EP2002122A1

EP2002122A1 - Einrichtung zum fördern strömungsfähiger medien, insbesondere von schmierstoffen

Info

Publication number: EP2002122A1
Application number: EP06829752A
Authority: EP
Inventors: Frank Günter LEHMANN
Original assignee: Hydac System GmbH
Current assignee: Hydac System GmbH
Priority date: 2006-04-04
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2008-12-17
Also published as: CN101395375B; CN101395375A; KR20080102267A; US7740457B2; JP5199233B2; CA2642865A1; DE102006015602A1; WO2007118508A1; CA2642865C; KR101283379B1; US20070231168A1; JP2009532635A

Abstract

Eine Einrichtung zum Fördern strömungsfähiger Medien, insbesondere von Schmierstoffen, mit einer Bestandteil eines Leitungssystemes bildenden, motorisch antreibbaren Pumpe (1) ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein durch Energiezufuhr aktivierbares Heizelement (21) außerhalb des Gehäuses (3) der Pumpe (1) in einer eine Wärmeübertragung auf das Gehäuse (3) ermöglichenden Lage angeordnet ist.

Description

Einrichtung zum Fördern strömungsfähiger Medien, insbesondere von Schmierstoffen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Fördern strömungsfähiger Medien, insbesondere von Schmierstoffen, mit einer Bestandteil eines Leitungssystemes bildenden, motorisch antreibbaren Pumpe.

Bei bekannten Einrichtungen dieser Art besteht bei gewissen ungünstigen Betriebsbedingungen die Gefahr, dass es zu Betriebsstörungen, etwa einem Abfall der Förderleistung, einer Überlastung der Pumpe oder gar zu deren Versagen kommt. Derartige Schwierigkeiten können insbesondere dann auftreten, wenn bei der Förderung von Schmierölen in einem Schmierstoff- kreislauf zu niedrige Öltemperaturen auftreten. Solche Betriebszustände sind beispielsweise während Kaltlaufphasen bestimmter Anlagen gegeben oder treten bei Windkraftwerken unter winterlichen Bedingungen auf, wobei diese Zustände über längere Zeiträume andauern können. Die entsprechende starke Erhöhung der Viskosität der zu fördernden Schmieröle führt zumindest zu einer Verringerung der Förderleistung, woraus eine Gefährdung der zugeordneten Maschinenanlage resultiert, oder führt in ungünstigeren Fällen zu einer Überlastung oder gar einem Versagen der Pumpe, was wiederum einen entsprechenden Folgeschaden der zugehörigen Anlage nach sich zieht. Im Hinblick auf diesen Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Einrichtung zum Fördern strömungsfähiger Medien, insbesondere von Schmierstoffen, zur Verfügung zu stellen, deren Betriebssicherheit auch bei Vorherrschen sehr niedriger Temperaturen von Leitungssystem und darin zu förderndem Medium gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine Einrichtung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.

Entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 besteht die Besonderheit der Erfindung darin, dass eine Wärmeübertragung auf das Gehäuse der Pumpe von außen her vorgesehen ist. Dadurch wird zum einen erreicht, dass bei Bedarf eine unmittelbare Temperaturerhöhung im kritischen, d. h. störanfälligen Bereich des Leitungssystemes, nämlich unmittel- bar an der Pumpe erfolgen kann. Zum anderen führt die Beheizung des

Pumpengehäuses zu einer entsprechenden Temperaturerhöhung des geförderten Mediums selbst, was eine entsprechende Temperaturerhöhung des gesamten zugehörigen Leitungssystemes bewirkt, einschließlich der Erhöhung einer gegebenenfalls zu niedrigen Öltemperatur in einem Schmier- Stoffkreislauf.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist zumindest ein Heiz- - element in Form eines selbstregelnden elektrischen Widerstandselementes mit positivem Temperaturkoeffizienten vorgesehen, beispielsweise in Form eines so genannten PTC-Heizelementes. Im Handel erhältliche PTC-

Heizelemente bestehen aus dotierter polykristalliner Keramik mit Bariumti- tanat als Grundmaterial. Derartige PTC-Elemente gewährleisten ein schnelles Aufheizen, haben ein gutes Selbstregelverhalten und damit eine lange Lebensdauer, da aufgrund der Selbstregeleigenschaften keine Überhit- zungsgefahr besteht. Der Einsatz derartiger PTC-Elemente ist auch deshalb besonders vorteilhaft, weil durch solche Elemente ein gewünschtes Temperaturniveau selbsttätig aufrecht erhalten werden kann, ohne dass Steueroder Regeleinrichtungen oder Temperatursensoren erforderlich wären.

Vorzugsweise weist das Gehäuse der Pumpe mehr als einen flachen Außenwandabschnitt auf, deren jedem ein PTC-Heizelement zugeordnet ist.

Vorzugsweise ist die Anordnung hierbei so getroffen, dass PTC-

Heizelemente solchen Außenwandabschnitten des Gehäuses zugeordnet sind, die zu den inneren Verdrängerelementen der Pumpe räumlich benachbart sind. Diese Lageanordnung führt zu einer besonders wirksamen und schnellen Aufheizung im gewünschten, gegen Untertemperaturen kriti- sehen Bereich.

Bei Ausführungsbeispielen, bei denen am Pumpengehäuse Fluideingang und -ausgang, die Beginn bzw. Ende des die Verdrängerelemente aufweisenden inneren Strömungsweges der Pumpe definieren, zueinander fluch- tend an einer Stirnwand bzw. Rückwand des Pumpengehäuses gelegen sind, ist vorzugsweise an den Seitenwänden, welche die Stirnwand und die Rückwand miteinander verbinden, je ein PTC-Heizelement in einem solchen Außenwandabschnitt angeordnet, der auf der Höhe von Fluideingang und -ausgang gelegen ist. Dadurch ergibt sich eine besonders gezielte Auf- heizung im Bereich des inneren Strömungsweges der Pumpe.

Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist als Träger für die PTC- Heizelemente ein zur Wärmeübertragung an den betreffenden Außenwandabschnitten anliegendes Aluminiumblech vorgesehen, an dessen Außenseite anliegend die in flacher Bauform ausgebildeten PTC- Heizelemente angeordnet sind. Eine derartige Lagerung der PTC- Heizelemente gewährleistet eine besonders gute Wärmeübertragung auf das Pumpengehäuse.

Hierbei kann der Träger U-förmig ausgebildet sein und mit zueinander parallel verlaufenden U-Schenkeln je eine Umfassung zweier einander entgegengesetzter Außenwandabschnitte des Gehäuses der Pumpe bilden, wobei an der Außenseite jedes U-Schenkels ein PTC-Heizelement angeordnet ist.

Die PTC-Heizelemente ihrerseits können mittels einer an der Außenseite der U-Schenkel anbringbaren, aus gut wärmeleitendem metallischen Werkstoff gefertigten Einfassung in Anlage an den U-Schenkeln gehalten sein.

Ein besonders guter Wirkungsgrad der Einrichtung ergibt sich, wenn das Gehäuse der Pumpe, unter Freilassung von deren Pumpenwelle und deren Fluideingang und -ausgang, mit einer wärmeisolierenden Ummantelung umgeben ist, so dass Wärmeverluste an die Umgebung weitestgehend vermieden sind. Eine derartige Ummantelung, mit der das Gehäuse beispiels- weise umgössen ist, verhindert nicht nur den Wärmeaustritt nach außen, sondern bildet auch eine Schutzummantelung, die einen unmittelbaren Zugriff auf die PTC-Heizelemente verhindert.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im Einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Schrägansicht einer für ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehenen Pumpe; Fig. 2 eine auf die Stirnwand des Pumpengehäuses gesehene Vorderansicht, wobei dessen Seitenwände umgebende Bauelemente geschnitten dargestellt sind;

Fig. 3 eine perspektivische Schrägansicht eines Teiles eines die Umfas- sung der Seitenwände des Pumpengehäuses bildenden Trägers mit an dessen Außenseite befindlichen PTC-Heizelementen und deren elektrischer Anschlusseinrichtung;

Fig. 4 und 5 eine Seitenansicht bzw. Vorderansicht des Trägers von Fig. 3; - Fig. 6 eine annähernd in natürlicher Größe gezeichnete Unteransicht einer metallischen Einfassung eines in dieser aufgenommenen PTC- Heizelementes flacher Bauform und Fig. 7 eine Schnittdarstellung entsprechend der Linie VII-VII von Fig. 6.

Fig. 1 und 2 zeigen eine als Ganzes mit 1 bezeichnete Pumpe, deren Pumpengehäuse 3 an einer vorderen Stirnwand 5 einen mit einem Anschlussflansch 7 versehenen Fluideingang 9 aufweist. Diametral hierzu entgegengesetzt befindet sich an der in den Fig. nicht zu sehenden Rückwand ein entsprechender Fluidausgang, der mit dem Fluideingang 9 fluchtet. Im inne- ren Strömungsweg der Pumpe 1 zwischen Fluideingang 9 und Fluidausgang befindet sich ein die Verdrängerelemente bildendes Zahnradpaar, d. h. bei der Pumpe 1 handelt es sich um eine Außenzahnradpumpe mit an der Gehäuseoberseite befindlicher Antriebswelle 11. Wie am besten aus Fig. 1 zu ersehen ist, ist das Pumpengehäuse 3, unter Freilassung der Bereiche des Fluideinganges 9, der Gehäuseoberseite mit der Antriebswelle 11 sowie des nicht gezeigten Bereiches des Fluidausganges mit einer wärmeisolierenden Ummantelung 13 umgeben. Hierbei kann es sich um einen aufgegossenen oder geschäumten Mantel handeln. Fig. 2 zeigt den Teil der Ummantelung 13, der die sich zwischen Stirnwand 5 und Rückwand erstreckenden Seitenwände 15 des Pumpengehäuses 3 einfaßt, in vertikal geschnittener Darstellung, wobei erkennbar ist, dass sich zwischen den Seitenwänden 15 und der Ummantelung 13 ein Träger 17 U- förmiger Gestalt befindet.

Nähere Einzelheiten des Trägers 17 sind den Fig. 3 bis 5 entnehmbar. Der aus Aluminiumblech geformte Träger 17 weist zwei zur Anlage an den Seitenwänden 15 des Pumpengehäuses 3 vorgesehene U-Schenkel 19 auf, die zueinander parallele Ebenen definieren. An der Außenseite jedes U- Schenkels 19 ist eine in Fig. 3 bis 5 lediglich schematisiert angedeutete PTC-Elementeinheit 21 angebracht. Die Fig. 6 und 7 zeigen nähere Einzelheiten der PTC-Elementeinheiten 21. Jede der Elementeinheiten 21 ist mit einem eigentlichen PTC-Element 29 in Form eines flachen Quaders verse- hen. Dieser befindet sich in einer Einfassung 31, die in der Art einer kreisrunden, mit Profilierungen versehenen Scheibe aus einem Wärme gut leitenden Metall ausgebildet ist. Die Einfassung 31 weist eine zentrale Profilierung 33 auf, die an der Unterseite 35 der Einfassung 31, die zur Anlage am betreffenden U-Schenkel 19 vorgesehen ist, einen Aufnahmekanal 37 bil- det, in dem das PTC-Element 29 durch einen hitzebständigen Klebefolienstreifen 39, beim Ausführungsbeispiel einen Kapton^®-Streifen, fixiert ist. Zu beiden Seiten des Aufnahmekanales 37 befinden sich Profilierungen 41 niedriger Höhe mit einem runden Befestigungsloch 43 bzw. einem Langloch 45 zur Bildung einer Verschraubung der Einfassung 31 mit dem betref- fenden U-Schenkel 19.

Zur Stromversorgung des PTC-Elementes 29 vorgesehene Anschlußdrähte 27 sind in der bei PTC-Elementen 29 üblichen Weise mit den daran vorgesehenen flächigen Metall-Elektroden verbunden. In dem an das PTC- Element 29 angrenzenden Endbereich sind die Anschlussdrähte 27 von einem Silikon-Isolierschlauch 47 umgeben. Außerdem kann der Übergangsbereich zwischen dem mit Isolierschlauch 47 versehenen Ende der Anschlussdrähte 27 in dem an das PTC-Element 29 angrenzenden Bereich mit Kautschuk vergossen sein.

Die am betreffenden U-Schenkel 19 des Trägers 17 angebrachte Einfassung 31 bildet eine Wärmeleitplatte zur Übertragung der vom PTC-Element 29 generierten Wärme auf das Aluminiumblech des betreffenden U-Schenkels 19, der seinerseits als Wärmeübertrager an der betreffenden Seiten wand 15 des Pumpengehäuses 3 anliegt. Diese Wärmekoppelung ermöglicht es, mit Hilfe der selbstregelnden Charakteristik der PTC-Heizelemente 29, am Pumpengehäuse 3 eine gewünschte Temperatur unter wechselnden Be- triebszuständen aufrecht zu erhalten, ohne dass hierfür eine Steuer- und Regelelektronik erforderlich wäre.

Vorstehend ist die Erfindung am Beispiel einer Außenzahnradpumpe erläutert. Es versteht sich, dass die Erfindung gleichermaßen bei Pumpen anderer Bauart einsetzbar ist, etwa bei Innenzahnradpumpen, Schraubenspindel- pumpen, Flügelzellenpumpen, Radialkolbenpumpen oder bei Pumpen mit andersartigem Funktionsprinzip. In jedem Falle ist es vorteilhaft, die betreffenden PTC-Heizelemente am jeweiligen Pumpengehäuse in solcher Lage anzubringen, dass sich eine gute Wärmekoppelung mit den betreffenden, inneren Verdrängerelementen ergibt. Während die Erfindung an einem Bei- spiel erläutert ist, bei dem zwei Elementeinheiten 21 mit je einem enthaltenen PTC-Heizelement 29 angewendet werden, versteht sich, dass eine andere Anzahl von PTC-Elementen 29 vorgesehen sein könnte und dass andere Bauformen, abweichend von der flachen Bauform benutzt werden kön- nen, beispielsweise PTC-Elemente mit einer runden oder rechteckigen Patronenform.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Einrichtung zum Fördern strömungsfähiger Medien, insbesondere von

Schmierstoffen, mit einer Bestandteil eines Leitungssystemes bildenden, motorisch antreibbaren Pumpe (1), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein durch Energiezufuhr aktivierbares Heizelement (29) außerhalb des Gehäuses (3) der Pumpe (1) in einer eine Wärmeübertragung auf das Gehäuse (3) ermöglichenden Lage angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Heizelement ein selbstregelndes elektrisches Widerstandselement mit positivem Temperaturkoeffizienten, namentlich ein PTC- Heizelement (29), ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) der Pumpe (1) mehr als einen flachen Außenwandabschnitt (15) aufweist, deren jedem ein PTC-Heizelement (29) zugeordnet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass PTC- Heizelemente (29) solchen Außenwandabschnitten (15) des Gehäuses

(3) zugeordnet sind, die zu den inneren Verdrängerelementen der Pumpe (1) räumlich benachbart sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Fluid- eingang (9) und - ausgang, die Beginn bzw. Ende des die Verdrängerelemente aufweisenden inneren Strömungsweges der Pumpe (1) definieren, zueinander fluchtend an einer Stirnwand (5) bzw. Rückwand des Pumpengehäuses (3) gelegen sind und dass an den die Stirnwand (5) und die Rückwand verbindenden Seitenwänden (15) je ein PTC- Heizelement (29) einem solchen Außenwandabschnitt zugeordnet ist, der auf der Höhe von Fluideingang (9) und - ausgang gelegen ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeich- net, dass als Träger (17) für die PTC-Heizelemente (29) ein zur Wärmeübertragung an den betreffenden Außenwandabschnitten (15) anliegendes Aluminiumblech vorgesehen ist, an dessen Außenseite anliegend die in flacher Bauform ausgebildeten PTC-Heizelemente (29) angeordnet sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (17) U-förmig ausgebildet ist und mit zueinander parallel verlaufenden U-Schenkeln (19) je eine Umnfassung zweier einander entgegengesetzter Außenwandabschnitte (15) des Gehäuses (3) der Pumpe (1) bildet, und dass an der Außenseite jedes U-Schenkels (19) ein PTC-

Heizelement (29) angeordnet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die U- Schenkel (19) des Trägers (17) durch einen das Bodenteil des Gehäuses (3) der Pumpe (1) einfassenden Steg (23) verbunden sind, an dessen

Außenseite eine elektrische Anschlusseinrichtung (25) für die Stromversorgung der PTC-Heizelemente (29) angeordnet ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die PTC- Heizelemente (29) mittels einer an der Außenseite der U-Schenkel (19) anbringbaren, aus gut wärmeleitendem metallischen Werkstoff gefertigten Einfassung (31) in Anlage an den U-Schenkeln (19) gehalten sind.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfassungen (31) der PTC-Heizelemente (29) an den U-Schenkeln (19) großflächig anliegen.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) der Pumpe (1), unter Freilassung von deren Pumpenwelle (11) und deren Fluideingang (9) und -ausgang, mit einer wärmeisolierenden Ummantelung (13) umgeben ist.