EP4295052A1 - Heizungsumwälzpumpe mit spritzwassergeschütztem elektrischen anschluss - Google Patents

Heizungsumwälzpumpe mit spritzwassergeschütztem elektrischen anschluss

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Publication number
EP4295052A1
EP4295052A1 EP22708413.4A EP22708413A EP4295052A1 EP 4295052 A1 EP4295052 A1 EP 4295052A1 EP 22708413 A EP22708413 A EP 22708413A EP 4295052 A1 EP4295052 A1 EP 4295052A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plastic insert
electronics housing
opening
centrifugal pump
electronics
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22708413.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
David KRILL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KSB SE and Co KGaA
Original Assignee
KSB SE and Co KGaA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KSB SE and Co KGaA filed Critical KSB SE and Co KGaA
Publication of EP4295052A1 publication Critical patent/EP4295052A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D13/0693—Details or arrangements of the wiring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D13/0686—Mechanical details of the pump control unit
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/52—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof cases
    • H01R13/5202—Sealing means between parts of housing or between housing part and a wall, e.g. sealing rings

Definitions

  • the invention relates to a centrifugal pump, in particular a heating circulating pump, with an electronics housing for accommodating the electronics for operating the pump, the electronics housing consisting at least in sections of a metallic heat sink or being connected to it and at least one opening in the wall of the electronics housing and/or or the heat sink is provided for leading through one or more electrical connecting lines to the outside.
  • Modern centrifugal pumps are equipped with complex control logic for energy-efficient pump operation.
  • this also includes a frequency converter for speed control.
  • the electronics required for this are housed in an electronics housing that is attached to the circumference and/or the front of the electric motor.
  • a heat sink is mounted on the electronics housing to ensure sufficient heat dissipation from the electronics.
  • the heat sink can also be part of the housing.
  • IP protection class IP44 is required for the operation of a heating circulating pump, i. H. the electronics housing must be designed to be splash-proof, which also applies to the cable bushing and its sealing.
  • the object of the present application was therefore to implement a corresponding cable bushing for an electronics housing that meets the above requirements.
  • centrifugal pump according to the features of claim 1 .
  • Advantageous versions of the centrifugal pump are the subject of the dependent claims.
  • a plastic insert which contains one or more metal pins for providing the electrical connection to the outside, is introduced into the at least one opening in the electronics housing and/or the metal heat sink.
  • the one or more metal pins are at least partially surrounded by the plastic material, for example overmolded.
  • the plastic insert thus serves as an insulator for the electrical connection lines and ensures a sufficient minimum distance between the metal pins and the electronics housing and/or heat sink.
  • the plastic insert ensures easy assembly of the connecting lines, here in the form of metal pins, since these are automatically aligned accordingly and correctly assembled in the opening through the use of the plastic insert.
  • the plastic insert with the embedded metal pins thus serves to provide an external electrical plug connection or electrical plug contact.
  • a complementary plug can be connected to the electrical connection point provided, ie the plastic insert, in particular by plugging it onto it, in order to electrically connect the pump electronics to an external energy source or controller.
  • the plastic insert includes metal pins for realizing the male part, the following statements therefore relate to this variant.
  • the metal pins could also be designed like a sleeve to provide the female connector part, with the following advantageous embodiments also being suitable for this variant without restrictions.
  • the joint contour between the plastic insert and the opening wall of the electronics housing or heat sink is designed like a labyrinth. Flier through a labyrinth seal is implemented, which ensures sufficient sealing of the cable bushing.
  • the introduction and use of complex sealing technologies and sealing materials is therefore no longer absolutely necessary. However, this does not rule out the use of an additional sealing element to optimize the sealing properties.
  • the centrifugal pump can be a circulating pump, in particular a heating circulating pump.
  • the opening for the cable bushing can be inside the electronics housing or the heat sink. It is also conceivable that the opening is located in the area of an interface between the electronics housing and the heat sink, ie it is formed by both components.
  • the heat sink is made of a metallic material, the rest of the electronics housing can be made of plastic, metal or some other material.
  • the opening or the realized line bushing can preferably be used for the connection of an external energy source. In principle, however, the principle of the invention can be used without restriction for any type of line bushing, for example also for the bushing of any signal, communication or control lines.
  • the plastic insert By inserting the plastic insert, several cable bushings can be installed at the same time, ensuring that they are positioned correctly in relation to one another and have a sufficient distance from one another and from the wall of the opening.
  • the fixation of the plastic insert should take place with as little assembly effort as possible, i.e. as few screw connections as possible.
  • the plastic insert is fixed inside the housing opening by means of at least one snap-in connection.
  • Such a locking connection can be implemented by means of one or more locking hooks, which are arranged on the end of the plastic insert inside the electronics housing or heat sink and automatically lock with corresponding locking edges of the electronics housing or heat sink when inserted into the opening.
  • a suffi sponding fixation already results from two latching hooks that are arranged on opposite sides of the plastic insert.
  • the snap-in hooks not only allow automatic fixation, but also ensure proper positioning of the plastic insert within the opening.
  • the opening within the electronics housing and/or the heat sink and thus the plug-in connection realized by means of the plastic insert are aligned downwards in the installation position of the centrifugal pump, in particular heating circulating pump, in particular are on the underside of the pump.
  • the one or more metal pins for the connection lines point downwards in the installed position, ideally vertically downwards, which makes it difficult for spray water to penetrate from the outside inwards into the electronics housing due to the weight.
  • the plastic insert is connected to the electronic housing and/or heat sink or the electronic circuit board mounted there in addition to or in addition to the mechanical latching connection via exactly one single screw connection.
  • the realized screw connection also represents the grounding connection of the plastic insert.
  • the metal pin for the grounding connection inside the electronics housing or heat sink is designed with a connecting strap at the end, through the eye of which a connecting screw for fixing the plastic insert or for fixing the grounding connection is carried out.
  • the outer, exposed portion of the one or more metal pins can be protected by a surrounding plug skirt of the plastic insert.
  • the shape of the connector skirt i.e. the skirt wall surrounding the metal pins, depends on the number of metal pins and can be cylindrical.
  • the circumference or the corresponding outer diameter of such a connector apron is dimensioned smaller than the opening circumference of the electronics housing and/or heat sink.
  • the plastic insert has a sealing wall extending in the radial direction in the area of the axial end of the connector skirt, which faces the electronics housing or heat sink.
  • such a radial sealing wall extends over the entire circumference of the connector skirt.
  • the circumference of the sealing wall almost corresponds to the circumference of the opening, so that the sealing wall of the inserted plastic insert is in contact with the opening wall of the electronics housing or heat sink and thus ensures the cable bushing is sealed.
  • the sealing wall has an outer circumference that varies stepwise in the direction of the electronics housing.
  • the sealing wall looks in the axial direction, namely in the direction of the electronics housing or Heatsink before a reduced outer circumference. This creates the labyrinthine joint contour between the electronics housing or heat sink and the sealing wall or plastic insert. In combination with the cable entry pointing downwards, this results in a sufficient sealing effect so that the IP protection class IP44 can be maintained even without complex sealing components.
  • the sealing wall is designed with an additional groove on the face side for receiving a separate sealing element.
  • the groove allows the use of a simple O-ring to optimize the sealing effect. Due to the labyrinthine design of the joint contour, this O-ring can be dispensed with or no special, high requirements are placed on this or on the tolerance and surface roughness of the adjacent walls of the plastic insert and opening wall.
  • the opening wall of the electronics housing or heat sink is chamfered, in particular the opening circumference decreases continuously from the outside to the inside.
  • the formation of the labyrinth seal is simplified by the chamfered opening wall.
  • such a chamfer serves as an additional centering aid when inserting the plastic insert within the opening.
  • the metal pins embedded in the plastic insert preferably provide an exposed section at an angle to the connector axis at their end lying within the electronics housing or heat sink.
  • the metal pins are angled perpendicularly in the direction of the circuit board, so that when the plastic insert is installed, they are automatically plugged into the plug contacts provided on the circuit board.
  • the metal pins differ from one another in terms of their dimensions.
  • the width of the metal pins can vary.
  • the orientation of the complementary plug can be specified for plugging onto the metal pins of the plastic insert.
  • the axial length of the exposed portions of the metal pins within the connector skirt can be different.
  • the metal pin for the ground connection has the longest length, which ensures that this contact is the last to be separated when the mating plug is removed and the first to be closed when it is plugged in.
  • the solution according to the invention based on the plastic insert permits a cost-effective manufacturing process for the line bushing or the pump.
  • the plastic insert itself can be produced inexpensively, for example using a plastic injection molding process, with the metal pins used being immediately encapsulated by the plastic.
  • the aforementioned mechanical centering aids and the independent fixation within the opening provide a very simple way of installing the plastic insert.
  • the labyrinthine joint contour achieves an adequate seal that meets the required protection class IP44 without the need for complex sealing elements.
  • FIG. 1 a perspective side view of the centrifugal pump according to the invention designed as a heating circulating pump with the new plug-in connection,
  • FIG. 2 two detailed views of the plastic insert according to the invention
  • Figure 3 a detailed view from the outside of the cable bushing of the heating circulating pump
  • Figure 4 a detailed view of the interior of the electronics housing on the mounted plastic insert within the opening of the electronics housing and
  • FIG. 5 a sectional view in the area of the plastic insert used within the electronics housing.
  • FIG. 1 shows a perspective side view of the centrifugal pump according to the invention, which is designed as a heating circulating pump in the embodiment.
  • This consists of a hydraulic part 1 and the drive unit 2, which consists of the electric motor 3 for driving the pump 1, an electronics housing 4 and a heat sink 5 for dissipating the heat produced by the electronics.
  • the electronics housing 4 is mounted axially on the motor 3 and is made of plastic. Between rule electronics housing 4 and motor 3 is also a metallic heat sink 5 is introduced, which thus forms part of the housing of the electronics housing 4.
  • the plug connection 10 On the underside of the electronics housing 3 there is a plug connection 10 in order to be able to supply the electronics of the heating circulating pump with the necessary electrical energy. It can be seen that the plug connector 10 is in the area of the electronics housing 4 and the heat sink 5 in the interface area. In FIG. 1, a complementary plug 11 is attached, which is connected to an external supply line.
  • the core of the invention is the realization of the plug connection 10. Due to the electrically conductive properties of the heat sink 5, a sufficient minimum distance between the line bushings and the metal heat sink 5 must be ensured on the one hand. In addition, the entire heating circulating pump must be designed to be splash-proof in accordance with IP44, ie no splashing water from the outside is allowed the plug-in connection 10 into the interior of the electronics housing 4. From an economic point of view, it is desirable to realize the plug-in connection 10 as inexpensively as possible and to enable simple assembly during pump production.
  • the core aspect of the invention is the plastic insert 13 shown in FIGS. 2a, 2b, which can be inserted into an opening 12 provided for this purpose.
  • the opening 12 is in the area of the interface between the electronics housing 4 and the heat sink 5 and is formed by corresponding recesses in the contacting surface sections of the components 4, 5.
  • the plastic insert 13 contains a total of three metal pins 15, which have exposed sections accessible from the outside, on which the corre sponding complementary plug 11 can be plugged.
  • a connector skirt 14 is provided, which surrounds the metal pins 15 cylindrical.
  • This connector apron 14 can have a nose 14a on its upper side in order to ensure that the connector 11 is plugged in correctly and to enable mechanical fixing between the connector 11 and the plastic insert 13 .
  • the connector apron 14 also has a profile variation 14b on at least one side, which also serves as an attachment aid for the connector 11 .
  • a sealing wall 16 extends radially over the entire circumference of the apron 14, the profile circumference of which essentially corresponds to the opening profile 12.
  • FIG. 2a which shows a view of the rear side of the plastic insert 13
  • the sealing wall has a step 16a with a reduced circumference in the axial direction.
  • This stage 16a is also provided with a groove 17 for optional acceptance of a simple sealing element such as an O-ring.
  • the technical function of the step contour will be described later with reference to FIG.
  • the back of the plastic insert 13 has a snap hook 18 on each of its opposite side areas, which automatically snap into place when the plastic insert 13 is inserted into the opening 12 with complementary locking edges 22 (see FIG. 3) as soon as the plastic insert 13 has reached the required insertion depth reached.
  • a form fit is achieved by the engaged snap hooks 18 , which prevents the plastic insert 13 from being pulled out of the opening 12 .
  • the metal pins 15 injected into the plastic part 13 are exposed at their sections 15b lying in the electronics housing 4 and are angled vertically upwards or downwards. These angled areas 15b are positioned when the plastic insert 13 is positioned within the opening 12 in corresponding contacts on the electronic circuit board, whereby an electrical connection between the circuit board and the metal pins 15 of the plastic insert 13 is achieved.
  • a grounding strap 20 is provided on the plastic insert 13, which is connected to the metal pin intended for the earth connection.
  • the tab 20 lies precisely on a Boh tion 28 of the electronics housing 4 or heat sink 5 or the circuit board accommodated therein.
  • the plastic insert 13 can be fixed to the electronics housing 4 or heat sink 5 on the one hand and the grounding connection can be provided on the other hand.
  • a web 23 at the axial end of the plastic insert 13 is inserted into the slot 24 provided for this purpose in the electronics housing 4 or the heat sink 5 during assembly, so that this creates a further centering aid when the plastic insert 13 is assembled and the insert 13 is also inside the opening 12 is stabilized.
  • the electronics housing 4 and the heat sink optionally each have a wall 4a, 5a protruding forward perpendicularly to the opening profile 12, which serves as an additional spray apron 25 to protect the plug connection 10.
  • the wall 5a of the heat sink 5 can completely enclose the opening profile 12, while the wall 4a of the electronics housing 4 covers only a part.
  • FIG. 1 shows a sectional view along the longitudinal axis of the plastic insert 13. It can be seen here again Sealing wall 16 with the lying in the direction of the housing 4, 5 step 16a with redu ed scope.
  • the opposite wall of the opening 12 of the electronics housing 4 and heat sink 5 has a phase contour 26, whereby the opening size is reduced from the outside to the inside.
  • An additional centering aid when inserting the plastic insert 13 into the opening 12 from the outside is realized by means of the phase 26 .
  • a labyrinth seal is created by the interaction between phase 26 and the Stu fenkontur of the sealing wall 16. Since, as can be seen in FIG.
  • the plug-in connection 10 is in the installed position on the underside of the heating circulating pump, this labyrinth seal enables the plug-in connection 10 to be adequately protected against splashing water.
  • the labyrinth seal does not require an additional sealing element, but can be optimized by using a simple O-ring in the groove 17 .
  • the metal pins 15, in particular their exposed areas within the skirt 14, vary both in their length and in their width. This has the advantage that the plug 11 can only be pushed onto the plug-in connection 10 with a predetermined alignment.
  • the varying length has an additional safety aspect.
  • the metal pin with the longest length is used to connect the ground. The greatest length dimensioning ensures that this connection is disconnected last when the plug 11 is removed and that the connection is made first when the plug 11 is plugged in.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe, insbesondere Heizungsumwälzpumpe, mit einem Elektronikgehäuse zur Unterbringung der Elektronik für den Betrieb der Pumpe, wobei das Elektronikgehäuse zumindest abschnittsweise aus einem metallischen Kühlkörper besteht, der eine Öffnung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass in die Öffnung des Elektronikgehäuses ein Kunststoffeinsatz eingebracht ist, in den ein oder mehrere Metallstifte zur Bereitstellung eines außenliegenden elektrischen Steckanschlusses für die im Gehäuse liegende Elektronik einbracht sind, wobei zwischen Elektronikgehäuse und Kunststoffeinsatz eine labyrinthartige Fugenkontur vorgesehen ist.

Description

Heizungsumwälzpumpe mit spritzwassergeschütztem elektrischen Anschluss
Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe, insbesondere Heizungsumwälzpumpe, mit ei nem Elektronikgehäuse zur Unterbringung der Elektronik für den Betrieb der Pumpe, wobei das Elektronikgehäuse zumindest abschnittsweise aus einem metallischen Kühl körper besteht oder mit diesem verbunden ist und wenigstens eine Öffnung in der Wand des Elektronikgehäuses und/oder des Kühlkörpers zur Durchführung ein oder mehrerer elektrischer Verbindungsleitungen nach Außen vorgesehen ist.
Moderne Kreiselpumpen, insbesondere Heizungsumwälzpumpen, sind mit einer auf wendigen Steuerungslogik für den energieeffizienten Pumpenbetrieb ausgestattet. Dies umfasst neben einem Steuerungsbaustein und etwaigen Bedien- und Anzeigeelemen ten auch einen Frequenzumrichter zur Drehzahlregelung. Die dafür notwendige Elektro nik wird in einem Elektronikgehäuse untergebracht, das am Elektromotor umfangs und/oder stirnseitig befestigt ist. Für einen ausreichenden Wärmeabtrag der Elektronik wird ein Kühlkörper am Elektronikgehäuse montiert. Der Kühlkörper kann ebenso Be standteil des Gehäuses sein.
Da die Elektronik durch eine externe Energiequelle versorgt werden muss, müssen elektrische Versorgungsleitungen durch die Gehäusewand geführt werden. Optional gilt dies auch für etwaige Signal- und Steuerleitungen. Montage, produktions- und konzept bedingt ist die Position mancher Komponenten auf einem Elektronikboard innerhalb des Elektronikgehäuses im Vorfeld festgelegt. Die Gehäusekonstruktion muss dann ent sprechend dieser Vorgaben realisiert werden. In der Regel sind bei einer Heizungsum wälzpumpe die Stecker zur Stromversorgung auf der Seite angebracht, die komplett von einem metallischen Kühlkörper umgeben ist.
Bei der Durchführung der entsprechenden elektrischen Verbindungsleitungen vom inne ren des Elektronikgehäuses nach Außen sind dabei gewisse Vorgaben zu beachten. So muss zum einen ein ausreichender Mindestabstand der elektrischen Verbindungsleitun gen zum metallischen Gehäusekörper sichergestellt werden. Zum anderen wird für den Betrieb einer Heizungsumwälzpumpe die IP-Schutzklasse IP44 gefordert, d. h. das Elektronikgehäuse muss spritzwassergeschützt ausgeführt sein, was gleichermaßen für die Leitungsdurchführung und deren Abdichtung gilt.
Es ist wünschenswert, die notwendige Steckerdurchführung und deren Abdichtung möglichst einfach zu gestalten, so dass sich diese vergleichsweise einfach montieren lässt und dennoch eine ausreichende Stabilität bietet, sodass einerseits der Kunde ein Gefühl von Robustheit und Wertigkeit für die Pumpe bekommt und andererseits die elektrische Verbindung über die Lebenszeit der Pumpe ordnungsgemäß funktioniert.
Die Aufgabe der vorliegenden Anmeldung bestand daher darin, eine entsprechende Leitungsdurchführung für ein Elektronikgehäuse umzusetzen, die die oben genannten Vorgaben erfüllt.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Kreiselpumpe gemäß den Merkmalen des An spruchs 1 . Vorteilhafte Ausführungen der Kreiselpumpe sind Gegenstand der abhängi gen Ansprüche.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass in die wenigstens eine Öffnung des Elekt ronikgehäuses und/oder des metallischen Kühlkörpers ein Kunststoffeinsatz einge bracht ist, der ein oder mehrere Metallstifte zur Bereitstellung der elektrischen Verbin dung nach Außen beinhaltet. Insbesondere sind die ein oder mehrere Metallstifte zu mindest abschnittsweise durch das Kunststoffmaterial umgeben, bspw. umspritzt. Der Kunststoffeinsatz dient somit als Isolator der elektrischen Verbindungsleitungen und sorgt für einen ausreichenden Mindestabstand der Metallstifte zum Elektronikgehäuse und/oder Kühlkörper. Zum anderen wird durch den Kunststoffeinsatz eine einfache Montage der Verbindungsleitungen, hier in Form der Metallstifte, gewährleistet, da diese automatisch durch den Einsatz des Kunststoffeinsatzes in die Öffnung entspre chend ausgerichtet und richtig montiert werden. Der Kunststoffeinsatz mit den eingebet teten Metallstiften dient damit zur Bereitstellung eines aussenliegenden elektrischen Steckanschlusses bzw. elektrischen Steckkontaktes. Ein komplementärer Stecker lässt sich mit der bereitgestellten elektrischen Anschlussstelle, d.h. dem Kunststoffeinsatz verbinden, insbesondere durch Aufstecken auf diesen, um die Pumpenelektronik mit ei ner externen Energiequelle oder Steuerung elektrisch zu verbinden. Für den Erfin dungsgedanken spielt es keine Rolle, ob durch das Kunststoffteil der männliche oder weibliche Teil der Steckverbindung gebildet ist. Bevorzugt umfasst der Kunststoffeinsat zes Metallstifte zur Realisierung des männlichen Teils, die nachfolgenden Ausführun gen beziehen sich daher auf diese Variante. Die Metallstifte könnten jedoch auch hül senartig zur Bereitstellung des weiblichen Steckerteils ausgeführt sein, wobei die nach folgenden vorteilhaften Ausführungen ohne Einschränkungen auch für diese Variante geeignet sind.
Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Fugenkontur zwischen Kunststoffein satz und der Öffnungswand des Elektronikgehäuses bzw. Kühlkörpers labyrinthartig ausgeführt ist. Flierdurch wird eine Labyrinthdichtung realisiert, die für eine ausrei chende Abdichtung der Leitungsdurchführung sorgt. Die Einbringung und Verwendung aufwändiger Dichtungstechnologien und Dichtungsmaterialien ist somit nicht mehr zwin gend notwendig. Die Verwendung eines zusätzlichen Dichtelementes zur Optimierung der Dichtungseigenschaften ist dadurch jedoch nicht ausgeschlossen.
Bei der Kreiselpumpe kann es sich um eine Umwälzpumpe, insbesondere Heizungsum wälzpumpe handeln. Die Öffnung zur Leitungsdurchführung kann innerhalb des Elektronikgehäuses oder des Kühlkörpers liegen. Denkbar ist es ebenso, dass die Öffnung im Bereich einer Schnitt stelle zwischen Elektronikgehäuse und Kühlkörper liegt, d.h. durch beide Bauteile gebil det wird. Der Kühlkörper ist aus einem metallischen Material gefertigt, das restliche Elektronikgehäuse kann aus Kunststoff, Metall oder einem sonstigen Material bestehen. Die Öffnung bzw. die realisierte Leitungsdurchführung kann bevorzugt für den An schluss einer externen Energiequelle dienen. Grundsätzlich lässt sich das Prinzip der Erfindung jedoch ohne Einschränkung für jede beliebige Art von Leitungsdurchführung nutzen, bspw. auch für die Durchführung etwaiger Signal-, Kommunikations- oder Steu erungsleitungen.
Wie bereits vorstehend beschrieben, bestand der Wunsch nach einer möglichst einfa chen Montagemöglichkeit. Durch das Einsetzen des Kunststoffeinsatzes können meh rere Leitungsdurchführungen gleichzeitig montiert werden, wobei sichergestellt ist, dass diese richtig zueinander liegen und einen ausreichenden Abstand zueinander als auch zur Öffnungswand aufweisen. Die Fixierung des Kunststoffeinsatzes soll möglichst ohne großen Montageaufwand erfolgen, d.h. möglichst wenige Schraubverbindungen aufwei sen. Aus diesem Grund kann vorgesehen sein, dass der Kunststoffeinsatz mittels we nigstens einer Rastverbindung innerhalb der Gehäuseöffnung fixiert ist. Umgesetzt kann eine solche Rastverbindung mittels ein oder mehrerer Rasthaken sein, die am in nerhalb des Elektronikgehäuses bzw. Kühlkörpers liegenden Ende des Kunststoffein satzes angeordnet sind und beim Einsetzen in die Öffnung automatisch mit entspre chenden Rastkanten des Elektronikgehäuses oder Kühlkörpers verrasten. Eine ausrei chende Fixierung ergibt sich bereits durch zwei Rasthaken, die an gegenüberliegenden Seiten des Kunststoffeinsatzes angeordnet sind. Durch die Rasthaken ist nicht nur die selbsttätige Fixierung möglich, sondern es wird auch eine ordnungsgemäße Positionie rung des Kunststoffeinsatzes innerhalb der Öffnung sichergestellt.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Öffnung innerhalb des Elektronikgehäuses und/o der Kühlkörpers und damit der mittels des Kunststoffeinsatzes realisierte Steckan schluss in Einbaulage der Kreiselpumpe, insbesondere Heizungsumwälzpumpe, nach unten ausgerichtet sind, insbesondere an der Unterseite der Pumpe liegen. In diesem Fall weisen die ein oder mehreren Metallstifte für die Anschlussleitungen in Einbaulage nach unten, idealerweise senkrecht nach unten, wodurch ein Eindringen von Spritzwas ser aufgrund der Gewichtskraft von außen nach innen in das Elektronikgehäuse er schwert wird.
Idealerweise ist der Kunststoffeinsatz zusätzlich oder ergänzend zur mechanischen Rastverbindung über genau eine einzige Schraubverbindung mit dem Elektronikge häuse und/oder Kühlkörper bzw. der dort gelagerten Elektronikplatine verbunden. Dabei stellt die realisierte Schraubverbindung gleichzeitig den Erdungsanschluss des Kunst stoffeinsatzes dar. Dabei ist beispielsweise der im Elektronikgehäuse oder Kühlkörper innen liegende Metallstift für den Erdungsanschluss endseitig mit einer Verbindungsla sche ausgeführt, durch deren Auge eine Verbindungsschraube zur Fixierung des Kunst stoffeinsatzes bzw. zur Fierstellung des Erdungsanschlusses durchgeführt ist.
Der äussere, freiliegende Abschnitt der ein oder mehreren Metallstifte kann durch eine diese umgebende Steckerschürze des Kunststoffeinsatzes geschützt sein. Die Form der Steckerschürze, d.h. die um die Metallstifte umlaufende Schürzenwand ist abhängig von der Anzahl der Metallstifte und kann zylindrisch ausgeführt sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Umfang bzw. der entsprechende Außendurchmesser einer solchen Steckerschürze kleiner dimensioniert ist als der Öffnungsumfang des Elektro nikgehäuses und/oder Kühlkörpers. In diesem Fall ist vorgesehen, dass der Kunststof feinsatz im Bereich des axialen Endes der Steckerschürze, das dem Elektronikgehäuse oder Kühlkörper zugewandt ist, eine sich in Radialrichtung erstreckende Dichtungswand aufweist. Insbesondere erstreckt sich eine solche radiale Dichtungswand über den ge samten Umfang der Steckerschürze. Der Umfang der Dichtungswand entspricht nahezu dem Öffnungsumfang, sodass die Dichtungswand des eingebrachten Kunststoffeinsatz in Kontakt mit der Öffnungswand des Elektronikgehäuses bzw. Kühlkörpers steht und so für eine Abdichtung der Leitungsdurchführung sorgt.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Dichtungswand einen in Richtung des Elektro nikgehäuses stufenartig variierenden Außenumfang aufweist. Insbesondere sieht die Dichtungswand in axialer Richtung, und zwar in Richtung des Elektronikgehäuses bzw. Kühlkörpers einen verringerten Außenumfang vor. Hierdurch wird die labyrinthartige Fu genkontur zwischen Elektronikgehäuse bzw. Kühlkörper und Dichtungswand bzw. Kunststoffeinsatz realisiert. In Kombination mit der nach unten ausgerichteten Leitungs durchführung ergibt sich dadurch eine ausreichende Dichtungswirkung, sodass die IP- Schutzklasse IP44 auch ohne aufwendige Dichtungskomponenten eingehalten werden kann.
Optional kann vorgesehen sein, dass die Dichtungswand stirnseitig mit einer zusätzli chen Nut zur Aufnahme eines separaten Dichtungselementes ausgeführt ist. Die Nut lässt den Einsatz eines einfachen O-Ringes zur Optimierung der Dichtungswirkung zu. Aufgrund der labyrinthartigen Ausführung der Fugenkontur kann auf diesen O-Ring je doch verzichtet werden bzw. an diesen bzw. an die Toleranz und Oberflächenrauigkeit der angrenzenden Wände von Kunststoffeinsatzes und Öffnungswand werden keine speziellen, gehobenen Anforderungen gestellt.
In Ergänzung kann vorgesehen sein, dass die Öffnungswand des Elektronikgehäuses bzw. Kühlkörpers angefast ist, insbesondere reduziert sich der Öffnungsumfang von au ßen nach innen kontinuierlich. Durch die angefaste Öffnungswand wird die Ausbildung der Labyrinthdichtung vereinfacht. Zudem dient eine solche Fase als zusätzliche Zentrierhilfe beim Einsetzen des Kunststoffeinsatzes innerhalb der Öffnung.
Die in den Kunststoffeinsatz eingebetteten Metallstifte sehen vorzugsweise einen zur Steckerachse gewinkelten, freiliegenden Abschnitt an ihrem innerhalb des Elektronikge häuses bzw. Kühlkörpers liegenden Ende vor. Insbesondere sind die Metallstifte in Richtung der Platine senkrecht abgewinkelt, sodass diese bei Montage des Kunststoffe insatzes in vorgesehene Steckkontakte auf der Platine automatisch eingesteckt werden.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Metallstifte sich untereinander hinsichtlich ihrer Dimensionierung unterscheiden. So können die Metallstifte beispielsweise in ihrer Breite variieren. Dadurch kann die Orientierung des komplementären Steckers zum Auf stecken auf die Metallstifte des Kunststoffeinsatzes vorgegeben werden. Auch die axi ale Länge der freiliegenden Abschnitte der Metallstifte innerhalb der Steckerschürze kann unterschiedlich sein. Insbesondere weist der Metallstift für den Erdungsanschluss die größte Länge auf, wodurch sichergestellt wird, dass dieser Kontakt beim Abziehen des komplementären Steckers zuletzt getrennt und beim Aufstecken zuerst geschlos sen wird.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Kunststoffeinsatz innerhalb des Elektronikge häuses bzw. Kühlkörpers einen Steg aufweist. Der Steg wird bei der Montage des Kunststoffeinsatzes in einen komplementären Schlitz des Elektronikgehäuses, Kühlkör pers oder der Platine eingebracht und dient damit der weiteren Fixierung des Kunststof feinsatzes als auch zu dessen Positionierung bei der Montage.
Die erfindungsgemäße Lösung auf Grundlage des Kunststoffeinsatz gestattet einen kostengünstigen Herstellungsprozess der Leitungsdurchführung bzw. der Pumpe. Der Kunststoffeinsatz selbst lässt sich kostengünstig produzieren, bspw. per Kunst stoffspritzgussverfahren, wobei die eingesetzten Metallstifte gleich durch den Kunststoff umspritzt werden.
Durch die vorgenannten mechanischen Zentrierhilfen bzw. die selbstständige Fixierung innerhalb der Öffnung wird eine sehr einfache Montagemöglichkeit des Kunststoffein satzes geschaffen. Durch die labyrinthartige Fugenkontur wird eine ausreichende Ab dichtung erzielt, die ohne aufwendige Dichtungselemente die geforderte Schutzklasse IP44 einhält.
Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen nachfolgend anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 : eine perspektivische Seitenansicht der als Heizungsumwälzpumpe ausge führten erfindungsgemäßen Kreiselpumpe mit dem neuartigen Steckan schluss,
Figur 2: zwei Detailansichten des erfindungsgemäßen Kunststoffeinsatzes, Figur 3: eine Detailansicht von außen auf die Leitungsdurchführung der Heizungsum wälzpumpe,
Figur 4: eine Detailansicht vom Inneren des Elektronikgehäuses auf dem montierten Kunststoffeinsatz innerhalb der Öffnung des Elektronikgehäuses und
Figur 5: eine Schnittdarstellung im Bereich des eingesetzten Kunststoffeinsatzes in nerhalb des Elektronikgehäuses.
Figur 1 zeigt eine perspektivische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Kreiselpumpe, die im Ausführungsbeispiel als Heizungsumwälzpumpe ausgestaltet ist. Diese besteht aus einem hydraulischen Teil 1 sowie dem Antriebsaggregat 2, das aus dem Elektromo tor 3 zum Antrieb der Pumpe 1 , einem Elektronikgehäuse 4 sowie einem Kühlkörper 5 zur Wärmeabfuhr der durch die Elektronik produzierten Wärme besteht.
Das Elektronikgehäuse 4 ist axial am Motor 3 montiert und besteht aus Kunststoff. Zwi schen Elektronikgehäuse 4 und Motor 3 ist zudem ein metallischer Kühlkörper 5 einge bracht, der somit einen Teil des Gehäuses des Elektronikgehäuses 4 bildet.
Auf der Unterseite des Elektronikgehäuses 3 befindet sich ein Steckanschluss 10, um die Elektronik der Heizungsumwälzpumpe mit der notwendigen elektrischen Energie versorgen zu können. Ersichtlich ist, dass der Steckanschluss 10 im Schnittstellenbe reich des Elektronikgehäuses 4 und des Kühlkörpers 5 liegt. In Figur 1 ist ein komple mentärer Stecker 11 aufgesteckt, der mit einer externen Versorgungsleitung in Verbin dung steht.
Kern der Erfindung ist die Realisierung des Steckanschlusses 10. Aufgrund der elektrisch leitenden Eigenschaften des Kühlkörpers 5 muss einerseits ein ausreichender Mindestabstand zwischen den Leitungsdurchführungen und dem Metallkühlkörper 5 si chergestellt werden. Darüber hinaus ist die gesamte Heizungsumwälzpumpe spritzwas sergeschützt gemäß IP44 auszuführen, d. h. es darf kein Spritzwasser von außen über den Steckanschluss 10 in das Innere des Elektronikgehäuses 4 gelangen. Aus wirt schaftlicher Sicht ist es wünschenswert, den Steckanschluss 10 möglichst kostengüns tig zu realisieren und eine einfache Montage bei der Pumpenproduktion zu ermöglichen.
Kernaspekt der Erfindung ist der in den Figuren 2a, 2b dargestellte Kunststoffeinsatz 13, der sich in eine dafür vorgesehene Öffnung 12 einsetzen lässt. Die Öffnung 12 liegt im Bereich der Schnittstelle zwischen Elektronikgehäuse 4 und Kühlkörper 5 und wird durch entsprechende Ausnehmungen der sich kontaktierenden Flächenabschnitte der Bauteile 4, 5 gebildet. Der Kunststoffeinsatz 13 enthält insgesamt drei Metallstifte 15, die von außen zugängliche freiliegende Abschnitte aufweisen, auf diese der entspre chende komplementäre Stecker 11 aufgesteckt werden kann. Zum Schutz der freilie genden Abschnitte der Metallstifte 15 ist eine Steckerschürze 14 vorgesehen, die die Metallstifte 15 zylindrisch umgibt. Diese Steckerschürze 14 kann an ihrer Oberseite eine Nase 14a aufweisen, um ein korrektes Anstecken des Steckers 11 zu sichern und eine mechanische Fixierung zwischen Stecker 11 und Kunststoffeinsatz 13 zu ermöglichen. Die Steckerschürze 14 sieht zudem zumindest an einer Seite eine Profilvariation 14b vor, die ebenfalls als Aufsteckhilfe für den Stecker 11 dient.
An dem in axialer Richtung dem Elektronikgehäuse 4 zugewandten Ende der Schürze 14 erstreckt sich radial über den gesamten Umfang der Schürze 14 eine Dichtungs wand 16, deren Profilumfang im Wesentlichen dem Öffnungsprofil 12 entspricht. Wie dies der Figur 2a zu entnehmen ist, die einen Blick auf die Rückseite des Kunststoffein satzes 13 zeigt, weist die Dichtungswand in axialer Richtung eine Stufe 16a mit redu ziertem Umfang auf. Diese Stufe 16a ist zudem mit einer Nut 17 zur optionalen Auf nahme eines einfachen Dichtungselementes wie einem O-Ring versehen. Die techni sche Funktion der Stufenkontur soll später anhand der Figur 5 beschrieben werden.
Die Rückseite des Kunststoffeinsatzes 13 weist an ihren sich gegenüberliegenden Sei tenbereichen jeweils einen Schnapphaken 18 auf, die beim Einsetzen des Kunststoffe insatzes 13 in die Öffnung 12 mit komplementären Rastkanten 22 (s. Figur 3) automa tisch verrasten, sobald der Kunststoffeinsatz 13 die erforderliche Einschubtiefe erreicht. Durch die eingerasteten Schnapphaken 18 wird ein Formschluss erzielt, der ein Her ausziehen des Kunststoffeinsatzes 13 aus der Öffnung 12 verhindert.
Erkennbar ist zudem, dass die in das Kunststoffteil 13 eingespritzten Metallstifte 15 an ihrem im Elektronikgehäuse 4 liegenden Abschnitten 15b freiliegen und senkrecht nach oben bzw. unten abgewinkelt sind. Diese abgewinkelten Bereiche 15b werden beim Po sitionieren des Kunststoffeinsatzes 13 innerhalb der Öffnung 12 in entsprechende Kon taktstellen der Elektronikplatine gesteckt, wodurch eine elektrische Verbindung zwi schen Platine und den Metallstiften 15 des Kunststoffeinsatzes 13 erzielt wird. Weiterhin ist eine Erdungslasche 20 am Kunststoffeinsatz 13 vorgesehen, die mit dem für den Er dungsanschluss bestimmten Metallstift verbunden ist. Beim Einsatz des Kunststoffein satzes 13 innerhalb der Öffnung 12 legt sich die Lasche 20 passgenau auf eine Boh rung 28 des Elektronikgehäuses 4 oder Kühlkörpers 5 bzw. der darin aufgenommenen Platine. Mittels einer durch die Lasche 20 durchgeführten Schraube 21 kann der Kunst stoffeinsatz 13 einerseits am Elektronikgehäuse 4 bzw. Kühlkörper 5 fixiert und ander seits der Erdungsanschluss bereitgestellt werden.
Ein Steg 23 am axialen Ende des Kunststoffeinsatzes 13 wird bei der Montage in den dafür vorgesehenen Schlitz 24 des Elektronikgehäuses 4 bzw. des Kühlkörpers 5 einge führt, sodass hierdurch eine weitere Zentrierungshilfe bei der Montage des Kunststoffe insatzes 13 geschaffen wird und der Einsatz 13 zusätzlich innerhalb der Öffnung 12 sta bilisiert wird.
Im Bereich der Öffnung 12 weisen das Elektronikgehäuse 4 sowie der Kühlkörper optio nal jeweils eine senkrecht zum Öffnungsprofil 12 nach vorne abstehende Wand 4a, 5a auf, die als zusätzliche Spritzschürze 25 zum Schutz des Steckanschlusses 10 dient. Dabei kann die Wand 5a des Kühlkörpers 5 das Öffnungsprofil 12 vollständig einfassen, während die Wand 4a des Elektronikgehäuses 4 nur einen Teil abdeckt.
Die Funktionsweise der Abdichtung zwischen Kunststoffeinsatz 13 und der Wand der Öffnung 12 soll anhand der Figur 5 erläutert werden. Diese zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Längsachse des Kunststoffeinsatzes 13. Ersichtlich ist hier nochmals die Dichtungswand 16 mit der in Richtung des Gehäuses 4, 5 liegenden Stufe 16a mit redu ziertem Umfang. Die gegenüberliegende Wand der Öffnung 12 des Elektronikgehäuses 4 bzw. Kühlkörpers 5 weist eine Phasenkontur 26 auf, wodurch sich der Öffnungsum fang von außen nach innen reduziert. Mittels der Phase 26 wird eine zusätzliche Zentrierhilfe beim Einsetzen des Kunststoffeinsatzes 13 von außen in die Öffnung 12 verwirklicht. Zusätzlich wird durch das Zusammenspiel zwischen Phase 26 und der Stu fenkontur der Dichtungswandung 16 eine Labyrinthdichtung geschaffen. Da, wie dies in Figur 1 erkennbar ist, der Steckanschluss 10 in Einbaulage auf der Unterseite der Hei zungsumwälzpumpe liegt, wird durch diese Labyrinthdichtung ein ausreichender Schutz des Steckanschlusses 10 vor Spritzwasser ermöglicht. Insbesondere kommt die Laby rinthdichtung ohne zusätzliches Dichtungselement aus, kann jedoch durch Einsatz ei nes einfachen O-Rings in die Nut 17 optimiert werden.
Darüber hinaus ist erkennbar, dass die Metallstifte 15, insbesondere deren innerhalb der Schürze 14 freiliegenden Bereiche, sowohl in ihrer Länge als auch in ihrer Breite va riieren. Dies hat den Vorteil, dass der Stecker 11 nur mit vorgegebener Ausrichtung auf den Steckanschluss 10 aufgeschoben werden kann. Die variierende Länge hat einen zusätzlichen Sicherheitsaspekt. Der Metallstift mit der längsten Länge dient zum An schluss der Erdung. Durch die größte Längendimensionierung wird sichergestellt, dass dieser Anschluss beim Abziehen des Steckers 11 zuletzt getrennt wird und beim Aufste cken es Steckers 11 als erstes die Verbindung hergestellt wird.

Claims

Patentansprüche Heizungsumwälzpumpe mit spritzwassergeschütztem elektrischen Anschluss
1. Kreiselpumpe, insbesondere Heizungsumwälzpumpe, mit einem Elektronikge häuse (4) zur Unterbringung der Elektronik für den Betrieb der Pumpe, wobei das Elektronikgehäuse (4) zumindest abschnittsweise aus einem metallischen Kühlkör per (5) besteht oder mit diesem verbunden ist, und wobei wenigstens eine Öffnung (12) im Elektronikgehäuse (4) und/oder dem Kühlkörper (5) zur Durchführung we nigstens einer elektrischen Leitung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in die Öffnung (12) ein Kunststoffeinsatz (13) eingebracht ist, der ein oder mehrere Metallstifte (15) zur Bereitstellung eines aussenliegenden elektrischen Steckanschlusses (10) für die im Gehäuse (4, 5) liegende Elektronik umgibt, wobei zwischen Öffnungswand und Kunststoffeinsatz (13) eine labyrinthartige Fugenkon tur vorgesehen ist.
2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffein satz (13) durch eine Rastverbindung innerhalb der Öffnung fixiert ist, insbesondere in Form von wenigstens einem Rasthaken (18), vorzugsweise zwei Rasthaken (18), die mit entsprechenden Rastkanten (22) innerhalb des Elektronikgehäuse (4) und/o der Kühlkörpers (5) beim Einsetzen des Kunststoffeinsatzes (13) verrasten.
3. Kreiselpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallstifte (15) bzw. der realisierte Steckanschluss (10) in Einbaulage der Heizungsumwälzpumpe nach unten gerichtet sind.
4. Kreiselpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffeinsatz (13) über eine einzige Schraubverbindung (20, 21) mit dem Elektronikgehäuse (4) und/oder dem Kühlkörper (5) bzw. einer dort gelagerten Elektronikplatine verbunden ist, wobei die Schraubverbindung (20, 21) gleichzeitig den Erdungsanschluss des Kunststoffeinsatzes (13) bildet.
5. Kreiselpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffeinsatz (13) eine, die freiliegenden Metallstifte (15) umhüllende Steckerschürze (14) aufweist, die an ihrem, dem Elektronikgehäuse (4) bzw. Kühl körper (5) zugewandten axialen Ende eine sich umfänglich von der Steckerschürze (14) in Radialrichtung erstreckende Dichtungswand (16) aufweist.
6. Kreiselpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungswand (16) einen in axialer Richtung des Elektronikgehäuses stufenartig variierenden Aus- senumfang (16a) zur Ausbildung der labyrinthartigen Fugenkontur mit der Öffnungs wand aufweist.
7. Kreiselpumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dich tungswand (16) eine umfangseitige Nut (17) zur Aufnahme einer Dichtung vorsieht.
8. Kreiselpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, dass die Öffnung (12) eine angefaste Öffnungswand (26) besitzt, die mit der Dichtungswand (16) zur Ausbildung der Labyrinthdichtung zusammenwirkt und als Zentrierhilfe bei der Montage des Kunststoffeinsatzes (13) innerhalb der Öffnung (12) dient.
9. Kreiselpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Metallstifte (15) des Kunststoffeinsatz (13) zur Steckerachse ge winkelte, freiliegende Abschnitte (15b) aufweisen, die in entsprechende Steckkon takte auf der Elektronikplatine eingesteckt sind.
10. Kreiselpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffeinsatz (13) einen Steg (23) aufweist, der in einen korrespondie renden Schlitz (24) des Kühlkörpers (5) und/oder Elektronikgehäuses (4) bzw. der Platine eingreift und bei der Montage des Kunststoffeinsatzes (13) als Zentrierhilfe dient.
11. Kreiselpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffeinsatz (13) per Spritzguss hergestellt ist, wobei die ein oder mehreren Metallstifte (15) durch den Kunststoff umspritzt sind.
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