DE3822897A1 - Umwaelzpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Umwälzpumpe, die ins­ besondere für ein mit flüssigem Wärmeträger arbeitendes Heiz­ gerät bestimmt ist, und die mittels eines elektrischen An­ triebsmotors angetrieben ist.

Bei Umwälzpumpen der vorstehend genannten Art war es bisher üblich, ein separates Pumpenteil mit einem Pumpengehäuse und einem darin umlaufenden Pumpenrad vorzusehen. Der elektrische Antriebsmotor wurde dann an einer Seite des Pumpengehäuses angeflanscht und das Pumpenrad mit der Abtriebswelle des Antriebsmotors verbunden.

Elektromotore arbeiten im allgemeinen mit Bürsten, bei denen es sich um verschleißanfällige Bauteile handelt, und zudem ist eine dynamische Dichtung im Bereich der Verbindung von Antriebsmotor und Pumpenbauteil erforderlich. Derartige dynamische Dichtungen sind hinsichtlich ihres Betriebsver­ haltens ungünstig. Ferner machen derartige dynamische Dich­ tungen auch einen großen Bauaufwand erforderlich, wodurch eine solche motorbetriebene Umwälzpumpe teurer in der Her­ stellung wird.

Die Erfindung zielt daher darauf ab, unter Überwindung der zuvor geschilderten Schwierigkeiten, eine Umwälzpumpe der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, die verschleißarm ar­ beitet und im Niederspannungsbereich betreibbar ist, sowie möglichst kostengünstig und konstruktiv vereinfacht ausge­ legt ist.

Nach der Erfindung zeichnet sich eine Umwälzpumpe, insbe­ sondere für ein mit flüssigem Wärmeträger arbeitendes Heiz­ gerät, die mittels eines elektrischen Antriebsmotors ange­ trieben ist, dadurch aus, daß das Pumpenteil und der Antriebs­ motor zu einer körperlichen Baueinheit zusammengefaßt sind.

Bei der erfindungsgemäßen Umwälzpumpe wird somit eine Inte­ gration von Pumpenteil und Antriebsmotor verwirklicht. Hier­ durch lassen sich insbesondere konstruktive Vereinfachungen erzielen, so daß eine wirtschaftlichere Herstellungsweise ei­ ner solchen Umwälzpumpe ermöglicht wird.

Insbesondere bildet der Rotor des Antriebsmotors mit dem Pumpenrad des Pumpenteils ein Stück, wobei das Pumpenrad mit seinen Schaufeln am Rotor unmittelbar axial angeformt sein kann.

Vorzugsweise ist der Antriebsmotor ein kollektorloser Gleich­ strommotor, der im Niederspannungsbereich betreibbar ist und eine elektronische Kommutierschaltung enthält. Da ein derar­ tiger Gleichstrommotor ohne Bürsteneinrichtung arbeitet, läßt sich die Betriebssicherheit einer solchen Umwälzpumpe we­ sentlich erhöhen, und die Umwälzpumpe ist insgesamt gesehen verschleißarm ausgelegt. Hierdurch läßt sich eine wesentlich höhere Lebensdauer einer solchen Umwälzpumpe erreichen, wobei die Umwälzpumpe eine größere Laufruhe hat. Aufgrund des Nieder­ spannungsbetriebes vereinfacht sich zumindestens die Entstö­ rung des Antriebsmotors, oder sie kann sogar gänzlich entfallen, was insbesondere von Vorteil bei in Kraftfahrzeugen eingebauten Heizgeräten der vorstehend genannten Art ist.

Zur baulichen Vereinigung von Antriebsmotor und Pumpenteil ist zweckmäßigerweise das Pumpengehäuseteil als Aufnahme für den Antriebsmotor ausgebildet. An dem Pumpengehäuseteil sind vorzugsweise auch der Einlaß und der Auslaß der Umwälz­ pumpe ausgebildet. Das Innere des Pumpengehäuseteils bildet einen Raum, in dem ein Pumpenrad umläuft, das zur Umwälzung einer Flüssigkeit, wie eines flüssigen Wärmeträgers, dient.

Vorzugsweise wird nach der Erfindung eine derartige Auslegung der Umwälzpumpe bereitgestellt, daß das Pumpengehäuseteil gegenüber dem Antriebsmotor mittels wenigstens einer fest­ stehenden Dichtung abgedichtet ist. Hierdurch können bisher notwendige dynamische Dichtungen in diesem Bereich ersatzlos entfallen. Hierdurch läßt sich die Betriebszuverlässigkeit der Umwälzpumpe steigern. Vorzugsweise ist die feststehende Dichtung als Umfangsdichtung ausgebildet, so daß man mit Hilfe eines einzigen Dichtungselements die erforderliche Ab­ dichtung verwirklichen kann, um eine konstruktiv vereinfachte Bauweise einer derartigen Umwälzpumpe zu erreichen.

Alternativ kann das Pumpengehäuseteil am Antriebsmotor be­ festigt sein, was beispielsweise durch Schweißen, Kleben o.dgl. erzielt werden kann.

Um Betriebsstörungen des mit einer elektronischen Kommutator­ schaltung versehenen kollektorlosen Gleichstrommotors, bedingt durch Wärmeeinflüsse, weitgehend zu verhindern, ist bei der erfindungsgemäßen Umwälzpumpe vorzugsweise zwischen dem im Pumpengehäuseteil umlaufenden Pumpenrad und dem Motor eine Kühlschaufelanordnung vorgesehen.

Die Kühlschaufeln können auch auf der vom Pumpenrad abge­ wandten Seite am Rotor des Antriebsmotors vorgesehen sein.

Ferner ist nach der Erfindung die Auslegung der Umwälzpumpe vorzugsweise derart getroffen, daß wenigstens eine Lagerung für die Abtriebswelle des Antriebsmotors am Pumpengehäuseteil vorgesehen ist, wozu beispielsweise eine Wand des Pumpenge­ häuseteils als eine Lageraufnahme ausgelegt sein kann.

Gemäß einer Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Um­ wälzpumpe wird diese so ausgelegt, daß man zur Optimierung des Bauvolumens den Innenraum des Antriebsmotors in der Weise nutzt, daß der Rotor des Antriebsmotors axial vom flüssigen Wärmeträger durchströmt wird, so daß der Einlaß für den flüs­ sigen Wärmeträger in axialer Verlängerung der Motorachse an­ geordnet und vorgesehen ist. Hierdurch gestaltet sich die Motorauslegung aufgrund des größeren Durchmessers der Teile des Antriebsmotors günstiger. Auch kann die Steuerschaltung für den Antriebsmotor an einer Stelle am Pumpengehäuse ange­ ordnet werden, an der mehr Platz zur Unterbringung der Schal­ tungsbauteile vorhanden ist. Hierdurch erhält man eine kosten­ günstige Auslegung einer derartigen Umwälzpumpe.

Die Erfindung wird nachstehend an Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Axialschnittansicht einer ersten Ausführungs­ form einer Umwälzpumpe nach der Erfindung, und

Fig. 2 eine Axialschnittansicht einer zweiten Ausbildungs­ form einer Umwälzpumpe nach der Erfindung.

Die Fig. 1 der Zeichnung zeigt eine Axialschnittansicht einer Umwälzpumpe nach der Erfindung. In der Fig. 1 der Zeich­ nung ist eine Umwälzpumpe insgesamt mit 1 bezeichnet. Die Umwälzpumpe 1 weist ein Pumpenteil 2 und einen elektrischen Antriebsmotor 3 auf. Der elektrische Antriebs­ motor 3 ist ein kollektorloser Gleichstrommotor, der im Nie­ derspannungsbereich betreibbar ist und der eine damit ver­ bundene Steuerschaltung 4 für den Betrieb des kollektorlosen Gleichstrommotors hat.

Der elektrische Antriebsmotor 3 und ein Pumpenrad 7 des Pum­ penteils 2 sind körperlich und funktionell zu einer Bauein­ heit zusammengefaßt. Wie gezeigt weist das Pumpenteil 2 eine Aufnahme 5 für den elektrischen Antriebsmotor 3 auf. Das Pum­ penteil 2 bildet zugleich das Pumpengehäuse 6, in dessen In­ nenraum ein mit Schaufeln 8 besetztes Pumpenrad 7 umläuft. An dem Pumpengehäuse 6 sind ein Einlaß 9 und ein Auslaß 10 angeformt, über die die Umwälzpumpe 1 in einen flüssigen Wärme­ trägerkreislauf eines Heizgeräts, vorzugsweise eines Fahrzeug- Heizgeräts, eingebunden ist, das nicht näher dargestellt ist.

Zwischen dem Pumpenteil 2 und dem elektrischen Antriebsmotor 3 ist eine feststehende Dichtung 11 vorgesehen, die ein Eindringen des flüssigen Wärmeträgers in den elektrischen Antriebsmotor 3 verhindert. Diese feststehende Dichtung 11 ist zweckmäßigerwei­ se als eine Umfangsdichtung 12 ausgebildet und enthält in Nuten 13 eingelegte Dichtringe 14 beispielsweise.

Drehfest mit einem Rotor 18 des elektrischen Antriebsmotors 3 ist das Pumpenrad 7 verbunden, beispielsweise an diesem angeformt. Eine einteilig ausgebildete Motorachse 15 ist im Pumpengehäuse 6 an einem Ende mittels einer Lagerung 16 ge­ lagert. Das axial gegenüberliegende Ende der Motorachse 15 ist im Bereich des elektrischen Antriebsmotors 3 gelagert. Der Rotor 18 und das Pumpenrad 7 sind an axial im Abstand lie­ genden Stellen mit Hilfe von Lagern 19, 20 an der Motorachse 15 gelagert.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwischen den Schaufeln 8 des Pumpenrads 7 und dem elektrischen Antriebs­ motor 3 zu Kühlzwecken dienende Schaufeln 17 vorgesehen, die sich zusammen mit dem Pumpenrad 7 drehen. Hierdurch können Betriebsstörungen des elektrischen Antriebsmotors 3 verhin­ dert werden, die temperaturabhängig sind, da die empfindli­ chen Teile des elektrischen Antriebsmotors 3 zusätzlich mit Hilfe der Schaufeln 17 gekühlt werden. In Abweichung vom dar­ gestellten Beispiel lassen sich die zu Kühlzwecken dienenden Schaufeln auch am anderen Ende der Motorachse 15 angeben, wobei sie beispielsweise am Rotor 18 an dem vom Pumpenrad 7 abgewandten Ende angeformt sein können.

Nähere Ausbildungseinzelheiten des kollektorlosen Gleich­ strommotors sind weder erläutert noch dargestellt, da es sich hierbei um eine übliche Bauform handelt, die dem Fachmann an sich bekannt ist.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsvariante einer Umwälzpumpe gezeigt, die zur Unterscheidung der Umwälzpumpe 1 nach Fig. 1 insgesamt mit 1′ bezeichnet ist. Bei der Ausbildungs­ form der Umwälzpumpe 1′ nach Fig. 2 sind gleiche oder ähn­ liche Teile wie bei der Ausführungsform der Umwälzpumpe 1 nach Fig. 1 mit denselben Bezugszeichen versehen, jedoch zur Unterscheidung zusätzlich mit einem hochgestellten Strich versehen.

Die Ausbildungsform der Umwälzpumpe 1′ nach Fig. 2 unterschei­ det sich von dem vorangehenden erläuterten Beispiel im we­ sentlichen dadurch, daß der Rotor 18′ vom flüssigen Wärme­ träger in axialer Richtung durchströmt wird, wobei zwi­ schen dem Rotor 18′ und der Motorachse 15′ des elektrischen Antriebsmotors 3′ ein Zwischenraum 21′ vorhanden ist. Ein Einlaß für den flüssigen Wärmeträger ist mit 9′ bezeichnet, der in axialer Verlängerung der Motorachse 15′ an dem Ge­ häuse des Antriebsmotors 3′ angebracht, vorzugsweise eintei­ lig angeformt ist. Wie mit Pfeil in Fig. 2 angedeutet ist, strömt der flüssige Wärmeträger über den Einlaß 9′ durch den Zwischenraum 21′ und gelangt dann zu den Schaufeln 8′ des Pumpenrads 7′ der Umwälzpumpe 1′. Der flüssige Wärmeträger tritt aus dem Pumpengehäuse 6′ über einen in Fig. 2 bei­ spielsweise oben eingezeichneten Auslaß 10′ aus.

Bei dieser Ausführungsform ist zwischen dem Pumpengehäuse 6′ und dem elektrischen Antriebsmotor 3′ lediglich eine stati­ sche bzw. feststehende Dichtung 11′ vorhanden, während im Ge­ gensatz zu der Ausführungsform nach Fig. 1 keine dynamische Dichtung benötigt wird.

Als weiterer Unterschied bei der Ausbildungsform der Umwälz­ pumpe 1′ nach Fig. 2 ist im Vergleich zu jener nach Fig. 1 zu erkennen, daß die Steuerschaltung 4′ auf der vom elektri­ schen Antriebsmotor 3′ abgewandten Seite des Pumpengehäuses 6′ angeordnet ist. Bei einer solchen Auslegung erhält man auf­ grund des größeren Durchmessers und daher des größeren zur Verfügung stehenden Raumes mehr Platz für die Unterbringung der Bauelemente der Steuerschaltung 4′. Auch hat sich ge­ zeigt, daß sich der Antriebsmotor 3′ günstiger auslegen läßt, da ein größerer Durchmesser für den Rotor 18′ und die hiermit zusammenwirkenden Bauteile des Antriebsmotors 3′ vorhanden ist, was darauf zurückzuführen ist, daß zentral für die Durchströmung des flüssigen Wärmeträgers der Zwischenraum 21′ vorgesehen ist. Zur Optimierung des Bauvolumens der Umwälz­ pumpe 1′ wird bei der nach Fig. 2 gezeigten Auslegungsform der Innenraum der Umwälzpumpe 1′ für die Durchströmung des flüssigen Wärmeträgers genutzt. Alle weiteren in Fig. 2 gezeigten Einzelheiten stimmen weitgehend mit den Einzel­ heiten der Ausbildungsform nach Fig. 1 überein.

Mit der Umwälzpumpe können im wesentlichen folgende Vorteile erzielt werden.

• - Dynamische Dichtungen und Bürsteneinrichtungen entfallen, wodurch man eine wesentlich erhöhte Betriebssicherheit erhält.
• - Die Lebensdauer der Umwälzpumpe läßt sich erhöhen, da verschleißanfällige Bürstenteile fehlen und im wesentlichen die Lebensdauer der Umwälzpumpe ledig­ lich von der Lagerung der Motorachse und des Rotors des Antriebsmotors abhängig ist.
• - Es wird eine größere Laufruhe erzielt.
• - Durch die Verwendung des kollektorlosen Gleichstrom­ motors, der im Niederspannungsbereich betreibbar ist, können Entstörungsmaßnahmen insgesamt entfallen, oder die Entstörung läßt sich einfacher verwirklichen.
• - Die Regelung und die Konstanthaltung der Drehzahl des elektrischen Antriebsmotors 3 ist auf zuverlässige Weise bei einem derartigen kollektorlosen Gleich­ strommotor gegeben.
• - Die Überlastzustände und Unterlastzustände lassen sich einfach überwachen, die insbesondere von der Menge des mit der Umwälzpumpe umzuwälzenden flüssi­ gen Wärmeträgers abhängig sind.

Bezugszeichen:

 1 Umwälzpumpe insgesamt in Fig. 1
 1′ Umwälzpumpe insgesamt in Fig. 2
 2 Pumpenteil in Fig. 1
 2′ Pumpenteil in Fig. 2
 3 Elektrischer Antriebsmotor in Fig. 1
 3′ Elektrischer Antriebsmotor in Fig. 2
 4 Steuerschaltung in Fig. 1
 4′ Steuerschaltung in Fig. 2
 5 Aufnahme
 6 Pumpengehäuse in Fig. 1
 6′ Pumpengehäuse in Fig. 2
 7 Pumpenrad in Fig. 1
 7′ Pumpenrad in Fig. 2
 8 Schaufeln in Fig. 1
 8′ Schaufeln in Fig. 2
 9 Einlaß in Fig. 1
 9′ Einlaß in Fig. 2
10 Auslaß in Fig. 1
10′ Auslaß in Fig. 2
11 Feststehende Dichtung in Fig. 1
11′ Feststehende Dichtung in Fig. 2
12 Umfangsdichtung
13 Nuten in Fig. 1
13′ Nuten in Fig. 2
14 Dichtring in Fig. 1
14′ Dichtring in Fig. 2
15 Motorachse in Fig. 1
15′ Motorachse in Fig. 2
16 Lagerung in Fig. 1
16′ Lagerung in Fig. 2
17 Schaufeln für Kühlzwecke
18 Rotor von elektrischem Antriebsmotor 3 in Fig. 1
18′ Rotor von elektrischem Antriebsmotor 3′ in Fig. 2
19 Lager für Rotor 18 in Fig. 1
19′ Lager für Rotor 18′ in Fig. 2
20 Lager für Pumpenrad 7 in Fig. 1
20′ Lager für Pumpenrad 7′ in Fig. 2
21′ Zwischenraum

Claims (13)

1. Umwälzpumpe, insbesondere für ein mit flüssigem Wärmeträger arbeitendes Heizgerät, deren Pumpenrad mittels eines elektrischen Antriebsmotors angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpenteil (2) und der Antriebsmotor (3) zu einer Baueinheit zusammen­ gefaßt sind.

2. Umwälzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (18) des Antriebsmotors (3) einstückig mit dem Pumpenrad (7) des Pumpenteils (2)ausgelegt ist.

3. Umwälzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Antriebsmotor (3) ein kollektorloser Gleich­ strommotor ist.

4. Umwälzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pumpengehäuseteil (6) der Umwälzpumpe (1) als Aufnahme (5) für den Antriebsmotor (3) ausgebildet ist.

5. Umwälzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpengehäuseteil (6) gegenüber dem Antriebsmotor (3) mittels wenigstens einer feststehenden Dichtung (11) abgedichtet ist.

6. Umwälzpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die feststehende Dichtung (11) als Umfangs­ dichtung (12) ausgebildet ist.

7. Umwälzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpengehäuseteil (6) am Antriebsmotor (3) mittels Schweißen oder Kleben befestigt ist.

8. Umwälzpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen im Pumpengehäuseteil (6) umlaufendem Pumpenrad (7) und dem Motor Schaufeln (17) für Kühlzwecke angeordnet sind.

9. Umwälzpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Lagerung (16) für die Abtriebswelle (15) des Antriebsmotors (3) am Pumpengehäuseteil (6) vorgesehen ist.

10. Umwälzpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (8) unmittelbar axial am Rotor (18) angeordnet sind.

11. Umwälzpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Wärmeträger durch einen Zwischenraum (21′) zwischen dem Motor (18′) des elek­ trischen Antriebsmotors (3′) und der Motorachse (15′) des­ selben zum Pumpenrad (7′) strömt.

12. Umwälzpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (21′) koaxial zum Motor (18′) verläuft.

13. Umwälzpumpe nach Anspruch 11 oder 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuerschaltung (4′) stirnseitig zum Pumpenrad (7′) und auf der vom Motor (18′) abgewandten Seite am Pumpengehäuse (6′) angeordnet ist.