DE8809628U1 - Unterwasserkreiselpumpe für Kleinspringbrunnen - Google Patents

Description

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DIPL-ING. P. EICHLER

BRAHMSSTRASSE 29, 5600 WUPPERTAL 2

Kurt Engels, Tönniesstr. 28, 5600 Wuppertal 22

Unterwasserkreiselpumpe für Kleinspringbrunnen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Unterwasser-Kreiselpumpe für Kleinspringbrunnen, mit einem Magnetmotor, dessen Stator in einem hohlbuchsenartigen Gehäuse wasserdicht gekapselt untergebracht und dessen Rotor in dem zu einer Schaufelradkammer offenen Buchseninnenraum des Statorgehäuses angeordnet ist, und mit einem Schaufelradgehäuse, das einen zentral in die Schaufelradkammer führenden Wassereinlauf und einen radial aus der Schaufelradkammer führenden Wasserauslauf hat und am Statorgehäuse fest angebracht ist und in dessen Schaufelradkammer ein aus Kunststoff bestehendes Schaufelrad begrenzt drehbeweglich mit dem Rotor gekuppelt ist.

Derartige Kreiselpumpen werden dazu benutzt, in Springbrunnen Wassersäulen mit mehr als einem Meter Höhe zu erzeugen. Das hierzu dienende Schaufelrad ist mit dem Motor begrenzt drehbeweglich gekuppelt, weil die Anlauf-

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richtung des Magnetmotors, der einen Permanentmagneten als Rotor aufweist, nicht definiert ist. Infolge dieser begrenzten Drehbeweglichkeit zwischen dem Schaufelrad und dem Rotor kann letzterer in einer zufallsbedingten Drehrichtung ohne Beaufschlagung durch eine Last anlaufen und gibt sein nach dem Anlauf vergleichsweise starkes Drehmoment erst dann ab, wenn er mit dem Schaufelrad in Eingriff kommt. Es hat sich erwiesen, daß die Kupplung zwischen letzterem und dem Rotor beschädigt wird. Insbesondere wird die Nabe des aus Kunststoff bestehenden Schaufelrades zerstört, so daß ein Antrieb nicht mehr möglich ist.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Unterwasserkrei seipumpe der eingangs genannten Art so auszubilden, daß Überlastungen der zwischen dem aus Kunststoff bestehenden Schaufelrad und dem Rotor verwendeten Kupp- j lung vermieden werden. ',

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß außer dem Wasser- j

einlauf und dem Wasserauslauf mindestens eine weitere davon ■

entfernt gelegene, die Schaufelradkammer strömungsmäßig mit ,

dem Pumpenaußenraum verbindende Öffnunn vorhanden ist. ;

Es ist an sich denkbar, auf die Schwachsfellen der der Drehmomentübertragung dienenden Konstruktionsteile einzuwirken, um die erforderlichen Drehmomente zu übertragen. Dies bedeutet jedoch zusätzlichen Herstellungsaufwand, beispielsweise durch Verwendung stärker dimensionierter Teile. Außerdem sind den Abmessungen der drehmomentübertragenden Teile Grenzen gesetzt, weil diese aus Kunststoff bestehen. Für die Erfindung ist daher von Bedeutung, daß Einfluß auf ;

die Wasserströmungsverhältnisse genommen wird; denn dadurch erübrigen sich konstruktive Änderungen im Kraftübertragungsbereich Roto-Schaufelrad. Die neben dem Wasserauslauf weitere Öffnung zur Verbindung der Schaufelradkammer mit dem Außenraum der Pumpe stellt sich als ein Bypass zum Wasser-

auslauf dar, der es ermöglicht, das Schaufelrad wirksam zu entlasten, so daß der nach dem Anlauf ein hohes Drehmoment entwickelnde Rotor auf ein jedenfalls zunächst wenig Drehwiderstand aufweisendes Schaufelrad bzw. Radkupplungsteil trifft, das aus Kunststoff besteht und ein entsprechend geringes Trägheitsmoment aufweist. Die Öffnung kann dazu so bemessen werden, daß die Wirkung der Kreiselpumpe kaum beeinträchtigt wird. Die Spritzhöhe bleibt also im wesentlichen erhalten.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Kreiselpumpe so auszubilden, daß zwei in einem etwa dem halben Drehbewegungswinkel· zwischen Rotor und Schaufelrad entsprechenden Abstand angeordnete Öffnungen vorhanden sind. Die beiden Öffnungen verteilen die durch sie entstehenden Entlastungen des Schaufelrades auf einen größeren Umfang und entlasten damit die Radnabe von c inseitigen Beanspruchungen.

Von Bedeutung dürfte des weiteren sein, daß die Öffnungen in einem eine Außenabschluß seitenwand der Schaufelradkammer bildenden Kammerdeckel angeordnet sind. Die seitliche Anordn"ng der Öffnungen ermöglicht es, diese den Schaufeln bzw. dem Schaufelrad unmittelbar benachbart anzuordnen und so eine unmittelbar beim Anlauf erfolgende Entlastung des Schaufelrads zu erzielen. Andererseits liegen dadurch die Öffnungen außerhalb des durch das Schaufelrad bzw. dessen Pumpenradschaufein erzielte Wasserströmung, so daß eine Verringerung der Pumpenleistung in Grenzen gehalten werden kann.

Wenn die Öffnungen etwa auf der Höhe der Enden der Radschaufeln des Schaufelrades angebracht sind, erfolgt die Entlastung des Schaufelrades beim Anlauf auf einen vergleichsweise großen Radius und damit besonders wirksam. Es

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ergibt sich, insbesondere bei seitlicher Anordnung der öffnungen, eii;3 TiUi. .,.MTi ngc Beeinflussung der Wasserströmung im Sinne eines unerwünschten Wasserabflusses durch eile Öffnungen bzw. im Sinne eines unerwünschten Druckverlustes.

Da die Öffnungen diametral gegenüber dem Wasserauslauf plaziert sind, ergibt sich durch diese weitere Ausgestaltung der Erfindung eine weitere Einflußnahme auf die Kreiselpumpe im Sinne einer Symmetrisierung der Belastungen verbunden mit der gewünschten Entlastung des SuViäüielrädes ohne Beeinträchtigung der Wirksamkeit der Kreiselpumpe bei voller Drehzahl.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Au=fJhrungsbeispiels erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Kr eiselpumpe,

Fig. 2 den Schnitt A-A der Fig. 1 in vergrößerter Darstellung und

Fig. 3 eine Ansicht eines Kammerdeckels der Schaufelradkammer der Pumpe der Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Unterwasserkreiselpumpe 13 hat ein Schaufelradgehäuse 3 mit einem Wassereinlauf 24 und einem Wasserauslauf 19. Durch die Stege 35 eines Kammerdeckels 1 bilden drei parallel wirkende Kanäle den Wassereinlauf 24. innerhalb der Schaufelradkammer 17 ist ein Schaufelrad 4 vorhanden, das mit Radschaufeln 23 das in Richtung der Pfeile 25 strömende Wasser antreibt. Das Schaufelrad 4 ist seinerseits mit einem Magnetmotor 14 angetrieben, der aus einem Stator 6 und einem Rotor 16 besteht. Der Stator 6 hat eine Wicklung zur Erzeugung eines den Rotor drehantreibenden elektromagnetischen -es. Die dazu erforderlichen Leitungen und Anschlüsse sind nicht

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dargestellt. Der Stator 6 ist in einem Gehäuse 12 untergebracht, das etwa buchsenförmig und hohlwandig ist, wobei der Stator 6 in dem Hohlwandraum 26 des Statorgehäuses 12 untergebracht ist.

Der Rotor 16 ist in dem Buchseninnenraum 8

des Statorgehäuses 12 angeordnet und auf einer Stiftachse drehbar gelagert, die mit ihrem einen Ende in eine Lagerhülse 10 des Gehäusebodens 27 eingreift und mit ihrem anderen Ende in eine entsprechende Lagerbüchse eines Kammerdeckels 1 eingreift.

Der Rotor 16 besteht im wesentlichen aus einem Permanentmagneten, der mit einer Trägerhülse 9 fest verbunden ist. Außerdem sitzt auf der Trägerhülse 9 schaufelradseitig des Rotors 16 eine Mitnehmerhülse 5, die einen Mitnehmernocken 28 zum Antrieb des Schaufelrades 4 hat. Die Mitnehmerhülse 5 ist mit der Trägerhülse 9 formschlüssig verbunden, und zwar über Vorsprünge 29, die formschlüssig in entsprechende Nuten in der Trägerhülse 9 eingreifen. Eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den Teilen 5, 9 ist ebenfalls möglich, z.B. durch Verkleben. Ferner hat der Mitnehmer 5 noch einen Ausgleichsnocken 30, der den Mitnehmernocken 28 diagonal gegenüber angeordnet ist und dem Unwuchtausgleich dient.

Die Weiterleitung des vom Mitnehmernocken 28 vermittelten Antriebsmoments erfolgt über einen Aufnahmenocken 31 einer Nabe 32 des Schaufelrades 4. Die Nabe 32 hat im Axial bereich des Mitnehmernockens 28 eine Ausnehmung 33, in die lediglich der übertragungsnocken 31 hineinragt, so daß je nach Drehrichtung des Rotors 16 entweder deren eine Anschlagfläche 31' oder deren andere Anschlagfläche 31'· vom Mitnehmernocken 28 beaufschlagt wird. Zwischen beiden ist ein aus der Zeichnung ersichtliches Drehbewegungsspiel in der Größenordnung von 2a vorhanden, bei dem a etwa der halbe Dreh-

bewegungswinkel ist, bei dem eine Beaufschlagung des Übertragungsnockens 31 durch den Mitnehmernocken 28 möglich ist.

Das von der Nabe 32 beaufschlagte Schaufelrad 4 hat radial gerade abstehende Radschaufeln 23, deren Enden 23" dem Außenumfang des Schaufelradgehäuses 3 benachbart sind.

Dieses Schaufelradgehäuse 3 ist mit dem Statorgehäuse 12 fest verbunden, nämlich einstückig, so daß die Ringstirnwand 21 des buchsenförmigen Statorgehäuses 12 die eine Seitenw.nd bildet. Die andere, letzterer gegenüberliegende Seitenwand des Schaufelradgehäuses 3 wird von dem Kammerdeckel 1 gebildet, der in eine Seitenöffnung des Schaufelradgehäuses mit einer Dichtung 2 eingesetzt ist. Der Kammerdeckel 1 ist in Fig. 3 in der Vorderansicht dargestellt, so daß in Verbindung mit Fig. 1 ersichtlich ist, daß er einen zentralen Teil 34 hat, in den die der Rotorlagerung dienende Stiftachse 11 eingreift. Das zentrale Teil 34 ist über Stege 35 •nit einem Ringkörper 36 verbunden, der an seinem Außenumfang das übergreifen erleichternde Vorsprünge 37 und nicht näher dargestellte, eine bajonettartige Verriegelung des Kammerdeckels 1 mit dem Schaufelradgehäuse 3 ermöglichende Verbindungsteile 38 aufweist.

Der Ringkörper 36 hat in seiner Radialwand 39, die den Schaufeln 23 benachbart ist, zwei öffnungen 20, die in einem Abstand 22 voneinader angeordnet sind. Dieser Abstand 22 entspricht etwa dem halben Drehbewegungswinkel a zwischen Rotor 16 und Schaufelrad 4, vgl. auch Fig. 2. Die Löcher 20 sind nahe den Enden 23' und deren Radschaufeln 23 angeordnet, also auf einem von der Rotorachse 40 entfernt gelegenen Radius. Sie befinden sich des weiteren diagonal gegenüber dem Wasserauslauf 19, der ein Anschlußgewinde 41 für eine Druckwasserleitung hat.

Beim Betrieb der Unterwasser-Kreiselpumpe 13, die also unterhalb einer Wasseroberfläche eingesetzt wird, damit

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sie ringsum von Wasser umgeben ist, wird nach dem Einschalten des Magnetmotors 14 eine Drehbewegung des Rotors 16 initiiert, deren Drehrichtung davon abhängig ist, in welcher Richtung das elektrische Feld eine nach dem Anlauf den Rotor 16 mitzunehmenden erlaubende Kraftkomponente entwickelt. Der Nocken 28 der Mitnehmerhülse 5 trifft nach einer Beschleunigung des Rotors 16 auf dan Übertragungsnocken 31 der Nabe 32 des Schaufelrads 4, das dann mit vergleichsweise hohem Drehmoment angetrieben wird. Da das Schaufelrad 4 dem Antriebsmoment infolge der entlastenden öffnungen 20 jedoch kein erhebliches Moment entgegensetzt, erfolgt eine zerstörungsfreie Drehmitnahme der Nabe 32 bzw. des Schaufelrades 4, wobei sich das Schaufelrad 4 auf erhebliche Drehzahlen beschleunigen läßt, so daß die durch die Pfeile 25 angedeutete Wasserströmung einstellt, mit der der Spritzstrahl erzeugt wird.

Claims (5)

PATENTANWÄLTE ^* "1^***" * DIPL-ING. P. EICHLER • ■ · I BRAHMSSTRASSE 29, 5600 WUPPERTAL 2 Ansprüche;

1. Unterwasser-Kreiselpumpe für Kleinspringbrunnen, mit einem Magnetmotor, dessen Stator in einem hohlbuchsenartigen Gehäuse wasserdicht gekapselt untergebracht und dessen Rotor in dem zu einer Schaufelradkammer offenen Buchseninnenraum des Statorgehäuses angeordnet ist, und mit einem Schaufelradgehäuse, das einen zentral in die Schaufelradkammer führenden Wassereinlauf und einen radial aus der Schaufelradkammer führenden Wasserauslauf hat und am Statorgehäuse fest angebracht ist und in dessen Schaufelradkammer ein aus Kunststoff bestehendes Schaufelrad begrenzt drehbeweglich mit dem Rotor gekuppelt ist, dadurch gekennzeichne ;, daß außer dem Wassereinlauf (24) und dem Wasserauslauf (19) mindestens eine weitere davon entfernt gelegene, die Schaufelradkammer (17) strömungsmäßig mit dem Pumpenaußenraum verbindende öffnung (20) vorhanden ist.

2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß zwei in einem etwa dem halben Drphbewegungswinkel (a) zwischen Rotor (16) und Schaufelrad (4) entsprechenden Abstand (22) angeordnete Öffnungen (20) vorhanden sind.

3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (20) in einem eine Außenabschlußseitenwand der Schaufelradkammer (17) bildenden Kammerdeckel (1) angeordnet sind.

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4. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (20) etwa auf der Höhe der Enden (23*) der Radschaufeln (23) des Schaufelrades (4) angebracht sind.

5. Kreiselpumpe nach einem der mehreren der Ansprüche

1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (20) diametral gegenüber dem Wasserauslauf (19) plaziert sind.