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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft Pumpen und insbesondere ein Spiralgehäuse zur Verwendung in Entwässerungspumpen von Haushaltsgeräten wie Waschmaschinen und dergleichen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Während des Betriebs durchlaufen Entwässerungspumpen in Geräten wie Waschmaschinen oder Geschirrspülern eine reine Wasserphase, in der der Spiralgehäuse der Entwässerungspumpe mit einer Flüssigkeit wie beispielsweise Wasser gefüllt ist, und eine Fluid- oder Luft/Wasser-Phase, in der das Wasser in dem Spiralgehäuse mit Luft gemischt ist. Während der Luft/Wasser-Phase wird Luft in die Entwässerungspumpe angesaugt, wodurch das durch die Pumpe erzeugte Geräusch verstärkt wird.
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Bekannte Spirafgehäuse haben eine glatte Innenfläche. Es wird angenommen, dass diese glatte Oberfläche eine relativ gleichmäßige Strömung des Fluides in dem Spiralgehäuse oder in der Pumpenkammer ermöglicht, so dass das Luft/Wassergemisch große Luftblasen oder Lufttaschen enthalten kann. Es wird angenommen, dass diese Lufttaschen verantwortlich sind für das Entstehen von störenden Geräuschen einer variierenden Frequenz oder Tonhöhe, die während der Luft/Wasser-Phase von der Entwässerungspumpe abgegeben werden. Aufgrund seiner wahrgenommenen Veränderlichkeit wird dieses Geräusch vorliegend als unstetes Geräusch bezeichnet, obwohl es nicht wirklich unstet ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines neuen Spiralgehäuses und einer den Spiralgehäuse verwendenden neuen Entwässerungspumpe, die das vorstehend genannte Problem lösen oder zumindest reduzieren kann. Dies wird erreicht durch die Bereitstellung eines Spiralgehäuses mit einer Innenfläche, die absichtlich nicht glatt ist, um so während der Luft/Wasser-Phase ein turbulente Durchmischung von Luft und Wasser zu erzeugen, in der die Luft vorwiegend in kleinen Blasen vorhanden ist, wodurch von der Pumpe ein Geräusch erzeugt wird, dessen Frequenzbereich oder Tonhöhe im Wesentlichen konstant ist. Dies wird allgemein als Verbesserung der Geräuschqualität der Pumpe bezeichnet.
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Demzufolge wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Entwässerungspumpe bereitgestellt, umfassend: einen Motor, der eine Motorachse definiert; ein durch den Motor angetriebenes Flügelrad; einen das Flügelrad aufnehmendes Spiralgehäuse und eine Halterung, die das Spiralgehäuse mit dem Motor verbindet, wobei das Spiralgehäuse umfasst: eine Endwand, die sich senkrecht zur Motorachse erstreckt; eine Seitenwand, die sich von der Endwand erstreckt und die eine Innenfläche aufweist, wobei die Seitenwand, die Endwand und die Halterung zusammenwirkend eine Pumpenkammer definieren; und einen Einlass und einen Auslass, die beide mit der Pumpenkammer in Verbindung stehen; und wobei die Innenfläche der Seitenwand zumindest eine Störfläche hat, die für die Durchmischung des das Spiralgehäuse durchströmenden Fluides sorgt.
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Vorzugsweise ist die zumindest eine Störfläche eine konkave Fläche, die durch einen Schlitz oder eine Ausnehmung in der Seitenwand gebildet ist.
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Vorzugsweise ist die zumindest eine Störfläche durch einen Schlitz in der Seitenwand gebildet, der sich in einer zur Endwand nichtparallelen Richtung erstreckt.
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Vorzugsweise erstreckt sich der zumindest eine Schlitz in einer zur Motorachse im Wesentlichen parallelen Richtung.
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Vorzugsweise ist die zumindest eine Störfläche durch zumindest einen Vorsprung an der Innenfläche der Seitenwand gebildet.
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Vorzugsweise ist der Vorsprung halbkugelig, teilweise kugelig, konisch, pyramidenförmig oder keilförmig.
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Vorzugsweise ist der Vorsprung einstückig mit der Seitenwand ausgebildet.
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Vorzugsweise umfasst das Spiralgehäuse eine Mehrzahl von Störflächen, die an Positionen angeordnet sind, die in einer Richtung entlang der Motorachse beabstandet sind.
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Vorzugsweise umfasst die zumindest eine Störfläche zumindest eine konkave Fläche, die durch einen Schlitz oder eine Ausnehmung in der Innenfläche der Seitenwand gebildet ist, und zumindest eine konvexe Fläche, die durch einen Vorsprung an der Innenfläche der Seitenwand gebildet ist.
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Vorzugsweise umfasst das Spiralgehäuse eine Mehrzahl von Störflächen, die in regelmäßigen Winkelabständen entlang der Umfangsrichtung der Innenfläche der Seitenwand angeordnet sind.
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Vorzugsweise umfasst das Spiralgehäuse eine Mehrzahl von Störflächen, die an einer von mindestens zwei unterschiedlichen, in einer Richtung entlang der Motorachse beabstandeten Positionen angeordnet sind, wobei die Störflächen durch Vorsprünge und/oder Ausnehmungen gebildet sind.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Spiralgehäuse angegeben, umfassend: eine Endwand; eine sich von der Endwand erstreckende Seitenwand, wobei die Seitenwand und die Endwand zusammenwirkend eine Pumpenkammer definieren; und einen Einlass und einen Auslass, die beide mit der Pumpenkammer in Verbindung stehen; wobei die Innenfläche der Seitenwand zumindest eine Störfläche für die Durchmischung des das Spiralgehäuse durchströmenden Fluides aufweist.
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In den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erzeugt das Spiralgehäuse ein Geräusch, das einen relativ monotones Geräusch oder eine relativ monotone Frequenz hat. Im Vergleich zu dem unstetigen Geräusch ist dieses Geräusch aufgrund der empfundenen besseren Klangqualität leichter erträglich, obwohl das tatsächliche Volumen oder die Lautstärke des Geräusches möglicherweise weitgehend ähnlich ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nunmehr anhand eines Beispiels beschrieben, wobei auf die Figuren der anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Identische Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Figur erscheinen, tragen in sämtlichen Figuren, in denen sie erscheinen, die gleichen Bezugszeichen. Die Dimensionen von Komponenten und Merkmalen, die in den Figuren dargestellt sind, sind allgemein im Hinblick auf eine übersichtliche Darstellung gewählt und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Die Figuren sind im Folgenden aufgelistet.
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1 zeigt eine Entwässerungspumpe gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine Ansicht eines Spiralgehäuses und eines Flügelrads, die Teil der Pumpe von 1 sind, von unten;
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3 ist eine isometrische Ansicht des Spiralgehäuses von 2 aus einem anderen Betrachtungswinkel;
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4 ist eine Innenansicht eines Spiralgehäuses und eines Flügelrads gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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5 ist eine Innenansicht eines Spiralgehäuses gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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6 ist eine Innenansicht eines Spiralgehäuses gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine erste bevorzugte Ausführungsform einer Entwässerungspumpe ist in den 1 bis 3 gezeigt. Die Pumpe 10 umfasst einen Motor 12, ein Spiralgehäuse 30, das zur Bildung einer Pumpenkammer mit dem Motor 12 verbunden ist, und ein Flügelrad 20, das durch den Motor 12 angetrieben wird und in der Pumpenkammer angeordnet ist.
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Der Motor 12 definiert eine Motorachse (nicht gezeigt), um die sich ein Läufer (nicht gezeigt) dreht. Der Motor hat einen Ständer 14 und eine Halterung 24. Der Läufer ist mit dem Ständer 14 magnetisch gekoppelt, so dass er durch den Ständer gedreht wird, und ist in Lagern gelagert. Die Halterung 24 ist mit dem Ständer 14 verbunden, bildet einen Teil des Ständergehäuses und vervollständigt mit dem Spiralgehäuse die Pumpenkammer. Während die Halterung eine Durchgangsöffnung für den Durchtritt einer Läuferwelle aufweisen kann, die dann eine Dichtung zwischen der Halterung 24 und der Welle erfordert, um einen Flüssigkeitsaustritt aus der Pumpe zu verhindern, entspricht der dargestellte und bevorzugte Motor dem Nassläufer-Typ, wie er für Entwässerungspumpen in Kleingeräten typisch ist. Bei der Ausbildung als Nassläufer bildet die Halterung eine dünnwandige Tasche oder Ummantelung 18, in der der Läufer und die Läuferlager angeordnet sind, wodurch die Pumpenkammer sollständig gegenüber dem Rest des Motors abgedichtet ist. Die durch den Ständerkern 16 gebildeten Ständerpole interagieren durch die Wand der Ummantelung 18 magnetisch mit dem Läufer.
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Das Spiralgehäuse 30 hat eine kreisförmige Endwand 32, eine rohrförmige Seitenwand 33, einen Einlass 35 und einen Auslass 36. Die Seitenwand 33 erstreckt sich in der axialen Richtung der Motorachse, senkrecht von der Endwand 32 und ist abgedichtet mit der Halterung 24 verbunden, wodurch die Pumpenkammer 34 für das Flügelrad 20 und das Fluid definiert wird. Der Einlass 35 erstreckt sich von der Endwand 32 nach außen. Der Auslass 36 erstreckt sich von der Seitenwand 33 in einer zur Motorachse allgemein senkrechten Richtung nach außen. Der Einlass 35 und der Auslass 36 verbinden die Pumpenkammer 34 mit der Außenseite. Das Spiralgehäuse hat Positionierungsfahnen 37, die durch eine Schraubbewegung in Arretierungen 25 einrasten, die an der Halterung 24 gebildet sind. Ferner ist der Spiralgehäuse durch Schrauben 26 an der Halterung 24 gesichert.
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Die Seitenwand 33 hat eine Innenfläche 38, die die Pumpenkammer 34 teilweise umschließt. Die Innenfläche 38 hat eine Anzahl von Störflächen 42 und 52 (2 und 4). Die Störflächen 42, 52 sind angeordnet, um während der Luft/Wasser-Phase das über den Einlass 35 in das Spiralgehäuse einströmende Fluid aufzubrechen. Das heißt, die Störflächen sorgen für eine abrupte Änderung der Innenwandfläche, wodurch das Fluid abrupt umgelenkt und eine stärkere Turbulenz oder Durchmischung des Fluides in der Pumpenkammer bewirkt wird, um die Luft in dem gesamten Wasser fein zu verteilen. Solchermaßen sorgt die feine Vermischung von Luft und Wasser für eine konstante Belastung des Flügelrads 20, wodurch das durch die Pumpe erzeugte Geräusch nicht unstet, sondern monoton oder konstant klingt. Im Vergleich zu dem unsteten Geräusch, das durch übliche Spiralgehäuse erzeugt wird, hat dieses stete Geräusch eine relativ einheitliche Frequenz bzw. eine bessere Klangqualität und ist deshalb leichter erträglich. Auch ändern die Störflächen 42, 52 den Strömungsweg des Fluides durch die Pumpenkammer und reduzieren den Aufprall des Fluides auf das Spiralgehäuse 30.
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Es wird insbesondere auf 2 Bezug genommen, wobei in einer ersten Ausführungsform der Erfindung das Spiralgehäuse 30 eine Anzahl von Vorsprüngen 40 hat, die von der Innenfläche 38 nach innen vorspringen. Die Vorsprünge 40 können einstückig mit der Seitenwand 33 ausgebildet sein. Jeder Vorsprung 40 ist im Wesentlichen halbkugelig oder zumindest teilweise kugelig, und seine Oberfläche bildet die Störfläche 42. Die Störfläche 42 steht im Wesentlichen der Strömungsrichtung (durch den Pfeil angegeben) des Fluides in der Pumpenkammer 34 entgegen. Die Vorsprünge 40 sind vorzugsweise in regelmäßigen Winkelabständen entlang der Umfangsrichtung der Innenfläche 38 angeordnet. Wie 3 zeigt, sind die Vorsprünge 40 vorzugsweise in verschiedenen Ebenen, die in Richtung der Motorachse beabstandet sind, zentriert. Optional können die Vorsprünge abwechselnd an einer der beiden axial beabstandeten Ebenen zentriert sein.
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Es versteht sich, dass die Form der Vorsprünge 40 nicht auf eine Halbkugel beschränkt ist. In anderen Ausführungsformen kann der Vorsprung 40 beispielsweise im Wesentlichen konisch, pyramidenförmig oder keilförmig sein, während die Störfläche 42 jeweils gekrümmt/bogenförmig, eben/dreieckig oder eben/rechteckig ist.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat der Spiralgehäuse 30, wie in 4 dargestellt, eine Anzahl von Schlitzen 50 in der Innenfläche 38, die sich in Richtung der Motorachse erstrecken. Die Schlitze 50 sind vorzugsweise in regelmäßigen Winkelabständen entlang der Umfangsrichtung der Innenfläche 38 angeordnet. Ein Bereich der Innenfläche jedes Schlitzes bildet die Störfläche 52. Die Störfläche 52 steht im Wesentlichen der Strömungsrichtung (durch den Pfeil angegeben) des Fluides in der Pumpenkammer 34 entgegen.
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Es versteht sich, dass bei einer Erstreckungsrichtung der Schlitze 50, die nicht senkrecht zur Motorachse ist, die Störfläche 52 immer noch ihre Funktion ausüben kann, nämlich das durch das Spiralgehäuse 30 strömende Fluid aufzubrechen oder zu durchmischen. Aus diesem Grund ist die Erstreckungsrichtung jedes Schlitzes 50 nicht auf eine zur Motorachse parallele Richtung beschränkt. Desgleichen versteht sich, dass die Schlitze 50 Ausnehmungen wie beispielsweise die Ausnehmungen 54 in dem Spiralgehäuse 30 von 5 sein können, wobei ein Teil der Innenfläche jeder Ausnehmung 54 die Störfläche 52 bildet.
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In einer anderen Ausführungsform, die in 6 gezeigt ist, hat die Innenfläche 38 des Spiralgehäuses 30 der Störfläche 42 ähnliche konvexe Störflächen und der Störfläche 52 ähnliche konkave Störflächen. Das heißt, sie hat sowohl Vorsprünge 40 als auch Schlitze 50 oder Ausnehmungen 54. In anderen Ausführungsformen hat das Spiralgehäuse 30 nur konvexe Störflächen 42 oder konkave Störflächen 52. Es versteht sich, dass die Positionen des Einlasses 35 und des Auslasses 36 nicht auf die dargestellten Positionen beschränkt sind.
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In den dargestellten Beispielen ist der Motor ein Permanentmagnet-Synchronmotor, der sich in beiden Richtungen drehen kann, so dass die Vorsprünge, Schlitze und Ausnehmungen symmetrisch sind, um unabhängig von der Drehrichtung des Motors gleiche Störflächen zu bilden. Bei einer Pumpe, die nur in einer Richtung betrieben werden kann, müssen die Vorsprünge, Schlitze und Ausnehmungen nicht symmetrisch sein, solange die Störflächen derart angeordnet sind, dass das Fluid an den Störflächen anprallt.
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Verben wie ”umfassen”, ”aufweisen”, ”enthalten” und ”haben” sowie deren Abwandlungen in der Beschreibung und in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung sind in einem einschließenden Sinne zu verstehen. Sie geben an, dass das genannte Element vorhanden ist, schließen jedoch nicht aus, dass noch weitere Elemente vorhanden sind.
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Wenngleich die Erfindung mit Bezug auf eine oder mehrere bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedene Modifikationen möglich sind, weshalb der Schutzumfang der Erfindung durch die anliegenden Ansprüche definiert wird.
