EP1767786B1

EP1767786B1 - Submersible pump assembly

Info

Publication number: EP1767786B1
Application number: EP05020866A
Authority: EP
Inventors: Kjeld Appel; Eigil D. Andersen; Jan Harding Gliemann; Christian Rasmussen
Original assignee: Grundfos Management AS
Current assignee: Grundfos Management AS
Priority date: 2005-09-24
Filing date: 2005-09-24
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2025-09-24
Also published as: ATE470075T1; US8262369B2; CN101273202A; DE502005009681D1; EP1767786A1; US20090010783A1; WO2007033726A1; CN101273202B

Abstract

The immersion pump unit has a wet-running electric motor (11). there is only one pump wheel (8), which can be driven by the electric motor at more than 20,000 rpm. The rotor (12) of the electric motor has a diameter of less than 25 mm. The pump wheel may be sealed axially in the region of the induction inlet (48).

Description

Die Erfindung betrifft ein Tauchpumpenaggregat mit einem nasslaufenden Elektromotor.The invention relates to a submersible pump unit with a wet-running electric motor.

Es sind Tauchpumpenaggregate mit nasslaufenden Elektromotoren bekannt, bei welchen zum Erreichen einer höheren Förderleistung mehrere Stufen, d. h. mehrere hintereinander geschaltete Laufräder vorgesehen sind. Nachteilig bei diesen Aggregaten ist, dass durch die Anzahl der mehreren Stufen die Baugröße vergrößert wird. Ferner erhöht sich die Reibung im gesamten Aggregat, so dass sich auch die Verlustleistung erhöht.There are known submersible pump units with wet-running electric motors, in which to achieve a higher flow rate several stages, d. H. a plurality of successively connected wheels are provided. A disadvantage of these units is that the size is increased by the number of stages. Furthermore, the friction increases throughout the unit, so that also increases the power loss.

DE 8 816 412 U1 offenbart ein Tauchpumpenaggregat, welches zumindest ein Laufrad aufweist, welches von einem Elektromotor angetrieben wird, welcher hochtourig ausgelegt ist, sodass seine Drehzahlen im Bereich von etwa 12.000 bis 30.000 Umdrehung/Minute liegen. Bei einem derart schnell laufenden Laufrad stellt die Reibung ein großes Problem dar, sodass Wirkungsgrad und Standzeiten beeinträchtigt sind. DE 8 816 412 U1 discloses a submersible pump assembly having at least one impeller driven by an electric motor which is designed to be high speed so that its speeds are in the range of about 12,000 to 30,000 revolutions / minute. With such a fast running impeller friction is a big problem, so efficiency and downtime are compromised.

WO 02/052156 offenbart ein Tauchpumpenaggregat, bei welchem der Antriebsmotor so ausgebildet ist, dass er im Betrieb als Trockenläufer funktioniert. WO 02/052156 discloses a submersible pump assembly in which the drive motor is designed to operate as a dry runner during operation.

Im Hinblick darauf ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Tauchpumpenaggregat mit einem nasslaufenden Elektromotor zu schaffen, welches eine kleinere Baugröße aufweist und einen höheren Wirkungsgrad bietet. Diese Aufgabe wird durch ein Tauchpumpenaggregat mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.In view of this, it is an object of the invention to provide an improved submersible pump unit with a wet-running electric motor, which has a smaller size and offers a higher efficiency. This task is accomplished by a submersible pump unit solved the features specified in claim 1. Preferred embodiments will be apparent from the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Tauchpumpenaggregat ist lediglich mit einem einzigen Laufrad ausgestattet, d. h. es weist lediglich eine Stufe auf. Dieses einzige Laufrad wird von dem nasslaufenden Elektromotor mit einer Drehzahl größer 20.000 U/min, vorzugsweise größer 25.000 oder 30.000 U/min angetrieben. Durch diese hohe Drehzahl kann auch mit nur einer Stufe eine große Förderleistung erzielt werden. Auf diese Weise werden weitere Stufen des Tauchpumpenaggregates eingespart, wodurch eine kompakte Baugröße erreicht werden kann und gleichzeitig aufgrund reduzierter Reibung die Verlustleistung des Tauchpumpenaggregates minimiert werden kann. Ferner ist der Elektromotor erfindungsgemäß so ausgebildet, dass der Rotor einen Durchmesser kleiner 25 mm, vorzugsweise kleiner 20 mm aufweist. Durch diesen Rotor mit kleinem Durchmesser wird die Reibung zwischen Rotor und Spaltrohr verringert, so dass der Wirkungsgrad des Motors und damit des gesamten Pumpenaggregates weiter erhöht werden kann. Gleichzeitig kann eine kompakte Bauform erzielt werden. Je kleiner der Rotordurchmesser ist, umso geringer ist die auftretende Reibung.The submersible pump unit according to the invention is equipped only with a single impeller, that is, it has only one step. This single impeller is driven by the wet-running electric motor at a speed greater than 20,000 rev / min, preferably greater than 25,000 or 30,000 rev / min. This high speed can be achieved with only one stage, a large flow rate. In this way, further stages of the submersible pump unit can be saved, whereby a compact size can be achieved and simultaneously due to reduced friction, the power loss of the submersible pump unit can be minimized. Furthermore, the electric motor according to the invention is designed so that the rotor has a diameter smaller than 25 mm, preferably smaller than 20 mm. By this rotor with a small diameter, the friction between the rotor and the can is reduced, so that the efficiency of the motor and thus the entire pump unit can be further increased. At the same time, a compact design can be achieved. The smaller the rotor diameter, the lower the friction that occurs.

Um bei kleinem Rotordurchmesser eine ausreichende Leistung des Elektromotors bereitstellen zu können, kann der im Durchmesser verkleinerte Elektromotor in axialer Richtung länger ausgebildet werden. Um dies zu ermöglichen, wird vorzugsweise eine sehr steife Rotorwelle vorgesehen. Eine solche sehr steife Rotorwelle kann dadurch erreicht werden, dass die Rotorwelle einschließlich des axialen Endes, an welchem das Laufrad angebracht wird einstückig, idealerweise einstückig mit dem gesamten Rotor ausgebildet wird.In order to provide a sufficient power of the electric motor at a small rotor diameter, the reduced diameter electric motor can be made longer in the axial direction. To make this possible, a very stiff rotor shaft is preferably provided. Such a very rigid rotor shaft can be achieved by integrally forming the rotor shaft, including the axial end on which the impeller is mounted, ideally in one piece with the entire rotor.

Vorzugsweise weist auch das Laufrad einen kleinen Durchmesser auf, wodurch die Baugröße des Pumpenaggregates verringert und gleichzeitig aufgrund geringerer Reibung der Wirkungsgrad der Pumpe insbesondere in Verbindung mit der hohen Drehzahl erhöht werden kann.Preferably, the impeller has a small diameter, whereby the size of the pump unit can be reduced and at the same time due to lower friction, the efficiency of the pump can be increased, in particular in connection with the high speed.

Weiter bevorzugt ist ein Laufrad im Bereich des Saugmundes axial abgedichtet. Die axiale Abdichtung des Saugmundes hat den Vorteil, dass die axiale Fläche des Laufrades gleichzeitig als Dichtfläche dienen kann, so dass die Anzahl der erforderlichen Dichtelemente verringert wird, und eine einfache Dichtung im Bereich des Saugmundes ausgebildet werden kann. Dies ermöglicht weiter die Reibung im Pumpenaggregat und damit die Verlustleistung zu minimieren.More preferably, an impeller is axially sealed in the region of the suction mouth. The axial sealing of the suction mouth has the advantage that the axial surface of the impeller can simultaneously serve as a sealing surface, so that the number of required sealing elements is reduced, and a simple seal in the region of the suction mouth can be formed. This further enables the friction in the pump unit and thus to minimize the power loss.

Besonders bevorzugt bildet darüber hinaus zumindest eine axiale Stirnseite des Laufrades eine Axiallagerfläche. Auf diese Weise wird die Anzahl der erforderlichen Bauteile zur Lagerung des Rotors verringert, da das Laufrad selber Teil des Axiallagers sein kann. Dies ermöglicht zum einen einen vereinfachten und kompakten Aufbau des gesamten Pumpenaggregates und zum anderen, die Verlustleistung weiter zu minimieren und somit den Wirkungsgrad zu steigern. Besonders bevorzugt dient die Lagerfläche gleichzeitig als axiale Dichtfläche. Dies hat den weiteren Vorteil, dass keine zusätzlichen Andruckelemente erforderlich sind, um die Dichtung in Anlage zu halten. In dem Axiallager, welches ein Gleitlager bildet, stellt sich selbsttätig ein ausreichend kleiner Spalt ein, welcher für eine zuverlässige Dichtung sorgt und gleichzeitig einen ausreichenden Schmierfilm an der Lagerfläche gewährleistet. Der Spalt liegt vorzugsweise im Bereich von einigen Mikrometern. Dies gewährleistet eine besonders gute Abdichtung am Saugmund, welche weiter dazu beiträgt, den Wirkungsgrad des Pumpenaggregates zu steigern.In addition, at least one axial end face of the impeller particularly preferably forms an axial bearing surface. In this way, the number of required components for supporting the rotor is reduced, since the impeller itself may be part of the thrust bearing. This allows for a simplified and compact design of the entire pump unit and on the other to further minimize the power loss and thus to increase the efficiency. Particularly preferably, the bearing surface simultaneously serves as an axial sealing surface. This has the further advantage that no additional pressure elements are required to hold the seal in abutment. In the thrust bearing, which forms a sliding bearing, automatically sets a sufficiently small gap, which ensures a reliable seal and at the same time ensures a sufficient lubricating film on the bearing surface. The gap is preferably in the range of a few micrometers. This ensures a particularly good seal at the suction mouth, which further contributes to increase the efficiency of the pump unit.

Weiter bevorzugt ist das Laufrad an seiner Axialseite, an welcher die Laufradschaufeln angeordnet sind, offen ausgebildet und bilden die axialen Stirnseiten der Laufradschaufeln eine Axiallagerfläche des Laufrades. Das bedeutet, die axialen freien Stirnseiten der Laufradschaufeln dienen der Axiallagerung des Laufrades und damit der Rotorwelle und gleichzeitig der Abdichtung des Laufrades an seiner offenen Stirnseite. Auf diese Weise wird sehr einfach eine besonders gute Abdichtung erreicht, da die Laufradschaufeln durch die auftretende Axialkraft, welche von dem Axiallager aufgenommen werden soll, gegen eine gegenüberliegende Axiallagerfläche, beispielsweise einer Gegenlaufscheibe, gedrückt werden. Dadurch wird ein sehr geringer Spalt zwischen den axialen Stirnseiten der Schaufeln und der Gegenlaufscheibe geschaffen, welcher gleichzeitig eine gute Abdichtung und einen ausreichenden Schmierfilm im Axialengleitlager sicherstellt.More preferably, the impeller is open on its axial side, on which the impeller blades are arranged, and form the axial end faces of the impeller blades, a thrust bearing surface of the impeller. This means that the axial free end faces of the impeller blades serve for the axial bearing of the impeller and thus the rotor shaft and at the same time the sealing of the impeller on its open end. In this way, a very good seal is achieved very easily, since the impeller blades are pressed by the axial force which is to be absorbed by the thrust bearing against an opposite thrust bearing surface, for example a counter-rotating disc. As a result, a very small gap is created between the axial end faces of the blades and the counter-rotating disc, which at the same time ensures good sealing and a sufficient lubricating film in the axial sliding bearing.

Zweckmäßigerweise ist das Laufrad auf der Rotorwelle in axialer Richtung fixiert, so dass das Laufrad die Axiallagerung des gesamten Rotors übernehmen kann. Das heißt die axiale Lagerung des ganzen Rotors erfolgt am Laufrad, vorzugsweise in einem Gleitlager, dessen eine Axiallagerfläche von der axialen Stirnseite des Laufrades, vorzugsweise von den axialen Stirnseiten der Laufradschaufeln gebildet wird.Conveniently, the impeller is fixed on the rotor shaft in the axial direction, so that the impeller can take over the axial bearing of the entire rotor. That is, the axial bearing of the entire rotor takes place on the impeller, preferably in a sliding bearing, whose thrust bearing surface is formed by the axial end face of the impeller, preferably from the axial end faces of the impeller blades.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die dem Elektromotor zugewandte axiale Stirnseite des Laufrades als Dichtfläche zur Abdichtung des Rotorraumes des Elektromotors ausgebildet. Das heißt hier wird vorzugsweise auch eine axiale Dichtfläche bereitgestellt, an welcher ein feststehendes Dichtungselement, beispielsweise ein Dichtring anliegt. Dieser Dichtring kann durch Federvorspannung oder elastische Eigenspannung gegen die Dichtfläche gedrückt werden. Die Abdichtung des Rotorraumes ist bevorzugt, um zu verhindern, dass Verunreinigungen aus dem von dem Pumpenaggregat zu fördernden Fluid, welches vorzugsweise Wasser ist, in den Rotorraum eindringen und dort zu unerwünschter Reibung oder möglicherweise sogar zur Beschädigung des Rotors führen kann. Der Rotorraum kann werksseitig mit Fluid vorgefüllt werden. Alternativ ist es möglich, dass das Fluid bei Erstinbetriebnahme des Pumpenaggregates in den Rotorraum eindringt. Dies kann dadurch gewährleistet werden, dass die Dichtung zwischen Laufrad und Rotorraum nicht völlig fluiddicht ausgebildet ist, sondern lediglich so gestaltet ist, dass keine Verunreinigung oder nur geringe Mengen von Fluid in den Rotorraum eintreten können. So wird der Fluidaustausch zwischen Pumpenraum, in welchem das Laufrad rotiert, und Rotorraum im Inneren des Spaltrohrs minimiert oder unterbunden. Dadurch dass die Dichtfläche direkt am Laufrad bereitgestellt wird, kann eine sehr einfache Abdichtung mit einer minimierten Anzahl von Bauteilen gewährleistet werden. Ferner kann durch die ausreichende Abdichtung sichergestellt werden, dass es nicht zu Reibungsverlusten durch Verunreinigungen kommt, wodurch ein hoher Wirkungsgrad des Pumpenaggregates dauerhaft sichergestellt werden kann.According to a further preferred embodiment, the electric motor facing the axial end face of the impeller is designed as a sealing surface for sealing the rotor space of the electric motor. That is, an axial sealing surface is preferably also provided here, against which a stationary sealing element, for example a sealing ring, rests. This sealing ring can be pressed by spring preload or elastic residual stress against the sealing surface. The sealing of the rotor space is preferred in order to prevent impurities from the fluid to be delivered by the pump unit, which is preferably water, from penetrating into the rotor space where it may lead to undesired friction or possibly even damage to the rotor. The rotor space can be pre-filled with fluid at the factory. Alternatively, it is possible for the fluid to enter the rotor space when the pump unit is first started up. This can be ensured by the fact that the seal between impeller and rotor space is not formed completely fluid-tight, but only designed so that no contamination or only small amounts of fluid can enter the rotor space. Thus, the fluid exchange between the pump chamber, in which the impeller rotates, and the rotor space in the interior of the split tube is minimized or prevented. The fact that the sealing surface is provided directly on the impeller, a very simple seal with a minimized number of components can be ensured. Furthermore, it can be ensured by the sufficient sealing that it does not cause friction losses Contaminants occur, whereby a high efficiency of the pump unit can be permanently ensured.

Das Laufrad weist besonders bevorzugt zumindest eine Oberfläche aus Hartmetall oder Keramik auf und ist vorzugsweise vollständig aus Hartmetall oder Keramik gefertigt. Diese Ausgestaltung ermöglicht den Verschleiß der Laufradschaufeln aufgrund von Verunreinigungen im Fluid, beispielsweise Sandpartikeln, zu minimieren oder zu verhindern. Darüber hinaus ermöglicht die besonders harte und verschleißfeste Ausgestaltung der Laufradoberflächen die Verwendung als Gleitlager- bzw. Axiallagerflächen, so dass auf zusätzliche Lagerschalen bzw. Lagerelemente verzichtet werden kann. Die verschleißfeste Ausgestaltung des Laufrades ermöglicht darüber hinaus die Drehzahl des Laufrades weiter zu steigern, ohne dass es zu übermäßigem Verschleiß kommt. Dies ermöglicht den Wirkungsgrad des Pumpenaggregates zu steigern, ohne das weitere Stufen vorgesehen werden müssen. Gleichzeitig kann das Laufrad sehr klein ausgebildet werden. Ein kleiner Laufraddurchmesser führt zur Verringerung von Reibungsverlusten, wodurch der Wirkungsgrad des Pumpenaggregates weiter gesteigert werden kann. Alternativ zur Ausbildung aus Hartmetall oder Keramik bzw. zur Oberflächenbeschichtung mit Hartmetall oder Keramik können auch andere Verfahren oder Beschichtungen zur Oberflächenhärtung des Laufrades verwendet werden, vorausgesetzt, dass eine ausreichende Verschleißfestigkeit der Oberflächen erreicht wird. Bevorzugt ist beispielsweise eine Härte der Laufradoberfläche größer 1000 HV. Die Ausbildung des Laufrades vollständig aus Hartmetall oder Keramik kann beispielsweise im Sinterverfahren erfolgen, wobei die Laufradschaufeln anschließend vorzugsweise geschliffen werden, um die Stirnseiten der Laufradschaufeln als definierte Axiallager- und Dichtfläche auszubilden. Falls die entgegengesetzte Stirnseite des Laufrades ebenfalls als Dichtfläche ausgebildet werden soll, wird auch diese vorzugsweise geschliffen, um eine definierte Anlagefläche zu schaffen.The impeller particularly preferably has at least one surface made of hard metal or ceramic and is preferably made entirely of hard metal or ceramic. This configuration allows the wear of the impeller blades due to contamination in the fluid, such as sand particles to minimize or prevent. In addition, the particularly hard and wear-resistant design of the impeller surfaces allows use as Gleitlager- or thrust bearing surfaces, so that can be dispensed with additional bearing shells or bearing elements. The wear-resistant design of the impeller also allows to further increase the speed of the impeller without causing excessive wear. This makes it possible to increase the efficiency of the pump unit, without the need to provide further stages. At the same time, the impeller can be made very small. A small impeller diameter leads to the reduction of friction losses, whereby the efficiency of the pump unit can be further increased. As an alternative to the formation of cemented carbide or ceramic or for surface coating with cemented carbide or ceramic, it is also possible to use other processes or coatings for surface hardening of the impeller, provided that a sufficient wear resistance of the surfaces is achieved. For example, a hardness of the impeller surface is preferably greater than 1000 HV. The design of the impeller completely made of hard metal or ceramic can be carried out, for example, in the sintering process, wherein the impeller blades are then preferably ground to form the end faces of the impeller blades as defined Axiallager- and sealing surface. If the opposite end face of the impeller is also to be formed as a sealing surface, these are also preferably ground to create a defined contact surface.

Gemäß der Erfindung ist der Rotor des Elektromotors als Permanentmagnetrotor ausgebildet. Dies ermöglicht einen einfachen Aufbau des Elektromotors. Um bei kleinem Rotordurchmesser dennoch einen hohen Wirkungsgrad erzielen zu können, werden bevorzugt besonders starke Permanentmagneten in dem Rotor angeordnet, beispielsweise Neodyniummagneten.According to the invention, the rotor of the electric motor is designed as a permanent magnet rotor. This allows a simple construction of the electric motor. In order to still be able to achieve high efficiency with a small rotor diameter, particularly strong permanent magnets are preferably arranged in the rotor, for example neodymium magnets.

Weiter bevorzugt ist eine dem Laufrad zugewandte Gegenlaufscheibe vorgesehen, welche an einer Axialseite des Laufrades, vorzugsweise der dem Elektromotor abgewandten Axialseite, derart anliegt, dass sie eine Axiallagerfläche bildet. So wird zwischen der axialen Stirnseite des Laufrades bzw. den Laufradschaufeln und der Gegenlaufscheibe ein Gleitlager gebildet, welches als Axiallager des Laufrades und des gesamten Rotors dienen kann.More preferably, a counter-rotating disc facing the impeller is provided, which abuts on an axial side of the impeller, preferably the axial side facing away from the electric motor, in such a way that it forms an axial bearing surface. Thus, a sliding bearing is formed between the axial end face of the impeller or the impeller blades and the mating disk, which can serve as a thrust bearing of the impeller and the entire rotor.

Die Gegenlaufscheibe weist vorzugsweise ebenfalls zumindest eine Oberfläche aus Hartmetall oder keramischen Material auf, um die für eine Gleitlager- und Dichtfläche erforderlichen Verschleißeigenschaften auch bei hohen Drehzahlen sicherstellen zu können. Es ist auch möglich, die Gegenlaufscheibe vollständig aus Hartmetall oder keramischen Material auszubilden. Besonders bevorzugt wird nur der dem Laufrad zugewandte Teil der Gegenlaufscheibe aus einem solchem Material ausgebildet. Der dem Laufrad abgewandte Teil kann aus einem anderen Material oder Metall ausgebildet sein und mit dem dem Laufrad zugewandten Teil beispielsweise verklebt sein. Auch alternative Verfahren oder Ausgestaltungen, welche eine ausreichende Härte bzw. Verschleißfestigkeit der Oberfläche der Gegenlaufscheibe sicherstellen, können hier zum Einsatz kommen.The counter-rotating disk also preferably has at least one surface made of hard metal or ceramic material in order to be able to ensure the wear characteristics required for a sliding bearing and sealing surface, even at high rotational speeds. It is also possible to form the counter-rotating disc completely made of hard metal or ceramic material. Particularly preferred only the impeller facing part of the counter-rotating disk is formed from such a material. The part facing away from the impeller may be formed of a different material or metal and be glued to the impeller facing part, for example. Alternative methods or designs which ensure a sufficient hardness or wear resistance of the surface of the counter-rotating disc can also be used here.

Die dem Laufrad abgewandte Axialseite der Gegenlaufscheibe ist vorzugsweise sphärisch, d. h. bevorzugt halbkugelförmig ausgebildet. Dies ermöglicht die Gegenlaufscheibe in einer korrespondierenden kugel- bzw. halbkugelförmigen Aufnahme zu lagern, so dass eine Selbstzentrierung bzw. Selbstausrichtung der Gegenlaufscheibe parallel zu dem Laufrad bzw. der axialen Stirnseite des Laufrades erreicht wird. Dies vereinfacht zum einen die Montage und stellt zum anderen einen verschleißfreien und sicheren Betrieb des Pumpenaggregates auch bei hohen Drehzahlen sicher.The impeller facing away from the axial side of the mating disk is preferably spherical, ie preferably formed hemispherical. This allows the mating disk to be stored in a corresponding spherical or hemispherical recording, so that a self-centering or self-alignment of the mating disk is achieved parallel to the impeller or the axial end face of the impeller. On the one hand this simplifies assembly and on the other hand ensures wear-free and safe operation of the pump unit even at high speeds.

Bevorzugt ist das Laufrad von einem Spiralgehäuse oder Leitapparat umgeben, wodurch das radial aus dem Laufrad austretende geförderte Fluid so umgelenkt wird, dass es vorzugsweise in axialer Richtung weitergeleitet und aus dem Pumpenaggregat in eine Anschlussleitung geführt werden kann.Preferably, the impeller is surrounded by a spiral housing or diffuser, whereby the radially discharged from the impeller funded fluid is deflected so that it can be preferably forwarded in the axial direction and out of the pump unit in a connecting line.

Besonders bevorzugt ist das Laufrad dazu von einem Spiralgehäuse umgeben, welches sich derart schraubenförmig erstreckt, dass die Austrittsöffnung des Spiralgehäuses in axialer Richtung zu dem Laufrad, d. h. parallel zu dessen Rotationsachse ausgerichtet ist. Dies bewirkt, dass das Fluid, welches in tangentialer radialer Richtung aus dem Laufrad austritt, von dem Spiralgehäuse möglichst verlustfrei zu einer axial gerichteten Austrittsöffnung des Pumpenaggregates umgelenkt wird.For this purpose, the impeller is particularly preferably surrounded by a spiral housing, which extends helically in such a way that the outlet opening of the spiral housing in the axial direction to the impeller, d. H. aligned parallel to its axis of rotation. This has the effect that the fluid which exits the impeller in a tangential radial direction is deflected by the volute as loss-less as possible to an axially directed outlet opening of the pump unit.

Weiter bevorzugt weist der nasslaufende Elektromotor des Tauchpumpenaggregates ein Spaltrohr auf, welches aus einem nicht-metallischen Material gefertigt ist, wobei das nicht-metallische Material mit zumindest einer zusätzlichen hermetisch dichtenden Schicht versehen ist.More preferably, the wet-running electric motor of the submersible pump unit to a split tube, which is made of a non-metallic material, wherein the non-metallic material is provided with at least one additional hermetically sealing layer.

Das erfindungsgemäße Spaltrohr besteht somit aus einem nicht metallischen Material, d. h. aus einem Material, welches das Magnetfeld zwischen Rotor und Stator möglichst wenig oder nicht beeinflusst. Dadurch, dass das Magnetfeld durch das Spaltrohrmaterial unbeeinflusst bleibt, werden Wirkungsgradverschlechterungen aufgrund der Anordnung des Spaltrohres zwischen Stator und Rotor vermieden. Die hermetisch dichtende Schicht, welche vorzugsweise an der äußeren oder der inneren Umfangsfläche oder an beiden Umfangsflächen aufgebracht wird, ermöglicht es, für das Spaltrohr einen Werkstoff einzusetzen, welcher für sich allein die ausreichende Diffusionsdichtigkeit nicht aufweist. Das heißt, es kann ein Werkstoff gewählt werden, welcher vorrangig eine ausreichende Stabilität des Spaltrohres gewährleistet.The canned tube according to the invention thus consists of a non-metallic material, ie of a material which influences the magnetic field between rotor and stator as little as possible or not. By keeping the magnetic field unaffected by the canned material, efficiency deteriorates due to the arrangement of the split tube between the stator and rotor avoided. The hermetically sealing layer, which is preferably applied to the outer or the inner peripheral surface or on both peripheral surfaces, makes it possible to use a material for the split tube, which does not have the sufficient diffusion tightness per se. That is, it can be a material to be selected, which ensures primarily a sufficient stability of the can.

Die Diffusionsdichtigkeit in der Weise, dass im Inneren des Spaltrohrs, d. h. im Rotorraum befindliches Fluid nicht durch das Spaltrohr hindurch in den Statorraum eindringen kann, wird durch die zusätzliche, vorzugsweise auf der Oberfläche des nicht metallischen Materials aufgebrachte Schicht erreicht. Es können auch mehrere Schichten verschiedener Materialien in Kombination Verwendung finden, um die gewünschte hermetische Abdichtung zwischen dem Innenraum des Spaltrohres und dem äußeren Umfangsbereich des Spaltrohres zu erzielen. So kann die Spaltrohrwandung mehrschichtig aus dem nicht metallischen Material und einer oder mehreren Schichten weiterer Materialien aufgebaut werden, welche die Diffusionsdichtigkeit gewährleisten. Beispielsweise kann die diffusionsdichte Schicht, welche die hermetische Abdichtung sicherstellt, aus einem speziellen Kunststoff oder Lack gebildet werden. Die diffusionsdichte Schicht kann ferner beispielsweise als Rohr, Folie oder Folientopf, insbesondere aus Metall ausgebildet werden. Diese können nach der Fertigung bzw. Formgebung des nicht metallischen Materials auf dieses aufgebracht werden. Ferner ist es möglich eine Folie oder ein Rohr schon bei der Formgebung des nicht metallischen Materials in dieses einzuarbeiten, so dass die hermetisch dichtende Schicht an einer oder beiden Seiten bzw. Umfangsseiten das Rohr bzw. die Folie überdeckt. So kann das Rohr oder die Folie im Inneren des nicht metallischen Materials angeordnet sein. Dies kann beispielsweise während des Spritzgießens des nicht metallischen Materials erfolgen.The diffusion tightness in such a way that inside the can, that is in the rotor space fluid can not penetrate through the can through into the stator, is achieved by the additional, preferably applied to the surface of the non-metallic material layer. Also, multiple layers of different materials may be used in combination to achieve the desired hermetic seal between the interior of the can and the outer peripheral portion of the can. Thus, the Spaltrohrwandung can be constructed of multi-layer of non-metallic material and one or more layers of other materials that ensure the diffusion-tightness. For example, the diffusion-tight layer, which ensures the hermetic seal, be formed of a special plastic or paint. The diffusion-proof layer may also be formed, for example, as a tube, foil or foil pot, in particular of metal. These can be applied after the production or shaping of the non-metallic material on this. Furthermore, it is possible to incorporate a foil or a tube into the non-metallic material even during the shaping thereof so that the hermetically sealing layer covers the tube or the foil on one or both sides or peripheral sides. Thus, the tube or foil may be disposed inside the non-metallic material. This can be done, for example, during the injection molding of the non-metallic material.

Weiter bevorzugt ist die zumindest eine Schicht als Beschichtung an der inneren und/oder äußeren Umfangsfläche des nicht metallischen Materials ausgebildet. Eine solche Beschichtung kann nach der Fertigung bzw. Formgebung des Teils aus nicht metallischem Material auf dessen Oberfläche aufgebracht werden, beispielsweise durch Aufsprühen oder Aufdampfen.More preferably, the at least one layer is formed as a coating on the inner and / or outer peripheral surface of the non-metallic material. Such a coating can be applied after the production or molding of the part of non-metallic material on the surface, for example by spraying or vapor deposition.

Vorzugsweise wird die Beschichtung als Metallisierung des nicht metallischen Materials ausgebildet. Das heißt auf die innere und/oder äußere Umfangsfläche des Spaltrohrs wird eine Metallschicht aufgebracht, beispielsweise aufgedampft. Diese Metallschicht sorgt dann für die hermetische Abdichtung. Die Beschichtung des nicht metallischen Materials, beispielsweise durch Metallisierung mit einem geeigneten Metall, erfolgt zweckmäßigerweise so, dass die gesamte Umfangsfläche, welche die Trennung zwischen Rotorraum im Inneren des Spaltrohrs und dem umgebenden Statorraum bildet, entsprechend beschichtet ist, so dass in diesem Bereich kein Fluid, beispielsweise Wasser vom Inneren des Spaltrohrs durch die Spaltrohrwandung hindurch in den umgebenden Statorraum eindringen kann. Auf diese Weise ist es möglich, Statoren ohne Vergussmasse einzusetzen.Preferably, the coating is formed as a metallization of the non-metallic material. That is, on the inner and / or outer peripheral surface of the can, a metal layer is applied, for example vapor-deposited. This metal layer then ensures the hermetic seal. The coating of the non-metallic material, for example by metallization with a suitable metal, is advantageously carried out so that the entire peripheral surface, which forms the separation between the rotor space in the interior of the can and the surrounding stator space, is coated accordingly, so that no fluid in this area For example, water from the interior of the can through the Spaltrohrwandung can penetrate into the surrounding stator space. In this way it is possible to use stators without potting compound.

Besonders bevorzugt ist das Spaltrohr aus Kunststoff und vorzugsweise einem faserverstärkten Kunststoff gefertigt. Kunststoff ermöglicht eine kostengünstige Herstellung des Spaltrohrs, beispielsweise im Spritzgussverfahren. Ferner weist Kunststoff keinerlei magnetische Eigenschaften auf und beeinflusst daher nicht das Magnetfeld zwischen Stator und Rotor. Ferner lässt sich Kunststoff geeignet beschichten bzw. mit weiteren umgebenden und innenliegenden Kunststoffschichten versehen, nach Art des Koexdrudierens. Auch eine Metallisierung von Kunststoff ist problemlos möglich. Der faserverstärkte Aufbau kann die Stabilität bzw. die Druckfestigkeit des Spaltrohres verbessern.Particularly preferably, the can is made of plastic and preferably a fiber-reinforced plastic. Plastic allows cost-effective production of the can, for example by injection molding. Furthermore, plastic has no magnetic properties and therefore does not affect the magnetic field between the stator and the rotor. Furthermore, plastic can be suitably coated or provided with further surrounding and internal plastic layers, in the manner of coextrusion. Even a metallization of plastic is easily possible. The fiber-reinforced construction can improve the stability or pressure resistance of the can.

Bevorzugt ist das Spaltrohr aus einem rohrförmigen Bauteil und einem Bodenelement gefertigt, welches das rohrförmige Bauteil an einem ersten axialen Ende verschließt. Dies ermöglicht eine vereinfachte Fertigung des Spaltrohres, welche beispielsweise auch die Fertigung dünnwandiger Kunststoffspaltrohre im Spritzgussverfahren ermöglicht. Beim Spritzgießen des Spaltrohres kann es zweckmäßig sein, dass ein den Hohlraum im Inneren des Spaltrohrs bildender Kern an beiden axialen Enden des Spaltrohrs gehalten wird, um eine sehr dünnwandige Ausbildung des Spaltrohres zu erzielen. So wird zunächst das rohrförmige Bauteil gefertigt und dann später das Bodenelement in dieses rohrförmige Bauteil eingesetzt, um eine axiale Öffnung des rohrförmigen Bauteiles zu schließen und einen Spaltrohr-Topf zu bilden. Die entgegengesetzte Axialseite des Spaltrohres ist offen ausgebildet, so dass sich durch diese Axialseite die Rotorwelle zum Pumpenraum erstrecken kann. Das Bodenelement kann in das rohrförmige Bauteil kraft-, form- und/oder stoffschlüssig eingesetzt sein, so dass eine feste stabile und vorzugsweise dichte Verbindung zwischen dem rohrförmigen Bauteil und dem Bodenelement geschaffen wird.Preferably, the split tube is made of a tubular member and a bottom member which closes the tubular member at a first axial end. This allows a simplified production of the can, which allows, for example, the production of thin-walled plastic split tubes by injection molding. In injection molding of the can, it may be appropriate that a core forming the cavity in the interior of the can is held at both axial ends of the can in order to achieve a very thin-walled design of the can. Thus, first the tubular component is manufactured and then later the bottom element is inserted into this tubular component in order to close an axial opening of the tubular component and to form a canned pot. The opposite axial side of the can is open, so that the rotor shaft can extend to the pump space through this axial side. The bottom element may be force, positively and / or materially inserted into the tubular member, so that a solid stable and preferably tight connection between the tubular member and the bottom element is provided.

Besonders bevorzugt ist das Bodenelement mit dem rohrförmigen Bauteil vergossen. Dabei kann nach Fertigung des rohrförmigen Bauteils das Bodenelement in einem zweiten Fertigungsschritt im Spritzgussverfahren an das rohrförmige Bauteil angespritzt bzw. angegossen bzw. in das rohrförmige Bauteil eingegossen werden, so dass eine dauerhafte dichte Verbindung zwischen beiden Elementen geschaffen wird.Particularly preferably, the bottom element is potted with the tubular component. In this case, after manufacture of the tubular component, the bottom element in a second manufacturing step by injection molding on the tubular member molded or molded or poured into the tubular member, so that a permanent tight connection between the two elements is created.

Das rohrförmige Bauteil und das Bodenelement sind weiter bevorzugt beide aus einem nicht metallischen Material, vorzugsweise Kunststoff gefertigt und nach dem Zusammensetzen gemeinsam mit der zusätzlichen Schicht oder Beschichtung versehen. Auf diese Weise wird durch die zusätzliche Schicht oder Beschichtung zusätzlich auch der Bereich des Bodenelementes und insbesondere der Übergangsbereich zwischen rohrförmigen Bauteil und Bodenelement hermetisch gedichtet. Beispielsweise können das rohrförmige Bauteil und das Bodenelement gemeinsam metallisiert werden. Alternativ kann die zusätzliche Schicht an dem Bodenelement auch separat angebracht oder in dieses integriert werden.The tubular component and the bottom element are more preferably both made of a non-metallic material, preferably plastic and provided after assembly together with the additional layer or coating. In this way, by the additional layer or coating in addition, the area of the bottom element and in particular the transition region between tubular component and bottom element hermetically sealed. For example, the tubular component and the bottom element can be metallized together. Alternatively, the additional layer can be attached to the floor element separately or integrated into this.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist an einem axialen Ende des Spaltrohres, vorzugsweise an dem dem Pumpenraum und dem Laufrad der Pumpe zugewandten Ende, am Außenumfang ein sich radial nach außen erstreckender, vorzugsweise metallischer Kragen ausgebildet. Dieser metallische Kragen dient z. B. dem stirnseitigen Verschluss des Statorgehäuses, in welchem die Statorwicklung angeordnet ist. Das Statorgehäuse ist insbesondere bei Anwendung in einer Tauchpumpe vorzugsweise hermetisch gekapselt, so dass kein Fluid in das Innere des Statorgehäuses eindringen kann. So werden die Spulen im Inneren des Statorgehäuses insbesondere vor Feuchtigkeit geschützt. Der metallische Kragen, welcher am Außenumfang des Spaltrohres angebracht ist, dient der Verbindung mit den äußeren Teilen des Statorgehäuse und ermöglicht das Spaltrohr mit dem übrigen Statorgehäuse zu verschweißen.According to a further preferred embodiment, a radially outwardly extending, preferably metallic, collar is formed on the outer circumference at an axial end of the can, preferably on the end facing the pump space and the impeller of the pump. This metallic collar is used for. B. the frontal closure of the stator housing, in which the stator winding is arranged. The stator housing is preferably hermetically encapsulated, in particular when used in a submersible pump, so that no fluid can penetrate into the interior of the stator housing. Thus, the coils are protected inside the stator housing in particular from moisture. The metallic collar, which is mounted on the outer circumference of the can, serves to connect to the outer parts of the stator housing and allows the can to be welded to the rest of the stator housing.

Der Kragen ist vorzugsweise mit dem nicht metallischen Material form- und/oder stoffschlüssig verbunden und gemeinsam mit diesem mit der zusätzlichen Schicht oder Beschichtung versehen. Alternativ ist auch eine kraftschlüssige Verbindung denkbar, sofern eine ausreichende Festigkeit und Dichtigkeit gewährleistet wird. Die gemeinsame Beschichtung des nicht metallischen Materials des Spaltrohrs und des Kragens hat den Vorteil, dass durch die Beschichtung insbesondere auch der Übergangsbereich zwischen dem nicht metallischen Material und dem Kragen hermetisch gedichtet wird. Um in diesem Bereich eine dauerhafte Dichtung zu gewährleisten ist eine besonders feste Verbindung zwischen dem metallischen Kragen und dem nicht metallischen Material des Spaltrohres bevorzugt, so dass Bewegungen zwischen beiden Elementen, welche zum Reißen der Beschichtung führen könnten, vermieden werden.The collar is preferably positively and / or materially connected to the non-metallic material and provided together with this with the additional layer or coating. Alternatively, a non-positive connection is conceivable, provided sufficient strength and tightness is ensured. The common coating of the non-metallic material of the can and of the collar has the advantage that in particular the transition region between the non-metallic material and the collar is hermetically sealed by the coating. To ensure a permanent seal in this area is a particularly strong connection between the metallic collar and the non-metallic material of the split tube, so that movements between the two elements, which could lead to cracking of the coating, are avoided.

Um eine besonders feste Verbindung zwischen dem metallischen Kragen und dem nicht metallischen Material zu erreichen, wird der metallische Kragen vorzugsweise direkt bei der Fertigung des Spaltrohres mit dem nicht metallischen Material verbunden. Im Falle des Spritzgießen des Spaltrohres aus Kunststoff kann beispielsweise der metallische Kragen vor dem Spritzgießen in das Werkzeug eingesetzt werden und der Kunststoff an den Kragen angespritzt bzw. ein Teil des Kragens mit Kunststoff umspritzt werden, so dass direkt beim Spritzgießen eine form- und stoffflüssige Verbindung zwischen beiden Elementen erzielt wird.In order to achieve a particularly strong connection between the metallic collar and the non-metallic material, the metallic collar is preferably connected directly to the non-metallic material during manufacture of the can. In the case of injection molding of the can of plastic, for example, the metallic collar can be inserted into the mold before injection molding and the plastic injection molded onto the collar or a part of the collar are molded with plastic, so that directly in injection molding a positive and fluid connection is achieved between both elements.

Um die Verbindung zwischen dem Kragen und dem nicht metallischen Material weiter zu verbessern, wird eine Oberfläche des Kragens vorzugsweise vor der Verbindung mit dem nicht metallischen Material des Spaltrohres strukturiert bzw. aufgeraut. Dies kann beispielsweise durch Laserbestrahlung geschehen, wobei mittels eines Laserstrahls kleine Vertiefungen und/oder kraterförmigen Erhöhungen in die Oberfläche des Kragens eingebracht werden, in welche das nicht metallische Material, beispielsweise Kunststoff beim Gießen fließt und somit zum einen über eine größere Oberfläche und zum anderen über einen Formschluss eine feste Verbindung mit dem Kragen herstellt.In order to further improve the connection between the collar and the non-metallic material, a surface of the collar is preferably patterned or roughened prior to bonding to the non-metallic material of the can. This can be done for example by laser irradiation, wherein by means of a laser beam small depressions and / or crater-shaped elevations are introduced into the surface of the collar into which flows the non-metallic material, such as plastic during casting and thus on the one hand over a larger surface and on the other a positive connection establishes a firm connection with the collar.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben. In diesen zeigt:

Fig. 1: eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Pumpenaggregates,
Fig. 2: eine Schnittansicht des Spaltrohrs des Elektromotors,
Fig. 3: eine Ausschnittsvergrößerung von Fig. 2,
Fig. 4: eine Schnittansicht des Elektromotors,
Fig. 5: eine Ansicht des Laufrades mit den Laufradschaufeln und
Fig. 6: eine Ansicht der den Laufradschaufeln abgewandten Stirnseite des Laufrades.

The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. In these shows:

Fig. 1: a sectional view of a pump unit according to the invention,
Fig. 2: a sectional view of the gap tube of the electric motor,
Fig. 3: an excerpt from Fig. 2 .
Fig. 4: a sectional view of the electric motor,
Fig. 5: a view of the impeller with the impeller blades and
Fig. 6: a view of the impeller blades facing away from the end of the impeller.

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht des oberen Endes einer Tauchpumpe. Das untere Ende, in welchem die Elektronik zur Steuerung bzw. Regelung der Pumpe angebracht ist, ist in der Figur nicht gezeigt. Das Pumpenaggregat weist an seinem oberen Ende einen Anschlussstutzen 2 mit einem darin angeordneten Rückschlagventil 4 auf. An den Anschlussstutzen 2 schließt sich im Inneren des Pumpenaggregats stromaufwärts ein Spiralgehäuse 6 an, welches das Laufrad 8 umgibt. Das Laufrad 8 ist am axialen Ende der einstückigen Rotorwelle 10 des Elektromotors 11 bzw. dessen Permanentmagnetrotors 12 angeordnet. Das Laufrad 8 ist fest an der Rotorwelle 10 fixiert, insbesondere auch in axialer Richtung X fest verbunden. Der Permanentmagnetrotor 12 läuft im Inneren eines Spaltrohres 14, welches an seinem Außenumfang ringförmig von dem Stator 16 umgeben ist. Der Stator 16 ist in bekannter Weise als Blechpaket mit Spulenwicklungen ausgebildet. Der Stator 16 ist insgesamt in einem Statorgehäuse 18 hermetisch gekapselt. Die Rotorwelle 10 ist in zwei Radiallagern 20 in radialer Richtung gelagert. Diese Radiallager 20 sind vorzugsweise selbstzentrierend ausgebildet, so dass eine leichte Montage und ein sicherer Betrieb auch bei hohen Drehzahlen gewährleistet ist. Fig. 1 shows a sectional view of the upper end of a submersible pump. The lower end, in which the electronics for controlling the pump is mounted, is not shown in the figure. The pump unit has at its upper end a connecting piece 2 with a non-return valve 4 arranged therein. At the connection piece 2, a spiral housing 6, which surrounds the impeller 8, adjoins the inside of the pump assembly upstream. The impeller 8 is arranged at the axial end of the integral rotor shaft 10 of the electric motor 11 or its permanent magnet rotor 12. The impeller 8 is fixedly fixed to the rotor shaft 10, in particular in the axial direction X firmly connected. The permanent magnet rotor 12 runs in the interior of a split tube 14 which is surrounded annularly by the stator 16 on its outer circumference. The stator 16 is formed in a known manner as a laminated core with coil windings. The stator 16 is hermetically sealed in total in a stator housing 18. The rotor shaft 10 is mounted in two radial bearings 20 in the radial direction. These radial bearings 20 are preferably self-centering, so that easy assembly and safe operation is ensured even at high speeds.

Das Spaltrohr 14 ist, wie in Figuren 2 und 3 im Detail gezeigt, im gezeigten Beispiel aus Kunststoff ausgebildet. Das Spaltrohr ist aus einem rohrförmigen Bauteil 22 gebildet, welches aus faserverstärktem Kunststoff im Spritzgussverfahren hergestellt wird. Um das rohrförmige Bauteil 22 besonders dünnwandig mit der geforderten Präzision fertigen zu können, wird das rohrförmige Bauteil 22 zunächst mit offenen axialen Enden 24 und 26 ausgebildet. Dies ermöglicht, dass ein Kern, welcher den Innenraum 28 des Spaltrohres 14, welcher später den Rotorraum bildet, formt, an beiden axialen Enden im Werkzeug fixiert werden kann. Nach dem Spritzgießen des rohrförmigen Bauteiles 22 wird dieses dann an dem axialen Ende 24 durch ein Bodenelement 30 verschlossen, so dass ein Spaltrohrtopf gebildet wird. Das Bodenelement 30 kann vorzugsweise ebenfalls aus Kunststoff ausgebildet sein und in das zuvor gespritzte rohrförmige Bauteil 2 eingegossen werden. Alternativ kann das Bodenelement 30 separat gefertigt und später in das rohrförmige Bauteil 22 eingesteckt werden. Wie gezeigt wird eine formschlüssige Verbindung zwischen Bodenelement 30 und rohrförmigem Bauteil 22 dadurch hergestellt, dass die nach innen gebogene axiale Umfangskante des rohrförmigen Bauteils 22 in eine umfängliche Nut 32 des Bodenelementes 30 eingreift.The split tube 14 is, as in FIGS. 2 and 3 shown in detail, formed in the example shown from plastic. The split tube is made of a tubular Component 22 is formed, which is made of fiber-reinforced plastic by injection molding. In order to be able to manufacture the tubular component 22 in a particularly thin-walled manner with the required precision, the tubular component 22 is initially formed with open axial ends 24 and 26. This allows a core, which forms the interior 28 of the can 14, which later forms the rotor space, to be fixed at both axial ends in the tool. After the injection molding of the tubular member 22, this is then closed at the axial end 24 by a bottom member 30, so that a canned pot is formed. The bottom element 30 may preferably also be made of plastic and cast into the previously molded tubular component 2. Alternatively, the bottom member 30 may be manufactured separately and later inserted into the tubular member 22. As shown, a positive connection between bottom element 30 and tubular component 22 is produced in that the inwardly bent axial peripheral edge of the tubular component 22 engages in a circumferential groove 32 of the bottom element 30.

Am entgegengesetzten axialen Ende 26, welches dem Laufrad 8 zugewandt ist, ist am Außenumfang des rohrförmigen Bauteils 22 ein Kragen 34 angesetzt. Der Kragen 34 ist aus Metall, vorzugsweise rostfreiem Edelstahl ausgebildet und ringförmig, wobei sein Innendurchmesser auf den Außendurchmesser des rohrförmigen Bauteils 22 am axialen Ende 26 abgestimmt ist. Der Ring des Kragens 34 weist einen u-förmigen Querschnitt auf, wobei der Querschenkel dem axialen Ende 26 zugewandt ist. Die Innenwandung 36 des Kragens 34 liegt parallel an der Umfangswandung des rohrförmigen Bauteils 22 an und ist mit dieser verbunden.At the opposite axial end 26, which faces the impeller 8, a collar 34 is attached to the outer circumference of the tubular member 22. The collar 34 is formed of metal, preferably stainless steel and annular, with its inner diameter is matched to the outer diameter of the tubular member 22 at the axial end 26. The ring of the collar 34 has a U-shaped cross-section, wherein the transverse leg faces the axial end 26. The inner wall 36 of the collar 34 abuts parallel to the peripheral wall of the tubular member 22 and is connected thereto.

Die Verbindung zwischen der Innenwandung 36 des Kragens 34 und dem rohrförmigen Bauteil 22 erfolgt schon während des Fertigungs-, d. h. Gießprozesses des rohrförmigen Bauteils 22, indem zuvor der Kragen 34 in das Werkzeug eingelegt wird, so dass das rohrförmige Bauteil 22 direkt an die Innenwandung 36 des Kragens 34 angegossen wird. So wird eine feste form- und/oder stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Kunststoff des rohrförmigen Bauteils 22 und der Innenwandung 36 des Kragens 34 geschaffen. Um diese Verbindung zu verbessern, wird die Innenwandung 36 an ihrem Innenumfang zuvor aufgeraut bzw. strukturiert. Dies kann vorzugsweise durch Laserbearbeitung geschehen, mittels welcher in das Metall bzw. das Blech des Kragens 34 an der Oberfläche kleine Vertiefungen eingebracht werden, in welche dann der Kunststoff des rohrförmigen Bauteils 22 beim Spritzgießen fließt. Diese Vertiefungen können besonders bevorzugt auch noch Hinterschneidungen aufweisen, durch welche eine noch festere Verbindung zwischen beiden Elementen geschaffen wird.The connection between the inner wall 36 of the collar 34 and the tubular member 22 takes place already during the manufacturing, d. H. Casting process of the tubular member 22 by previously the collar 34 is inserted into the tool, so that the tubular member 22 is molded directly to the inner wall 36 of the collar 34. Thus, a solid positive and / or cohesive connection between the plastic of the tubular member 22 and the inner wall 36 of the collar 34 is provided. To improve this connection, the inner wall 36 is previously roughened or structured on its inner circumference. This can preferably be done by laser processing, by means of which in the metal or the sheet of the collar 34 on the surface small recesses are introduced, in which then the plastic of the tubular member 22 flows during injection molding. These recesses may particularly preferably also have undercuts, by which an even firmer connection between the two elements is created.

Nach dem Spritzgießen des rohrförmigen Bauteils 22, bei welchen gleich der Kragen 34 fest mit dem rohrförmigen Bauteil 22 verbunden wird, und dem anschließenden Einsetzen des Bodenelementes 30 wird das so geschaffene Spaltrohr 14 metallisiert. Dabei wird auf der Außenfläche des Spaltrohres 14 ein dünne Metallschicht 38 aufgebracht, wie in Fig. 3 dargestellt. Die Metallschicht 38 überzieht die gesamte Außenfläche des rohrförmigen Bauteils 22 und des Bodenelementes 30 sowie den Kragen 34. Dadurch werden insbesondere auch die Übergangsbereiche zwischen dem Kragen 34 und dem rohrförmigen Bauteil 22 sowie zwischen dem Bodenelement 30 und dem rohrförmigen Bauteil 22 durch die Metallschicht 38 überdeckt. Die Metallschicht 38 sorgt dafür, dass eine hermetische Abdichtung des Spaltrohres 14 und insbesondere der Umfangswandung des rohrförmigen Bauteils 22 geschaffen wird. Diese hermetische Abdichtung durch die Metallschicht 38 bewirkt, dass Fluid, welches sich im Rotorraum 28 befindet, nicht durch das Spaltrohr 14 hindurch in das Innere des Statorgehäuses 18, in welchem der Stator 16 angeordnet ist, eindringen kann. Die Metallisierung bzw. Beschichtung 38 ermöglicht dabei die Verwendung eines Kunststoffes für das rohrförmige Bauteil 22 und das Bodenelement 30, welcher an sich nicht diffusionsdicht ist. So kann hier der Kunststoff rein nach den Erfordernissen der Stabilität für das Spaltrohr 14 sowie nach Fertigungsgesichtspunkten ausgewählt werden.After the injection molding of the tubular member 22, in which the same collar 34 is fixedly connected to the tubular member 22, and the subsequent insertion of the bottom member 30, the gap tube 14 thus created is metallized. In this case, a thin metal layer 38 is applied to the outer surface of the can 14, as in Fig. 3 shown. The metal layer 38 covers the entire outer surface of the tubular component 22 and the bottom element 30 and the collar 34. As a result, in particular the transition regions between the collar 34 and the tubular member 22 and between the bottom member 30 and the tubular member 22 are covered by the metal layer 38 , The metal layer 38 ensures that a hermetic seal of the can 14 and in particular the peripheral wall of the tubular member 22 is provided. This hermetic seal through the metal layer 38 causes fluid, which is located in the rotor chamber 28, can not penetrate through the split tube 14 into the interior of the stator housing 18, in which the stator 16 is arranged. The metallization or coating 38 allows the use of a plastic for the tubular member 22 and the bottom member 30, which is not diffusion-tight per se. So here the plastic can be selected purely according to the requirements of the stability of the can 14 and according to manufacturing considerations.

Vorangehend wurde ein Spaltrohr 14 beschrieben, welches an seiner Außenseite mit der Metallschicht 38 versehen ist. Alternativ ist es auch möglich, das Spaltrohr 14 sowohl an seiner Außenseite als auch an den Innenflächen des Innenraums 28 mit einer Metallschicht durch Metallisierung zu versehen. Ferner ist es alternativ auch möglich, das Spaltrohr nur an den Innenwandungen des Innenraumes 28 zu metallisieren.Previously, a split tube 14 has been described, which is provided on its outside with the metal layer 38. Alternatively, it is also possible to provide the split tube 14 both on its outer side and on the inner surfaces of the inner space 28 with a metal layer by metallization. Furthermore, it is alternatively also possible to metallize the can only on the inner walls of the inner space 28.

Der metallische Kragen 34 dient dazu, das Spaltrohr 14 mit dem übrigen Teil des Statorgehäuses 18 zu verbinden. Dies kann insbesondere durch eine Schweißnaht 39 am Außenumfang des metallischen Kragens 34 geschehen. Der Kragen 34 stellt somit die Verbindung zu anderen metallischen Bauelementen, aus denen das Statorgehäuse 18 gebildet ist, her, wie in Fig. 4 gezeigt.The metallic collar 34 serves to connect the split tube 14 with the remaining part of the stator housing 18. This can be done in particular by a weld 39 on the outer circumference of the metallic collar 34. The collar 34 thus provides the connection to other metallic components of which the stator housing 18 is formed, as in FIG Fig. 4 shown.

Die Verwendung des Spaltrohres 14 aus Kunststoff, d. h. einem nicht-metallischen Material ohne magnetische Eigenschaften hat den Vorteil, dass das Spaltrohr 14 das Magnetfeld zwischen Stator 16 und Permanentmagnetrotor 12 nur wenig oder gar nicht beeinflusst, wodurch der Wirkungsgrad des Elektromotors 11 erhöht wird.The use of the can 14 of plastic, d. H. a non-metallic material without magnetic properties has the advantage that the gap tube 14, the magnetic field between the stator 16 and permanent magnet rotor 12 little or no influence, whereby the efficiency of the electric motor 11 is increased.

Bei dem erfindungsgemäßen Pumpenaggregat ist der Durchmesser des Permanentmagnetrotors 12 und des Laufrades 8 klein gehalten, um die Reibung im System und somit die Verlustleistung möglichst zu minimieren. Um dennoch einen hohen Wirkungsgrad des Elektromotors 11 zu gewährleisten, ist der Permanentmagnetrotor 12 mit besonders starken Permanentmagneten, beispielsweise Neodyniummagneten bestückt.In the pump unit according to the invention, the diameter of the permanent magnet rotor 12 and the impeller 8 is kept small in order to minimize the friction in the system and thus the power loss as possible. In order nevertheless to ensure a high efficiency of the electric motor 11, the permanent magnet rotor 12 is equipped with particularly strong permanent magnets, for example neodynium magnets.

Im gezeigten Beispiel beträgt der Rotordurchmesser 19 mm. Der gezeigte Elektromotor 11 ist für sehr hohe Drehzahlen > 20.000, insbesondere zwischen 25.000 und 30.000 U/min ausgelegt. So kann mit nur einem Laufrad 8 mit vergleichsweise kleinem Durchmesser eine ausreichend hohe Förderleistung erreicht werden.In the example shown, the rotor diameter is 19 mm. The electric motor 11 shown is designed for very high speeds> 20,000, in particular between 25,000 and 30,000 rpm. Thus, with only one impeller 8 with a relatively small diameter, a sufficiently high flow rate can be achieved.

Das Laufrad 8, welches in Figuren 5 und 6 als Einzelteil gezeigt ist, ist, um eine hohe Verschleißfestigkeit zu gewährleisten, aus Hartmetall gefertigt. An einer Axialseite 40, welche im eingebauten Zustand dem Elektromotor 11 abgewandt ist, sind die Laufradschaufeln 42 ausgebildet. Das Laufrad 8 ist offen ausgebildet, d. h. die Laufradschaufeln stehen von der Axialseite 40 des Laufrades 8 vor und sind an ihren Stirnseiten 44 nicht durch eine Abdeckscheibe geschlossen.The impeller 8, which in FIGS. 5 and 6 As an individual part is shown, to ensure a high wear resistance, made of carbide. On an axial side 40, which faces away from the electric motor 11 in the installed state, the impeller blades 42 are formed. The impeller 8 is open, ie the impeller blades project from the axial side 40 of the impeller 8 and are not closed at their end faces 44 by a cover.

Die Stirnseiten bzw. Stirnkanten 44 der Laufradschaufeln 42 sind geschliffen und bilden so eine Axiallager- und Dichtfläche des Laufrades 8. Die Stirnseiten 44 liegen im eingebauten Zustand an einer Gegenlaufscheibe 46 an, welche den Saugmund 48 der Pumpe ringförmig umgibt. Durch die feste Verbindung des Laufrades 8 mit der Rotorwelle 10 stützt sich der gesamte Rotor 12 über das Laufrad 8 in axialer Richtung an der Gegenlaufscheibe 46 ab. D. h. die Stirnfläche der Gegenlaufscheibe 46, welche dem Laufrad 8 zugewandt ist, und die Stirnseiten 44 der Laufradschaufeln 42 bilden ein axiales Gleitlager. Durch die axiale Andruckkraft des Laufrades 8 werden die Stirnseiten 44 der Laufradschaufeln 42 so gegen die Gegenlaufscheibe 46 gedrückt, dass es zu einer besonders guten Abdichtung zwischen den Laufradschaufeln 42 und der Gegenlaufscheibe 46 kommt. Dadurch werden Verluste in der Pumpe minimiert und die Förderleistung des Pumpenaggregates gerade bei der oben beschriebenen hohen Motordrehzahl weiter gesteigert. Auf diese Weise kann mit dem beschriebenen sehr kleinen Laufrad auch bei einstufiger Ausgestaltung des Pumpenaggregates eine hohe Förderleistung erreicht werden. Das Laufrad 8 übernimmt dabei die α-xialseitige Abdichtung gegenüber der Gegenlaufscheibe 46 am Saugmund 48 und gleichzeitig die Axiallagerfunktion, so dass hier auch die Zahl der Bauteile und die auftretende Reibung minimiert werden.The end faces or end edges 44 of the impeller blades 42 are ground and thus form a Axiallager- and sealing surface of the impeller 8. The end faces 44 are in the installed state of a counter-rotating disk 46, which surrounds the suction port 48 of the pump annular. Due to the fixed connection of the impeller 8 with the rotor shaft 10, the entire rotor 12 is supported via the impeller 8 in the axial direction on the counter-rotating disk 46. Ie. the end face of the mating disk 46, which faces the impeller 8, and the end faces 44 of the impeller blades 42 form an axial sliding bearing. Due to the axial pressure force of the impeller 8, the end faces 44 of the impeller blades 42 are pressed against the mating disk 46 so that there is a particularly good seal between the impeller blades 42 and the counter-rotating disk 46. As a result, losses in the pump are minimized and the delivery rate of the pump unit is further increased, especially at the high engine speed described above. In this way, with the described very small impeller even with a one-stage design of the pump unit, a high flow rate can be achieved. The impeller 8 assumes the α-xialseitige Sealing against the mating disc 46 at the suction mouth 48 and at the same time the thrust bearing function, so that here also the number of components and the friction occurring are minimized.

Die den Laufradschaufeln 42 abgewandte Rückseite 50 des Laufrades 8 weist eine weitere ringförmige Dichtfläche 52 auf, welche die Öffnung 54 zur Aufnahme der Rotorwelle ringförmig umgibt. Die Dichtfläche 52 liegt an einer Dichtung 56 an, welche die Rotorwelle 10 feststehend umgibt und den Rotorraum 28 im Inneren des Spaltrohres 14 zum Pumpenraum, in welchem das Laufrad 8 angeordnet ist, hin abdichtet. Diese Dichtung 56 wird durch Federwirkung an der Dichtfläche 52 in Anlage gehalten. Die Dichtung 56 gewährleistet, dass Verunreinigungen im Fluid, welches vom Laufrad 8 gefördert wird, nicht in den Rotorraum 28 im Inneren des Spaltrohrs 14 eindringen und dort zu unerwünschter Reibung oder Beschädigung führen können.The rear side 50 of the impeller 8 facing away from the impeller blades 42 has a further annular sealing surface 52, which annularly surrounds the opening 54 for receiving the rotor shaft. The sealing surface 52 bears against a seal 56, which surrounds the rotor shaft 10 fixedly and seals off the rotor chamber 28 in the interior of the can 14 for the pump chamber, in which the impeller 8 is arranged. This seal 56 is held by spring action on the sealing surface 52 in abutment. The seal 56 ensures that impurities in the fluid, which is conveyed by the impeller 8, do not penetrate into the rotor chamber 28 in the interior of the can 14 and there may lead to undesirable friction or damage.

Die Gegenlaufscheibe 46 ist vorzugsweise ebenfalls aus Hartmetall oder aus Keramik ausgebildet. Die dem Laufrad 8 abgewandte Seite 58 ist sphärisch ausgebildet (in Fig. 1 nicht gezeigt) und in einer sphärischen Aufnahme im Pumpengehäuse gelagert, so dass sich die Gegenlaufscheibe 46 selbsttätig parallel zum Laufrad 8 ausrichten kann. Dieser Teil der Gegenlaufscheibe, welcher die Rückseite 58 bildet, kann aus einem anderen Material als Hartmetall oder Keramik ausgebildet sein und mit dem Teil der Gegenlaufscheibe 46, welcher dem Laufrad 8 zugewandt ist, beispielsweise durch Verkleben verbunden sein.The counter-rotating disc 46 is also preferably made of hard metal or ceramic. The side facing away from the impeller 8 58 is formed spherically (in Fig. 1 not shown) and mounted in a spherical receptacle in the pump housing, so that the mating disk 46 can align automatically parallel to the impeller 8. This part of the counter-rotating disc, which forms the back 58, may be formed of a material other than cemented carbide or ceramic and connected to the part of the counter-rotating disc 46, which faces the impeller 8, for example by gluing.

Das Laufrad 8 ist umfänglich von dem Spiralgehäuse 6 umgeben. Das Spiralgehäuse 6 erstreckt sich ausgehend vom Umfangsbereich des Laufrades 8 schraubenförmig zu dem Anschlussstutzen 2, so dass eine Strömungsumlenkung in axialer Richtung erfolgt. D. h. die Strömung, welche in radialer/tangentialer Richtung am Außenumfang des Laufrades 8 austritt, wird durch das Spiralgehäuse 6 zunächst in rein tangentialer Richtung bzw. Umfangsrichtung des Laufrades 8 umgelenkt und dann aufgrund der schraubenförmigen Windung des Spiralgehäuses 6 möglichst verlustfrei in axiale Richtung gelenkt, so dass die Strömung am Anschlussstutzen 2 in axialer Richtung aus dem Pumpenaggregat austreten kann. Das spiralgehäuse 6 ist vorzugsweise ebenfalls als Spritzgussteil aus Kunststoff gefertigt. Das Spiralgehäuse 6 beinhaltet an seinem unteren, dem Laufrad 8 zugewandten Ende ferner die ebenfalls sphärische Aufnahme für die Gegenlaufscheibe 6 und bildet zentral den Saugmund 48 der Pumpe, durch welchen das Fluid durch Rotation des Laufrades 8 angesaugt wird. Das äußere Gehäuse des Pumpenaggregats weist in dem Bereich, in welchem in seinem Inneren das Spiralgehäuse 6 angeordnet ist, in seiner äußeren Umfangswandung Eintrittsöffnung 62 auf, durch welche das Fluid von außen eintritt, das Spiralgehäuse 6 von außen umströmt und dann in den Saugmund 48 eintritt.The impeller 8 is circumferentially surrounded by the spiral housing 6. The spiral housing 6 extends, starting from the peripheral region of the impeller 8, helically to the connecting piece 2, so that a flow deflection takes place in the axial direction. Ie. the flow, which exits in the radial / tangential direction on the outer circumference of the impeller 8, is initially purely tangential through the volute casing 6 Direction or circumferential direction of the impeller 8 deflected and then steered as possible lossless in the axial direction due to the helical winding of the spiral housing 6, so that the flow can escape at the connecting piece 2 in the axial direction of the pump unit. The spiral housing 6 is preferably also made of plastic as an injection molded part. The spiral housing 6 includes at its lower, the impeller 8 end facing also the also spherical receptacle for the mating disk 6 and centrally forms the suction port 48 of the pump, through which the fluid is sucked by rotation of the impeller 8. The outer housing of the pump unit has in the region in which the spiral housing 6 is disposed in its outer peripheral wall inlet opening 62, through which the fluid enters from the outside, flows around the spiral housing 6 from the outside and then enters the suction mouth 48 ,

Mit allen den vorangehend beschriebenen Elementen, d. h. einem Spaltrohr 14 aus Kunststoff mit Metallisierung, kleinem Durchmesser des Rotors 12 mit einem Laufrad 8 mit kleinem Durchmesser aus Hartmetall, welches gleichzeitig Abdichtung und Axiallagerung übernimmt, kann ein sehr leistungsfähiges kompaktes Tauchpumpenaggregat geschaffen werden, welches bei nur einer Stufe mit hoher Betriebsdrehzahl eine große Förderleistung erreicht.With all the above-described elements, ie a split tube 14 made of plastic with metallization, small diameter of the rotor 12 with a small diameter impeller 8 made of hard metal, which simultaneously performs sealing and axial bearing, a very powerful compact submersible pump unit can be created, which only a stage with high operating speed reaches a high flow rate.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

2 -2 -: Anschlussstutzenspigot
4 -4 -: Rückschlagventilcheck valve
6 -6 -: Spiralgehäusevolute
8 -8th -: LaufradWheel
10 -10 -: Rotorwellerotor shaft
11 -11 -: Elektromotorelectric motor
12 -12 -: PermanentmagnetrotorPermanent magnet rotor
14 -14 -: Spaltrohrcanned
16 -16 -: Statorstator
18 -18 -: Statorgehäusestator
20 -20 -: Radiallagerradial bearings
22 -22 -: rohrförmiges Bauteiltubular component
24, 26 -24, 26 -: axiale Endenaxial ends
28 -28 -: Innenraum, RotorraumInterior, rotor room
30 -30 -: Bodenelementfloor element
32 -32 -: Nutgroove
34 -34 -: Kragencollar
36 -36 -: Innenwandunginner wall
38 -38 -: Metallschichtmetal layer
39 -39 -: SchweißnahtWeld
40 -40 -: Axialseiteaxial
42 -42 -: Laufradschaufelnimpeller blades
44 -44 -: Stirnseitenfront sides
46 -46 -: GegenlaufscheibeUpthrust washer
48 -48 -: Saugmundsaugmund
50 -50 -: Rückseite des LaufradesRear of the wheel
52 -52 -: Dichtflächesealing surface
54 -54 -: Öffnungopening
56 -56 -: Dichtungpoetry
58 -58 -: Rückseite der GegenlaufscheibeRear of the mating disk
60 -60 -: Pumpengehäusepump housing
62 -62 -: Eintrittsöffnungeninlet openings

X -X -: axiale Richtung, Rotationsachseaxial direction, axis of rotation

Claims

A submersible pump assembly with a wet-running electric motor (11), with which only a single impeller (8) is provided, which may be driven by the electric motor (11) with a rotational speed of larger than 20000 rpm, characterised in that the rotor (12) of the electric motor is a permanent magnet rotor with a diameter smaller than 25 mm, further preferably smaller than 20 mm.
A submersible pump assembly according to claim 1, characterised in that the impeller (8) is axially sealed in the region of the suction port (48).
A submersible pump assembly according to claim 1 or 2, characterised in that the at least one axial end-side (44) of the impeller (8) forms a thrust bearing surface, which preferably simultaneously serves as an axial sealing surface.
A submersible pump assembly according to claim 3, characterised in that the impeller at its axial side (40) on which impeller blades (42) are arranged, is formed in an open manner and the axial end-sides (44) of the impeller blades (42) form a thrust bearing surface of the impeller (8).
A submersible pump assembly according to one of the preceding claims, characterised in that the impeller (8) is fixed on a rotor shaft (10) in the axial direction (X).
A submersible pump assembly according to one of the preceding claims, characterised in that the axial end-side (50) of the impeller (8), said end-side facing the electric motor (11), is designed as a sealing surface (52) for sealing the rotor space (28) of the electric motor (11).
A submersible pump assembly according to one of the preceding claims, characterised in that the impeller (8) comprises at least one surface of hard metal or ceramic and preferably is manufactured completely of hard metal or ceramic.
A submersible pump assembly according to one of the preceding claims, characterised in that a counter-running disk (46) facing the impeller (8) is provided, which bears on an axial side (40) of the impeller (8) in a manner such that its forms a thrust bearing surface.
A submersible pump assembly according to claim 8, characterised in that the counter-running disk (46) comprises at least one surface of hard metal or ceramic material.
A submersible pump assembly according to claim 8 or 9, characterised in that the axial side of the counter-running disk (58), which is distant to the impeller (8), is designed in a spherical manner.
A submersible pump assembly according to one of the preceding claims, characterised in that the impeller (8) is surrounded by a spiral housing (6) or a diffuser.
A submersible pump assembly according to claim 11, characterised in that the impeller (8) is surrounded by a spiral housing (6), which extends in a helical manner and in a manner such that the exit opening of the spiral housing (6) is aligned in the axial direction (X) to the impeller (8).
A submersible pump assembly according to one of the preceding claims, characterised in that it comprises a can (14) which is manufactured of a non-metallic material, wherein the non-metallic material is provided with at least one additional hermetically sealing layer (38).
A submersible pump assembly according to claim 13, characterised in that the at least one additional layer is designed as a coating (38) on the inner and/or outer peripheral surface of the non-metallic material (22).
A submersible pump assembly according to claim 14, characterised in that the coating (38) is designed as a metallisation of the non-metallic material.
A submersible pump assembly according to one of the claims 13 to 15, characterised in that the can (14) is manufactured of plastic and preferably of a fibre-reinforced plastic.
A submersible pump assembly according to one of the claims 13 to 16, characterised in that the can (14) is manufactured of a tubular component (22) and of a base element (30), which closes the tubular component (22) at a first axial end (34).
A submersible pump assembly according to claim 17, characterised in that the base element (30) is cast with the tubular component (22).
A submersible pump assembly according to claim 17 or 18, characterised in that the tubular component (22) and the base element (30) are manufactured of a non-metallic material, preferably plastic and after putting together are commonly provided with the additional layer or coating (38).
A submersible pump assembly according to one of the claims 13 to 19, characterised in that a radially outwardly extending, preferably metallic collar (34) is formed on an axial end (26) of the can (14).
A submersible pump assembly according to claim 20, characterised in that the collar (34) is connected to the non-metallic material with a positive-fit and/or material fit, and together with this, is provided with the additional layer or the coating (38).
A submersible pump assembly according to claim 20 or 21, characterised in that a surface (36) of the collar (34) is structured, preferably by way of laser treatment, before the connection to the non-metallic material of the can (14).