DE102008055613A1

DE102008055613A1 - Kreiselmotorpumpe

Info

Publication number: DE102008055613A1
Application number: DE200810055613
Authority: DE
Inventors: Thomas Materne
Original assignee: Wilo SE
Current assignee: Wilo SE
Priority date: 2008-11-03
Filing date: 2008-11-03
Publication date: 2010-05-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kreiselmotorpumpe in Nassläuferbauart mit einem den Elektromotorenrotor umgebenden Spalttopf oder Spaltrohr, wobei der Spalttopf oder das Spaltrohr so weit zum Pumpenläufer geführt ist, dass er/es den Pumpenläufer umgibt und die Pumpenkammer und/oder den Pumpenspiralraum vollständig oder teilweise bildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselmotorpumpe mit einem den Elektromotorenrotor umgebenden Spalttopf oder Spaltrohr.
Es ist bekannt, zwischen Rotor und Stator des Elektromotors einer Kreiselmotorpumpe ein Spaltrohr oder einen Spalttopf koaxial anzuordnen, das/der vom Pumpenfördermedium durchflossen ist, so dass der Motor gekühlt wird und Undichtigkeiten nicht auftreten können, da die Lager der Motoren- und Läuferwelle sich innerhalb des Spaltrohres oder Spalttopfes befinden. Bei dieser bekannten Konstruktion ist es aber erforderlich, die den Pumpenläufer enthaltene Pumpenkammer durch das Pumpengehäuse zu bilden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue Lösung zum Bilden der Pumpenkammer und/oder des Pumpenspiralraumes zu finden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Spalttopf oder das Spaltrohr so weit zum Pumpenläufer geführt ist, dass er/es den Pumpenläufer umgibt und die Pumpenkammer und/oder den Pumpenspiralraum vollständig oder teilweise bildet.
Hierdurch ist die Pumpenkammer bzw. der Pumpenspiralraum in den Spalttopf oder das Spaltrohr integriert. Dies führt zu einer Vereinfachung der Konstruktion, zu geringeren Abmessungen und zu einer besseren Abdichtung. Besonders vorteilhaft lässt sich diese Lösung bei kleinen Pumpen verwenden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Das Spaltrohr bzw. der Spalttopf ist nun durch die hydraulische Spirale ergänzt. Somit beinhaltet das Spaltrohr/Spalttopf neben der eigentlichen Aufgabe der Trennung von Nass- zum Trockenraum, die Spiralkontur und auch den Saug- und Druckstutzen der Hydraulik. Die Wandungen der Spiralkontur sind derart auszuführen, dass diese den durch die Pumpe erzeugten Druck standhalten.
Gegenüber dem Systemdruck ist das komplexe Spaltrohr/Spalttopf druckneutral, wenn ein stabilisierendes Gehäuse den Spalttopf/das Spaltrohr umgibt, da das Medium auf beiden Seiten anliegt. Es kann aber auch das Spaltrohr allein die gesamte medientrennende Aufgabe übernehmen. Dann ist kein zusätzliches Gehäuse erforderlich und das Spaltrohr wird dem anliegenden Innendruck und dem durch die Pumpe erzeugten Druck standhalten.
Um interne Leckagen zwischen Saug- und Druckstutzen zu minimieren bzw. zu eliminieren, ist einer der beiden Stutzen mit dem stabilen Gehäuse abgedichtet. Da der entkoppelte Motor mit der angebundenen Spiralkontur schwingfähig gelagert ist, wird eine sehr flexible Dichtung verwendet, die das Schwingungsverhalten nicht verschlechtert. Ggf. kann diese beim Erstellen der elastischen Motorumspritzung im selben Spritzprozess erzeugt werden.
Die Erfindung schafft die Möglichkeit, den Pumpenspiralraum in die entkoppelte Baugruppe zu integrieren. Dadurch bleiben die hydraulischen Spalten unverändert und der hydraulische Wirkungsgrad gleich.
In einer weiterführenden Ausgestaltung sind bei der erfindungsgemäßen Konstruktion die aktiven Motorteile (Rotorbaugruppe, Stator) von einem elastischen Kunststoff (Elastomer) umgeben/umspritzt insbesondere mittels Vulkanisation, wobei die zur Geräuschentkopplung erforderlichen Geometrien einstückig durch die elastische Kunststoffkontur mit übernommen werden. Dies führt zu einer besonders einfachen Konstruktion mit wenigen Bauteilen, einer hohen Dichtheit und einer besonders guten Geräuschentkopplung bei geringen Außenabmessungen. Die zur Isolierung des Nass- gegenüber dem Trockenraum erforderlichen Dichtungselemente werden durch den ummantelnden Werkstoff übernommen und ersetzt.
Unter „Vergussmaterial” wird auch Kunststoff verstanden, der nicht durch Vergießen, sondern durch andere Verfahren geformt insbesondere durch Spritzen erstellt wurde. Vorzugsweise überbrückt das Vergussmaterial einen Zwischenraum zwischen Motorenstator und Motorengehäuse.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen in axialen Schnitten schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
1 eine Kreiselmotorpumpe mit Vergussmaterial als Federelement und einem Spaltrohr, das gleichzeitig die Pumpenkammer bildet,
2 eine Kreiselmotorpumpe mit Vergussmaterial als Federelement und einem Spaltrohr, das gleichzeitig die Pumpenkammer und den Pumpenspiralraum bildet.
In den zwei dargestellten Ausführungsbeispielen handelt es sich jeweils um Kreiselmotorpumpen in Nassläuferbauart. Hierbei weist der Motorenstator 1 Wicklungen 3, ein Statorpaket 2 und ein innen liegendes Spaltrohr 14 auf, das von der Förderflüssigkeit durchflossen ist und in dem mit einer Motorenwelle 4 ein Rotor 5 drehbar gelagert ist. Das Spaltrohr 14 ist an beiden Enden durch ein Lagerschild 6 verschlossen, in dessen Lagern 7 die Motorwelle 4 gelagert ist, die an einem Ende das Pumpenlaufrad 9 trägt. Statorpaket 2 und Wicklungen 3 sind von einem Vergussmaterial 10 aus elastischem Kunststoff insbesondere einem Elastomer ummantelt, so dass der Stator 1 mit seinem Vergussmaterial 10 eine Einheit bildet, aus der die Motorenwelle 4 in den Pumpenraum 11 hinein austritt, um dort das Pumpenlaufrad 9 zu tragen.
Der Motorenstator 1 ist von einem äußeren Motorgehäuse 12 derart in einem Abstand umgeben, dass zwischen dem Stator 1 und dem Gehäuse 12 rundum ein Zwischenraum 13 besteht. Der Zwischenraum 13 ist durch das Vergussmaterial 10 als Schwingungsdämpfer insbesondere als Federelement überbrückt, das den Stator 1 gegenüber dem Motorgehäuse 12 entkoppelt und damit dafür sorgt, dass vom Stator 1 bzw. Rotor 5 erzeugte Schwingungen auf das Motorgehäuse 12 im Wesentlichen nicht übertragen werden.
An den Zwischenraum 13 schließt der Pumpeninnenraum 11 mit dem äußeren Pumpengehäuse 8 an, das vorzugsweise spiralförmig ausgeführt ist und eine axiale Ansaugöffnung und eine Auslassöffnung aufweist. Die durch den Pumpeninnenraum 11 strömende Flüssigkeit durchfließt auch den Zwischenraum 13 und umspült damit den Motorenstator 1, so dass dieser nicht nur über den Innenraum des Spaltrohrs 14, sondern auch außenseitig gekühlt wird.
Das äußere Pumpengehäuse 8 ist mit dem Motorengehäuse 12 über Flansche oder eine Überdeckung verbunden. Ferner ist das Motorenanschlusskabel 15 über eine Dichtung 16 durch die Wand des äußeren Motorengehäuses 12 nach außen geführt, wobei die Dichtung 16 auch von dem Vergussmaterial einstückig gebildet ist.
Das Vergussmaterial 10 umgibt somit den Stator 1 einstückig, isoliert umhüllend die elektrischen Teile insbesondere die Wicklungen des Stators und bildet mit dem Stator und Rotor einen Einstecksatz, der in das Motor- und/oder Pumpengehäuse axial einsteckbar ist. Hierbei füllt das Vergussmaterial 10 den Zwischenraum 13 nicht vollständig aus, sondern bildet mit Brücken 19 zwischen Motorgehäuse 12 und Stator 1 Durchlässe 18 insbesondere in Form von Kanälen, so dass der Stator umströmt ist.
Beim Ausführungsbeispiel nach 1 bildet das Spaltrohr 14 die Pumpenkammer und nach 2 auch den Pumpenspiralraum 17. Hierzu ist das Spaltrohr 14 (das auch von einem Spalttopf gebildet sein kann) weit in den Pumpenbereich hinein verlängert, überragt und umgibt das Pumpenlaufrad 9 und bildet zugleich die Saugöffnung insbesondere mit dem Saugstutzen und/oder die Drucköffnung insbesondere mit dem Druckstutzen. Ferner bildet in einer weiteren Ausführung das Spaltrohr 14 oder der Spalttopf auch den Pumpenspiralraum 17.
Zwischen Außenseite des Spalttopfes 14 und der Innenseite des Pumpenaußengehäuses 8 befindet sich in beiden Ausführungsbeispielen nach 1 und 2 ein Ringspalt 13a, der mit dem Zwischenraum 13 verbunden ist. In einer weiteren nicht dargestellten Ausführung liegt das Pumpengehäuse 8 direkt außen an dem Spaltrohr bzw. Spalttopf im Bereich der Pumpe an. Ferner fehlt in einer weiteren Ausführung das Pumpengehäuse 13 im Bereich des Spaltrohres/Spalttopfes völlig, so dass das Spaltrohr bzw. der Spalttopf selber das Pumpengehäuse bildet. Dies führt zu besonders kleinen Außenabmessungen.

Claims

Kreiselmotorpumpe in Nassläuferbauart mit einem den Elektromotorenrotor (5) umgebenden Spalttopf oder Spaltrohr (14), dadurch gekennzeichnet, dass der Spalttopf oder das Spaltrohr (14) so weit zum Pumpenläufer (9) geführt ist, dass er/es den Pumpenläufer (9) umgibt und die Pumpenkammer (1) und/oder den Pumpenspiralraum (17) vollständig oder teilweise bildet.
Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der die Pumpenkammer (11) oder den Pumpenspiralraum (17) bildende Bereich des Spalttopfes oder Spaltrohres von dem Material des Pumpengehäuses umgeben ist.
Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der die Pumpenkammer (11) oder den Pumpenspiralraum (17) bildende Bereich des Spalttopfes oder Spaltrohres (14) die Saugöffnung der Pumpenkammer (11) bildet.
Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalttopf oder das Spaltrohr (14) den Saugstutzen der Pumpenkammer (11) bildet.
Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalttopf oder das Spaltrohr (14) die Drucköffnung der Pumpenkammer (11) oder des Pumpenspiralraumes (17) bildet.
Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalttopf oder das Spaltrohr (14) den Druckstutzen der Pumpenkammer (11) oder des Pumpenspiralraumes bildet.
Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumepnkammer (11) und/oder der Pumpenspiralraum (17) einstückig mit dem Spalttopf oder dem Spaltrohr (14) ausgebildet ist.
Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalttopf oder das Spaltrohr (14) aus Metall oder Kunststoff besteht.
Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch den Elektromotorenrotor (5) umgebenden, Vergussmaterial (10) aufweisenden Stator (1), der die Wicklungen, das Statorpaket und insbesondere das Spaltrohr (14) oder den Spalttopf aufweist, wobei der Stator von einem Motorgehäuse (12) umgeben ist.
Pumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Geräuschentkopplung das Vergussmaterial (10) des Motorenstators (1) von einem elastischen Kunststoff insbesondere einem Elastomer gebildet ist, das mindestens ein Federelement zwischen Stator (1) und Motorengehäuse (12) bildet.
Pumpe nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmaterial (10) einen Zwischenraum (13) zwischen Motorenstator (1) und Motorengehäuse (12) überbrückt.
Pumpe nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmaterial (10) den Stator (1) einstückig umgibt.
Pumpe nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Vergussmaterial (10) die elektrische(n) Anschlussleitung(en) (15) verläuft/verlaufen.
Pumpe nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmaterial (10) die elektrischen Teile insbesondere die Wicklungen des Stators (1) isolierend umhüllt und von den Nassräumen trennt.
Pumpe nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmaterial (10) mit dem Stator (1) und insbesondere mit dem Rotor (5) einen Einstecksatz bildet, der in das Motor- und/oder Pumpengehäuse (12, 14) axial einsteckbar ist.
Pumpe nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmaterial (10) mit dem Stator (1) und insbesondere mit dem Spaltrohr (14) einen zylindrischen Raum bildet, in dem der Rotor (5) einliegt und in dem zu beiden Stirnseiten über Lagerträger/Lagerschilde (6) Lager (7) für die Rotorwelle (4) befestigt sind.
Pumpe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmaterial (10) die beiden Stirnseiten des vom Spaltrohr (14) gebildeten zylindrischen Raumes frei lässt.
Pumpe nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das den Zwischenraum (13) zwischen Motorenstator (1) und Motorengehäuse (12) überbrückende Vergussmaterial (10) im überbrückenden Bereich Durchlässe (18) und/oder Durchlasskanäle bildet, die ein Umströmen des Stators (1) zwischen Stator und Motorgehäuse ermöglichen.
Pumpe nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (13) zwischen Motorenstator (1) und Motorengehäuse (12) mit dem Pumpenraum (11) verbunden ist, so dass das Fördermedium den Motorenstator umströmt.
Pumpe nach einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmaterial (10) den Pumpenraum (11) und/oder den Spiralraum (17) vollständig oder teilweise bildet, in dem das Pumpenlaufrad (9) einliegt.
Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalttopf oder das Spaltrohr (14) zumindest pumpenseitig durch eine Wand (6) insbesondere als Lagerschild abgeschlossen ist.
Pumpe nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wand (6) ein Lager (7) der Motorenwelle angeordnet ist.