DE69106318T2 - Housing of a pressure chamber and motor pump using such a housing. - Google Patents
Housing of a pressure chamber and motor pump using such a housing.Info
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Druckkammerkörper, insbesondere einen Pumpenkörper, bestehend aus einem einstückigen, insgesamt ringförmig ausgebildeten, axial auf dem Rotor zentrierten Rotormantel mit einem in die Mitte einer äußeren ringförmigen Fläche mündenden Einlaßstutzen, mit mindestens einem umfangsseitigen Auslaßstutzen und mit einer offenen Fläche, die durch Andrücken eines Umfangsflansches gegen einen Trägerkörper verschließbar ist, wobei der Rotormantel durch einen äußeren Mantel, der widerstandsfähiger und starrer ist als der Rotormantel und sich auf diesen stützt, verstärkt wird, der äußere Mantel axial durch einen den Einlaßstutzen umgebenden zentralen ringförmigen Abschnitt an die äußere ringförmige Fläche des Rotormantels anliegen und mit Ausnahme des oder der umfangsseitigen Auslaßstutzen(s) mittels eines Verbindungsabschnitts, der einen stirnseitigen Auflageabschnitt und den zentralen ringförmigen Abschnitt verbindet, zumindest teilweise den Umfang des Rotormantels umschließen kann. Sie betrifft weiterhin Motorpumpenanordnungen, welche derartige Pumpenkörper verwenden.The present invention relates to a pressure chamber body, in particular a pump body, consisting of a one-piece rotor casing, which is designed as a ring, axially centered on the rotor, with an inlet nozzle opening into the middle of an outer annular surface, with at least one circumferential outlet nozzle and with an open surface which can be closed by pressing a circumferential flange against a support body, the rotor casing being reinforced by an outer casing which is more robust and rigid than the rotor casing and rests on it, the outer casing axially resting against the outer annular surface of the rotor casing by a central annular section surrounding the inlet nozzle and, with the exception of the circumferential outlet nozzle(s), being able to at least partially enclose the circumference of the rotor casing by means of a connecting section which connects a front-side support section and the central annular section. It further relates to motor pump arrangements which use such pump bodies.
Während für Pumpen mit mittlerer und hoher Leistung stets herkömmliche und widerstandsfähige Materialien, wie Stahl Gußeisen oder Bronze, für die Rotor- und Statorabschnitte verwendet werden, werden bei den im häuslichen Gebrauch mehr und mehr verbreiteten Pumpen mit geringer Leistung bereits weitgehend Synthetikmaterialien, wie Kunststoffe, verwendet, die beispielsweise zur Herstellung von bei niedrigem Druck arbeitenden Waschmaschinenpumpen dienen.While medium and high performance pumps always use traditional and durable materials such as steel, cast iron or bronze for the rotor and stator sections, low performance pumps, which are increasingly used in domestic use, largely use synthetic materials such as Plastics are used, for example, to manufacture washing machine pumps that operate at low pressure.
Dagegen war es bisher nicht möglich, bei höherem Druck und längerer Betriebsdauer, wie sie beispielsweise bei Umwälzpumpen für Zentralheizungen auftreten, Pumpenkörper dieser Art aus Kunststoff oder aus Verbundmaterial anstelle der Bronze und des Gußeisens, die bisher verwendet wurden, herzustellen. Neben Druckfestigkeitsproblemen stellen sich auch Probleme hinsichtlich einer freitragenden Befestigung der Motorpumpenanordung, die nämlich über den Pumpenkörper an einem starren Träger befestigt ist.However, it has not been possible to manufacture pump bodies of this type from plastic or composite material instead of the bronze and cast iron that have been used up to now, for higher pressures and longer operating times, such as those encountered in central heating circulation pumps. In addition to pressure resistance problems, there are also problems with the self-supporting fastening of the motor pump assembly, which is attached to a rigid support via the pump body.
Die FR-A-2 402 785 hat eine Zentrifugalpumpe vorgeschlagen, deren Körper durch den Zusammenbau eines einfach geformten äußeren Mantels aus tiefgezogenem Metall und einer in den vorstehend genannten äußeren Mantel eingepaßten Spirale aus gegossenem Kunststoff gebildet wird, die als Trennwand zwischen der Ansaug- und der Förderöffnung dient und deren Profil die Fluidführung zwischen den vorstehend genannten Öffnungen ermöglicht, wobei zugleich ein hoher hydraulischer Wirkungsgrad erzielt wird. Ein solcher Pumpenkörper hält zwar den mäßigen Druckbelastungen der Pumpen für den häuslichen Gebrauch gut stand, ermöglicht jedoch keine leichte und widerstandsfähige Befestigung der Motorpumpenanordnung an einem Träger, wie dies bei den einstückigen Pumpenkörpern der Fall ist, die bisher für die Pumpen mit hoher Lebensdauer, wie Heizungsumwälzpumpen, verwendet wurden.FR-A-2 402 785 has proposed a centrifugal pump whose body is formed by assembling a simply shaped outer casing made of deep-drawn metal and a spiral made of molded plastic fitted into the aforementioned outer casing, which serves as a partition between the suction and discharge openings and whose profile enables fluid to be guided between the aforementioned openings while at the same time achieving a high hydraulic efficiency. Although such a pump body can withstand the moderate pressure loads of pumps for domestic use, it does not allow the motor-pump assembly to be easily and robustly attached to a support, as is the case with the one-piece pump bodies previously used for long-life pumps such as heating circulators.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, Druckkammerkörper, wie Pumpenkörper, aus Kunststoff oder aus (faserverstärktem) Verbundmaterial bereitzustellen, das sehr widerstandfähig gegen Korrosion und gegebenenfalls auch gegen Verschleiß und mit viel weniger Aufwand herzustellen ist als die traditionellen Gußmaterialien und die es ermöglichen, nicht nur Druckbelastungen, sondern auch den mechanischen Belastungen der Befestigung einer Motorpumpenanordung auf einem starren Träger und den durch die Verbindungen der Pumpe mit den versorgten Fluidkreisläufen verursachten Beanspruchungen standzuhalten.The aim of the present invention is to provide pressure chamber bodies, such as pump bodies, made of plastic or (fibre-reinforced) composite material, which are very resistant to corrosion and, where appropriate, also to wear, which can be manufactured with much less effort than traditional cast materials and which make it possible to withstand not only compressive loads but also the mechanical stresses of fixing a motor-pump assembly to a rigid support and the stresses caused by the connections between the pump and the fluid circuits it supplies.
Zu diesem Zweck weist erfindungsgemäß der stirnseitige Auflageabschnitt mindestens zwei Klammern oder Stützen auf, die dazu bestimmt sind, die Befestigung des äußeren Mantels auf dem Trägerkörper zu ermöglichen, indem der Rotormantel dichtend durch seinen Umfangsflansch gegen den Trägerkörper durch Befestigungsorgane, wie Schrauben, gedrückt wird.For this purpose, according to the invention, the front support section has at least two clamps or supports designed to enable the fastening of the outer casing to the support body by pressing the rotor casing sealingly through its peripheral flange against the support body by fastening elements such as screws.
Um eine bessere Übertragung der durch den äußeren Mantel auf den Rotormantel ausgeübten Druckbelastung zu erreichen, werden die Klammern oder Stützen jeweils mit Auflageflächen des äußeren Mantels auf einer Tragefläche verbunden, die außerhalb des Umfangsflansches des Rotormantels angeordnet ist.In order to achieve a better transfer of the pressure load exerted by the outer shell on the rotor shell, the clamps or supports are each connected to support surfaces of the outer shell on a support surface that is arranged outside the circumferential flange of the rotor shell.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der äußere Mantel einstückig, und sein Verbindungsabschnitt weist mindestens zwei vorspringende Ansätze zur stirnseitigen Befestigung des äußeren Mantels an einem äußeren Träger auf. Jeder Befestigungsansatz weist eine Bohrung auf, die zur Rotorachse im wesentlichen parallel verläuft und eine Befestigungsstange, wie etwa einen Bolzen oder eine Schraube, aufnehmen kann.According to a further embodiment of the invention, the outer casing is in one piece and its connecting section has at least two projecting lugs for the frontal fastening of the outer casing to an outer support. Each fastening lug has a bore which runs substantially parallel to the rotor axis and can accommodate a fastening rod, such as a bolt or a screw.
Somit kann die Last der gesamten Motorpumpenanordnung direkt durch den Abschnitt des äußeren Mantels, der den zentralen ringförmigen Abschnitt des äußeren Mantels und den insgesamt von dem Mantel eines Elektromotors, der viel schwerer ist als die Pumpe selbst, gebildeten Trägerkörper verbindet, auf einen äußeren Träger übertragen werden. Der Verbindungsabschnitt hat vorteilhafterweise die Form einer Glocke, deren zentraler, sich erweiternder Abschnitt von mindestens einem Einschnitt durchquert wird, der am stirnseitigen Auflagerand offen ist und den Durchtritt eines umfangsseitigen Auslaßstutzens des Rotormantels ermöglicht.Thus, the load of the entire motor pump assembly can be transmitted directly to an external support through the portion of the outer casing connecting the central annular portion of the outer casing and the support body formed as a whole by the casing of an electric motor, which is much heavier than the pump itself. The connecting portion advantageously has the shape of a bell, the central, widening portion of which is crossed by at least one notch which is open at the frontal support edge and allows the passage of a peripheral outlet nozzle of the rotor casing.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckkammerkörpers wird der zentrale ringförmige Abschnitt von dem Einlaßstutzen durchquert, den er mit einem offenen Hülsenabschnitt umschließt, der an der Außenseite in einem Flansch endet, der sich auf den äußeren Rand des Einlaßstutzens stützen kann, wobei er den Durchtritt einer Verbindungsleitung zum Einlaßstutzen frei läßt. Der Flansch steht leicht zum Inneren einer in dem Einlaßstutzen angeordneten Auslaßbohrung hin über, um einen in der Auslaßbohrung vorgesehenen Dichtungsring axial in Position zu halten.According to a further embodiment of the pressure chamber body according to the invention, the central annular section is crossed by the inlet nozzle, which it encloses with an open sleeve section which ends on the outside in a flange which can rest on the outer edge of the inlet nozzle, leaving free the passage of a connecting line to the inlet nozzle. The flange projects slightly towards the inside of an outlet bore arranged in the inlet nozzle in order to hold a sealing ring provided in the outlet bore axially in position.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der einstückige Rotormantel, der aus einem flexiblen und gegen die Korrosion durch die von der Pumpe geförderten Flüssigkeit beständigen Material hergestellt ist, beispielsweise aus Kunststoff oder aus einem Verbundmaterial auf Faserbasis, einen axial zentrierten und auf die innere Mündung des Einlaßstutzens geführten Pumpenrotor aufweisen, und der Rotormantel hat keinerlei Vorrichtung oder Hilfsmittel zur Befestigung, wie etwa eine Klammer und eine Durchbohrung, weist jedoch eine äußere offene Flanschfläche auf, die dichtend mit einem Befestigungsring des Mantels des Antriebsmotors zusammenwirken kann.According to a further embodiment of the invention, the one-piece rotor casing, which is made of a flexible material resistant to corrosion by the liquid pumped by the pump, for example plastic or a fiber-based composite material, can have a pump rotor axially centered and guided on the inner mouth of the inlet nozzle, and the rotor casing does not have any device or means for fastening, such as a clamp and a through-bore, but has an outer open flange surface which can cooperate sealingly with a fastening ring of the casing of the drive motor.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der äußere Mantel einstückig durch Ausformung aus einem zur Aufnahme von selbstschneidenden Stahlschrauben geeigneten Metall, wie einer Aluminiumlegierung, hergestellt.According to a further embodiment of the invention, the outer shell is made in one piece by molding it from a metal suitable for receiving self-tapping steel screws, such as an aluminum alloy.
In einer Motorpumpenanordnung mit einem von der Welle eines elektrischen Antriebsmotors vorstehend angebrachten Rotorpumpenblock und mit einem Elektromotorblock, der von einem den Rotor und seine Lager dichtend umschließenden Rotorrohr und von einem in einem Motormantel angeordneten Stator gebildet wird, ist der auf dem Rotor des Motors angebrachte Pumpenrotor im Inneren eines nach den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen hergestellten Druckkammerkörpers angeordnet, dessen äußerer, einstückiger Mantel durch einen Dichtsitz starr auf einem Ring des Motormantels befestigt ist, wobei der Rotormantel abdichtend auf dem Motormantel sitzt, so daß eine den Pumpenrotor und das Innere des Rotorrohrs enthaltende Druckkammer gebildet wird.In a motor pump arrangement with a rotor pump block mounted protruding from the shaft of an electric drive motor and with an electric motor block which is formed by a rotor tube sealingly enclosing the rotor and its bearings and by a stator arranged in a motor casing, the pump rotor mounted on the rotor of the motor is arranged inside a pressure chamber body manufactured according to the embodiments described above, the outer, one-piece casing of which is rigidly attached to a ring of the motor casing by a sealing seat, the rotor casing sitting sealingly on the motor casing so that a pressure chamber containing the pump rotor and the interior of the rotor tube is formed.
Weitere Ziele, Vorteile und Eigenschaften werden beim Lesen der Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung offensichtlich, die nicht beschränkend und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung angefertigt ist, in derFurther objects, advantages and characteristics will become apparent upon reading the description of an embodiment of the invention, which is given in a non-limiting manner and with reference to the accompanying drawing, in which
Fig. 1 im Längsschnitt längs der Rotorachse der Pumpe und des Motors eine Motorpumpenanordnung für eine Heizungsumwälzpumpe mit einem erfindungsgemäß ausgeführten Pumpenkörper, wobei die mechanischen Verbindungen und die Fluidanschlüsse dieser Anordnung nur teilweise dargestellt sind,Fig. 1 in longitudinal section along the rotor axis of the pump and the motor a motor pump arrangement for a heating circulation pump with a pump body, whereby the mechanical connections and the fluid connections of this arrangement are only partially shown,
Fig. 2 eine Teilansicht der offenen Seite des äußeren Mantels des Pumpenkörpers,Fig. 2 a partial view of the open side of the outer shell of the pump body,
Fig. 3 den Schnitt längs der Ebene III-III von Fig. 2 undFig. 3 the section along the plane III-III of Fig. 2 and
Fig. 4 den Schnitt längs der Ebenen IV-IV von Fig. 2 zeigt.Fig. 4 shows the section along the planes IV-IV of Fig. 2.
In Fig. 1 ist im Schnitt eine vollständige Motorpumpenanordnung gezeigt, die eine Heizungsumwälzpumpe bildet. Der mit Zentrifugalschaufeln 1a versehene Pumpenrotor 1 ist drehbar und in axialer Position (durch Aufnahmevorrichtungen) an der Außenseite einer Rotorwelle 2 befestigt, die den Rotor 3 des elektrischen Antriebsmotors 4 der Pumpe trägt. Dieser Elektromotor 4 weist einen Stator 5 auf, der durch ein metallisches, nichtoxidierbares und nichtmagnetisches Luftspaltrohr 6 von dem Rotor 3 dichtend isoliert ist und der von einem starren metallischen Gehäuse 7 umschlossen wird, über dem sich ein Klemmenkasten 8 befindet und das den Motormantel bildet. Das Gehäuse 7 weist in der Nähe des Pumpenrotors einen über dem Elektromotor offenen Ring 7a auf, der über dem Stator 5 bis zu dem Luftspaltrohr 6 (mittels des O-Ringes 10) durch einen Blechflansch 9 dichtend verschlossen ist, welcher mit seinem Umfang in eine Zentrierbohrung 7b des Ringes 7a eingreift und ein Friktionslager 11 trägt, das gleichzeitig die axiale Führung der Rotorwelle 2 gewährleistet.In Fig. 1, a complete motor pump assembly is shown in section, which forms a heating circulation pump. The pump rotor 1, provided with centrifugal blades 1a, is rotatable and fixed in axial position (by means of mounting devices) on the outside of a rotor shaft 2, which carries the rotor 3 of the electric drive motor 4 of the pump. This electric motor 4 has a stator 5, which is sealingly insulated from the rotor 3 by a metallic, non-oxidizable and non-magnetic air gap tube 6 and which is enclosed by a rigid metallic housing 7, above which a terminal box 8 is located and which forms the motor casing. The housing 7 has, near the pump rotor, a ring 7a that is open above the electric motor and that is sealed above the stator 5 up to the air gap tube 6 (by means of the O-ring 10) by a sheet metal flange 9, which engages with its circumference in a centering hole 7b of the ring 7a and carries a friction bearing 11, which at the same time ensures the axial guidance of the rotor shaft 2.
Der Pumpenrotor ist in einem Pumpenkörper 12 angeordnet, der dazu bestimmt ist, den Spiraldiffusor zu bilden, und wirkt mit diesem zur Erzeugung eines Überdrucks auf das gewöhnlich durch eine Ansaugleitung 13 angesaugte und durch eine Förderleitung 14 geförderte Fluid zusammen. Der erfindungsgemäße Pumpenkörper 12 wird durch den Zusammenbau von zwei einstückigen Teilen gebildet: von einem insgesamt ringförmigen und auf dem Rotor 1 mittels einer inneren Hülse 16 axial zentrierten Rotormantel 15 zum einen und einem äußeren Mantel 17 zum anderen, der widerstandfähiger und starrer ist als der Mantel 15 und im vorliegenden Fall aus einer gegossenen Metallegierung hergestellt ist, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung.The pump rotor is arranged in a pump body 12 intended to form the spiral diffuser and acts with it to generate an overpressure on the fluid normally sucked in through a suction line 13 and through a delivery line 14. The pump body 12 according to the invention is formed by assembling two one-piece parts: on the one hand, a rotor casing 15 which is generally annular and axially centered on the rotor 1 by means of an inner sleeve 16, and on the other hand, an outer casing 17 which is more resistant and rigid than the casing 15 and in the present case is made of a cast metal alloy, in particular an aluminum alloy.
Der Rotormantel 15 ist an der Achse mit einem Stutzen 18 zum Einlassen des zu pumpenden Fluids versehen. Dieser Stutzen 18 wird durch eine im Inneren einer Hülse 19 angeordnete Bohrung 18a gebildet, die in der Mitte der äußeren ringförmigen Fläche des Rotormantels einen Vorsprung bildet. Die Bohrung 18a erstreckt sich nach außen durch eine Bohrung mit größerem Durchmesser 18b, die dazu bestimmt ist, als Auflagefläche für eine O-Ring-Dichtung 20 zu dienen, und nach innen durch die innere Hülse 16, die in der Einlaßbohrung 21 des Rotors 1 am Einlaß der Zentrifugalschaufeln 1a angeordnet ist.The rotor casing 15 is provided on the axle with a nozzle 18 for admitting the fluid to be pumped. This nozzle 18 is formed by a bore 18a arranged inside a sleeve 19, which forms a projection in the middle of the outer annular surface of the rotor casing. The bore 18a extends outwards through a bore of larger diameter 18b, which is intended to serve as a bearing surface for an O-ring seal 20, and inwards through the inner sleeve 16, which is arranged in the inlet bore 21 of the rotor 1 at the inlet of the centrifugal blades 1a.
Ein ringförmiger, im wesentlichen zylindrischer Abschnitt 22 des Rotormantels 15 verläuft zu dem metallischen Gehäuse 7, umschließt den Rotor 1 und endet in einer offenen Fläche 23 (siehe Fig. 3 und 4), die an Auflageflächen 24 bzw. 25 des Flansches 9 und des Gehäuses 7 anliegt, wobei die Dichtigkeit zwischen der Fläche 24 und dem Flansch 9 durch Einfügung eines Dichtungsringes gewährleistet wird. Tatsächlich endet die offene Fläche 23 in einem kurzen Hülsenstück 26, das im Inneren der in dem Gehäuse 7 angeordneten Zentrierbohrung 7b eingreift und in einer mit einem Dichtungsring versehenen stirnseitigen Auflagefläche endet. Das Hülsenstück 26 erstreckt sich nach außen durch eine Schulter 27 zur Auflage auf der Fläche 25 des Gehäuses 7, die einem Flansch 28 entspricht, der auf einer geringen Höhe einen Vorsprung an der Außenseite des im wesentlichen zylindrischen Ringes 22 bildet. Die Fläche des Flansches 28, die auf der der offenen Fläche 23 gegenüberliegenden Seite liegt, ist im vorliegenden Fall geneigt, um eine Tragefläche 29 zu positionieren, deren Funktion nachstehend beschrieben wird.An annular, substantially cylindrical portion 22 of the rotor casing 15 extends to the metal casing 7, encloses the rotor 1 and ends in an open surface 23 (see Fig. 3 and 4) which rests on bearing surfaces 24 and 25 of the flange 9 and the casing 7, respectively, the tightness between the surface 24 and the flange 9 being ensured by the insertion of a sealing ring. In fact, the open surface 23 ends in a short sleeve piece 26 which engages inside the centering bore 7b arranged in the casing 7 and in a frontal The sleeve piece 26 extends outwards through a shoulder 27 for bearing on the surface 25 of the housing 7, which corresponds to a flange 28 which forms a projection at a small height on the outside of the substantially cylindrical ring 22. The surface of the flange 28 which is on the side opposite the open surface 23 is in this case inclined to position a support surface 29, the function of which is described below.
Der Rotormantel 15 weist Auslaßstutzen für das Fluid auf, die in seinen Umfang münden. Unten an dem im wesentlichen zylindrischen Abschnitt 22 ist ein Ablaßstutzen 30 angeordnet, der in Betrieb durch einen Gewindestopfen verschlossen ist. Am oberen Teil des Ringes 22 ist ein Förderstutzen 31 angeordnet und weist eine seitliche Öffnung 32 auf, die einen tangentialen Ausgang eines Spiraldiffusors 33 bildet, der von einer einen inneren Vorsprung bildenden ringförmigen Rippe 34 und einem Hülsenflansch 31a gebildet wird, der mit einer zylindrischen Bohrung 35 zur dichtenden Aufnahme der gegebenenfalls mit einem O-Ring 36 ausgestatteten Förderleitung 14 versehen ist.The rotor casing 15 has outlet nozzles for the fluid, which open into its circumference. At the bottom of the essentially cylindrical section 22 there is a drain nozzle 30, which is closed in operation by a threaded plug. At the upper part of the ring 22 there is a delivery nozzle 31 and has a lateral opening 32 which forms a tangential outlet of a spiral diffuser 33, which is formed by an annular rib 34 forming an inner projection and a sleeve flange 31a, which is provided with a cylindrical bore 35 for sealingly receiving the delivery line 14, optionally equipped with an O-ring 36.
Der äußere Mantel 17 weist eine zu der des Rotormantels 15 komplementäre Form auf, die zu der Ansaugöffnung 18a, 16 axial zentriert ist und einen Abschnitt der Hülse 38 erscheinen läßt die die Hülse 19 umschließt und in einem Flansch 39 endet, der zum axialen Halten der O-Ring- Dichtung 20 leicht über die Bohrung 18b der Hülse 19 hinausragt, ohne jedoch in Kontakt mit der Ansaugleitung 13 zu kommen. Der Mantel 17 geht nach der Hülse 38 in einen zentralen ringförmigen Abschnitt 40 über, der mit äußeren Rippen 41 versehen ist und axial direkt oder, wie gezeigt, mittels einer inneren ringförmigen Rippe 40a an der zentralen gewölbten Auflagefläche 42 der im vorliegenden Fall teilweise torusförmigen äußeren ringförmigen Fläche 43 des Rotormantels 15 anliegen kann.The outer casing 17 has a shape complementary to that of the rotor casing 15, which is axially centered on the intake opening 18a, 16 and allows a section of the sleeve 38 to appear which encloses the sleeve 19 and ends in a flange 39 which projects slightly beyond the bore 18b of the sleeve 19 to axially hold the O-ring seal 20, but without coming into contact with the intake line 13. The casing 17 merges after the sleeve 38 into a central annular section 40 which is provided with outer ribs 41 and can axially rest directly or, as shown, by means of an inner annular rib 40a on the central curved support surface 42 of the in the present case partially toroidal outer annular surface 43 of the rotor shell 15.
Der ringförmige Abschnitt 40 geht gegenüber der Hülse 38 in eine teilweise torusförmige Verbindungsfläche 44 über, an die sich ein insgesamt ringförmiger zylindrischer Verbindungsabschnitt 45 anschließt, der den im wesentlichen zylindrischen Ring 22 des Rotormantels 15 umschließt. Dieser Abschnitt 45 weist Einschnitte auf, um an der Außenseite das Einmünden der Auslaßstutzen des Mantels 15 zu ermöglichen. Ein Einschnitt 37 (siehe Fig. 4) läßt an der Außenseite den Ablaßstutzen 30 vorstehen. Zur Positionierung des Förderstutzens 31 ist ein größerer Einschnitt 46 vorgesehen (siehe Fig. 2 und 3). Der insgesamt zylindrisch geformte Verbindungsabschnitt 45 wird zwischen den beiden Einschnitten 37 und 46 an zwei im wesentlichen halbzylindrische Abschnitte 45a und 45b (siehe die zwei in Fig. 4 dargestellten Abschnitte) angepaßt, die stirnseitig in zwei Flanschen 47 und 48 enden, die einen stirnseitigen Auflageabschnitt bilden. Die Flansche 47 und 48 weisen jeweils eine innere tragende Fläche 49 bzw. 50 auf, die eine zum Zusammenwirken mit der Tragefläche 29, die auf dem Fansch 28 des Rotormantels 15 angebracht ist, bestimmte Auflagefläche bilden. An zwei diametral gegenüberliegenden Bereichen auf jedem der Flansche 47 und 48 ist einstückig mit den Flanschen eine mit Befestigungseinrichtungen versehene Klammer oder Stütze 51 bzw. 52 auf dem den Trägerkörper bildenden starren metallischen Gehäuse 7 des Motors vorgesehen. Die Befestigungseinrichtungen bestehen im vorliegenden Fall aus einem Loch oder einer Bohrung 53, 54 zum Durchtritt einer Befestigungsschraube 55, 56 auf entsprechende Klammern 57, 58 des Gehäuses 7 des Motors mit Hilfe von Muttern 59, 60. Die Bohrungen 53, 54 können durch Gewindelöcher ersetzt werden, die eine Befestigungsschraube, deren Kopf in der Nähe des Elektromotors 4 angeordnet ist, direkt aufnehmen.The annular section 40 merges opposite the sleeve 38 into a partially toroidal connecting surface 44, which is followed by an overall annular cylindrical connecting section 45 which encloses the essentially cylindrical ring 22 of the rotor casing 15. This section 45 has incisions to enable the outlet nozzles of the casing 15 to open into the outside. An incision 37 (see Fig. 4) allows the discharge nozzle 30 to protrude on the outside. A larger incision 46 is provided for positioning the discharge nozzle 31 (see Figs. 2 and 3). The generally cylindrically shaped connecting section 45 is adapted between the two notches 37 and 46 to two substantially semi-cylindrical sections 45a and 45b (see the two sections shown in Fig. 4) which end at the front in two flanges 47 and 48 which form a front support section. The flanges 47 and 48 each have an inner supporting surface 49 and 50 respectively which form a support surface intended to cooperate with the supporting surface 29 which is mounted on the flange 28 of the rotor shell 15. At two diametrically opposite areas on each of the flanges 47 and 48, a bracket or support 51 or 52 provided with fastening devices is provided integrally with the flanges on the rigid metal housing 7 of the motor which forms the support body. The fastening devices in the present case consist of a hole or bore 53, 54 for the passage a fastening screw 55, 56 onto corresponding brackets 57, 58 of the housing 7 of the motor by means of nuts 59, 60. The holes 53, 54 can be replaced by threaded holes which directly receive a fastening screw whose head is arranged near the electric motor 4.
Jeder der beiden im wesentlichen halbzylindrischen Abschnitte 45a, 45b des Verbindungsabschnitts 45 weist mindestens einen zylindrischen Befestigungsansatz 61, 62, 63 (siehe die drei Ansätze in Fig. 2) auf, der durch einstückige Ausformung mit dem entsprechenden Verbindungsabschnitt 45a oder 45b und mit dem durch die Rippen 41 erweiterten und verstärkten zentralen ringförmigen Abschnitt 40 entsteht. Jeder Befestigungsansatz 61, 62, 63 weist eine zentrale Bohrung 64 auf, die im wesentlichen parallel zu der Rotorachse 65 ist. Die insgesamt zylindrische Bohrung 64, die gegebenenfalls ein Vorbohrloch für den Eingriff einer Schraube 66 aufweist, kommt im allgemeinen aus der Gießerei, wobei der äußere Mantel 17 aus einer Aluminiumlegierung hergestellt und viel starrer als der Rotormantel 15, jedoch im Vergleich zu Stahl weicher ist. Die Bohrung 64 ist mit einem Gewinde versehen, in dem eine Befestigungsschraube 67 der Motorpumpenanordnung in einen Trägeraufbau 68, wie einen Kesselkörper, eingreift. Da der Rotormantel 15 aus einem relativ weichen Material hergestellt ist, wäre es möglich, glatte Bohrungen 64 vorzusehen, in die eine selbstschneidende Schraube eingreifen kann.Each of the two substantially semi-cylindrical sections 45a, 45b of the connecting section 45 has at least one cylindrical fastening lug 61, 62, 63 (see the three lugs in Fig. 2) formed by integral molding with the corresponding connecting section 45a or 45b and with the central annular section 40 enlarged and reinforced by the ribs 41. Each fastening lug 61, 62, 63 has a central bore 64 substantially parallel to the rotor axis 65. The generally cylindrical bore 64, which optionally has a pilot hole for the engagement of a screw 66, generally comes from the foundry, the outer shell 17 being made of an aluminum alloy and much more rigid than the rotor shell 15, but softer compared to steel. The bore 64 is provided with a thread in which a fastening screw 67 of the motor pump assembly engages a support structure 68, such as a vessel body. Since the rotor shell 15 is made of a relatively soft material, it would be possible to provide smooth bores 64 in which a self-tapping screw can engage.
Im folgenden werden der Aufbau und die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Motorpumpenanordnung erläutert. Sobald die Elektromotoranordung vorbereitet und angebracht ist, wird sie mit dem vorstehend an der Außenseite der Rotorwelle 2 angebrachten Pumpenrotor 1 versehen. Der äußere Mantel 17 umschließt den Rotormantel 15, der somit durch Eingriff der umfangsseitigen Auslaßstutzen 30 und 31 in die entsprechenden Einschnitte 37 und 46 drehbar angeordnet ist. Der äußere Mantel 17 ist durch axiales Andrücken der ringförmigen Rippe 34 auf die gewölbte Auflagefläche 42 der äußeren ringförmigen Fläche 43 des Mantels 15 bezüglich des Rotormantels 15 axial positioniert. Somit gelangt der Grund der Einschnitte 37 und 46 in unmittelbare Nähe der äußeren Fläche der entsprechenden Flansche 30 und 31, ohne jedoch in Kontakt mit ihnen zu kommen. Gleichzeitig positioniert sich der Flansch 39 in unmittelbarer Nähe des Endes der Hülse 19 und umfaßt den O- Ring 20 axial. Die Flächen 49 und 50 gelangen ebenfalls in direkte Nähe der konischen Tragefläche 29, die auf dem Flansch 28 des Rotormantels 15 angeordnet ist.The structure and operation of the motor pump assembly according to the invention are explained below. Once the electric motor assembly is prepared and installed, it is secured to the outside of the rotor shaft using the 2. The outer casing 17 encloses the rotor casing 15, which is thus arranged to rotate by engagement of the peripheral outlet nozzles 30 and 31 in the corresponding notches 37 and 46. The outer casing 17 is axially positioned with respect to the rotor casing 15 by axial pressing of the annular rib 34 onto the curved bearing surface 42 of the outer annular surface 43 of the casing 15. The bottom of the notches 37 and 46 thus comes into close proximity to the outer surface of the corresponding flanges 30 and 31, but without coming into contact with them. At the same time, the flange 39 is positioned in the immediate vicinity of the end of the sleeve 19 and axially encloses the O-ring 20. The surfaces 49 and 50 also come into close proximity to the conical support surface 29 arranged on the flange 28 of the rotor casing 15.
Der so mit seinem äußeren Mantel 17 versehene Rotormantel 15 wird dann vorsichtig auf den Rotor 1 gesetzt, wobei darauf geachtet werden muß, daß seine innere Hülse 16 gut in die Einlaßbohrung 21 des Pumpenrotors 1 eingreift, so daß dieser axial zentriert wird, und daß das Hülsenstück 26 im Inneren der Zentrierbohrung 7b bis zum Anschlag des Rings der Auflagefläche des Stücks 26 auf der umfangsseitigen Auflagefläche 24 des Flansches 9 eingreift. So wird die Dichtigkeit der den Pumpenrotor 1 enthaltenden Druckkammer 69 bezüglich des Stators des Elektromotors gewährleistet, der von dem Rotor durch das Rotorrohr 6 isoliert ist, das mittels zweier O-Ring- Dichtungen (der Dichtung 10 und der Dichtung 10a) an den Abschnitten des Stators anliegt.The rotor casing 15 thus provided with its outer casing 17 is then carefully placed on the rotor 1, taking care that its inner sleeve 16 engages well in the inlet bore 21 of the pump rotor 1 so as to center it axially, and that the sleeve piece 26 engages inside the centering bore 7b until the ring of the bearing surface of the piece 26 abuts on the peripheral bearing surface 24 of the flange 9. This ensures that the pressure chamber 69 containing the pump rotor 1 is sealed against the stator of the electric motor, which is isolated from the rotor by the rotor tube 6, which rests against the sections of the stator by means of two O-ring seals (the seal 10 and the seal 10a).
Man kann daraufhin die Befestigungsklammern 51 und 52 auf den entsprechenden Klammern 57 und 58 des Motormantels 7 festziehen, indem die Schrauben 55 und 56 in den entsprechenden Löchern 53, 54 in Eingriff gebracht und durch Muttern 59, 60 festgezogen werden. Die leichte Verformung der im wesentlichen halbzylindrischen Verbindungsabschnitte 45a und 45b des Rotormantels 15 beim Festziehen bewirkt, daß, wenn die ringförmige Anschlagflache der Rippe 40a auf der zentralen gewölbten Auflagefläche 42 der äußeren ringförmigen Fläche 43 des Rotormantels 17 befestigt wird, gleichzeitig die tragenden Flächen 49 und 50 fest auf der Tragefläche 29 des Flansches 28 befestigt werden, wodurch sie die Druckverformung des zylindrischen Ringabschnitts 22 des Rotormantels 15 begrenzen, der viel elastischer und biegsamer ist als der äußere Mantel 17.You can then fit the fastening clips 51 and 52 onto the corresponding clips 57 and 58 of the engine casing 7 by engaging the screws 55 and 56 in the corresponding holes 53, 54 and tightening them by means of nuts 59, 60. The slight deformation of the substantially semi-cylindrical connecting portions 45a and 45b of the rotor shell 15 during tightening causes that, when the annular stop surface of the rib 40a is fixed on the central curved bearing surface 42 of the outer annular surface 43 of the rotor shell 17, the bearing surfaces 49 and 50 are simultaneously firmly fixed on the bearing surface 29 of the flange 28, thereby limiting the compression deformation of the cylindrical annular portion 22 of the rotor shell 15, which is much more elastic and flexible than the outer shell 17.
Die so angebrachte Pumpenanordnung weist im Inneren zum effektiven Zusammenwirken mit dem Rotor 1 einen elastischen Pumpenkörper aus einem Material auf, das gegen die aggressive Einwirkung der transportierten Flüssigkeit (im vorliegenden Fall heißes Wasser) widerstandsfähig ist und kein elektrisches Paar mit dem ebenfalls aus Kunststoffverbundmaterial hergestellten Pumpenrotor (gewöhnlich aus zwei durch Ultraschall reibverschweißten Abschnitten) bildet. Der äußere Mantel 17 schützt den Rotormantel 15 bezüglich aggressiver äußerer mechanischer Einwirkung und ermöglicht seine starre Befestigung an einem Träger oder an einem Trägeraufbau, um den Elektromotor, der viel schwerer ist als die Pumpe, nach außen vorstehend zu tragen.The pump assembly thus mounted has, internally, for effective interaction with the rotor 1, an elastic pump body made of a material resistant to the aggressive action of the liquid transported (in this case hot water) and which does not form an electrical couple with the pump rotor, also made of plastic composite material (usually made of two sections friction-welded by ultrasonic means). The outer casing 17 protects the rotor casing 15 from aggressive external mechanical action and allows it to be rigidly attached to a support or to a support structure in order to support the electric motor, which is much heavier than the pump, projecting outwards.
Der Pumpenkörper kann zur Verbindung der erfindungsgemäß angebrachten Motorpumpenanordnung mit ihren Fluideinlaßund -auslaßstutzen axial durch seine innere Bohrung 18a auf der bereits positionierten Ansaugleitung 13 in Eingriff gebracht werden, wobei anschließend die Befestigungsschrauben 67 in die Gewindebohrung 64, die den diesen Schrauben gegenüber angeordneten Ansätzen 61, 62 oder 63 entspricht, für das Angreifen an der Ansaugleitung 13 eingeschraubt werden. Wenn die Motorpumpenanordnung starr in Position auf der Ansaugleitung 13 befestigt ist, kann man anschließend eine mit ihrer O-Ring-Dichtung 36 versehene Förderleitung 14 mit der zylindrischen Bohrung 35 des Förderstutzens 31 in Eingriff bringen. In einer im Inneren der Bohrung 35 angeordneten ringförmigen Rille könnte auch ein Dichtungsring positioniert werden.The pump body can be brought into axial engagement through its inner bore 18a on the already positioned suction line 13 for connecting the motor pump arrangement according to the invention with its fluid inlet and outlet nozzles, wherein the fastening screws 67 are screwed into the threaded hole 64 corresponding to the lugs 61, 62 or 63 arranged opposite these screws for engagement with the suction pipe 13. When the motor pump assembly is rigidly fixed in position on the suction pipe 13, a delivery pipe 14 provided with its O-ring seal 36 can then be brought into engagement with the cylindrical bore 35 of the delivery nozzle 31. A sealing ring could also be positioned in an annular groove arranged inside the bore 35.
Wenn die montierte Pumpe arbeitet, erzeugt sie in der Druckkammer 69 einen Überdruck, der den Rotormantel 15 aufbläht. Glücklicherweise ist dieser in der erfindungsgemäßen Ausführungsform direkt von dem äußeren starren Mantel 17 umschlossen, besonders an den problematischen Bereichen, an denen hohe Druckbeanspruchungen auftreten können. Einzig die umfangsseitigen Stutzen 30 und 31, die entweder eine Überdicke (Stutzen 30) oder Verstärkungen und Rippen (Stutzen 31) aufweisen, die ihnen den Widerstand gegen die Druckeinwirkung ermöglichen, sind der Druckeinwirkung ohne die Verstärkung des äußeren Mantels 15 ausgesetzt.When the assembled pump is operating, it generates an overpressure in the pressure chamber 69, which inflates the rotor casing 15. Fortunately, in the embodiment according to the invention, this is directly enclosed by the outer rigid casing 17, especially in the problematic areas where high pressure stresses can occur. Only the peripheral nozzles 30 and 31, which have either an excess thickness (nozzle 30) or reinforcements and ribs (nozzle 31) that enable them to withstand the pressure effect, are exposed to the pressure effect without the reinforcement of the outer casing 15.
Bei bestimmten Ausführungsformen ist es möglich, die Herstellung eines ersten Pumpentyps vorzusehen (beispielsweise Ablaßpumpen für Waschmaschinen), der mit niedrigem Druck und bei mäßigen Flüssigkeitstemperaturen arbeitet und lediglich einen auf dem Gehäuse oder Träger des Motors mittels einfacher oder leicht abnehmbarer Einrichtungen, wie drehbarer Bundringe oder kleiner Bogen, befestigten Rotormantel aus Kunststoff und/oder Verbundmaterial aufweist. Ein zweiter hergestellter Pumpentyp verwendet den Rotormantel aus Kunststoff und/oder Verbundmaterial, der durch den erfindungsgemäßen einstückigen äußeren Mantel verstärkt wird, um Fluide unter höherem Druck und/oder mit höherer Temperatur zu befördern. Die für eine einstöckige Pumpe mit einem einzigen Rotor gezeigte Ausführungsform kann natürlich für mehrstöckige Pumpen mit mehreren auf derselben Motorwelle aufeinanderfolgenden Rotoren verwendet werden, und der elektrische Antriebsmotor 4 kann durch einen anderen Typ von Motor ersetzt werden, beispielsweise durch einen Verbrennungsmotor.In certain embodiments, it is possible to provide for the manufacture of a first type of pump (for example, drain pumps for washing machines) operating at low pressure and at moderate liquid temperatures, and comprising only a rotor shell made of plastic and/or composite material fixed to the casing or support of the motor by means of simple or easily removable means such as rotating collars or small arches. A second type of pump manufactured uses the rotor shell made of plastic and/or Composite material reinforced by the one-piece outer shell according to the invention to convey fluids at higher pressure and/or at higher temperature. The embodiment shown for a single-stage pump with a single rotor can of course be used for multi-stage pumps with several rotors in succession on the same motor shaft, and the electric drive motor 4 can be replaced by another type of motor, for example an internal combustion engine.
Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen begrenzt ist, sondern auf viele dem Fachmann zugängliche Varianten anwendbar ist.It is understood that the present invention is not limited to the embodiments described and illustrated, but is applicable to many variants accessible to those skilled in the art.
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