-
Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere eine Kreiselpumpe, mit einem innerhalb eines Motorgehäuses gelagerten Antriebsmotor und einem auf dem Motorgehäuse montiertem Elektronikgehäuse, wobei die elektrische Verbindung zwischen Motor und Elektronik mittels Steckverbindung umfassend ein erstes Steckerteil und ein komplementäres zweites Steckerteil realisiert ist.
-
Moderne drehzahlgeregelte Pumpen umfassen einen elektromotorisch arbeitenden Pumpenantrieb. Zur Drehzahlregelung der Pumpe wird ein Frequenzumrichter eingesetzt, der üblicherweise in einem dedizierten Elektronikgehäuse untergebracht ist. Das Elektronikgehäuse sitzt oftmals umfangs- oder stirnseitig auf oder an dem metallischen Motorgehäuse. Bislang musste im Defektfall der Pumpenelektronik das gesamte Aggregat gewechselt werden, ein gesonderter Austausch der Elektronik bzw. des gesamten Elektronikgehäuses war nicht vorgesehen.
-
Im Hinblick auf die Nachhaltigkeit ist es jedoch wünschenswert, bessere Reparaturmöglichkeiten zu bieten, um im Defektfall den unkomplizierten Austausch der defekten Einzelkomponente zu ermöglichen. Dies gilt insbesondere für die Pumpenelektronik, die im Defektfall als separate Komponente vollständig austauschbar sein soll, idealerweise auch durch eine nicht spezialisierte Fachkraft oder den technischen Laien. Dies setzt voraus, dass sowohl die mechanische Anbindung des Elektronikgehäuses am Motorgehäuse als auch die elektrische Kontaktierung zwischen Elektronik und Antrieb unkompliziert und ohne handwerklichen Aufwand gelöst und wiederhergestellt werden kann. Dazu kann die elektrische Verbindung mittels Steckverbindung realisiert sein, beispielsweise mittels einem ersten Steckerteil und einem komplementären zweiten Steckerteil, bspw. einem Stecker-Buchse-Paar. Problematisch können hierbei gewisse Fertigungstoleranzen sein, sowohl im Bereich der verbauten Gehäuserohteile als auch der Lagerung der Steckerteile am jeweiligen Gehäuseteil bzw. den Platinen/Motorwindungen, was zur Folge haben kann, dass die Steckerteile bei der Pumpenmontage nicht exakt zueinander ausgerichtet sind. Dies erschwert den Steckerschluss bzw. kann zu Schäden oder einer fehlerhaften Kontaktierung führen.
-
Es besteht daher der Wunsch nach einer verbesserten Ausführung einer solchen Steckverbindung, die im Optimalfall etwaige Fertigungstoleranzen ausgleichen kann und dennoch eine einfache und für den technischen Laien unproblematisch realisierbare mechanische Verbindungsherstellung gewährleistet.
-
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Pumpe gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungen der Pumpe sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein erstes Steckerteil zumindest abschnittsweise, idealerweise vollumfänglich, durch eine Steckerschürze umgeben ist, die durch eine vom Gehäuseboden auskragende Wandung gebildet ist. In der Regel ist in der Gehäusewandung des jeweiligen Gehäuseteils (Elektronik- oder Motorgehäuse) eine Öffnung vorhanden, durch diese das erste Steckerteil von außen zugänglich ist. Gemäß der Erfindung weist die Gehäusefläche im Öffnungsbereich eine nach außen, bspw. senkrecht von der Gehäusefläche auskragende Wandung auf, die das Steckerteil vollumfänglich bzw. zumindest abschnittsweise in Form einer Steckerschürze umgibt.
-
Das Steckerteil ragt vorzugsweise aus der Öffnung heraus, dies muss jedoch nicht zwingend so sein. Ein wesentlicher Punkt der Erfindung besteht darin, dass die ausgebildete Steckerschürze das Steckerteil überragt. Dadurch bildet die Steckerschürze eine Führungshilfe beim Zusammenfügen der Steckerteile, denn beim Zusammenfügen der Gehäuseteile muss das komplementäre zweite Steckerteil des anderen Gehäuseteils zunächst in das Innere der Schürze eingeführt werden. Die Steckerschürze sorgt somit zu einer Vorausrichtung des komplementären zweiten Steckerteils, bis dieses beim weiteren Zusammenführen der Gehäuseteile mit dem Steckerteil innerhalb der Schürze in Kontakt tritt und es zum Verbindungsschluss der Steckerteile kommt.
-
Bevorzugt ist das von der Steckerschürze umgebene erste Steckerteil mit einer Elektronikkomponente innerhalb des Elektronikgehäuses fest verbunden. Die Steckerschürze wird somit durch eine Gehäusefläche des Elektronikgehäuses gebildet. Das komplementäre zweite Steckerteil ist fest mit dem Motor verbunden und tritt durch eine Öffnung des Motorgehäuses nach außen. Alternativ könnte das erste Steckerteil und die Steckerschürze am Motor vorgesehen sein, das komplementäre zweite Steckerteil wäre dann fester Bestandteil der Elektronik innerhalb des Elektronikgehäuses.
-
Von besonderem Vorteil ist es, wenn das komplementäre Steckerteil schwimmend und/oder verkippbar an seinem Gehäuse, insbesondere an dem Motorgehäuse gelagert ist. Die schwimmende Lagerung bietet zusätzliche Freiheitsgrade zum Ausgleich etwaiger Positionsungenauigkeiten beim Steckerschluss. Ideal ist eine schwimmende Lagerung in Horizontalrichtung, d.h. quer zur Steckerachse. Ergänzend kann das Steckerteil auch vertikal schwimmend und/oder kippbar gelagert sein, insbesondere um eine Horizontal- und/oder Vertikalachse kippbar sein.
-
Wie bereits vorstehend erläutert wurde, ist das erste Steckerteil vorzugsweise Bestandteil des Elektronikgehäuses. Das Elektronikgehäuse kann in der Regel einen Kühlkörper zur Kühlung der darin untergebrachten Leistungselektronik umfassen. Das Elektronikgehäuse kann einteilig oder mehrteilig ausgestaltet sein. Bevorzugt erfolgt die Montage des Elektronikgehäuses auf dem Motorgehäuses mittels des Kühlkörpers, d.h. das Elektronikgehäuse liegt mit dem Kühlkörper umfangsseitig auf dem Motorgehäuse auf. Der Kühlkörper weist dann eine entsprechende Öffnung auf, durch diese das erste Steckerteil von außen zugänglich oder nach außen durchgeführt ist. Ferner ist im Bereich der Öffnung des Kühlkörpers die entsprechende Steckerschürze am Kühlkörperboden ausgeformt, idealerweise in Form einer nach außen auskragenden Rippe.
-
Zwischen dem ersten Steckerteil und der geformten Steckerschürze kann zumindest abschnittsweise ein umlaufendes Spiel zwischen 0,3 mm und 1 mm bestehen. Dadurch wird ausreichend Platz für das komplementäre zweite Steckerteil bereitgestellt, um eine ordnungsgemäße Vorausrichtung erzielen zu können. Bevorzugter Weise genügt ein Spiel zwischen 0,4 mm und 0,8 mm. Idealerweise existiert ein Spiel von etwa 0,5 mm zwischen Schürzenwandung und erstem Steckerteil. Das Spiel muss nicht vollumfänglich konstant sein, sondern kann über den Umfang variieren. Gemäß bevorzugter Ausführung ist ein überwiegendes Spiel im oben definierten Bereich vorgesehen. In wenigstens einem Teilabschnitt liegt die Schürzenwandung jedoch deutlich größer beabstandet zum ersten Steckerteil, um hier einen zusätzlichen Aufnahmeraum für Geometrien zu schaffen, die im Bereich um das komplementäre zweite Steckerteil ausgebildet sind.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann das komplementäre zweite Steckerteil innerhalb einer vom Boden des Gehäuses ausgeformten Umrandung liegen. Ähnlich wie die Steckerschürze des anderen Gehäuseteils kann eine solche Umrandung das komplementäre zweite Steckerteil vollumfänglich umgeben, wobei hier jedoch wesentlich ist, dass das komplementäre zweite Steckerteil die Umrandung überragt. Vorzugsweise ist die Umrandung des komplementären zweiten Steckerteils derart dimensioniert, dass diese ebenfalls in das Innere der Steckerschürze des ersten Steckerteils eingeführt wird.
-
Die Umrandung kann das komplementäre zweite Steckerteil zumindest abschnittsweise umlaufend umgeben, wobei auch hier ein Spiel zwischen 0,3 mm und 1 mm, bevorzugt zwischen 0,4 und 0,8 mm und idealerweise von etwa 0,5 mm gegeben ist.
-
Das komplementäre zweite Steckerteil kann mit einer senkrecht von der Steckerachse auskragenden Fixierungsfläche, insbesondere laschenähnliche Fixierungsfläche ausgestaltet sein. Eine in der Umrandungsfläche ausgebildete Absatzfläche dient zur Auflage der Fixierungsfläche. Eine zusätzliche mechanische Verbindung zwischen Fixierungsfläche und Absatzfläche dient zur Spielbegrenzung, insbesondere des Axialspiels. Vorzugsweise ist die Fixierungsfläche mit der Absatzfläche verschraubt.
-
Wie bereits vorstehend beschrieben wurde, kann die Steckerschürze des ersten Steckerteils einen eine Ausnehmung bildenden Teilbereich aufweisen, durch diesen Geometrien beim Fügeprozess aufnehmbar sind. Die Ausnehmung kann vorzugsweise an die Form der Absatzfläche der Umrandung des komplementären zweiten Steckerteils angepasst sein, so dass die Absatzfläche nebst Fixierungsfläche und gegebenenfalls Verschraubung innerhalb der Steckerschürze Platz finden.
-
Beide Steckerteile können mit Einführschrägen als zusätzliche Einführhilfe an ihren äußeren Enden ausgestaltet sein. Die Einführungsschrägen können auch fertigungsbedingt durch Entformungsschrägen gebildet sein. Auch die innere Schürzenwandung und/oder die äußere Fläche der Umrandung des komplementären zweiten Steckerteils können mit Einführschrägen versehen sein.
-
Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen nachfolgend anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
- 1: eine perspektivische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Pumpe,
- 2: eine Unteransicht des Elektronikgehäuses der erfindungsgemäßen Pumpe,
- 3: eine Draufsicht auf das Motorgehäuse nebst hydraulischem Pumpenteil,
- 4a: eine Vorderansicht auf die vordere Stirnseite des Motors der Pumpe zu Beginn der Montage des Elektronikgehäuses,
- 4b: eine Schnittdarstellung entlang der Achse A-A der 4a,
- 4c: eine Detailvergrößerung der 4b,
- 5a-5c: die Darstellungen der 4a, 4b, 4c während der Montage des Elektronikgehäuses und
- 6a-6c: die Darstellungen der 4a-4c nach erfolgter Montage des Elektronikgehäuses.
-
1 zeigt eine perspektivische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Pumpe, hier bspw. ausgeführt als Kreiselpumpe, mit einem hydraulischen Pumpenteil 1, einem elektrischen Antriebsmotor 2 mit metallischem Motorgehäuse 3 sowie einem auf dem Motorgehäuse 3 umfangseitig montierten Elektronikgehäuse 10 zur Unterbringung eines Frequenzumrichters sowie einer Pumpensteuerung bzw. Pumpenregelung.
-
2 zeigt eine Draufsicht auf die Unterseite des Elektronikgehäuses 10 für die erfindungsgemäße Pumpe. Die Unterseite des Elektronikgehäuses 10 ist als Kühlkörper 11 ausgestaltet, der sich durch eine Vielzahl von parallel verlaufenden Kühlrippen 12 auszeichnet, die sich in Montageposition in Richtung des Motorgehäuses 3 erstrecken. Das Elektronikgehäuse 10 ist zweiteilig aufgebaut, nämlich aus dem genannten bodenseitigen metallischen, insbesondere aluminiumhaltigen, Kühlkörper 11, insbesondere Aluminium, sowie einem darauf aufgesetzten Deckelteil 13, der vorzugsweise aus Kunststoff besteht.
-
Das Elektronikgehäuse 10 sitzt umfänglich auf dem Motorgehäuse 3, die notwendige elektrische Kontaktierung zwischen dem elektrischen Antriebsmotor, insbesondere den Statorwicklungen, und der Leistungselektronik des Umrichters wird über eine lösbare Steckverbindung realisiert. Die Steckverbindung umfasst eine Steckerbuchse 20, die das dem Elektronikgehäuse 10 zugeordnete erste Steckerteil bildet und nahe der Mittelachse an einem Ende des Gehäuses 10 sitzt. Die Steckerbuchse 20 ist über eine Öffnung 22 des Kühlkörperbodens von außen zugänglich. Am Öffnungsrand ragt senkrecht vom Boden des Kühlkörpers 11 eine rippenartige Wandung 21 nach außen, die den Stecker 20 bzw. die Öffnung 22 vollumfänglich umrandet und dadurch eine die Buchse 20 umfassende Schürze 21 formt. Die Schürze 21 überragt die Buchse 20 in Richtung des Motorgehäuses 3, was unter Anderem beispielsweise in der Schnittdarstellung der 4c gut zu erkennen ist.
-
Der Abstand zwischen der Steckerschürze 21 und der Steckerbuchse 20 ist bis auf einen Teilbereich der Schürze 21 konstant gehalten und beträgt etwa 0,5 mm. Der Teilbereich der Schürzenwandung weist einen deutlich größeren Abstand zur Steckerbuchse 20 auf, wodurch zusätzlicher Raum zur Aufnahme einer Geometrie des Motorgehäuses 3 geschaffen wird.
-
3 zeigt einen Blick auf die Oberseite des Motorgehäuses 3 der erfindungsgemä-ßen Pumpe mit dem anliegenden Hydraulikteil 1. Auch das Motorgehäuse 3 ist aus einem metallischen Material gefertigt und umfasst auf Teilbereichen seines Umfangs Längsrippen 31 zur Kühlung des Motors. Auf der in der Darstellung gezeigten obenliegenden Umfangsfläche des Motorgehäuses 3 ist durch eine senkrecht ausgeformte Wandung 32 des Motorgehäuses 3 eine Art Podest gebildet. Zentral innerhalb dieser Wandung 32 erstreckt sich das komplementäre zweite Steckerteil 33, das hier als männlicher Stecker ausgebildet ist. Das zweite Steckerteil 33 überragt Richtung des Elektronikgehäuses 10 die Wandung 32.
-
Der Prozess des Zusammenfügens der beiden Gehäuseteile 3, 10 ist in den 4 bis 6 veranschaulicht, wobei die 4a bis 4c die Gehäuseteile 3, 10 vor der Kontaktierung, die 5a bis 5c während des Zusammenfügens und die 6a bis 6c nach erfolgtem Steckerschluss zeigen. Zu Beginn des Montagevorgangs wird das Steckerteil 33 und auch die umrandende Wand 32 in die Öffnung der Schürze 21 eingeführt, sodass es zu einer Vorzentrierung des Steckers 33 gegenüber der Steckerbuchse 20 kommt. Die Außenkontur der Wandung 32 ist auf die Innenkontur der Schürze 21 abgestimmt.
-
Der Stecker 33 ist zudem schwimmend am bzw. innerhalb der Wandung 32 gelagert, wodurch sich ein zusätzlicher Freiheitsgrad bei der gegenseitigen Ausrichtung des Steckerpaares 20, 33 ergibt. Wie dies beispielsweise in der 4c zu erkennen ist, ist die Umrandung 32 größer dimensioniert als der Umfang des Steckers 33. Insbesondere ist eine Absatzfläche 34 ausgebildet. Diese dient zur Ablage einer senkrecht von der Steckerwand abstehende Fixierungsfläche 35. Der Absatz 34 weist eine Bohrung auf, um die Fixierungsfläche 35 mit Hilfe der Schraube 36 mit der Absatzfläche 34 zu verschrauben. Der Kopf der Fixierungsschraube 36 drückt die Fixierungsfläche 35 gegen die Absatzfläche 34, das äußere Ende der Fixierungsfläche liegt jedoch mit gewissem Abstand zur Schraube 36, wodurch ein gewisses horizontales Spiel für eine schwimmende Lagerung des Steckers 33 gegeben ist. Die in der Schürze 21 vorgesehene Aussparung 23 schafft ausreichend Platz zur Aufnahme der Absatzfläche 34 des Motorgehäuses 3.
