DE2529399A1 - Umwaelzpumpe fuer insbesondere heizungs- und brauchwasseranlagen - Google Patents

Description

Grundfos A/S, 885o Bjerringbro (Dänemark}

Umwälzpumpe für insbesondere Heizungs- und Brauchwasseranlagen

Die Erfindung betrifft eine Umwälzpumpe für insbesondere Heizungsund Brauchwasseranlagen, bestehend aus einem Gehäuse, das durch eine Trennwand in einen die Pumpe aufnehmenden Pumpenraum und einen den Rotor des Pumpenantriebsmotors aufnehmenden Motorraum unterteilt ist, wobei das den Stator dicht umfassende Spaltrohr am trennwandseitigen Ende einen nach außen verlaufenden Flansch aufweist, der mit dem ihm benachbarten Bereich der Trennwand einen im Betrieb der Pumpe mit Wasser gefüllten Raum bildet.

Pumpen dieser Art werden vor allem zur Erzwingung des Wasserumlaufes in Rohrleitungen von Heizungsanlagen und auch Brauchwasseranlagen für die Warmwasserversorgung eingesetzt. Durch die Trennwand soll der ungehinderte Wasseraustausch zwischen dem Pumpenkreislauf und dem Motorraum unterbunden werden, um so eine Verschmutzung des Motors und die daraus resultierenden Betriebsstörungen durch Blockierung des Rotors zu verhindern. Weiterhin muß über die Trennwand der weitaus größte Teile der im Motorraum entwickelten Verlustwärme auf das von der Pumpe bewegte und geförderte Wasser übertragen werden.

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Die Temperatur der Statorwicklungen wird im entscheidenden Maß vom Wärmewiderstand der Trennwand bestimmt, weil die auftretenden Stromwärmeverluste wegen der schlechten Wärmeübergangszahlen am Gehäuse nur zu etwa 2o % direkt an die Umgebung abgegeben werden/ während die verbleibende Stromwärme über das Spaltrohr in den Motorraum gelangt und vom dort befindlichen Wasser auf die Trennwand übertragen wird, durch diese hindurch geleitet und an das zu fördernde Wasser weitergegeben wird.

Die Pumpenhersteller sind daran interessiert, die Wicklungstemperaturen im Betrieb so niedrig wie möglich zu halten, und zwar einerseits aus Gründen des guten Wirkungsgrades im Antriebsteil und andererseits aus Sicherheitsgründen, weil bei niedrigen Wick— lungstemperaturen die elektrische Isolierung der Wicklungsdrähte weniger beansprucht wird.

Trennwände werden im allgemeinen aus Guß gefertigt oder aus Blechen gepreßt. Durch die Verwendung dünnwandiger Materialien ist zwar eine bestimmte Verminderung des Wärmewiderstandes zu erzielen, jedoch sind der Verbesserung aber bestimmte Grenzen gesetzt, da die Stärke der Trennwand aus Festigkeitsgründen einen endlichen Wert haben muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wärmewiderstand der Trennwand zu vermindern und damit die übertemperatur der Statorwicklungen beträchtlich abzusenken.

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Zur Lösung dieser Aufgabe wird die eingangs erwähnte Umwälzpumpe nach der Erfindung so ausgebildet, daß die Trennwand vorzugsweise im Bereich des benachbarten Spaltrohrflansches wenigstens eine vom Wasser im Pumpenraum frei bespülte und axial gerichtete Auswölbung aufweist.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Trennwand wird einerseits aus einleuchtenden Gründen die Wärmeaustauschfläche im Vergleich zu einer rein radial verlaufenden Trennwand vergrößert, während andererseits die Wärmeübergangszahlen an beiden Trennwandseiten verbessert werden, weil durch die Auswölbungen sich ändernde Krümmungsradien geschaffen werden, welche die Turbulenz und damit die jeweils gewünschten Wärmeübergänge erhöht werden.

In der anliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für eine Pumpe nach der Erfindung im Längsschnitt dargestellt.

Das Gehäuse 1 des Pumpenaggregats wird durch eine im wesentlichen radial zur Längsachse 2 verlaufende Trennwand 3 in einen die Pumpe aufnehmenden Pumpenraum 4 und einen den Motor aufnehmenden Motorraum 5 unterteilt. Durch die Trennwand verläuft die vom Elektromotor angetriebene Welle 6, und zwar im Bereich des Axialdrucklagers 7, dessen gemäß der Zeichnung links liegender Lagerring fest in einer an der Trennwand ausgebildeten Schale eingebettet ist, während der andere Lagerring mit der Welle 6 umläuft. ' _

Am pumpenseitigen· Wellenende sitzt das Lauf- bzw. Kreiselrad 8 der

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Pumpe, deren Ansaugraum mit der Bezugsziffer 9 und deren Druckraum mit der Ziffer 1o gekennzeichnet ist. Die Pfeile in diesen Räumen deuten die Förderrichtung an. Auf an sich gegebene und auch dargestellte Möglichkeiten zur Regulierung der Fördermengen braucht in diesem Zusammenhang nicht näher eingegangen zu werden.

Das Rotorblechpaket 11 ist geeignet auf der Welle 6 befestigt, deren motorseitiges Ende mit dem feststehenden Radiallager 12 abgestützt wird. Dieses steht wiederum über die Lagerschale 13 mit dem Gehäuse 1 in Verbindung, wie es aus der Zeichnung ersichtlich ist.

Der Rotor 11 ist gegenüber dem Statorblech 14 und der elektrischen Wicklung 15 durch das Spaltrohr 16 flüssigkeitsdicht getrennt. Die elektrischen Wicklungsanschlüsse 17 liegen in einem dichten Anschlußkasten 18.

Zum Zwecke der Selbstentlüftung stehen der Pumpenraum 4 und der Motorraum 5 in Verbindung, und zwar über den zwischen dem Lager 7 und dem benachbarten Umfang der Welle 6 gebildeten Spalt. Außerdem besteht eine gesonderte Verbindung vom Motorraum 5 zum Pumpenraum 4, die durch die Längsbohrung 6a in der Welle 6 und durch die hiermit kommunizierenden Radialbohrungen 19 dargestellt wird. Die Nabe 8a des Laufrades 8 faßt nach Art einer Kappe mit Abstand über das pumpenseitige Ende der Welle 6, so daß die für die Entlüftung des Raumes 5 erforderliche Verbindung über die Bohrungen 19 und den nach der Zeichnung linken Teil der Längsbohrung 6a zum Pumpenraum 4

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gegeben ist.

Die Entlüftung des Motorraums 5 auf der anderen und nach der Darstellung rechten Seite des Rotors 11 erfolgt über den zwischen dem Lager 12 und dem benachbarten Wellenumfang gebildeten Spalt in die Längsbohrung 6a.

Das den Stator und damit auch die Statorwicklungen 15 auf der Innenseite umfassende Spaltrohr 16 hat einen im wesentlichen radial verlaufenden Flansch, der in bekannter Weise mit dem gegenüberliegenden Bereich der Trennwand·einen im Betrieb mit Wasser gefüllten Raum 2o bildet/ der in an sich bekannter Weise als Abscheideraum für in den Motorraum 5 eingedrungene Schmutzteile dienen kann. _-_

Wie schon eingangs gesagt wurde, stellt sich in der Praxis ein wesentliches Problem jeweils damit, die Temperaturen der Wicklungen 15 so niedrig wie möglich zu halten. Wenn man beispielsweise annimmt, daß etwa 2o % der anfallenden Stromwärme über die äußeren Gehäuseteile an die umgebende Luft abgegeben werden, müssen demnach etwa 8o % über das Spaltrohr 16, über das Wasser im Motorraum 5 als Wärmeträger und schließlich über die Trennwand 3 in den Pumpenraum 4 abgeführt werden.

Nach der Erfindung soll die Trennwand 3 vorzugsweise im Bereich des Spaltrohrflansches 16a wenigstens eine axiale Auswölbung haben, die vom Wasser im Pumpenraum 4 frei bespült werden kann. Eine Auswölbung dieser Art, die axial auf den Pumpenraum 4 gerichtet ist,

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ist mit der Bezugsziffer 3a versehen. Als weitere Auswölbung kann im Prinzip der Trennwandteil 3b verstanden werden, der axial in Richtung auf den Motorraum 5 zeigt.

Es ist offensichtlich, daß diese spezielle Gestaltung der Trennwand einerseits die Wärmeaustauschfläche vergrößert und andererseits die Wärmeübergangszahlen auf den beiden Trennwandseiten wesentlich verbessert werden. Durch die gezeigten Auswölbungen sind sich ändernde Krümmungsradien bedingt mit der Folge, daß an diesen Stellen die Turbulenz in der Wasserströmung und damit die Wärmedurchgangszahl erhöht werden.

Da der Wärmewiderstand gleich dem reziproken Wert des Produktes aus der Wärmedurchgangszahl und der Wärmeaustauschfläche ist und da bei der erfindungsgemäß gestalteten Trennwand sowohl die Wärmedurchgangszahl als auch die Wärmeaustauschfläche vergrößert wurden, ist der beabsichtigte Effekt erreicht, d.h., daß der Wärmewiderstand der Trennwand wesentlich verringert wurde.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn man wenigstens eine Auswölbung - beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist es die mit dem Bezugszeichen 3a versehene - hinsichtlich ihres radialen Abstands zur Längsachse 2 so liegt, daß sie unmittelbar und zumindest teilweise von dem aus dem Laufrad 8 auftretenden Förderstrom bespült wird, da auf diese Weise aus einleuchtenden Gründen eine bessere Wärmeabnahme durch das Förderwasser gegeben ist.

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Zweckmäßigerweise wird die Trennwand 3 aus relativ dünnem Blech formgepreßt, wobei aus fertigungs- und strömungstechnischen Gründen jede vorgesehene Auswölbung in bezug auf die Längsachse 2 rotationssymmetrisch umlaufen soll.

Zum gleichen Zweck, also zur Verringerung des Wärmewiderstandes zwischen dem Statorraum und dem Pumpenraum, kann übrigens auch der im wesentlichen radial verlaufende Spaltrohrflansch 16a zur Bildung von Auswölbungen axiale Komponenten in seinem Verlauf haben. Dies zeigt auch die Zeichnung, bei welcher der Spaltrohrflansch im gleichen Sinne gewölbt bzw. gekrümmt ist wie die Wölbung 3a in der Trennwand 3. Hieraus ergibt sich, daß der größte Teil der aus dem Statorraum abzuführenden Wärme im Bereich des Spaltrohrflansches 16a und der Auswölbung 3a auf den Pumpenraum übergehen wird.

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Claims (4)

1. Patentanwälte

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   Anmelder:

   Grundfos A/S, 885o Bjerringbro (Dänemark)

   Ansprüche

   1J Umwälzpumpe für insbesondere Heizungs- und Brauchwasseranlagen, bestehend aus einem Gehäuse, das durch eine Trennwand in einen die Pumpe aufnehmenden Pumpenraum und einen den Rotor des Pumpenantriebsmotors aufnehmenden Motorraum unterteilt ist, wobei das den Stator dicht umfassende Spaltrohr am trennwandseitigen Ende einen nach außen verlaufenden Flansch aufweist, der mit dem ihm benachbarten Bereich der Trennwand einen im Betrieb der Pumpe mit Wasser gefüllten Raum bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (3) vorzugsweise im Bereich des benachbarten Spaltrohrflansches (16a) wenigstens eine vom Wasser im Pumpenraum (4) frei bespülte und axial gerichtete Auswölbung (3a) aufweist.
2. 2. Umwälzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trennwandauswölbung (3a) und der Austritt des Laufrades (8) in bezug auf ihre radialen Abstände zur Längsachse (2) der Pumpe so gelegt sind, daß die Auswölbung zumindest mit einem Teil des aus dem Laufrad aufströmenden Förderwassers bespült wird.
3. 3. Umwälzpumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Trennwand (3) rotationssymmetrisch ausgebildet ist.

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4. 4. Umwälzpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet/ daß der Spaltrohrflansch (16a) zur Bildung wenigstens einer Auswölbung axiale Komponenten hat.

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