EP0831236A2 - Motorpumpe mit gekühltem Frequenzumformer - Google Patents

Motorpumpe mit gekühltem Frequenzumformer Download PDF

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EP0831236A2
EP0831236A2 EP97116448A EP97116448A EP0831236A2 EP 0831236 A2 EP0831236 A2 EP 0831236A2 EP 97116448 A EP97116448 A EP 97116448A EP 97116448 A EP97116448 A EP 97116448A EP 0831236 A2 EP0831236 A2 EP 0831236A2
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frequency converter
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Christoph Dipl.-Ing. Lahusen
Mathias Dipl.-Ing. Reinhard
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Wilo GmbH
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    • F04B2203/02—Motor parameters of rotating electric motors
    • F04B2203/0204—Frequency of the electric current

Definitions

  • the invention relates to a motor pump with a cooled Frequency converter and an electric motor that a wet or Has dry running.
  • the object of the invention is to provide a motor pump of the beginning to improve the type mentioned so that at simple Design and assembly optimal cooling of the Frequency converter is reached.
  • the Frequency converter has a plate as a heat sink, on the at least one generating heat Electronic component is attached, the plate in particular perpendicular to the axis of rotation of the engine and from a branched part of the pumped medium can be cooled.
  • Such a frequency converter can be on the front of the Motors simply attached as well as easily afterwards be replaced. This is a very good cooling the heat generated on the plate electronic components achieved.
  • the Frequency converter can be installed anywhere.
  • the plate has a Space limited by part of the medium is flowed through.
  • the delivery medium for Plate through the inside of a can or Can of the engine flows. Furthermore, that should Pumped medium from the plate back to the pump suction side flow through a conduit that is in or on the outside of the motor and pump housing. This is it not required, as in the prior art known, a small part of the medium through the Interior of the motor shaft is returned to the pump, so that the pump shaft of simple construction and thus can be without an internal cavity.
  • At least one adjustable throttle is arranged in the cooling circuit (Secondary circuit) of the pumped medium. This allows the for the electronics required cooling to each required size can be set.
  • the pump Centrifugal or piston pump.
  • the pump can also have several pump stages, each with an impeller.
  • the medium flows from an inlet 7 ( Figure 2) into one Pump suction chamber 8 and from there via the impellers 3 in a pump pressure chamber 9 and from there via a Outer jacket 10 to outlet 4, with inlet 7 and outlet 4th are arranged coaxially and transversely to the pump axis.
  • the motor 5 has a coaxial can 11 in which the rotor 12 runs and that of the stator 13 Windings 14 is surrounded.
  • the motor shaft 15 is in Bearings 16, 17 held and on the shaft 18 of the pump attached.
  • the outer diameter D1 of the housing 21 is larger than that Outside diameter D2 of the motor and the outside diameter D3 of the pump.
  • the frequency converter 20 is a plate near the motor 5 22 arranged perpendicular to the motor and pump axis 23, so that the axis 23 is perpendicular to the plate 22.
  • the plate 22 is a heat sink for this Components.
  • the plate 22 has at least one channel 24 which is flowed through by a part of the medium to the Cool plate 22.
  • This channel 24 is located inside and / or to the side of the plate 22.
  • the channel 24 part of a secondary cooling circuit, wherein the channel is connected to a line 25 which coaxial from the plate 24 to the center, the pump opposite end of the can 11 is guided.
  • the end of the channel 24 is connected to a return line 26 connected outside the motor pumps along the Motor housing 6 and the pump housing 2 to the suction chamber 8 is returned.
  • the liquid of the secondary cooling circuit is from the pressure chamber 9 through an opening 27 in the Partition 28 branches off between the pump and motor, wherein through the opening 27, the medium into the interior of the Can 11 is guided to cool the engine.
  • the Pumped liquid flows through the containment can until to its end and from there through line 25 into the Channel 24 and then back through line 26 to Suction chamber 8.
  • the channel 24 is over the plate 22 not by the shortest route, but by the Center of the plate 22 to the outer edge and there over a large edge area to the outlet 29 at which the line 26th connected.
  • the channel 24 can also deviate from Figure 3 longer on the plate 22 in particular in Windings.
  • the pump only one pump stage own or be a piston pump. Especially It is advantageous that the pump in both horizontal can also be operated in a vertical position. Further the connection point 30 on the frequency converter 20 cannot be arranged only laterally, but also on the front.
  • the Electric motor no can or can have and thus be a dry runner.
  • the space between plate 22 and the end of the can 11 from the liquid filled so that the liquid there the Plate 22 cools and channel 24 does not necessarily is required.
  • secondary cooling circuit through the plate 22 and the Line 26 flows, an adjustable throttle arranged, so that the cooling circuit and thus the cooling of the plate 22nd is precisely controllable.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Motorpumpe mit einem gekühlten Frequenzumformer und einem Elektromotor, der einen Naß- oder Trockenläufer aufweist, wobei der Frequenzumformer als Wärmesenke eine Platte aufweist, auf der mindestens ein Wärme erzeugendes Elektronikbauteil befestigt ist, wobei die Platte insbesondere senkrecht zur Motorendrehachse liegt und von einem abgezweigten Teil des Fördermediums kühlbar ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Motorpumpe mit einem gekühlten Frequenzumformer und einem Elektromotor, der einen Naß- oder Trockenläufer aufweist.
Bei einer Motorkreiselpumpe ist es bekannt, den Frequenzumformer durch das geförderte Medium zu kühlen. So ist es beispielsweise aus dem europäischen Patent 0 520 333 bekannt, den Elektromotor mit einem Kühlmantel außen zu versehen und an der Außenseite des Kühlmantels einen Frequenzumformer zu befestigen. Solche Lösungen sind konstruktiv aufwendig und der Frequenzumformer ist nur noch schwer zum Auswechseln erreichbar.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Motorpumpe der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß bei einfacher Konstruktion und Montage eine optimale Kühlung des Frequenzumformers erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Frequenzumformer als Wärmesenke eine Platte aufweist, auf der mindestens ein Wärme erzeugendes Elektronikbauteil befestigt ist, wobei die Platte insbesondere senkrecht zur Motorendrehachse liegt und von einem abgezweigten Teil des Fördermediums kühlbar ist.
Ein solcher Frequenzumformer kann an der Stirnseite des Motors einfach befestigt als auch nachträglich leicht ausgewechselt werden. Hierbei wird eine sehr gute Kühlung der auf der Platte angeordneten Wärme erzeugenden elektronischen Bauteile erreicht.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn in und/oder an der Platte ein Kanal verläuft, der zur Kühlung der Platte von einem Teil des Fördermediums durchflossen ist. Dies führt nicht nur zu einer guten Kühlung der Platte, sondern ermöglicht es auch, daß nur verhältnismäßig geringe Flüssigkeitsmengen umlaufen müssen, so daß es nicht erforderlich ist, größere Räume innerhalb der Motorpumpe mit Flüssigkeit zu füllen. Hierbei kann der Frequenzumformer an beliebiger Stelle angebaut sein. Alternativ ist es aber auch möglich, daß die Platte einen Raum begrenzt, der von einem Teil des Fördermediums durchflossen ist.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, daß das Fördermedium zur Platte durch das Innere eines Spaltrohres oder Spalttopfes des Motors fließt. Ferner sollte das Fördermedium von der Platte zurück zur Pumpensaugseite durch eine Leitung fließen, die in oder an der Außenseite des Motoren- und Pumpengehäuses liegt. Hierdurch ist es nicht erforderlich, daß, wie aus dem Stand der Technik bekannt, ein geringer Teil des Fördermediums durch das Innere der Motorwelle zur Pumpe zurückgeführt wird, so daß die Pumpenwelle von einfacher Konstruktion und damit ohne inneren Hohlraum sein kann.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, daß im Kühlkreislauf (Sekundärkreislauf) des Fördermediums mindestens eine regelbare Drossel angeordnet ist. Hierdurch kann die für die Elektronik benötigte Kühlung auf die jeweils erforderliche Größe eingestellt werden.
Eine zusätzliche Kühlung der Platte wird dadurch erreicht, wenn die Platte mit dem Motorgehäuse verbunden ist.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, daß die Pumpe eine Kreisel- oder Kolbenpumpe ist. Auch kann die Pumpe mehrere Pumpstufen mit jeweils einem Laufrad aufweisen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Figur 1
einen axialen Schnitt durch eine Motorkreiselpumpe,
Figur 2
eine Außenansicht der Motorkreiselpumpe und
Figur 3
einen Schnitt nach III-III in Figur 1.
Eine mehrstufige Kreiselpumpe 1 mit einem Pumpengehäuse 2, mehreren Laufrädern 3 und einem Auslaß 4 ist durch einen Elektromotor 5 angetrieben, der mit seinem Gehäuse 6 koaxial an der Pumpe 1 befestigt ist. Das Fördermedium fließt von einem Einlaß 7 (Figur 2) in eine Pumpensaugkammer 8 und von dort über die Laufräder 3 in eine Pumpendruckkammer 9 und von dort über einen Außenmantel 10 zum Auslaß 4, wobei Einlaß 7 und Auslaß 4 gleichachsig und quer zur Pumpenachse angeordnet sind.
Der Motor 5 besitzt einen koaxialen Spalttopf 11, in dem der Rotor 12 läuft und der von dem Stator 13 mit Wicklungen 14 umgeben ist. Die Motorwelle 15 ist in Lagern 16, 17 gehalten und an der Welle 18 der Pumpe befestigt.
Auf der der Pumpe 1 abgewandten Seite ist am Rotor 5 stirnseitig und koaxial ein Frequenzumformer 20 mit seinem zylindrischen Gehäuse 21 befestigt. Hierbei ist der Außendurchmesser D1 des Gehäuses 21 größer als der Außendurchmesser D2 des Motors und der Außendurchmesser D3 der Pumpe.
Im Frequenzumformer 20 ist nahe des Motors 5 eine Platte 22 senkrecht zur Motoren- und Pumpenachse 23 angeordnet, so daß die Achse 23 lotrecht zur Platte 22 ist. An der Platte sind Wärme erzeugende elektronische Bauteile derart befestigt, daß sie mit der Platte in Kontakt stehen und damit die Platte 22 eine Wärmesenke für diese Bauteile ist.
Die Platte 22 weist mindestens einen Kanal 24 auf, der von einem Teil des Fördermediums durchflossen ist, um die Platte 22 zu kühlen. Dieser Kanal 24 befindet sich innerhalb und/oder seitlich der Platte 22. Hierbei ist der Kanal 24 Teil eines Sekundärkühlkreislaufes, wobei der Kanal an eine Leitung 25 angeschlossen ist, die koaxial von der Platte 24 zum mittigen, der Pumpe abgewandten Ende des Spalttopfes 11 geführt ist. Das Ende des Kanals 24 ist an eine Rücklaufleitung 26 angeschlossen, die außerhalb der Motorpumpen entlang des Motorgehäuses 6 und des Pumpengehäuses 2 zur Saugkammer 8 zurückgeführt ist.
Die Förderflüssigkeit des Sekundärkühlkreislaufes wird von der Druckkammer 9 durch eine Öffnung 27 in der Trennwand 28 zwischen Pumpe und Motor abgezweigt, wobei durch die Öffnung 27 das Fördermedium in das Innere des Spalttopfes 11 geführt wird, um den Motor zu kühlen. Die Förderflüssigkeit fließt durch den Spalttopf hindurch bis zu seinem Ende und von dort durch die Leitung 25 in den Kanal 24 und danach zurück durch die Leitung 26 zur Saugkammer 8.
Wie Figur 3 zeigt, ist der Kanal 24 über die Platte 22 nicht auf einem kürzesten Weg geführt, sondern von der Mitte der Platte 22 zum Außenrand und dort über einen großen Randbereich zum Auslaß 29, an dem die Leitung 26 angeschlossen ist. Der Kanal 24 kann auch abweichend von Figur 3 länger auf der Platte 22 insbesondere in Windungen geführt sein. Ferner kann abweichend vom Ausführungsbeispiel die Pumpe nur eine Pumpenstufe besitzen oder eine Kolbenpumpe sein. Besonders vorteilhaft ist es, daß die Pumpe sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Lage betrieben werden kann. Ferner kann die Anschlußstelle 30 am Frequenzumformer 20 nicht nur seitlich, sondern auch stirnseitig angeordnet sein. Auch kann im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der Elektromotor keinen Spalttopf bzw. kein Spaltrohr aufweisen und damit ein Trockenläufer sein. In einer weiteren Alternative ist der Raum zwischen Platte 22 und dem Ende des Spalttopfes 11 von der Förderflüssigkeit gefüllt, so daß die dort befindliche Flüssigkeit die Platte 22 kühlt und der Kanal 24 nicht unbedingt erforderlich ist.
In einer weiteren nicht dargestellten Ausführung ist im sekundären Kühlkreislauf, der durch die Platte 22 und die Leitung 26 fließt, eine regelbare Drossel angeordnet, so daß der Kühlkreislauf und damit die Kühlung der Platte 22 exakt steuerbar ist.

Claims (12)

  1. Motorpumpe mit einem gekühlten Frequenzumformer (20) und einem Elektromotor (5), der einen Naß- oder Trockenläufer aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzumformer als Wärmesenke eine Platte (22) aufweist, auf der mindestens ein Wärme erzeugendes Elektronikbauteil befestigt ist, wobei die Platte insbesondere senkrecht zur Motorendrehachse (23) liegt und von einem abgezweigten Teil des Fördermediums kühlbar ist.
  2. Motorpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzumformer (20) an der der Pumpe (1) abgewandten Stirnseite des Elektromotors insbesondere koaxial befestigt ist.
  3. Motorpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in und/oder an der Platte (22) ein Kanal (24) verläuft, der zur Kühlung der Platte vom Fördermedium durchflossen ist.
  4. Motorpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (22) einen Raum begrenzt, der von einem Teil des Fördermediums durchflossen ist.
  5. Motorpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fördermedium zur Platte (22) durch das Innere eines Spaltrohres oder Spalttopfes (11) des Motors (5) fließt.
  6. Motorpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fördermedium von der Platte (22) zurück zur Pumpensaugseite (8) durch eine Leitung (26) fließt, die in oder an der Außenseite des Motoren- und Pumpengehäuses liegt.
  7. Motorpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Kühlkreislauf des Fördermediums mindestens eine regelbare Drossel angeordnet ist.
  8. Motorpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (22) mit dem Motorgehäuse (6) verbunden ist.
  9. Motorpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (1) eine Kreisel- oder Kolbenpumpe ist.
  10. Motorpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (1) mehrere Pumpstufen mit jeweils einem Laufrad (3) aufweist.
  11. Motorpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärkreislauf (Bypaß) durch die von der Pumpe erzeugte Druckdifferenz "angetrieben" wird.
  12. Motorpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzumformer an beliebiger Stelle (auch von der Pumpe entfernt) angebracht ist.
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