DE4222394C1 - Electric pump unit with cooled frequency regulator - has power stage of frequency regulator mounted on cooling wall between spiral pump housing and electric motor - Google Patents
Electric pump unit with cooled frequency regulator - has power stage of frequency regulator mounted on cooling wall between spiral pump housing and electric motorInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einer Motorpumpe, bestehend aus einer Kreiselpumpe, die ein Spiralgehäuse mit einem Saugstutzen und einem Druckstutzen aufweist, einem Antriebsmotor und einem vom Fördermedium der Pumpe gekühlten, inneren Frequenzumrichter zur Drehzahlsteuerung des Motors.The invention relates to a motor pump consisting of a Centrifugal pump that has a volute casing with a suction port and has a pressure port, a drive motor and one of Pumped medium of the pump cooled internal frequency converter Speed control of the engine.
In der DE-OS 36 42 729 ist ein Motorpumpenaggregat insbesondere für Druckerhöhungsanlagen beschrieben, bei dem zwischen einem Fußstück und einem Kopfstück mehrere Pumpenstufen angeordnet sind, die von einem Elektromotor angetrieben werden. Im Fußstück ist ein besonderer Raum ausgebildet, der einen Frequenzumformer enthält. Darin ist der Frequenzumformer so angeordnet, daß sein Gehäuse dem angesaugten Förderstrom ausgesetzt ist, so daß die Verlustwärme des Frequenzumformers über die entsprechende Gehäu sewand an den Förderstrom abgegeben wird. Obwohl die Verlustwär me direkt an den Hauptförderstrom abgegeben werden kann, ist die Wärmeabfuhr vom Frequenzumformer noch nicht zufriedenstellend. Außerdem steht das Vorsehen eines besonderen und relativ großen Raumes für den Frequenzumformer einer kompakten Bauweise des Pumpenaggregates entgegen. In einer Alternative ist zwischen den Pumpenförderstufen ein Zwischengehäuse vorgesehen, das den Fre quenzumformer enthält. Auch hierdurch ergibt sich eine verbesse rungsbedürftige Kühlung des Frequenzumformers und eine verlänger te Bauweise des Pumpenaggregates.In DE-OS 36 42 729 a motor pump unit is in particular described for pressure booster systems, in which between one Foot piece and a head piece arranged several pump stages are driven by an electric motor. In the foot piece is a special room, which is a frequency converter contains. In it, the frequency converter is arranged so that its Housing is exposed to the suction flow, so that the Heat loss from the frequency converter via the corresponding housing sewand is delivered to the flow. Although the loss heat me can be delivered directly to the main flow, is the Heat dissipation from the frequency converter is not yet satisfactory. There is also the provision of a special and relatively large Space for the frequency converter of a compact design of the Pump unit counter. An alternative is between the Pump delivery stages provided an intermediate housing that the Fre contains a frequency converter. This also results in an improvement cooling of the frequency converter and an extension Construction of the pump set.
In der DE-AS 18 08 856 ist eine Umwälzpumpe für Zentralheizungs anlagen beschrieben, bei der eine Scheibenwand zwischen dem Motor gehäuse und dem Pumpengehäuse vorgesehen ist, um den Motorbe reich frei von Flüssigkeit aus dem Pumpengehäuse zu halten. Das Motorgehäuse besitzt einen gesonderten, an die Scheibenwand an grenzenden Gehäuseteil, in dem ein die Motordrehzahl steuerndes Widerstandselement untergebracht ist. Auf der anderen Seite der Scheibenwand befindet sich gegenüberliegend zu dem genannten Gehäuseteil ein Wandbereich das Abgangs- oder Zugangsstutzen des Pumpengehäuses. Somit muß die vom Widerstandselement erzeugte Stromwärme durch drei Wandabschnitte von insgesamt relativ großer Dicke hindurchgelangen, um vom Flüssigkeitsstrom durch den Zu gangs- oder Abgangsstutzen der Pumpe abgeführt werden zu können, was nur einen relativ geringen Kühleffekt zur Folge hat.In DE-AS 18 08 856 is a circulation pump for central heating systems described in which a disc wall between the engine housing and the pump housing is provided to the Motorbe keep it rich free of liquid from the pump housing. The Motor housing has a separate, on the disc wall bordering housing part in which a controlling the engine speed Resistance element is housed. On the other side of the Disk wall is opposite to the above Housing part a wall area the outlet or access connection of the Pump housing. Thus, the one generated by the resistance element Electricity heat through three wall sections of relatively large overall Thickness to get through from the liquid flow through the to to be able to discharge the outlet or outlet connection of the pump, which results in a relatively low cooling effect.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer insbeson dere für Whirlpoolzwecke geeigneten Motorpumpe der vorstehend angeführten Art, die bei kompakter Bauweise eine erheblich gestei gerte Kühlung des Frequenzumrichters gestattet.The object of the invention is to create a particular the suitable for whirlpool motor pump of the above mentioned type, which with a compact design increases considerably Cooled cooling of the frequency converter allowed.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß zwischen der Kreisel pumpe und dem Antriebsmotor eine Kühlwand vorgesehen ist, daß an der Kühlwand motorseitig wenigstens der Leistungsteil des Frequen zumrichters angeordnet und daß zwischen dem Austrittsquerschnitt der Förderspirale des Spiralgehäuses und dessen Druckstutzen ein an der Kühlwand entlanggeführter, mit dieser in Wärmeaustauschwir kung stehender, das Fördermedium von der Förderspirale zum Druck stutzen leitender Förderkanal ausgebildet ist.The solution to this problem is that between the gyroscope pump and the drive motor a cooling wall is provided that at the cooling wall on the motor side at least the power section of the frequency arranged to the converter and that between the outlet cross-section the conveyor spiral of the volute casing and its discharge nozzle along the cooling wall, with this in heat exchange the pumped medium from the delivery spiral to the pressure connecting conductive delivery channel is formed.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird bei kompakter Bauweise des Gesamtaggregats auch eine beträchtlich gesteigerte Kühlung des Leistungsteils des Frequenzumrichters erreicht, denn für den sich hauptsächlich am kühlenden Hauptförderstrom der Pumpe befindenden Leistungsteil ist platzsparend ein langer Strömungsweg für den Wär medurchgang bzw. für die Kühlwirkung geschaffen, bevor der För derstrom den Leistungsteil verläßt und in den Druckstutzen gelangt. Außerdem ist kein gesonderter Raum für den Leistungsteil vorgese hen, sondern es wird hierzu der ohnehin vorhandene Platz im Motor raum ausgenutzt. Ein weiterer Vorteil der Motorpumpe besteht darin, daß sie eine solche Konstruktion aufweisen kann, bei der der Stator des Antriebsmotors nicht durch einen Nebenkühlungsstrom aus dem Hauptförderstrom gekühlt zu werden braucht, sondern der Stator und der Rotor können ausschließlich mittels Luft gekühlt werden, so daß ein luftgekühlter Motor verwendet werden kann. Des weiteren ist der erfindungsgemäße Förderkanal als kompakter Bestandteil hinter der Förderspirale angeordnet und kann gießtechnisch auf einfache Weise hergestellt werden. Die den Förderkanal motorseitig begrenzende Kühlwand kann ein Bestandteil sowohl der Pumpe als auch des Mo tors sein. Die Kühlwand kann ferner in Verbindung mit einer Kühl kappe für den Motorstator einen großen Durchlaß aufweisen, so daß der Antriebsmotor und der Leistungsteil des Frequenzumformers zusätzlich über einen starken Nebenstrom aus dem Hauptförderstrom der Pumpe gekühlt werden.The solution according to the invention has a compact design of the overall unit also significantly increased cooling of the Power section of the frequency converter reached, because for the mainly on the main cooling flow of the pump The power section saves space and a long flow path for the heat med passage or created for the cooling effect before the För derstrom leaves the power section and enters the pressure port. In addition, there is no separate room for the power section hen, but it will be the existing space in the engine space used. Another advantage of the motor pump is that that it can have a construction in which the stator of the drive motor not by a secondary cooling flow from the Main flow needs to be cooled, but the stator and the rotor can only be cooled by air, so that an air-cooled engine can be used. Furthermore is the conveyor channel according to the invention as a compact component behind the Conveyor spiral arranged and can be cast in a simple manner getting produced. The one that limits the delivery channel on the motor side The cooling wall can be a component of both the pump and the Mo be tors. The cooling wall can also be used in conjunction with a cooling Cap for the motor stator have a large passage, so that the drive motor and the power section of the frequency converter additionally via a strong secondary flow from the main flow cooled by the pump.
Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in den anliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on one of the following Drawings illustrated embodiment explained in more detail. It demonstrate:
Fig. 1 einen Axialschnitt durch die Motorpumpe, Fig. 1 is an axial section through the pump motor,
Fig. 2 einen teilweisen Axialschnitt durch die Motorpumpe in vergrößertem Maßstab, Fig. 2 is a partial axial section through the motor pump on an enlarged scale,
Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie III-III in Fig. 1, Fig. 3 is a cross section along the line III-III in Fig. 1,
Fig. 4 eine gegenüber Fig. 2 abgeänderte Ausführungsform, Fig. 4 shows a comparison with FIG. 2 modified embodiment,
Fig. 5 eine stark vergrößerte Darstellung der Einzelheit X in Fig. 4. Fig. 5 is a greatly enlarged view of detail X in FIG. 4.
Gemäß Fig. 1 besteht die allgemein mit 1 bezeichnete Motorpumpe aus einer Kreiselpumpe 2 und einem damit verbundenen Antriebs motor 3. Im gezeigten Fall ist eine gemeinsame Welle 4 vorgesehen, auf der sowohl das Laufrad 5 der Pumpe 2 als auch der Rotor 6 des Motors 3 montiert sind.Referring to FIG. 1 there is generally indicated at 1 motor pump of a centrifugal pump 2 and an associated drive motor 3. In the case shown, a common shaft 4 is provided, on which both the impeller 5 of the pump 2 and the rotor 6 of the motor 3 are mounted.
Die Kreiselpumpe 2 besteht im wesentlichen aus einem mehrteiligen Pumpengehäuse, und zwar aus einem vorderen Teil 7 mit dem Saug stutzen 8 und aus einem hinteren Teil 9 mit dem Druckstutzen 10 sowie aus dem bereits erwähnten Laufrad 5. Wie Fig. 1 zeigt, wird die Förderspirale 11 der Pumpe 2 aus den beiden Teilen 7 und 9 mitgebildet. Wie Fig. 1 weiter zeigt, befindet sich der größte Quer schnitt der Förderspirale 11, also der Austrittsquerschnitt 12, im untersten Bereich des Spiralgehäuses, während der Druckstutzen 10 diesem Austrittsquerschnitt oben diametral gegenüberliegt.The centrifugal pump 2 consists essentially of a multi-part pump housing, namely from a front part 7 with the suction pipe 8 and from a rear part 9 with the pressure pipe 10 and from the already mentioned impeller 5th As Fig. 1 shows, the spiral conveyor 11 is mitgebildet the pump 2 from the two parts 7 and 9. As further shown in FIG. 1, the largest cross section of the conveying spiral 11 , that is to say the outlet cross section 12 , is located in the lowest region of the spiral housing, while the pressure connection 10 is diametrically opposite this outlet cross section at the top.
Damit nun der in den Saugstutzen 8 eintretende, mittels des Laufra des 5 durch die Förderspirale 11 geförderte und aus dem Austritts querschnitt 12 austretende Förderstrom des geförderten Fluides zu dem Druckstutzen 10 gelangen kann, ist in dem Pumpengehäuse 7, 9 motorseitig ein Förderkanal 13 z. B. in Form eines Ringkanales (Fig. 3) vorgesehen, der sowohl mit dem Austrittsquerschnitt 12 der För derspirale 11 als auch mit dem Druckstutzen 10 kommuniziert. Die ser auf der Rückseite der Förderspirale angeordnete und wenig Platz beanspruchende und einen langen Förderweg darstellende Förderkanal 13 wird zum einen durch eine sich axial erstreckende Umfangswand 14, durch eine radiale Kühlwand 15 sowie im übrigen durch das Pumpengehäuseteil 9 gebildet.So that now entering the suction port 8 , by means of the Laufra des 5 conveyed by the conveying spiral 11 and emerging from the outlet cross-section 12, the conveyed flow of the conveyed fluid can reach the pressure port 10 , in the pump housing 7 , 9, a delivery channel 13 z. B. in the form of an annular channel ( Fig. 3) provided that communicates with both the outlet cross section 12 of the För derspirale 11 and with the pressure port 10 . The water arranged on the back of the conveyor spiral and takes up little space and represents a long conveying path conveying channel 13 is formed on the one hand by an axially extending peripheral wall 14 , by a radial cooling wall 15 and the rest by the pump housing part 9 .
Gemäß den Fig. 1 und 2 ist der Motor 3 ein luftgekühlter Motor, dessen Stator 16, der den Rotor 6 umgibt, von Kühlluft in üblicher Bauweise umspült wird. Dieser Motor hat ein vorderes Lagerschild 17 für die Welle 4. Gemäß Fig. 2 weist das Lagerschild 17 einen äußeren Flansch auf, der in diesem Fall die erwähnte Kühlwand 15 bildet. An diesem Flansch bzw. an dieser Kühlwand 15 ist motorsei tig der in diesem Fall ringförmig und als abgetrennte Einheit ausge bildete Leistungsteil 18 eines Frequenzumrichters 19 angeordnet. Der Leistungsteil 18 liegt an der Kühlwand 15 an, so daß die im Betrieb der Motorpumpe 1 erzeugte Verlustwärme des Leistungsteils über die Kühlwand 15 direkt an den Hauptförderstrom der Pumpe 2 abgegeben wird, wodurch eine sehr effektive Kühlung des Leistungsteils bei minimaler Raumbeanspruchung für diesen Teil gegeben ist. Gemäß Fig. 1 kann die Kühlwand 15 auch an einem Hüllrohr 16a für den Stator 16 des Motors 3 vorgesehen sein.Referring to FIGS. 1 and 2, the engine 3 is an air-cooled motor, the stator 16 surrounding the rotor 6, is washed by the cooling air in a conventional construction. This motor has a front bearing plate 17 for the shaft 4 . Referring to FIG. 2, the bearing shield 17 has an outer flange which forms the cooling wall 15 mentioned in this case. On this flange or on this cooling wall 15 , the motor side is in this case ring-shaped and out as a separate unit formed power section 18 of a frequency converter 19 is arranged. The power section 18 bears against the cooling wall 15 , so that the heat loss of the power section generated during operation of the motor pump 1 is emitted via the cooling wall 15 directly to the main flow of the pump 2 , which gives a very effective cooling of the power section with minimum space requirements for this part is. Referring to FIG. 1, the cooling wall 15 of the motor may be provided on a cladding tube 3 and 16 a of the stator 16.
Der übrige Teil 19 des Frequenzumrichters kann an geeigneter Stelle im Gehäuse 3a des Motors untergebracht sein, z. B. dort, wo auch der übliche Klemmenkasten vorgesehen ist.The remaining part 19 of the frequency converter can be accommodated at a suitable point in the housing 3 a of the motor, for. B. where the usual terminal box is provided.
In alternativer Ausbildung kann die Kühlwand 15 auch Bestandteil des Pumpengehäuseteils 9 sein. Auch in diesem Fall ist der Leistungsteil 18 motorseitig an der Kühlwand 15 befestigt und steht mit dieser in wärmeaustauschender Beziehung. Ferner kann der Motor auch in diesem Fall als luftgekühlter Motor ausgebildet sein.In an alternative embodiment, the cooling wall 15 can also be part of the pump housing part 9 . In this case too, the power section 18 is fastened to the cooling wall 15 on the motor side and has a heat-exchanging relationship with the latter. Furthermore, the engine can also be designed as an air-cooled engine in this case.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Motorpumpe 1. Bei dieser Ausführungsform ist die Kühlwand 15 ein Bestandteil einer hohlwandigen, im wesentlichen zylindrischen, zu dem Förderkanal 13 vollständig offenen Kühlkappe 20 ausgebildet. Diese bei 21 im we sentlichen vollständig ringförmig offene Kühlkappe bildet einen den Stator 16 ringförmig umgebenden Kühlmantel aus, der in an sich be kannter Weise von einem aus dem Hauptförderstrom der Pumpe 2 abgezweigten Nebenstrom durchströmt wird. Die Kühlung des Stators 16 ist in diesem Fall gegenüber der Luftkühlung wesentlich intensi ver, weil die Nebenströmung zu dem Förderkanal 13, der den Haupt förderstrom führt, wegen des vollständigen Offenseins der Kühlklap pe 20 bei 21 volumenmäßig sehr stark ist. Fig. 4 shows a further embodiment, the motor pump 1. In this embodiment, the cooling wall 15 is a component of a hollow-walled, essentially cylindrical cooling cap 20 that is completely open to the conveying channel 13 . This at 21 essentially completely annularly open cooling cap forms a cooling jacket surrounding the stator 16 in an annular manner, which is flowed through in a manner known per se from a branch stream diverted from the main flow of the pump 2 . The cooling of the stator 16 is in this case compared to the air cooling much intensi ver, because the secondary flow to the delivery channel 13 , which leads the main delivery flow, because of the complete opening of the cooling flap pe 20 at 21 is very strong in volume.
Alternativ kann der Bereich 21 der Kühlklappe 20 zwecks Strömungs durchgangs auch so gestaltet sein, daß eine Vielzahl umfangsmäßig verteilter, einzelner Durchlässe 22 vorgesehen ist, wie es an sich bekannt und in Fig. 5 gestrichelt angedeutet ist. Die Nebenstrom kühlung ist dann geringer als bei offenem Bereich 21.Alternatively, the area 21 of the cooling flap 20 can also be designed for the purpose of flow passage in such a way that a plurality of circumferentially distributed individual passages 22 is provided, as is known per se and is indicated by dashed lines in FIG. 5. The bypass cooling is then less than in the open area 21st
Die Kühlkappe 20 ist pumpenseitig so ausgebildet, daß sie einen Flanschbereich 15a aufweist, der den ringförmigen Förderkanal 13 in dessen Nahbereich teilweise begrenzt. Vorzugsweise anliegend an diesem Flanschteil 15a ist motorseitig der Leistungsteil 18 des Fre quenzumformers 19 angeordnet, wobei der Leistungsteil andererseits ebenfalls an dem sich an den Flansch 15a axial anschließenden Be reich der Kühlkappe anliegt. Auch in diesem Fall wird noch eine intensive Kühlung des Leistungsteils 18 durch den Hauptförderstrom und eine zusätzliche Kühlung durch den Nebenstrom der Pumpe erreicht.The cooling cap 20 is formed on the pump side so that it has a flange region 15 a, which partially delimits the annular delivery channel 13 in the vicinity thereof. Preferably adjacent to this flange part 15 a, the power section 18 of the frequency converter 19 is arranged on the motor side, the power section on the other hand also abutting the cooling cap that axially adjoins the flange 15 a. In this case too, intensive cooling of the power unit 18 by the main flow and additional cooling by the secondary flow of the pump is achieved.
Mit allen vorstehend beschriebenen Ausführungen wird eine wesentli che verbesserte Kühlung des Leistungsteils des Frequenzumformers bei sehr geringem und einfachem konstruktivem Mehraufbau der Motorpumpe erreicht. Ferner ist der Leistungsteil des Frequenzum formers zu Wartungszwecken schnell zugänglich. Die Motorpumpe ist ferner geräuscharm. Ein besonderes Einsatzgebiet der beschriebenen Motorpumpe ist der Whirlpool-Bereich. Aber auch als Förderaggregat im häuslichen Wasserversorgungsbereich kann sie erfolgreich einge setzt werden.With all the designs described above, an essential che improved cooling of the power section of the frequency converter with very little and simple constructive additional construction of the Motor pump reached. Furthermore, the power part of the frequency is formers quickly accessible for maintenance purposes. The motor pump is also low noise. A special application of the described Motor pump is the hot tub area. But also as a conveyor unit it can be used successfully in the domestic water supply sector be set.
Claims (10)
bestehend aus einer Kreiselpumpe, die ein Spiralgehäuse mit einem Saugstutzen und einem Druckstutzen aufweist, einem Antriebsmotor und einem vom Förderstrom der Pumpe gekühlten, inneren Frequen zumrichter zur Drehzahlsteuerung des Motors,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Kreiselpumpe (2) und dem Antriebsmotor (3) eine Kühlwand (15) vorgesehen ist,
daß an der Kühlwand (15) motorseitig wenigstens der Leistungsteil (18) des Frequenzumrichters (19) angeordnet ist
und daß zwischen dem Austrittsquerschnitt (12) der Förderspirale (11) des Spiralgehäuses (7,9) und dessen Druckstutzen (10) ein an der Kühlwand (15) entlanggeführter, mit dieser in Wärmeaustausch wirkung stehender und das Fördermedium von der Förderspirale (11) zum Druckstutzen (10) leitender Förderkanal (13) ausgebildet ist.1. motor pump,
Consisting of a centrifugal pump, which has a spiral housing with a suction port and a pressure port, a drive motor and an internal frequency converter, cooled by the pump flow, for speed control of the motor,
characterized,
that a cooling wall ( 15 ) is provided between the centrifugal pump ( 2 ) and the drive motor ( 3 ),
that at least the power section ( 18 ) of the frequency converter ( 19 ) is arranged on the motor side on the cooling wall ( 15 )
and that between the outlet cross-section ( 12 ) of the delivery spiral ( 11 ) of the spiral housing ( 7, 9 ) and its pressure connection ( 10 ), a cooling wall ( 15 ) runs along the cooling wall ( 15 ), which is in heat exchange with it, and the delivery medium from the delivery spiral ( 11 ) to the pressure port ( 10 ) conductive conveyor channel ( 13 ) is formed.
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