EP2754900A1 - Impeller pump - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Impellerpumpe zur Förderung eines Mediums.The invention relates to an impeller pump for conveying a medium.
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Impellerpumpe zu schaffen, mit der Probleme des Stands der Technik ausgeräumt werden können und es insbesondere möglich ist, ein Aufheizen eines von der Impellerpumpe geförderten Mediums zu verbessern.The invention has for its object to provide an impeller pump mentioned above, can be eliminated with the problems of the prior art and it is particularly possible to improve a heating of a pumped by the impeller medium.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Impellerpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.This object is achieved by an impeller pump with the features of claim 1. Advantageous and preferred embodiments of the invention are the subject of further claims and are explained in more detail below. The wording of the claims is incorporated herein by express reference.
Es ist vorgesehen, dass die Impellerpumpe ein Pumpengehäuse mit einer Pumpenkammer, Einlass und Auslass aufweist. In der Pumpenkammer ist ein Impeller im Förderweg des Mediums hinter dem Einlass und vor dem Auslass vorgesehen. Des Weiteren ist eine Heizeinrichtung zum Aufheizen des geförderten Mediums vorgesehen, die zumindest einen Teil einer Außenwandung der Pumpenkammer bildet. Der Impeller ist dabei an bzw. über einem Pumpenkammerboden angeordnet. Die Pumpenkammer erstreckt sich davon ausgehend ringförmig um den Impeller und von dem Pumpenkammerboden weg, vorteilhaft entlang der axialen Richtung bzw. der Längsmittelachse. Der Auslass ist an einem in dieser axialen Richtung der Impellerpumpe gesehen von dem Pumpenkammerboden weg weisenden Bereich der Pumpenkammer angeordnet. Dies bedeutet, dass das zu fördernde und aufzuheizende Medium durch den Einlass in die Pumpenkammer eintritt, von dem Impeller bewegt bzw. gefördert wird in die Pumpenkammer hinein und an der Heizeinrichtung entlang. Dann tritt das geförderte und aufgeheizte Medium zum Auslass aus der Pumpenkammer und der gesamten Impellerpumpe aus.It is envisaged that the impeller pump has a pump housing with a pump chamber, inlet and outlet. In the pump chamber, an impeller is provided in the conveying path of the medium behind the inlet and in front of the outlet. Furthermore, a heating device for heating the conveyed medium is provided, which forms at least part of an outer wall of the pump chamber. The impeller is arranged on or above a pump chamber floor. Starting from this, the pump chamber extends annularly around the impeller and away from the pump chamber bottom, advantageously along the axial direction or the longitudinal center axis. The outlet is arranged on a region of the pump chamber facing away from the pump chamber bottom in this axial direction of the impeller pump. This means that the medium to be pumped and heated through the inlet enters the pump chamber, is moved by the impeller or is conveyed into the pump chamber and along the heater along. Then, the conveyed and heated medium exits to the outlet from the pump chamber and the entire impeller pump.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass sich die Querschnittsfläche der Pumpenkammer in der axialen Richtung der Längsmittelachse der Impellerpumpe weg von dem Pumpenkammerboden hin zum Auslass bzw. in Richtung zum Auslass verringert. Durch diese Verringerung der Querschnittsfläche der Pumpenkammer wird die Strömungsgeschwindigkeit des geförderten Mediums stromabwärts bzw. in Richtung zum Auslass hin erhöht. So kann einerseits eine Überhitzung der Heizeinrichtung vermieden werden. Des Weiteren kann das geförderte Medium möglichst gut beheizt werden.According to the invention, it is provided that the cross-sectional area of the pump chamber in the axial direction of the longitudinal central axis of the impeller pump is reduced away from the pump chamber bottom toward the outlet or toward the outlet. This reduction in the cross-sectional area of the pump chamber increases the flow rate of the pumped medium downstream or toward the outlet. So on the one hand overheating of the heater can be avoided. Furthermore, the conveyed medium can be heated as well as possible.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann sich die Querschnittsfläche der Pumpenkammer in axialer Richtung bzw. entlang der Längsmittelachse der Impellerpumpe weg vom Pumpenkammerboden hin zum Auslass monoton verringern. Besonders bevorzugt kann sie sich streng monoton verringern, also weist sie einen stetig kleiner werdenden Querschnitt auf. Die Verringerung kann durch eine schräge Wand der Pumpenkammer erreicht werden, nämlich Innenwandung und/oder die Außenwandung. Ein Winkel der schrägen Wandung der Pumpenkammer zur Längsmittelachse der Impellerpumpe kann dabei gering sein, vorteilhaft von 3° bis 25° reichen, besonders vorteilhaft von 5° bis 15°.In an advantageous embodiment of the invention, the cross-sectional area of the pump chamber in the axial direction or along the longitudinal central axis of the impeller pump away from the pump chamber bottom toward the outlet monotonically decrease. More preferably, it can be strictly monotonically reduced, so it has a steadily decreasing cross-section. The reduction can be achieved by an inclined wall of the pump chamber, namely inner wall and / or the outer wall. An angle of the oblique wall of the pump chamber to the longitudinal central axis of the impeller pump can be low, advantageously ranging from 3 ° to 25 °, particularly advantageously from 5 ° to 15 °.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest die Außenwandung der Pumpenkammer derart schräg gestellt bzw. nach innen geneigt mit einem entsprechenden Winkel. Wird die Außenwandung der Pumpenkammer im Wesentlichen oder vollständig von der Heizeinrichtung gebildet, so kann diese rohrförmig ausgebildet sein. Sie kann vorteilhaft konisch vom Pumpenkammerboden weg weisend verjüngt ausgebildet sein und so die Reduzierung des Querschnitts bzw. der Querschnittsfläche bewirken. Vorzugsweise ist die Heizeinrichtung bzw. die Außenwandung der Pumpenkammer rotationssymmetrisch zur Längsmittelachse. So ist eine günstige Form für eine vorteilhafte Strömung erreicht. Des Weiteren ist so eine gute Herstellbarkeit gegeben.In one embodiment of the invention, at least the outer wall of the pump chamber is so inclined or inclined inwards with a corresponding angle. If the outer wall of the pump chamber is formed substantially or completely by the heating device, then this may be tubular. It may advantageously be tapered conically away from the pump chamber floor pointing away and thus cause the reduction of the cross-section or the cross-sectional area. Preferably, the heating device or the outer wall of the pump chamber is rotationally symmetrical to the longitudinal central axis. So a favorable shape for an advantageous flow is achieved. Furthermore, such a good manufacturability is given.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass nicht nur eine Außenwandung schräg zur Längsmittelachse verlaufen kann bzw. die Verringerung der Querschnittsfläche der Pumpenkammer bewirkt, sondern auch eine radial innere Innenwandung der Pumpenkammer kann schräg gestellt sein. Dabei ist sie vorteilhaft nach außen schräg gestellt für eine noch geringere Querschnittsfläche. Ein Winkel kann hier in einem vorgenannten Bereich liegen.In a further embodiment of the invention can be provided that not only an outer wall can extend obliquely to the longitudinal center axis or causes the reduction of the cross-sectional area of the pump chamber, but also a radially inner inner wall of the pump chamber can be made obliquely. In this case, it is advantageously tilted outwards for an even smaller cross-sectional area. An angle can lie here in an aforementioned range.
Bevorzugt verläuft die Innenwandung der Pumpenkammer gerade, so dass sie also parallel zur Längsmittelachse der Impellerpumpe verläuft. Der von ihr gebildete Querschnitt bzw. ihr Radius sollte gleich sein, dies sollte auch für ihre Form gelten.Preferably, the inner wall of the pump chamber is straight, so that it runs parallel to the longitudinal center axis of the impeller pump. The cross section formed by her or her radius should be the same, this should also apply to their shape.
Im verjüngten Bereich der Heizeinrichtung bzw. Wandung der Pumpenkammer kann eine Flächenleistung der Beheizung gleich bleiben, so dass in diesem Bereich insgesamt wegen der verringerten Fläche weniger Heizleistung erzeugt wird. Alternativ kann die Flächenleistung zunehmen, vorteilhaft um 5% bis 25% oder sogar 50%. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass in axialer Richtung der Pumpe eine Leistung pro Höheneinheit in etwa gleich bleibt für die Heizeinrichtung. So liegt ebenfalls nahe dem Auslass aus der Pumpenkammer eine erhöhte Flächenleistung vor und somit wird wegen der hier erhöhten Strömungsgeschwindigkeit das geförderte Medium noch einmal mehr erhitzt.In the tapered region of the heating device or wall of the pump chamber, a surface power of the heating can remain the same, so that less heating power is generated overall in this area because of the reduced area. Alternatively, the area performance may increase, advantageously by 5% to 25% or even 50%. It can be provided, for example, that in the axial direction of the pump, a power per unit height remains approximately the same for the heater. So there is also near the outlet from the pump chamber before an increased area performance and thus because of the increased flow rate here, the pumped medium is heated even more.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann sich die Heizeinrichtung vom Pumpenkammerboden bis kurz vor die axiale Höhe des Auslasses erstrecken. Dabei überragt sie den Impeller vorteilhaft zumindest in axialer Richtung hin zum Auslass, vorteilhaft um ein Mehrfaches der Höhe des Impellers. In axialer Richtung weg vom Auslass kann die Heizeinrichtung den Impeller ebenfalls etwas überragen, hier vorteilhaft jedoch nur geringfügig. Insbesondere sollte eine Beheizung bzw. ein Heizelement der Heizeinrichtung in dieser Richtung den Impeller nur geringfügig überragen, da in diesen Bereich hinein die Förderung von Medium geringer ist.In an advantageous embodiment of the invention, the heater may extend from the bottom of the pump chamber to just before the axial height of the outlet. It projects beyond the impeller advantageous at least in the axial direction to the outlet, advantageously by a multiple of the height of the impeller. In the axial direction away from the outlet, the heater may also slightly project beyond the impeller, but here advantageously only slightly. In particular, a heating or a heating element of the heating device in this direction should only project slightly beyond the impeller, since in this area the delivery of medium is less.
Die Heizeinrichtung bzw. eine Beheizung oder ein Heizelement der Heizeinrichtung sollte mindestens um den größten Teil der Pumpenkammer umlaufen. Vorteilhaft sind dies mindestens 70%, besonders vorteilhaft läuft sie vollständig um. Dabei wird unter Heizeinrichtung sowohl ein Träger als auch eine darauf angeordnete Beheizung bzw. eines oder mehrere Heizelemente verstanden. Eine Beheizung an der Heizeinrichtung ist flächendeckend oder über eine Fläche verteilt vorgesehen, beispielsweise in Bahnen oder in Feldern. Hierzu können ein oder mehrere Heizelemente vorgesehen sein, die der Fachmann jedoch aus dem Stand der Technik kennt und die vorteilhaft Dünnschicht- oder Dickschichtheizelemente sind.The heating device or a heating or a heating element of the heating device should at least circulate around the largest part of the pump chamber. This is advantageous at least 70%, particularly advantageous it runs completely. In this case, the term heating device is understood to mean both a carrier and a heating arranged on it or one or more heating elements. A heating of the heating device is provided on a surface or distributed over a surface, for example in tracks or in fields. For this purpose, one or more heating elements may be provided, which, however, the person skilled in the art knows from the prior art and which are advantageously thin-film or thick-film heating elements.
Die Beheizung sollte an der außerhalb der Pumpenkammer liegenden Seite der Heizeinrichtung vorgesehen sein. So werden Korrosionsprobleme sowie Isolationsprobleme vermieden bzw. sind geringer und ein elektrischer Anschluss wird einfacher.The heating should be provided on the side of the heater outside the pump chamber. So corrosion problems and insulation problems are avoided or are less and an electrical connection is easier.
In nochmals weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Einlass bis kurz vor den Impeller in die Pumpenkammer hinein reichen. Er kann bei weniger als 50% der Höhe der Pumpenkammer in axialer Richtung enden, beispielsweise bei etwa 20% oder 30% bis 40%. Somit liegt der Einlass eben nahe am Impeller. Die Pumpenkammer weist im Wesentlichen nur einerseits den Bereich auf, in dem der Impeller läuft bzw. den der Impeller benötigt, und andererseits den Bereich, der sich ringartig um den Impeller herum erstreckt und sich im Förderweg des Mediums an diesen anschließt.In yet another embodiment of the invention, the inlet may extend into the pump chamber until just before the impeller. It can work at less than 50% of the height of the pump chamber in the axial direction, for example at about 20% or 30% to 40%. Thus, the inlet is just close to the impeller. The pump chamber has essentially only the one hand on the area in which the impeller runs or needs the impeller, and on the other hand, the area which extends around the annular ring around the impeller and in the conveying path of the medium adjoins this.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränkt die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.These and other features will become apparent from the claims but also from the description and drawings, wherein the individual features each alone or more in the form of sub-combinations in an embodiment of the invention and in other fields be realized and advantageous and protectable Represent embodiments for which protection is claimed here. The subdivision of the application into individual sections as well as intermediate headings does not restrict the general validity of the statements made thereunder.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
-
Fig. 1 eine seitliche Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Pumpe mit einer durch eine konische Form einer Außenwandung verjüngten Pumpenkammer, -
Fig. 2 eine Abwandlung der Pumpe ausFig. 1 mit einer durch eine konische Form von Innenwandung und Außenwandung verjüngten Pumpenkammer und -
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Pumpe ausFig. 1 .
-
Fig. 1 3 is a side sectional view through a pump according to the invention with a pump chamber tapered by a conical shape of an outer wall; -
Fig. 2 a modification of the pumpFig. 1 with a tapered by a conical shape of inner wall and outer wall pump chamber and -
Fig. 3 a plan view of the pumpFig. 1 ,
In der
Knapp oberhalb des Pumpenkammerbodens 21 dreht sich ein Impeller 23, der bis knapp an den Einlass 15 reicht, wobei er über eine Motorwelle 24 von einem nicht dargestellten Pumpenmotor angetrieben wird. Die Drehrichtung des Impellers 23 ist dabei in der
Es ist zu erkennen, dass das Pumpengehäuse 12 gemäß
Die Außenwandung 19 verläuft ebenfalls gerade, steht aber mit einem Winkel α von etwa 10° zu der Senkrechten zum Pumpenkammerboden 21. Somit ist die Außenwandung 19 also um α = 10° nach innen gekippt bzw. schräg gestellt.The
Des Weiteren ist zu erkennen, dass die Innenwandung 20 einstückig mit dem Einlass 15 ausgebildet ist sowie dem oberen, quasi als Deckel ausgebildeten Bereich des Pumpengehäuses 12, von dem auch der Auslass 16 einstückig abgeht. Dieses Teil ist vorteilhaft aus Kunststoff gefertigt. Der größte Bereich der Außenwandung 19 ist als Heizeinrichtung 26 ausgebildet, wie es zwar grundsätzlich auch von der Außenwandung der
Rechts in der
Die hauptsächliche technische Wirkung der Verringerung der Querschnittsfläche bzw. der Verjüngung der Pumpenkammer 13 von unten nach oben besteht darin, dass hier die Strömungsgeschwindigkeit erhöht wird. Dies begünstigt eine Wärmeabnahme von der Heizeinrichtung 26. Gerade im Zusammenhang mit der links dargestellten Heizeinrichtung 26 mit nach oben zunehmender Flächenleistung der Beheizung ist dies von Vorteil. So kann eine bessere Beheizung des geförderten Mediums bzw. der geförderten Flüssigkeit erreicht werden ohne lokale Überhitzung der Heizeinrichtung 26.The main technical effect of the reduction of the cross-sectional area or the taper of the
Es ist zu erkennen, dass die Außenwandung 19 oberhalb der Heizeinrichtung 26 von dem Kunststoffteil des Pumpengehäuses 12 gebildet wird. Ein abgedichteter Anschluss zwischen diesen beiden Teilen ist für den Fachmann leicht zu realisieren, beispielsweise mittels Gummidichtungen. Zwar könnte die Heizeinrichtung 26 auch noch höher geführt werden, dann jedoch gibt es konstruktive Probleme wegen des Auslasses 16. In ähnlicher Form kann eine Abdichtung auch zwischen dem unteren Bereich der Heizeinrichtung 26 bzw. 26' und dem Pumpenkammerboden 21 erfolgen.It can be seen that the
In der vereinfacht dargestellten Abwandlung der Erfindung als Pumpe 111 gemäß
Bezüglich der Heizeinrichtung 126 als Großteil der Außenwandung 119 der Pumpenkammer 113 ist lediglich allgemein ein flächiges Heizelement 128 dargestellt. Für dieses Heizelement 128 können dieselben Ausgestaltungsmöglichkeiten wie bei der
Die Draufsicht auf die Pumpe 11 gemäß
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