WO2012025156A1

WO2012025156A1 - Gartenpumpe

Info

Publication number: WO2012025156A1
Application number: PCT/EP2010/062540
Authority: WO
Inventors: Ram Krishna Agrawal; Christoph Schiedt; Peter Lameli
Original assignee: Gardena Manufacturing Gmbh
Priority date: 2010-08-27
Filing date: 2010-08-27
Publication date: 2012-03-01
Also published as: EP2609334A1; PL2609334T3; HUE027412T2; EP2609334B1

Abstract

Für eine Gartenpumpe werden als an sich in Form von komprimierbaren Körpern bekannte Gefrierschutzeinrichtungen besonders vorteilhafte Anordnungen angegeben, wobei insbesondere zwei in Hauptströmungsrichtung durch wenigstens eine Laufradkammer (LK1) getrennte Teilräume (VK, DR) des Pumpeninnenraums separat über eigene wasserleitende Verbindungen mit einem oder mehreren komprimierbaren Körpern (K11, K12) verbunden sind.

Description

Gartenpumpe

Die Erfindung betrifft eine Gartenpumpe mit Gefrierschutzeinrichtungen. Eine Gartenpumpe kann bei unvollständiger Entleerung und unsachgemäßer Aufbewahrung im Winter dadurch beschädigt werden, dass das in der Pumpe enthaltene Wasser gefriert und die dabei auftretende Volumenerhöhung um ca. 10 % Teile der Pumpe beschädigt, wobei insbesondere das Aufbrechen von Wandteilen ein häufiger Schadensfall ist.

In der EP 1 554 497 B1 ist eine Tauchmotorpumpe beschrieben, bei welcher eine keramische Antriebswelle gegen Beschädigung bei Gefrieren des im Pumpengehäuse befindlichen Wassers geschützt wird, indem unterschiedliche, gegen die Laufradkammer abgegrenzte Hohlräume des Gehäuses mit einem geschlossenzelligen Schaumstoff ausgefüllt sind. Die Hohlräume sind über enge Kanäle oder Schlitze mit der Laufradkammer verbunden, so dass bei Druckerhöhung durch Gefrieren Wasser über die Kanäle in die Hohlräume ausweichen kann. In der US 2007/006531 6 A1 ist als Gefrierschutz vorgesehen, dass in einem Gehäuseteil eine Kammer mit geschlossenzelligem Schaum gefüllt ist und zu dem Wasser enthaltenen Bereich des Pumpengehäuses hin offen ist. Bei einer aus der US 2002/076337 A1 bekannten Trinkwasserpumpe ist ein Ausgleichsvolumen gegen Gefrierdruck durch einen entgegen einer Federkraft verschieb- baren Kolben gegeben.

In der JP 541 1 6709 A2 ist als Ausgleichsvolumen eine luftgefüllte Kammer vorgesehen. In der JP 1200092 A ist eine flexible Membran relativ zu einer Ge- häusewand unter Druck verlagerbar, um einen Überdruck beim Gefrieren von Wasser in einer Pumpenkammer zu begrenzen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gartenpumpe mit weiter verbessertem Schutz gegen durch gefrierendes Wasser in der Pumpe entstehenden Schaden anzugeben.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.

Die Erfindung berücksichtigt auf vorteilhafte Weise die beim Aufbau von Gartenpumpen mit Laufradanordnungen besonderen Verhaltensweisen beim Gefrieren von im Innern der Pumpe vorhandenem Wasser. Die Erfindung vermeidet insbesondere das Erfordernis, dass die Laufradanordnung als Ausbrei- tungsweg für durch Eisbildung verdrängten Wassers benötigt wird.

Als Hauptströmungsrichtung innerhalb der Pumpe sei der Strömungsweg vom Pumpeneingang durch die Laufradanordnung zum Pumpenausgang verstanden, wobei eine Vorkammer stromaufwärts und ein Druckraum stromabwärts der Laufradanordnung liegen. Der Druckraum ist typischerweise geometrisch verzweigt und kann die Laufradanordnung und/oder die Vorkammer umgeben. Neben der Hauptströmungsrichtung kann ein Rückstrompfad existieren, über welchen Wasser aus dem Druckbereich in die Vorkammer geleitet wird. Insbesondere in einer verbreiteten Ausführung der Pumpe mit Ausformung der Vorkammer als sogenannte Jet-Düse ist vorteilhafterweise das der Vorkammer als Gefrierschutz zugeordnete Ausgleichsvolumen auf einer der Vorkammer abgewandten Seite außerhalb einer die Vorkammer begrenzenden Trennwand angeordnet. Die wasserleitende Verbindung zwischen Vorkammer und dem zugeordneten Ausgleichsvolumen ist durch eine Öffnung in der Trennwand gegeben, deren Durchmesser so klein gehalten werden kann, dass die Störung der für die Düsenwirkung wesentlichen Wandform vernachlässigbar bleibt. Die Querschnittfläche der Öffnung ist vorteilhafterweise geringer als 50 mm², ins- besondere geringer als 25 mm², vorzugsweise geringer als 15 mm². Vorteilhafterweise beträgt der Querschnitt der Öffnung wenigstens 5 mm². Es können mehrere voneinander beabstandete Öffnungen vorgesehen sein.

Das der Vorkammer zugeordnete Ausgleichsvolumen steht in vorteilhafter Ausführung auch in Verbindung mit dem Druckraum der Pumpe, wobei die Öffnung gegen den Durchtritt von Wasser beim Pumpenbetrieb vom Druckraum durch die Öffnung in die Vorkammer abgedichtet ist. Die Abdichtung kann durch ein Ventil, insbesondere ein Klappenventil gegeben sein. In vorteilhafter Ausführung kann die Abdichtung im Pumpenbetrieb dadurch gegeben sein, dass ein elastischer Körper, der das der Vorkammer zugeordnete Ausgleichsvolumen bildet, durch den Wasserdruck im Druckraum gegen die der Vorkammer abgewandte Seite der Trennwand gedrückt ist. Bei Stillstand der Pumpe ist der Wasserdruck zwischen allen Teilräumen ausgeglichen, solange Strömungspfade innerhalb der Teilräume und zwischen diesen nicht durch Eisbildung blockiert sind.

Bei einer mehrstufigen Laufradanordnung, bei welcher mehrere Pumpenlaufrä- der auf einer gemeinsamen, motorisch angetriebenen Laufradwelle befestigt und einzeln in in Hauptströmungsrichtung aufeinander folgenden Laufradkam- mern angeordnet sind, kann vorteilhafterweise in wenigstens einer der Laufradkammern, vorzugsweise in mehreren oder allen Laufradkammern jeweils wenigstens ein eigenes Ausgleichsvolumen vorgesehen sind. Die Ausgleichsvolumina können in bevorzugter Ausführungsform durch elastisch komprimierbare Körper mit Gaseinschlüssen gebildet sein. In besonders vorteilhafter Ausführung können solche elastisch komprimierbaren Körper als in Formen herstellbare Gußkörper vorliegen, welche dabei in an die Geometrie der Innenstrukturen der Pumpe angepasster Gestalt erzeugt werden können. Vorzugsweise sind die Gaseinschlüsse durch sogenannte expandierte Mikro- kugeln, gegeben, welche eine unter Druck deformierbare zugfeste Hülle besitzen und in ein elastisch verformbares Material eingebettet sind. Die Erfindung ist nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Abbildungen noch eingehend veranschaulicht. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Pumpe mit Jet-Düse,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine mehrstufige Pumpe,

Fig. 3 einen ersten komprimierbaren Körper zu Fig. 2, Fig. 4 einen zweiten komprimierbaren Körper zu Fig. 2.

Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch ein Pumpengehäuse PG einer Pumpe mit einstufiger Laufradanordnung und einer Jet-Düsenanordnung. In der Darstellung ist der Übersichtlichkeit halber das durch unterbrochene Linien ange- deutete Motorgehäuse MG sowie das im Betrieb in einer Laufkammer LK1 um eine Rotationsachse RA rotierende Pumpenlaufrad nicht mit aufgenommen.

Das Pumpengehäuse PG besitzt einen Pumpeneingang PE, welcher über eine Leitung mit einer Wasserquelle, beispielsweise einem Regenwassertank, ver- bunden werden kann. Ein Pumpenausgang PA kann beispielsweise mittels einer flexiblen Schlauchleitung zu einem oder mehreren Bewässerungsgeräten führen. Im Pumpenbetrieb bewirkt das in der Laufradkammer LK1 um die Rotationsachse RA rotierende Laufrad durch Fliehkräfte einen Transport des Was- sers in der Laufradkammer radial von der Rotationsachse RA weg, wodurch über eine Vorkammer VK Wasser in die Laufradkammer LK1 nachströmt und aus dieser in einen Druckraum DR und von diesem in den Pumpenausgang PA austritt. Um bei solchen durch den einstufigen Aufbau der Laufradanordnung kostengünstigen und dadurch vorteilhaften Gartenpumpen ein gutes Ansaugvermögen zu gewährleisten, ist es bekannt, die Vorkammer VK, welche in Hauptströmungsrichtung im Pumpenbetrieb stromaufwärts vor der Laufradkammer LK1 liegt, als sogenannte Jet-Düse auszubilden. Charakteristisch für die Jet-Düse sind zwei konzentrisch zueinander um die Rotationsachse RA angeordnete und in Richtung der Rotationsachse gegeneinander versetzte Düsenöffnungen D1 und D2, wobei die Düsenöffnung D1 einen Rückströmungspfad bildet, über welchen Wasser aus dem Druckraum DR entlang der Rotationsachse RA in die Düse D2 als bezüglich der Hauptströmungsrichtung stromabwärts in Richtung der Laufradkammer LK1 gerichteter Strahl eingeleitet wird, welcher in der Düse D2 einen zusätzlichen Sog auf das über den Pumpeneingang PA nachströmende Wasser ausübt. Die Vorkammer ist im Bereich der Düse D1 diese ringförmig umgebend ausgebildet. Bei einem solchen vorteilhaft einfachen Aufbau einer Gartenpumpe mit einer Jet-Düsenanordnung ist gemäß der Erfindung für den Gefrierschutz mittels komprimierbaren Körpern ein erster komprimierbarer Körper K1 1 vorgesehen, welcher den Längsabschnitt der Düse D2 umgibt und vorzugsweise an der Außenfläche der die Düse D2 zur Rotationsachse RA hin begrenzenden Wand anliegt. Der komprimierbare Körper K1 1 kann separat hergestellt werden, wobei der komprimierbare Körper K1 1 dann vorzugsweise aus wenigstens zwei Teilkörpern besteht, und auf die Düse D2 von deren Außenseite her aufgesetzt werden kann. Der komprimierbare Körper K1 1 kann in anderer vorteilhafter Ausführung auch auf die durch ein eigenständiges Kunststoff-Spritzgussteil gebildete Düse D2 aufgespritzt und hierdurch besonders innig mit deren Außenwandflächen verbunden sein.

Der komprimierbare Körper K1 1 steht mit dem Druckraum DR als einer von mehreren Teilräumen der Pumpe in wasserleitender Verbindung, wobei diese wasserleitende Verbindung im skizzierten Beispielsfall durch die große, der Vorkammer VK abgewandte und dem Druckraum DR zuweisende Oberfläche des komprimierbaren Körpers K1 1 gegeben ist. Der komprimierbare Körper K1 1 dient vorteilhafterweise zugleich als Wärmeisolation, mittels welcher der Innenraum der Düse D2 bei einem eventuell auftretenden Gefriervorgang besonders geschützt ist und bei der Rotationsachse RA in der Düse D2 befindliches Wasser zeitlich besonders lange gegen Einfrieren geschützt ist. Wenn schließlich auch innerhalb der Düse D2 befindliches Wasser gefriert, ist typischerweise bereits aus dem die Düse D2 außerhalb des komprimierbaren Kör- pers K1 1 vorliegenden Teil des Druckraums DR und über den komprimierbaren Körper K1 1 auf die Außenwand der Düse D2 ein radialer Druck aufgebaut, so dass ein bei Einfrieren von Wasser innerhalb der Düse D2 entstehender Druck bereits vorkompensiert ist und die Gefahr einer Beschädigung der Wand der Düse D2 gering ist.

Von besonderem Vorteil bei einer Pumpenanordnung der in Fig. 1 dargestellten Art ist das Merkmal, dass von der die Düsenanordnung enthaltenden Vorkammer VK durch eine diese begrenzende Wand wenigstens eine Wandöffnung WO ausgebildet ist, welche eine wasserleitende Verbindung zu einem weiteren komprimierbaren Körper K12 bildet. Dieser ist vorteilhafterweise auf einer der Vorkammer VK abgewandten Seite der die Wandöffnung WO enthaltenden Wand der Vorkammer angeordnet und die Wandöffnung WO bildet die wasserleitende Verbindung zwischen der Vorkammer VK und dem dieser als Gefrier- schütz zugeordneten komprimierbaren Körper K12. Bei in der Vorkammer VK durch gefrierendes Wasser ansteigenden Druck kann der noch flüssige Anteil durch die Wandöffnung WO entweichen und den komprimierbaren Körper K12 unter elastischer Verformung komprimieren. Während des regulären Pumpenbetriebs bei in der Laufradkammer LK1 rotierendem Pumpenlaufrad liegt im Druckraum DR ein Druck von beispielsweise 4 bar an. Wasser strömt über den genannten Rückströmungspfad aus dem Druckraum u. a. auch durch die Düse D1 in die Vorkammer und die Düse D2. Um ein unkontrolliertes Durchtreten von Wasser bei laufender Pumpe aus dem Druckraum DR durch die Wandöffnung WO in die Vorkammer zu verhindern, ist die Wandöffnung WO bei laufender Pumpe gegen den Durchtritt von Wasser abgedichtet. Hierfür kann auf der der Vorkammer VK abgewandten Seite der Wandöffnung ein Ventil, insbesondere ein Klappenventil angeordnet sein. In anderer vorteilhafter Ausführung kann eine Abdichtung allein durch Anliegen des komprimierbaren Körpers K12 an der Außenseite der Wand der Vorkammer um die Wandöffnung WO gegeben sein, wobei der erhöhte Druck in dem Druckraum DR den komprimierbaren Körper K12 gut abdichtend gegen die Wandaußenseite drückt. Komprimierbare Körper K1 1 und K12 können auch als ein zusammenhängender komprimierbarer Körper ausgebildet sein, solange dieser einen Wasserdurchtritt von der Vorkammer durch die Wandöffnung als Gefrierschutz ermöglicht.

Fig. 2 zeigt in zu Fig. 1 analoger Darstellung, gleichfalls wieder ohne detaillierte Darstellung des Motorgehäuses, einen Schnitt durch eine Gartenpumpe mit mehrstufiger Laufradanordnung, bei welcher in an sich gebräuchlicher Weise in Richtung der Rotationsachse RA mehrere Laufradkammern LK2 ausgebildet sind, in welchen jeweils eines von mehreren Laufrädern LR2 rotiert, und welche durch Kammertrennwände KT gegeneinander abgetrennt sind.

Das Pumpengehäuse besteht in dieser Ausführung aus einem Kunststoff- Gehäuseanteil PP sowie einem Blechmantel PM aus vorzugsweise rostfreiem Stahlblech.

Als Gefrierschutz sind hier mehrere komprimierbare Körper K21 , K22, K23, K24 und K25 vorgesehen, welche unterschiedlichen Teilräumen des Innenraums des Pumpengehäuses zugeordnet sind. Dem die Laufradanordnung und die Vorkammer VK2 umgebenden Druckraum sind beispielsweise ein erster komprimierbarer Körper K21 , ein vierter komprimierbarer Körper K24 und ein fünfter komprimierbarer Körper K25 zugeordnet. Der erste komprimierbare Körper K21 , welcher in Fig. 3 isoliert in einer Schrägansicht dargestellt ist, liegt in Riehtung der Rotationsachse RA gegen die Laufradanordnung und die Vorkammer VK2 versetzt an der Innenfläche des stirnseitigen Blechmantels PM an. Der vierte komprimierbare Körper K24 ist vorzugsweise als Ausschnitt aus einem Kreiszylindermantel ausgebildet und liegt an der Außenseite der Laufradanordnung von der Gehäuseaußenfläche beabstandet an. Es können vorteilhafter- weise mehrere, um den Umfang der Laufradanordnung verteilt angeordnete solche vierte komprimierbare Körper K24 vorgesehen sein. Der fünfte komprimierbare Körper K25 ist nach der in Hauptströmungsrichtung letzten Laufradkammer an dem Gehäuseabschlussschild zum Motor hin ausgebildet. Der Vorkammer VK2 als Gefrierschutz zugeordnet ist ein in einer eigenen Gehäusekammer angeordneter zweiter komprimierbarer Körper K22, dessen bevorzugte Form in Fig. 4 abgebildet ist und welcher in der abgebildeten Form die Vorkammer VK2 über einen großen Winkelbereich umgibt und wasserleitend mit der Vorkammer VK2 verbunden ist. Die wasserleitende Verbindung ist vor- zugsweise durch einen oder mehrere Schlitze S22 zwischen der den zweiten komprimierbaren Körper aufnehmenden Kammer und der Vorkammer VK2 gegeben, wobei dieser wenigstens ein Schlitz S22 vorteilhafterweise an dem der Vorkammer VK2 nächsten Wandabschnitt der Kammer KA ausgebildet ist. Hierdurch bleibt der Schlitz KA bei sukzessivem Gefrieren von Wasser in der Pumpe besonders lange eisfrei und kann den Durchtritt von Wasser aus der Vorkammer in die Kammer KA ermöglichen und dadurch den Überdruck im Pumpeninnenraum begrenzen. Schließlich ist in dem Beispiel nach Fig. 2 noch vorgesehen, dass auch wenigstens einer, vorzugsweise mehreren oder insbesondere allen Laufradkammern der Laufradanordnung eigenständige komprimierbare Körper K23 als Gefrierschutz zugeordnet sind, wobei in der Fig. 2 nur einer dieser dritten Gefrierschutzkörper K23 explizit hervorgehoben und bezeichnet ist.

Der dritte Gefrierschutzkörper K23 ist innerhalb einer Laufradkammer vorteilhafterweise nahe bei der Rotationsachse RA ausgebildet und hierfür vorzugsweise mit dem im Betrieb rotierenden Laufrad verbunden. Durch die der Rotationsachse RA nahe Positionierung des dritten komprimierbaren Körpers K23 befindet sich dieser an einer Position innerhalb der Laufradkammer LK2, welche bei der typischerweise radial von außen nach innen fortschreitenden Vereisung besonders lange eisfrei bleibt, wogegen die radial außen liegenden Verbindungskanäle zwischen einzelnen Stufen der mehrstufigen Laufradanordnung typischerweise wesentlich früher von Vereisung betroffen sind.

Die vorstehend und die in den Ansprüchen angegebenen sowie die den Abbildungen entnehmbaren Merkmale sind sowohl einzeln als auch in verschiedener Kombination vorteilhaft realisierbar. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebe- nen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens in mancherlei Weise abwandelbar.

Claims

Patentansprüche:

1 . Gartenpumpe mit untereinander wasserführend verbundenen Teilräumen der Pumpe, welche eine Laufradanordnung mit wenigstens einer ein moto- risch angetriebenes Pumpenlaufrad enthaltenden Laufradkammer, eine in Hauptströmungsrichtung stromaufwärts der Laufradanordnung angeordnete Vorkammer und einen im Pumpenbetrieb unter erhöhtem Druck stehendem, stromabwärts der Laufradanordnung angeordneten Druckraum enthalten, sowie mit Gefrierschutzeinrichtungen, welche wenigstens ein Ausgleichsvo- lumen enthalten, welches mit wenigstens einem der Teilräume bei stillstehendem Antriebsmotor wasserleitend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Teilräume(VK, VK2, DR), welche in Hauptströmungsrichtung durch eine Laufradkammer (LK, LK2) getrennt sind, im Pumpenstillstand jeweils eine eigene wasserleitende Verbindung zu dem wenigstens einen Ausweichvolumen (K1 1 , K12, K21 K22) ohne Einschluss der die Teilräume trennenden Laufradkammer (LK, LK1 ) aufweisen.

2. Gartenpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Ausgleichsvolumen als ein elastisch komprimierbarer Körper mit Gaseinschlüssen ausgeführt ist.

3. Gartenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsvolumen von der Gehäuseaußenwand beabstandet zur Laufradanordnung hin versetzt angeordnet ist.

4. Gartenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer als Jet-Düse (D1 , D2) ausgeformt ist, welche mit dem Druckraum (DR) verbunden ist.

5. Gartenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Vorkammer zugeordnetes Ausgleichsvolumen (K12) von der Vorkammer (VK) durch eine starre Wand getrennt und eine wasserleitende Verbindung durch eine Öffnung (WO) in der starren Wand gegeben ist.

6. Gartenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das der Vorkammer (VK) zugeordnete Ausgleichsvolumen (K12) mit dem Druckraum in wasserleitender Verbindung steht, und dass im Pumpenbetrieb die Öffnung in der starren Wand gegen einen Wasserdurchtritt vom Druckraum in die Vorkammer abgedichtet ist.

7. Gartenpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abdichtung ein Rückschlagventil, insbesondere ein Klappenventil vorgesehen ist.

8. Gartenpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtung durch Anlage eines elastisch komprimierbaren Körpers an der der Vorkammer abgewandten Seite der starren Wand erfolgt.

9. Gartenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufradanordnung mehrstufig mit mehreren in Hauptströmungsrichtung aufeinander folgenden Laufradkammern ausgebildet ist und dass wenigstens einer der Laufradkammern ein eigenes Ausgleichsvolumen zugeordnet ist.