DE202020104824U1

DE202020104824U1 - Mediumgekühlte Flüssigkeitspumpe

Info

Publication number: DE202020104824U1
Application number: DE202020104824.4U
Authority: DE
Original assignee: KH Brinkmann & Co GmbH KG; K H Brinkmann GmbH and Co KG
Current assignee: KH Brinkmann & Co GmbH KG; K H Brinkmann GmbH and Co KG
Priority date: 2020-08-20
Filing date: 2020-08-20
Publication date: 2021-11-26
Anticipated expiration: 2030-08-21
Also published as: EP3957862A1

Abstract

Flüssigkeitspumpe mit einem Gehäuse (10), das eine Ansaugöffnung (12), eine Pumpenkammer (14), einen Auslassstutzen (44) und eine Motorkammer (30) bildet, einer drehbar im Gehäuse gelagerten Welle (16), auf der innerhalb der Pumpenkammer (14) ein Laufrad (18) angeordnet ist und auf der in einem außerhalb des gepumpten Mediums liegenden Abschnitt ein Rotor (34) eines Elektromotors (28) angeordnet ist, der von einem in der Motorkammer (30) angeordneten Stator (36) umgeben ist, und mit einem die Motorkammer umgebenden Kühlmantel (40), der einerseits mit der Pumpenkammer (14) und andererseits mit dem Auslassstutzen (44) in Fluidverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckleitung (20), die die Pumpenkammer (14) mit dem Kühlmantel (42) verbindet, in einer ersten Umfangsposition (A) in den Kühlmantel (42) mündet und dass der Auslassstutzen (44) in einer zweiten Umfangsposition (B) an den Kühlmantel (42) angeschlossen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitspumpe mit einem Gehäuse, das eine Ansaugöffnung, eine Pumpenkammer, einen Auslassstutzen und eine Motorkammer bildet, einer drehbar im Gehäuse gelagerten Welle, auf der innerhalb der Pumpenkammer ein Laufrad angeordnet ist und auf der in einem außerhalb des gepumpten Mediums liegenden Abschnitt ein Rotor eines Elektromotors angeordnet ist, der von einem in der Motorkammer angeordneten Stator umgeben ist, und mit einem die Motorkammer umgebenden Kühlmantel, der einerseits mit der Pumpenkammer und andererseits mit dem Auslassstutzen in Fluidverbindung steht.
In WO 2016/041682 A1 wird eine Pumpe beschrieben, bei der das gepumpte Medium axial durch den Kühlmantel geleitet wird, so dass es den Elektromotor umströmt und kühlt.
In WO 2013/187786 A1 wird eine Pumpe beschrieben, bei der ein von dem gepumpten Medium verschiedenes Kühlmedium im Kreislauf in dem Kühlmantel und einem Wärmetauscher umgewälzt wird, über den die Wärme des Motors an das gepumpte Medium abgegeben wird.
Aufgabe der Erfindung ist, eine Pumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine verringerte axiale Baulänge hat.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Druckleitung, die die Pumpenkammer mit dem Kühlmantel verbindet, in einer ersten Umfangsposition in den Kühlmantel mündet und dass der Auslassstutzen in einer zweiten Umfangsposition an den Kühlmantel angeschlossen ist.
Bei dieser Pumpe wird das gepumpte Medium so durch den Kühlmantel geleitet, dass es den Elektromotor in Umfangsrichtung umströmt. Diese Lösung hat den Vorteil, dass der Druckstutzen sehr kurz gehalten werden kann, da das Medium nicht schon vor Eintritt in den Kühlmantel über den Umfang der Motorkammer verteilt zu werden braucht. Auch auf der Seite des Auslassstutzens ist keine erneute Umlenkung des Mediums erforderlich, so dass die Baulänge insgesamt beträchtlich verringert werden kann.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
In einer Ausführungsform liegen die ersten und zweiten Umfangspositionen einander diametral gegenüber. Von der Druckleitung aus verzweigt sich dann das Medium in zwei Ströme, die die Motorkammer in entgegengesetzten Drehrichtungen umströmen und sich beim Eintritt in den Auslassstutzen wieder vereinigen.
In einer Ausführungsform ist die Pumpe für den vertikalen Einbau in ein Sammelbecken vorgesehen. Die Ansaugöffnung befindet sich dann dicht über dem Boden des Sammelbeckens, während sich die Motorkammer im oberen Bereich des Pumpengehäuses oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Sammelbecken befindet. Eine sichere Abdichtung der Motorkammer und des den Rotor tragenden Abschnitts der Welle wird dadurch wesentlich erleichtert. Die Druckleitung tritt in das untere Ende des Kühlmantels ein, während der Auslassstutzen vorzugsweise radial abgehend am oberen Ende des Kühlmantels angeordnet ist, so dass die Strömung des Mediums im Kühlmantel auch eine aufwärts gerichtete Komponente hat. Dadurch wir die Entstehung von Zonen mit geringem Flüssigkeitsaustausch im Kühlmantel vermieden und zugleich die Entlüftung der Pumpe erleichtert.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Pumpsystem, beispielsweise für eine Kühlanlage, mit einem Sammelbecken für Flüssigkeit und mit einer Pumpe der oben beschriebenen Art, die derart vertikal in dem Sammelbecken montiert ist, dass sie mit ihrem Ansaugstutzen in die Flüssigkeit im Sammelbecken eintaucht, während die Motorkammer sich oberhalb des Flüssigkeitsspiegels befindet.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:

1 einen axialen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Pumpe im montierten Zustand in einem Sammelbecken; und
2 einen Schnitt längs der Linie II-II in 1

Die in 1 gezeigte Pumpe weist ein Gehäuse 10 auf, das im Bereich seines unteren Endes eine Ansaugöffnung 12 und weiter oberhalb eine Pumpenkammer 14 bildet. Eine Welle 16 ist drehbar im Gehäuse 10 gelagert und trägt innerhalb der Pumpenkammer 14 mindestens ein Laufrad 18. Im gezeigten Beispiel ist eine Kaskade von drei Radial-Laufrädern vorgesehen, die das über die Ansaugöffnung 12 angesaugte Medium, beispielsweise eine Kühlflüssigkeit, in eine Druckleitung 20 fördern, die in einer gegenüber der Welle 16 radial versetzten Position vom oberen Ende der Pumpenkammer 14 ausgeht.
Im gezeigten Beispiel ist die Pumpe so in einem Sammelbecken 22 für die Kühlflüssigkeit montiert, dass die Achse der Welle 16 vertikal orientiert ist und die Ansaugöffnung 12 sich dicht über dem Boden 24 des Sammelbeckens 22 befindet. Der Flüssigkeitsspiegel 26 der Flüssigkeit im Sammelbecken 22 ist durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Die Pumpe taucht mit ihrem unteren Teil, der die Ansaugöffnung 12, die Pumpenkammer 14 und den unteren Teil der Druckleitung 20 bildet, in die Kühlflüssigkeit ein, während sich der obere Teil der Pumpe oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 26 befindet. Dieser obere Teil des Gehäuses 10 nimmt einen Elektromotor 28 auf, der auf diese Weise besser gegen schädliche Wirkungen des gepumpten Mediums geschützt werden kann.
Die Welle 16 ist mit ihrem oberhalb des Flüssigkeitspegels 26 liegenden Abschnitt mittels Wälzlagern 29 axialfest im Gehäuse 10 gelagert und durchläuft eine Motorkammer 30, die am oberen Ende durch einen Deckel 32 abgeschlossen ist. Ein Rotor 34 des Elektromotors ist innerhalb der Motorkammer 30 drehfest auf der Welle 16 angeordnet und ist von einem Stator 36 umgeben, der stationär in der Motorkammer 30 gehalten ist und über seine äußere Umfangsfläche in thermischem Kontakt mit einer Umfangswand 38 der Motorkammer steht.
Die Motorkammer 30 ist auf dem größten Teil ihrer Höhe von einem Kühlmantel 40 umgeben, dessen Wände in einem Stück mit der Umfangswand 38 der Motorkammer ausgebildet sind. Der Kühlmantel 40 hat insgesamt eine zylindrische Form und bildet eine Ringkammer 42. Die Druckleitung 20 mündet in einer ersten Umfangsposition A, rechts in 1, in das untere Ende der Ringkammer 42. In einer der ersten Umfangsposition A diametral gegenüberliegenden Umfangsposition B, links in 1, ist an das obere Ende des Kühlmantels 40 ein radial abgehender Auslassstutzen 44 angeschlossen, über den das von der Pumpe gepumpte Medium in eine nicht gezeigte Förderleitung gelangt. Der Auslassstutzen liegt aber noch unterhalb der oberen Wickelköpfe des Stators, die in diesem Beispiel den Kühlmantel nach oben überragen. So kann der Auslassstutzen zur besseren Entlüftung am oberen Ende des Kühlmantels angeordnet werden, ohne dass die Bauhöhe der Pumpe vergrößert wird.
Wenn die Pumpe in Betrieb ist, wird die Flüssigkeit über die Ansaugöffnung12 angesaugt und über die Druckleitung 20 in die Ringkammer 42 des Kühlmantels 40 gedrückt. In der ersten Umfangsposition A verzweigt sich die Strömung des Mediums in zwei Äste, die die Motorkammer 30 gegensinnig umströmen und sich in der Umfangsposition B wieder vereinigen, wie in 2 durch Pfeile angegeben wird.
Das durch die Ringkammer 42 strömende Medium bildet bei dem hier gezeigten Beispiel um den Pumpenmotor herum einen geschlossen Wasserkörper, der durch keinerlei Schallbrücken unterbrochen wird, wodurch zugleich eine gute Schalldämmung und somit ein sehr leiser Lauf der Pumpe erreicht wird.
In einer anderen Ausführungsform könnten die Mündung der Druckleitung 20 und der Übergang zum Auslassstutzen auch eng beieinander liegen und durch eine Trennwand getrennt sein.
In der Höhe kann der Kühlmantel 42 so dimensioniert werden, dass gezielt die Wicklungspakete des Stators 36 gekühlt werden.
Wie 1 zeigt, ist die Motorkammer 30, die auch die Wälzlager 29 für die Welle 16 aufnimmt, durch eine Wellendichtung 46 gegenüber dem Inneren des Sammelbeckens 22 abgedichtet. Wahlweise kann die Pumpe einen Niveaufühler und eine elektronische Steuerung aufweisen, durch die der Flüssigkeitsspiegel 26 erfasst und so geregelt wird, dass er stets sicher unterhalb der Position der Wellendichtung 46 bleibt.
Die Umfangswand der Pumpenkammer 14 wird in diesem Beispiel durch drei übereinander gestapelte und gegeneinander abgedichtete Ringmodule 48 gebildet, die jeweils eines der Laufräder 18 aufnehmen. Die Ansaugöffnung 12 ist in einem separaten Gehäuseteil gebildet, das durch Zugbolzen 50 mit dem Rest des Gehäuses verbunden ist. Auf diese Weise lassen sich die Ringmodule dicht und sicher miteinander verspannen. Nach dem Lösen der Zugbolzen 50 und Entfernen des separaten Gehäuseteils kann die Anzahl der Ringmodule 48 und der Laufräder 18 nach Bedarf bzw. nach verfügbarer Bauhöhe variiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2016/041682 A1 [0002]
WO 2013/187786 A1 [0003]

Claims

Flüssigkeitspumpe mit einem Gehäuse (10), das eine Ansaugöffnung (12), eine Pumpenkammer (14), einen Auslassstutzen (44) und eine Motorkammer (30) bildet, einer drehbar im Gehäuse gelagerten Welle (16), auf der innerhalb der Pumpenkammer (14) ein Laufrad (18) angeordnet ist und auf der in einem außerhalb des gepumpten Mediums liegenden Abschnitt ein Rotor (34) eines Elektromotors (28) angeordnet ist, der von einem in der Motorkammer (30) angeordneten Stator (36) umgeben ist, und mit einem die Motorkammer umgebenden Kühlmantel (40), der einerseits mit der Pumpenkammer (14) und andererseits mit dem Auslassstutzen (44) in Fluidverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckleitung (20), die die Pumpenkammer (14) mit dem Kühlmantel (42) verbindet, in einer ersten Umfangsposition (A) in den Kühlmantel (42) mündet und dass der Auslassstutzen (44) in einer zweiten Umfangsposition (B) an den Kühlmantel (42) angeschlossen ist.
Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 1, bei der die ersten und zweiten Umfangspositionen (A, B) einander diametral gegenüber liegen.
Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Auslassstutzen (44) radial vom Kühlmantel (42) abgeht.
Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der der Auslassstutzen (44) am der Pumpenkammer (14) entgegengesetzten axialen Ende des Kühlmantels (42) angeordnet ist.
Flüssigkeitspumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der Teile der Motorkammer (30) am von der Pumpenkammer (14) abgewandten Ende den Kühlmantel (40) axial überragen.
Flüssigkeitspumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der eine Umfangswand der Pumpenkammer (14) durch mehrere voneinander lösbare Ringmodule (48) gebildet wird und mehrere Laufräder (18) lösbar auf der Welle (16) gehalten sind.
Flüssigkeitspumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Motorkammer (30) auf der der Pumpenkammer (14) zugewandten Seite durch eine Wellendichtung (46) für die Welle (16) abgeschlossen ist und die Welle (16) in Wälzlagern (29) gelagert ist, die sich sämtlich auf der von der Pumpenkammer abgewandten Seite der Wellendichtung (46) befinden.
Pumpsystem mit einem Sammelbecken (22) für Flüssigkeit und einer Flüssigkeitspumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, die so am Sammelbecken (22) montiert ist, dass die Achse der Welle (16) vertikal verläuft und das Gehäuse (10) mit seiner Ansaugöffnung (12) in die Flüssigkeit eintaucht, während die Motorkammer (30) sich oberhalb eines maximalen Flüssigkeitsspiegels (26) der Flüssigkeit befindet.