DE102007054313A1

DE102007054313A1 - Umwälzpumpe, Heizsystem und Verfahren zur Bestimmung der Durchströmungsmenge einer Flüssigkeit durch eine Leitung

Info

Publication number: DE102007054313A1
Application number: DE102007054313A
Authority: DE
Inventors: Oliver Laing; Karsten Laing
Original assignee: Individual
Current assignee: Xylem IP Holdings LLC
Priority date: 2007-11-05
Filing date: 2007-11-05
Publication date: 2009-05-07
Anticipated expiration: 2027-11-06
Also published as: US8714934B2; DE102007054313B4; US20090121034A1

Abstract

Um eine Umwälzpumpe für eine Förderflüssigkeit, umfassend einen Elektromotor, welcher elektronisch kommutiert ist, mit einem Rotor, einem Stator und einer Motorschaltung, und ein Schaufelrad, welches drehfest mit dem Rotor verbunden ist, mit vorteilhaften Eigenschaften bereitzustellen, ist vorgesehen, dass der Elektromotor eine Auswertungseinrichtung aufweist, durch welche über eine Drehzahl des Rotors und/oder eine Leistungsaufnahme des Elektromotors eine Durchströmungsmenge an Förderflüssigkeit durch die Umwälzpumpe bestimmbar ist, und mindestens ein Signalausgang vorgesehen ist, an welchem durch die Umwälzpumpe ein Durchströmungsmengen-Signal und/oder ein Durchströmungsmengen-abhängiges Schaltsignal bereitstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Umwälzpumpe für eine Förderflüssigkeit, umfassend einen Elektromotor, welcher elektronisch kommutiert ist, mit einem Rotor, einem Stator und einer Motorschaltung, und ein Schaufelrad, welches drehfest mit dem Rotor verbunden ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Heizungssystem zum Heizen einer Flüssigkeit in einem Becken, umfassend einen Durchströmungsbereich für Flüssigkeit, welcher außerhalb eines Flüssigkeitsaufnahmeraums des Beckens positioniert ist, einen Heizer, welcher an dem Durchströmungsbereich angeordnet ist, eine Signal-/Regelungsvorrichtung für den Heizer und eine Umwälzpumpe.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Bestimmung der Durchströmungsmenge einer Flüssigkeit durch eine Leitung.
Aus der DE 103 22 366 A1 ist eine Heizvorrichtung für eine Flüssigkeit in einem Becken bekannt, welche eine Durchlaufstrecke umfasst, welche außerhalb eines Flüssigkeitsaufnahmeraums des Beckens positionierbar ist. In der Durchlaufstrecke ist ein Heizer angeordnet, an welchem die Flüssigkeit zur Erhitzung vorbeiströmt. Wenn die Durchströmungsmenge der Flüssigkeit durch die Durchlaufstrecke nicht mehr ausreichend ist, dann muss der Heizer abgeschaltet werden.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, über einen Druckschalter einen Staudruck in der Leitung zu messen und auf Änderungen des Staudrucks zu reagieren. Es ist ferner bekannt, einen Paddel-Schalter mit einem Reed-Relais zu verwenden, um ein Maß für die Durchströmungsmenge zu erhalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Umwälzpumpe der eingangs genannten Art mit vorteilhaften Eigenschaften bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Umwälzpumpe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Elektromotor eine Auswertungseinrichtung aufweist, durch welche über eine Drehzahl des Rotors und/oder eine Leistungsaufnahme des Elektromotors eine Durchströmungsmenge an Förderflüssigkeit durch die Umwälzpumpe bestimmbar ist, und dass mindestens ein Signalausgang vorgesehen ist, an welchem durch die Umwälzpumpe ein Durchströmungsmengen-Signal und/oder Durchströmungsmengen-abhängiges Schaltsignal bereitstellbar ist.
Bei einer elektronisch kommutierten Umwälzpumpe (einer Umwälzpumpe mit einem elektronisch kommutierten Elektromotor) ist die elektrische Leistungsaufnahme mit der hydraulischen Leistung korreliert. Aus dieser Korrelation lässt sich die Durchströmungsmenge (Durchflussmenge) ermitteln. Dadurch kann die Umwälzpumpe ein Durchströmungsmengen-Signal bzw. ein Schaltsignal bereitstellen. Für eine Anwendung muss dann kein zusätzlicher Sensor oder Schalter mehr vorgesehen werden und es ergibt sich ein entsprechend einfacherer Aufbau mit geringerer Störungsanfälligkeit.
Das Durchströmungsmengen-Signal kann dabei direkt die Durchströmungsmenge charakterisieren. Ein solches Signal wird dann beispielsweise durch eine Steuerungs-/Regelungsvorrichtung für einen Heizer weiterverarbeitet, um dann auf Grundlage dieses Durchströmungsmengen-Signals den Heizer anzusteuern.
Es ist auch möglich, dass in der Auswertungseinrichtung bereits ein Schaltsignal erzeugt wird, das ohne Weiterverarbeitung für die Steuerung eines Heizers verwendet werden kann. Die Auswertungseinrichtung stellt dann ein Durchströmungsmengen-abhängiges Schaltsignal bereit. Für dieses Schaltsignal ist die Hysterese vorgebbar, das heißt es ist vorgebbar, bei welcher ermittelten Durchströmungsmenge ein Heizer eingeschaltet werden soll und bei welcher Durchströmungsmenge ein Heizer ausgeschaltet werden soll, wobei sich der Einschaltpunkt und Ausschaltpunkt in Abhängigkeit von der Richtung der Durchströmungsmengenänderung (Vergrößerung oder Verkleinerung) ändern kann. Dadurch kann beispielsweise in der Nähe einer Grenzdurchströmung ein häufiges Schalten (Einschalten und Ausschalten des Heizers) vermieden werden. Dadurch wird eine Ansteuerungselektronik des Heizers mit Relais geschont und auch der Heizer selber wird geschont und dadurch erhöht sich die Lebensdauer einer entsprechenden Anlage.
Aus dem Stand der Technik bekannte Druckschalter oder Paddel-Schalter weisen keine Hysterese auf. Dadurch kann es zum häufigen Schalten an einem Grenzbereich kommen. Solche Systeme sind sehr störanfällig.
Die Auswertungseinrichtung lässt sich auf einfache Weise in die Umwälzpumpe integrieren. Insbesondere lässt sich diese durch softwaremäßige Ausgestaltung an der Motorschaltung realisieren.
Die Drehzahl des Rotors bzw. die Leistungsaufnahme des Elektromotors sind an sich bekannt bzw. leicht ermittelbar. Bei einem elektronisch kommutierten Elektromotor muss über einen Positionsgeber die Position des Rotors bestimmt werden. Dadurch ist auch die Drehzahl bekannt. Die Leistungsaufnahme des Elektromotors lässt sich auf einfache Weise über dessen Ansteuerungsdaten bestimmen.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Auswertungseinrichtung mindestens teilweise in die Motorschaltung integriert ist. Dadurch lässt sich auf einfache Weise eine Zusatzfunktion für die Umwälzpumpe realisieren, wobei der konstruktive Aufwand zur Bereitstellung dieser Zusatzfunktion minimiert ist.
Es ist günstig, wenn die Auswertungseinrichtung mindestens einen Prozessor aufweist, welcher ein Prozessor der Motorschaltung ist. Dadurch ist der konstruktive Aufwand zur Bereitstellung der Zusatzfunktion minimiert.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Auswertungseinrichtung eine Speichereinrichtung aufweist. In dieser Speichereinrichtung lassen sich insbesondere Kennlinien bzw. Kennlinienfelder und/oder ein mathematischer Algorithmus der Abhängigkeit der Durchströmungsmenge von der Drehzahl bzw. von der Motorleistung nicht flüchtig speichern.
Insbesondere sind in der Speichereinrichtung eine Kennlinie oder ein Kennlinienfeld und/oder Algorithmus bezüglich der Abhängigkeit der Durchströmungsmenge von der Drehzahl des Rotors bei konstanter Motorleistung und/oder der Abhängigkeit der Durchströmungsmenge von der Motorleistung bei konstanter Drehzahl des Motors gespeichert. Die Kennlinien bzw. Kennlinienfelder wurden vorzugsweise zuvor durch Messungen ermittelt und eingespeichert. Beim Betrieb der Umwälzpumpe lässt sich dann aus den bekannten Kennlinien bzw. Kennlinienfeldern die Durchströmungsmenge Q ermitteln. Es ist auch möglich, insbesondere bei einer ungeregelten Pumpe, welche mit konstanter Drehzahl/mit konstanter Leistungsaufnahme betrieben wird, den Zusammenhang zwischen Drehzahl des Rotors bzw. aufgenommener Motorleistung und Durchströmungsmenge aus einem mathematischen Zusammenhang zu bestimmen. Beispielsweise wird ein linearer Zusammenhang angenommen. Der gespeicherte Algorithmus charakterisiert den mathematischen Zusammenhang.
Es ist dabei insbesondere vorgesehen, dass der Elektromotor einen Betriebsmodus mit Regelung auf konstante Motorleistung aufweist. Insbesondere ist die konstante Motorleistung dabei einstellbar, um eine Anpassung an eine Anwendung zu ermöglichen.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass der Elektromotor einen Betriebsmodus mit Regelung auf konstante Drehzahl aufweist. Zur Anpassung an Anwendungen ist diese konstante Drehzahl insbesondere einstellbar.
Bei einer Ausführungsform weist die Umwälzpumpe über die Auswertungseinrichtung einen Betriebsmodus auf, bei welchem die Auswertungseinrichtung ein Durchströmungsmengen-abhängiges Schaltsignal mit eingestellter oder einstellbarer Hysterese bereitstellt. Das Schaltsignal kann ohne Weiterverarbeitung direkt dazu verwendet werden, beispielsweise einen Heizer zu schalten, das heißt anzuschalten und auszuschalten. Durch Vorgabe der Hysterese lässt sich erreichen, dass das Einschalten bei einer bestimmten Durchströmungsmenge (oder in einem bestimmten Bereich der Durchströmungsmenge) erfolgt und ebenfalls das Ausschalten bei einer bestimmten Durchströmungsmenge oder an einem bestimmten Durchströmungsmengenbereich "richtungsabhängig" erfolgt. Durch Vorgabe der Hysterese, das heißt durch Programmierung der Hysterese in der Auswertungseinrichtung lässt sich ein häufiges Schalten eines Heizers in einem Grenzbereich verhindern; insbesondere lässt sich dadurch ein "Flattern" der Schaltung eines Heizers in der Nähe eines Grenzströmung verhindern. Dadurch wird die Ansteuerungselektronik geschont und der Heizer selber wird geschont. Die Einstellung der Hysterese erfolgt beispielsweise bei der Herstellung der Umwälzpumpe durch feste Einstellung an der Auswertungseinrichtung.
Es ist günstig, wenn die Motorschaltung in einer zweiten Kammer eines Gehäuses angeordnet ist, welche getrennt von einer ersten Kammer des Gehäuses ist, in welcher der Stator und der Rotor angeordnet sind. Dadurch ist eine Trennung von einem flüssigkeitsbeaufschlagten Teil der Umwälzpumpe und einem abgedichteten Bereich der Umwälzpumpe erreicht. Die elektronischen Komponenten der Motorschaltung und der Auswertungseinrichtung lassen sich dadurch auch auf einfache Weise kühlen.
Beispielsweise ist die zweite Kammer luftgekühlt.
Insbesondere ist dann auch die Auswertungseinrichtung in der zweiten Kammer angeordnet.
Günstig ist es, wenn der Rotor dem Stator zugewandt sphärisch ausgebildet ist. Ein entsprechender Elektromotor lässt sich mit hohem Wirkungsgrad betreiben. Es ist auch günstig, wenn der Rotor sphärisch gelagert ist. Bei einer sphärischen Lagerung lässt sich das Lagerspiel minimieren. Ferner ist die Geräuschentwicklung minimiert.
Weiterhin ist es günstig, wenn dem Stator eine dem Rotor zugewandte Trennfläche zugeordnet ist, welche sphärisch ausgebildet ist. Der entsprechende Elektromotor lässt sich mit hohem Wirkungsgrad betreiben.
Vorteilhafterweise ist der Rotor über einen oder mehrere Permanentmagneten magnetfelderzeugend. Dadurch lässt sich ein Elektromotor mit hohem Wirkungsgrad bereitstellen.
Wenn Spulen des Stators unterhalb des Rotors angeordnet sind, lässt sich der Elektromotor mit kompakten Querabmessungen ausbilden.
Es kann vorgesehen sein, dass dem Stator mindestens ein Temperatursensor zugeordnet ist, welcher zur Messung der Temperatur an mindestens einer Spule (Wicklung) des Stators dient. Grundsätzlich sind die Wicklungswiderstände temperaturabhängig. Diese Temperaturabhängigkeit beeinflusst grundsätzlich die Abhängigkeit der Drehzahl bzw. der Motorleistung von der Durchströmungsmenge. Durch Berücksichtigung des tatsächlichen Widerstands der Wicklungen (unter Berücksichtigung der gemessenen Temperatur) lässt sich die Genauigkeit erhöhen; insbesondere lässt sich die optimierte Kennlinie auswählen.
Es ist dann günstig, wenn der mindestens eine Temperatursensor signalwirksam mit der Auswertungseinrichtung verbunden ist. Diese kann dadurch bei der Bestimmung der Durchströmungsmenge Q den temperaturabhängigen Widerstand der Wicklungen berücksichtigen.
Vorzugsweise umfasst die Auswertungseinrichtung eine Programmeinheit, welche den Widerstand von Statorspulen bei der Bestimmung der Durchströmungsmengen berücksichtigt. Dadurch erhält man eine erhöhte Genauigkeit bei der Durchflussmengenbestimmung.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Auswertungseinrichtung eine Programmeinheit umfasst, welche eine Lagerreibung bei der Drehung des Rotors bei der Bestimmung der Durchströmungsmenge berücksichtigt. Dadurch wird ebenfalls die Genauigkeit erhöht. Beispielsweise kann durch die Programmeinheit eine "Kalibrierung"-Drehzahländerung bewirkt werden; die elektrische Leistungsaufnahme geht mit der dritten Potenz der Drehzahl, während die Lagerreibung linear mit der Drehzahl des Rotors ist. Durch eine Leistungsänderung lassen sich die beiden Anteile (Anteil der elektrischen Leistungsaufnahme und Anteil der Lagerreibung) separieren. Dadurch wiederum lässt sich der Anteil der Lagerreibung mindestens näherungsweise bestimmen und bei der Auswertung dann berücksichtigen.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Heizungssystem der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches einfach aufgebaut ist und welches sicher betreibbar ist.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Heizungssystem erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine erfindungsgemäße Umwälzpumpe zur Förderung der Flüssigkeit durch den Durchströmungsbereich vorgesehen ist, wobei mindestens ein Signalausgang der Umwälzpumpe signalwirksam mit der Steuerungs-/Regelungsvorrichtung für den Heizer verbunden ist.
Die Umwälzpumpe stellt dann ein Durchströmungsmengen-Signal und/oder Durchströmungsmengen-abhängiges Schaltsignal der Steuerungs-/Regelungsvorrichtung bereit, welche eine übergeordnete Steuerungs-/Regelungsvorrichtung für den Heizer ist. Wenn eine zu geringe Durchströmungsmenge detektiert wird, was beispielsweise auf eine Verstopfung zurückgeführt werden kann, dann kann die Steuerungs-/Regelungsvorrichtung den Heizer abschalten.
Wenn eine zu hohe Durchströmungsmenge detektiert wird, welche insbesondere über einem vorgegebenen Schwellenwert liegt, dann kann der Heizer ebenfalls abgestellt werden und gegebenenfalls auch die Umwälzpumpe abgeschaltet werden. Eine hohe Durchströmungsmenge kann beispielsweise auf ein Leitungsleck zurückzuführen sein.
Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches mit geringem Aufwand realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Flüssigkeit durch eine Umwälzpumpe gefördert wird, welche einen elektronisch kommutierten Elektromotor aufweist und bei dem durch eine Auswertungseinrichtung, welche in die Umwälzpumpe integriert ist, aus der Drehzahl eines Rotors des Elektromotors und/oder der Motorleistung die Durchströmungsmenge ermittelt wird, und durch die Umwälzpumpe ein Durchströmungsmengen-Signal und/oder Durchströmungsmengen-abhängiges Schaltsignal bereitgestellt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Umwälzpumpe erläuterten Vorteile auf.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden ebenfalls bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Umwälzpumpe erläutert.
Insbesondere ermittelt die Auswertungseinrichtung die Durchströmungsmenge aus einer gespeicherten Kennlinie oder einem gespeicherten Kennlinienfeld und/oder aus einem mathematischen Zusammenhang. Die Kennlinie bzw. das Kennlinienfeld können dabei Kennlinien der Abhängigkeit der Drehzahl und der Durchströmungsmenge bei konstanter Motorleistung oder der Abhängigkeit der Motorleistung von der Durchströmungsmenge bei konstanter Drehzahl sein. Der mathematische Zusammenhang ist in der Auswertungseinrichtung abgespeichert. Beispielsweise wird ein linearer Zusammenhang angesetzt.
Beispielsweise wird die Umwälzpumpe im Betrieb auf konstante Motorleistung oder auf konstante Rotordrehzahl geregelt. Die Umwälzpumpe kann auch ungeregelt betrieben werden.
Es ist günstig, wenn das Durchströmungsmengen-Signal und/oder Durchströmungsmengen-Schaltsignal einer Steuerungs-/Regelungsvorrichtung eines Heizers bereitgestellt wird, welcher an der Leitung angeordnet ist. Dadurch lässt sich auf einfache Weise eine Durchströmungsmengenüberwachung durchführen, wobei kein zusätzlicher Sensor oder Schalter vorgesehen werden muss. Der entsprechende Installationsaufwand ist dadurch verringert. Weiterhin ist die Betriebssicherheit der entsprechenden Anlage erhöht, da die Anzahl der Bauelemente minimiert ist.
Es kann vorgesehen sein, dass die Umwälzpumpe ein Durchströmungsmengen-abhängiges Schaltsignal mit vorgegebener Hysterese bereitstellt. Die Hysterese gibt vor, bei welcher Durchströmungsmenge das Schaltsignal "ein" ist und bei welcher Durchströmungsmenge das Schaltsignal "aus" ist in Abhängigkeit davon, ob sich die Durchströmungsmenge erhöht hat oder sich erniedrigt hat. Ein solches Schaltsignal lässt sich ohne weitere Verarbeitung direkt zur Ansteuerung eines Heizers verwenden. Durch Vorgabe einer entsprechenden Hysterese lässt sich insbesondere in einem Bereich eines Grenzflusses ein häufiges Schalten des Heizers verhindern, das heißt es lässt sich ein "Flattern" des Heizers bezüglich Einschalten und Ausschalten verhindern. Dadurch lässt sich die Lebensdauer des entsprechenden Systems erhöhen.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Umwälzpumpe;
2 eine Schnittansicht längs der Linie 2-2 gemäß 1;
3 eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 gemäß 2;
4 eine Schnittansicht längs der Linie 4-4 gemäß 3;
5 eine perspektivische Teildarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Stators;
6 eine Draufsicht auf den (Teil-)Stator gemäß 5 in der Richtung A (von oben);
7 eine Draufsicht auf den (Teil-)Stator gemäß 5 in der Richtung B (von unten);
8 eine Schnittansicht durch den (Teil-)Stator gemäß 5;
9 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Spulenmoduls;
10 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines Aufsatzes;
11 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Heizungssystems mit einem Heizer und einer Umwälzpumpe;
12 schematisch die Abhängigkeit der Drehzahl eines Rotors von der Durchströmungsmenge bei konstanter Motorleistung; und
13 schematisch die Abhängigkeit der Durchströmungsmenge von der Motorleistung eines Elektromotors bei konstanter Drehzahl eines Rotors des Elektromotors.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Umwälzpumpe, welches in den 1 bis 3 gezeigt und dort mit 10 bezeichnet ist, umfasst ein Gehäuse 12. In dem Gehäuse 12 ist ein Elektromotor 14 mit einer elektrischen Motorschaltung 16 angeordnet.
Das Gehäuse 12 weist eine erste Kammer 18 und eine von der ersten Kammer 18 getrennte zweite Kammer 20 auf. Die erste Kammer 18 hat einen im Wesentlichen zylindrischen Innenraum 22. Die zweite Kammer 20 hat ebenfalls einen im Wesentlichen zylindrischen Innenraum 24.
In der ersten Kammer 18 ist ein Stator 26 und ein Rotor 28 des Elektromotors 14 angeordnet. Die erste Kammer 18 weist dabei eine erste Unterkammer auf, welche der Förderflüssigkeit ausgesetzt ist. In einer zweiten Unterkammer der ersten Kammer 18 sitzt der Stator, wobei die zweite Unterkammer fluiddicht von der ersten Unterkammer getrennt ist. Der Rotor 28 sitzt in der ersten Unterkammer.
In der zweiten Kammer 20 ist ein Träger 30 angeordnet, bei welchem es sich insbesondere um eine Trägerplatine handelt, an welcher die Motorschaltung 16 oder zumindest Hauptkomponenten der Motorschaltung 16 sitzen. Die zweite Kammer 20 dient als "Schaltschrank" für den Elektromotor 14.
Die zweite Kammer 20 weist zu der ersten Kammer 18 hin eine Stirnwand 32 auf. An der Stirnwand 32 sitzt in den Innenraum 24 weisend ein Stiftelement 34. Dieses Stiftelement 34 ist insbesondere koaxial zu einer Mittelachse 36 des Gehäuses 12 angeordnet. Vorzugsweise weisen die erste Kammer 18 und die zweite Kammer 20 eine Mittelachse auf, welche mit der Mittelachse 36 zusammenfällt.
Auf dem Träger 30 sind elektrische Schaltungselemente und Verbindungsleitungen beispielsweise in der Form von Leiterbahnen angeordnet. Es handelt sich dabei insbesondere um diskrete Schaltungselemente und integrierte Schaltungselemente. Die Motorschaltung 16 umfasst ein oder mehrere elektronische Leistungsschaltungselemente 38, wie beispielsweise ein oder mehrere Thyristoren, welche an dem Träger 30 angeordnet sind.
Die zweite Kammer 20 ist nach außen hin über ein Deckelelement 40 geschlossen, welches beispielsweise über eine Schraube 42 an dem Stiftelement 34 fixiert ist.
Die erste Kammer 18 weist eine Stirnwand 44 zu der zweiten Kammer 20 hin auf. Diese Stirnwand 44 ist beabstandet zu der Stirnwand 32 der zweiten Kammer 20. Zwischen der Stirnwand 44 und der Stirnwand 32 ist ein Zwischenraum 46 gebildet, welcher zu dem Außenraum offen ist und einen Luftspalt umfasst. Zwischen einer Außenseite der Stirnwand 32 und einer Außenseite der Stirnwand 44 sind dabei Stegelemente 48a, 48b usw. angeordnet, welche die Stirnwand 44 und die Stirnwand 32 unter Bildung" des Zwischenraums 46 auf Abstand halten.
Das Gehäuse 12 ist vorzugsweise einstückig ausgebildet. Insbesondere sind die Stirnwände 32 und 44 mit entsprechenden Kammerwänden einstückig ausgebildet.
Die zweite Kammer 20 mit der Motorschaltung 16 ist luftgekühlt. Durch den Zwischenraum 46 ist die zweite Kammer 20 thermisch von der ersten Kammer 18 getrennt, wobei Luft den Zwischenraum 46 durchströmen kann bzw. ein Luftpolster im Zwischenraum 46 liegt.
Der Rotor 28 ist um eine Drehachse 50 rotierbar, welche mit der Mittelachse 36 zusammenfällt. Mit dem Rotor 28 drehfest verbunden ist ein Schaufelrad 52 zur Förderung einer Flüssigkeit.
An dem Gehäuse 12 ist ein oberes Deckelelement 54 angeordnet, welches eine Ausnehmung 56 aufweist, in welcher das Schaufelrad 52 rotierbar ist. Das obere Deckelelement 54 umfasst einen ersten Anschlussstutzen 58, welcher beispielsweise koaxial zur Mittelachse 36 ausgerichtet ist. Über diesen ersten Anschlussstutzen 58 ist Förderflüssigkeit in den Innenraum 56 einführbar.
Über den ersten Anschlussstutzen 58 ist eine Saugseite der Umwälzpumpe 10 definiert.
An dem oberen Deckelelement 54 ist ferner ein zweiter Anschlussstutzen 60 angeordnet (1 und 3), welcher beispielsweise quer und insbesondere senkrecht zu der Mittelachse 36 orientiert ist. Über diesen zweiten Anschlussstutzen 60 ist geförderte Flüssigkeit abführbar. Der zweite Anschlussstutzen 60 definiert eine Druckseite der Umwälzpumpe 10.
Das obere Deckelelement 54 ist an dem Gehäuse 12 beispielsweise über einen Flansch 62 fixiert. Dazu weist das Gehäuse 12 an seinem oberen Ende 64, welches der zweiten Kammer 20 abgewandt ist, einen nach außen ragenden Ringbereich 66 auf. Der Flansch 62 liegt von unten her an dem Ringbereich 66 an. Über Verspannelemente 68, wie beispielsweise Schrauben oder Bolzen, wird das obere Deckelelement 54 mit dem Flansch 62, welcher insbesondere als Ringflansch ausgebildet ist, verspannt und dadurch an dem Gehäuse 12 gehalten, wobei eine fluiddichte Fixierung mittels eines O-Rings 63 hergestellt ist.
In den Innenraum 22 der ersten Kammer 18 weisend sind an einer Kammerwand 70 Positionierelemente 72 angeordnet (3, 4). Diese Positionierelemente 72 sind beispielsweise als Rippen ausgebildet. Beispielsweise sind, wie in 4 gezeigt, eine Mehrzahl von Rippenpaaren um die Mittelachse 36 verteilt an der Kammerwand 70 angeordnet. Diese Positionierelemente 72 dienen zur Positionierung des Stators 26 bei der Herstellung der Umwälzpumpe 10.
Der Stator 26 umfasst eine magnetische Rückschlusseinrichtung 73 mit einem Rückschlusskörper 74 und Polschuhen. Dieser Rückschlusskörper 74 ist insbesondere einstückig ausgebildet. Er ist vorzugsweise aus einem gepressten Pulvermaterial hergestellt, welches beispielsweise Eisenkörner umfasst, die gegeneinander elektrisch isoliert sind. Ein solches Pulvermaterial ist unter der Bezeichnung "SOMALOY" von der Firma Höganäs, Schweden bekannt. Dadurch lassen sich die Wirbelstromverluste in dem Rückschlusskörper 74 gering halten. Die erforderlichen magnetischen Eigenschaften (große Magnetleitfähigkeit) sind bei einer optimierten geometrischen Gestaltbarkeit des Rückschlusskörpers 74 vorhanden.
Der Rückschlusskörper 74 weist eine Haltebasis 76 auf, welche insbesondere als Ring 78 ausgebildet ist. Über diese Haltebasis 76 ist der Stator 26 an einer Innenseite der Stirnwand 44 positioniert.
Die Stirnwand 44 weist zu dem Innenraum 22 weisend eine beispielsweise kreisförmige Ausnehmung 80 (Vertiefung) auf (4). In dieser Ausnehmung 80 ist eine Kontaktplatine 82 angeordnet. Diese Kontaktplatine 82 weist Kontaktstellen 84a, 84b usw. auf (6), an welchen jeweils eine Spule 86 des Stators 26 elektrisch mit der Kontaktplatine 82 insbesondere über Anschweißung oder Anlötung verbunden ist.
Die Kontaktplatine 82 mit ihren Kontaktstellen 84a, 84b usw. wiederum ist über eine oder mehrere elektrische Verbindungsleitungen 88 (3) mit der Motorschaltung 16 verbunden. Dazu ist an der Stirnwand 32 und der Stirnwand 44 eine durchgehende Öffnung 90 (4) angeordnet, über welche die Verbindungsleitung 88 von der ersten Kammer 18 in die zweite Kammer 20 geführt ist. Die Öffnung 90 ist zu dem Zwischenraum 46 hin über eine Außenwand geschlossen.
Zwischen der ersten Kammer 18 und der zweiten Kammer 20 ist ferner eine Verbindungsöffnung 92 vorgesehen (4). Diese Verbindungsöffnung 92 ist zu dem Zwischenraum 46 hin durch eine Umgebungswand 94 (3) geschlossen.
An dem Träger 30, welcher wiederum in der zweiten Kammer 20 fixiert ist, sind elektrische Schaltungselemente angeordnet, welche in der zweiten Kammer 20 positioniert sind, und welche luftgekühlt sind. An dem Träger 30 sind ferner elektronische Leistungsschaltungselemente 38 angeordnet, welche mindestens teilweise in der ersten Kammer 18 positioniert sind. Sie ragen durch die Verbindungsöffnung 92 hindurch in die erste Kammer 18 und stehen in thermischem Kontakt mit dem Stator 26 und insbesondere mit dem Rückschlusskörper 74.
Der Stator 26 lässt sich auf effektive Weise über die Förderflüssigkeit, welche durch die Umwälzpumpe 10 gefördert wird, kühlen. Beispielsweise erreicht der Stator 26 eine Temperatur von ca. 130°C. Durch die Umwälzpumpe 10 gefördertes Wasser erreicht maximal eine Temperatur von ca. 95°C bis 110°C. Derjenige Teil der Motorschaltung 16, der viel Wärme erzeugt (insbesondere elektronische Leistungsschaltungselemente 38), steht über die Verbindungsöffnung 92 in thermischem Kontakt mit dem Stator 26, um die Kühlwirkung der Förderflüssigkeit am Stator 26 zu nutzen.
Die erste Kammer 18 und die zweite Kammer 20 sind dabei über den Zwischenraum 26 durch einen Luftspalt getrennt.
Der Träger 30 ist in einen Niedertemperaturbereich 93a und in einen Hochtemperaturbereich 93b aufgeteilt, wobei der Niedertemperaturbereich 93a luftgekühlt ist und Schaltungselemente des Hochtemperaturbereichs 93b über die Förderflüssigkeit gekühlt sind. Schaltungselemente des Hochtemperaturbereiches 93b stehen in thermischem Kontakt mit dem Stator 26 und ragen in Richtung der ersten Kammer 18 von dem Träger 30 weg. Schaltungselemente des Niedertemperaturbereichs 93a ragen von dem Träger 30 weg in die entgegengesetzte Richtung 95, d. h. von der ersten Kammer 18 weg in Richtung des Deckelelements 42, um für eine effektive thermische Entkopplung zu sorgen. Der Niedertemperaturbereich 93a ist direkt unterhalb des Luftspalts des Zwischenraums 46 angeordnet.
Die Kontaktplatine 82 sitzt unterhalb des Rückschlusskörpers 74 in der Ausnehmung 80.
Die Haltebasis 76 ist koaxial zu der Mittelachse 36 ausgerichtet. An der Haltebasis 76 sitzen gleichmäßig verteilt um die Mittelachse 36 eine Mehrzahl von Haltestiften 96 (5 bis 8). Die Haltestifte 96 (Haltezähne) weisen alle den gleichen Abstand zu der Mittelachse 36 auf. Ferner weisen benachbarte Haltestifte 96 den gleichen Abstand zueinander auf. Durchstoßpunkte von Achsen 98 der Haltestifte 96 an der Haltebasis 76 definieren ein regelmäßiges Vieleck. Bei dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der Stator 26 sechs Spulen 86. Das regelmäßige Vieleck ist in diesem Beispiel ein Sechseck, wobei der Winkelabstand zwischen benachbarten Haltestiften 96 60° ist. Die Achsen 98 der Haltestifte 96 sind jeweils parallel zur Mittelachse 36 orientiert.
Die Haltestifte 96 sind einstückig mit der Haltebasis 76 verbunden.
Ein Haltestift 96 weist einen ersten Bereich 100 auf, an welchem ein Spulenmodul 102 (9) angeordnet ist. Der erste Bereich 100 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet. Über diesen ersten Bereich 100 ist ein Haltestift 96 mit der Haltebasis 76 verbunden.
Ferner weist ein Haltestift 96 einen zweiten Bereich 104 auf, welcher oberhalb des ersten Bereichs 100 und oberhalb des jeweiligen Spulenmoduls 102 liegt. Der zweite Bereich 104 weist jeweils einen unteren Flächenbereich 106 auf, welcher im Wesentlichen eben ausgebildet ist und welcher parallel zu der Haltebasis 76 ist. Dieser untere Flächenbereich 106 weist eine Flächennormale auf, welche parallel zur Mittelachse 36 ist.
Der zweite Bereich 104 weist ferner einen sphärischen Flächenbereich 108 auf, wobei die Einhüllende der sphärischen Flächenbereiche 108 aller Haltestifte 96 ein Kugeloberflächenabschnitt ist. Ein Mittelpunkt der zu diesem Kugeloberflächenabschnitt gehörenden Kugel liegt auf der Mittelachse 36. Dieser Mittelpunkt, welcher in 2 mit dem Bezugszeichen 110 angedeutet ist, liegt insbesondere im Mittelpunkt eines konvexen Lagerkörpers 112, über welchen der Rotor 28 sphärisch gelagert ist.
An den jeweiligen Haltestiften 96 sitzen Spulenmodule 102, welche grundsätzlich gleich ausgebildet sind.
Ein Spulenmodul 102 umfasst einen Spulenhalter 114. Der Spulenhalter 114 wiederum weist ein Basiselement 116 und ein Deckelelement 118 auf. Zwischen dem Basiselement 116 und dem Deckelelement 118 ist ein insbesondere hohlzylindrischer Wickelkern 120 angeordnet. Auf diesen Wickelkern 120 ist die jeweilige Spule 86 mit einer Mehrzahl von Windungen 122 gewickelt. Das Deckelelement 118 und das Basiselement 116 sind dabei so ausgebildet, dass sie über eine äußere Begrenzungseinhüllende der Spule 86 hinausragen und damit die Spule 86 nach oben und nach unten hin abdecken.
Das Basiselement 116 (und auch das Deckelelement 118) ist so ausgebildet, dass zu benachbarten Spulen und zu geerdeten Teilen über die entsprechende Luftstrecke der notwendige Abstand hergestellt ist. Beispielsweise umfasst das Basiselement hierzu seitliche Ohren 117a, 117b mittels welchen das Basiselement 116 von einer Kreisscheibengestalt abweicht.
Beispielsweise ist ein Mindestabstand (Luftstrecke) von 3 mm von Metall zu Metall realisiert.
Der Spulenhalter 114 weist eine insbesondere zylindrische Ausnehmung 124 auf, welche als durchgehende Öffnung ausgebildet ist. Die Ausnehmung 124 bildet eine Stiftaufnahme für einen Haltestift 96, welcher durch die Ausnehmung 124 hindurchtauchen kann. Über die Ausnehmung 124 ist das Spulenmodul 102 auf den zugeordneten Haltestift 96 aufsetzbar, um die Spule 86 an dem Stator 26 zu fixieren.
Der Spulenhalter 114 ist in der Art einer Fadenrolle ausgebildet.
Der Spulenhalter 114 ist insbesondere so ausgebildet, dass die Spule 86 an dem Spulenhalter 114 automatisch über eine Wicklungsmaschine herstellbar ist.
Eine Spulenachse 126 ist quer und insbesondere senkrecht zu dem Basiselement 116 und zu dem Deckelelement 118 orientiert. Bei an dem Rückschlusskörper 74 fixiertem Spulenmodul 102 ist die Spulenachse 126 im Wesentlichen parallel zu der Mittelachse 36 und zu der Achse 98 des entsprechenden Haltestifts 96 orientiert. Sie fällt dabei insbesondere mit der Achse 98 des Haltestifts 96 zusammen.
An dem Basiselement 116 des Spulenhalters 114 ist ein Flansch 128 angeordnet, welcher sich von dem Basiselement 116 nach unten erstreckt. Der Flansch 128 weist dabei eine Erstreckungsrichtung auf, welche parallel zur Spulenachse 126 ist. (Der Flansch 128 kann dabei selber parallel zur Spulenachse 126 ausgerichtet sein oder beispielsweise schräg zur Spulenachse 126 angeordnet sein.) Der Flansch 128 ragt dadurch über eine untere Begrenzungsebene 130 hinaus, welche durch das Basiselement 116 definiert ist.
An dem Flansch 128 sitzen ein erster Steg 132 und ein zweiter Steg 134. Der erste Steg 132 und der zweite Steg 134 sind beispielsweise parallel zueinander orientiert. Die beiden Stege 132 und 134 sind quer zur Spulenachse 126 orientiert und insbesondere senkrecht zu dieser. Die beiden Stege 132 und 134 ragen über eine Begrenzungsfläche der Spule 86 an dem Spulenmodul 102 hinaus.
Der erste Steg 132 und der zweite Steg 134 sitzen dabei an oder in der Nähe eines unteren Endes des Flansches 128.
Der Spulenhalter 114 mit seinem Basiselement 116 und seinem Deckelelement 118 ist insbesondere einstückig ausgebildet. Ferner ist der Flansch 128 mit dem ersten Steg 132 und dem zweiten Steg 134 einstückig an dem Spulenhalter 114 angeordnet. Der Spulenhalter 114 ist insbesondere aus einem Kunststoffmaterial hergestellt.
Der erste Steg 132 und der zweite Steg 134 dienen dazu, einen ersten Spulenabschnitt 136 und einen zweiten Spulenabschnitt 138 zu halten, wobei diese beiden Spulenabschnitte 136, 138 quer und insbesondere mindestens näherungsweise senkrecht zu der Spulenachse 126 orientiert sind. Ferner sind der erste Spulenabschnitt 136 und der zweite Spulenabschnitt 138 mindestens näherungsweise auf der gleichen Höhe angeordnet. Sie weisen vorzugsweise eine Einhüllendenebene auf, welche parallel zu der Kontaktplatine 82 orientiert ist, wenn das Spulenmodul 102 an dem Rückschlusskörper 174 positioniert ist.
Der erste Spulenabschnitt 136 und der zweite Spulenabschnitt 138 sind quer zu dem ersten Steg 132 und dem zweiten Steg 134 orientiert. Beispielsweise ist der erste Spulenabschnitt 136 im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten Steg 132 und dem zweiten Steg 134 orientiert. Der zweite Spulenabschnitt 138 liegt nicht parallel zum ersten Spulenabschnitt 136, sondern in einem Winkel zu diesem und damit auch in einem kleinen spitzen Winkel (beispielsweise in der Größenordnung von 30°) zu dem ersten Steg 132 und dem zweiten Steg 134. Dazu kann es vorgesehen sein, dass der erste Steg 132 kürzer ausgebildet ist als der zweite Steg 134.
Bei dieser Ausbildung lässt sich bei Bereitstellung einer großen Kontaktfläche eine Mehrzahl von Spulenmodulen 102 verteilt um die Mittelachse 36 an dem Rückschlusskörper 74 anordnen (6).
Der erste Spulenabschnitt 136 liegt in der Nähe eines ersten Drahtendes 140 der Spule 86. Der zweite Spulenabschnitt 138 liegt in der Nähe eines zweiten Drahtendes 142 der Spule 86.
Der Spulendraht ist an dem ersten Steg 132 und dem zweiten Steg 134 jeweils über eine Wicklung 144a, 144b, 144c, 144d fixiert. So ist der Spulendraht im Bereich des ersten Drahtendes 140 über die Wicklung 144a an dem ersten Steg 132 fixiert. Von dieser Wicklung geht der erste Spulenabschnitt 136 aus, welcher sich zwischen dem ersten Steg 132 und dem zweiten Steg 134 erstreckt. Über die Wicklung 144b ist der Spulendraht dann weiter an dem zweiten Steg 134 fixiert. Von dort aus führt der Spulendraht zu dem Spulenhalter 114.
Im Bereich des zweiten Drahtendes 142 ist der Spulendraht über die Wicklung 144d an dem zweiten Steg 134 fixiert. Ausgehend von dieser Wicklung 144d führt der zweite Spulenabschnitt 138, welcher zwischen dem ersten Steg 132 und dem zweiten Steg 134 liegt, zu der Wicklung 144c, über welche der Spulendraht an dem ersten Steg 132 fixiert ist. Von dieser Wicklung 144c läuft der Spulendraht dann zu dem Spulenhalter 114.
Der erste Steg 132 und der zweite Steg 134 weisen jeweils Ausnehmungen 145 zur Aufnahme der entsprechenden Wicklungen 144a, 144b, 144c, 144d auf.
Dem Spulenmodul 102 ist eine Drehsicherungseinrichtung 146 zugeordnet, über welche sich das Spulenmodul 102 drehfest an dem Rückschlusskörper 74 fixieren lässt. Die Drehsicherungseinrichtung 146 umfasst dazu (mindestens) einen Stift 148, welcher an dem Flansch 128 sitzt und im Wesentlichen parallel zur Spulenachse 126 nach unten ragt.
Die Kontaktplatine 82 weist eine dem entsprechenden Spulenmodul 102 zugeordnete Stiftaufnahme 150 auf (7), in welche der Stift 148 bei korrekter Positionierung des Spulenmoduls 102 an dem zugeordneten Haltestift 96 eingetaucht ist.
Die Haltebasis 76 weist eine Ausnehmung 152 auf. Wenn die Haltebasis 76 als Ring 78 ausgebildet ist, dann ist die Ausnehmung 152 die Ringausnehmung. Der Flansch 128 der jeweiligen Spulenmodule 102 ist in diese Ausnehmung 152 eingetaucht. Der erste Steg 132 und der zweite Steg 134 und damit auch der erste Spulenabschnitt 136 und der zweite Spulenabschnitt 138 des entsprechenden Spulenmoduls 102 sind dadurch in der Ausnehmung 152 positioniert. Nach unten zu der Stirnwand 32 in ist die Ausnehmung 152 durch die Kontaktplatine 82 begrenzt. Die Spulenabschnitte 136 und 138 liegen an den Kontaktstellen 84a, 84b der Kontaktplatine 82 an und sind mit diesen elektrisch verbunden. Die Verbindung ist insbesondere durch Schweißen oder Löten hergestellt.
Über die Verbindungsleitung oder Verbindungsleitungen 88 wiederum ist der elektrische Kontakt zwischen den Kontaktstellen 84a, 84b und der Motorschaltung 16 hergestellt.
Zur Herstellung des Stators 26 wird der Rückschlusskörper 74 insbesondere einstückig aus dem gepressten Pulvermaterial hergestellt.
Getrennt davon werden die Spulenmodule 102 hergestellt. Es werden dabei insbesondere die Spulen 86 an den Spulenhaltern 114 durch Wicklung mittels einer Wicklungsmaschine hergestellt.
Die jeweiligen Spulenmodule 102 werden dann von oben auf die Haltestifte 96 des Rückschlusskörpers 74 aufgesetzt, und zwar derart, dass die Stifte 148 der Spulenmodule 102 in die Stiftaufnahmen 150 der Kontaktplatine 82 (welche zuvor am Rückschlusskörper 74 positioniert wurde) eintauchen können. Dadurch ist eine richtige Ausrichtung der Spulenmodule 102 erreicht.
Die jeweiligen ersten Spulenabschnitte 136 und zweiten Spulenabschnitte 138 sind dabei bei entsprechender Dimensionierung an den jeweiligen Kontaktstellen 84a, 84b positioniert. Die elektrische Verbindung kann dann von oben her durch Schweißen über einen Schweißroboter oder durch Löten erfolgen.
Die Herstellung des Stators 26 lässt sich dadurch mit einem hohen Automatisierungsgrad durchführen.
Auf dem Rückschlusskörper 74 mit den Spulenmodulen 102 ist ein Aufsatz 154 aufgesetzt (10), welcher insbesondere aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist.
Der Aufsatz 154 ist beispielsweise einstückig ausgebildet. Er umfasst ein Ringelement 156, welches auf dem Rückschlusskörper 74 positionierbar ist. Es ist insbesondere auf die Deckelelemente 108 der Spulenmodule 102 aufsetzbar.
Das Ringelement 156 ist dann in dem Innenraum 22 der ersten Kammer 18 positioniert.
Innerhalb des Ringelements 156 ist ein Innenelement 158 angeordnet. Das Innenelement ist über entsprechende Anlageflächen an die unteren Flächenbereiche 106 der Haltestifte 96 anlegbar. Durch das Innenelement 158 ist der Zwischenraum zwischen den Spulenmodulen 102 um die Mittelachse 36 abgedeckt.
Das Innenelement 158 ist an dem Ringelement 156 über Zwischenstege 160 gehalten. Die Anzahl der Zwischenstege entspricht dabei der Anzahl der Spulenmodule 102. Bei dem in 10 gezeigten Ausführungsbeispiel sind sechs Zwischenstege 160 entsprechend den sechs vorgesehenen Spulenmodulen 102 vorgesehen. Die Zwischenstege 160 sind gleichmäßig beabstandet zueinander, beispielsweise in einem Winkelabstand von 60°.
Zwischen benachbarten Zwischenstegen 160a, 160b sind an dem Ringelement 156 Positionierelemente 162 angeordnet. Diese Positionierelemente 162 dienen zur Anlage an die zweiten Bereiche 104 der Haltestifte 96 an einer den sphärischen Flächenbereich 108 abgewandten Seite. Über sie lässt sich der Aufsatz 105 an dem Rückschlusskörper 74 zentrieren.
Zwischen benachbarten Zwischenstegen 160a, 160b sind jeweils Polschuhe 164 der magnetischen Rückschlusseinrichtung 73 angeordnet, welche aus magnetisch leitfähigem Material hergestellt sind (2). Die Anzahl der Haltestifte 96 und die Anzahl der Polschuhe 164 entspricht der Anzahl der Zwischenstege 160. Die Zwischenstege 160 dienen als Anlageelement für die Polschuhe 164 und zur räumlichen Trennung benachbarter Polschuhe 164.
Die Polschuhe 164 sind beispielsweise aus einem gepressten Pulvermaterial hergestellt, welches insbesondere Eisenkörner aufweist, die elektrisch voneinander isoliert sind.
Die Polschuhe 164 haben die Form eines Abschnitts einer Kugelschale, das heißt sie weisen gegenüberliegende sphärische Oberflächen auf. Dadurch weist der Stator 26 dem Rotor 28 zugewandt im Bereich der Polschuhe 164 eine sphärische Oberfläche auf.
Die Polschuhe 164 stehen in mechanischem Kontakt mit den jeweiligen Haltestiften 96, um eine magnetisch leitfähige Verbindung bereitzustellen.
Auf den Polschuhen 164 ist eine Abdeckung 166 (Trennkalotte) angeordnet, welche den Stator 26 fluiddicht von einem Nassraum der Umwälzpumpe 10 trennt. Die Abdeckung definiert eine Trennfläche zwischen dem Stator 26 und dem Rotor 28.
Die Spulenmodule 102 mit den jeweiligen Spulen 86 sind bezogen auf die Mittelachse 86 unterhalb des Rotors 28 und unterhalb des Aufsatzes 154 angeordnet, das heißt eine Einhüllende der Deckelelemente 118 liegt unterhalb des Rotors 28 und unterhalb der Polschuhe 164.
Durch die Abdeckung 166 ist ein Raum 168 in der Umwälzpumpe 10 gebildet, in welchem der Rotor 28 positioniert ist. Dieser Raum 168 hat die Form eines Kugelabschnitts entsprechend einer Halbkugel, welche eine abgeschnittene Polkappe hat.
Der Rotor 28 ist über den Lagerkörper 112 sphärisch gelagert. Der Lagerkörper 112 ist konvex ausgebildet mit einer sphärischen Oberfläche 170. Der Lagerkörper 112 ist an einer Säule 172 drehfest angeordnet. Diese Säule 172 ist auf einer Auswölbung 173 der Abdeckung 166 fixiert und erstreckt sich oberhalb des Innenelements 158 mit koaxialer Ausrichtung zur Mittelachse 36. Der Lagerkörper 112 ist beispielsweise aus einem keramischen Material hergestellt.
Der Rotor 28 umfasst eine konkave Lagerschale 174, welche auf dem Lagerkörper 112 positioniert ist. Durch die Lagerschale 174 und den Lagerkörper 112 ist ein sphärisches Lager bereitgestellt.
Der Rotor 28 ist dem Stator 26 zugewandt sphärisch ausgebildet, wobei ein entsprechender Kugelmittelpunkt mindestens näherungsweise mit dem Mittelpunkt 110 zusammenfällt.
Der Rotor 28 ist magnetfelderzeugend ausgebildet. Dazu weist er ein oder mehrere Permanentmagnete 176 auf.
Zwischen der Abdeckung 166 und dem Rotor 28 ist ein "Luft"-Spalt 178 gebildet, welcher abschnittsweise eine Kugelschalenform hat. Durch diesen Spalt 178 ist Förderflüssigkeit durchströmbar bis zu dem Lagerkörper 112, um für eine Flüssigkeitsschmierung des sphärischen Lagers (gebildet mittels des Lagerkörpers 112 und der Lagerschale 174) zu sorgen.
Der Luftspalt 178 steht dazu in fluidwirksamer Verbindung mit dem Innenraum 56 der Umwälzpumpe 10, in welchem das Schaufelrad 52 rotierbar ist.
Das Schaufelrad 52 ist dabei drehfest mit der Lagerschale 174 verbunden und ist insbesondere oberhalb des Lagerkörpers 112 angeordnet.
Der Elektromotor 14 ist elektronisch kommutiert. Er weist dazu einen Positionsgeber auf, welcher beispielsweise auf dem Träger 30 angeordnet ist und Teil der Motorschaltung 16 ist. Er kann auch dem Rotor 28 direkt gegenüberliegend angeordnet sein (in der Zeichnung nicht gezeigt).
Bei dem Elektromotor 14 ist dem Positionsgeber mindestens ein Sensor 180 zugeordnet, welcher zur Ermittlung der Rotorposition dient, um die Spulen 86 des Stator 26 entsprechend ansteuern zu können.
Bei dem Sensor 180 handelt es sich beispielsweise um einen Hall-Sensor.
Der Sensor 180 ist entfernt von dem Rotor 28 angeordnet. Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist er auf einem Zusatzträger 182 angeordnet, welche unterhalb der Spulen 86 sitzt.
Es ist auch möglich, dass der Sensor 180 an dem Träger 30 in der zweiten Kammer 20 angeordnet ist.
Zur Signalwirkankopplung des Sensors 180 und des Rotors 28 ist (mindestens) ein Flussleitelement 184 als Flussleiteinrichtung 185 vorgesehen, über welches ein Rotorsignal von dem Rotor 28 zu dem entfernt angeordneten Sensor 180 übertragen wird; das Flussleitelement 184 sorgt für eine magnetische Flussübertragung von einer Außenseite des Stators 26 her (welche dem Rotor 28 zugewandt ist) zu dem Sensor 180.
Das Flussleitelement 184 ist aus einem paramagnetischen Material und insbesondere Weicheisen hergestellt.
Es weist einen Signalaufnahmebereich 186 auf, welcher mit einer Stirnseite 188 dem Rotor 28 zugewandt ist. Diese Stirnseite 188 ist dabei sphärisch oder zylindrisch ausgebildet. Sie liegt unmittelbar unter der Abdeckung 166.
Insbesondere ist in einem Zwischensteg 160 eine beispielsweise schlitzförmige Ausnehmung 190 gebildet (10), in welcher der Signalaufnahmebereich 186 angeordnet ist.
Einstückig mit dem Signalaufnahmebereich 186 ist ein Leitbereich 192 verbunden, über welchen sich die Flusssignale von dem Signalaufnahmebereich 186 dem Sensor 180 zuführen lassen.
Der Leitbereich 192 überbrückt den Zwischenraum zwischen dem Signalaufnahmebereich 186 und dem Sensor 180.
Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Leitbereich 192 im Wesentlichen parallel zur Mittelachse 186 durch den Stator 26 zu dem Sensor 180.
Wenn der Sensor 180 in der zweiten Kammer 20 ausgebildet ist, dann erstreckt sich dieser Leitbereich 192 entsprechend in die zweite Kammer 20.
Das Flussleitelement 184 ist insbesondere als Plättchen ausgebildet mit einer ersten Seite und einer gegenüberliegenden zweiten Seite, zwischen welchen sich das Flussleitelement 184 erstreckt. Die erste Seite und die zweite Seite sind dabei im Wesentlichen eben ausgebildet und liegen parallel zueinander. (In 2 liegen die erste Seite und die zweite Seite parallel zur Zeichenebene.)
Der Signalaufnahmebereich 186 ist vorzugsweise breiter als der Leitbereich 192, um für eine optimierte Signalaufnahme zu sorgen.
Durch die Flussleiteinrichtung 185 lässt sich der Sensor 180 an einer geeigneten Stelle in der Umwälzpumpe 10 positionieren; der Sensor 180 muss nicht mehr in unmittelbarer Nähe des Rotors 28 positioniert werden, um eine optimierte Signalaufnahme zu erhalten, sondern kann an der insbesondere für eine einfache Herstellbarkeit geeigneten Stelle positioniert werden.
Bei der Umwälzpumpe 10 sind ein oder mehrere elektronische Leistungsbauelemente 38, welche eine hohe Wärmeproduktion aufweisen, über thermischen Kontakt mit dem Stator 26 (bereitgestellt über die Verbindungsöffnung 92) mittels Förderflüssigkeit kühlbar.
Es wird ein Stator 26 bereitgestellt, welcher sich auf einfache Weise herstellen lässt. Über die Spulenmodule 102 können die Spulen 86 mittels einer Wicklungsmaschine auf automatisierte Weise hergestellt werden. Die Spulenmodule 102 wiederum können mit der Motorschaltung 16 über die Kontaktplatine 82 auf automatisierte Weise insbesondere über Schweißung oder Lötung kontaktiert werden.
Dadurch, dass dem (mindestens) einen Sensor 180 des Positionsgebers des elektrisch kommutierten Elektromotors 14 eine Flussleiteinrichtung 185 zugeordnet ist, lässt sich der Sensor 180 an einer insbesondere für die Herstellung des Elektromotors 14 bzw. der Umwälzpumpe 10 optimierten Position anordnen, wobei während des Betriebs des Elektromotors 14 gute Signalhöhe bereitgestellt ist.
Die Motorschaltung 16 umfasst eine Auswertungseinrichtung 202, durch welche die Durchströmungsmenge an Förderflüssigkeit durch die Umwälzpumpe 10 bestimmbar ist und damit auch die Durchströmungsmenge durch eine Leitung 204 (11) bestimmbar ist, durch welche die Förderflüssigkeit mittels der Umwälzpumpe 10 gefördert wird.
Die Auswertungseinrichtung 202 umfasst (mindestens) einen Prozessor 206, welcher ein Prozessor der Motorschaltung ist. Ferner umfasst die Auswertungseinrichtung 202 eine Speichereinrichtung 208. Diese ist beispielsweise in den Prozessor 206 integriert. Die Speichereinrichtung 206 kann auch einen oder mehrere Speicherbausteine haben. Der Prozessor 206 mit der Speichereinrichtung 208 ist an dem Träger 30 angeordnet.
An dem Gehäuse 12 ist im Bereich der zweiten Kammer 20 (mindestens) ein Anschluss 210 angeordnet, welcher einen Signalausgang 212 bildet. Der Anschluss 210 ist signalwirksam mit der Auswertungseinrichtung 202 verbunden. Die Auswertungseinrichtung 202 stellt, wie unten noch näher erläutert, Durchströmungsmengen-Signale für die Förderflüssigkeit bereit, welche an dem Signalausgang 12 über den Anschluss 210 abgreifbar sind.
Der Elektromotor 14 ist elektronisch kommutiert. Er lässt sich beispielsweise mit konstanter Motorleistung P betreiben oder mit konstanter Drehzahl n des Rotors 28 und damit des Schaufelrads 52 zur Förderung der Flüssigkeit. Im ersteren Fall regelt die Motorschaltung 16 den Elektromotor 14 auf konstante Motorleistung. Die Drehzahl n (und damit die Umdrehungsgeschwindigkeit) des Rotors 28 wird über den Sensor 180 gemessen. Dadurch ist zu jedem Zeitpunkt der Auswertungseinrichtung 202 die Drehzahl n bekannt.
In 12 ist schematisch die Abhängigkeit der Drehzahl von der Durchströmungsmenge an Förderflüssigkeit durch die Umwälzpumpe 10 bei konstanter Motorleistung gezeigt. Bei unterschiedlichen Werten für die konstante Motorleistung ist diese Abhängigkeit ein Kennlinienfeld. Die entsprechende Kennlinie oder das entsprechende Kennlinienfeld ist in der Speichereinrichtung 208 gespeichert.
Bei beispielsweise vorgegebener konstanter Motorleistung, auf die geregelt wird, lässt sich dadurch aus der bekannten Drehzahl durch die Auswertungseinrichtung 202 die Durchströmungsmenge ermitteln und über den Signalausgang 212 abgreifen.
Die Umwälzpumpe 10 wird bei diesem Auswerteverfahren in einem Betriebsmodus betrieben, in dem auf eine konstante Leistung eingeregelt wird. Der Wert dieser eingeregelten konstanten Leistung hängt von der Anwendung ab. Im Falle dieses Betriebsmodus nimmt bei einer Verringerung der Fördermenge die Drehzahl n des Rotors 28 zu.
Es ist auch möglich, dass der Elektromotor 14 in einem Betriebsmodus betrieben wird, in dem auf eine konstante Drehzahl n eingeregelt wird. In 13 ist für diesen Fall schematisch die Motorleistung P in ihrer Abhängigkeit von der Durchströmungsmenge Q gezeigt. Für unterschiedliche Werte der Drehzahlen ergibt sich ein Kennlinienfeld. Dieses Kennlinienfeld bzw. die entsprechende Kennlinie ist in der Speichereinrichtung 208 alternativ oder zusätzlich gespeichert. Die Motorleistung P ist über die Motorschaltung 16 ermittelbar. Dadurch kann die Auswertungseinrichtung 202 mit Daten der Motorschaltung 16 die Durchströmungsmenge Q auch im Betriebsmodus mit konstanter Drehzahl bestimmen und über den Signalausgang 212 abgeben.
Es ist grundsätzlich auch möglich, dass in der Auswertungseinrichtung ein mathematischer Zusammenhang verwendet wird, um die Durchströmungsmenge Q aus der Drehzahl n und der Motorleistung P zu berechnen. Dieser mathematische Zusammenhang ist als Algorithmus in der Auswertungseinrichtung 202 gespeichert. Beispielsweise ergibt sich bei einer ungeregelten Umwälzpumpe, bei der die Drehzahl n bzw. die Motorleistung P fest sind, ein mindestens näherungsweiser linearer Zusammenhang.
Bei einem elektronisch kommutierten Elektromotor 14 besteht eine Korrelation zwischen der elektrischen Leistungsaufnahme und der hydraulischen Leistung. Dadurch lässt sich aus Motordaten die Durchströmungsmenge über die Auswertungseinrichtung 202, welche in die Umwälzpumpe 10 integriert ist, bestimmen, ohne dass ein externer Sensor zur Ermittlung der Durchströmungsmenge vorgesehen werden muss. Die Umwälzpumpe 10 kann über den Signalausgang 212 an dem Anschluss 210 ein Durchströmungsmengen-Signal bereitstellen, welches intern durch die Umwälzpumpe 10 ermittelt wurde.
Die Umwälzpumpe 10 weist dadurch eine Zusatzfunktion auf, nämlich Bereitstellung eines Durchströmungsmengen-Signals, welche auf einfache Weise bereitstellbar ist, indem eine Auswertung von ohnehin vorhandenen Daten über die Auswertungseinrichtung 212 erfolgt.
Es ist alternativ oder zusätzlich möglich, dass die Umwälzpumpe 10 ein Durchflussmengen-abhängiges Schaltsignal bereitstellt. Die Auswertungseinrichtung 202 ermittelt dazu die Durchflussmenge und generiert dann ein Schaltsignal "Ein"/"Aus" in Abhängigkeit von der ermittelten Durchströmungsmenge.
Grundsätzlich ist der elektrische Widerstand der Spulen 86 des Stators 26 temperaturabhängig. Der temperaturabhängige Widerstand beeinflusst die Daten, welche zur Ermittlung der Durchströmungsmenge Q notwendig sind. Zur Erhöhung der Genauigkeit der Durchflussbestimmung ist mindestens ein Temperatursensor 214 dem Stator 26 zugeordnet. Dieser ermittelt die Temperatur an einer oder mehreren der Spulen 86. Der Temperatursensor 214 ist signalwirksam mit der Auswertungseinrichtung 202 verbunden und liefert dieser die Temperaturwerte. Dadurch kann der temperaturabhängige Widerstand von Wicklungen der Spulen 86 berücksichtigt werden und damit in die Ermittlung von Q einfließen. Der gemessene Temperaturwert dient insbesondere dazu, die relevante Kennlinie oder das relevante Kennlinienfeld auszuwählen. Eine Programmeinheit der Auswertungseinrichtung 202 berücksichtigt die Temperaturabhängigkeit der Wicklungen der Spulen 86 und den entsprechenden Einfluss bei der Bestimmung von Q.
Es ist ferner grundsätzlich möglich, dass die Lagerreibung an dem Lagerkörper 112 die Bestimmung der Durchströmungsmenge Q beeinflusst. Die Leistungsaufnahme des Elektromotors 14 läuft mit der dritten Potenz der Drehzahl, während die Lagerreibung linear mit der Drehzahl verläuft. Der Anteil der Lagerreibung lässt sich dadurch ermitteln, indem beispielsweise die Drehzahl n verringert wird. Die Auswertungseinrichtung 202 kann eine Programmeinheit umfassen, um den Anteil der Lagerreibung beispielsweise durch Verlängerung der Drehzahl mindestens näherungsweise zu bestimmen. Der Lagerreibungsanteil kann dann die Auswertungseinrichtung 202 bei der Bestimmung von Q aus dem entsprechenden Kennlinienfeld berücksichtigt werden.
Die Umwälzpumpe 10 ist beispielsweise in ein Heizsystem 216 integriert, welches schematisch in 11 gezeigt ist. Das Heizsystem 216 umfasst ein Becken 218 mit einem Flüssigkeitsaufnahmeraum 220. Der Flüssigkeitsaufnahmeraum 220 weist einen ersten Anschluss 222 auf, durch den Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsaufnahmeraum 220 auskoppelbar ist. Er weist ferner einen zweiten Anschluss 224 auf, in den Flüssigkeit einkoppelbar ist. Die Leitung 204 ist an die Anschlüsse 222 und 224 angeschlossen.
An der Leitung 204 sitzt die Umwälzpumpe 10. Diese dient dazu, Förderflüssigkeit (insbesondere Wasser) in einem Kreislauf 226 zu fördern. In dem Kreislauf 226 ist ein Heizer 228 angeordnet. Dieser Heizer 228 ist insbesondere an einem Durchströmungsbereich 230 angeordnet. Er heizt vorbeiströmende Flüssigkeit auf. Durch die vorbeiströmende Flüssigkeit wird der Heizer 228 selber gekühlt.
Entsprechende Heizer sind in der DE 103 04 398 A1 , DE 103 22 366 A1 , US 2005/0141888 A1 und US 2005/0141889 A1 beschrieben, auf die ausdrücklich Bezug genommen wird.
Der Heizer 228 ist außerhalb des Flüssigkeitsaufnahmeraums 222 angeordnet. Die Aufheizung von Flüssigkeit erfolgt außerhalb des Beckens 218.
Das Becken 218 ist beispielsweise das Becken einer Badewanne oder eines Spa.
Dem Heizer 228 ist eine Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 232 zugeordnet. Diese steuert bzw. regelt den Heizer 228. Insbesondere dient sie dazu, den Heizer 228 auszuschalten, wenn Unregelmäßigkeiten detektiert werden.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass an der Leitung 204 ein Sensor bzw. Schalter 234 angeordnet ist, welcher der Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 232 Informationen über die Durchströmungsmenge durch die Leitung 204 liefert. Ein solcher Schalter bzw. Sensor ist beispielsweise als Paddel-Schalter mit Reed-Relais ausgebildet oder als Staudruckschalter, welcher jedoch nicht den Durchsatz misst, sondern nur den Staudruck.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Umwälzpumpe 10 ihr Durchströmungsmengen-Signal, welches an dem Signalausgang 212 ansteht, der Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 232 bereitstellt, d. h. der Signalsausgang 212 ist signalwirksam mit der Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 232 verbunden. Der Schalter bzw. Sensor 234 ist dadurch nicht mehr erforderlich.
Die Umwälzpumpe 10 stellt der Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 232 das entsprechende Durchströmungsmengen-Signal bereit, welches den Durchsatz durch den Durchströmungsbereich 230 charakterisiert.
Dadurch kann beispielsweise auf einfache Weise eine Verstopfung im Bereich des ersten Anschlusses 222 oder zweiten Anschlusses 224 erkannt werden. In einem solchen Fall ist der Durchsatz an dem Durchströmungsbereich 230 verringert. Dies kann dazu führen, dass die Flüssigkeit im Durchströmungsbereich 230 zu stark aufgeheizt wird bzw. der Heizer 228 nicht mehr ausreichend gekühlt wird. Es ist dann eine Notabschaltung erforderlich.
Durch das von der Umwälzpumpe 10 bereitgestellte Durchströmungsmengen-Signal kann die Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 232, wenn der Durchsatz als zu gering erkannt wird, eine solche Notabschaltung des Heizers 228 durchführen.
Beispielsweise kann auch eine Obergrenze für die Durchströmungsmenge festgelegt werden, oberhalb derer eine Notabschaltung durchgeführt wird. Wenn beispielsweise eine Leitung 204 gebrochen ist, kann ein zu hoher Durchsatz erfolgen. Wenn ein zu hoher Durchsatz detektiert wird, dann kann nach Bereitstellung des entsprechenden Signals durch die Umwälzpumpe 10 die Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 232 ebenfalls eine Notabschaltung des Heizers 228 und gegebenenfalls auch der Umwälzpumpe 10 bewirken.
Die Umwälzpumpe 10 kann auch ein Durchströmungsmengen-abhängiges Schaltsignal bereitstellen. Dieses kann dann ohne Weiterverarbeitung direkt oder über die Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 232 dem Heizer 228 bereitgestellt werden. Dieser wird über dieses Durchströmungsmengen-abhängige Schaltsignal geschaltet. Es kann dabei in der Auswertungseinrichtung 202 eine geeignete Hysterese vorgegeben werden, das heißt es wird vorgegeben, bei welcher Durchströmungsmenge bzw. bei welchem Durchströmungsmengenbereich das Schaltsignal auf "Ein" geschaltet wird und bei welcher Durchströmungsmenge bzw. bei welchem Durchströmungsmengenbereich es auf "Aus" gesetzt wird. Bei geeigneter Vorgabe der Hysterese lässt sich dadurch ein häufiges Schalten des Heizers 228 in einem Grenzbereich verhindern. Es wird ein Flattern verhindert.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist in die Umwälzpumpe 10 ein "Durchströmungsmengensensor" oder "Durchströmungsmengenschalter" integriert. Die Durchströmungsmenge wird dabei aus einem Kennlinienfeld bestimmt, wobei die eingehenden Daten (Drehzahl bei konstanter Motorleistung bzw. Motorleistung bei konstanter Drehzahl) durch den Betrieb des Elektromotors 14 durch die Motorschaltung 16 an sich bekannt sind. Durch den elektronisch kommutierten Elektromotor 14 liegt eine Korrelation zwischen der elektrischen Leistungsaufnahme und der hydraulischen Leistung vor; diese Korrelation wird zur Bestimmung der Durchströmungsmenge Q genutzt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10322366 A1 [0004, 0172]
- DE 10304398 A1 [0172]
- US 2005/0141888 A1 [0172]
- US 2005/0141889 A1 [0172]

Claims

Umwälzpumpe für eine Förderflüssigkeit, umfassend einen Elektromotor (14), welcher elektronisch kommutiert ist, mit einem Rotor (28), einem Stator (26) und einer Motorschaltung (16), und ein Schaufelrad (52), welches drehfest mit dem Rotor (28) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (14) eine Auswertungseinrichtung (202) aufweist, durch welche über eine Drehzahl (n) des Rotors (28) und/oder eine Leistungsaufnahme (P) des Elektromotors (14) eine Durchströmungsmenge (Q) an Förderflüssigkeit durch die Umwälzpumpe bestimmbar ist, und mindestens einen Signalausgang (212) vorgesehen ist, an welchem durch die Umwälzpumpe eine Durchströmungsmengen-Signal und/oder Durchströmungsmengen-abhängiges Schaltsignal bereitstellbar ist.
Umwälzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinrichtung (202) mindestens teilweise in die Motorschaltung (16) integriert ist.
Umwälzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinrichtung (202) mindestens einen Prozessor (206) aufweist, welcher ein Prozessor (206) der Motorschaltung (16) ist.
Umwälzpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinrichtung (202) eine Speichereinrichtung (208) aufweist.
Umwälzpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Speichereinrichtung (208) eine Kennlinie oder ein Kennlinienfeld und/oder ein Algorithmus bezüglich der Abhängigkeit der Durchströmungsmenge (Q) von der Drehzahl (n) des Rotors (28) bei konstanter Motorleistung (P) und/oder der Abhängigkeit der Durchströmungsmenge (Q) von der Motorleistung (P) bei konstanter Drehzahl (n) des Rotors (28) gespeichert sind.
Umwälzpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (14) einen Betriebsmodus mit Regelung auf konstante Motorleistung (P) aufweist.
Umwälzpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die konstante Motorleistung (P) einstellbar ist.
Umwälzpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (14) einen Betriebsmodus mit Regelung auf konstante Drehzahl (n) aufweist.
Umwälzpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die konstante Drehzahl (n) einstellbar ist.
Umwälzpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Betriebsmodus, bei welchem die Auswertungseinrichtung (202) ein Durchströmungsmengen-abhängiges Schaltsignal mit eingestellter oder einstellbarer Hysterese bereitstellt.
Umwälzpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorschaltung (16) in einer zweiten Kammer (20) eines Gehäuses (12) angeordnet ist, welche getrennt von einer ersten Kammer (18) des Gehäuses (12) ist, in welcher der Stator (26) und der Rotor (28) angeordnet sind.
Umwälzpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinrichtung (202) in der zweiten Kammer (20) angeordnet ist.
Elektromotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (28) dem Stator (26) zugewandt sphärisch ausgebildet ist.
Elektromotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (28) sphärisch gelagert ist.
Elektromotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Stator (26) eine dem Rotor (28) zugewandte Trennfläche zugeordnet ist, welche sphärisch ausgebildet ist.
Elektromotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (28) über einen oder mehrere Permanentmagneten (176) magnetfelderzeugend ist.
Elektromotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Spulen (86) des Stators (26) unterhalb des Rotors (28) angeordnet sind.
Elektromotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen Temperatursensor (214), welcher dem Stator (26) zugeordnet ist zur Messung der Temperatur an mindestens einer Spule (86) des Stators (26).
Elektromotor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Temperatursensor (214) signalwirksam mit der Auswertungseinrichtung (202) verbunden ist.
Elektromotor nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinrichtung (202) eine Programmeinheit umfasst, welche den Widerstand von Statorspulen (86) bei der Bestimmung der Durchströmungsmenge (Q) berücksichtigt.
Elektromotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinrichtung (202) eine Programmeinheit umfasst, welche eine Lagerreibung bei der Drehung des Rotors (28) bei der Bestimmung der Durchflussmenge (Q) berücksichtigt.
Heizsystem zum Heizen einer Flüssigkeit in einem Becken (218), umfassend einen Durchströmungsbereich (230) für Flüssigkeit, welcher außerhalb eines Flüssigkeitsaufnahmeraums (220) des Beckens (218) positioniert ist, einen Heizer (228), welcher an dem Durchströmungsbereich (230) angeordnet ist, eine Steuerungs-/Regelungsvorrichtung (232) für den Heizer (228), und eine Umwälzpumpe (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche zur Förderung der Flüssigkeit durch den Durchströmungsbereich (230), wobei mindestens ein Signalausgang (212) der Umwälzpumpe (10) signalwirksam mit der Steuerungs-/Regelungsvorrichtung (232) verbunden ist.
Verfahren zur Bestimmung der Durchflussmenge einer Flüssigkeit durch eine Leitung, bei welchem die Flüssigkeit durch eine Umwälzpumpe gefördert wird, welche einen elektronisch kommutierten Elektromotor aufweist und bei dem durch eine Auswertungseinrichtung, welche in die Umwälzpumpe integriert ist, aus der Drehzahl eines Rotors des Elektromotors und/oder der Motorleistung die Durchströmungsmenge ermittelt wird, und durch die Umwälzpumpe ein Durchströmungsmengen-Signal und/oder Durchströmungsmengen-abhängiges Schaltsignal bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinrichtung die Durchströmungsmenge aus einer gespeicherten Kennlinie oder einem gespeicherten Kennlinienfeld und/oder einem Algorithmus ermittelt.
Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwälzpumpe im Betrieb auf konstante Motorleistung oder auf konstante Drehzahl geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchströmungsmengen-Signal und/oder Schaltsignal einer Steuerungs-/Regelungsvorrichtung eines Heizers bereitgestellt wird, welcher an der Leitung angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwälzpumpe ein Durchströmungsmengen-abhängiges Schaltsignal mit vorgegebener Hysterese bereitstellt.