DE102006027319B4

DE102006027319B4 - Kreiselmotorpumpe mit drehrichtungsbestimmtem Anlauf

Info

Publication number: DE102006027319B4
Application number: DE200610027319
Authority: DE
Inventors: Thomas Materne; Günter Strelow
Original assignee: Wilo AG
Current assignee: Wilo SE
Priority date: 2006-06-13
Filing date: 2006-06-13
Publication date: 2014-05-22
Anticipated expiration: 2026-06-14
Also published as: WO2007144054A1; DE102006027319A1

Abstract

Kreiselmotorpumpe mit einem Pumpenlaufrad (5), das auf der Welle (1) eines Synchronmotors sitzt, dadurch gekennzeichnet, – dass die Motorwelle (1) im Bereich des Laufrades (5) eine schraubenförmige Führung (7) insbesondere ein Außengewinde aufweist, in der das Laufrad begrenzt verdrehbar gelagert ist, – dass die Führungsrichtung insbesondere die Gewinderichtung derart ist, dass bei in falscher Drehrichtung anlaufendem Motor das Laufrad aufgrund seiner Trägheit nicht oder langsamer als die Welle (1) anläuft und sich auf der Welle axial verschiebt, – dass bei Erreichen einer Verschiebungsendposition der Motor angehalten wird, und – dass das Laufrad (5) auf dem, dem Motor zugewandtem, Ende der Laufradnabe (6) einen radial vorstehenden Anschlag (9) aufweist, der beim Anlaufen in falscher Drehrichtung und nach einer axialen Bewegung des Laufrades in Richtung des Motors in Anlage an einen radialen Gegenanschlag (10) des Lagerschildes (4) gelangt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselmotorpumpe mit einem Pumpenlaufrad, das auf der Welle eines Synchronmotors sitzt.
Aus dem Stand der Technik sind Pumpen bekannt, die aus dem Stillstand nur in eine Richtung laufen können, ein Fluid nur in eine Richtung fördern können oder automatisch, die gegen die Förderrichtung fließende Fluidströme, abdichten.
Die DE 35 20 362 A1 zeigt eine mechanische Sperreinrichtung, die sicherstellt, dass das Pumpenlaufrad nur in eine Drehrichtung betrieben werden kann. Dies wird mit mechanisch ausfahrbaren Pumpenrad flügeln erreicht.
Die DE 101 45 411 A1 zeigt eine Pumpe, die den bei stehendem Laufrad austretenden Leckfluß mittels eines Ventils blockiert wird, dass innerhalb des Pumpengehäuses angeordnet ist.
Die WO 2005/124 157 A1 zeigt einen lastverzögerten Anlauf beim Start der Pumpe, der durch eine magnetische Kupplung realisiert wird.
Die EP 1 578 006 A2 zeigt eine Winkeleinstellung für einen Synchronmotor, bei dem sichergestellt werden soll, dass im Anlaufaugenblick die Winkelstellung von Stator zu Motor optimal ist, damit der Motor, der ein geringes Anlaufmomentes aufweist, sicher anlaufen kann.
Bei Pumpen mit EC-Motoren insbesondere Synchronmotoren ist aufgrund ihres grundsätzlichen Funktionsprinzips eine Elektronik erforderlich, um die Pumpe in die vorgeschriebene Drehrichtung zu starten. Diese Elektronik erkennt sensorlos bzw. über einen im Motor platzierten Sensor (Hallsensor) die Position des magnetischen Rotors und startet den Motor in die richtige Drehrichtung. Die erforderliche Elektronik stellt einen erheblichen Kostenfaktor der kompletten Pumpe dar.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine stets in der richtigen Drehrichtung anlaufende Kreiselpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine Anlaufelektronik nicht benötigt, um die Kosten zu senken und die Betriebssicherheit der Pumpe durch eine Reduzierung der Komponenten innerhalb der Elektronik zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

– dass die Motorwelle (1) im Bereich des Laufrades (5) eine schraubenförmige Führung (7) insbesondere ein Außengewinde aufweist, in der das Laufrad begrenzt verdrehbar gelagert ist,
– dass die Führungsrichtung insbesondere die Gewinderichtung derart ist, dass bei in falscher Drehrichtung anlaufendem Motor das Laufrad aufgrund seiner Trägheit nicht oder langsamer als die Welle (1) anläuft und sich auf der Welle axial verschiebt,
– dass bei Erreichen einer Verschiebungsendposition der Motor angehalten wird, und
– dass das Laufrad (5) auf dem, dem Motor zugewandtem, Ende der Laufradnabe (6) einen radial vorstehenden Anschlag (9) aufweist, der beim Anlaufen in falscher Drehrichtung und nach einer axialen Bewegung des Laufrades in Richtung des Motors in Anlage an einen radialen Gegenanschlag (10) des Lagerschildes (4) gelangt.

Eine solche Pumpe benötigt für ein Anlaufen in der gewünschten Drehrichtung keine elektronischen Bauteile, sondern allein der mechanische Aufbau sorgt für die richtige Drehrichtung. Der mechanische Aufbau positioniert bei einfacher Anlaufrichtung den magnetischen Rotor derart im Statorfeld, dass der Motor danach immer in die richtige Richtung startet.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen in axialen Schnitten ohne Stator und ohne Gehäuse dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
1 die Motorpumpe vor dem Anlaufen,
2 die Motorpumpe nach dem Anlaufen in falscher Drehrichtung.
Die Kreiselmotorpumpe weist einen EC-Motor bzw. Synchronmotor mit einem auf einer Welle 1 befestigten Motorenrotor 2 auf. Motor und Pumpenraum 3 sind voneinander durch ein Lagerschild 4 getrennt, durch das die Welle 1 bis in den Pumpenraum verläuft, um dort das Pumpenlaufrad 5 anzutreiben, das eine zum Motor hin vorstehende Laufradnabe 6 aufweist.
Die in das Laufrad 5 hineinreichende Welle 1 trägt außen eine koaxiale schraubenförmige Führung 7 gleich oder ähnlich einem Außengewinde bzw. einer Spindel, auf der das Laufrad 5 und die Laufradnabe 6 mit einer Innenführung 8 gleich oder ähnlich einem Innengewinde derart gelagert ist, dass das Laufrad bei einem Anlaufen des Motorenrotors 2 und der Welle 1 in falscher Drehrichtung sich axial aus der in 1 dargestellten Stellung in die in 2 dargestellten Stellung bewegt wird.
Das Laufrad 5 weist auf dem dem Motor zugewandten Ende der Laufradnabe 6 einen radial vorstehenden Anschlag 9 auf, der beim Anlaufen in falscher Drehrichtung und nach einer axialen Bewegung des Laufrades in Richtung des Motors in Anlage an einen radialen Gegenanschlag 10 des Lagerschildes 4 gelangt und damit die axiale und Drehbewegung des Laufrades, der Welle und des Rotors stoppt. Hierbei ist dafür gesorgt, dass in dieser Drehstellung der Rotor in einer Position steht, in dem er nur in der richtigen Drehrichtung anlaufen kann. In der Ausgangsstellung (1) liegt das Laufrad 5 mit einem zweiten Anschlag 12 an einem radialen Gegenanschlag 11 an, der an dem dem Motor abgewandten Ende der Welle und/oder der Spindel angeordnet ist. In dieser axialen Stellung nimmt das Laufrad seine optimale axiale Pumpposition ein.
Das Laufrad 5 ist somit mittels der Spindel mit der Rotorwelle verbunden. Startet der Motor in die korrekte Richtung, bewegt der Rotor 2 das Laufrad 5 über die Spindel 7 in seine korrekte Endposition, wobei sich das Laufrad aufgrund seiner Trägheit im Medium nicht bzw. langsamer als der Rotor mitdreht.
Ein vorzugsweise radialer Anschlag 11, 12 zwischen Laufrad und Welle realisiert die Endposition des Laufrades auf der Welle 1. In dieser optimalen Position werden die notwendigen Spalten zwischen Laufrad und Pumpengehäuse eingehalten, um die hydraulische Leistung zu realisieren. Startet der Motor in die verkehrte Richtung, bewegt der Rotor 2 das Laufrad 5 in die entgegengesetzte Richtung, in Richtung des Rotorraums. Auch hier dreht sich das Laufrad aufgrund seiner Trägheit nicht mit, sondern wandert axial in die beschriebene Richtung. Ein radialer Anschlag 9, 10 zwischen Lagerschild und Laufrad beendet die Verschiebung des Laufrades und stellt eine definierte axiale und radiale Position des Laufrades zur Pumpe sicher. Der magnetische Rotor besitzt hierbei eine exakte radiale Position zu dem Laufrad. Somit hat auch der Rotor in der beschriebenen Endposition des Laufrades eine genaue radiale Position zu dem umhüllenden Stator mit seinen Statorzähnen.
Der Motor wird nach Erreichen dieser Endposition gestoppt. Beim erneuten Starten oder Durchlaufen des Statorfeldes läuft der Motor aus folgenden Gründen korrekt an:

1. Es besteht eine definierte Rotorposition im Statorfeld.
2. Eine verkehrte Drehrichtung aufgrund des mechanischen Endanschlags ist nicht möglich.

Claims

Kreiselmotorpumpe mit einem Pumpenlaufrad (5), das auf der Welle (1) eines Synchronmotors sitzt, dadurch gekennzeichnet, – dass die Motorwelle (1) im Bereich des Laufrades (5) eine schraubenförmige Führung (7) insbesondere ein Außengewinde aufweist, in der das Laufrad begrenzt verdrehbar gelagert ist, – dass die Führungsrichtung insbesondere die Gewinderichtung derart ist, dass bei in falscher Drehrichtung anlaufendem Motor das Laufrad aufgrund seiner Trägheit nicht oder langsamer als die Welle (1) anläuft und sich auf der Welle axial verschiebt, – dass bei Erreichen einer Verschiebungsendposition der Motor angehalten wird, und – dass das Laufrad (5) auf dem, dem Motor zugewandtem, Ende der Laufradnabe (6) einen radial vorstehenden Anschlag (9) aufweist, der beim Anlaufen in falscher Drehrichtung und nach einer axialen Bewegung des Laufrades in Richtung des Motors in Anlage an einen radialen Gegenanschlag (10) des Lagerschildes (4) gelangt.
Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei in falscher Drehrichtung anlaufendem Motor das Laufrad (5) sich in Richtung des Motors bis zur Verschiebungsendposition axial bewegt.
Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (5) insbesondere die Laufradnabe (6) insbesondere auf der dem Motor zugewandten Seite einen Vorsprung als Anschlag (9) aufweist, der bei Erreichen der Verschiebungsendposition gegen einen radialen Gegenanschlag (10) des Gehäuses oder des Lagerschildes zwischen Pumpenraum (3) und Motor zur Anlage gelangt.
Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (5) bei Erreichen des Anschlages (10) eine Drehstellung besitzt, in der ein Motorenrotor (2) als Vorzugsposition eine definierte Drehstellung aufweist, in der der Rotor (2) in der entgegengesetzten Drehrichtung anläuft.
Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Endposition des Laufrades (5), in der das Laufrad seine vom Motor entfernteste axiale Stellung und seine optimale Pumpposition einnimmt, das Laufrad mit einem zweiten Anschlag (12) an einem radialen Gegenanschlag (11) der Welle oder der schraubenförmigen Führung (7) anliegt.