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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizpumpe und vor allem eine Heizpumpe, bei der die Kontaktfläche zwischen einem Heizelement und einem Fluid durch die Verwendung eines gewundenen Heizrohrs vergrößert ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Der Entwicklung in der Maschinenbauindustrie folgend sind zahlreiche energieliefernde Systeme schnell weiterentwickelt worden. Einhergehend mit einem immer größer werdenden Energiebedarf finden Heizpumpen eine immer breitere Anwendung.
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Die Heizpumpe umfasst ein Pumpengehäuse, das eine Kammer, ein Heizelement, das an dem Pumpengehäuse befestigt ist und in die Kammer aufgenommen ist, ein Laufrad, das in die Kammer aufgenommen ist, aufweist, und einen Motor, der an dem Pumpengehäuse befestigt ist, um das Laufrad anzutreiben. Die herkömmliche Heizpumpe umfasst den Motor und ein Laufrad, das von dem Motor angetrieben wird. Das Laufrad treibt das Fluid durch einen Einlass in das Pumpengehäuse und treibt das Fluid durch einen Auslass aus dem Pumpengehäuse heraus. Das Fluid in der Pumpe wird für den Wärmeaustausch mit einem Heizrohr in Kontakt gebracht. Das Heizrohr ist üblicherweise an einer Kopfplatte der Pumpe befestigt, so dass die Kopfplatte aufgeheizt wird und Wärme an die Umgebung abgegeben wird, was zu einer Energieverschwendung führt. Zusätzlich setzt das Heizrohr das Aufheizen auch dann fort, wenn es keinen Durchfluss durch die Pumpe gibt, was zu einer gefährlichen Situation führen kann, wie einem Feuer durch Überhitzen. Weiterhin ist das Heizrohr üblicherweise in einem Innenbereich des Motors angeordnet, was zu einer großen Längenausdehnung der Heizpumpe führt. Dies ist nachteilig für die Konstruktion des Geräts, in dem die Heizpumpe verwendet wird.
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Die Fachleute haben daher an der Entwicklung eines neuen Typs ein Heizpumpe gearbeitet, um die obigen Problemen zu lösen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung stellt einen neuen Typ einer Heizpumpe bereit, mit der die Probleme des Stands der Technik einer übergroßen Längenausdehnung der Heizpumpe, einer geringen Wärmeaustauscheffizienz und eines schnellen Auftretens einer Überhitzung des gewundenen Heizrohrs im Stand der Technik zu lösen.
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Gemäß der vorliegende Erfindung wird eine Heizpumpe konzipiert. Die Heizpumpe umfasst einen Pumpenkörper und einen Antriebsmotor. Der Pumpenkörper weist ein Pumpengehäuse mit einem Wassereinlass und einem Wasserauslass, ein Heizelement, das in einem Innenbereich des Pumpengehäuses befestigt ist, und ein mit dem Antriebsmotor verbundenes Laufrad auf. Das Heizelement weist Anschlussstücke und ein gewundenes Heizrohr auf, das zwischen den Anschlussstücken angeschlossen ist und zu einem Bogen gekrümmt ist. Das Laufrad ist bei einem oberen Teil des Pumpengehäuses angeordnet, ein Ende des Antriebsmotors ist benachbart zu dem Laufrad angeordnet, und das gewundene Heizrohr umkreist einen radialen Seitenbereich eines Teils des Antriebsmotors.
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Vorzugsweise umfasst das Pumpengehäuse einen oberen Gehäusebereich und einen unteren Gehäusebereich, umfasst der obere Gehäusebereich eine Kopfplatte, umfasst der untere Gehäusebereich eine Bodenplatte, sind der obere Gehäusebereich und der untere Gehäusebereich durch ein zentrales isolierendes Teil voneinander isoliert, wobei das zentrale isolierende Teil eine sich in Richtung des Laufrades erstreckende zylindrische Hülse umfasst, die einen Teil des Antriebsmotors aufnimmt, und umkreist das gewundene Heizrohr einen Umfang der zylindrischen Hülse.
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Vorzugsweise ist die Kopfplatte aus einem Kunststoff hergestellt, tritt das gewundene Heizrohr durch die Kopfplatte hindurch, um die Anschlussstücke zu bilden, und sind sie durch Flansche an der Kopfplatte befestigt, und haben andere Abschnitte des gewundenen Heizrohrs keinen Kontakt mit der Kopfplatte.
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Vorzugsweise ist das gewundene Heizrohr mit einem Thermostatregler ausgestattet, erstreckt sich ein Ende des Thermostatreglers für die Verbindung mit einer Stromleitung des gewundenen Heizrohrs aus der Kopfplatte heraus.
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Vorzugsweise ist eine Thermosicherung in einem Innenbereich des gewundenen Heizrohrs angeordnet.
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Vorzugsweise ist die Bodenplatte mit einem Kühlgebläse ausgestattet, das mit dem Antriebsmotor verbunden ist.
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Vorzugsweise umfasst das gewundene Heizrohr eine Spiralumdrehung, die sich entlang einer Umfangsrichtung des Antriebsmotors erstreckt.
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Vorzugsweise umfasst das gewundene Heizrohr drei Spiralumdrehungen, die sich entlang einer Umfangsrichtung des Antriebsmotors erstrecken.
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Vorzugsweise ist der Antriebsmotor ein Gleichstrommotor.
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Die oben bevorzugten Bedingungen können frei kombiniert werden, um verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu verwirklichen, so lange eine derartige Kombination mit dem in Einklang steht, was auf dem Fachgebiet allgemein anerkannt ist.
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Die Vorteile der vorliegenden Erfindung schließen ein, dass die Heizpumpe eine rationale Konstruktion und eine hohe Wärmeaustauscheffizienz hat; dass der Hilfsmotor weniger Energie benötigt. Die axiale Abmessung der Wasserpumpe ist deutlich verringert. Für die Kopfplatte des Pumpengehäuses wird ein Kunststoff verwendet, und sie ist von dem Heizelement thermisch isoliert, wodurch vermieden wird, dass sich der Anwender an der Kopfplatte verbrüht.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer Heizpumpe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine Querschnittsansicht der Heizpumpe.
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3 ist eine Teilansicht des Heizrohrs der Heizpumpe, wobei ein Abschnitt des Pumpengehäuses entfernt ist.
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4 veranschaulicht die Stromleitungen am Kopf der Heizpumpe, wobei ein Kopfabschnitt des Pumpengehäuses entfernt ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Figuren nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind und das Elemente mit ähnlichen Strukturen oder Funktionen im Allgemeinen zum Zweck der Veranschaulichung in allen Figuren durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet werden. Es ist außerdem zu beachten, dass die Figuren nur dafür vorgesehen, die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen zu vereinfachen. Die Figuren veranschaulichen nicht jeden Aspekt der beschriebenen Ausführungsformen und schränken den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung nicht ein.
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer Heizpumpe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Heizpumpe 10 weist einen oberen Gehäusebereich 100 und einen unteren Gehäusebereich 200 auf. Ein Wasserpumpen-Laufrad ist in einem Innenbereich des oberen Gehäusebereichs 100 angeordnet. Ein Antriebsmotor ist in einem Innenbereich des unteren Gehäusebereichs 200 angeordnet, um das Wasserpumpen-Laufrad anzutreiben. Der obere Gehäusebereich weist einen Wassereinlass 110 und einen Wasserauslass 120 auf. Wasser fließt durch den Wassereinlass 110 in den Pumpenkörper hinein und wird, angetrieben durch das Laufrad, durch den Wasserauslass 120 wieder hinausbefördert.
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2 ist eine Querschnittsansicht der Heizpumpe 10. Eine Kopfplatte 160 ist am Kopf des oberen Gehäusebereichs 100 angeordnet. Ein Laufrad 150 zum Pumpen des Wassers und ein gewundenes Heizrohr 170 sind unterhalb der Kopfplatte 160 angeordnet. Der obere Gehäusebereich 100 und der untere Gehäusebereich 200 sind durch ein zentrales isolierendes Teil 140 voneinander isoliert. Das zentrale isolierende Teil 140 weist eine zylindrische Hülse, die sich in Richtung des Laufrades erstreckt, zum Aufnehmen eines Teils des Antriebsmotors 220 auf. Das zentrale isolierende Teil 140 isoliert den oberen Gehäusebereich 110 von dem unteren Gehäusebereich 120, so dass das Wasser nur innerhalb des oberen Gehäusebereichs fließt.
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Sowohl der obere Gehäusebereich 100 als auch der untere Gehäusebereich 200 weist eine im Wesentlichen zylindrische Seitenwand auf. Die Seitenwand, die Kopfplatte 160 und das zentrale isolierende Teil 140 definieren zusammenwirkend einen oberen Hohlraum 180. Das gewundene Heizrohr 170 ist an der Kopfplatte 160 befestigt und erstreckt sich einen Seitenbereich der zylindrischen Hülse umkreisend nach unten. Der Hohlraum 180 ist durch den Wasserauslass 120 und den Wassereinlass 110 mit dem Raum außerhalb des oberen Gehäusebereichs 110 in Durchflussverbindung. Während das Wasser durch das Laufrad zu dem Wasserauslass 120 hin getrieben wird, kontaktiert das Wasser das heizende Teil und wird so aufgeheizt. Auf diese Weise wird durch die Heizpumpe 10 sowohl die kinetische Energie des Wassers erhöht als auch das Wasser erhitzt.
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Am Bodenende des unteren Gehäusebereichs 200 ist eine Bodenplatte ausgebildet. Die Seitenwand, die Bodenplatte 210 und das zentrale isolierende Teil 140 definieren zusammenwirkend einen unteren Hohlraum 280. Der Antriebsmotor 220 ist innerhalb des unteren Hohlraums 280 angeordnet und erstreckt sich in das zentrale isolierende Teil 140. Am Bodenende des Motors 220 ist ein Kühlgebläse 230 angeordnet. Das Kühlgebläse 230 ist mit einer Antriebswelle des Motors 220 verbunden, um den Motor zu kühlen, wenn der Motor rotiert.
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Das Laufrad 150 ist durch eine abdichtende Baugruppe an der Kopfplatte 160 befestigt und ist in dem oberen Hohlraum 180 aufgenommen, und es ist daher um eine zentrale Achse eines Lagers relativ zu der Kopfplatte 160 drehbar. Die rotierende Welle des Motors 220 ist fest mit dem Laufrad 150 verbunden, so dass der Motor 220 das Laufrad 150 zu dessen Drehbewegung antreiben kann. Eine äußere Abdeckung 162 ist auf einer dem Laufrad gegenüberliegenden Seite der Kopfplatte 160 montiert, die die Kopfplatte 160 und die Anschlussstücke des Heizelements 170 abdeckt und nur einen erforderlichen elektrischen Anschluss für die Stromversorgung des Heizelements 170 darbietet.
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3 und 4 sind Teilansichten des Heizrohrs 170 der Heizpumpe 10, wobei ein Abschnitt des Pumpengehäuses entfernt ist. Das Heizelement 170 weist Anschlussstücke 173 und ein gewundenes Heizrohr 171 auf, das zwischen den Anschlussstücken angeschlossen ist. Verglichen mit den Anschlusstücken 173 ist das gewundene Heizrohr 171 aus einem Material hergestellt, das einen höheren elektrischen Widerstand hat. Das gewundene Heizrohr 171 ist zu einem Bogen nahe einem Kreis gekrümmt. Von den beiden distalen Enden des Bogens biegen die Anschlussstücke ab und erstrecken sich parallel zueinander in einer Richtung senkrecht zu einer Ebene, in der das gewundene Heizrohr 171 angeordnet ist. Das gewundene Heizrohr 171 ist bei dem Seitenbereich der zylindrischen Hülse des zentralen isolierenden Teils 140 umgebend angeordnet. Da der Antriebsmotor 220 teilweise in der zylindrischen Hülse angeordnet ist, umgibt das gewundene Heizrohr einem Umfang des Abschnitts des Antriebsmotors. Auf diese Weise überlappen das gewundene Heizrohr und der Motor einander teilweise in axialer Richtung, wodurch die Gesamtlänge der Heizpumpe verringert wird.
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Die beiden Anschlussstücke 173 des Heizrohrs 170 erstrecken sich beide durch die Kopfplatte 160 bis auf die Außenseite der Kopfplatte. Jedes der beiden Anschlussstücke 173 ist durch eine Leitung 176 zum Anschließen des Stromes mit dem elektrischen Verbindungsanschluss 175 verbunden. Die Anschlussstücke 173 sind durch einen Flansch an der Kopfplatte 160 befestigt. Das gewundene Heizrohr 171 hat keinen Kontakt mit der Kopfplatte und ist innerhalb des oberen Hohlraums vollständig aufgehängt.
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In einer Ausführungsform ist das gewundene Heizrohr 175 mit einem Thermostatregler 172 ausgestattet. Ein Ende des Thermostatreglers 172 auf dem gewundenen Heizrohr 171 angeordnet, um die Temperatur des gewundenen Heizrohrs 171 zu messen, und das andere Ende erstreckt sich aus der Kopfplatte 160 heraus, wo es mit der leitfähigen Leitung verbunden ist. Wenn die Temperatur des gewundenen Heizrohrs 171 zu hoch ist, unterbricht der Thermostatregler 172 die stromleitende Leitung, so dass das gewundene Heizrohr das Heizen beendet. Nach einem Absinken der Temperatur verbindet der Thermostatregler 172 die stromleitende Leitung wieder, um das Heizen fortzusetzen. Auf diese Weise kann die Gefahr auf Grund eines Überhitzens des gewundenen Heizrohrs 171 vermieden werden, wenn kein Wasser durch die Heizpumpe 10 fließt.
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In einer Ausführungsform weist das gewundene Heizrohr 171 eine darin angeordnete Thermosicherung auf. Wenn das gewundene Heizrohr 171 überhitzt wird, brennt die Thermosicherung durch, wodurch der elektrische Strom unterbrochen wird, wodurch das Gerät ebenfalls geschützt werden kann. Wenn die Thermosicherung durchbrennt, muss die durchgebrannte Thermosicherung durch eine neue ersetzt werden, um die Heizpumpe weiterverwenden zu können.
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In dieser Ausführungsform sind der obere Gehäusebereich 100 und der untere Gehäusebereich 200 durch Schrauben fest miteinander verbunden. Es wird darauf hingewiesen, dass der obere Gehäusebereich und der untere Gehäusebereich in einer anderen geeigneten Weise, wie durch Schnappverschlüsse, verbunden werden können.
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Im Betrieb tritt ein Fluid wie Wasser durch einen Wassereinlass 110 in das Laufrad 150 ein und wird, nachdem es durch das Laufrad 150 beschleunigt worden ist, zu dem Wasserauslass 120 hingetrieben. Während das Fluid zu dem Wasserauslass 120 fließt, tritt sie mit dem gewundenen Heizrohr 171 in Kontakt und wir so aufgeheizt. In einer Ausführungsform weist das gewundene Heizrohr 171 nur eine Umdrehung auf, was einem Fluid einen geringen Widerstand bietet. In einer anderen Ausführungsform kann das gewundene Heizrohr 171 drei Umdrehungen haben, wodurch das Ergebnis des Aufheizens des Fluids verbessert wird.
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Der Motor 220 ist ein Hochspannungsgleichstrommotor. Alternativ kann der Motor 220 auch ein sonstiger geeigneter Typ eines Motors sein.
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Die Heizpumpe der vorliegenden Erfindung ist wie oben ausreichend beschrieben worden. In dieser Heizpumpe überlappen das gewundene Heizrohr und der Antriebsmotor teilweise in der axialen Richtung miteinander, wodurch die axiale Ausdehnung der Heizpumpe verringert wird. Durch thermisches Isolieren des gewundenen Heizrohrs von dem Gehäuse wird die Wärmeaustauscheffizienz verbessert.
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Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf ein oder mehrere bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wird, ist es den Fachleute ersichtlich, dass verschiedene Abwandlungen möglich sind. Daher wird der Schutzbereich der Erfindung durch Bezugnahme auf die folgenden Ansprüche festgelegt.
