-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fluidpumpe mit einer ein Fluid fördernden Fördereinheit und einer die Fördereinheit antreibenden Antriebseinheit, wobei die Fördereinheit und die Antriebseinheit durch eine Trennscheibe fluiddicht voneinander getrennt sind.
-
Fluidpumpen dieser Art werden häufig als Heiß-/oder Kaltwasserpumpen für Trinkwasser und ähnliche Fluide eingesetzt, wie beispielsweise in Heiß-/Kaltgetränkeautomaten. In diesen Anwendungen können die Fluidpumpen, u. a. zur Druckerhöhung und Verbesserung der Dosierkonstanz, eingesetzt werden. Damit eignen sich die bekannten Fluidpumpen besonders zur Unterstützung von konventionellen Auslaufventilen, wenn ein hydrostatischer Druck in einem Boiler oder anderem Bevorratungsbehälter zu einem unzureichenden Durchfluss führen würde oder eine Förderhöhe überwunden werden muss.
-
Bei diesen bekannten Fluidpumpen ist die Trennscheibe üblicherweise als Edelstahltrennscheibe ausgeführt, um insbesondere hygienischen Anforderungen im Zusammenhang mit kaltem oder heißem Trinkwasser bzw. ähnlichen Fluiden zu genügen.
-
Es hat sich in diesem Zusammenhang jedoch als nachteilig erwiesen, dass bewegte bzw. angetriebene Teile der Fördereinheit einen Verschleiß der aus Edelstahl bestehenden Trennscheibe und einen damit einhergehenden Materialabrieb auf der Trennscheibe verursachen. Abriebfestere Materialien, die ebenfalls bei Trinkwasseranwendung zum Einsatz kommen können, haben jedoch den Nachteil, dass sie zumeist sehr spröde sind und insoweit eine hohe Bruchgefahr besteht.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fluidpumpe mit verbesserter Beständigkeit gegenüber Abrieb durch die bewegten bzw. angetriebenen Teile der Fluidpumpe bei gleichzeitig geringer Bruchgefahr anzugeben.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Fluidpumpe der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Trennscheibe zumindest zwei Bereiche aus unterschiedlichen Materialien aufweist.
-
Durch die beiden Bereiche aus unterschiedlichen Materialien ist es möglich, die Beständigkeit der Trennscheibe gegenüber Abriebbeanspruchung zu verbessern und gleichzeitig die Bruchgefahr gering zu halten. Der durch die Bewegung von Teilen der Pumpe mechanisch beanspruchte Bereich der Trennscheibe kann durch Verwendung harten Materials besonders abriebfest ausgestaltet werden. Die übrigen Bereiche können aus einem weicheren Material bestehen, welches die Gefahr von Brüchen und damit ungewollten Leckagen deutlich reduziert.
-
Eine im Hinblick auf die Abriebfestigkeit der Trennscheibe vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein erster Bereich der Trennscheibe zumindest abschnittsweise der Fördereinheit zugewandt ist. Dadurch kann mit einer entsprechenden Materialwahl im ersten Bereich der Trennscheibe eine besonders gute Anpassung an die Einwirkungen der Fördereinheit auf die Trennscheibe erreicht werden.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein zweiter Bereich der Trennscheibe zumindest abschnittsweise der Antriebseinheit zugewandt ist. Auf diese Weise kann die Trennscheibe auch besonders gut an die Gegebenheiten in der Antriebseinheit angepasst werden.
-
Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang eine weitere Ausgestaltung, nach welcher das Material des ersten Bereichs härter ist als das Material des zweiten Bereichs. Über eine entsprechende Anordnung der Bereiche kann die Trennscheibe so ausgestaltet werden, dass in einem Bereich mit hoher mechanischer Belastung der Trennscheibe Abrieb verhindert oder zumindest minimiert wird.
-
Eine besonders vorteilhafte, da wenig bruchanfällige Ausgestaltung sieht vor, dass das Material des zweiten Bereichs zäher ist als das Material des ersten Bereichs. Das zähe Material des zweiten Bereichs kann die beispielsweise bei Stoßeinwirkung entstehenden Zug- und Druckkräfte aufnehmen und damit die Gefahr von Brüchen und die dadurch entstehenden Undichtigkeiten reduzieren. Die Trennscheibe wird durch ein zähes Material im zweiten Bereich insgesamt besonders stabil. Hierdurch kann die Trennscheibe Stößen, Vibrationen und anderen Einwirkungen ausgesetzt werden, ohne dass sie beschädigt oder zerstört wird. Auf diese Weise können die Trennscheiben einfach gelagert und transportiert werden. Weiter lassen sich die Trennscheiben sicher und einfach montieren sowie austauschen, da selbst bei Stoßeinwirkung ein Bruch der Trennscheibe nicht zu befürchten steht.
-
In einer konstruktiv vorteilhaften Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass das Material des ersten Bereichs eine Keramik ist. Keramiken zeichnen sich durch große Härte und Abriebfestigkeit aus und sind auch aus hygienischer Sicht bestens für Trinkwasseranwendungen geeignet.
-
Alternativ ist das Material des ersten Bereichs ein amorpher Kohlenstoff, insbesondere ein diamantähnlicher Kohlenstoff (DLC). Auch hierdurch wird ein erster Bereich der Trennscheibe realisiert, der bei einer Verschleißbeanspruchung kein oder nur minimalen Abrieb bildet und bestens für Trinkwasseranwendungen geeignet ist.
-
Eine fertigungstechnisch vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Material des zweiten Bereichs ein metallischer Werkstoff, insbesondere Edelstahl ist. Metall bzw. Edelstahl zeichnet sich durch gute Verarbeitungseigenschaften aus. Außerdem ist es ein besonders duktiles und damit bruchsicheres Material. Auf diese Weise kann die Trennscheibe insgesamt robust und unempfindliche gegenüber äußeren Einflüssen gemacht werden.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der erste Bereich und der zweite Bereich der Trennscheibe jeweils scheibenförmig ausgestaltet und über eine Scheibenoberfläche miteinander verbunden sind. Hierdurch wird eine besonders einfache Herstellung der Trennscheibe ermöglicht. Denkbar sind insbesondere zwei Scheiben mit deckungsgleicher Scheibenoberfläche, insbesondere mit einer kreisrunden Scheibenoberfläche.
-
Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass eine Klebeschicht zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine einfache und zuverlässige Verbindung zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich der Trennscheibe hergestellt. Denkbar ist insbesondere, dass die Klebeschicht zwischen je einer Scheibenoberfläche eines als Scheibe ausgebildeten ersten Bereichs und eines als Scheibe ausgebildeten zweiten Bereichs der Trennscheibe angeordnet ist.
-
Alternativ kann der erste Bereich als Beschichtung auf zumindest einem Teil des zweiten Bereichs aufgebracht sein. Hierdurch wird eine besonders stabile Verbindung zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich der Trennscheibe realisiert. Denkbar ist insbesondere, dass eine Beschichtung aus diamantähnlichem Kohlenstoff (DLC) als erster Bereich auf einem zweiten Bereich aus Edelstahl angeordnet ist.
-
Um eine fluiddichte Trennung zwischen der Fördereinheit und der Antriebseinheit durch die Trennscheibe zu erreichen, wird in einer weiteren Ausgestaltung vorgeschlagen, dass zwischen der Fördereinheit und der Antriebseinheit eine Magnetkopplung ausgebildet ist, mit der die Fördereinheit von der Antriebseinheit angetrieben wird. Hierdurch wird über die Trennscheibe hinweg eine Kraftübertragung zwischen der Fördereinheit und der Antriebseinheit erreicht, ohne dass die im trockenen Bereich der Fluidpumpe angeordneten Teile der Antriebseinheit mit den im mediendurchströmten Teil der Fluidpumpe angeordneten Teilen der Fördereinheit in Kontakt kommen.
-
Vorteilhaft in diesem Zusammenhang ist eine weitere Ausgestaltung, nach welcher die Fördereinheit ein Flügelrad aufweist, an dem Magnete befestigt sind. Die Befestigung der Magnete an dem Flügelrad kann auf unterschiedlichste Weise erfolgen. Denkbar ist insbesondere, dass die Magnete teilweise oder ganz in das Flügelrad eingelassen bzw. eingebettet sind. Hierdurch ergibt sich eine besonders kompakte Bauform des Flügelrads und der Fluidpumpe.
-
Alternativ oder zusätzlich kann die Antriebseinheit einen Antriebsteller aufweisen, an dem Magnete befestigt sind. Der Antriebsteller kann beispielsweise mit einer Antriebswelle eines Antriebsmotors verbunden sein. Denkbar ist auch hier, dass die Magnete in dem Antriebsteller ganz oder teilweise eingelassen sind, um eine kompakte Bauform des Antriebstellers und damit der ganzen Fluidpumpe zu ermöglichen.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Magnete des Flügelrads derart zu den Magneten des Antriebstellers angeordnet sind, dass eine Magnetkupplung erreicht wird. Beispielsweise kann das Flügelrad konzentrisch zu dem Antriebsteller angeordnet sein, wobei die Magneten jeweils einen weitestgehend gleichen Abstand von der gemeinsamen Achse aufweisen. Außerdem können die Magnete des Flügelrads und des Antriebstellers bei einer konzentrischen Anordnung des Flügelrads und des Antriebstellers in Richtung der gemeinsamen Achse jeweils deckungsgleich zueinander angeordnet sein, um eine möglichst maximale Anziehungskraft zwischen den jeweiligen Magneten durch Minimierung der Abstände zueinander zu erreichen.
-
In konstruktiv vorteilhafter Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass das Flügelrad auf einem Gleitstein gelagert ist. Der Gleitstein kann aus einem abriebfesten Material wie beispielsweise Keramik oder einem Material mit DLC-Beschichtung bestehen.
-
Um eine gute Lagerung des Flügelrads zu gewährleisten, wird in diesem Zusammenhang vorgeschlagen, dass der Gleitstein derart an der Trennscheibe zur Anlage kommt, dass lediglich ein Kontakt mit dem ersten Bereich der Trennscheibe entsteht. Hierdurch wird die mögliche Abriebbildung durch die Bewegung des Gleitsteins auf bzw. an der Trennscheibe verhindert bzw. minimiert.
-
Eine in diesem Zusammenhang vorteilhafte Ausgestaltung sieht zudem vor, dass die Trennscheibe eine Lauffläche für den Gleitstein ausbildet. Hierdurch wird eine sichere Lagerung des Gleitsteins und darüber auch des Flügelrads ermöglicht.
-
Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnungen von Ausführungsbeispielen erläutert werden. Darin zeigen:
-
1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Fluid pumpe;
-
2a eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Fluid pumpe in einer teilweise geschnittenen Ansicht;
-
2b eine vergrößerte Darstellung der in der 2a mit einem Kreis gekennzeichneten Einzelheit.
-
In 1 dargestellt ist eine Fluidpumpe 1, bei der es sich beispielsweise um eine nicht selbst ansaugende Zentrifugalpumpe handeln kann. Das Gehäuse 2 der Fluidpumpe 1 weist eine Gehäuseschnittstelle 2.1 auf, welche ein erstes Gehäuseteil 2.2, das einer Fördereinheit 3 der Fluidpumpe 1 zugeordnet ist, mit einem zweiten Gehäuseteil 2.3 verbindet, welches der Antriebseinheit 4 der Fluidpumpe 1 zugeordnet ist.
-
Die Verbindung des ersten Gehäuseteils 2.2 und des zweiten Gehäuseteils 2.3 erfolgt über die an den Gehäuseteilen 2.2 und 2.3 jeweils vorgesehenen Befestigungsmittelaufnahmen 2.4 und 2.5 sowie den darin angeordneten Befestigungsmitteln 5.
-
Das Gehäuseteil 2.2 der Fördereinheit 3 der Fluidpumpe 1 umfasst einen Fluideinlass 2.6 und einen Fluidauslass 2.7. Auf der Seite der Antriebseinheit 4 ist das Gehäuseteil 2.3 unter anderem zur Aufnahme eines Antriebsmotors 10 ausgelegt. Um die Fluidpumpe 1 zum Pumpen von kaltem oder erwärmtem Trinkwasser oder physikalisch und chemisch ähnlichen Fluiden einsetzen zu können, ist in der Ebene der Gehäuseschnittstelle 2.1 des Gehäuses 2 eine Trennscheibe 6 angeordnet, welche die Fördereinheit 3 von der Antriebseinheit 4 fluiddicht trennt und auf welche anhand der Darstellungen in den 2a und 2b noch näher eingegangen werden wird.
-
Wie die Darstellung der 2a dies erkennen lässt, ist die Trennscheibe 6 im Bereich der im Wesentlichen entlang der Gehäuseschnittstelle 2.1 verlaufenden Medientrennung angebracht und trennt die Fördereinheit 3 fluiddicht von der Antriebseinheit 4. Das zu pumpende Fluid wird durch den Fluideinlass 2.6 in das Innere der Fördereinheit 3 geführt. In einem durch das Gehäuseteil 2.3 der Fördereinheit 3 sowie der Trennscheibe 6 begrenzten Pumpraum 7 ist ein Flügelrad 8 drehbar um die gestrichelt dargestellte Längsachse A gelagert angeordnet. Bei einer Drehung des Flügelrads 8 und den daraus resultierenden Kräften auf das Fluid im Pumpraum 7 wird Fluid zu dem Fluidauslass 2.7 gepumpt. Die Lagerung des Flügelrads 8 erfolgt über einen Gleitstein 9. Der Gleitstein 9 kommt an der Trennscheibe 6 zur Anlage und erzeugt bei der Drehung des Flügelrads 8 Reibkräfte auf der der Fördereinheit 3 zugewandten Oberfläche der Trennscheibe 6.
-
Die Antriebseinheit 4 der Fluidpumpe 1 weist einen Antriebsmotor 10 mit einer Antriebswelle 10.1 auf. An dem der Trennscheibe 6 zugewandten Ende der Antriebswelle 10.1 ist ein Antriebsteller 11 befestigt. In dem Antriebsteller 11 sind Magnete 12 eingelassen, die bei einem Antrieb der Antriebswelle 10.1 über die Bewegung des Antriebstellers 11 in Rotation um die Längsachse A gebracht werden. Auch in dem Flügelrad 8 der Fördereinheit 3 sind Magnete 12 eingelassen, die senkrecht zur Längsachse A deckungsgleich zu den Magneten 12 des Antriebstellers 11 angeordnet sind. Alternativ wäre es jedoch auch denkbar, nur auf einer Seite der Trennscheibe 6, beispielsweise in dem Antriebsteller 11, Magnete 12 vorzusehen, die mit auf der anderen Seite angeordneten ferromagnetischen Metallkörpern zusammenwirken. Zwischen dem Antriebsteller 11 und dem Flügelrad 8 besteht daher keine mechanische Verbindung. Vielmehr ist das Flügelrad 8 durch die Trennscheibe 6 von dem Antriebsteller 11 getrennt. Über die zwischen den Magneten 12 und den Magneten 13 wirkenden Magnetkräfte kann jedoch trotz der Trennung zwischen dem Antriebsteller 11 und dem Flügelrad 8 eine Bewegung des Antriebstellers 11 auf das Flügelrad 8 übertragen werden. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass über eine magnetische Kopplung zwischen dem Flügelrad 8, der Fördereinheit 3 und dem Antriebsteller 11 der Antriebseinheit 4 über die Magnete 12, 13 eine Magnetkopplung ausgebildet wird, mit der das Flügelrad 8 der Fördereinheit 3 vom Antriebsteller 11 der Antriebseinheit 4 angetrieben wird.
-
Hierdurch wird erreicht, dass das zu pumpende Fluid nur mit der Fördereinheit 3 in Kontakt kommt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Trennscheibe 6 wird dabei ein Abrieb von der Trennscheibe 6 durch die Bewegung des Gleitsteins 9 auf der Oberfläche der in diesem Bereich besonders abriebfesten Trennscheibe 6 verhindert oder minimiert.
-
Denn wie die vergrößerte Darstellung der 2b zeigt, weist die Trennscheibe 6 zwei Bereiche 6.1 und 6.2 aus unterschiedlichem Material auf. Der erste Bereich 6.1 der Trennscheibe 6 ist selbst als Scheibe ausgebildet und der Fördereinheit 3 zugewandt. Der zweite Bereich 6.2 ist ebenfalls als Scheibe ausgeführt und der Antriebseinheit 4 zugewandt. Der erste Bereich 6.1 der Trennscheibe 6 kann beispielsweise aus einer Keramik oder aus einem diamantähnlichen Kohlenstoff (DLC) bestehen. Hierdurch wird erreicht, dass die Reibungskräfte zwischen der Trennscheibe 6 bzw. zwischen dem ersten Bereich 6.1 der Trennscheibe 6 und dem Gleitstein 9 minimiert werden. Darüber hinaus wird der erste Bereich 6.1 der Trennscheibe 6 durch diese Ausführung besonders verschleißfest, so dass keine Abriebbildung erfolgt.
-
Der zweite Bereich 6.2 der Trennscheibe 6 kann beispielsweise aus Edelstahl gefertigt sein. Dadurch wird erreicht, dass die Trennscheibe 6 insgesamt elastisch und duktil ist. Dies wiederum verringert die Gefahr von Brüchen und ermöglicht eine risikofreie Handhabung der Trennscheibe 6 bei der Herstellung und bei der Wartung der Fluidpumpe 1. Denn selbst nach Stoßeinwirkung besteht nicht die Gefahr einer Riss- bzw. Bruchbildung. Die beiden Bereiche 6.1 und 6.2 können durch eine zwischen dem ersten Bereich 6.1 und dem zweiten Bereich 6.2 angeordnete Klebeschicht miteinander verbunden sein. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn der erste Bereich 6.1 als Beschichtung auf dem zweiten Bereich 6.2 aufgebracht ist.
-
Um die fluiddichte Trennung zwischen der Fördereinheit 3 und der Antriebseinheit 4 durch die Trennscheibe 6 weiter zu verbessern, weist bei der Ausführung der 2b die Fluidpumpe 1 einen zwischen dem ersten Gehäuseteil 2.2, dem zweiten Gehäuseteil 2.3 und der Trennscheibe 6 angeordneten Dichtungsring 14 auf.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Fluidpumpe
- 2
- Gehäuse
- 2.1
- Gehäuseschnittstelle
- 2.2
- erstes Gehäuseteil
- 2.3
- zweites Gehäuseteil
- 2.4
- Befestigungsmittelaufnahme
- 2.5
- Befestigungsmittelaufnahme
- 2.6
- Fluideinlass
- 2.7
- Fluidauslass
- 3
- Fördereinheit
- 4
- Antriebseinheit
- 5
- Befestigungsmittel
- 6
- Trennscheibe
- 6.1
- erster Bereich
- 6.2
- zweiter Bereich
- 7
- Pumpraum
- 8
- Flügelrad
- 9
- Gleitstein
- 10
- Antriebsmotor
- 10.1
- Antriebswelle
- 11
- Antriebsteller
- 12
- Magnet
- 13
- Magnet
- 14
- Dichtungsring
