DE19943862A1 - Naßläuferpumpe mit Montageplatte - Google Patents
Naßläuferpumpe mit MontageplatteInfo
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Abstract
Elektrisch betriebene Kreiselpumpe, insbesondere für den Einsatz in Heiz- und/oder Kühlkreisläufen, mit einem Pumpengehäuse, das eine das Laufrad aufnehmende Laufradkammer stirnseitig bedeckt, und mit einem von Wicklungen umgebenen Stator, wobei eine einteilige Montageplatte 3, die einerseits das Pumpengehäuse 4 und andererseits den Stator 10 trägt und die Mittel zur Halterung der Pumpe aufweist und wobei die Montageplatte 3 die Ansteuerelektronik trägt.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrisch betriebene
Kreiselpumpe, insbesondere für den Einsatz in Heiz- und/oder
Kühlkreisläufen, mit einem Pumpengehäuse, das eine das
Laufrad aufnehmende Laufradkammer stirnseitig bedeckt, und
mit einem von Wicklungen umgebenen Stator.
Derartige insbesondere als Naßläufer ausgebildete
Kreiselpumpen sind seit langem hinlänglich bekannt. Diese
Pumpen werden in ihren Einzelkomponenten gefertigt und
entsprechend montiert. Neben den Pumpen mit großer Leistung,
die wegen ihres Gewichtes auf einem Sockel gelagert werden
müssen, gibt es kleine Pumpen, z. B. Brauchwasserpumpen, die
direkt an dem System, das sie versorgen, angebracht werden
können. Meist dient als tragendes Element ein entsprechend
stabil konzipiertes Pumpengehäuse, das die anderen
Komponenten aufnimmt und das mit Befestigungsmitteln am
System, beispielsweise über einen Anschlußflansch, gehalten
wird.
Außerdem sind Pumpen bekannt, deren tragendes Teil das
Pumpengehäuse ist, das auf der elektrischen Seite einen
Spalttopf ausbildet. Bei diesen Pumpen wird der Stator auf
dem Spalttopf gehalten. Diese besondere Bauart ist nur bei
vergleichsweise kleinen Pumpen möglich, die zudem keiner
aufwendigen Ansteuerelektronik bedürfen und lediglich mittels
eines herkömmlichen Synchron- oder Asynchronantriebes
betrieben werden. Die Einsatzmöglichkeiten dieser Pumpen ist
somit beschränkt.
Generell ist es bei den bekannten Pumpen nachteilig, daß sie
wegen der großen Zahl der Einzelkomponenten mit einem
vergleichsweise hohen Montageaufwand gefertigt werden, was zu
einer Erhöhung der Herstellungskosten beiträgt. Die bekannten
Pumpen weisen außerdem eine Vielzahl von Metallteilen auf,
die nach der Herstellung zunächst einer mechanischen
Nacharbeit bedürfen, wodurch die Herstellungskosten belstet
werden. In ihrer Konstuktion sind die herkömmlichen Pumpen
auch auf eine bestimmte Bauart und Leistung ausgelegt, so daß
für jedes Einsatzgebiet eine separate Baugröße vorgesehen
werden muß. Ein weiterer Nachteil ist, daß die Pumpen
unkomfortabel zu warten und zu reparieren sind, da die
kritischen Komponenten schwer zugänglich sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kreiselpumpe
zu schaffen, die aus einfach herzustellenden Komponenten
modular aufgebaut ist und die sich bei kostengünstiger
Fertigung durch ein hohes Maß an Zuverlässigkeit auszeichnet.
Diese Aufgabe wird durch eine Kreiselpumpe nach Anspruch 1
gelöst.
Grundlegende Idee der erfindungsgemäßen Pumpe ist die
einteilige Montageplatte, an der sowohl die hydraulischen als
auch die elektrischen Komponenten montiert werden. Dabei sind
die wesentlichen Komponenten, die unmittelbar auf der
Montageplatte montiert werden, auf der hydraulischen Seite
das Pumpengehäuse und auf der elektrischen Seite der Stator
mit seinem Statorblechpaket. Diese als Chassis ausgebildete
Montageplatte dient außerdem zur Aufhängung der Pumpe am
System. Vorteilhafterweise wird die Montageplatte um eine
ausreichende Stabilität bei vergleichsweise geringem Gewicht
zu erhalten aus Metall gefertigt, beispielsweise aus Blech
gezogen oder im Druckgußverfahren hergestellt. Mit der
Montageplatte können durch Wechseleinsätze im Druckguß
werkzeug verschiedene mechanische Anschlußvarianten
realisiert werden. Die erfindungsgemäße Montageplatte
unterstützt dabei den vollständig modularen Aufbau der Pumpe.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist die
Montageplatte eine senkrecht zur Welle des Laufrades
ausgerichtete insbesondere rotationssysmmetrische Basisplatte
auf. Diese Basisplatte in der Art eines Lagerschildes bildet
mit einer Fläche die motorseitige Wand der Laufradkammer und
dient mit ihrer anderen Fläche den elektrischen Komponenten
zur Auflage. Der besondere Vorteil dieser Basisplatte ist,
daß sie in Ihrem Kontakt zum Pumpmedium eine Wärmesenke
bildet, über die die Ansteuerelektronik Wärme abführen kann.
Dabei ist es vorteilhaft, die Ansteuerelektronik in einem
Elektronikmodul unterzubringen und dieses direkt auf der der
Laufradkammer abgewandten Fläche der Basisplatte zu
montieren. Somit ist eine optimale Kühlung des Motors und der
Elektronik gewährleistet. Dieser Vorteil kommt vorallem bei
Pumpen zur Geltung, deren Steuerelektronik eine Vielzahl an
Leistungshalbleitern aufweist, die viel Abwärme produzieren.
Besonders vorteilhaft läßt sich die Erfindung daher bei
Pumpen einsetzen, die von elektronisch kommutierten
Gleichstrommotoren betrieben werden. Auf zusätzliche
Kühlelemente kann verzichtet werden. Die Baugröße der Pumpe
wird dadurch reduziert, daß der Anschlußstecker für die
elektrische Versorgung auf der dem Laufrad zugewandten Seite
der Basisplatte angebracht ist. Diese Anbringung vereinfacht
den Anschluß Versorgungsleitung.
Die Montageplatte weist Mittel auf, die den Stator axial und
radial positionieren. Werden im Druckgußwerkzeug
Wechseleinsätze vorgesehen, können unterschiedliche
Statorgrößen für unterschiedliche Pumpenleistungen eingesetzt
werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist auf der
"elektrischen" Seite der Basisplatte eine Aufnahme zur
Halterung des Stators angeformt, wobei die Aufnahme von einem
koaxial zur Laufradwelle an die Basisplatte angeformten
Zylinder gebildet ist, in den das umwickelte Statorblechpaket
einschiebbar ist. Vorteil dieser Halterung ist, daß sie ohne
weiteres für verschieden lange Statoren einsetzbar ist. Eine
mit einer solchen Halterung ausgestattete Basisplatte ist
universell und läßt sich somit für verschiedene Pumpentypen
einsetzen.
Vorteilhafterweise ist die insbesondere rotationssymmetrische
Basisplatte mit einer koaxial zur Laufradwelle ausgerichteten
zentralen Bohrung versehen, die zur Aufnahme des Lagers
dient. Statt die Lagerbuchse direkt in dieser Bohrung zu
halten ist es vorteilhaft, in die Bohrung einen insbesondere
aus Kunststoff gefertigten Lagerträger einzusetzen, der
seinerseits eine Bohrung zur Aufnahme der Lagerbuchse
aufweist. Auf diese Weise kann die zentrale Bohrung
ausreichend groß konzipiert werden, um ein Durchstecken des
Rotors und eines den Rotor umgebenden Spalttopfes zu
ermöglichen. Die erfindungsgemäße zentrale Bohrung trägt so
zur Vereinfachung der Montage bei. Zur Führung und zur
Halterung des Lagerträgers ist es vorteilhaft, die zentrale
Bohrung auf der "elektrischen" Seite mit einer umgebenden
Aufnahmehülse zu versehen, in die der Lagerträger eingepreßt
ist und/oder durch Rastmittel gehalten ist.
Der erfindungsgemäße Pumpenaufbau läßt sich besonders
vorteilhaft bei Naßläuferpumpen einsetzen, deren Rotor vom
Stator durch einen Spalttopf getrennt ist. Um die Montage
derartiger Pumpen zu vereinfachen, ist es vorteilhaft die
Aufnahmehülse mit einem nach Innen gerichteten Kragen zu
versehen, der einem entsprechend nach Außen gerichteten am
offenen Boden des Spalttopfes befindlichen Kragen eine Anlage
bietet. Der Spalttopf wird somit einfach von der
"hydraulischen" Seite in die Aufnahmehülse eingeschoben bis
beide Kragen vermittels eines Dichtringes zur Anlage kommen.
Der Halt des Spalttopfes wird durch den Lagerträger
gewährleistet, der nachfolgend eingeschoben wird und in
seiner endgültigen eingerasteten Position den Kragen des
Spalttopfes druckbeaufschlagt und somit gegenüber dem
elektrischen Teil der Pumpe abdichtet. Die Zentrierung des
insbesondere aus Kunststoff gefertigten Spalttopfes geschieht
dabei vorteilhafterweise durch eine zylindrische Wandung des
Lagerträgers, die in den Spalttopf hineinragt.
Vorteilhafterweise ist auf die Basisplatte ein, insbesondere
aus Kunststoff geformter, Gehäusedeckel aufsetzbar, der die
auf der elektrischen Seite der Basisplatte angeordneten
Komponenten vollständig abdeckt. Dieser besonders leichte
Gehäusedeckel liegt vorteilhafterweise an der Außenfläche des
den Stator aufnehmenden Zylinders an und kann durch Rasthaken
an der Basisplatte befestigt werden oder mit der Basisplatte
verschraubt werden. Es ist vorteilhaft, in der hinteren
Stirnseite des Deckels eine Aufnahme vorzusehen, die den
Spalttopf fixiert und zentriert.
In einer zu bevorzugenden Ausführungsform wird das
Pumpengehäuse dadurch realisiert, daß eine insbesondere aus
Kunststoff gefertigte Gehäuseschale, welche Teile der Spiral-
oder Laufradkammer bildet, auf die Basisplatte aufgesetzt und
über einen Dichtring abgedichtet ist. Die Befestigung der
Gehäuseschale geschieht vorteilhafterweise mittels
selbstschneidender Schrauben. Es ist besonders vorteilhaft,
daß an dieselbe Basisplatte Gehäuseschalen mit verschiedenen
Anordnungen von Saug- und Druckstutzen angebracht werden
können. Es ist auch vorteilhaft, die Gehäuseschale in
regelmäßigen Abständen auf dem Teilkreisdurchmesser mit
Kernbohrungen zu versehen, so daß sich die Gehäuseschale und
damit der Druckstutzen dem Kundenwunsch entsprechend in
verschiedenen Richtungen montieren läßt. Unterschiedliche
Anordnungen der Stutzen lassen sich einfach durch
Wechseleinsätze im Spritzwerkzeug realisieren. So lassen sich
unterschiedliche Kundenwünsche erfüllen. Eine Optimierung der
Spiralraumgeometrie läßt sich über Einsätze erreichen, die
zwischen die Gehäuseschale und die Basisplatte geklemmt
werden. Durch die beschriebene Bauweise wird die Zahl der
Dichtungen und damit die Gefahr von Leckagen reduziert.
Die axiale Lagerung der rotierenden Komponenten geschieht
über ein axiales Gleitlager, dessen Gleitring an der
laufradseitigen Stirnfläche des Stators gehalten ist und
gegen die Lagerbuchse läuft oder über die Stirnseite des
Laufrades, das gegen eine die zentrale Ansaugöffnung umgebende
Kante läuft.
Wegen des einfachen, kompakten und gleichzeitig modularen
Aufbaus der Pumpen lassen sich diese besonders gut im
Kühlkreislauf von Kraftfahrzeugen einsetzen. Dieses
Einsatzgebiet wird zudem dadurch begünstigt, daß sich die
erfindungsgemäßen Pumpen wegen der Minimierung der Bauteile
besonders kostengünstig fertigen lassen. Die geringe Zahl der
Bauteile geht dabei mit einer entsprechenden Erhöhung der
Betriebssicherheit einher. Die Fertigungskosten werden zudem
durch das einfache Zusammenfügen der Bauteile Montage in
einer Richtung gesenkt. Die Wartung und Reparatur der Pumpen
ist entsprechend einfach.
Eine besondere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Kreiselpumpe ist in der Fig. 1 und 2 dargestellt und wird
im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Pumpe und
Fig. 2 eine Detailansicht der erfindungsgemäßen Pumpe.
In Fig. 1 ist eine elektrisch betriebene Kreiselpumpe, deren
Laufrad 1 auf einer Welle 2 mit aufgepreßtem permanent
magnetischem Rotor 17 gehalten ist, dargestellt. Die
Kreiselpumpe hat eine einteilige Montageplatte 3 aus Metall,
die auf ihrer "hydraulischen" Seite eine die Laufradkammer
abdeckende aus Kunststoff gefertigte Gehäuseschale 4 trägt.
Dabei ist die auf die senkrecht zur Welle 2 ausgerichtete
Basisplatte 5 der Montageplatte 3 aufgesetzte Gehäuseschale 4
über einen Dichtring 6 abgedichtet. Die Gehäuseschale 4 weist
einen Saugstutzen 7 und einen nicht dargestellten
Druckstutzen auf. Im Spiralraum liegt zur Verbesserung der
hydraulischen Eigenschaften ein Element 8 ein.
Die Montageplatte 3 weist auf der dem Laufrad 1 abgewandten
"elektrischen" Seite der Basisplatte 5 eine Aufnahme 9 auf,
die zur Halterung des Stators 10 an die Basisplatte 5
angeformt ist. Die Aufnähme wird dabei von einem koaxial zur
Welle 2 an die Basisplatte angeformten Zylinder gebildet, in
den der Stator eingesetzt, insbesondere eingepreßt, ist. Auf
der elektrischen Seite ist ein Elektronikmodul 11 in
Wärmekontakt auf die Basisplatte 5 aufgesetzt, das eine
Steuerelektronik für den Motor aufweist. Das Elektronikmodul
11 wird über einen Anschlußstecker 12 kontaktiert, der auf
der hydraulischen Seite der Basisplatte 5 anbracht ist.
Die Basisplatte 5 weist eine zur Welle 2 koaxiale zentrale
Bohrung auf, in der ein die Lagerbuchse 13 (Fig. 2)
aufnehmender Lagerträger 14 gehalten ist. Die zentrale
Bohrung ist von einer an die Basisplatte 5 angeformte Hülse
15 umgeben, in welcher der Lagerträger 14 eingesetzt und
durch Rastmittel 16 gehalten ist. In der Hülse 15 ist zudem
ein aus Kunststoff geformter Spalttopf 18 gehalten. Die
Halterung des Spalttopfes 18 geschieht dadurch, daß die Hülse
15 einen nach Innen gerichteten Kragen 19 aufweist gegen den
ein nach Außen gerichteter Kragen 20 des in Pfeilrichtung A
eingeschobenen Spalttopfes 18 vermittels eines Dichtringes 21
zur Anlage kommt. Der Kragen 20 des Spalttopfes 18 wird von
dem in der Hülse 15 eingerasteten Lagerträger 14 gegen den
Dichtring 21 druckbeaufschlagt. Der Lagerträger 14 hat eine
zylindrische Wandung 22, auf die der Spalttopf 18
aufgeschoben und damit zentriert ist. Die axiale Lagerung der
Welle 2 geschieht durch ein Axiallager, dessen Gleitring 27
an der Stirnseite der Lagerbuchse 13 angreift.
Wie in Fig. 1 zu erkennen, ist auf die Basisplatte 5 ein,
aus Kunststoff geformter Gehäusedeckel 23 aufgesetzt, der
alle auf der elektrischen Seite der Basisplatte 5
angeordneten Komponenten abdeckt und damit den Motordeckel
bildet. Der Gehäusedeckel 23 liegt an der Außenfläche des den
Stator 10 aufnehmenden Zylinders 9 an und wird gemeinsam mit
der Gehäuseschale 4 an der Basisplatte 5 verschraubt. An
seiner inneren Stirnseite weist der Gehäusedeckel 23 eine
Aufnahme 24 auf, in die der Spalttopf 18 einsetzbar ist. An
die Innenseite des Spalttopfes 18 ist eine Hülse 25
angeformt, in der die zweite Lagerbuchse 26 einliegt. Somit
übernimmt der Gehäusedeckel 23 die Abdichtung des
elektrischen Motors zur Außenwelt und zentriert die vom
Laufrad abgewendete Seite des Rotors. Werden beim Vergießen
der Elektronik gleich die Kontakte zum Stator mitisoliert,
ist keine separate Dichtung am Motorgehäuse nötig.
In der Montagereihenfolge wird zunächst das Elektronikmodul
11 befestigt und anschließend der Stator 10 montiert. Bei der
Montage des Stators wird gleichzeitig der Kontakt 28 zwischen
Stator 10 und Elektronikmodul 11 beispielsweise über
Schneidklemmkontakte hergestellt. Nun kann die Elektronik
geprüft werden.
Die bereits montierte Rotorbaugruppe inklusive des
Spalttopfes aus Kunststoff wird von der Pumpengehäuseseite
in die Basisplatte 5 eingeschoben. Die Abdichtung zwischen
Naß- und Trockenraum übernimmt der O-Ring, der in einer Nut
in der Basisplatte 5 sitzt. Durch die metallische Abstützung
um den O-Ring und dem Spalttopf 18 werden auf den Spalttopf
18 wirkende Druckkräfte optimal aufgenommen. Der Spalttopf 18
wird nur gering belastet. Zur axialen Abstützung greifen
Schnapphaken, angebracht am Lagerträger 14, in die
Basisplatte 5. Mit einem Werkzeug können die Schnapphaken
gelöst und die Rotorbaugruppe demontiert werden.
Mit diesem Aufbau können unterschiedliche Pumpenleistungen
realisiert werden. Dieses kann geschehen durch Verwendung
eines anderen Stators und/oder Rotorbaugruppe. Zum anderen
kann durch Verwendung eines anderen Laufrades ggf. in
Kombination mit einem anderen Kunststoffpumpengehäuseteil der
geforderte Betriebspunkt je nach Kundenwunsch optimal
eingestellt werden. In jedem Fall können eine Vielzahl von
Bauteilen verwendet werden.
Claims (17)
1. Elektrisch betriebene Kreiselpumpe, insbesondere für
den Einsatz in Heiz- und/oder Kühlkreisläufen, mit
einem Pumpengehäuse, das eine das Laufrad aufnehmende
Laufradkammer stirnseitig bedeckt, und mit einem von
Wicklungen umgebenen Stator,
gekennzeichnet durch eine einteilige
Montageplatte (3), die einerseits das Pumpengehäuse (4)
und andererseits den Stator (10) trägt und die Mittel
zur Halterung der Pumpe aufweist.
2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Montageplatte
(3) eine senkrecht zur Welle (2) des Laufrades (1)
ausgerichtete Basisplatte (5) aufweist, die eine Wand
der Laufradkammer bildet.
3. Kreiselpumpe nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß auf der der
Laufradkammer abgewandten Seite der Basisplatte (5)
eine Aufnahme (9) zur Halterung des Stators (10)
angeformt ist.
4. Kreiselpumpe nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme von
einem koaxial zur Laufradwelle (2) an die Basisplatte
(5) angeformten Zylinder (9) gebildet wird, in den der
Stator (10) eingesetzt, insbesondere eingepreßt, ist.
5. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Montageplatte
(3) aus Metall insbesondere aus Blech gezogen oder
druckgegossen ist.
6. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche,
gekennzeichnet durch, ein Elektronikmodul
(11), das insbesondere eine Steuerelektronik mit
Leistungshalbleitern aufweist, wobei das
Elektronikmodul (11) auf der dem Laufrad (1)
abgewandten Seite der eine Wärmesenke bildenden
Basisplatte (5) mit Wärmekontakt gehalten ist.
7. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Basisplatte
(5) eine koaxial zur Laufradwelle ausgerichtete
zentrale Bohrung aufweist, in der ein ein Lager (13)
aufnehmender Lagerträger (14) gehalten ist.
8. Kreiselpumpe nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale
Bohrung von einer Hülse (15) umgeben ist, die an die
Basisplatte (5) angeformt ist und in der der
Lagerträger (14) durch Rastmittel (16) gehalten
und/oder eingepreßt ist.
9. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Hülse (15)
ein insbesondere aus Kunststoff geformter Spalttopf
(18) gehalten ist.
10. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (15)
einen nach Innen gerichteten Kragen (19) aufweist gegen
den ein nach Außen gerichteter Kragen (20) des
eingeschobenen Spalttopfes (18), insbesondere
vermittels eines Dichtringes (21), zur Anlage kommt,
wobei der Spalttopf (18) vom Lagerträger (14)
druckbeaufschlagt wird.
11. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß eine zylindrische
Wandung (22) des Lagerträgers den Spalttopf zentriert.
12. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß auf die
Basisplatte (5) ein insbesondere aus Kunststoff
geformter Gehäusedeckel (23) aufsetzbar ist, der die
auf der elektrischen Seite der Basisplatte (5)
angeordneten Komponenten abdeckt.
13. Kreiselpumpe nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusedeckel
(23) an der Außenfläche des den Stator (10)
aufnehmenden Zylinders (9) anliegt.
14. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpengehäuse
eine insbesondere aus Kunststoff gefertigte,
Gehäuseschale (4) aufweist, die auf die Basisplatte (5)
aufgesetzt und über einen Dichtring (6) abgedichtet
ist.
15. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb
mittels eines elektronisch kommutierten
Gleichstrommotors geschieht.
16. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Anschlußstecker (12) für die elektrische Versorgung auf
der dem Laufrad (1) zugewandten Seite der Basisplatte
(5) angebracht ist.
17. Verwendung der Kreiselpumpe nach einem der vorherigen
Ansprüche zur Förderung des Mediums im Kühlkreislauf
eines Kraftfahrzeuges.
Priority Applications (3)
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DE50008650T Expired - Lifetime DE50008650D1 (de) | 1999-09-13 | 2000-09-13 | Nassläuferpumpe mit Montageplatte |
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Country | Link |
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EP (1) | EP1085213B1 (de) |
DE (2) | DE19943862A1 (de) |
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