EP2481931B1

EP2481931B1 - Pumpe mit heizeinrichtung

Info

Publication number: EP2481931B1
Application number: EP12152098.5A
Authority: EP
Inventors: Dipl.-Ing. Weber (TU) Wolfgang; Uwe Koegel; Dipl.-Ing. Maier (BA) Axel; B-Eng. Tobias Albert
Original assignee: EGO Elektro Geratebau GmbH
Current assignee: EGO Elektro Geratebau GmbH
Priority date: 2011-02-01
Filing date: 2012-01-23
Publication date: 2017-03-29
Anticipated expiration: 2032-01-23
Also published as: EP2481931A2; EP2481931A3; DE102011003467A1; PL2481931T3

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe mit einer Heizeinrichtung, insbesondere zur Verwendung als wasserführender Bereich der Pumpe oder ihrer Pumpenkammerwandungwobei die Pumpe insbesondere für Haushaltsgeräte wie Geschirrspüler verwendet werden kann.
Aus der DE 102007017271 A1 ist grundsätzlich eine Pumpe mit einer an der Außenwand integrierten Heizeinrichtung bekannt. Da üblicherweise und auch hier die Heizeinrichtung einen metallischen Träger aufweist und ein Pumpengehäuse aus Kunststoff besteht, besteht die Schwierigkeit, eine ausreichend gebrauchstaugliche und dauerhaft dichtende Dichtung vorzusehen.
Aus der EP 1201933 A2 ist eine Pumpe für eine Waschmaschine bekannt, die eine an der Außenwand der Pumpenkammer angebrachte Heizeinrichtung aufweist. Die Außenwand kann dabei an den Enden mehrfache Umbiegungen bzw. Sicken aufweisen und eine umlaufende Dichtung der Außenwand an ein übriges Pumpengehäuse.
Aus der DE 19932033 A1 ist eine weitere Pumpe für eine Geschirrspülmaschine bekannt. Hier sind an der Außenseite eines Pumpengehäuses Heizelemente angeordnet.
Aus der US 3701883 A ist eine Kaffeemaschine bekannt mit einer Wasserführung nach Art eines Topfes bzw. geschlossenen Rundzylinders. An einem Außenumfang der Wasserführung sind umlaufende Rohrheizkörper befestigt. An einer Oberseite der Wasserführung ist eine nach außen weisende Sicke vorgesehen zur dichtenden Anordnung an einer Behälterwand.
Aus der FR 2888622 A1 ist eine weitere Pumpe bekannt, die beispielsweise im Automobilbereich eingesetzt werden kann. Ein Zuführrohr für zu pumpendes Wasser kann in seinem Endbereich vor dem Übergang in die Pumpe eine Abfolge von Umbiegungen nach außen und nach innen aufweisen. In einer umlaufenden Vertiefung ist ein Rundgummi zur Abdichtung nach außen eingesetzt.
Aus der US 2008/0019831 A1 ist eine Zentrifugalpumpe bekannt mit einem aus mehreren gestapelten Einsätzen bestehenden Pumpengehäuse. Hier können Umbiegungen an rohrförmigen Teilen nach Art von Sicken vorgesehen sein, die in Verbindung mit Dichtungen eine gute Dichtwirkung ergeben.
Aus der DE 3627732 A1 ist eine Waschmaschine mit einer Pumpe samt beheizter Pumpenkammer bekannt. An der Außenseite der rundzylindrischen und aus Metall bestehenden Pumpenkammer sind umlaufenden Heizelemente befestigt. In einem oberen Bereich ist die Außenwandung zweimal nach außen umgebogen nach Art eines Flansches, um zusammen mit einer stirnseitig angesetzten Runddichtung mit einem weiteren Gehäuseteil dichtend verbunden zu werden.

Aufgabe und Lösung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Pumpe zu schaffen, mit der Probleme des Standes der Technik vermieden werden können und insbesondere eine vorteilhafte Bauweise für die Heizeinrichtung mit Träger erreicht werden kann sowie eine zuverlässige Dichtung geschaffen werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Pumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben und werden im Folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Es ist vorgesehen, dass die Heizeinrichtung rohrförmig ausgebildet ist und einen rohrförmigen Träger aufweist, auf dem mindestens ein Heizelement angeordnet bzw. vorgesehen ist. Eine solche Heizeinrichtung kann besonders vorteilhaft als wasserführender Bereich der Pumpe bzw. einer Pumpenkammer verwendet werden, also auch direkt mit von der Pumpe gefördertem Wasser bzw. Fluid in Berührung kommen. Der Träger weist mindestens eine von der kontinuierlichen Rohrform abweichende Verformung auf, wobei diese kontinuierliche Rohrform sich auf die Längsrichtung des Trägers bezieht.
Erfindungsgemäß ist eine Verformung eine Umbiegung bzw. Sicke oder kragenartige Verformung nach innen oder außen bzw. weist eine solche auf. Eine solche Verformung ist an mindestens einem der Endbereiche des Trägers vorgesehen, vorteilhaft an jedem der Endbereiche eine Verformung. Diese Verformungen können dann unter Umständen gleichartig ausgebildet sein. Dies gilt insbesondere bei Betrachtung des Trägers im Längsschnitt. Durch eine solche Verformung des Trägers mit Umbiegung in Form einer Sicke oder eines Kragens kann eine zusätzliche Anlage für eine Dichtung zwischen der Heizeinrichtung bzw. dem Träger und der Pumpe bzw. einem Pumpengehäuse erreicht werden, möglicherweise auch eine Lagefixierung eine Dichtung erfolgen.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die vorgenannte kontinuierliche Rohrform des Trägers eine zylindrische Rohrform sein, der Träger also rundzylindrisch sein. Besonders vorteilhaft sind die Enden des Trägers gerade abgeschnitten. So lässt sich der Träger bzw. die Heizeinrichtung möglichst leicht mittels Automatisierung herstellen. Dies bedeutet also, dass die Verformungen bevorzugt an den Endbereichen des Trägers vorgesehen sind und der Träger ansonsten eben rundzylindrisch ist. So kann er auch relativ leicht aus einem zylindrischen Metallrohr hergestellt werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Verformung rotationssymmetrisch um eine Längsmittelachse des Trägers ausgebildet. Dadurch kann zum einen die Verformung leichter hergestellt werden, beispielsweise durch Walzen, Pressen und Schmieden. Des Weiteren kann dadurch eine gewisse Unabhängigkeit von der Drehlage des Trägers bzw. der Heizeinrichtung beim Einbau in die Pumpe oder beim Schritt des Aufbringens der Heizeinrichtung darauf erreicht werden. Vor allem ist es bei einem im Wesentlichen rotationssymmetrischen Träger auch leicht möglich, einfach ausgebildete umlaufende Dichtungen mit einem gleich bleibenden Querschnitt zu verwenden.
Des Weiteren wird eine Verformung vorteilhaft ohne Zertrennen des Materials bzw. Einschnitte in das Material hergestellt. Der Träger sollte also auch mit den Verformungen geschlossene und kontinuierlich durchgängige innere und äußere Oberflächen aufweisen. Es sollten also auch keine Löcher im Träger erzeugt werden, welche dann wiederum mehr Aufwand bei der Abdichtung bedeuten.
Es sind mehrfach abwechselnd gebogene Umbiegungen vorgesehen, nämlich zuerst eine Umbiegung bzw. Abbiegung nach radial innen und dann nach radial außen, also mit anderer Krümmung, und anders herum. So ist es insbesondere möglich, dass ein durch eine Sicke bzw. Verformung veränderter Endbereich des Trägers eine schmale umlaufende Vertiefung aufweist. Sie kann eine Breite von wenigen mm aufweisen, beispielsweise 1 mm bis 4 mm. In oder an dieser Sicke kann dann beispielsweise ein Dichtring angeordnet werden zur dichtenden Anlage am Pumpengehäuse. Durch die Positionierung in der Sicke wird er in Längsrichtung der Heizeinrichtung fixiert und kann sich auch nicht verdrehen. Des Weiteren liegt er an mindestens zwei Punkten an der Heizeinrichtung an bzw. zweimal umlaufend linienförmig, so dass insgesamt eine sehr gute Dichtwirkung erreicht werden kann. Diesbezüglich ist es egal, ob die Sicke bzw. Verformung nach radial innen geht oder radial außen, je nachdem, ob eine Dichtwirkung zum Pumpengehäuse nach innen oder nach außen hin gewünscht ist.
Des Weiteren ist es bei einer solchen umlaufenden Sicke bzw. Verformung auch möglich, eine umlaufende Ringdichtung nicht innerhalb der Sicke anzuordnen, sondern quasi gegenüberliegend, so dass eine Ringdichtung an einer Seitenwandung bzw. einem Schrägbereich der Sicke anliegt. Dann kann ein Effekt ähnlich wie bei einer Sicke erreicht werden bzgl. zweier Anlagepunkte der Dichtung, möglicherweise nach Art von relativ breiten Linien oder Streifen. Lediglich die axiale Sicherung der Dichtung gegen Verschieben ist etwas schlechter als bei der zuvor beschriebenen Ausführung. Dies kann aber möglicherweise durch eine entsprechende Anlage an einem Vorsprung am Pumpengehäuse für die Ringdichtung ausgeglichen werden.
Alternativ ist es möglich, eine solche stufenförmige Verformung nach radial innen auszubilden als eine Art Einschnürung bzw. Verringerung des Durchmessers der Endkante des Trägers. In diesem Fall wird ein Dichtring vorteilhaft außen angeordnet.
Für ein möglichst einfaches Aufbringungsverfahren des mindestens einen Heizelements auf den Träger ist es vorteilhaft, wenn es einen Abstand zu den Verformungen aufweist. Insbesondere bei Verformungen an beiden Endbereichen sollte das Heizelement auf einen Mittelbereich des Trägers begrenzt sein. Je nachdem, ob das Heizelement nach dem Verformen des Trägers auf diesen aufgebracht worden ist oder davor, kann der Abstand zu den Verformungen geringer oder größer sein. Beispielsweise kann der Abstand mindestens 10% bis 20% oder sogar 30% der Länge des Trägers betragen. Besonders bevorzugt wird der Träger verformt bevor das Heizelement aufgebracht wird. Unter Umständen wird dadurch zwar das Aufbringungsverfahren etwas aufwendiger. Gleichzeitig kann jedoch die mechanisch sehr beanspruchende Verformung besser durchgeführt werden und es kann auf alle Fälle vermieden werden, dass das Heizelement beschädigt wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhaft ein einziges Heizelement vorgesehen. Dieses erstreckt sich im Wesentlichen um den Träger herum und kann vorteilhaft den größten Bereich des Trägers bzw. seiner Fläche einnehmen bzw. bedecken, und zwar in einer Mittelzone mit einem Abstand von etwa 10% bis 20% oder sogar 30% der Länge des Trägers zu den Endbereichen hin. So kann der bereits zuvor beschriebene Abstand zu den Verformungen eingehalten werden und es kann vermieden werden, dass ein Heizelement zu nahe an einer Dichtung an den Endbereichen oder einer Verbindung mit dem Pumpengehäuse ist, so dass dort eine unerwünschte oder sogar unzulässige Erwärmung stattfindet. Insbesondere Dichtungen bzw. Dichtringe können durch Wärmeeinwirkung beeinträchtigt oder geschädigt werden, was nach Möglichkeit vermieden werden sollte. So kann die Erwärmung bei Pumpen mit einem der DE 102007017271 A1 ähnlichen Konstruktionsprinzip auf einen mittleren Bereich der äußeren Pumpenkammerwandung konzentriert werden, wo die Erwärmung des geförderten Fluids maximal ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, bei einer Verformung nach Art einer Sicke mit zwei aufeinander folgenden Schrägbereichen beim näher zum unverformten Mittelbereich des Trägers liegenden Schrägbereich einen kleineren Winkel zur Längsmittelachse des Trägers vorzusehen als beim zweiten Schrägbereich. Dies kann sowohl für radial nach innen weisende als auch radial nach außen weisende Sicken gelten. Insbesondere bei radial nach innen weisenden Sicken ist es dadurch möglich, dass ein in der Nähe liegender Haltevorsprung eines Pumpengehäuses mit ähnlicher Verlaufsrichtung sehr nahe heranreicht und, insbesondere wenn die Dichtverbindung in der Nähe eines Pumpenbodens ist, eine strömungsgünstige Geometrie geschaffen wird. Durch einen solchen kleineren Winkel kann nämlich das im Bereich des Pumpenbodens vom Pumpenrad bzw. Impeller radial nach außen geförderte Fluid besser in axialer Richtung umgelenkt werden. Somit ist sowohl allgemein der Wirkungsgrad der Pumpe höher als auch eine Geräuschentwicklung geringer.
Bei einer solchen Ausgestaltung einer Verformung kann ein genannter Dichtring vorteilhaft radial innen neben der Verformung bzw. an dem zweiten Schrägbereich anliegend vorgesehen sein. Alternativ kann er auf der Außenseite des Trägers in der Sicke verlaufen. Die erste Alternative weist jedoch den Vorteil eines etwas größeren Abstands zum Heizelement im Mittelbereich der Heizeinrichtung auf samt geringerer thermischer Belastung des Dichtrings.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können in dem Bereich an dem Träger, an dem ein umlaufender Dichtring anliegt, Vorsprünge oder Erhebungen vorgesehen sein, vorteilhaft nach Art von Rippen. Diese sollten umlaufend ausgebildet sein ähnlich der Verformung, besonders vorteilhaft rotationssymmetrisch. Sie können beim Herstellen der Verformung erzeugt werden, beispielsweise durch Walzen. Diese Vorsprünge bzw. Rippen können dann im zusammengebauten Zustand der Pumpe in den Dichtring eingepresst werden bzw. sich hineindrücken als Schutz gegen ein Verdrehen oder Verrutschen des Dichtrings. Dabei werden in der Regel zwei bis vier solche Vorsprünge als ausreichend angesehen. Unter Umständen kann ein solcher Vorsprung auch durch eine bewusst relativ scharf ausgebildete Kannte einer Verformung bzw. Umbiegung, an der der Dichtring anliegt, erzeugt werden mit ähnlicher Wirkung.
Bei einer erfindungsgemäßen Pumpe ist eine vorbeschriebene Heizeinrichtung an einer Pumpenkammerwandung angebracht oder dient direkt als Pumpenkammerwandung. Vorteilhaft ist die Beheizung an einer äußeren Pumpenkammerwandung vorgesehen, wie es grundsätzlich aus der eingangs genannten DE 102007017271 A1 bekannt ist. Hier strömt das zu fördernde und zu erhitzende Fluid hauptsächlich und seitlich am längsten entlang für eine gute Wärmeübertragung. Es ist zwar möglich, eine genannte Heizeinrichtung an einer Außenseite des Pumpengehäuses bzw. einer entsprechenden Pumpenkammerwandung anzubringen. Dabei kann diese unter Umständen sogar aus ausreichend temperaturbeständigem Kunststoff bestehen. Das Heizelement kann dann sowohl an der Außenseite als auch an der Innenseite des Trägers vorgesehen sein, um direkt an der Außenseite der Pumpenkammerwandung anzuliegen für eine optimale Wärmeübertragung. Es wird jedoch als vorteilhaft angesehen, die Heizeinrichtung selbst als Pumpenkammerwandung auszubilden, so dass das zu fördernde Fluid an der Innenseite der Heizeinrichtung bzw. des Trägers entlang strömt und, gerade im Fall eines Trägers aus Metall, eine möglichst gute Wärmeübertragung sicherstellt.
Wie zuvor schon erläutert worden ist, liegt die Heizeinrichtung an einem Haltevorsprung des Pumpengehäuses an bzw. wird davon auch gehalten. Zu Dichtzwecken ist hier vorteilhaft eine Dichtung dazwischen vorgesehen, besonders vorteilhaft ein umlaufender Dichtring aus entsprechend geeignetem elastischen Material. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass sich die Heizeinrichtung und das Pumpengehäuse bzw. der Haltevorsprung nicht berühren. Insbesondere wenn die Verformung an mindestens einem Endbereich der Heizeinrichtung im Wesentlichen radial nach außen geht und die Trägerinnenseite mittels eines genannten Dichtrings an dem Haltevorsprung des Pumpengehäuses, der sich radial innerhalb davon befindet, anliegt, kann der Haltevorsprung die Verformung überdecken. Dabei kann er mit geringem Abstand an einen Bereich der Heizeinrichtung ohne Verformung heranreichen, und zwar radial innerhalb davon. Der radiale Abstand zwischen Haltevorsprung und Heizeinrichtung ist so ausgebildet, dass bei einer Betriebstemperatur der Pumpe, die vorteilhaft bei etwa 60°C bis 80°C liegt, die in diesem Fall am Haltevorsprung zu messen ist, der radiale Abstand zwischen Heizeinrichtung und Haltevorsprung maximal 1 mm beträgt. Dabei ist er bei dieser Betriebstemperatur minimal. Aufgrund der Materialeigenschaften einer Heizeinrichtung mit einem metallischen Träger und einem Pumpengehäuse aus Kunststoff ist dieser Abstand bei niedrigeren Temperaturen der Pumpe größer. Damit kann erreicht werden, dass bei radial innenliegender Dichtung der Anpressdruck auf die Dichtung im beheizten Betrieb der Pumpe maximal ist bzw. auch die Dichtwirkung maximal ist. Vor allem wenn eine Pumpe hauptsächlich beheizt ist beim Fördern des Fluids ist dies vorteilhaft.
Des Weiteren kann dann ein Strömungsübergang zwischen Haltevorsprung und Innenseite der Heizeinrichtung verringert werden durch einen geringen Spalt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Verformung zwar wiederum radial nach innen ausgebildet ist, ein Dichtring aber an der Außenseite der Heizeinrichtung angeordnet ist, über den die Heizeinrichtung eine dichtende Anlage an einem äußeren, umlaufenden Haltevorsprung des Pumpengehäuses aufweist. Radial innerhalb dieser Verformung befindet sich ein weiterer umlaufender innerer Haltevorsprung des Pumpengehäuses mit geringem radialem Abstand zu der Innenseite der Verformung bei etwa Raumtemperatur, also ohne Heizbetrieb der Pumpe. Dieser radiale Abstand sowie die Materialeigenschaften des metallischen Trägers der Heizeinrichtung und des Pumpengehäuses aus Kunststoff sind so ausgebildet, dass sich das Pumpengehäuse bzw. der innere Haltevorsprung bei einer Betriebstemperatur der Pumpe von etwa 60°C bis 80°C am Haltevorsprung radial so ausgedehnt haben, dass sie gerade an der Innenseite der Verformung anliegen und somit der Abstand bzw. Spalt verschwunden ist. Dies kann nicht nur unter Umständen die Dichtwirkung etwas verbessern, sondern eine nochmals weitere vorteilhafte Beeinflussung der Strömungsverhältnisse bewirken.
Ein weiterer Vorteil solcher nach innen oder außen stehender Verformungen an der Heizeinrichtung besteht darin, dass so durch Anlage eines umlaufenden Dichtrings sich dieser sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung am Pumpengehäuse abstützen kann. Dadurch wird zumindest in axialer Anschlagsrichtung eine Fixierung der Heizeinrichtung im Pumpengehäuse erreicht, ohne dass eine Endkante der Heizeinrichtung direkt am Pumpengehäuse oder einer Dichtung anliegen muss. Die dort fertigungsbedingt häufig vorgesehenen scharfen Kanten stören also nicht. Durch entsprechende Verformungen samt Dichtringen an beiden Endbereichen der Heizeinrichtung ist eine sichere axiale Fixierung in beiden Richtungen möglich.
In vorteilhafter Weiterbildung der vorgenannten Ausgestaltung mit verschwindendem Abstand zwischen innerem Haltevorsprung und Heizeinrichtung bei Betriebstemperatur der Pumpe im Heizbetrieb kann vorgesehen sein, dass der innere Haltevorsprung mit einer schräg nach außen gerichteten Fläche versehen ist. Diese kann in eine Richtung weisen, die derjenige der ersten Stufe der Verformung von dem Durchmesser des unverformten Mittelbereichs des Trägers radial nach innen entspricht. So können diese beiden Flächen also in etwa fluchten für vorteilhafte Strömungsverhältnisse in der Pumpenkammer. Vorteilhaft kann ein Kehlübergang zwischen der Innenseite des Trägers in einem unverformten Bereich und der Abschrägung der ersten Verformung großzügig gerundet sein, so dass die Fluidströmung gut umgelenkt werden kann von radialer Richtung in axiale Richtung zum Auslass der Pumpe. Bei der zweiten Verformung, vorteilhaft zu Endkante hin, kann ein Radius eher klein ausgebildet sein bzw. der Kehlübergang kann hier eng sein.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Pumpe mit einer rohrförmigen Heizeinrichtung,
Fig. 2 eine Vergrößerung eines Teilbereichs einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung entsprechend Fig. 1 im Querschnitt,
Fig. 3 zwei starke Vergrößerungen der Einbausituation der Heizeinrichtung entsprechend Fig. 2 in der erfindungsgemäßen Pumpe entsprechend Fig. 1 an der Dichtstelle zwischen Heizeinrichtung und Pumpe bei Raumtemperatur und bei Betriebstemperatur der Pumpe mit Beheizung,
Fig. 4 eine nicht zur Erfindung gehörende Abwandlung der Darstellung aus Fig. 3 mit innenliegendem Dichtring und anderen Dichtverhältnissen,
Fig. 5 bis Fig. 7 unterschiedliche nicht zur Erfindung gehörende Verformungen der Heizeinrichtung sowie Ausbildungen des Übergangs zwischen Heizeinrichtung und Pumpengehäuse,
Fig.8 speziell ausgebildete Verformungen an der Heizeinrichtung zur Verdrehsicherung eines Dichtrings gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig.9 nicht zur Erfindung gehörende speziell ausgebildete Verformungen an der Heizeinrichtung zur Verdrehsicherung eines Dichtrings,
Fig. 10 und 11 nicht zur Erfindung gehörende als Kröpfungen ausgeführte Verformungen der Heizeinrichtung mit innenliegender und außenliegender Ringdichtung.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Pumpe 11 im Schnitt dargestellt, wie sie von der Bauweise im Wesentlichen der eingangs genannten DE 102007017271 A1 , auf die diesbezüglich explizit verwiesen wird, entspricht als Radialpumpe bzw. Impellerpumpe. Sie kann vorteilhaft in einer Geschirrspülmaschine oder einer Waschmaschine eingesetzt werden. Die Pumpe 11 weist im linken Bereich ein Pumpengehäuse 12 auf mit Einlass 13, Auslass 14 und Pumpenkammer 16. Nahe an einem Pumpenkammerboden 17 ist ein üblicher Impeller 18 als Pumpenrad angeordnet. Er wird angetrieben von einem nicht näher erläuterten Pumpenmotor 20. Durch Rotation des Impellers 18 wird Fluid zum Einlass 13 angesaugt in axialer Richtung entlang der gestrichelt dargestellten Längsmittelachse L der Pumpe 11 und vom Impeller 18 in radialer Richtung ausgeworfen. Dann wird das Fluid in der Pumpenkammer 16 in Umlauf gebracht bzw. läuft um und tritt schließlich am Auslass 14 aus der Pumpe 11 aus. Nach außen zu wird die Pumpenkammer 16 von einer Heizeinrichtung 22 begrenzt, welche also auch gleichzeitig eine vorgenannte radial äußere Pumpenkammerwandung bildet. Die Heizeinrichtung 22 besteht aus einem metallischen rohrartigen Träger 24 und einem an seiner Außenseite angeordneten Heizelement 26. Wie zu erkennen ist, dichtet die Heizeinrichtung 22 als radial äußere Pumpenkammerwandung über zwei umlaufende Dichtringe 23a und 23b die Pumpenkammer 16 ab bzw. ist dichtend mit dem Pumpengehäuse 12 verbunden.
In Fig. 2 ist im Schnitt eine erfindungsgemäße Heizeinrichtung 22 entsprechend Fig. 1 in Vergrößerung dargestellt. Daraus ist der Querschnitt des Trägers 24 besser zu erkennen, der hier rotations-symmetrisch ausgebildet ist, und zwar um die strichpunktierte Längsmittelachse L entsprechend Fig. 1. Der Träger 24 kann eine Dicke von 0,3 mm bis maximal 2 mm aufweisen, vorteilhaft eher im Bereich von 1 mm oder auch etwas darunter.
An seiner Außenseite weist der Träger 24 eine Isolierschicht 25 auf, beispielsweise aus glas- oder keramikartigem Material. Darauf befindet sich das flächige Heizelement 26. Bezüglich eines solchen Aufbaus sowie der Materialien für Träger 24, Isolierschicht 25 und Heizelement 26 wird unter anderem auf die EP 229928 A2 , die DE 3625087 A1 sowie die EP 885579 A1 verwiesen. Das Heizelement 26 kann einen großen oder überwiegenden Teil der Fläche eines Mittelbereichs 28 des Trägers 24 bedecken. Dieser Mittelbereich 28 ist genau rundzylindrisch und ohne Verformung ausgebildet.
Links und rechts schließen an den Mittelbereich 28 Verformungen 29a bzw. 29b an, in diesem Fall quasi Einschnürungen nach innen bzw. Verjüngungen des rohrförmigen Trägers 24. Die Verformungen 29a und 29b sind durch erste Umbiegungen 31 a und 31 b radial nach innen sowie daran anschließende zweite Umbiegungen 32a und 32b in entgegengesetzter Richtung bzw. mit entgegengesetzter Krümmung hergestellt. An äußeren Endkanten 34a und 34b verläuft der Träger 24 wie in ursprünglicher Richtung bzw. parallel zur Längsmittelachse L, allerdings mit reduziertem Durchmesser bzw. einer Art Stufe nach innen im Querschnitt.
In Fig. 3 ist links für eine Temperatur von etwa 20°C, also Raumtemperatur, dargestellt, wie bei einer Einbausituation ähnlich Fig. 1 eine Heizeinrichtung 122 mit einem Träger 124 und Verformung 129 samt Dichtring 123b am Pumpengehäuse 112 bzw. am Pumpenkammerboden 117 angeordnet ist. Die Verformung 129 ist mit einer ersten Umbiegung 131b radial nach innen und einer zweiten Umbiegung 132b wieder in Richtung der Längsmittelachse L als Durchmesserverjüngung ausgebildet. Radial innerhalb der Verformung 129 befindet sich ein innerer Haltevorsprung 136b als Fortsetzung des Pumpenkammerbodens 117. Radial außerhalb der Verformung 129 bzw. des Dichtrings 123b befindet sich ein äußerer Haltevorsprung 137b, an dem der Dichtring anliegt, und zwar sowohl in radialer als auch in axialer Richtung. Die nach rechts weisende Endkante 134b des Trägers 124 weist einen Abstand zu dem Pumpengehäuse 112 auf. Zwischen dem rechten Endbereich des Trägers 124 und dem inneren Haltevorsprung 136b ist ein erkennbarer Spalt 139 gegeben. Dieser kann etwas weniger als 1 mm betragen, beispielsweise etwa 0,5 mm.
Rechts in Fig. 3 ist die Dichtstelle bei einer Temperatur von 70°C in der Pumpenkammer dargestellt, wenn also das geförderte Fluid durch die Heizeinrichtung 122 auf diese Temperatur aufgeheizt worden ist. Der Kunststoff im Pumpenkammerboden 117 erhitzt sich dabei auf etwa 50°C, der Träger 124 auf eine höhere Temperatur, insbesondere auf 100°C oder mehr. Aufgrund der durch die Materialien bestimmten Wärmeausdehnungskoeffizienten dehnt sich der Kunststoff stärker aus und somit auch der Pumpenkammerboden 117 in radialer Richtung. Dies bewirkt, wie durch die Strichpunktierung dargestellt ist, dass sich zwar der Außendurchmesser der rohrförmigen Heizeinrichtung 122 im Bereich der rechten Verformung 129b etwas aufweitet, beispielsweise um 0,5 mm. Gleichzeitig dehnt sich der Pumpenkammerboden 117 ohne eingebaute Heizeinrichtung 122 radial noch weiter aus, wie durch Vergleiche der punktierten Linien am Beispiel des äußeren Haltevorsprungs 137b gezeigt ist, beispielsweise um nahezu 1 mm. Dies bedeutet also, wie in Fig. 3 rechts auch zu erkennen ist, dass die Außenseite des inneren Haltevorsprungs 136b an der Innenseite der Verformung 129b anliegt und somit der vorbeschriebene Spalt von etwa 0,5 mm geschlossen wird. Die strichpunktierten Linien verdeutlichen dies.
Da gleichzeitig, wie in Fig. 3 zu erkennen ist, der Schrägbereich zwischen erster Umbiegung 131b und zweiter Umbiegung 132b in etwa in die Richtung des Pumpenkammerbodens 117 aufweist, wird hier ein strömungsgünstiger und verwirbelungsarmer Übergang geschaffen. Dieser ist sowohl gut für eine verbesserte Förderleistung der Pumpe als auch für eine Geräuschentwicklung. Durch das Verringern des Spaltes zwischen Heizeinrichtung und Pumpenkammerboden wird die Dichtwirkung verbessert, bei einem Verschwinden des Spaltes sogar deutlich. Des Weiteren wird der Dichtring 123b zwar durch die Durchmesservergrößerung etwas verlängert, aber nicht viel. Radiale Druckkräfte auf ihn ändern sich jedoch nicht bedeutend, so dass seine Vorspannung nahezu erhalten bleibt.
In Fig. 4 links ist in Abwandlung von Fig. 3 dargestellt, wie beim radial innenliegenden Dichtring 223b ein Spalt 239 zwischen innerem Haltevorsprung 236b des Pumpenkammerboden 217 und Heizeinrichtung 222 bzw. erster Umbiegung 231 b nach radial außen bei einer Raumtemperatur von etwa 20°C relativ groß ist. Er kann beispielsweise 1 mm bis 2 mm betragen. Wegen des radial innenliegenden Dichtrings 223b wird kein äußerer Haltevorsprung benötigt.
Bei dem vorbeschriebenen warmen Betrieb rechts in Fig. 4 mit Temperaturen von etwa 70°C des zu fördernden Fluids, etwa 50°C des Pumpenkammerboden 217 und des inneren Haltevorsprungs 236b sowie einer deutlich heißeren Heizeinrichtung 222 dehnt sich der Pumpenkammerboden 217 radial wieder stärker aus als die Heizeinrichtung 222, diesmal quasi ungehindert. Dadurch wird der Spalt 239 verringert, allerdings verschwindet er nicht, sondern bleibt erhalten mit einer Spaltweite von etwa der Hälfte, also beispielsweise nur noch etwa 1 mm. In diesem Fall wird im warmen Zustand auch eine strömungsgünstigere Anordnung erreicht mit einem verwirbelungsarmen Übergang vom Pumpenkammerboden 217 an die Heizeinrichtung 222 als äußere Pumpenkammerwandung. Allerdings wird hier der Dichtring 223b deutlich stärker in radialer Richtung verpresst, wobei die Vorspannung ansteigt aber auch die Dichtwirkung relativ gesehen zunimmt. Solange der Spalt 239 nicht völlig verschwindet, sind Heizeinrichtung 222 und Pumpengehäuse noch akustisch entkoppelt, was vorteilhaft ist. Gleichzeitig ist jedoch, wie aus dem Vergleich mit Fig. 3, insbesondere auf der rechten Seite, ersichtlich ist, der Übergang nicht so strömungsgünstig und verwirbelungsarm wie dort.
In einem weiteren Beispiel gemäß Fig. 5 weist eine Verformung 329 neben einer ersten Umbiegung 331 b und einer zweiten Umbiegung 332b eine dritte Umbiegung 333b auf. Eine nach rechts weisende Endkante 334b des Trägers 324 verläuft wieder ringartig, allerdings mit demselben Durchmesser wie der Träger 324. Durch die Verformung 329 wird also eine umlaufende Sicke im Träger 324 nach außen geschaffen. Der Bereich der Sicke wird dabei von einem inneren Haltevorsprung 336 des Pumpengehäuses überdeckt, so dass kein die Wasserströmung ungünstig beeinflussender Wirbelbereich entsteht. Ein Dichtring 323b ist ganz rechts am Ende des Trägers 324 im Bereich der rechten dritten Umbiegung 333b nach außen an einem äußeren Haltevorsprung 337b vorgesehen.
Fig. 6 zeigt ein nochmals weiteres Beispiel einer Verformung ähnlich Fig. 5, allerdings mit radial innenliegendem Dichtring 423b. Der Vorteil hierbei liegt darin, dass ein Übergang vom Pumpenkammerboden 417 mit innerem Haltevorsprung 436b an den Schrägbereich zwischen erster Umbiegung 431 b und zweiter Umbiegung 432b in nahezu gleicher Richtung ausgebildet sein kann, was besonders strömungsgünstig und verwirbelungsarm ist.
Des Weiteren ist, wie auch bei Fig. 5, durch die Anordnung des Dichtrings 423b rechts von der Verformung 429 die Entfernung zu dem hier nicht dargestellten Heizelement auf der Heizeinrichtung 422 maximal. Dies bedeutet, dass der Dichtring 423b thermisch möglichst wenig belastet wird, da er ja an dem gut wärmeleitfähigen Metall des Träger 424 anliegt. Die Entfernung zu dem Heizelement wird durch eine solche Verformung mit dreifacher Umbiegung nochmals erhöht, vor allem auch deswegen, weil der Schrägbereich zwischen erster Umbiegung 431 b und zweiter Umbiegung 432b zusätzlich noch von kaltem Fluid angeströmt wird und deswegen den Träger 424 in diesem Bereich besonders stark herunterkühlt. Die Entfernung ist auch etwas größer im Vergleich zu einer Verformung entsprechend der Fig. 3 und 4.
Des Weiteren ist in diesem Fall die von der Verformung 429 gebildete Sicke nicht symmetrisch. Der Biegewinkel an der ersten Umbiegung 431 b ist in Bezug auf die Senkrechte zur Längsmittelachse L größer als bei der dritten Umbiegung 433b. Der Vorteil dabei liegt darin, dass im linken Schrägbereich eine möglichst gute strömungsgünstige Anpassung an den Pumpenkammerboden 417 und den inneren Haltevorsprung 436b erfolgen kann. Im rechten Schrägbereich kann entweder eine leichter herzustellende Verformung vorgesehen sein oder aber durch einen nahezu rechten Winkel, in dem der Dichtring 423b anliegt, eine dichtungsgerechte Ausbildung erreicht werden. Es ist bei dieser Ausgestaltung wie auch bei Fig. 5 die Endkante 434b des Trägers 424 mit dem gleichen Durchmesser versehen wie ein Mittelbereich des Trägers 424.
Ein Spalt 439 zwischen Pumpenkammerboden 417 bzw. innerem Haltevorsprung 436b und Träger 424 bzw. zweiter Umbiegung 432b kann entsprechend der Ausführungen zu den Figuren 3 und 4 bei Betriebstemperatur der Pumpe von etwa 70°C entweder noch vorhanden sein oder aber verschwinden. Dazu ist zuvor ausreichend ausgeführt worden.
In Fig. 7 ist eine Abwandlung von Fig. 6 dargestellt. Hier ist zwar auch quasi eine Verformung 529 nach Art einer nach innen gerichteten Sicke vorgesehen. Allerdings ist der linke Schrägbereich zwischen erster Umbiegung 531b und zweiter Umbiegung 532b sehr viel kürzer als der rechte Schrägbereich zwischen zweiter Umbiegung 532b und dritter Umbiegung 533b. Dadurch wird zum einen erreicht, dass der Durchmesser der Endkante 534b größer ist als im Mittelbereich des Trägers 524. Des Weiteren ist der genannte linke Schrägbereich sehr viel kürzer als bei Fig. 6, wodurch erreicht werden kann, dass das entlang strömende Fluid vom Pumpenkammerboden 517 schneller auf den beheizten Träger 524 bzw. die Heizeinrichtung 522 gelangt zur Aufwärmung. Allerdings ist auch der Dichtring 523b näher an einem Heizelement der Heizeinrichtung 522 und somit thermisch etwas mehr belastet.
In Fig. 8 ist eine Verformung 629 des Trägers 624 der Heizeinrichtung 622 ähnlich ausgebildet wie in Fig. 3, nur mit einer langgezogenen Rundung als zweite Umbiegung 632b nach der ersten Umbiegung 631 b. Diese Rundung entspricht in etwa einem äußeren Anliegen an dem Dichtring 623b. Auf der radial nach außen weisenden Seite sind an der zweiten Umbiegung 632b drei rippenartige rotationssymmetrische Vorsprünge 640 vorgesehen. Diese können sich, wie angedeutet, in den Dichtring 623b hineindrücken. Zum einen wirken sie als zusätzliche Dichtfläche und verbessern so die Dichtwirkung. Des weiteren bilden sie einen Verdrehschutz für den Dichtring 623b bei axialen und radialen Lastwechseln, insbesondere während des Zusammenbaus der Pumpe sowie bei unterschiedlichen Ausdehnungen bei Temperaturwechseln, wie es zuvor beschrieben worden ist. In der Praxis werden sich die rippenartigen Vorsprünge 640 so weit in den Dichtring 623b eindrücken, dass diese auch an den Bereichen der zweiten Umbiegung 632b dazwischen anliegt. Dies verbessert die Dichtwirkung zusätzlich.
Des Weiteren ist aus Fig. 8 zu erkennen, dass auch eine relativ großzügig gerundete Umbiegung an der Verformung 629 durch die zweite Umbiegung 632b sowohl einigermaßen strömungsgünstig ist als auch einen nicht zu großen Spalt ergibt. Wie eingangs erläutert worden ist, können die rippenartigen Vorsprünge 640 bei Herstellung der Verformung 629 eingearbeitet sein, beispielsweise durch Walzen oder Schmieden.
In Fig. 9 ist in einem auslaufenden Bereich nahe einer Endkante 734b eine dritte Umbiegung 733b nach radial außen und somit mit gleicher Krümmung wie die zweite Umbiegung 732b vorgesehen. Dadurch entstehen auf der Innenseite des Trägers 724 zwei rippenartige Vorsprünge 740 als eine Art Kanten, sind also nicht zusätzlich angeformt wie bei der Darstellung in Fig. 8, sondern durch einfaches Abbiegen entstanden. Auch sie können sich etwas in den Dichtring 723b hineindrücken und sowohl einen Verdrehschutz für den Dichtring 723b bilden als auch als zusätzliche Dichtflächen wirken.
In Fig. 10 ist in einer weiteren Abwandlung eine vereinfachte Verformung 829 des Trägers 824 dargestellt mit einer einzigen Umbiegung 831 b. So entsteht eine Art gekröpfter Träger 824 mit aufgeweiteter Kröpfung, so dass die Endkante 834b nicht in Richtung parallel zur Längsmittelachse L weist, sondern schräg nach außen. Eine solche Verformung 829 ist vor allem mit weniger Aufwand zu erreichen, da nur eine einzige Umbiegung benötigt wird. Durch den schrägen Bereich rechts neben der ersten Umbiegung 831 b, der in etwa in einem Winkel von 45° zur Längsmittelachse L steht, wird die Heizeinrichtung 822 sowohl in radialer als auch in axialer Richtung von dem Dichtring 823b gehalten.
Schließlich zeigt Fig. 11 eine nochmals weitere Variante einer Verformung 929 nach Art einer Kröpfung, allerdings mit im Gegensatz zu Fig. 10 radial außen liegendem Dichtring 923b und schräg nach innen weisender Endkante 934b. Wie gut zu erkennen ist, liegt hier der wesentliche Unterschied darin, dass es möglich ist, bei dieser Art von Verformung den Verlauf des Pumpenkammerbodens 917 mit dem Schrägbereich rechts von der ersten Umbiegung 931 b sehr gut aufzunehmen und weiterzuführen, was besonders strömungsgünstig ist. Dies kann auch noch durch genaues Abstimmen des Spaltes 939 auf das Wärmeausdehnungsverhalten von Kunststoff und Metall, wie zuvor erläutert, noch weiter verbessert werden.
Für den gemäß Fig. 1 linken Bereich der Pumpe 11 kann für die Dichtstelle, wie sie zuvor beschrieben worden ist, dasselbe gelten, insbesondere können Pumpengehäuse 12 und Heizeinrichtung 22 symmetrisch bzw. entsprechend ausgebildet sein. Alternativ kann jedoch, wie in Fig. 1 etwas zu erkennen ist, die Ausbildung einfacher sein, da die Aspekte der Strömungsbeeinflussung weniger bedeutsam sind, da ein Fluidstrom ja nicht umgelenkt werden muss in der Nähe des Auslasses 14.

Claims

Pumpe (11), insbesondere für Haushaltsgeräte wie Geschirrspüler, mit einem Pumpengehäuse (12) und einer Pumpenkammer (16) darin, in der sich ein Pumpenrad (18) dreht zur Förderung von Fluid bzw. Wasser, mit einer Heizeinrichtung (22, 122) für die Pumpe (11) an einer Pumpenkammerwandung oder als Pumpenkammerwandung, wobei die Heizeinrichtung (22, 122) rohrförmig ausgebildet ist und einen rohrförmigen Träger (24, 124) aufweist und mindestens ein Heizelement (26) auf dem Träger, wobei der Träger mindestens eine von der kontinuierlichen Rohrform abweichende Verformung (29a, 29b, 129) aufweist, wobei mindestens eine Verformung an beiden Endbereichen des Trägers vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verformung eine Umbiegung (31, 32, 131, 132) nach innen ist, wobei eine Verformung (29a, 29b, 129) mit mehrfach abwechselnd gebogenen Umbiegungen (31, 32, 131, 132, 231) ausgebildet ist, wobei eine Verformung im Endbereich des Trägers nach radial innen ausgebildet ist nach Art einer Stufe bzw. in Stufenform, wobei dazu zwei abgerundete Abwinklungen mit abwechselnder Umbiegung bzw. Abbiegung vorgesehen sind mit unterschiedlicher Krümmung, so dass die Endkante (34, 134) des Trägers einen geringeren Durchmesser aufweist als der überwiegende Mittelbereich des Trägers, wobei die Verformung (29a, 29b, 129) an beiden Endbereichen des Trägers (24, 124) radial nach innen ausgebildet ist und an der Außenseite der Verformung ein umlaufender Dichtring (23, 123) angeordnet ist zur dichtenden Anlage an einen äußeren, umlaufenden Haltevorsprung (137) des Pumpengehäuses (12), wobei radial innerhalb der Verformung ein weiterer umlaufender innerer Haltevorsprung (136) des Pumpengehäuses (12) vorgesehen ist mit geringem radialem Abstand zu der Innenseite der Verformung bei Betriebstemperatur der Pumpe (11) von etwa Raumtemperatur, wobei dieser radiale Abstand so ausgebildet ist, dass er bei Betriebstemperatur der Pumpe bzw. des Pumpengehäuses oder des Haltevorsprungs von etwa 60°C bis 80°C durch Ausdehnung des Pumpengehäuses verschwindet und der innere Haltevorsprung an der Innenseite der Verformung anliegt.
Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu Dichtzwecken die Heizeinrichtung (22, 122) bzw. der Träger (24, 124) an einem radial inneren oder äußeren, in Längsrichtung des Trägers überlappenden Haltevorsprung (136) des Pumpengehäuses (12) dichtend anliegt, insbesondere unter Zwischenlage eines umlaufenden Dichtrings (23, 123).
Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kontinuierliche Rohrform des Trägers (24, 124) eine zylindrische Rohrform ist, vorzugsweise mit gerade abgeschnittenen Enden (34, 134).
Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung (29a, 29b, 129) gleichartig an beiden Endbereichen ausgebildet ist.
Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verformung (29a, 29b, 129) rotationssymmetrisch um eine Mittellängsachse des Trägers (24, 124) ausgebildet ist.
Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Heizelement (26) Abstand zu den Verformungen (29, 129) aufweist und insbesondere bei Verformungen an beiden Endbereichen das Heizelement auf einen mittleren Bereich (28) des Trägers (24, 124) begrenzt ist mit Abstand von 10% bis 30% der Länge des Trägers zu den Endbereichen.
Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein einziges Heizelement (26) vorgesehen ist, welches sich im Wesentlichen um den Träger (24, 124) herum erstreckt und vorzugsweise den größten Bereich des Trägers (24, 124) einnimmt bzw. bedeckt in einer Mittelzone (28) mit Abstand von etwa 10% bis 30% der Länge des Trägers zu den Endbereichen.
Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich zur Anlage eines umlaufenden Dichtrings (23, 123, 623b) an dem Träger (624) rippenartige Vorsprünge (640) vorgesehen sind, insbesondere auch umlaufend, zum Einpressen in den Dichtring (23, 123, 623b) als Schutz gegen Verdrehen oder Verrutschen des Dichtrings.