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Elektromotorisch angetriebene Zentrifugalpumpe mit Kühlung des Antriebsmotors
durch das Fördermedium Die Erfindung betrifft solche elektromotorisch angetriebene
Zentrifugalpumpen, insbesondere Lenzpumpen, bei welchen der Antriebsmotor durch
die gepumpte Flüssigkeit gekühlt wird. Die gepumpte Flüsss@gkeit wird dabei durch
ein in wärmeleitender Verbindung mit dem Motor stehendes Kanalsystem geführt, welches
gewöhnlich aus einem einzigen, im Querschnitt ringförmigen Kühlkanal besteht, der
zwischen dem Motor und einem diesen umschließenden Mantel ausgebildet ist.
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Wenn bei bekannten derartigen Zentrifugalpumpen die Flüssigkeitsförderung
durch das Kühlkanalsystem aus irgendeinem Grund unterbrochen wird, beispielsweise
deshalb, weil die Wasseransammlung, in welche die Pumpe eingetaucht worden ist,
mittels der Pumpe geleert worden ist, so hört die Kühlung des Motors auf. Wenn der
Motor auch nun im Leerlauf läuft und demzufolge die Wärmeentwicklung im Motor herabgesetzt
ist, so ist doch die verbleibende Erhitzung infolge der Leerlaufverluste des Motors,
welche im wesentlichen aus den Eisenverlusten des Motors bestehen, so groß, daß
der Motor durch überhitzung zerstört wird, wenn er ohne Kühlung weiterläuft. Dazu
kommt noch, daß auch im Leerlauf die Reibungsverluste des Motors und der Pumpe beträchtlich
sein können, weil oft Fremdkörper zwischen das Pumpenrad und das Pumpengehäuse eingekeilt
werden und eine sehr erhebliche Reibung verursachen.
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Um eine unzulässig große Erhitzung des Antriebsmotors bei Wegfall
der Flüssigkeitskühlung zu verhindern, sind bereits verschiedenartige Maßnahmen
vorgeschlagen worden. So ist beispielsweise schon eine Zentrifugalpumpe der hier
in Rede stehenden Art bekanntgeworden, bei welcher die Stromzufuhr zum Antriebsmotor
selbsttätig unterbrochen wird, wenn die Temperatur des letzteren einen vorbestimmten
Wert übersteigt. Solche Sicherungsvorrichtungen sind aber kompliziert und kostspielig
und können leicht infolge der rauhen Behandlung, welcher Lenzpumpen und ähnliche
Pumpen oft während des Betriebes ausgesetzt sind, beeinträchtigt oder gar zerstört
werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine unzulässige Überhitzung
des Antriebsmotors bei Wegfall der Flüssigkeitskühlung in einer anderen einfacheren
Weise zu verhindern. Dies wird erfindungsgemäß bei einer elektromotorisch angetriebenen
Zentrifugalpumpe, bei welcher der Antriebsmotor mittels der durch ein in wärmeleitender
Verbindung mit dem Motor stehendes Kühlkanalsystem geleiteten, von der Pumpe gepumpten
Flüssigkeit gekühlt wird, dadurch erreicht, daß das Kanalsystem mit einer oder mehreren
in die Außenluft führenden ventilgesteuerten öffnungen versehen ist, welche bei
Aufhören des Flüssigkeitsstroms selbsttätig geöffnet werden, wobei die Pumpe einen
Luftstrom durch das Kanalsystem in die Außenluft treibt. Infolge des verhältnismäßig
geringen Strömungswiderstandes ist der bei einer Unterbrechung der Flüssigkeitsförderung
durch das Kühlkanalsystem getriebene Luftstrom so kräftig, daß die Luft die durch
die Leerlaufverluste des Motors erzeugte Wärme ableiten und eine Überhitzung des
Motors verhindern kann.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Ventile in Öffnungsrichtung
unter der Wirkung je eines Kraftspeichers stehen, welcher so ausgelegt ist, daß
die Ventile durch den Flüssigkeitsdruck gegen die Kraftspeicherwirkung geschlossen
gehalten werden. Sobald der Flüssigkeitsdruck aufhört, werden die Ventile also mittels
des Kraftspeichers selbsttätig geöffnet. Besteht das Kühlkanalsystem aus einem durch
das Motorgehäuse und einem dieses umschließenden Mantel gebildeten, im Querschnitt
ringförmigen Kanal, so können die ventilgesteuerten Auslaßöffnungen in der Mantelwandung,
vorzugsweise an deren dem Einlaß gegenüberliegenden Ende, vorgesehen sein. Sie können
aber auch in der Wandung der die gepumpte Flüssigkeit abführenden Leitung nahe dem
Anschluß dieser Leitung an dem Kühlkanal vorgesehen sein.
Besonders
vorteilhaft ist die Anwendung der Erfindung bei tragbaren Lenzpumpen mit vertikaler
Pumpenradwelle. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen können aber auch bei Lenzpumpen
anderer Art, wo die gepumpte Flüssigkeit als Kühlmittel für die Kühlung des Antriebsmotors
dient, eingesetzt werden.
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Die Erfindung ist in der nachstehenden Beschreibung an Hand der Zeichnung
näher erläutert. In der Zeichnung zeigt die Fig.1 den Querschnitt durch eine tragbare
Lenzpumpe, bei welcher die Erfindung verwirklicht ist. Die Fig. 2 zeigt im Teilschnitt
eine abgeänderte Ausführung der ventilgesteuerten öffnungen.
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In der Zeichnung ist mit 10 ein flüssigkeitsdicht eingekapselter
Elektromotor, in der Regel ein Wechselstrommotor, bezeichnet, und mit
11 die verlängerte Motorwelle, auf welcher das Pumpenrad 12 festgekeilt
ist. Das durch Schraubenbolzen mit dem Stator des Antriebsmotors fest verbundene
Pumpengehäuse besteht aus einer oberen Schale 13 und einer unteren Schale
14, wobei beide Schalen mit Gummi od. dgl. ausgekleidet sind. 15 ist eine
zylindrische Blechumhüllung, die den eingekapselten Antriebsmotor 10 koaxial
umschließt, so daß zwischen letzterem und der Umhüllung ein im Querschnitt ringförmiger
Kühlkanal 16 ausgebildet ist. In diesen münden unten die Auslaßöffnungen
17 der Zentrifugalpumpe ein, während an das obere Ende des Kühlkanals der zur Ableitung
der gepumpten Flüssigkeit dienende Schlauch 18 angeschlossen ist. Eine sich
nach unten erstreckende Verlängerung des Mantels 15 bildet ein ringförmiges
Sieb 19. Eine Endplatte 20,
die einen Saugraum 21 zwischen dem
Sieb und der Einsaugöffnung der Pumpe nach unten abschließt, bildet einen Fußteil
zur Aufstellung des Pumpenaggregats mit vertikaler Pumpenwelle auf dem Boden der
wegzupumpenden Flüssigkeitsansammlung. Mit 22 ist das elektrische Anschlußkabel
für den Antriebsmotor und mit 23 ein Traghandgriff bezeichnet.
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Das Wasser, das durch das Sieb 19 eingesaugt wird, wird vom
Pumpenrad 12 durch den ringförmigen Kanal 16 und durch den Schlauch
18 gepreßt. Das gepumpte Wasser kühlt bei seinem Durchffuß durch den Kanal
16 den elektrischen Motor 10, so daß dieser vor unzulässiger Überhitzung
geschützt wird.
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Um die Kühlung des Motors 10 bei einem Aufhören der Flüssigkeitsströmung
durch den Kühlkanal 16 hindurch aufrechtzuerhalten, ist in der den Kühlkanal
16 nach außen begrenzenden Wandung wenigstens eine Auslaßöffnung 24 vorgesehen,
welche während des Normalbetriebs der Pumpe durch ein Ventil geschlossen wird. Bei
dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Ventil aus einem
Ventilteller 25, der in bekannter Weise auf einer axial geführten Ventilstange
26 sitzt. Die Ventilstange 26
steht in Öffnungsrichtung unter der Wirkung
einer Druckfeder 27. Die Feder stützt sich an ihrem äußeren Ende gegen eine
Kappe 28 ab, in welcher eine nach unten gerichtete Auslaßöffnung 29 ausgebildet
ist. Beim Anlassen der Pumpe wird das gepumpte Wasser zunächst durch die Öffnungen
24 und 29 nach außen abgeführt, der Druck der gepumpten Flüssigkeit
wirkt sich aber auf die Ventilplatte 25 in Schließrichtung aus und schließt das
Ventil unter Überwindung der Federkraft der Feder 27, so daß dann das gepumpte
Wasser durch den Schlauch 18 abgeführt wird. Der Wasserstrom in dem Ringkanal
16 kühlt dabei den Antriebsmotor 10 in ausreichender Weise. Hört jedoch
die Flüssigkeitsströmung auf, beispielsweise weil die Pumpe die wegzupumpende Wasseransammlung
geleert hat, so wird der Ventilteller 25
durch die Feder 27 selbsttätig
in die Öffnungsstellung gedrückt, worauf ein Luftstrom vom Pumpenrad 12 durch den
Kühlkanal 16 und die Öffnungen 24 und 29 unmittelbar in die Außenluft geleitet
wird. Der Strömungswiderstand im Kühlkanal 16 ist dabei so klein, daß der
Luftstrom hinreichend stark ist, um den jetzt leerlaufenden Antriebsmotor
10 und die übrigen Teile des Pumpenaggregats wirksam zu kühlen.
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Damit die Kühlluft den Elektromotor 10 allseitig bestreicht,
ist es zweckmäßig, mindestens zwei um den Umfang gleichmäßig verteilte ventilgesteuerte
Auslaßöffnungen vorzusehen. Auf diese Weise wird auch sichergestellt, daß wenigstens
ein Luftauslaß frei bleibt, wenn das Pumpenaggregat derart umkippt, daß der andere
Auslaß durch Bodenbestandteile, beispielsweise Schlamm, verschlossen wird.
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Die ventilgesteuerten Luftauslaßöffnungen müssen nicht notwendig,
wie in Fig. 1 dargestellt, mit dem Kühlkanal 16 in unmittelbarer Verbindung
stehen. Sie können auch beispielsweise in der Wand der Schlauchleitung 18 in nicht
sehr großem Abstand vom Anschluß des Schlauchs an das Kühlkanalsystem angebracht
sein. Eine zweckmäßige Ausführungsform hierfür ist in Fig. 2 dargestellt. In Fig:2
ist mit 30 ein mit Schlauchanschlüssen versehenes rohrförmiges Gehäuse bezeichnet,
das in der Schlauchleitung 18 in geringem Abstand von ihrem Anschluß an das
Pumpenaggregat vorgesehen ist. In den Wandungen des rohrförmigen Gehäuses
30 sind zwei diametral einander gegenüberliegende Öffnungen 31 vorgesehen,
welche von je einem federbelasteten Tellerventi125 gesteuert werden. Die äußere
Mündung jeder Luftauslaßöffnung 31 ist durch eine Kappe 32 abgeschlossen,
um deren Umfang herum eine größere Anzahl Öffnungen 33 verteilt ist. Wenn die Pumpe
leerläuft und keine Flüssigkeit durch den Schlauch pumpt, nehmen die Ventile
25 die in der Zeichnung gezeigte Offenstellung ein. Dabei treibt das Pumpenrad
12
Luft durch den Kühlkanal 16 und den Anfang der Schlauchleitung 18
sowie durch die Öffnungen 31 direkt in die Außenluft, wodurch der Antriebsmotor
10 gekühlt wird. Beginnt nun wieder die Flüssigkeitsförderung mittels der
Pumpe, so schließen die Ventile 25 selbsttätig unter der Einwirkung des Flüssigkeitsdruckes,
worauf die Kühlung des Motors in gewöhnlicher Weise mittels der gepumpten Flüssigkeit
als Kühlmittel erfolgt.
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Es ist ohne weiteres verständlich, daß die die Luftauslaßöffnungen
steuernden Ventile nicht notwendig durch die unmittelbare Einwirkung des Flüssigkeitsdruckes
betätigt werden müssen. Es sind vielmehr auch andere Anordnungen zur automatischen
Betätigung der Ventile denkbar. So ist es beispielsweise möglich, die selbsttätige
Steuerung der Ventile durch ein auf die Temperatur des Kühlmantels ansprechendes
Glied vorzunehmen, welches die Ventile geschlossen hält, solange die Temperatur
des Mantels sich unter einem vorbestimmten Höchstwert hält. Die Ventile werden in
diesem Fall geöffnet, sobald beim Aufhören der Flüssigkeitskühlung die vorbestimmte
Temperaturgrenze überschritten wird.
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Die Erfindung ist nicht auf ihre Verwendung bei wassergekühlten Entwässerungs-
oder Lenzpumpen mit vertikaler Pumpenwelle beschränkt, sie kann viel-
mehr
auch bei elektromotorisch angetriebenen Flüssigkeitspumpen anderer Art angewendet
werden, wo die gepumpte Flüssigkeit als Kühlmittel für die Kühlung des Antriebsmotors
dient.