DE2139090B2 - Elektrische Warmwasser-Umlaufpumpe des Frontstatortyps mit doppeltem Luftspalt und einer Membran im Luftspalt - Google Patents

Description

wirken; aber auch eine ganz kleine Erhöhung des

Scheibendurchmessers gegenüber der elektromagnetisch aktiven Oberfläche (d.h. der den Kernen gegenüberstehenden Oberfläche, von welcher das er-

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische 30 zeugte Drehmoment abhängt) wird eine beträchtliche Warmwasser-Umlaufpumpe, bestehend aus einer von Erhöhung der Reibungsverluste im Wasser verursaeinem Asynchronmotor getriebenen Zentrifugal- chen, die sogar proportional der fünften Potenz des pumpe, dessen Induktor als Frontstatortyp mit dop- Durchmessers sind, ohne entsprechende Erhöhung peltem axialem Luftspalt ausgeführt ist und dessen der Nutzleistung. Bei einer Vergrößerung des DurchAnker aus einem örtlich festen, durch eine Membran 35 messers um 26 ⁰Zo würden die Reibungsverluste im gegenüber dem Induktor getrennten magnetischen Wasser mehr als 300 ⁰Zo ausmachen, wie von der Teil und einer rotierenden Scheibe aus einem Mate- Theorie vorausgesagt und durch im Versuchslaborarial hoher elektrischer Leitfähigkeit besteht, welche toriurr der Anmelderin vorgenommene genaue Veran dem einen Ende einer Welle verankert ist, an de- suche gezeigt.

ren anderem Ende der Pumpenläuferkranz verankert 4° Nachdem die Reibungsverluste bei einer Verwenist. dung dieser Art auch 70 % der Nutzleistung ausma-

Eine derartige Warmwasser — Umlaufpumpe ist chen können, würde eine Vergrößerung des Durchdurch di- französische Patentschrift 1237 316 be- messers um 26⁰O die Reibungsverluste von 70 bis kcinnt. wobei der AsynJirunmotor ebenfalls als 250 ° 0 erhöhen, wodurch die Verwendung der leitfä-Frontstatortyp mit doppeltem axialem Luftspalt aus- 45 higen Scheibe für die in der vorliegenden Anmeldung geführt ist und der Anker des Motoi s aus einem ort- vorgesehene Anwendung unmöglich würde,
lieh festem magnetischen Teil und einem rotierenden Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe be-

Teil besteht. Auch weist das rotierende Teil des An- steht darin, eine elektrische Warmwasser-Umlaufkers dieses bekannten Motors eine Scheibe mit zwei pumpe der eingangs angegebenen Art zu schaffen, in radialem Abstand zueinander angeordneten Rin- 5° die unter Vermeidung axialer Schubkräfte und bei gen aus elektrisch leitendem Material auf, die nach gedrängtem Aufbau eine höhere Leistung abgibt und Art eines Kurzschlußkäfigläufers durch elektrisch lei- einen guten Wirkungsgrad besitzt,
tende Stäbe miteinander verbunden sind. Der Raum Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

zwischen den zwei Ringen ist mit magnetischem Me- löst, daß die rotierende Scheibe des Ankers in ihrer tall ausgefüllt, wodurch eine unterschiedliche Reluk- 55 Mitte eine Ausbuchtung zur Befestigung an der tanz in der Scheibe erreicht wird. Diese sowohl mit Welle aufweist und daß der Außenrand der Scheibe elektrisch leitendem als auch mit magnetischem Ma- in axialer Richtung abgebogen ist.
terial ausgestattete Scheibe ist zwischen dem Induk- Zur Übertragung von relativ großen Drehmomen-

tor und dem örtlich festen magnetischen Teil des An- ten muß die rotierende Scheibe sowohl elektrisch als kers, unter Bildung von zwei Luftspalten, gelegt. ^6o auch mechansich verbessert werden. Hierzu bietet Hierbei gibt es theoretisch nur eine einzige Stellung sich zunächst an den Durchmesser der Scheibe gedes Rotors bzw. des rotierenden Teiles, in welcher genüber dem Durchmesser der Eisenkerne zu vergröeine Gleichheit der in axialer Richtung wirkenden Bern und die Scheibe so zu verdicken, daß sie als Anziehungskräfte vorhanden ist, bzw. ein Kräfte- Kurzschlußring mit niedrigem elektrischen Widergleichgewicht für ganz bestimmte Werte der Luft- 65 stand wirken kann. Es wurde jedoch festgestellt, daß spalte besteht. Diese bestimmte Stellung des Rotors bei bereits geringfügiger Erhöhung des Durchmessers kann jedoch in der Praxis niemals hundertprozentig der Scheibe eine untragbare Erhöhung der Reibungsverwirklicht werden, su ΰ^3 r'?1i also der Rotor Verluste entsteht, wobei diese Reibungsverluste durch

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die Drehung der Scheibe in dem Wasser, in welchem Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines in sie eingetaucht ist, entstehen. Diese stark zunehmen- der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels den Reibungsverluste verschlechtern jedoch die näher erläutert. .
Nutzleistung des Motors so sehr, daß man einen In der Figur ist mit 1 der Ansaugkanal und mit 2 schlechten bzw. untragbaren Gesrtmtwirlomgssrad 5 d:r Abführkanal der Pumpe bezeichnet. Der Pumder Warmwasser-Umlaufpumpe erhalten würde. penläuferkranz 3 wird von der Welle 4 angetrieben. Diese großen Schwierigkeiten sprechen zunächst <*e- Der Stator S trägt die erregende Wicklung 6 des Mögen die Anwendung des Scheibenprinzips für den to>s. Der Anker des Motors besteht aus aem festen vorliegenden Zweck, wobei also die rotierende magnetischen Teil 7 und au<; der rotierenden Scheibe aus dem Material hoher elektrischer Leitfä- io Scheibe 8, die aus einem Material mit guter elektnhigkeit in eine Flüssigkeit bzw. Wasser eingetaucht scher Leitfähigkeit besteht und auf der Welle 4 betrauert, stigt ist. Der Außenrand der Scheibe 8 ist m axialer

Hinzu kommt noch, daß bei einem Motor mit leit- Richtung so abgebogen, daß er, wie gezeigt, vollstän-

fähiger Scheibe die Größe des magnetischen Luft- dig über das feste magnetische Teil 7 greift. Sowohl

spalts sehr kritisch ist und eine geringfügige Erhö- 15 der Stator 5 als auch der feste magnetische Teil 7 des

hung dieses Luftspaltes zu einer starken Verminde- Ankers sind an den Gehäuseteilen A und B befestigt,

rung des übertragbaren Drehmoments und zu einer Bei dieser Anordnung wird die Anziehung zwischen

entsprechenden Verschlechterung des Gesamtwir- den einzelnen magnetischen Teilen von den beiden

kungsgrades führt. Gehäuseteilen A und B aufgefangen.

Zur Vermeidung dieser Probleme wird bei der 20 Ein Abdichtring 12 aus einem flexiblen Material

vorliegenden Erfindung die rotierende Scheibe des und eine Membran 9 aus einem dünnen Blatt aus

Ankers durch die Ausbuchtung in ihrer Mitte zu- nichtmagnetischem Material mit hohem elektri-

nächst in mechanischer Hinsicht verstärkt, jedoch schem Widerstand dichten den Stator 5 des Motors

auch die elektrischen Eigenschaften der Scheibe wer- samt der Wicklung 6 gegen die Pumpenflüssigkeit ab.

den durch den in axialer Richtung abgebogenen 25 Über die Bohrungen 10 im Gehäuseteil B steht die den

Außenrand beträchtlich verbessert, dagegen die" Rei- Anker des Motors enthaltende Kammer strömungs-

bungsverluste im Wasser nicht oder nur äußerst ge- mäßig mit dem Pumpenkreis in Verbindung. Zusam-

ringfügig erhöht. Der Außenrand der rotierenden men mit den im Bereich der Ausbuchtung der rotie-

Scheibe wirkt dabei nach Art eines Käfigläuferrings, renden Scheibe 8 vorgesehenen Bohrungen 10 sorgen

es tritt effektiv keine Vergrößerung des Scheiben- 30 sie für einen Druckausgleich und gestatten eine Zir-

durchmessers auf und außerdem wird die mechani- kulation der Pumpenflüssigkeit, um dadurch die auf

sehe Stabilität durch den Außenrand der Scheibe Grund der Zentrifugalkraft bei der Drehung der

noch stark erhöht, ohne ihre Dicke in dem elektro- Scheibe bewirkte Saugwirkung zwischen der

magnetischen wirksamen Teil zu verstärken und da- Scheibe 8 und der Membran 9 zu kompensieren,

her ohne eine schädliche Vergrößerung des Luft- und 35 Aus der Figur läßt sich auch erkennen, daß der

Kupferspaltes zu verursachen. Stator 5 mit dem Gehäuseteil A sehr einfach abge-

Außerdem braucht die Scheibe mit dem Außen- nommen und von den übrigen Teilen der Pumpe ent-

rand auch nicht zur Verbesserung der elektrischen fernt werden kann und daß der drehbare Teil des

Eigenschaften dickere Abschnitte aufweisen, wie dies Motors samt der Welle 4, dem Pumpenläuferkranz 3

bei der erwähnten bekannten Ausführungsform der 40 _und zugeordneter Lagerabstützung in sehr einfacher

Fall ist, sondern die Scheibe kann durchgehend Weise zusammen mit dem Gehäuseteil B auseinan-

gleichbleibende Dicke aufweisen, was die Herstellung dergenommen bzw. entfernt werden kann, wobei

der elektrischen Warmwasser- Umlaufpumpe wesent- dann die Rohrleitung und die Ladereinlrittsspirale

lieh vereinfacht und verbilligt. Die Verminderung des zurückbleiben.

Durchmessers der Rotorscheibe, die durch Biegung +5 Die besondere Form der rotierenden Scheibe 8

des Randes erzielt wird, vermindert außerdem zu führt nicht nur zu einer höheren Leistung des Motors

einem Minrtestwert die Trägheit der rotierenden und zu einem guten Gesamtwirkungsgrad, sondern

Teile und daher auch das Anlaufdrehmoment. schafft auch die Möglichkeit, die gesamte elektrische

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist Warmwasser-Umlaufpumpe in gedrängter Bauweise,

vorgesehen, daß im Bereich der Ausbuchtung der ro- 50 ausführen zu können,

tierenden Scheibe Bohrungen vorgesehen sind. Die Lebensdauer der Pumpe wird somit im wesent-

Durch diese Maßnahme erhält also das Wasser die liehen durch die Lebensdauer der Lager, die Lebens-Möglichkeit, auf beiden Flächen der rotierenden dauer der Abdichtung oder Dichte des Statorteiles Scheibe zu zirkulieren, es wird dadurch jegliche und der Lebensdauer der Wicklungsisolation be-Saugwirkung auf die zwei Seiten der rotierenden 55 stimmt und sichergestellt, und zwar bei einem mini-Scheibe verhindert und damit auch jeglicher axialer malen Gewicht der sich drehenden Teile, bei einem Schub verhindert. Schließlich wird auch die Scheibe äußerst einfachen und wirkungsvollen Trennsystem und die abdichtende Membran durch die zirkulie- zwischen dem in das Wasser eintauchenden Teil des rende Flüssigkeit bzw. Wasser gut gekühlt. Motors und den trockenen Teilen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

außerhalb der Gleichgewichtsstellung befindet, so Patentansprüche: daß sich dadurch der Luftspalt auf der einen Seite verringert, während sich der Luftspalt auf der ande-

1. Elektrische Warmwasser-Umlaufpumpe, be- ren Seite erhöht, so daß dadurch der Rotor eine stehend aus einer von einem Asynchronmotor ge- 5 axiale Schubkraft erfährt, die um so größer ist, je hötriebenen Zentrifugalpumpe, dessen Induktor als ^ncr das axiale Spiel ist.

Frontstatortyp mit doppeltem axialem Luftspalt Durch die britische Patentschrift 1 060 5o9 ist eine

ausgeführt ist und dessen Anker aus einem ort- durch einen Asynchronmotor angelnebene Pumpe

lieh festen, durch eine Membran gegenüber dem bekannt, deren Elektromotor zwei statorische Induk-

Induktor getrennten, magnetischen Teil und einer io toren des Frontstatortyps mit doppeltem axialem

rotierenden Scheibe aus einem Material hoher Luftspalt und einen rotierenden aus einer Scheibe

elektrischer Leitfähigkeit besteht, welche an dem aus Material hoher elektrischer Leitfähigkeit beste-

einen Ende einer Welle verankert ist, an deren henden Anker umfaßt.

anderem Ende der Pumpenläuferkranz verankert Eine derartige Bauart gibt jedoch Anlaß zu folgenist, dadurch gekennzeichnet, daß die 15 den Problemen die ihre Verwendung für die in der rotierende Scheibe (8) des Ankers in ihrer Mitte vorliegenden Anmeldung vorgesehene Anwendung eine Ausbuchtung zur Befestigung an der Welle praktisch unmöglich macht:

(4) aufweist und daß der Außenrand der Scheibe Die Scheibe muß mechanisch und elektrisch ver-

(8) in axialer Richtung abgebogen ist. stärkt werden, ohne die Dicke zu erhöhen, um den

2. Umlaufpumpe nach Anspruch 1, dadurch 20 Abstand Luftspalt und Kupfer nicht zu vergrößern, gekennzeichnet, daß im Bereich der Ausbuchtung Tm obenerwähnten britischen Patent ist dies erreicht der rotierenden Scheibe (8) Bohrungen (10) vor- worden durch Vergrößerung des Scheibendurchmesgesehen sind. sers gegenüber dem Durchmesser der Eisenkerne und

Verdickung der herausragenden Kante, um als Kurz-25 schlußringmit niedrigem elektrischen Widerstand zu