. Weiterhin ist in Abweichung von 1 in dieser Darstellung ein aus einem ringsegmentförmig gebogenen Heizstab gebildetes in die Heizungsnut 16 eingefügtes Heizelement 22 erkennbar. Ein Anschluss 23 des Heizelementes 22 ergibt sich durch eine endseitige Aufwärtsbiegung des Heizelementes 22.
Das Heizelement 22 ist formschlüssig an die Heizungsnut 16 angepasst und gegebenenfalls dort zusätzlich wärmeleitend, z.B. durch einen Lötkontakt, verbunden.
Die Ausführungsform gemäß 3 entspricht im Wesentlichen der anhand von 2 beschriebenen Pumpe, wobei abweichend hiervon der Boden 24 des außen umlaufenden Strömungskanals 25 nicht mehr schräg geneigt, sondern rund gewölbt ausgebildet ist. Die Zunahme der axialen Ausdehnung h, H des Strömungskanals 25 ist jedoch auch hier ebenso gut erkennbar, wie die Nutzung des unterhalb des Eintrittsspaltes 26 zur Verfügung stehenden Innenraumes 27 für eine Volumenvergrößerung des Pumpenrades 28.

1: Pumpe
2: Pumpengehäuse
3: Deckel
4: Pumpenrad
5: Abdeckung
6: Abdeckung
7: Schaufel
8: Vorsprung
9: Bohrung
10: Öffnung
11: Einlassstutzen
12: Auslassstutzen
13: Öffnungsspalt
14: Eintrittsspalt
15: Strömungskanal
16: Heizungsnut
17: Boden
18: Zwischenraum
19: Zwischenraum
20: Übergang
21: Aufnahme
22: Heizelement
23: Anschluss
24: Boden
25: Strömungskanal
26: Eintrittsspalt
27: Innenraum
28: Pumpenrad

Claims

Kreiselpumpe, insbesondere für Haushaltsmaschinen, wie Waschmaschinen oder Geschirrspüler, mit einem Pumpengehäuse, dessen Außenform im Wesentlichen radialsymmetrisch ausgebildet ist und das einen axialen Einlass und einen umfangsseitigen Auslass aufweist, und mit einem rotierbar gelagerten Pumpenrad, wobei ein das Pumpenrad umgebender Strömungskanal vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt des Strömungskanals (15) entlang dem Umfang zum Auslass hin zunimmt.
Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenform des Pumpengehäuses im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist.
Pumpe nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Ausdehnung (h, H) des Strömungskanals (15) entlang dem Umfang zum Auslass (12) hin zunimmt.
Pumpe nach einem der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (15) einen geneigten, nach außen hin ansteigenden Boden (17) aufweist.
Pumpe nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (15) innenseitig einen umlaufenden Eintrittsspalt (14) aufweist.
Pumpe nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der umlaufende Eintrittsspalt (14) eine im Wesentlichen konstante Höhe aufweist.
Pumpe nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenrad (4) einen Ringspalt (13) aufweist, der in etwa auf Höhe des Eintrittsspaltes (14) des Strömungskanals (15) liegt.
Pumpe nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Ringspaltes (13) des Pumpenrades (4) kleiner oder gleich der Höhe des umlaufenden Eintrittsspaltes (14) des Strömungskanals (15) ist.
Pumpe nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenrad (4) eine Volumenvergrößerung in axialer Richtung aufweist.
Pumpe nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenvergrößerung des Pumpenrades (4) auf der vom Heizelement (22) wegweisenden Seite des Pumpenrads (4) angeordnet ist.
Pumpe nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass einen axialen Einlassstutzen (11) umfasst, der in eine Einlassöffnung (10) des Pumpenrades (4) hineinragt.
Pumpe nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Heizelement (22) vorgesehen ist.
Pumpe nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (22) durch eine wärmeleitende Wand des Pumpengehäuses vom Innenraum der Pumpe getrennt ist.
Pumpe nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (22) in eine Nut des Pumpengehäuses eingesetzt ist.
Pumpe nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Ausdehnung (h, H) des Strömungskanals (15) auf der dem Heizelement (22) gegenüberliegenden Seite entlang dem Umfang zum Auslass (12) hin zunimmt.
Pumpe nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (22) auf der dem axialen Einlass (11) des Pumpengehäuses (2) zugewandten Seite des Pumpenrades (4) angeordnet ist.
Pumpe nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (22) wenigstens teilweise ringförmig ausgebildet ist.
Pumpe nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Heizelement (22) hinweisende Seite des Pumpenrades (4) an das Profil des Heizungselementes (22) bzw. dessen Aufnahme (16) im Pumpengehäuse (2) angepasst ist.
Haushaltsmaschine, wie eine Waschmaschine oder ein Geschirrspüler, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pumpe (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche vorgesehen ist.