DE4302497A1 - Drehrichtungsunabhängige Strömungspumpe mit einem Synchronmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf drehrichtungsunabhängige Strömungspumpen mit einem Synchronmotor und einer Pumpenkammer, in der ein Kreiselrad umläuft.

Pumpvorrichtungen dieser Art sind sowohl aus der Praxis in einer Vielzahl von Ausführungsbeispielen bekannt als auch in der Patentliteratur beschrieben.

So ist es bekannt, daß derartige Pumpvorrichtungen Nachteile im Anlaufverhalten der Gestalt haben, daß wegen Entlüftungsproblemen diese Pumpvorrichtungen oft nicht in der Lage sind, ein Luft- Wasser/Laugengemisch zu fördern.

Dies wird verstärkt, weil derartige Pumpvorrichtungen meist als Entleerungspumpen für Wasch- und Geschirrspülmaschinen verwendet werden und dort einsatzbedingt in sogenannter offener Bauweise mit großen Spalten zwischen Kreiselrad und Pumpengehäuse und offenem Kreiselrad zur Vermeidung von Klemmern durch in der Förderflüssigkeit enthaltenen Fremdkörpern, wie Flusen oder Speisereste, zu rechnen ist.

Aus der DE-OS 37 43 709 A1 ist zur Vermeidung dieser Nachteile als Lösung ein geschlossenes Pumpenrad genannt. Dieser Lösung haftet aber der Nachteil einer recht aufwendigen Fertigung an. Dort ist auch beschrieben, daß in der Praxis diese Nachteile oft umgangen werden, in dem im Programmablauf mehrere Abpumpschritte vorgesehen werden, d. h. die Entleerungspumpe wird des öfteren abgeschaltet, so daß sich der Pumpenraum selbständig mit ablaufender Flüssigkeit füllen kann. Dies führt aber zu einer aufwendigeren Steuerung, zumindest aber zu unerwünschten Programmablaufverlängerungen.

Der durch Einsatz des fertigungsgünstigen und damit billigen Synchronmotors bedingte Lauf in 2 Drehrichtungen erschwert eine optimale Gestaltung der Pumpenkammer.

Die aus der Praxis bekannten Pumpvorrichtungen mit Synchronmotoren weisen daher immer in der einen oder anderen Drehrichtung mehr oder weniger große Nachteile auf.

So sind z. B. aus der DE-OS 37 07 383 A1, DE-PS 39 42 344 C1 und EP 0 095 572 Lösungen bekannt, um über geeignete Mittel den Synchronmotoren eine eindeutige Drehrichtung aufzuzwingen. Diesen allen Lösungen gemeinsam ist ein relativ hoher Fertigungs- und Montageaufwand und eine Unsicherheit in Lebensdauerfragen. Um zu vermeiden, daß die auf der Druckseite der Pumpvorrichtung im Ablaufschlauch befindliche Schmutz-Wasser/Laugenmenge durch die Pumpe, z. Bnannter ofWasch- oder Geschirrspülmaschine, zurückfließt und damit neu zulaufendes Wasser verunreinigt, ist in vielen Fällen zwischen Strömungspumpe und Ablaufschlauch ein Rückschlagventil vorgesehen.

Dieses Rückschlagventil bewirkt aber, daß dahinter, je nach Installationsverhältnissen, sich eine unterschiedlich große Wassersäule (Druck) aufbaut, die beim Anlauf der Strömungspumpe mit überwunden werden muß. Weiterhin bewirkt das Rückschlagventil, daß vom vorangegangenen Pumpvorgang eingeschnorchelte Luft sich in Teilen des Pumpengehäuses sammeln kann, weil sie ja nicht durch die rückfließende Wassersäule in die Wasch- oder Geschirrspülmaschine zurückgeführt wird und damit beim Anlauf unregelmäßige Verzögerungen des Förderns auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist es, durch ineinandergreifende konstruktive Verbesserungen, drehrichtungsunabhängige Strömungspumpen mit Synchronmotor als elektrischen Antrieb und einer Pumpenkammer, in der ein Kreiselrad umläuft, derart auszubilden, daß die Entlüftungsprobleme in der Pumpenkammer auf ein Minimum reduziert werden, Drehrichtungseinflüsse weitestgehend kompensiert sind und der Druckaufbau im Anlaufverhalten möglichst günstig beeinflußt wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Einschluß eines unerwünscht großen Luftvolumens in der Pumpenkammer durch einen Versatz der Pumpenkammer zum kammerstirnseitigen Zuströmkanal verhindert wird. Unterstützt wird diese Maßnahme, indem die sich durch den Versatz ergebende Trennwand zwischen Pumpenkammer und Zuströmkanal mittels eines ausgleichenden Durchbruchs in der Kammerstirnwand geöffnet ist, ohne daß dadurch wesentliche Druck- oder Förderverluste entstehen, damit aber die in der Pumpenkammer eingeschlossene Luft über die Zuströmöffnung weitestgehend in das Innere des Gerätes entweichen kann.

Dies wird weiterhin dadurch begünstigt, indem der ausgleichende Durchbruch über den Durchmesser des Zuströmkanals hinausragt und zu diesem in einem ansteigenden Winkel bis zu dessen Ende verläuft.

Zur Vermeidung ungünstiger Auftreffwinkel des Förderstromes auf das Rückschlagventil und damit sich ergebender nachteiliger Öffnungsmomente des Rückschlagventiles ist der Austrittskegel der Pumpenkammer in tangentialer Fortführung der Kammerwand für beide Laufrichtungen unter unterschiedlichen Winkeln zur Austrittsöffnung gestaltet.

Um einen Druckanstieg am Rückschlagventil zu erreichen, wird der hinter der Austrittsöffnung sich anschließende Ausgangskanal als Diffusor ausgebildet, wobei der Öffnungswinkel abhängig von der Länge des Ausgangskanales derart gestaltet ist, daß möglichst im Bereich laminarer Strömung verblieben wird.

Um eine möglichst große Strömungskomponente in radialer Richtung zur Pumpenkammer zu erreichen, werden die Schaufeln des Kreiselrades am äußeren Durchmesser mit beidseitigen Fasen versehen, so daß sich an den Schaufelenden im Stirnschnitt die Form eines gleichschenkligen Trapezes ergibt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht auf die Pumpenkammer mit einem Aufbruch im Bereich des Ausgangskanales ohne Darstellung des Kreiselrades.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Fig. 1 mit Darstellung des Kreiselrades.

Fig. 3 zeigt eine Ansicht auf das Kreiselrad.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Das in der Fig. 1 und 2 dargestellte Pumpengehäuse 1 ist mit einem nicht dargestellten Lagergehäuse wirkverbunden, wobei dieses Lagergehäuse den Antriebsmotor beinhaltet, auf dessen Lagerwelle das in der Fig. 3 dargestellte Kreiselrad 2 befestigt ist. Das Kreiselrad 2, welches in einer Pumpenkammer 3 angeordnet ist und von einer Kammerwand 4 umgeben wird, besitzt Schaufeln 5. Diese Schaufeln 5 sind am äußeren Durchmesser mit beidseitigen Fasen 6 versehen.

Die Pumpenkammer 3 besitzt eine zentrisch zum Kreiselrad 2 angeordnete Zuströmöffnung 7. Der sich an die Zuströmöffnung 7 anschließende Zuströmkanal 8 ist gegenüber der Zuströmöffnung 7 in Einbaulage um einen Betrag nach oben versetzt. Die sich durch diesen Versatz zwischen Zuströmöffnung 7 und Zuströmkanal 8 ergebende Trennwand 9 enthält einen Durchbruch 10, der über die Oberkante 11 des Zuströmkanals 8 hinausragt und über einen größeren Winkel, als der im Zuströmkanal 8 zur Entformung erforderlich, zu dessen Ende hin ausläuft.

Die Kammerwand 4 verläuft im Bereich 4a kreisbogenförmig, im Bereich 4b von der Kreisform, bezogen auf den kreisförmigen Abschnitt 4a verkleinert, abweichend. Der Austrittskegel 12 der Pumpenkammer 3 wird durch unterschiedliche Winkel 4c und 4d gebildet, die tangential an die Bereiche 4a und 4b der Kammer­ wand 4 anschließen.

Der hinter der Austrittsöffnung 13 weiterführende Austritts­ kanal 14 ist keglig als Diffusor ausgebildet.

Mit dieser konstruktiven Ausgestaltung der Pumpenkammer 3, des Zuströmkanals 8, des Austrittskanals 14 und des Kreiselrades 2 werden ohne Einsatz fertigungs- und montageaufwendiger sowie störanfälliger mechanischer Bauelemente speziell für das Anlaufverhalten günstige Strömungs- und Druckverhältnisse erzielt, welche einerseits durch das minimale eingeschlossene Luftvolumen in der Pumpenkammer 3 und andererseits durch den günstigen Druckaufbau durch die angefasten Schaufelenden 6 des Kreiselrades 2 und des als Diffusor gestalteten Austrittskanals 14 erreicht werden, wobei der unsymmetrisch gestaltete Austrittskegel 12 der Pumpenkammer 3 für beide möglichen Drehrichtungen des Synchronmotors gleich günstige Förderverhältnisse zustandekommen läßt.

Claims (5)

1. Drehrichtungsunabhängige Strömungspumpe mit Synchronmotor, wobei die Strömungspumpe eine Pumpenkammer mit einem darin umlaufenden Kreiselrad aufweist, welche einen kammerstirn­ seitigen Zuströmkanal mit Zuströmöffnung, in tangentialer Fortführung der Kammerwand einen Austrittskegel und eine am Ende des Austrittskegels angeordnete Austrittsöffnung besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der kammerstirnseitige Zuström­ kanal (8) und die zentrisch zum Kreiselrad (2) angeordnete Zuströmöffnung (7) der Pumpenkammer (3) um einen Betrag so versetzt sind, daß der kammerstirnseitige Zuströmkanal (8), bezogen auf die Einbaulage der Strömungspumpe, oben liegt, die Pumpenkammer (3) durch unterschiedlich ausgebildete Kammer­ wandbereiche (4a, 4b, 4c, 4d) begrenzt wird, der hinter der Austrittsöffnung (13) der Pumpenkammer (3) weitergehende Ausgangskanal (14) kegelig als Diffusor ausgebildet ist und die Schaufeln (5) des Kreiselrades (2) am äußeren Durchmesser mit beidseitigen Fasen (6) in Form eines gleichschenkligen Trapezes ausgebildet sind.

2. Strömungspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammerwand (4) der Pumpenkammer (3) im Bereich (4b) von der Kreisform, bezogen auf den kreisförmigen Bereich (4a) verkleinert, abweicht.

3. Strömungspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittskegel (12) der Pumpenkammer (3) unter verschie­ denen Winkeln (4c und 4d) zur Austrittsöffnung (13) führt und die Winkel (4c und 4d) tangential an die Bereiche (4a und 4b) der Kammerwand (4) anschließen.

4. Strömungspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Pumpenkammer (3) und Zuströmkanal (8) ein versatz­ ausgleichender Durchbruch (10) in der Trennwand (9) ange­ ordnet ist.

5. Strömungspumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der versatzausgleichende Durchbruch (10) höher liegt als die Oberkante (11) des Zuströmkanals (8) und zum Ende des Zuström­ kanals (8) hin unter einem größeren Winkel verläuft, als es der erforderlichen Entformungsneigung für den Zuströmkanal (8) entspricht.