EP2182219B1 - Kreiselmotorpumpe - Google Patents

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EP2182219B1
EP2182219B1 EP09013661.5A EP09013661A EP2182219B1 EP 2182219 B1 EP2182219 B1 EP 2182219B1 EP 09013661 A EP09013661 A EP 09013661A EP 2182219 B1 EP2182219 B1 EP 2182219B1
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pump
motor
pump according
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Thomas Materne
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Wilo SE
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    • F04D13/0606—Canned motor pumps
    • F04D13/0626—Details of the can
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/669—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for liquid pumps

Definitions

  • the invention relates to a rotary motor pump in Navy incidentrbauart with a surrounding the electric motor rotor, casting material having stator having the windings, the stator and in particular a canned or a split pot, and wherein the stator is surrounded by a motor housing, wherein for noise decoupling the potting material of the motor stator ( 1) is formed by an elastic plastic, in particular an elastomer, which forms at least one spring element between the stator and motor housing.
  • thermoplastic or thermosetting plastics known that include system-separating (wet room to dry room), as well as insulating tasks and also reflect the outer geometry of the engine.
  • system-separating wet room to dry room
  • insulating tasks and also reflect the outer geometry of the engine.
  • complex damping systems are usually required, which are installed between the engine and the housing part.
  • the object of the invention is to provide a centrifugal motor pump of the type mentioned, achieved in the optimal noise isolation, the number required parts minimized and a compact size is created with sufficient engine cooling.
  • potting material is also understood plastic that was not formed by casting, but by other methods, in particular created by spraying.
  • the potting material bridges a gap between the motor stator and motor housing.
  • the potting material on the required for the noise decoupling geometries.
  • the potting material can surround the stator in one piece.
  • the construction is further simplified and improved when the potting material forms the canned or containment shell. This results in a substitution of the inner gap tube.
  • the electrical (n) connecting line (s) runs / run through the potting material. As a result, the required electrical connection is sealed with integrated.
  • the potting material encloses the electrical parts, in particular the windings of the stator, in an insulating manner and separates them from the wet spaces.
  • the very compact module can be inserted as a plug-in set in an enclosing housing, so that the potting material with the stator and in particular with the rotor forms a plug-in, which is axially plugged into the motor and / or pump housing.
  • the potting material forms a cylindrical space with the stator and in particular with the split tube, in which the rotor rests and in which are fastened on both end sides via bearing supports / end shields bearings for the rotor shaft.
  • the potting material bridging the gap between the motor stator and the motor housing forms passages and / or passage channels in the bridging region, which allow the stator to flow around between the stator and the motor housing.
  • Optimum cooling is achieved when the gap between the motor stator and motor housing is connected to the pump chamber, so that the fluid flows around the motor stator.
  • split tube or the containment shell completely or partially forms the pump space and / or the spiral space, in which the pump impeller rests.
  • the split tube 14 is closed at both ends by a bearing plate 6, in whose bearings 7, the motor shaft 4 is mounted, which carries the pump impeller 9 at one end.
  • Stator package 2 and windings 3 are encased by a potting material 10 made of elastic plastic, in particular an elastomer, so that the stator 1 with its potting material 10 forms a unit from which the motor shaft 4 exits into the pump chamber 11 in order to carry there the pump impeller 9 ,
  • the motor stator 1 is of an outer motor housing 12 in such a way Surrounded distance that between the stator 1 and the housing 12 around a gap 13 is made.
  • the gap 13 is through the potting material 10 as a vibration damper in particular as a spring element bridged, which decouples the stator 1 relative to the motor housing 12 and thus ensures that generated by the stator 1 and rotor 5 vibrations are not transmitted to the motor housing 12 substantially.
  • the pump interior 11 adjoins the intermediate space 13 with the outer pump housing 8, which is preferably designed in a spiral shape and has an axial intake opening and an outlet opening.
  • the liquid flowing through the pump interior 11 also flows through the intermediate space 13 and thus flows around the motor stator 1, so that it is cooled not only via the interior of the can 14, but also on the outside.
  • the outer pump housing 8 is connected to the motor housing 12 via flanges or a cover. Further, the motor connection cable 15 is guided through a seal 16 through the wall of the outer motor housing 12 to the outside, wherein the seal 16 is also formed integrally from the potting material.
  • the potting material 10 thus surrounds the stator 1 in one piece, insulating the electrical parts, in particular the windings of the stator, and forms with the stator and rotor a plug-in set which can be inserted axially into the motor and / or pump housing.
  • the potting material 10 does not completely fill the intermediate space 13, but rather forms bridges 18 between the motor housing 12 and the stator 1 with passages 18, in particular in the form of channels, so that the stator flows around.
  • Fig. 2 differs from Fig. 1 in that the potting material 10 additionally protrudes into the pump area and surrounds there the impeller 9 and thus forms the pump chamber 11 and in particular also the pump spiral space 17.
  • the split tube 14 forms the pump chamber and in the example Fig. 4 also the pump spiral room 17.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kreiselmotorpumpe in Nassläuferbauart mit einem den Elektromotorenrotor umgebenden, Vergussmaterial aufweisenden Stator, der die Wicklungen, das Statorpaket und insbesondere ein Spaltrohr oder einen Spalttopf aufweist, und wobei der Stator von einem Motorgehäuse umgeben ist, wobei zur Geräuschentkopplung das Vergussmaterial des Motorenstators (1) von einem elastischen Kunststoff insbesondere einem Elastomer gebildet ist, das mindestens ein Federelement zwischen Stator und Motorengehäuse bildet.
  • Es sind Motorumspritzungen aus thermoplastischen bzw. duroplastischen Kunststoffen bekannt, die systemtrennende (Nassraum zum Trockenraum), sowie isolierende Aufgaben beinhalten und auch die Außengeometrie des Motors wiedergeben. Um umspritzte Motorkomponenten gegenüber der gesamten Pumpe hinsichtlich Geräuschübertragung zu isolieren, sind in der Regel komplexe Dämpfungssysteme erforderlich, die zwischen dem Motor und dem Gehäuseteil verbaut werden.
  • Aus der GB 987 265 A ist eine Kreiselmotorpumpe in Nassläuferbauart bekannt, dessen Stator rundum von einem Kunststoff umgeben ist, so dass der vom Spaltrohr gebildete Raum vom Kunststoff abgeschlossen und der Stator von der Flüssigkeit entkoppelt ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kreiselmotorpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine optimale Geräuschentkoppelung erreicht, die Anzahl erforderlicher Teile minimiert und eine kompakte Baugröße bei ausreichender Motorenkühlung geschaffen ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Vergussmaterial den Pumpenraum und/oder den Spiralraum vollständig bildet, in dem das Pumpenlaufrad einliegt. Hierdurch wird die Kreiselmotorpumpe in Herstellung und Montage besonders einfach. Es kommt zu einer Substitution des im Inneren liegenden Spaltrohres:
    • Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion sind die aktiven Motorteile (Rotorbaugruppe, Stator) von einem elastischen Kunststoff (Elastomer) umgeben/umspritzt insbesondere mittels Vulkanisation, wobei die zur Geräuschentkopplung erforderlichen Geometrien einstückig durch die elastische Kunststoffkontur mit übernommen werden. Dies führt zu einer besonders einfachen Konstruktion mit wenigen Bauteilen, einer hohen Dichtheit und einer besonders guten Geräuschentkopplung bei geringen Außenabmessungen. Die zur Isolierung des Nass- gegenüber dem Trockenraum erforderlichen Dichtungselemente werden durch den ummantelnden Werkstoff übernommen und ersetzt.
  • Unter "Vergussmaterial" wird auch Kunststoff verstanden, der nicht durch Vergießen, sondern durch andere Verfahren geformt insbesondere durch Spritzen erstellt wurde. Vorzugsweise überbrückt das Vergussmaterial einen Zwischenraum zwischen Motorenstator und Motorengehäuse.
  • Hierbei weist das Vergussmaterial die für die Geräuschentkopplung erforderlichen Geometrien auf. Hierzu kann das Vergussmaterial den Stator einstückig umgeben.
  • Die Konstruktion ist weiter vereinfacht und verbessert, wenn das Vergussmaterial das Spaltrohr oder den Spalttopf bildet. Hierdurch kommt es zu einer Substitution des im Inneren liegenden Spaltrohres.
  • Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass durch das Vergussmaterial die elektrische(n) Anschlussleitung(en) verläuft/verlaufen. Hierdurch wird der erforderliche elektrische Anschluss dichtend mit integriert.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Vergussmaterial die elektrischen Teile insbesondere die Wicklungen des Stators isolierend umhüllt und von den Nassräumen trennt.
  • Die sehr kompakte Baugruppe kann als Einstecksatz in ein umhüllendes Gehäuse eingeschoben werden, so dass das Vergussmaterial mit dem Stator und insbesondere mit dem Rotor einen Einstecksatz bildet, der in das Motor- und/oder Pumpengehäuse axial einsteckbar ist.
  • Eine weitere Verbesserung der Konstruktion mit den obengenannten Vorteilen wird erreicht, wenn das Vergussmaterial mit dem Stator und insbesondere mit dem Spaltrohr einen zylindrischen Raum bildet, in dem der Rotor einliegt und in dem zu beiden Stirnseiten über Lagerträger/Lagerschilde Lager für die Rotorwelle befestigt sind.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn das den Zwischenraum zwischen Motorenstator und Motorengehäuse überbrückende Vergussmaterial im überbrückenden Bereich Durchlässe und/oder Durchlasskanäle bildet, die ein Umströmen des Stators zwischen Stator und Motorgehäuse ermöglichen. Eine optimale Kühlung wird erreicht, wenn der Zwischenraum zwischen Motorenstator und Motorengehäuse mit dem Pumpenraum verbunden ist, so dass das Fördermedium den Motorenstator umströmt.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Spaltrohr oder der Spalttopf den Pumpenraum und/oder den Spiralraum vollständig oder teilweise bildet, in dem das Pumpenlaufrad einliegt.
  • Vier Beispiele sind in den Zeichnungen in axialen Schnitten schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
    • Fig. 1
    eine Kreiselmotorpumpe, die kein Teil der vorliegenden Erfindung ist, mit Vergussmaterial als Federelement und mit einem Spaltrohr,
    Fig. 2
    eine Kreiselmotorpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung, mit Vergussmaterial als Federelement, das gleichzeitig die Pumpenkammer bildet,
    Fig. 3
    eine Kreiselmotorpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung, mit Vergussmaterial als Federelement und einem Spaltrohr, das gleichzeitig die Pumpenkammer bildet,
    Fig. 4
    eine Kreiselmotorpumpe, die kein Teil der vorliegenden Erfindung ist, mit Vergussmaterial als Federelement und einem Spaltrohr, das gleichzeitig die Pumpenkammer und den Pumpenspiralraum bildet.
  • In den vier Beispielen Ausführungsbeispielen handelt es sich jeweils um Kreiselmotorpumpen in Nassläuferbauart. Hierbei weist der Motorenstator 1 Wicklungen 3, ein Statorpaket 2 und ein innen liegendes Spaltrohr 14 auf, das von der Förderflüssigkeit durchflossen ist und in dem mit einer Motorenwelle 4 ein Rotor 5 drehbar gelagert ist. Das Spaltrohr 14 ist an beiden Enden durch ein Lagerschild 6 verschlossen, in dessen Lagern 7 die Motorwelle 4 gelagert ist, die an einem Ende das Pumpenlaufrad 9 trägt. Statorpaket 2 und Wicklungen 3 sind von einem Vergussmaterial 10 aus elastischem Kunststoff insbesondere einem Elastomer ummantelt, so dass der Stator 1 mit seinem Vergussmaterial 10 eine Einheit bildet, aus der die Motorenwelle 4 in den Pumpenraum 11 hinein austritt, um dort das Pumpenlaufrad 9 zu tragen.
  • Der Motorenstator 1 ist von einem äußeren Motorgehäuse 12 derart in einem Abstand umgeben, dass zwischen dem Stator 1 und dem Gehäuse 12 rundum ein Zwischenraum 13 besteht. Der Zwischenraum 13 ist durch das Vergussmaterial 10 als Schwingungsdämpfer insbesondere als Federelement überbrückt, das den Stator 1 gegenüber dem Motorgehäuse 12 entkoppelt und damit dafür sorgt, dass vom Stator 1 bzw. Rotor 5 erzeugte Schwingungen auf das Motorgehäuse 12 im Wesentlichen nicht übertragen werden.
  • An den Zwischenraum 13 schließt der Pumpeninnenraum 11 mit dem äußeren Pumpengehäuse 8 an, das vorzugsweise spiralförmig ausgeführt ist und eine axiale Ansaugöffnung und eine Auslassöffnung aufweist. Die durch den Pumpeninnenraum 11 strömende Flüssigkeit durchfließt auch den Zwischenraum 13 und umspült damit den Motorenstator 1, so dass dieser nicht nur über den Innenraum des Spaltrohrs 14, sondern auch außenseitig gekühlt wird.
  • Das äußere Pumpengehäuse 8 ist mit dem Motorengehäuse 12 über Flansche oder eine Überdeckung verbunden. Ferner ist das Motorenanschlusskabel 15 über eine Dichtung 16 durch die Wand des äußeren Motorengehäuses 12 nach außen geführt, wobei die Dichtung 16 auch von dem Vergussmaterial einstückig gebildet ist.
  • Das Vergussmaterial 10 umgibt somit den Stator 1 einstückig, isoliert umhüllend die elektrischen Teile insbesondere die Wicklungen des Stators und bildet mit dem Stator und Rotor einen Einstecksatz, der in das Motor- und/oder Pumpengehäuse axial einsteckbar ist. Hierbei füllt das Vergussmaterial 10 den Zwischenraum 13 nicht vollständig aus, sondern bildet mit Brücken 19 zwischen Motorgehäuse 12 und Stator 1 Durchlässe 18 insbesondere in Form von Kanälen, so dass der Stator umströmt ist.
  • Die Ausführung nach Fig. 2 unterscheidet sich von Fig. 1 dadurch, dass das Vergussmaterial 10 zusätzlich in den Pumpenbereich hineinragt und dort das Laufrad 9 umgibt und damit die Pumpenkammer 11 und insbesondere auch den Pumpenspiralraum 17 bildet.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 bildet das Spaltrohr 14 die Pumpenkammer und beim Beispiel nach Fig. 4 auch den Pumpenspiralraum 17.

Claims (12)

  1. Kreiselmotorpumpe in Nassläuferbauart mit einem den Elektromotorenrotor (5) umgebenden, Vergussmaterial (10) aufweisenden Stator (1), der die Wicklungen, das Statorpaket und insbesondere ein Spaltrohr (14) oder einen Spalttopf aufweist, wobei der Stator von einem Motorgehäuse (12) umgeben ist, wobei zur Geräuschentkopplung das Vergussmaterial (10) des Motorenstators (1) von einem elastischen Kunststoff insbesondere einem Elastomer gebildet ist, das mindestens ein Federelement zwischen Stator (1) und Motorengehäuse (12) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmaterial (10) den Pumpenraum (11) und/oder den Spiralraum (17) vollständig bildet, in dem das Pumpenlaufrad (9) einliegt.
  2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmaterial (10) einen Zwischenraum (13) zwischen Motorenstator (1) und Motorengehäuse (12) überbrückt.
  3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmaterial (10) den Stator (1) einstückig umgibt.
  4. Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmaterial (10) das Spaltrohr (14) oder den Spalttopf bildet.
  5. Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Vergussmaterial (10) die elektrische(n) Anschlussleitung(en) (15) verläuft/verlaufen.
  6. Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmaterial (10) die elektrischen Teile insbesondere die Wicklungen des Stators (1) isolierend umhüllt und von den Nassräumen trennt.
  7. Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmaterial (10) mit dem Stator (1) und insbesondere mit dem Rotor (5) einen Einstecksatz bildet, der in das Motor- und/oder Pumpengehäuse (12, 14) axial einsteckbar ist.
  8. Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmaterial (10) mit dem Stator (1) und insbesondere mit dem Spaltrohr (14) einen zylindrischen Raum bildet, in dem der Rotor (5) einliegt und in dem zu beiden Stirnseiten über Lagerträger/Lagerschilde (6) Lager (7) für die Rotorwelle (4) befestigt sind.
  9. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmaterial (10) die beiden Stirnseiten des vom Spaltrohr (14) gebildeten zylindrischen Raumes frei lässt.
  10. Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das den Zwischenraum (13) zwischen Motorenstator (1) und Motorengehäuse (12) überbrückende Vergussmaterial (10) im überbrückenden Bereich Durchlässe (18) und/oder Durchlasskanäle bildet, die ein Umströmen des Stators (1) zwischen Stator und Motorgehäuse ermöglichen.
  11. Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (13) zwischen Motorenstator (1) und Motorengehäuse (12) mit dem Pumpenraum (11) verbunden ist, so dass das Fördermedium den Motorenstator umströmt.
  12. Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spaltrohr (14) oder der Spalttopf den Pumpenraum (11) und/oder den Spiralraum (17) vollständig oder teilweise bildet, in dem das Pumpenlaufrad (9) einliegt.
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