DE102006021245A1

DE102006021245A1 - Kreiselpumpe

Info

Publication number: DE102006021245A1
Application number: DE102006021245A
Authority: DE
Inventors: Olai Ihle; Thomas Peterreins; Helmut Schmidt; Armin Suttner-Reimann
Original assignee: Buehler Motor GmbH
Current assignee: Buehler Motor GmbH
Priority date: 2006-04-28
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2026-04-29
Also published as: DE102006021245B4; EP1850015A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe (100) mit einem aus spritzgusstechnisch verarbeitbarem Kunststoffmaterial bestehenden, zumindest zweiteiligen Pumpengehäuse (102), dessen erstes Gehäuseteil (103) mit einem axial angeformten Saugstutzen (105) und einem in etwa tangential an einer Umfangswandung (114) angeformten Druckstutzen (106) einstückig ist, wobei das Pumpengehäuse (102) einen im Wesentlichen zylindrischen fördermitteldurchströmbaren Pumpenraum (109) einschließt, dessen Innenkontur (120) spiralförmig ist, in welchem ein Pumpenlaufrad (59) drehbar angeordnet ist, und einem innerhalb des durch die beiden Gehäuseteile (103, 104) begrenzten Pumpenraumes (109) angeordneten, mit einer Rundung (111) versehenen Sporn (112), der aus spritzgusstechnisch verarbeitbarem Kunststoffmaterial besteht und nicht mit dem ersten Gehäuseteil (103) einstückig ist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für verschiedene Einsatzorte oder Einsatzzwecke mit unterschiedlichen Einbaubedingungen die gleiche Pumpe verwenden zu können, wobei eine einfache Montage bei minimaler Teileanzahl angestrebt wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Sporn (112) mit dem zweiten Gehäuseteil (104) nicht einstückig ist, dass er mit dem Pumpengehäuse (102) fest verbunden ist, dass sich zwischen Sporn und dem Pumpengehäuse kein zusätzliches Dichtungsmaterial befindet und dass das erste Gehäuseteil (103) in Bezug auf das zweite Gehäuseteil (104) in mehr als einer Position ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe (100) mit einem aus spritzgusstechnisch verarbeitbarem Kunststoffmaterial bestehenden, zumindest zweiteiligen Pumpengehäuse (102), dessen erstes Gehäuseteil (103) mit einem axial angeformten Saugstutzen (105) und einem in etwa tangential an einer Umfangswandung (114) angeformten Druckstutzen (106) einstückig ist und einen Dichtungsbereich (133) aufweist, über den es dicht mit einem zweiten, einen Elektromotor (10) aufnehmenden Gehäuseteil (104) verbunden ist, wobei das Pumpengehäuse (102) einen im wesentlichen zylindrischen fördermitteldurchströmbaren Pumpenraum (109) einschliesst, dessen Innenkontur (120) spiralförmig ist, in welchem ein vom Elektromotor (10) angetriebenes Pumpenlaufrad (59) drehbar angeordnet ist und einem innerhalb des durch die beiden Gehäuseteile (103, 104) begrenzten Pumpenraumes (109) angeordneten, mit einer Rundung (111) versehenen Sporn (112), der aus spritzgusstechnisch verarbeitbarem Kunststoffmaterial besteht und nicht mit dem ersten Gehäuseteil (103) einstückig ist, wobei der Sporn (112) derart im Pumpenraum (109) angeordnet ist, dass er im Übergangsbereich (113) zwischen dem Druckstutzen (106) und dem Pumpenraum (109) am ersten Gehäuseteil (103) einen stetigen und stufenlosen Übergang von der den Pumpenraum (109) begrenzenden Umfangswandung (114) über den Sporn (112) zum Druckstutzen (106) bildet.
Bei einer bekannten Kreiselpumpe der gattungsgemässen Art ist der Übergang zwischen der Pumpenkammer und dem Druckstutzen kantig ausgebildet. Diese Kante verursacht Wirbel in der Strömung, die den Wirkungsgrad der Pumpe erheblich herabsetzen. Ein kontinuierlicher, nicht kantiger Übergang zwischen der Pumpenkammer und dem Druckstutzen, nachfolgend Sporn genannt, verringert den Strömungswiderstand und erhöht den Wirkungsgrad. Um Formwerkzeuge mit einer wirtschaftlichen Standzeit verwenden zu können, war bei der bekannten Kreiselpumpe jedoch ein kantiger Übergang unvermeidbar. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Winkel der Entformungsrichtungen zwischen dem ersten, an den Pumpeninnenraum koaxial anschliessenden Saugstutzen und dem Druckstutzen zumindest in einer der Raumachsen rechtwinklig ist. Um an dieser Stelle eine Rundung realisieren zu können, muss einer dieser Werkzeugkerne zwangsläufig eine spitz zulaufende Zunge aufweisen. Diese Form hat eine unzureichende Wärmeabfuhr zur Folge, wodurch das Werkzeug an dieser Stelle schnell verschleisst und damit eine geringe Standzeit aufweist. Eine wirtschaftliche Fertigung ist also nicht möglich.
Eine gattungsgemässe Kreiselpumpe ist aus der DE-PS 100 03 644 C1 bekannt. Bei der bekannten Kreiselpumpe wurde das Standzeitproblem dadurch gelöst, dass der Sporn, der eine laminare, wirkungsgradoptimierte Strömung erlaubt, mit dem zweiten Gehäuseteil einstückig ausgebildet wird. Im zusammengebauten Zustand ergibt sich dann die gewünschte optimale Form. Die hierfür erforderlichen Spritzwerkzeuge weisen keine thermisch kritischen Geometrien mehr auf. Die Anordnung des Sporns am zweiten Gehäuseteil kann sich aber nachteilig auswirken, wenn die Kreiselpumpe für unterschiedliche Einsatzzwecke mit unterschiedlichen Anordnungen des Druckstutzens verwendbar sein soll, da das zweite Gehäuseteil sowohl Pumpenbefestigungsmittel als auch den Sporn enthält, der indirekt die Ausrichtung des Druckstutzens bestimmt. In diesem Fall muss das zweite Gehäuseteil jeweils an den speziellen Einsatzfall angepasst werden. Dies wirkt sich negativ auf die Wirtschaftlichkeit und Produktivität aus.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Vorteile der bekannten Kreiselpumpe beizubehalten und dennoch für verschiedene Einsatzorte oder Einsatzzwecke mit unterschiedlichen Einbaubedingungen die gleiche Pumpe verwenden zu können, wobei eine einfache Montage bei minimaler Teileanzahl angestrebt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Sporn (112) mit dem zweiten Gehäuseteil (104) nicht einstückig ist, dass er mit dem Pumpengehäuse (102) fest verbunden ist, dass sich zwischen Sporn und dem Pumpengehäuse kein zusätzliches Dichtungsmaterial befindet und dass das erste Gehäuseteil (103) in Bezug auf das zweite Gehäuseteil (104) in mehr als einer Position montierbar ist, so dass die Orientierung des Druckstutzens (106) für unterschiedliche Einsatzzwecke unterschiedlich wählbar ist. Das erste Gehäuseteil (103) mit dem Saug- und dem Druckstutzen können durch die Trennung des Sporns vom zweiten Gehäuseteil (104) in jeder beliebigen Winkellage zum zweiten Gehäuseteil befestigt werden. Da der Sporn auch vom ersten Gehäuseteil getrennt ist, kann er mit optimierter Werkzeuggeometrie mit hoher Produktivität hergestellt werden. Durch die feste Verbindung des Sporns mit dem Pumpengehäuse ist ein hoher Wirkungsgrad erreichbar und Geräuschprobleme, die durch Spiel zwischen Sporn und Pumpengehäuse entstehen könnten sind ausgeschlossen. Teile- und Montageaufwand lässt sich einsparen, wenn zwischen dem Sporn und dem Pumpengehäuse kein zusätzliches Dichtungsmaterial eingebracht werden muss.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung werden in den Unteransprüchen dargestellt. Eine der einfachsten Möglichkeiten den Sporn im Pumpengehäuse zu befestigen besteht darin diesen formschlüssig zu montieren, so dass die geometrische Form selbst das Verbindungsmittel darstellt. Eine dieser formschlüssigen Verbindungen wird durch die Schwalbenschwanzform hergestellt, indem diese mit einer komplementären Kontur kombiniert wird.
Besonders in einer Vormontagesituation kann es vorteilhaft sein, wenn der Sporn in eine entsprechende Aufnahme des Gehäuses eingepresst wird. Hierdurch kann der Sporn nicht durch falsche Handhabung wieder aus der montierten Position herausfallen. Es handelt sich hier im Grunde um eine Kombination aus formschlüssiger und kraftschlüssiger Verbindung.
Eine alternative Verbindungsform wird möglich, wenn der Sporn (112) aus einem für Laserlicht transparentem Material und das erste Gehäuseteil (103) aus einem dasselbe Laserlicht absorbierendem Material besteht und der Sporn (112) mit dem ersten Gehäuseteil (103) verschweisst wird. Dieses Verfahren eignet sich hier insbesondere daher, weil es vermieden werden muss eine Schweissnaht innerhalb des Pumpenraums anzuordnen, weil Unregelmässigkeiten beim Verbindungsprozess sich negativ auf den Pumpenwirkungsgrad auswirken könnten. Beim Laserdurchstrahlschweissen hingegen befindet sich die Schweissnaht in einem für das Pumpenmedium unerreichbaren Bereich.
Damit bei grossen Temperaturwechseln, die bei Kühlwasserpumpen nicht selten sind, keine thermischen Spannungen oder Verformungen auftreten ist auf einen zumindest annähernd gleichen Wärmedehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien von Sporn und Pumpengehäuse zu achten. Bevorzugt sollte der Sporn daher aus dem gleichen Material wie das Pumpengehäuse selbst bestehen.
Die im Kennzeichen des Hauptanspruchs erwähnte Vermeidung von Dichtungsmitteln zwischen dem Sporn und dem Pumpengehäuse wird dadurch erleichtert, dass der Sporn (112) sich vollständig innerhalb des Pumpengehäuses (102) erstreckt, so dass er kein Gehäuseteil bildet, somit ist auch jede Dichtung überflüssig.
Auch für das Pumpengehäuse selbst und seiner Montage sollte im optimalen Fall auf eine Dichtung verzichtet werden können. Werden die zu verbindenden Pumpengehäuseteile aus dem gleichen Werkstoff hergestellt, lassen sich diese auf relativ einfacher Weise miteinander verschweissen. Eine besonders bevorzugte Schweisstechnologie ist das bereits erwähnte Laserdurchstrahlschweissen, das ein für das Laserlicht transparentes Material und ein dasselbe Laserlicht absorbierendes Material voraussetzt. Hierbei wird das Laserlicht durch das transparente Material des einen Gehäuseteils hindurchgeführt und auf das absorbierende Material des zweiten Gehäuseteils gelenkt. Durch die Absorption des Laserlichts entsteht an der Grenzschicht zwischen den zu verbindenden Teilen Wärme. Durch den hohen Wärmeleitwiderstand kann diese nicht schnell genug entweichen, so dass schnell eine Temperatur erreicht wird, die für das Aufschmelzen des Kunststoffs im Grenzbereich ausreicht. Dadurch wird eine innige Verbindung hergestellt. Die Materialien der beiden Gehäuseteile können dabei im Grunde gleich sein, wobei für die absorbierende Wirkung Additive hinzugefügt werden, die das Material schwärzen. Hierzu eignet sich insbesondere Russ.
Das Laserdurchstrahlschweissen hat den Nachteil, dass die Verbindung zweifarbig ist. Dies beeinträchtigt das optische Erscheinungsbild bei offen einsehbaren Anwendungen.
Bei einer diesen Aspekt berücksichtigenden Weiterentwicklung der Erfindung weist das erste Gehäuseteil (103) einen ersten Dichtungsbereich (133), das zweite Gehäuseteil (104) einen zweiten Dichtungsbereich (144) und einen dritten Dichtungsbereich (145) und das Motorgehäuse (44) einen vierten Dichtungsbereich (444) auf. Weiter ist das zweite Gehäuseteil (104) einstückig mit einem Spalttopf (116) und der zweite Dichtungsbereich (144) und der dritte Dichtungsbereich (145) liegen so nahe beieinander, dass maximal 20% der sichtbaren Gesamtfläche von Kreiselpumpe (100) und Elektromotor (10) vom zweiten Gehäuseteil (104) eingenommen werden. Das heisst, die Grösse der Fläche, die das transparente Material einnimmt und gegebenenfalls eine optische Einschränkung darstellt, wird minimiert.
Es ist zweckmässig nur am zweiten Pumpenbefestigungsmittel für die Befestigung der Kreiselpumpe (100) vorzusehen. Dadurch lässt sich die Winkellage des ersten Gehäuseteils (103) in Bezug auf das zweite Gehäuseteil (104) stufenlos wählbar. Nicht stufenlos aber für die meisten Anwendungen ausreichend kann die Winkellage gewählt werden, wenn am ersten und am zweiten Gehäuseteil (103, 104) Pumpenbefestigungsmittel vorgesehen sind, wobei diese so ausgebildet sind, dass eine grosse Anzahl von Winkellagen zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil möglich sind.
Für einen optimalen Wirkungsgrad ist vorgesehen, die Krümmung der Innenkontur des Sporns stetig von der Krümmung der Innenkontur der Umfangswandung bis zur Krümmung der Innenkontur des Druckstutzens übergehen zu lassen und die Innenkontur des Sporns als Bestandteil der spiralförmigen Innenkontur der Umfangswandung auszubilden.
Die Umfangswandung der Pumpenkammer ist zylindrisch ausgebildet, um im Spritzgiessverfahren ohne Hinterschnitt einfach hergestellt werden zu können. Ihr dabei entstehender rechteckiger Querschnitt im Bereich des Druckstutzens geht stetig und harmonisch in die kreisrunde Form des genannten Druckstutzens über.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, den Sporn im Bereich des Druckstutzens im Wesentlichen halbzylinderförmig und auf der gegenüberliegenden Seite spitz auslaufend zu formen. Dadurch werden Verwirbelungen weitgehend vermieden und damit der Wirkungsgrad erhöht.
Die spitz auslaufende Kontur genügt in vielen Fällen den Festigkeitsanforderungen nicht. Daher ist vorgesehen, den Sporn im Bereich des Druckstutzens halbzylinderförmig und auf der gegenüberliegenden Seite bis zu einer, eine ausreichende Stabilität gewährleistenden Materialstärke verjüngend zu formen.
Damit auch mit dieser Ausgestaltung keine Verwirbelungen entstehen, ist vorgesehen, den Sporn zumindest teilweise in die Umfangswandung eintauchen zu lassen. Dabei sollte auf verrundete Übergänge in der Umfangswandung geachtet werden, damit keine Kerbwirkung entsteht, die bei hohem Druck ein Bersten der Pumpenkammer zur Folge haben könnte.
Die Kontur des Sporns ist an ihrer Innenseite Bestandteil eines Spiralkanals. Damit geht sie von der zylindrischen Wand des Spiralkanals stetig in die etwa halbzylinderförmig ausgebildete Rundung über. Ihre Aussenkontur liegt an der Wandung des Pumpenkopfes an, und der gesamte Sporn ist so gestaltet, dass er sich möglichst harmonisch in die Wandung des Pumpenkopfes einfügt, ohne deren Festigkeit zu beeinträchtigen.
Um das Pumpengehäuse wirtschaftlich fertigen zu können, ist es erforderlich, dass der Sporn parallel zur Drehachse des Pumpenlaufrades keine Hinterschneidung aufweist. Dadurch ist eine leichte Entformbarkeit des Pumpengehäuses aus der Spritzgussform gewährleistet.
Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine räumliche Darstellung des ersten Pumpengehäuseteils einer bekannten Kreiselpumpe mit kantigem Sporn,
2 eine räumliche Darstellung des ersten Pumpengehäuseteils einer ungünstig herzustellenden Kreiselpumpe mit einstückig ausgeführtem runden Sporn,
3 eine räumliche Darstellung des zweiten Pumpengehäuseteils in einer bekannten Ausbildung,
4 eine räumliche Darstellung des bekannten Pumpengehäuses mit aufgeschnittenem erstem Gehäuseteil,
5 eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemässen Pumpengehäuses mit Sporn,
6 eine Darstellung des Sporns im eingebauten Zustand,
7 eine Explosionsdarstellung eines Gehäuses der erfindungsgemässen Kreiselpumpe und
8 eine Schnittansicht einer erfindungsgemässen Pumpe.
1 zeigt das erste Gehäuseteil 103 einer bekannten Kreiselpumpe, bestehend aus einem axial angeformten Saugstutzen 105, einem etwa tangential angeformten Druckstutzen 106 und einem im Wesentlichen zylindrischen, radial durch die Wandung 114 begrenzten spiralförmigen Pumpenraum 109. Der Übergangsbereich 113 zwischen der Wandung 114 und dem Druckstutzen 106 wird durch eine scharfe Kante 115 gebildet. Diese Kante 115 wirkt sich ungünstig auf den Wirkungsgrad der Pumpe aus, da an dieser Stelle die laminare Strömung empfindlich gestört wird und sich so der Strömungswiderstand wesentlich erhöht.
2 zeigt eine räumliche Darstellung einer fluidmechanisch günstigeren Lösung für das erste Gehäuseteil 103, bestehend aus einem axial angeformten Saugstutzen 105, einem Druckstutzen 106 und einem im Wesentlichen zylindrischen, radial durch eine Umfangswandung 114 begrenzten spiralförmigen Pumpenraum 109. Einen Übergangsbereich 113 zwischen der Umfangswandung 114 und dem Druckstutzen 106 bildet ein Sporn 112 mit einer runden Kontur 111. Als Bestandteil eines Spiralkanals ist der Sporn 112 so geformt, dass seine Krümmung stetig von der Umfangswandung 114 bis zu einer Innenkontur 120 des Druckstutzens 106 übergeht. Aufgrund der durch die hier notwenige spitz zulaufende Zunge eines Werkzeugpositivs hervorgerufenen geringeren Standzeiten eines Werkzeuges ist eine Herstellung dieses Gehäuseteils 103 unwirtschaftlich. Der Sporn 112 ist im Übergangsbereich zwischen der engsten und der breitesten Stelle des spiralförmigen Zwischenraums zwischen einem Pumpenlaufrad 59 und der Innenkontur 120 der Umfangswandung 114 angeordnet.
Die 3 zeigt ein spritzgusstechnisch herstellbares zweites Gehäuseteil 104 einer aus der DE 100 03 644 C1 bekannten Kreiselpumpe 100, die wirkungsmässig der Kreiselpumpe 100 aus 2 gleicht. Das zweite Gehäuseteil 104 ist mit einem Sporn 112, der eine Rundung 111 aufweist einstückig. Weiterhin weist das zweite Gehäuseteil einen Dichtflansch 133 und einen Rotorraum 118 auf, wobei der Rotorraum 118 von einem Spalttopf 116 begrenzt wird, das im Luftspalt zwischen einem Rotor und einem Stator (nicht dargestellt) eines Elektromotors 10 angeordnet ist. Die gezeigte Lösung ist sowohl bei Innenläufer- als auch bei Aussenläufermotoren anwendbar.
4 stellt ein erstes Gehäuseteil 103 der bekannten Kreiselpumpe 100 der Übersichtlichkeit halber im aufgeschnittenen Zustand dar. Der mit dem zweiten Gehäuseteil 104 einstückige Sporn 112 ist in einem Übergangsbereich 113 zwischen einer Umfangswandung 114 und einem Druckstutzen 106 angeordnet dargestellt; er schmiegt sich an die Innenseite der Umfangswandung 114 an. Das erste Gehäuseteil 103 und das zweite Gehäuseteil 104 weisen Pumpenbefestigungsmittel 122 auf, die in Form von Befestigungsaugen ausgebildet sind, die als Schraubendurchführungen dienen. Da der Sporn 112 mit dem zweiten Gehäuseteil 104 einstückig ist kann das erste Gehäuseteil 103 in Bezug auf das zweite Gehäuseteil 104 nur eine einzige Winkellage einnehmen, obwohl vier Pumpenbefestigungsmittel gleichmässig am Umfang des Pumpengehäuses verteilt sind.
5 zeigt eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemässen Pumpengehäuses 102, 103 mit Sporn 112. Der Sporn 112 weist eine Schwalbenschwanzkontur 150 auf, die mit einer komplementären Kontur 151 des Pumpengehäuses 102, 103, die sich achsparallel an einem zylindermantelförmigen Bereich des ersten Gehäuseteils 103 erstreckt, formschlüssig in Eingriff ist (6). Die Schwalbenschwanzkontur 150 weist eine V-förmige Ausnehmung 152 auf, die einerseits eine gewisse Elastizität der Schwalbenschwanzkontur 150 erlaubt und andererseits die beim Spritzgussprozess immer zu vermeidende Materialanhäufung umgeht. In axialer Richtung wird der Sporn 112 von einem ersten Pumpengehäuseteil 103 und von einem zweiten Pumpengehäuseteil 104 formschlüssig gehalten. Das dargestellte erste Gehäuseteil 103 weist weiter einen ersten Flansch 130 und einen ersten Ring 131 auf. Der erste Ring 131 weist an seiner Aussenseite einen ersten Dichtungsbereich 133 auf, der mit einem zweiten Dichtungsbereich des hier nicht dargestellten zweiten Gehäuseteils hermetisch dicht ausgebildet ist. Weiter ist eine saugstutzenseitige Achsaufnahme 47 gezeigt, die über drei Stützen mit dem ersten Gehäuseteil 103 verbunden ist.
6 zeigt den Sporn im eingebauten Zustand im ersten Gehäuseteil 103.
7 zeigt eine Explosionsdarstellung des Gehäuses der Kreiselpume 100 mit dem ersten Gehäuseteil 103, dem zweiten Gehäuseteil 104 und dem Motorgehäuseteil 44. Das erste Gehäuseteil 103 weist einen Saugstutzen 105, einen Druckstutzen 106, einen ersten Flansch 130 und einen ersten Ring 131, der an den ersten Flansch anschliesst und einen ersten Dichtungsbereich 133 aufweist. Das zweite Gehäuseteil 104 umfasst den Spalttopf 116, einen zweiten Flansch 140 und einen zweiten Ring 141, der an seiner Innenseite einen zweiten Dichtungsbereich 144 und einen dritten Dichtungsbereich 145 aufweist. Ein Motorgehäuseteil 44 umfasst einen dritten Ring 441 und einen vierten Dichtungsbereich 444. Das Pumpengehäuse und das Motorgehäuseteile werden mit Hilfe des Laserdurchstrahlschweissverfahrens miteinander hermetisch dicht verschweisst.
8 zeigt eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemässe Kreiselpumpe 100, mit einem Pumpengehäuse 102, bestehend aus einem ersten Gehäuseteil 103 und einem daran anschliessenden zweiten Gehäuseteil 104. Ein Motorgehäuseteil 44 begrenzt einen Trockenraum, der von einem Stator (40) eines elektronisch kommutierten Gleichstrommotors und seiner Ansteuerelektronik ausgefüllt wird. Das Motorgehäuseteil 44 schliesst an das zweite Gehäuseteil 102 and. Das erste und das zweite Gehäuseteil 103, 104 begrenzen einen Nassraum 101 der Kreiselpumpe. Das zweite Gehäuseteil 104 ist einstückig mit einem Spalttopf 116 geformt, welcher den Nassraum 101 von einem Trockenraum 99.
Der Nassraum 101 enthält eine Achse 49, die zwischen einer spalttopfseitigen Achsaufnahme 48 und einer saugstutzenseitigen Achsaufnahme 47 fest eingebaut ist. Eine Rändelung am Achsenende verhindert eine Verdrehung der Achse 49 während des Pumpenbetriebs. Auf der Achse 49 ist ein Festlager 54 drehbar gelagert, welches in einer hohlen Welle 51 des Rotors 50 eingepresst ist. Die Welle 51 ist einstückig mit einem Pumpenlaufrad 59, das mehrere etwa spiralförmig geformte Flügel 591 für die Flüssigkeitsförderung enthält. Die Stirnflächen des Festlagers 54 können sich axial unter Zwischenlage von Anlaufscheiben gegen die spalttopfseitige Achsaufnahme 48 und gegen die saugstutzenseitige Achsaufnahme 47 abstützen. Ein hohlzylindrischer Ferritmagnet 52 ist auf die hohle Welle 51 aufgeklebt, wobei ein elastischer Kleber verwendet wird, der in vier oder fünf in die Hohlwelle geformte achsparallele Nuten 511 eingebracht ist.
Der Trockenraum 99 enthält den Stator 40 des elektronisch kommutierten Gleichstrommotors 10, der in Form einer hohlzylindrischen Statorwicklung 41 ausgebildet ist, wobei deren Magnetfeld im Betrieb über Klauenpole in alternierende Weise an den Umfang des Spalttopfs 116 geführt wird und mit dem hohlzylindrsichen Permanentmagneten 52 im Nassraum 101 wechselwirkt. Der magnetische Kreis wird durch einen Rückschlussring 43, der mit den Klauenpolen 42 verbunden ist, geschlossen. Die Klauenpole 42 sind durch Umspritzen mit einem Isolierstoffkörper 46 versehen, der die Klauenpole 42 mechanisch aber nicht magnetisch miteinander verbindet. Der Stator 40 weist im vorliegenden Beispiel vier Polpaare auf. Der Isolierstoffkörper 46 ist geometrisch so geformt, dass die Wicklungsdrähte der Statorwicklung 41 mit Klemmschneidkontakte aufweisende Kontaktpins 62 verbindbar sind, wobei diese Klemmschneidkontakte im Isolierstoffkörper 46 mechanisch befestigbar sind. Die Kontaktpins 62 sind als Kombi-Kontakte geformt und an ihrem dem Klemmschneidkontakt 63 gegenüberliegenden Ende in eine Leiterplatte 61 eingepresst und dadurch mit dieser kontaktiert. Die Kontaktpins 62 enthalten hiertür ein oder zwei verformbare Einpresszonen. Die Leiterplatte 61 enthält einen Hall-Sensor 71, einen integrierten Schaltkreis 70 (IC) für die Beschaltung der Statorwicklung, einen PTC für den Wicklungsschutz, Leistungsbauelemente und Steckerpins 64 für die Spannungsversorgung. Das Motorgehäuseteil 44 beinhaltet ein Steckergehäuse 65 in welchem die Steckerpins 64 angeordnet sind. Elektronische Bauteile mit grosser Verlustwärme werden über Wärmeleitfolien 67 zum Nassraum 101 hin entwärmt.
Leiterbahnen, die zur Kontaktierung von zu kühlenden Bauelementen dienen, sind so dimensioniert, dass zur leichteren Wärmeabfuhr möglichst breite Leiterbahnen 66 auf der Leiterplatte 61 vorgesehen sind. Um eine besonders gute Ausnutzung der Leiterplatte 61 und eine optimale Wärmeabfuhr zu erreichen, sind die unterschiedlichen Leiterbahnen 66 unterschiedlich breit ausgeführt, je nach dem wie viel Wärme in dem zu kontaktierenden Bauteileanschluss entsteht. In der Welle 51 ist eine Längsnut als Kühlkanal zwischen einem Boden 117 des Spalttopfs 116 und dem Pumpenlaufrad 59 eingeformt, der eine kontinuierliche Umwälzung des Fördermediums auch im Innenbereich des Spalttopfs 116 erzwingt. Die Leiterplatte ist zwischen einer Stirnseite 45 des Motorgehäuses 44 und dem Boden 117 des Spalttopfs 116 angeordnet und über die Wärmeleitfolie 67 in wärmeleitendem Kontakt mit dem Boden 117 gehalten.
Das erste Gehäuseteil 103 weist einen ersten Flansch 130 und einen ersten daran anschliessenden Ring 131 auf. Das zweite Gehäuseteil 104 weist einen zweiten Flansch 140 und einen zweiten daran anschliessenden Ring 141 auf. Das Motorgehäuseteil weist einen dritten Ring 441 auf. Der zweite Flansch 140 und der zweite Ring 141 bilden im Querschnitt zusammen eine T-Form. Es sind vier Dichtungsbereiche 133, 144, 145 und 444 vorgesehen. Der erste Dichtungsbereich befindet sich auf der radial aussen liegenden Seite des ersten Rings 131 am ersten Gehäuseteil 103. Gegenüberliegend auf der radial innen liegenden Seite des zweiten Rings 141 und des zweiten Gehäuseteils 104 befindet sich der zweite Dichtungsbereich 144. Ebenfalls auf der radial innen liegenden Seite des zweiten Rings 141 und des zweiten Gehäuseteils 104 befindet sich der dritte Dichtungsbereich 145. Diesem gegenüberliegend auf der radial aussen liegenden Seite des dritten Rings 441 und des Motorgehäuseteils 44 befindet sich der vierte Dichtungsbereich 444. Das zweite Gehäuseteil 104 besteht aus einem für Laserlicht einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs durchlässiges Material. Das erste Gehäuseteil 103 und das Motorgehäuseteil 44 bestehen aus einem dasselbe Laserlicht absorbierendem Material. Dadurch lässt sich ein Laserstrahl ohne Erwärmung des transparenten Materials bis zu einer Nahtstelle führen. Dort trifft der Strahl auf Material, das das Licht absorbiert und in Wärme umwandelt, wodurch der Kunststoff aufschmilzt und eine innige Verbindung mit dem benachbarten Material eingeht.
Da die beiden zu verschweissenden Dichtungsbereiche nahe beieinander liegen ist es ohne Schwierigkeiten möglich die beiden Nähte in einer Vorrichtung und in einem Arbeitsgang herzustellen. Die Schweissvorrichtung kann zwei einzelne Laser aufweisen, wobei mit jeweils einem Laserstrahl eine Schweissnaht hergestellt wird oder sie kann einen einzigen Laser aufweisen, dessen Ausgangsstrahl durch einen Strahlteiler in zwei Strahlenbündel geteilt wird, von denen jeder eine der Schweissnähte erzeugt. Im vorliegenden Beispiel werden die Laserstrahlen radial auf das Pumpengehäuse gelenkt.

10: Elektromotor
20: Luftspalt
40: Stator
41: Statorwicklung
42: Klauenpol
420: ringscheibenförmige Statorbleche
421: Ende
422: Aussparung
423: Steg
424: Luftspalt
43: Rückschlussring
430: Blechbrücke
431: Schlitz
432: Verbindungsschlitz
433: offener Schlitz
434: Freisparung
435: erster Rand
436: zweiter Rand
437: Nahtstelle
438: Verbindungsmittel
439: Blechzunge
44: Motorgehäuse
45: Stirnseite (des Motorgehäuses)
46: Isolierstoffkörper
461: Aufnahmeschlitz
462: Montageausnehmung
463: Befestigungsmittel
464: Anschlag
465: Schnappmittel
466: Vorsprung
467: Halterung (für Steckerpin)
47: saugstutzenseitige Achsaufnahme
48: spalttopfseitige Achsaufnahme
49: Achse
50: Rotor
51: Welle
511: Nut
512: Scheibe
52: hohlzylindrischer Permanentmagnet
521: Arbeitsmagnetisierung
522: Sensorspur-Magnetisierung
523: Stirnseite (des Permanentmagneten)
524: Sicherheitsspalt
53: elastisches Verbindungsmittel
531: erster Bereich (breit)
532: zweiter Bereich (schmal)
54: Festlager
58: Längsnut (für sekundären Flüssigkeitskreislauf)
59: Pumpenlaufrad
591: Flügel
60: Elektronik
61: Leiterplatte
611: Ausnehmungen
62: Kontaktpin
63: Klemmschneidkontakt
64: Steckerpin
641: Anformungen
65: Steckergehäuse
66: Leiterbahn
67: Wärmeleitfolie
70: Integrierter Schaltkreis (IC)
71: Hall-Sensor
99: Trockenraum
100: Kreiselpumpe
101: Nassraum
102: Pumpengehäuse
103: erstes Gehäuseteil
104: zweites Gehäuseteil
105: Saugstutzen
106: Druckstutzen
109: Pumpenraum
111: runde Kontur
112: Sporn
113: Übergangsbereich
114: Umfangswandung
115: scharte Kante
116: Spalttopf
117: Boden
118: Rotorraum
119: Vertiefung
120: spiralförmige Innenkontur
121: Aufnahme
122: Pumpenbefestigungsmittel
123: Verrundung
130: erster Flansch
131: erster Ring
133: erster Dichtungsbereich
140: zweiter Flansch
141: zweiter Ring
144: zweiter Dichtungsbereich
145: dritter Dichtungsbereich
150: Schwalbenschwanzkontur
151: komplementäre Kontur
152: V-förmige Ausnehmung
441: dritter Ring
444: vierter Dichtungsbereich

Claims

Kreiselpumpe (100) mit einem aus spritzgusstechnisch verarbeitbarem Kunststoffmaterial bestehenden, zumindest zweiteiligen Pumpengehäuse (102), dessen erstes Gehäuseteil (103) mit einem axial angeformten Saugstutzen (105) und einem in etwa tangential an einer Umfangswandung (114) angeformten Druckstutzen (106) einstückig ist und einen Dichtungsbereich (133) aufweist, über den es dicht mit einem zweiten, einen Elektromotor (10) aufnehmenden Gehäuseteil (104) verbunden ist, wobei das Pumpengehäuse (102) einen im wesentlichen zylindrischen fördermitteldurchströmbaren Pumpenraum (109) einschliesst, dessen Innenkontur (120) spiralförmig ist, in welchem ein vom Elektromotor (10) angetriebenes Pumpenlaufrad (59) drehbar angeordnet ist und einem innerhalb des durch die beiden Gehäuseteile (103, 104) begrenzten Pumpenraumes (109) angeordneten, mit einer Rundung (111) versehenen Sporn (112), der aus spritzgusstechnisch verarbeitbarem Kunststoffmaterial besteht und nicht mit dem ersten Gehäuseteil (103) einstückig ist, wobei der Sporn (112) derart im Pumpenraum (109) angeordnet ist, dass er im Übergangsbereich (113) zwischen dem Druckstutzen (106) und dem Pumpenraum (109) am ersten Gehäuseteil (103) einen stetigen und stufenlosen Übergang von der den Pumpenraum (109) begrenzenden Umfangswandung (114) über den Sporn (112) zum Druckstutzen (106) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Sporn (112) mit dem zweiten Gehäuseteil (104) nicht einstückig ist, dass er mit dem Pumpengehäuse (102) fest verbunden ist, dass sich zwischen Sporn und dem Pumpengehäuse kein zusätzliches Dichtungsmaterial befindet und dass das erste Gehäuseteil (103) in Bezug auf das zweite Gehäuseteil (104) in mehr als einer Position montierbar ist, so dass die Orientierung des Druckstutzens (106) für unterschiedliche Einsatzzwecke unterschiedlich wählbar ist.
Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sporn (112) formschlüssig mit dem Pumpengehäuse (102) verbunden ist.
Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sporn (112) eine Schwalbenschwanzkontur (150) aufweist, die mit einer komplementären Kontur (151) des Pumpengehäuses (102) formschlüssig in Eingriff ist.
Kreiselpumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sporn (112) im Pumpengehäuse (102) eingepresst ist.
Kreiselpumpe nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sporn (112) aus einem für Laserlicht transparentem Material und das erste Gehäuseteil (103) aus einem dasselbe Laserlicht absorbierendem Material besteht und der Sporn (112) mit dem ersten Gehäuseteil (103) verschweisst ist.
Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sporn (112) aus einem Material besteht, das zumindest annähernd den gleichen Wärmedehnungskoeffizienten aufweist, wie das erste Gehäuseteil (103).
Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sporn (112) aus dem gleichen Material besteht wie das erste Gehäuseteil (103).
Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sporn (112) sich vollständig innerhalb des Pumpengehäuses (102) erstreckt, so dass er kein Gehäuseteil bildet.
Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (102) ausschliesslich aus dem Gehäusematerial des ersten und des zweiten Gehäuseteils (103, 104) besteht und ohne zusätzliche Dichtmaterialien flüssigkeitsdicht ist.
Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (103) mit dem zweiten Gehäuseteil (104) verschweisst ist.
Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseteil (104) aus einem für Laserlicht transparenten Material besteht und das erste Gehäuseteil (103) aus einem dasselbe Laserlicht absorbierendem Material besteht.
Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseteil (104) mit einem anschliessenden Motorgehäuse (44) verschweisst ist.
Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseteil (104) aus einem für Laserlicht transparenten Material besteht und das Motorgehäuse (44) aus einem dasselbe Laserlicht absorbierendem Material besteht.
Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (103) einen ersten Dichtungsbereich (133), das zweite Gehäuseteil (104) einen zweiten Dichtungsbereich (144) und dritten Dichtungsbereich (145) und das Motorgehäuse (44) einen vierten Dichtungsbereich (444) aufweist.
Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseteil (104) einstückig mit einem Spalttopf (116) ist.
Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Dichtungsbereich (144) und der dritte Dichtungsbereich (145) so nahe beieinander liegen, dass maximal 20% der sichtbaren Gesamtfläche von Kreiselpumpe (100) und Elektromotor (10) vom zweiten Gehäuseteil (104) eingenommen werden.
Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nur am zweiten Gehäuseteil (104) Pumpenbefestigungsmittel (122) für die Befestigung der Kreiselpumpe (100) vorgesehen sind.
Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am ersten und am zweiten Gehäuseteil (103, 104) Befestigungsmittel vorgesehen sind, wobei diese so ausgebildet sind, dass eine grosse Anzahl von Winkellagen zwischen dem ersten und dem Zweiten Gehäuseteil möglich sind.
Verfahren zur Herstellung einer Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (103) mit dem zweiten Gehäuseteil (104) und das zweite Gehäuseteil (104) mit dem Motorgehäuse (44) in einem Arbeitsgang durch Laserdurchstrahlschweissen miteinander verbunden werden.
Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung der Innenkontur (119), des Sporns (112) stetig von der Krümmung der Innenkontur der Umfangswandung (114) bis zur Krümmung der Innenkontur des Druckstutzens (106) übergeht und die Innenkontur (119) des Sporns (112) Bestandteil der spiralförmigen Innenkontur (120) der Umfangswandung (114) ist.
Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des tangential an das erste Gehäuseteil (103) angeformten Druckstutzens (106) im Bereich des Sporns (112) im Wesentlichen rechteckig ist.
Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des tangential an das erste Gehäuseteil (103) angeformten Druckstutzens (106) stetig von einer im wesentlichen rechteckigen in eine runde Form übergeht.
Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sporn (112) im Bereich des Druckstutzens (106) im Wesentlichen halbzylinderförmig und auf der gegenüberliegenden Seite spitz auslaufend geformt ist.
Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sporn (112) im Bereich des Druckstutzens (106) etwa halbzylinderförmig und auf der gegenüberliegenden Seite bis zu einer, eine ausreichende Stabilität gewährleistenden Materialstärke verjüngend geformt ist.
Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sporn (112) zumindest teilweise in die Umfangswandung (114) eintaucht und sich die Innenkontur (119) des Sporns an die Umfangswandung (114) anschliesst.
Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangswandung (114) zumindest im Bereich des Sporns (112) kerbwirkungsfrei, z. B. verrundet, geformt ist.
Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sporn (112) parallel zur Drehachse des Pumpenlaufrades (59) keine Hinterschneidung aufweist.