EP1134420A2 - Umwälzpumpe mit strömungsverbessernden Oberflächenstrukturen - Google Patents

Umwälzpumpe mit strömungsverbessernden Oberflächenstrukturen Download PDF

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EP1134420A2
EP1134420A2 EP01106319A EP01106319A EP1134420A2 EP 1134420 A2 EP1134420 A2 EP 1134420A2 EP 01106319 A EP01106319 A EP 01106319A EP 01106319 A EP01106319 A EP 01106319A EP 1134420 A2 EP1134420 A2 EP 1134420A2
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D29/688—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for liquid pumps
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    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/60—Structure; Surface texture
    • F05D2250/61—Structure; Surface texture corrugated

Definitions

  • the invention relates to a pump, in particular a circulation pump for Household machines such as washing machines or dishwashers and machines similar design.
  • the invention has for its object a pump, in particular a Circulation pump for household machines such as washing or To create dishwashers and machines of a similar design, the one Improve efficiency, absorbency and Characteristic characteristic with a reduction in friction losses and Provides noise emission and has an increase in life.
  • a pump in particular a Circulation pump for household machines such as washing or To create dishwashers and machines of a similar design, the one Improve efficiency, absorbency and Characteristic characteristic with a reduction in friction losses and Provides noise emission and has an increase in life.
  • the pump according to the invention has a simple structure and works energy saving and low noise.
  • Claims 2 and 3 are the friction losses with the simplest means noticeably reduced.
  • the special structures in or on the inner surfaces in the pump housing and the impeller have a water repellent Property with a self-cleaning effect and produce with the simplest Means mini turbulence.
  • a further reduction in friction losses is achieved in that the Leading edges of the blades are rounded.
  • the pump shown in longitudinal section in FIG. 1 serves in particular as Circulation pump for household machines such as washing or Dishwashers or similar devices and is composed of the Drive motor 1 and the pump 3, the pump chamber 5 of one in it revolving pump wheel 9 equipped with blades 7 arranged coaxially, hollow cylindrical pump housing 11 is formed.
  • the impeller 9 is with a hub 13 on the free end 15 of a drive shaft 17 of the Drive motor 1 attached, the drive shaft 17 in two ball bearings 19, 21 rotatably mounted. These ball bearings 19, 21 are supported in end shields 27, 29 from which the housing 31 of the electric motor Form drive motor 1 and held together by screws 33, 35 become.
  • the pump interior 5 is covered by a sealing washer 37 sealed with a flange 38 between a mounting flange 39 on the pump housing 11 and that serving as the motor flange 41 Outside of the bearing plate 27 is arranged attached.
  • the flange 38 has a peripheral edge recess 43 for a sealing ring 45.
  • the motor flange 41 of the bearing plate 27 has locking cams 47 which can be brought into engagement with one another with counter-locking cams 49 in the manner of a bayonet lock.
  • the pump housing 11 has on the end face an intake port 51 of an intake pipe 50, which opens into the pump interior 5, from which a tangentially directed pressure port 52 extends.
  • the pump interior 5 on the front wall 55 and the outer wall 57 with scales in the manner of a penguin plumage structure be provided. With this measure, too Friction losses are reduced and the performance and noise of the Pump 3 optimized.
  • the surface structures used to reduce friction losses, which generate mini turbulence can also be used as longitudinal grooves in the Connection tubes 75, 77 in the form of shark skin or Penguin plumage - be formed surface structures. This will therefore also achieved an improvement in flow properties.
  • a further reduction in the friction losses in the pump 3 succeeds in that the leading edges 69 of the blades 7 of the impeller 9th are rounded. As a result, a broadband speed interpretation of the Pump 3 enables.
  • the inner surface of the pump housing can also 11 also a paint can be applied, the water-repellent Properties can be generated by silicone resin emulsions.
  • the pump housing can consist of a plastic part, the Water-repellent properties due to the addition of Teflon, Silicone compounds, natural or artificial waxes such as polyethylene or polypropylene can be produced.

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Abstract

Eine energiesparende, geräuscharme und leistungsstarke Pumpe (3), insbesondere Umwälzpumpe für Haushaltsmaschinen wie Wasch- oder Spülmaschinen und Maschinen ähnlicher Bauart mit einem in einem Pumpengehäuse (11) drehbar gelagerten und mit Schaufeln (7) bestückten Pumpenrad (9 wird dadurch erhalten, daß die Innenumfänge des Pumpengehäuses (11) und / oder der Verbindungsschläuche und / oder die Oberfläche des Pumpenrades (9) wasserabweisende, strömungsverbessernde bzw. reibungsvermindernde Oberflächenstrukturen bzw. -schichten aufweisen. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Pumpe, insbesondere eine Umwälzpumpe für Haushaltsmaschinen wie Wasch- oder Geschirrspülmaschinen und Maschinen ähnlicher Bauart.
Es sind bereits Flüssigkeitspumpen mit einem exzentrisch in der Bohrung des Pumpengehäuses gelagerten, mit Schaufeln bestückten Pumpenrad bekannt, bei denen zwischen dem vom Pumpenrad in Drehung versetzten Betriebsflüssigkeit gebildeten Flüssigkeitsring und dem Pumpengehäuse die Reibung zwischen dem Flüssigkeitsring und dem Pumpengehäuse herabsetzende Mittel vorgesehen sind. So ist bei einer Flüssigkeitspumpe gemäß DE-AS 10 17 740 im Pumpengehäuse eine gesonderte Ringtrommel angeordnet, die durch eine zwischen der Außenfläche der Ringtrommel und dem Pumpengehäuse eingebrachte Druckflüssigkeit gegenüber dem Pumpengehäuse abgehoben und in der Schwebe gehalten wird. Die Ringtrommel wird somit von dem rotierenden Flüssigkeitsring mitgenommen. Die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Flüssigkeitsring und der Ringtrommel wird dadurch sehr klein und dementsprechend sind auch die Reibungsverluste gering.
Durch die DE 31 15 577 ist eine Flüssigkeitsringpumpe bekannt, bei der eine Verminderung der Reibungsverluste ohne zusätzliche Bauteile dadurch erreicht wird, daß zwischen dem Flüssigkeitsring und der inneren Oberfläche des Pumpengehäuses durch Rauhflächen über den ganzen Umfang des Pumpengehäuses Miniturbulenzen erzeugt werden. Insbesondere werden hierbei die Miniturbulenzen durch ein am Innenumfang des Pumpengehäuses aufgebrachtes Schrägborstenvelour erzeugt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe, insbesondere eine Umwälzpumpe für Haushaltsmaschinen wie Wasch- oder Geschirrspülmaschinen und Maschinen ähnlicher Bauart zu schaffen, die eine Verbesserung des Wirkungsgrades, der Saugfähigkeit und der Kennliniencharakteristik bei einer Verringerung der Reibungsverluste und der Geräuschemission erbringt sowie eine Erhöhung der Lebensdauer aufweist. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.
Die erfindungsgemäße Pumpe hat einen einfachen Aufbau und arbeitet energiesparend und geräuscharm.
Durch die vorteilhaften Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes nach den Ansprüchen 2 und 3 werden die Reibungsverluste mit einfachsten Mitteln merklich reduziert. Die speziellen Strukturen in bzw. auf den Innenoberflächen in dem Pumpengehäuse und des Pumpenrades haben eine wasserabweisende Eigenschaft mit einem selbstreinigenden Effekt und erzeugen mit einfachsten Mitteln Miniturbulenzen.
Eine weitere Verminderung der Reibungsverluste wird dadurch erzielt, daß die Einlaufkanten der Schaufeln abgerundet ausgebildet sind.
Weiterhin wird eine Verbesserung des Einströmungsverhaltens dadurch erhalten, daß ein Leitring am Ausgangsrohr der Pumpe zur Umleitung des Rückstromes in den Hauptstrombereich angeordnet ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind der folgenden Beschreibung und den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Figur 1
einen Schnitt durch eine Pumpe und dem Antriebsmotor,
Figur 2
einen Querschnitt durch das Pumpengehäuse mit einem Sporn am Austrittsstutzen,
Figur 3
Pumpengehäuse mit Leitring im Längsschnitt,
Figur 4
Pumpengehäuse mit Längsrillen in den Innenflächen,
Figur 5
eine erste Ausführungsform der Längsrillen,
Figur 6
eine zweite Ausführungsform der Längsrillen,
Figur 7
eine dritte Ausführungsform der Längsrillen,
Figur 8
einen Längsschnitt durch ein Pumpengehäuse mit einer Pinguingefieder - Oberflächenstruktur auf der Pumpeninnenseite,
Figur 9
Oberflächenstruktur gemäß 8 in vergrößerter Darstellung,
Figur 10
eine Draufsicht auf das Pumpenrad,
Figur 11
Längsrillen in Verbindungsschläuchen strukturiert als Pinguingefieder und
Figur 12
Längsrillen in Verbindungsschläuchen strukturiert als Haifischhaut.
Die in Figur 1 im Längsschnitt gezeigte Pumpe dient insbesondere als Umwälzpumpe für Haushaltsmaschinen wie Wasch- oder Geschirrspülmaschinen oder ähnliche Geräte und setzt sich zusammen aus dem Antriebsmotor 1 und der Pumpe 3, deren Pumpenraum 5 von einem darin umlaufenden, mit Schaufeln 7 bestückten Pumpenrad 9 koaxial angeordneten, hohlzylindrischen Pumpengehäuse 11 gebildet wird. Das Pumpenrad 9 ist mit einer Nabe 13 auf dem freien Ende 15 einer Antriebswelle 17 des Antriebsmotors 1 befestigt, wobei die Antriebswelle 17 in zwei Kugellagern 19, 21 drehbar gelagert. Diese Kugellager 19, 21 stützen sich in Lagerschilden 27, 29 ab, welche das Gehäuse 31 des als Elektromotors ausgebildeten Antriebsmotors 1 bilden und mittels Schrauben 33, 35 fest zusammengehalten werden. Der Pumpeninnenraum 5 wird durch eine Dichtungsscheibe 37 abgedichtet, die mit einem Flansch 38 zwischen einem Befestigungsflansch 39 an dem Pumpengehäuse 11 und dem als Motorflansch 41 dienenden Außenseite des Lagerschildes 27 befestigt angeordnet ist. Der Flansch 38 weist eine umlaufende Randvertiefung 43 für einen Dichtungsring 45 auf.
Der Motorflansch 41 des Lagerschildes 27 weist Verschlußnocken 47 auf, welche mit Gegenverschlußnocken 49 in miteinander der Art eines Bajonettverschlusses miteinander in Eingriff bringbar sind. Hierdurch wird das Pumpengehäuse fest auf dem Motorflansch des Antriebsmotors 1 gehalten.
Das Pumpengehäuse 11 weist stirnseitig ein Ansaugstutzen 51 eines Ansaugrohres 50 auf, der in den Pumpeninnenraum 5 mündet, von welchem ein tangential gerichteter Druckstutzen 52 ausgeht.
Zur Verminderung der Reibungsverluste im Innern des Pumpengehäuses 11 weisen deren Innenumfänge und / oder die Verbindungsschläuche und / oder die Oberfläche 53 des Pumpenrades 9 strömungsverbessernde bzw. reibungsvermindernde Oberflächenstrukturen bzw. Schichten auf. So sind diese Oberflächenstrukturen auf der Oberfläche 53 zwischen den Schaufeln 7 des Pumpenrades 9 oder auf der Innenoberfläche der Stirnwand 55 und / oder der Außenwand 57 des Pumpengehäuses 11 angeordnet. Insbesondere werden diese Oberflächenstrukturen auf der Stirnwand 55 und der Außenwand 57 durch vorstehende, konzentrische Ringe 59 gebildet, wenn im Querschnitt halbkreisförmig und insbesondere nach Art einer Haifischhaut ausgebildet sein können.
In vorteilhafter Ausgestaltung kann der Pumpeninnenraum 5 an der Stirnwand 55 und der Außenwand 57 mit Schuppen nach Art einer Pinguingefieder-Struktur versehen sein. Auch durch diese Maßnahme werden die Reibungsverluste reduziert und die Leistung und die Geräuschbildung der Pumpe 3 optimiert.
Eine Verbesserung des Einströmungsverhaltens der Pumpe 3 wird dadurch erzielt, daß das in den Pumpeninnenraum 5 mündende Ansaugstutzen 51 des Ansaugrohres 50 einen gegenüber der Stirnwand 55 vorstehenden Einlaufring 61 aufweist. Vorteilhaft ist hierbei der Übergang von der Stirnwand 55 zu dem freien Ende 63 des Ausgangsrohres 51 hohlkehlartig ausgebildet, während die Stirnfläche 65 des freien Endes 63 zu der Hohlkehle 67 hin abgerundet ist. Hierdurch wird ein Rückfluß des Wassers von dem Pumpeninnenraum 5 in das Ansaugrohr 51 verhindert und eine einfache Umleitung des Rückstromes 62 in den Hauptstrom 64 gewährleistet.
Die zur Verminderung der Reibungsverluste dienenden Oberflächenstrukturen, welche Miniturbulenzen erzeugen, können auch als Längsrillen in den Verbindungsschläuchen 75, 77 in Form von Haifischhaut- oder Pinguingefieder - Oberflächenstrukturen ausgebildet sein. Hierdurch wird daher auch eine Verbesserung der Strömungseigenschaften erzielt.
Eine weitere Verminderung der Reibungsverluste in der Pumpe 3 gelingt dadurch, daß die Einlaufkanten 69 der Schaufeln 7 des Pumpenrades 9 verrundet sind. Hierdurch wird eine breitbandigere Drehzahlauslegung der Pumpe 3 ermöglicht.
Weiterhin ist eine weitere Erhöhung des Wirkungsgrades der Pumpe dadurch gegeben, daß ein Sporn 71 am Einlauf 73 zu dem Druckrohr oder Druckstutzen in dem Pumpengehäuse 11 angeordnet ist.
Im Rahmen der Erfindung kann auch die Innenoberfläche des Pumpengehäuses 11 auch ein Anstrichmittel aufgebracht sein, dessen Wasser abweisende Eigenschaften durch Silikonharzemulsionen erzeugbar sind.
Ebenso kann das Pumpengehäuse aus einem Kunststoffteil bestehen, dessen Wasser abweisende Eigenschaften durch das Beimischen von Teflon, Siliconverbindungen, natürlichen oder künstlichen Wachsen wie Polyethylen oder Polypropylen erzeugbar sind.

Claims (14)

  1. Pumpe, insbesondere Umwälzpumpe für Haushaltsmaschinen wie Wasch- oder Geschirrspülmaschinen und Maschinen ähnlicher Bauart, deren Pumpenraum von einem darin umlaufenden, mit Schaufeln bestückten Pumpenrad koaxialangeordneten hohlzylindrischen Pumpengehäuse gebildet wird, in das stirnseitig ein axialer Ansaugstutzen einmündet und von dem ein tangential gerichteter Druckstutzen ausgeht, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenumfänge des Pumpengehäuses (11) und / oder der Verbindungsschläuche und / oder die Oberfläche (53) des Pumpenrades (9) wasserabweisende, strömungsverbessernde bzw. reibungsvermindernde Oberflächenstrukturen bzw. -schichten aufweisen.
  2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpenrad (9) auf der Oberfläche (53) zwischen den Schaufeln (7) mit der reibungsvermindernden Oberflächenstruktur versehen ist.
  3. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche Stirnwand (55) oder der Außenwand (57) in dem Pumpeninnenraum (7) des Pumpengehäuses (11) die Oberflächenstrukturen aufweisen.
  4. Pumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenstrukturen durch vorstehende, konzentrische Ringe (29) gebildet ist.
  5. Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (29) im Querschnitt eine Halbkreisform aufweisen.
  6. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (29) im Querschnitt dreieckförmig ausgebildet sind.
  7. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (29) im Querschnitt trapezförmig ausgebildet sind.
  8. Pumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenstrukturen aus einer Haifisch-Außenhaut-Struktur bestehen.
  9. Pumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenstrukturen aus einer Pinguingefieder-Struktur bestehen.
  10. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaufkanten (69) der Schaufeln (7) des Pumpenrades verrundet sind.
  11. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Pumpeninnenraum (5) mündende Ansaugstutzen (51) des Ansaugrohres (50) einen gegenüber der Stirnwand (55) des Pumpengehäuses (11) vorstehenden Einlaufring (61) aufweist, wobei der Übergang von der Stirnwand (55) zu dem freien Ende (63) des Ansaugrohres (50) hohlkehlartig und die Stirnfläche (65) des freien Endes (63) zu der Hohlkehle (67) hin abgerundet ausgebildet sind.
  12. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sporn (71) am Einlauf (73) des Druckstutzens (52) in dem Pumpengehäuse (11) angeordnet ist.
  13. Pumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Innenoberfläche des Pumpengehäuses (11) ein Anstrichmittel aufgebracht ist, dessen Wasser abweisende Eigenschaften durch Silikonharzemulsionen erzeugt wird.
  14. Pumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpengehäuse (11) aus einem Kunststoff hergestellt ist und daß die Wasser abweisenden Eigenschaften durch Beimischen von Teflon, Silikonverbindungen natürliche oder künstliche Wachse wie Polyethylen oder Polypropylen erzeugbar sind.
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