EP3309405A1 - Pumpengehäuse und flüssigkeitspumpe mit pumpengehäuse - Google Patents

Pumpengehäuse und flüssigkeitspumpe mit pumpengehäuse Download PDF

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EP3309405A1
EP3309405A1 EP17195590.9A EP17195590A EP3309405A1 EP 3309405 A1 EP3309405 A1 EP 3309405A1 EP 17195590 A EP17195590 A EP 17195590A EP 3309405 A1 EP3309405 A1 EP 3309405A1
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EP
European Patent Office
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pump housing
housing
pump
motor
flow
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17195590.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Georg Blaser
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Deutsche Vortex GmbH and Co KG
Original Assignee
Deutsche Vortex GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Deutsche Vortex GmbH and Co KG filed Critical Deutsche Vortex GmbH and Co KG
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    • F05D2250/50—Inlet or outlet
    • F05D2250/51—Inlet

Definitions

  • the invention relates to a pump housing for a liquid pump and a liquid pump comprising a pump housing, a motor housing connected to the pump housing and a motor device with a rotor unit received between the pump housing and the motor housing.
  • the liquid pump is, for example, a water pump, in particular a service water pump, a coolant pump, a pump for a solar fluid in a solar system or the like.
  • liquid pumps for conveying water or water mixtures, in particular a glycol-water mixture are also generally referred to as water pumps.
  • Liquid pumps and associated pump housings are well known. It is for example off DE 202009017996 U1 a motor device with an electric motor designed as a spherical motor, wherein a rotor core or a rotor shell at least partially has a hemispherical shape or Kalottenform and is mounted spherically. Such pumps are also referred to as spherical motor pumps.
  • the rotatably connected to the rotor core or the rotor shell impeller is arranged in a housing chamber of the pump housing, wherein a liquid is sucked in via a suction or inlet nozzle and conveyed away via a pressure or discharge nozzle.
  • a pump housing for a liquid pump in particular a water pump or a pump for a glycol-water mixture is provided with a connecting portion for connection to a motor housing, with a housing chamber in which an impeller one between the pump housing and the Rotor housing accommodated rotor unit of a motor device can be arranged, with a coaxially arranged to an ideal axis of rotation of the impeller inlet nozzle, arranged with a transversely to the ideal axis of rotation drain pipe and with a spiral around the ideal axis of rotation extending into the outlet nozzle flow channel, wherein in the inlet nozzle a flow rectifier is arranged, by means of which a flowing through the inlet nozzle fluid stream into a plurality of separate, at least substantially linearly aligned partial streams is divisible.
  • the connecting portion has in one embodiment a thread for connection to the motor housing.
  • a flange connection is provided by means of connecting screws.
  • the housing parts are inserted into each other.
  • the connection is secured in one embodiment by means of a ffermanschette.
  • the motor housing is inserted into the pump housing, wherein the pump housing has an external thread for the stermanschette.
  • the pump housing and the motor housing together serve to receive a motor device of the liquid pump, wherein the motor device has a rotor unit with an impeller. At least the impeller of the rotor unit is arranged in the housing chamber, so that upon rotation of the impeller, a liquid is sucked in via the suction or inlet nozzle and conveyed away via the pressure or discharge nozzle.
  • a flow rectifier or flow laminator is arranged in the inlet connection.
  • flow straightener designate a fluidic device that greatly reduces turbulence in a flow and thus converts a turbulent flow into an at least largely laminar flow.
  • the laminar flow also causes a better removal of trapped air in the liquid.
  • the impeller is supplied with an at least substantially laminar flow.
  • the laminar flow reduces pump losses and improves pump efficiency. This is particularly advantageous when using the pump housing with a designed as a spherical motor electric motor.
  • the rotor unit performs a tumbling motion about an ideal axis of rotation, wherein by the flow straightener or laminator smoother running can be achieved.
  • the flow straightener or laminator and a rotation of a liquid column is prevented in the inlet nozzle.
  • especially at Use in a pump for a mixture for example a glycol-water mixture, prevents the mixture from foaming up and / or from forming air bubbles in the region of the inlet nozzle.
  • the direction of the ideal axis of rotation of the rotor unit is also referred to as the axial direction of the pump housing.
  • the flow rectifier on a central hub and a plurality of radially projecting from the central hub fins Preferably, the slats are arranged such that a division into several partial flows of the same size takes place.
  • the hub itself is designed in one embodiment as a hollow tube or full tube with a circular cross-section. In other embodiments, a crossing point of the slats serves as a hub.
  • the flow straightener has a tube bundle structure, wherein tubes of the tube bundle structure each have a circular or polygonal, in particular hexagonal, cross section.
  • the number, shape and size of the tubes can be selected depending on the application by the skilled person.
  • the tubes are arranged in a gap to avoid stagnation points in the fluid flow.
  • the tubes of a flow rectifier preferably have the same cross sections for a subdivision into part streams of the same size.
  • the discharge nozzle protrudes radially from the intake manifold to a base body of the pump housing.
  • the inlet nozzle and the outlet nozzle lie in a common plane. This arrangement may be advantageous in particular with regard to installation of the pump housing in a line system.
  • fluidically advantageous embodiment of the discharge nozzle protrudes tangentially to the inlet nozzle of the main body of the pump housing.
  • the helical flow channel may be appropriately shaped by those skilled in the art to optimize flow through the pump housing.
  • the spiral flow channel for this purpose has an oval cross-section.
  • the spiral Flow channel is provided at least one guide for influencing the flow.
  • the pump housing is preferably made of plastic, in particular of polyamide (PA), polyphenylene ether (PPE) and / or PPE blend.
  • PPE blend is a mixture comprising PPE and at least one further polymer or copolymer, for example polystyrene, a styrene-butadiene copolymer and / or polyamide.
  • a filler may be mixed in the plastic.
  • a central region of the flow rectifier protrudes from an outlet end of the inlet connection piece facing the rotor unit in the direction of the rotor unit.
  • a liquid pump including a pump housing, a motor housing connected to the pump housing, and a motor device having a rotor unit received between the pump housing and the motor housing, the pump housing having a connection portion for connection with a motor housing, a housing chamber in which an impeller the rotor unit is arranged, a coaxially arranged to an ideal axis of rotation of the impeller inlet nozzle, a transverse to the ideal axis of rotation arranged drain pipe and a spirally extending around the ideal axis of rotation, opening into the discharge nozzle flow channel, and wherein a flow rectifier is arranged in the inlet nozzle , by means of which a fluid stream flowing through the inlet nozzle can be subdivided into a plurality of separate, at least substantially linearly aligned partial streams.
  • the pump housing and / or the flow rectifier preferably have at least partially the features described above.
  • a liquid pump comprising a pump housing and a motor housing connected to the pump housing, wherein a radial seal is arranged between the pump housing and the motor housing.
  • a radial seal instead of a conventional axial seal is particularly advantageous in a pump housing made of plastic, wherein a sealing surface can be provided with a high surface quality, on which rests, for example, designed as a sealing ring radial seal.
  • the radial seal also permits relative movement of the pump housing and the motor housing about a longitudinal axis, for example for alignment of a cable outlet provided on the motor housing.
  • the radial seal can be advantageously used both in combination with the flow rectifier and in a pump housing without flow straightener.
  • a fluid pump comprising a pump housing and a motor housing connected to the pump housing, wherein a connection of the pump housing to the motor housing is secured by means of a flanged cuff.
  • the pump housing and the motor housing are screwed together, for example.
  • a housing part is inserted into the other housing part, wherein preferably the motor housing is inserted into the pump housing.
  • the motor device of the liquid pump has a designed as a spherical motor electric motor, wherein a rotor core or a rotor shell at least partially has a hemispherical shape or Kalottenform and is mounted spherically.
  • Such ball motors are characterized by a durable wear-free and robust operation.
  • Fig. 1 schematically shows a sectional side view of a detail of a liquid pump 1 with a pump housing 2, a connected to the pump housing 2 motor housing 3, and a partially illustrated motor device 4 with a recorded between the pump housing 2 and the motor housing 3 rotor unit 41.
  • the pump housing 2 and the motor housing 3 are screwed together in one embodiment, wherein an internal thread is provided on a connecting portion 20 of the pump housing 2 for this purpose.
  • the motor housing 3 is inserted into the pump housing 2, wherein between the pump housing 2 and the motor housing 3 designed as a sealing ring radial seal 5 is arranged.
  • a flared collar 8 indicated schematically by a dashed line is provided, wherein a separation of the motor housing 3 from the pump housing 2 is possible only with destruction of the sleeve 8.
  • the radial seal 5 allows a relative movement of the pump housing 2 and the motor housing 3 about a longitudinal axis, for example, for an orientation of a provided on the motor housing 3 cable outlet (not shown).
  • a screw connection is provided, wherein an external thread is provided on the connecting portion 20 of the pump housing 2 for this purpose.
  • the connecting portion 20 of the pump housing 2 on locking elements for locking with the motor housing 3.
  • the latching connection is designed in one embodiment such that a relative movement of the pump housing 2 and the motor housing 3 about a longitudinal axis at least in one limited area is possible.
  • a flanged sleeve 8 may be provided, which serves to secure the screw or locking connection of the motor housing 3 with the pump housing 2.
  • the liquid-conveying rotor unit 41 is sealingly separated by a partition 6 from a stator, not shown, of the motor device 4.
  • the partition wall 6 is fastened in the exemplary embodiment to the engine housing 3 shown schematically.
  • the rotor unit 41 comprises a support body 42 to which a rotor core 43 is fixed.
  • the rotor core 43 is, for example, a permanent magnet. Due to the permanent magnetic stabilization forces can be dispensed with support elements.
  • the rotor core 43 is sealed by a jacket 44 against the conveyed liquid. At edge regions of the casing 44, sealing elements, not shown, are preferably provided.
  • the rotor unit 41 is rotatably mounted with a bearing cup 45 on a designed as a ball bearing, provided on the partition wall 6 sliding body 61, so that the rotor unit 41 can perform a tumbling motion about an ideal axis of rotation I. Between the casing 44 and the partition wall 6, a gap is formed, which allows the tumbling movement of the rotor unit 1.
  • the rotor unit 41 comprises an impeller 47 with blades 48.
  • the support body 42 and the impeller 47, the pump housing 2 and the motor housing 3 are each designed as plastic parts in the illustrated embodiment.
  • the partition wall 6 and the sheath 44 are made as deep-drawn parts of a thermoformable, non-rusting material.
  • a thermoformable, non-rusting material for example, stainless steel, in particular a chromium-nickel steel, preferably a chromium-nickel-molybdenum steel, is used for the dividing wall 6 and the casing 44.
  • the partition wall 6 is at least partially further coated with an electrically insulating material.
  • pump housing 2 comprises a housing chamber 21, in which the impeller 47 of the rotor unit 41 is arranged, a coaxial with the ideal axis of rotation I of the impeller 47 arranged inlet nozzle 22, a discharge nozzle 23 and a spiral, opening into the outlet nozzle 23 flow channel 24th
  • the outlet pipe 23 is transversely, in particular perpendicular to the ideal axis of rotation I of the impeller 47 and thus arranged transversely to the inlet nozzle.
  • the flow channel 24 extends in a spiral around the ideal axis of rotation I of the impeller 47th receiving housing chamber 21 in a direction away from the motor housing 3 direction to the discharge nozzle 23, wherein a cross section of the flow channel 24 increases continuously.
  • the flow channel 24, as in Fig. 1 recognizable, an oval cross-section on.
  • a diffuser-like portion is provided, on which a widening of the outlet nozzle 23 takes place on a circular cross-section.
  • a flow rectifier 7 is arranged, by means of which a flowing through the inlet nozzle 22 fluid flow into a plurality of separate, at least substantially linearly aligned streams is subdivided.
  • the flow straightener 7 has a central hub 70 a plurality of radially projecting from the central hub 70 fins 71. In the illustrated embodiment, four at an angle of 90 ° to each other arranged slats 71 are provided, so that a subdivision into four quarter-circular partial flows takes place.
  • the hub 70 is designed as a solid material, so that no flow through the hub 70 itself takes place.
  • the outlet connection 23 projects tangentially to the inlet connection 22 from a main body of the pump housing 2.
  • the spiral flow channel 24 opens without further deflection in the outlet pipe 23.
  • This arrangement is particularly advantageous for fluidic considerations.
  • embodiments are also conceivable in which the outlet nozzle 23 protrudes radially to the inlet nozzle 22 from the main body of the pump housing 2 with a deflection of the fluid flow by approximately 90 °.
  • a flow channel 24 is provided which is bounded by an outer housing wall and an inner wall concentric thereto laterally and by the partition wall 6 and a housing bottom up and down.
  • one or more fluidic guide means for influencing the flow through the flow channel 24 is provided.
  • FIGS. 5 and 6 schematically show plan views of two alternative design of a flow straightener 107.
  • the flow straightener 107 according to the FIGS. 5 and 6 each have a tube bundle structure.
  • the tubes 72 of the tube bundle structure each have a circular cross-section.
  • the tubes 73 have a hexagonal cross-section.
  • the number, size and shape of the tubes 72, 73 is merely exemplary. Except the illustrated Tube sections are other designs conceivable, preferably partial flows of the same size are created.
  • Fig. 7 shows a perspective view of a front side of another embodiment of a pump housing 2 similar Fig. 4 , wherein the same reference numerals are used for the same or similar components.
  • flow rectifier 7 is provided, which has a central hub 70 and a plurality of radially projecting from the central hub 70 fins 71.
  • a central region of the flow rectifier 7 adjacent to the hub 70 protrudes from one of the rotor unit 41 (see FIG Fig. 1 ) facing outlet end of the inlet nozzle 22 in the direction of the rotor unit 41 from.
  • two screw 26 are provided for attachment of the pump housing 2 and thus the liquid pump at an installation location.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Pumpengehäuse (2) für eine Flüssigkeitspumpe umfassend einen Verbindungsabschnitt (20) zur Verbindung mit einem Motorgehäuse, eine Gehäusekammer (21), in welcher ein Laufrad (47) einer zwischen dem Pumpengehäuse (2) und dem Motorgehäuse (3) aufgenommenen Läufereinheit (41) einer Motorvorrichtung (4) anordenbar ist, einen koaxial zu einer idealen Drehachse (I) des Laufrads (47) angeordneten Zulaufstutzen (22), einen quer zu der idealen Drehachse (I) angeordneten Ablaufstutzen (23) und einen sich spiralförmig um die ideale Drehachse (I) erstreckenden, in den Ablaufstutzen (23) mündenden Strömungskanal (24), wobei in dem Zulaufstutzen (22) ein Strömungsgleichrichter (7, 107) angeordnet ist, mittels welchem ein durch den Zulaufstutzen (22) strömender Fluidstrom in mehrere, voneinander getrennte, zumindest im Wesentlichen linear ausgerichtete Teilströme unterteilbar ist. Die Erfindung betrifft weiter eine Flüssigkeitspumpe (1) umfassend ein Pumpengehäuse (2).

Description

    ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
  • Die Erfindung betrifft ein Pumpengehäuse für eine Flüssigkeitspumpe und eine Flüssigkeitspumpe umfassend ein Pumpengehäuse, ein mit dem Pumpengehäuse verbundenes Motorgehäuse und eine Motorvorrichtung mit einer zwischen dem Pumpengehäuse und dem Motorgehäuse aufgenommenen Läufereinheit.
  • Bei der Flüssigkeitspumpe handelt es sich beispielsweise um eine Wasserpumpe, insbesondere eine Brauchwasserpumpe, eine Kühlmittelpumpe, eine Pumpe für eine Solarflüssigkeit in einer Solaranlage oder dergleichen. Im Zusammenhang mit der Anmeldung werden Flüssigkeitspumpen für eine Förderung von Wasser oder Wasser-Gemischen, insbesondere einem Glykol-Wasser-Gemisch, auch allgemein als Wasserpumpen bezeichnet.
  • Flüssigkeitspumpen und zugehörige Pumpengehäuse sind allgemein bekannt. Dabei ist es beispielsweise aus DE 202009017996 U1 eine Motorvorrichtung mit einem als Kugelmotor gestalteten Elektromotor bekannt, wobei ein Rotorkern oder eine Rotorschale wenigstens abschnittsweise eine Halbkugelform oder Kalottenform aufweist und sphärisch gelagert ist. Derartige Pumpen werden auch als Kugelmotorpumpen bezeichnet. Das mit dem Rotorkern oder der Rotorschale drehfest verbundene Laufrad ist dabei in einer Gehäusekammer des Pumpengehäuses angeordnet, wobei eine Flüssigkeit über einen Saug- oder Zulaufstutzen angesaugt und über einen Druck- oder Ablaufstutzen abgefördert wird.
    • AUFGABE UND LÖSUNG
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Pumpengehäuse für eine Flüssigkeitspumpe und eine verbesserte Flüssigkeitspumpe umfassend ein Pumpengehäuse, zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch das Pumpengehäuse und die Pumpe mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 10, 11 und 12.
  • Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Pumpengehäuse für eine Flüssigkeitspumpe, insbesondere eine Wasserpumpe oder eine Pumpe für ein Glykol-Wasser-Gemisch, geschaffen, mit einem Verbindungsabschnitt zur Verbindung mit einem Motorgehäuse, mit einer Gehäusekammer, in welcher ein Laufrad einer zwischen dem Pumpengehäuse und dem Motorgehäuse aufgenommenen Läufereinheit einer Motorvorrichtung anordenbar ist, mit einem koaxial zu einer idealen Drehachse des Laufrads angeordneten Zulaufstutzen, mit einem quer zu der idealen Drehachse angeordneten Ablaufstutzen und mit einem sich spiralförmig um die ideale Drehachse erstreckenden, in den Ablaufstutzen mündenden Strömungskanal, wobei in dem Zulaufstutzen ein Strömungsgleichrichter angeordnet ist, mittels welchem ein durch den Zulaufstutzen strömender Fluidstrom in mehrere, voneinander getrennte, zumindest im Wesentlichen linear ausgerichtete Teilströme unterteilbar ist.
  • Der Verbindungsabschnitt weist in einer Ausgestaltung ein Gewinde zur Verbindung mit dem Motorgehäuse auf. In anderen Ausgestaltungen ist eine Flanschverbindung mittels Verbindungsschrauben vorgesehen. In wieder anderen Ausgestaltungen sind die Gehäuseteile ineinander eingesetzt. Die Verbindung ist in einer Ausgestaltung mittels einer Schraubmanschette gesichert. Vorzugsweise wird das Motorgehäuse in das Pumpengehäuse eingesetzt, wobei das Pumpengehäuse ein Außengewinde für die Schraubmanschette aufweist.
  • Das Pumpengehäuse und das Motorgehäuse dienen zusammen der Aufnahme einer Motorvorrichtung der Flüssigkeitspumpe, wobei die Motorvorrichtung eine Läufereinheit mit einem Laufrad aufweist. Zumindest das Laufrad der Läufereinheit ist in der Gehäusekammer angeordnet, sodass bei Drehung des Laufrads eine Flüssigkeit über den Saug- oder Zulaufstutzen angesaugt und über den Druck- oder Ablaufstutzen abgefördert wird. Erfindungsgemäß ist ein Strömungsgleichrichter oder Strömungslaminator in dem Zulaufstutzen angeordnet.
  • Die Begriffe "Strömungsgleichrichter", "Strömungslaminator" oder kurz "Laminator" bezeichnen im Zusammenhang mit der Anmeldung eine strömungstechnische Vorrichtung, die Turbulenzen in einer Strömung stark reduziert und so eine turbulente Strömung in eine zumindest weitgehend laminare Strömung überführt. Die laminare Strömung bewirkt auch eine bessere Abfuhr von in der Flüssigkeit eingeschlossener Luft.
  • Durch den Strömungsgleichrichter oder Laminator wird dem Laufrad eine zumindest im Wesentlichen laminare Strömung zugeführt. Dank der laminaren Strömung werden Verluste an der Pumpe reduziert und ein Wirkungsgrad der Pumpe verbessert. Dies ist insbesondere bei Verwendung des Pumpengehäuses mit einem als Kugelmotor gestalteten Elektromotor vorteilhaft. Bei einem derartigen Motor führt die Läufereinheit eine Taumelbewegung um eine ideale Drehachse aus, wobei durch den Strömungsgleichrichter oder Laminator eine höhere Laufruhe erzielbar ist. Durch den Strömungsgleichrichter oder Laminator wird auch eine Rotation einer Flüssigkeitssäule im Zulaufstutzen verhindert. Zudem wird insbesondere bei Verwendung in einer Pumpe für ein Gemisch, beispielsweise ein Glykol-Wasser-Gemisch, verhindert, dass das Gemisch aufschäumt und/oder dass sich im Bereich des Zulaufstutzens Luftblasen bilden.
  • Die Richtung der idealen Drehachse der Läufereinheit wird auch als Axialrichtung des Pumpengehäuses bezeichnet.
  • Für eine Stabilisierung oder Laminarisierung der Strömung sind dem Fachmann verschiedene Maßnahmen bekannt.
  • In einer Ausgestaltung weist der der Strömungsgleichrichter eine zentrale Nabe und mehrere, von der zentralen Nabe radial abragende Lamellen auf. Vorzugsweise sind die Lamellen derart angeordnet, dass eine Aufteilung in mehrere Teilströme gleicher Größe erfolgt. Die Nabe selbst ist in einer Ausgestaltung als Hohlrohr oder Vollrohr mit kreisförmigem Querschnitt gestaltet. In anderen Ausgestaltungen dient ein Kreuzungspunkt der Lamellen als Nabe.
  • In einer alternativen Ausgestaltung weist der Strömungsgleichrichter eine Rohrbündelstruktur auf, wobei Rohre der Rohrbündelstruktur jeweils einen kreisförmigen oder mehreckigen, insbesondere sechseckigen Querschnitt aufweisen. Die Zahl, Form und Größe der Rohre ist je nach Anwendungsfall durch den Fachmann geeignet wählbar. Vorzugsweise sind die Rohre auf Lücke angeordnet, um Staupunkte in dem Fluidstrom zu vermeiden. Die Rohre eines Strömungsgleichrichters weisen vorzugsweise gleiche Querschnitte für eine Unterteilung in Teilströme gleicher Größe auf.
  • In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Ablaufstutzen radial zu dem Zulaufstutzen von einem Grundkörper des Pumpengehäuses abragt. Bei einer derartigen Gestaltung liegen der Zulaufstutzen und der Ablaufstutzen in einer gemeinsamen Ebene. Diese Anordnung kann insbesondere im Hinblick auf einen Einbau des Pumpengehäuses in ein Leitungssystem vorteilhaft sein.
  • In einer anderen, strömungstechnisch vorteilhaften Ausgestaltung ragt der Ablaufstutzen tangential zu dem Zulaufstutzen von dem Grundkörper des Pumpengehäuses ab.
  • Der spiralförmige Strömungskanal ist durch den Fachmann geeignet gestaltbar, um eine Strömung durch das Pumpengehäuse zu optimieren. In einer Ausgestaltung weist der spiralförmige Strömungskanal zu diesem Zweck einen ovalen Querschnitt auf. Alternativ oder zusätzlich ist in anderen Ausgestaltungen zu diesem Zweck in dem spiralförmigen Strömungskanal mindestens eine Leiteinrichtung zur Beeinflussung der Strömung vorgesehen ist.
  • Das Pumpengehäuse ist vorzugsweise aus Kunststoff, insbesondere aus Polyamid (PA), Polyphenylenether (PPE) und/oder PPE-Blend, gefertigt. Als PPE-Blend wird dabei eine Mischung umfassend PPE und mindestens einen weiteres Polymer oder Copolymer, beispielsweise Polystyrol, ein Styrol-Butadien-Copolymer und/oder Polyamid. In dem Kunststoff kann zudem ein Füllstoff beigemischt sein.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ragt ein mittiger Bereich des Strömungsgleichrichters von einem der Läufereinheit zugewandten Auslassende des Zulaufstutzens in Richtung der Läufereinheit ab.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine Flüssigkeitspumpe umfassend ein Pumpengehäuse, ein mit dem Pumpengehäuse verbundenes Motorgehäuse und eine Motorvorrichtung mit einer zwischen dem Pumpengehäuse und dem Motorgehäuse aufgenommenen Läufereinheit geschaffen, wobei das Pumpengehäuse einen Verbindungsabschnitt zur Verbindung mit einem Motorgehäuse, eine Gehäusekammer, in welcher ein Laufrad der Läufereinheit angeordnet ist, einen koaxial zu einer idealen Drehachse des Laufrads angeordneten Zulaufstutzen, einen quer zu der idealen Drehachse angeordneten Ablaufstutzen und einen sich spiralförmig um die ideale Drehachse erstreckenden, in den Ablaufstutzen mündenden Strömungskanal aufweist, und wobei in dem Zulaufstutzen ein Strömungsgleichrichter angeordnet ist, mittels welchem ein durch den Zulaufstutzen strömender Fluidstrom in mehrere, voneinander getrennte, zumindest im Wesentlichen linear ausgerichtete Teilströme unterteilbar ist.
  • Das Pumpengehäuse und/oder der Strömungsgleichrichter weisen vorzugsweise zumindest teilweise die oben beschriebenen Merkmale auf.
  • Gemäß einem dritten Aspekt wird eine Flüssigkeitspumpe umfassend ein Pumpengehäuse und ein mit dem Pumpengehäuse verbundenes Motorgehäuse geschaffen, wobei zwischen dem Pumpengehäuse und dem Motorgehäuse eine Radialdichtung angeordnet ist. Die Verwendung einer Radialdichtung anstelle einer üblichen Axialdichtung ist insbesondere bei einem Pumpengehäuse aus Kunststoff vorteilhaft, wobei eine Dichtfläche mit einer hohen Oberflächengüte vorgesehen werden kann, an welcher die beispielsweise als Dichtring gestaltete Radialdichtung anliegt. Mittels der Radialdichtung ist eine Abdichtung eine flüssigkeitsdurchströmten Bereichs der Pumpe auch möglich, wenn das Pumpengehäuse und das Motorgehäuse mit geringen Kräften aneinander angepresst sind, welche für eine Abdichtung mittels Flachdichtung nicht ausreichend sind. Die Radialdichtung erlaubt auch eine Relativbewegung des Pumpengehäuses und des Motorengehäuses um eine Längsachse, beispielsweise für eine Ausrichtung eines an dem Motorengehäuse vorgesehenen Kabelabgangs. Die Radialdichtung ist sowohl in Kombination mit dem Strömungsgleichrichter als auch in einem Pumpengehäuse ohne Strömungsgleichrichter vorteilhaft einsetzbar.
  • Gemäß einem dritten Aspekt wird eine Flüssigkeitspumpe umfassend ein Pumpengehäuse und ein mit dem Pumpengehäuse verbundenes Motorgehäuse geschaffen, wobei eine Verbindung des Pumpengehäuses mit dem Motorgehäuse mittels einer umgebördelten Manschette gesichert ist. Das Pumpengehäuse und das Motorgehäuse sind beispielsweise miteinander verschraubt. In einer anderen Ausgestaltung ist ein Gehäuseteil in das andere Gehäuseteil eingesetzt, wobei vorzugweise das Motorgehäuse in das Pumpengehäuse eingesetzt ist. Nach Anbringen einer umgebördelten Manschette ist eine Trennung des Motorgehäuses von dem Pumpengehäuse nur unter Zerstörung oder zumindest teilweiser Zerstörung der Manschette möglich. Ein unberechtigter Zugriff auf das Pumpengehäuse und eine damit möglicherweise einhergehende Kontamination der geförderten Flüssigkeit lässt sich so erschweren und zumindest optisch feststellen. Die Manschette ist sowohl in Kombination mit dem Strömungsgleichrichter und/oder der Radialdichtung als auch in einem Pumpengehäuse ohne Strömungsgleichrichter und/oder Radialdichtung vorteilhaft einsetzbar.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Motorvorrichtung der Flüssigkeitspumpe einen als Kugelmotor gestalteten Elektromotor auf, wobei ein Rotorkern oder eine Rotorschale wenigstens abschnittsweise eine Halbkugelform oder Kalottenform aufweist und sphärisch gelagert ist. Derartige Kugelmotoren zeichnen sich durch eine dauerhaft verschleißfreie und robuste Betriebsweise aus.
    • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich außer aus den Ansprüchen auch aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind. Dabei zeigen schematisch:
    • Fig. 1:
    einen Ausschnitt einer Flüssigkeitspumpe mit einem Pumpengehäuse in einer geschnittenen Seitenansicht;
    Fig. 2:
    eine Draufsicht auf eine Vorderseite des Pumpengehäuses gemäß Fig.1;
    Fig. 3:
    eine perspektivische Darstellung einer Rückseite des Pumpengehäuses gemäß Fig.2;
    Fig. 4:
    eine perspektivische Darstellung der Vorderseite des Pumpengehäuses gemäß Fig.2;
    Fig. 5:
    eine Draufsicht auf einen Strömungsgleichrichter für ein Pumpengehäuse ähnlich Fig. 2 bis 4,
    Fig. 6:
    eine Draufsicht auf einen alternativen Strömungsgleichrichter für ein Pumpengehäuse ähnlich Fig. 2 bis 4 und
    Fig. 7:
    eine perspektivische Darstellung einer Vorderseite einer anderen Ausgestaltung eines Pumpengehäuses ähnlich Fig. 4.
    DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Fig. 1 zeigt schematisch in einer geschnittenen Seitenansicht einen Ausschnitt einer Flüssigkeitspumpe 1 mit einem Pumpengehäuse 2, einem mit dem Pumpengehäuse 2 verbundenen Motorgehäuse 3, und einer nur teilweise dargestellten Motorvorrichtung 4 mit einer zwischen dem Pumpengehäuse 2 und dem Motorgehäuse 3 aufgenommenen Läufereinheit 41. Das Pumpengehäuse 2 und das Motorgehäuse 3 sind in einer Ausgestaltung miteinander verschraubt, wobei an einem Verbindungsabschnitt 20 des Pumpengehäuses 2 zu diesem Zweck ein Innengewinde vorgesehen ist. In der dargestellten Ausgestaltung ist das Motorgehäuse 3 in das Pumpengehäuse 2 eingesetzt, wobei zwischen dem Pumpengehäuse 2 und dem Motorgehäuse 3 ist eine als Dichtring gestaltete Radialdichtung 5 angeordnet ist. Für eine Sicherung der Verbindung ist eine schematisch durch eine gestrichelte Linie angedeutete umgebördelte Manschette 8 vorgesehen, wobei eine Trennung des Motorgehäuses 3 von dem Pumpengehäuse 2 nur unter Zerstörung der Manschette 8 möglich ist. Die Radialdichtung 5 erlaubt dabei eine Relativbewegung des Pumpengehäuses 2 und des Motorengehäuses 3 um eine Längsachse, beispielsweise für eine Ausrichtung eines an dem Motorengehäuse 3 vorgesehenen Kabelabgangs (nicht dargestellt).
  • In einer anderen Ausgestaltung ist eine Schraubverbindung vorgesehen, wobei an dem Verbindungsabschnitt 20 des Pumpengehäuses 2 zu diesem Zweck ein Außengewinde vorgesehen ist. In noch einer anderen Ausgestaltung weist der Verbindungsabschnitt 20 des Pumpengehäuses 2 Rastelemente für eine Verrastung mit dem Motorgehäuse 3 auf. Die Rastverbindung ist dabei in einer Ausgestaltung derart gestaltet, dass eine Relativbewegung des Pumpengehäuses 2 und des Motorengehäuses 3 um eine Längsachse zumindest in einem begrenzten Bereich möglich ist. Auch bei einer Schraub- oder einer Rastverbindung kann eine umgebördelte Manschette 8 vorgesehen sein, welche zur Sicherung der Schraub- bzw. Rastverbindung des Motorgehäuses 3 mit dem Pumpengehäuse 2 dient.
  • Die flüssigkeitsfördernde Läufereinheit 41 ist durch eine Trennwand 6 von einem nicht dargestellten Stator der Motorvorrichtung 4 abdichtend getrennt. Die Trennwand 6 ist in dem Ausführungsbeispiel an dem schematisch dargestellten Motorgehäuse 3 befestigt. Die Läufereinheit 41 umfasst einen Tragkörper 42, an welchem ein Rotorkern 43 fixiert ist. Bei dem Rotorkern 43 handelt es sich beispielsweise um einen Permanentmagnet. Durch die permanentmagnetischen Stabilisierungskräfte kann auf Abstützelemente verzichtet werden. Der Rotorkern 43 ist durch eine Ummantelung 44 gegenüber der geförderten Flüssigkeit abgedichtet. An Randbereichen der Ummantelung 44 sind vorzugsweise nicht dargestellte Dichtelemente vorgesehen. Die Läufereinheit 41 ist mit einer Lagerpfanne 45 an einem als Lagerkugel gestalteten, an der Trennwand 6 vorgesehenen Gleitkörper 61 drehbar gelagert, sodass die Läufereinheit 41 eine taumelnde Bewegung um eine ideale Drehachse I ausführen kann. Zwischen der Ummantelung 44 und der Trennwand 6 ist ein Spalt ausgebildet, welcher die taumelnde Bewegung der Läufereinheit 1 ermöglicht.
  • Weiter umfasst die Läufereinheit 41 ein Laufrad 47 mit Laufschaufeln 48.
  • Der Tragkörper 42 und das Laufrad 47, das Pumpengehäuse 2 und das Motorgehäuse 3 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils als Kunststoffteile gestaltet. Die Trennwand 6 und die Ummantelung 44 sind als Tiefziehteile aus einem tiefziehfähigen, nicht rostenden Material gefertigt. Beispielsweise wird für die Trennwand 6 und die Ummantelung 44 Edelstahl, insbesondere ein Chrom-Nickel-Stahl, vorzugsweise ein Chrom-Nickel-Molybdän-Stahl verwendet. Die Trennwand 6 ist in einigen Ausgestaltungen zumindest abschnittsweise weiter mit einem elektrisch isolierenden Material beschichtet.
  • Das in Alleinstellung in den Fig. 2 bis 4 dargestellte Pumpengehäuse 2 umfasst eine Gehäusekammer 21, in welcher das Laufrad 47 der Läufereinheit 41 angeordnet ist, einen koaxial zu der idealen Drehachse I des Laufrads 47 angeordneten Zulaufstutzen 22, einen Ablaufstutzen 23 und einen spiralförmigen, in den Ablaufstutzen 23 mündenden Strömungskanal 24.
  • Der Ablaufstutzen 23 ist quer, insbesondere senkrecht zu der idealen Drehachse I des Laufrads 47 und damit quer zu dem Zulaufstutzen angeordnet. Wie in den Figuren erkennbar, erstreckt sich der Strömungskanal 24 spiralförmig um die ideale Drehachse I von der das Laufrad 47 aufnehmenden Gehäusekammer 21 in einer von dem Motorgehäuse 3 abgewandten Richtung zu dem Ablaufstutzen 23, wobei ein Querschnitt des Strömungskanals 24 kontinuierlich zunimmt. Zumindest an einem in den Ablaufstutzen 23 mündenden Ende weist der Strömungskanal 24, wie in Fig. 1 erkennbar, einen ovalen Querschnitt auf. An dem Ablaufstutzen 23 ist ein diffusorartiger Abschnitt vorgesehen, an welchem eine Aufweitung des Ablaufstutzens 23 auf einen kreisförmigen Querschnitt erfolgt.
  • In dem Zulaufstutzen 22 ist ein Strömungsgleichrichter 7 angeordnet, mittels welchem ein durch den Zulaufstutzen 22 strömender Fluidstrom in mehrere, voneinander getrennte, zumindest im Wesentlichen linear ausgerichtete Teilströme unterteilbar ist.
  • In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Strömungsgleichrichter 7 eine zentrale Nabe 70 mehrere, von der zentralen Nabe 70 radial abragende Lamellen 71 auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier im Winkel von jeweils 90° zueinander angeordnete Lamellen 71 vorgesehen, sodass eine Unterteilung in vier viertelkreisförmige Teilströme erfolgt. Die Nabe 70 ist als Vollmaterial gestaltet, sodass kein Fluss durch die Nabe 70 selbst erfolgt.
  • Der Ablaufstutzen 23 ragt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel tangential zu dem Zulaufstutzen 22 von einem Grundkörper des Pumpengehäuses 2 ab. Der spiralförmige Strömungskanal 24 mündet dabei ohne weitere Umlenkung in dem Ablaufstutzen 23. Diese Anordnung ist aus strömungstechnischen Überlegungen besonders vorteilhaft. Es sind jedoch auch Ausgestaltungen denkbar, in welchen der Ablaufstutzen 23 radial zu dem Zulaufstutzen 22 von dem Grundkörper des Pumpengehäuses 2 unter einer Umlenkung des Fluidstroms um ca. 90° abragt.
  • In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Strömungskanal 24 vorgesehen, welcher durch eine äußere Gehäusewandung und eine dazu konzentrische innere Wandung seitlich sowie durch die Trennwand 6 und einen Gehäuseboden nach oben und unten begrenzt ist. In anderen Ausgestaltungen sind eine oder mehrere strömungstechnische Leiteinrichtung zur Beeinflussung der Strömung durch den Strömungskanal 24 vorgesehen ist.
  • Fig. 5 und 6 zeigen schematisch Draufsichten auf zwei alternative Gestaltung eines Strömungsgleichrichters 107. Die Strömungsgleichrichter 107 gemäß den Figuren 5 und 6 weisen jeweils eine Rohrbündelstruktur auf. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 weisen die Rohre 72 der Rohrbündelstruktur jeweils einen kreisförmigen Querschnitt auf. Bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 6 weisen die Rohre 73 einen sechseckigen Querschnitt. Die Zahl, Größe und Form der Rohre 72, 73 ist lediglich beispielhaft. Außer den dargestellten Rohrquerschnitten sind andere Gestaltungen denkbar, wobei vorzugsweise Teilströme gleicher Größe geschaffen werden.
  • Fig. 7 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine Vorderseite einer weiteren Ausgestaltung eines Pumpengehäuses 2 ähnlich Fig. 4, wobei für gleiche oder ähnliche Bauteile gleiche Bezugszeichen verwendet werden. In dem Zulaufstutzen 22 des Pumpengehäuses 2 ist Strömungsgleichrichter 7 vorgesehen, welcher eine zentrale Nabe 70 und mehrere, von der zentralen Nabe 70 radial abragende Lamellen 71 aufweist. In dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ragt ein an die Nabe 70 angrenzender mittiger Bereich des Strömungsgleichrichters 7 von einem der Läufereinheit 41 (siehe Fig. 1) zugewandten Auslassende des Zulaufstutzens 22 in Richtung der Läufereinheit 41 ab.
  • An einer Rückseite des Pumpengehäuses 2 sind zwei Schraubkanäle 26 für eine Befestigung des Pumpengehäuses 2 und damit der Flüssigkeitspumpe an einem Einbauort vorgesehen.
  • Es ist für den Fachmann erkennbar, dass derartige Schraubkanäle 26 auch an dem Pumpengehäuse 2 gemäß Fig. 2 bis 4 vorgesehen sein können oder auf Schraubkanäle 26 an dem Pumpengehäuse 2 gemäß Fig. 7 verzichtet wird.

Claims (13)

  1. Pumpengehäuse für eine Flüssigkeitspumpe (1) umfassend einen Verbindungsabschnitt (20) zur Verbindung mit einem Motorgehäuse (3), eine Gehäusekammer (21), in welcher ein Laufrad (47) einer zwischen dem Pumpengehäuse (2) und dem Motorgehäuse (3) aufgenommenen Läufereinheit (41) einer Motorvorrichtung (4) anordenbar ist, einen koaxial zu einer idealen Drehachse (I) des Laufrads (47) angeordneten Zulaufstutzen (22), einen quer zu der idealen Drehachse (I) angeordneten Ablaufstutzen (23) und einen sich spiralförmig um die ideale Drehachse (I) erstreckenden, in den Ablaufstutzen (23) mündenden Strömungskanal (24), dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zulaufstutzen (22) ein Strömungsgleichrichter (7, 107) angeordnet ist, mittels welchem ein durch den Zulaufstutzen (22) strömender Fluidstrom in mehrere, voneinander getrennte, zumindest im Wesentlichen linear ausgerichtete Teilströme unterteilbar ist.
  2. Pumpengehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsgleichrichter (7) eine zentrale Nabe (70) mehrere, von der zentralen Nabe (70) radial abragende Lamellen (71) aufweist.
  3. Pumpengehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsgleichrichter (107) eine Rohrbündelstruktur aufweist, wobei Rohre (72) der Rohrbündelstruktur jeweils einen kreisförmigen oder mehreckigen, insbesondere sechseckigen Querschnitt aufweisen.
  4. Pumpengehäuse nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablaufstutzen (23) radial zu dem Zulaufstutzen (22) von einem Grundkörper des Pumpengehäuses (2) abragt.
  5. Pumpengehäuse nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablaufstutzen (23) tangential zu dem Zulaufstutzen von einem Grundkörper des Pumpengehäuses (2) abragt.
  6. Pumpengehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der spiralförmige Strömungskanal (24) einen ovalen Querschnitt aufweist.
  7. Pumpengehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem spiralförmigen Strömungskanal (24) mindestens eine Leiteinrichtung zur Beeinflussung der Strömung vorgesehen ist.
  8. Pumpengehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (2) aus Kunststoff, insbesondere aus Polyamid (PA), Polyphenylenether (PPE) und/oder PPE-Blend, gefertigt ist.
  9. Pumpengehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein mittiger Bereich des Strömungsgleichrichters (7, 107) von einem der Läufereinheit (41) zugewandten Auslassende des Zulaufstutzens (22) in Richtung der Läufereinheit (41) abragt.
  10. Flüssigkeitspumpe umfassend ein Pumpengehäuse (2), ein mit dem Pumpengehäuse (2) verbundenes Motorgehäuse (3) und eine Motorvorrichtung (4) mit einer zwischen dem Pumpengehäuse (2) und dem Motorgehäuse (3) aufgenommenen Läufereinheit (41), wobei das Pumpengehäuse (2) einen Verbindungsabschnitt (20) zur Verbindung mit dem Motorgehäuse (3), eine Gehäusekammer (21), in welcher ein Laufrad (47) der Läufereinheit (41) angeordnet ist, einen koaxial zu einer idealen Drehachse (I) des Laufrads (47) angeordneten Zulaufstutzen (22), einen quer zu der idealen Drehachse (I) angeordneten Ablaufstutzen (23) und einen sich spiralförmig um die ideale Drehachse (I) erstreckenden, in den Ablaufstutzen (23) mündenden Strömungskanal (24) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zulaufstutzen (22) ein Strömungsgleichrichter (7, 107) angeordnet ist, mittels welchem ein durch den Zulaufstutzen (22) strömender Fluidstrom in mehrere, voneinander getrennte, zumindest im Wesentlichen linear ausgerichtete Teilströme unterteilbar ist.
  11. Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 10 oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Pumpengehäuse (2) und dem Motorgehäuse (3) eine Radialdichtung (5) angeordnet ist.
  12. Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 10 oder 11 oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung des Pumpengehäuses (2) mit dem Motorgehäuse (3) mittels einer umgebördelten Manschette (8) gesichert ist.
  13. Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorvorrichtung (4) einen als Kugelmotor gestalteten Elektromotor aufweist, wobei ein Rotorkern (43) oder eine Rotorschale wenigstens abschnittsweise eine Halbkugelform oder Kalottenform aufweist und sphärisch gelagert ist.
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