DE10008728A1 - Electric motor for driving pump or fan, has holding arrangement with bolt attached to shaft end, protruding through central impeller wheel bore with head on contact surface enclosing bore - Google Patents

Abstract

The motor has a shaft (1) carrying an impeller wheel (2) mounted on one end of the shaft with a holding arrangement with a bolt (3) attached at one shaft end and protruding through a central bore (7) in the impeller wheel with its head against a contact surface (9) enclosing the bore to hold the impeller wheel axially. The bolt is removably attached to the end of the shaft and can be screwed into an internal bore (6) in the end of the shaft.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektromotor zum Antrieb einer Pumpe oder eines Lüfters, mit einer ein Laufrad tragenden Welle, wobei das Laufrad auf ein Ende der Welle aufgesetzt und mit einem Haltemittel drehsicher gehalten ist.The present invention relates to an electric motor for Driving a pump or fan, with an impeller supporting shaft, with the impeller on one end of the shaft is attached and held in a rotationally secure manner with a holding means.

Bei herkömmlichen Pumpen oder Lüftern wird die Verbindung zwischen der Nabe des Laufrades und dem Ende der Welle bekanntermaßen durch Schlüsselflächen hergestellt, die auf das Ende der Welle aufgebracht sind und auf die das Laufrad mit entsprechenden Gegenflächen gegen einen axialen Anschlag an der Welle aufsetzbar ist. Durch die Schlüsselflächen wird eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Laufrad und der Welle in Drehrichtung erzeugt. Nach dem Aufsetzen des Laufrades wird ein Sicherungsring auf die Welle aufgebracht, der in einer Ringnut einliegt und der das Laufrad gegen ein Abrutschen von der Welle sichert.With conventional pumps or fans, the connection between the hub of the impeller and the end of the shaft known to be made by wrench flats on the end of the shaft are attached and on which the impeller with corresponding counter surfaces against an axial stop can be placed on the shaft. Through the key surfaces a positive connection between the impeller and the Shaft generated in the direction of rotation. After putting on the A locking ring is placed on the shaft, which lies in an annular groove and which the impeller against Slipping off the shaft secures.

Diese Art der Befestigung hat zum einen den Nachteil, daß das Ende der Welle als Wellenstumpf mit Sicherungsring aus der Stirnseite des Laufrades herausragt. Dabei beeinträchtigten der Wellenstumpf und der aufgesetzte Sicherungsring die hydrodynamischen Eigenschaften des Laufrades in diesem besonders sensiblen Bereich des Laufrades. Ein besonderer Nachteil des Sicherungsringes ist, daß seine Montage nur mit einem Spezialwerkzeug möglich und daher sehr aufwendig ist. Dadurch ist die Wartungsfreundlichkeit des Elektromotors erheblich beeinträchtigt. Als weiterer Nachteil kommt hinzu, daß für das Spannen und das Befestigen des Sicherungsringes ein in radialer Richtung ausgedehnter Bauraum nötig ist, um das Werkzeug ansetzen zu können.This type of attachment has the disadvantage that the End of the shaft as a stub shaft with a circlip from the Front of the impeller protrudes. Impaired the stub shaft and the attached circlip  hydrodynamic properties of the impeller in this particularly sensitive area of the impeller. A special The disadvantage of the locking ring is that it can only be installed with a special tool is possible and is therefore very complex. This makes the electric motor easier to maintain significantly affected. Another disadvantage is that for tensioning and attaching the snap ring an installation space which is extended in the radial direction is necessary in order to to be able to apply the tool.

Aus dem großen Bauraum ergibt sich der weitere Nachteil, daß die Größe der Laufradschaufeln in Richtung der Achse begrenzt ist. Dabei ist es besonders im Hinblick auf schnell drehende Pumpen, deren Laufrad einen entsprechend kleineren Außendurchmesser haben muß, nachteilig, wenn im Zentrum des Laufrades Raum ungenutzt bleibt. Mit dem geringen Laufradaußendurchmesser ist die effektive Fläche der Schaufeln gering, was mit einem erheblichen Verlust an Wirkungsgrad und Saugfähigkeit des Laufrades einhergeht.From the large installation space there is the further disadvantage that limits the size of the impeller blades in the direction of the axis is. It is particularly with a view to rapidly rotating Pumps whose impeller is correspondingly smaller Outside diameter must be disadvantageous if in the center of the Impeller space remains unused. With the minor Impeller outer diameter is the effective area of the Shovels low, resulting in a significant loss Efficiency and absorbency of the impeller go hand in hand.

Ein weiterer Nachteil der mit den Schlüsselflächen versehenen Welle-Nabe-Verbindungen ist die besondere Anfälligkeit auf Verschleißerscheinungen. So müssen gerade bei Wellen mit geringem Durchmesser die Schlüsselflächen entsprechend klein gehalten werden, um die Stabilität der Welle nicht zu gefährden. Der geringe Halt, der durch die Schlüsselflächen erzeugt wird, kann jedoch entsprechend leicht überwunden werden, so daß der Kraftschluß bei einem durch Gebrauch verschlissenen Kunststofflaufrad mit ausgeleiertem Sitz oder aufgrund unterschiedlicher Ausdehnung der Bauteile bei thermischer Belastung nicht mehr gewährleistet ist. Mit den Schlüsselflächen, über die nicht nur das Drehmoment übertragen wird, sondern die mit ihren Fräskanten auch die axiale Positionierung des Laufrades auf der Welle sichern, ist ein die Betriebssicherheit des Motors in starkem Maße mindernder Faktor gegeben. Weiterhin ist nachteilig, daß die axialen Kräfte vom Laufrad direkt über den Sicherungsring auf die Welle übertragen werden, was zu einer hohen Belastung des Sicherungsringes und der entsprechenden Ringnut führt.Another disadvantage of the key surfaces Shaft-hub connections are particularly vulnerable Signs of wear. So especially with waves small diameter, the flats correspondingly small be held to not increase the stability of the shaft endanger. The slight hold caused by the wrench flats generated, but can be easily overcome accordingly be, so that the adhesion with one by use worn plastic impeller with worn out seat or due to different expansion of the components thermal load is no longer guaranteed. With the Wrench flats over which not only the torque is transferred, but also with its milling edges secure axial positioning of the impeller on the shaft,  is the operational safety of the engine to a great extent reducing factor. A further disadvantage is that the axial forces from the impeller directly via the circlip the shaft are transmitted, resulting in high stress on the Circlip and the corresponding ring groove leads.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Elektromotor zum Antrieb einer Pumpe oder eines Lüfters zu schaffen, bei dem das Laufrad über eine baulich einfache und damit kostengünstige Welle-Nabe-Verbindung auf die Welle aufsetzbar ist und der sich durch einen hohen Wirkungsgrad und eine hohe Betriebssicherheit auszeichnet.The object of the present invention is therefore a Electric motor to drive a pump or fan create where the impeller has a structurally simple and cost-effective shaft-hub connection to the shaft is attachable and which is characterized by a high efficiency and distinguishes a high level of operational reliability.

Diese Aufgabe wird durch einen Elektromotor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.This task is accomplished with an electric motor characterizing features of claim 1 solved.

Die besonderen Vorteile des erfindungsgemäßen Motors resultieren daraus, daß die Welle-Nabe-Verbindung nunmehr mittels eines axial angeordneten Bolzens geschieht, der die Nabe des Laufrades durchdringt und dessen Kopf an einer die Nabe umgebenden Anlagefläche anliegt, um die axiale Verschiebung des Laufrades zu verhindern. Somit kann auf den bislang benötigten Sicherungsring verzichtet werden.The particular advantages of the motor according to the invention result from the fact that the shaft-hub connection now happens by means of an axially arranged bolt that the Pen penetrates the impeller and its head on one Hub abuts the contact surface to the axial To prevent displacement of the impeller. Thus, the previously required circlip can be dispensed with.

Der mögliche Verzicht auf den Sicherungsring geht mit mehreren Vorteilen einher. So ist es nunmehr möglich, die Schaufeln des Laufrades bis an die Drehachse zu verlängern, was zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades und - im Falle der Pumpe - der Saugfähigkeit führt. Zudem kann durch eine harmonische Formgebung des Bolzenkopfes eine Verbesserung der hydrodynamischen Eigenschaften des Laufrades erreicht werden. Insbesondere kann die Führung der Strömung zur Eintrittskante verbessert werden. Im Falle kleiner Kreiselpumpen ist es möglich, die Laufradschaufeln bis auf einen Abstand von etwa 5 mm an den Mittelpunkt heranzuführen. Durch die einfache Halterung des Laufrades vermittels des Bolzens ist eine Reduktion der Kosten nicht nur bei der Herstellung der Bauteile, sondern vor allem auch bei der Montage des Laufrades gegeben. Insbesondere kann auf die komplizierte Handhabung des Sicherungsringes verzichtet werden. Durch die Erfindung ist somit eine Erhöhung der Wartungsfreundlichkeit gegeben.The possible waiver of the circlip goes with several advantages. So it is now possible to Blades of the impeller to extend to the axis of rotation, which leads to an increase in efficiency and - in the case of Pump - which carries absorbency. In addition, a harmonic shape of the bolt head an improvement of hydrodynamic properties of the impeller can be achieved. In particular, the flow can be guided to the leading edge be improved. In the case of small centrifugal pumps, it is possible, the impeller blades up to a distance of about  5 mm towards the center. Because of the simple The impeller is held by the bolt Reduction of costs not only in the manufacture of the Components, but especially when assembling the Given the impeller. In particular, the complicated Handling of the circlip can be dispensed with. Through the Invention is thus an increase in ease of maintenance given.

In einer einfachen Ausführungsform wird der Bolzen als Haltemittel in eine entsprechende stirnseitige Bohrung der Welle eingepreßt. Für die Wartung des Elektromotors ist es jedoch besonders vorteilhaft, wenn das Haltemittel das Laufrad nicht fest, sondern lösbar am Ende der Welle hält. Eine solche lösbare Befestigung wird vorteilhafterweise dadurch geschaffen, daß als Haltemittel eine Schraube vorgesehen ist, deren Außengewinde in ein im Ende der Welle befindliches Innengewinde eindrehbar ist. Diese Schraube fixiert das Laufrad in einfacher Weise axial durch den Schraubenkopf, der aus der Stirnfläche des Laufrades herausragt und gegen die Anlagefläche um die Nabe anliegt. Das Laufrad wird dann erfindungsgemäß auf die Welle gesteckt und mit der Schraube festgezogen, wobei zwischen dem Wellenstumpf und der darauf aufgesetzten Laufradnabe eine Spielpassung mit geringem Spiel befindet. Die axialen Kräfte werden vom Laufrad nunmehr über die Schraube auf die Welle übertragen, was einen besonders sicheren Halt und eine hohe Stabilität bedeutet.In a simple embodiment, the bolt is called Retaining means in a corresponding face hole of the Shaft pressed in. It is for the maintenance of the electric motor however, particularly advantageous if the holding means Impeller not fixed, but detachably at the end of the shaft. Such a releasable attachment is advantageous created in that a screw as a holding means is provided, the external thread in a in the end of the shaft internal thread is screwed. That screw fixes the impeller axially in a simple manner Screw head coming from the end face of the impeller protrudes and rests against the contact surface around the hub. The impeller is then placed on the shaft according to the invention and tightened with the screw, being between the Shaft stub and the impeller hub attached to it Match fit with little play. The axial forces are now from the impeller on the screw on the shaft transfer what a particularly secure hold and a high Stability means.

Es ist besonders vorteilhaft, das Laufrad durch eine Nut und Feder Verbindung zwischen Laufrad und Welle gegen ein Verdrehen zu sichern. Damit kann auf die Schlüsselflächen mit den bekannten Nachteilen verzichtet werden. Vorteilhafter Weise ist dazu der Kopf der Welle durch einen radial verlaufenden Schlitz gespalten. In diesen Schlitz greifen zwei Stege ein, die entsprechend in radialer Richtung an der Innenkontur der Laufradnabe angeformt sind. Über die erfindungsgemäße Verbindung wird das Drehmoment zuverlässig von der Welle auf das Laufrad übertragen. Dabei ist die Nut und Feder Verbindung besonders unempfindlich gegenüber Abnutzungserscheinungen eines aus Kunststoff geformten Laufrades. Die Verbindung ist dabei leicht zu montieren und entsprechend wartungsfreundlich. Ein besonderer Vorteil ist zudem, daß diese Art der Verbindung auch bei Wellen kleinen Durchmessers - beispielsweise von weniger als 10 mm - einen sicheren Halt des Laufrades gewährleistet ohne daß die Stabilität der Welle beeinträchtigt ist. Als Werkstoff für das Laufrad ist ein hochfester Kunststoff, beispielsweise Polyphenylensulfid (PPS), zu bevorzugen, weil dadurch die Änderungen in der Geometrie unter Temperaturschwankungen und Mediumdurchsatz während der Betriebszeit minimiert werden. Damit ist jederzeit ein definierter Sitz des Kunststofflaufrades auf der Stahlwelle gegeben.It is particularly advantageous to use a groove and the impeller Spring connection between impeller and shaft against Secure twisting. It can be used on the key surfaces the known disadvantages can be dispensed with. More advantageous To do this, the head of the shaft is radial  running slot split. Reach into this slot two webs, the corresponding in the radial direction on the Inner contour of the impeller hub are formed. About the Connection according to the invention, the torque is reliable transferred from the shaft to the impeller. Here is the groove and spring connection particularly insensitive to Signs of wear of a plastic molded Impeller. The connection is easy to assemble and accordingly easy to maintain. A particular advantage is also that this type of connection is small even in waves Diameter - for example less than 10 mm - one ensures a secure hold of the impeller without the Stability of the shaft is impaired. As a material for the impeller is a high-strength plastic, for example Polyphenylene sulfide (PPS), because this is preferred Changes in geometry under temperature fluctuations and Medium throughput can be minimized during the operating time. This means that the Given plastic impeller on the steel shaft.

In einer besonderen Ausführungsform ist der Bolzen, insbesondere die Schraube, mit einer zentralen Bohrung versehen, durch die beim Einsatz der Befestigung in einer Pumpe Medium hindurch in die ebenfalls durchbohrte Welle fließen kann. Bei Spalttopfpumpen ist es wichtig, einen solchen Austausch des Mediums zu schaffen, um beispielsweise die Kühlfunktion und die Entlüftung zu unterstützen. Es ist auch vorteilhaft, in die Schraube einen Innensechskant einzubringen, über den die Schraube mittels eines Schlüssels festgezogen werden kann. Der für das Werkzeug benötigte Raum ist damit auf ein Minimum reduziert. Der Kopf der Schraube kann dann in einer besonders zu bevorzugenden Ausführungsform eine hydrodynamisch günstige Form, beispielsweise die eines Kegels, aufweisen, über die der Strom des Mediums auf die Schaufeln gelenkt wird.In a special embodiment, the bolt, especially the screw, with a central hole provided by which when using the attachment in a Pump the medium through into the shaft, which is also drilled through can flow. With containment pump it is important to have one to create such an exchange of the medium, for example to support the cooling function and ventilation. It is also advantageous to insert a hexagon socket into the screw insert over which the screw by means of a key can be tightened. The space required for the tool is reduced to a minimum. The head of the screw can then be in a particularly preferred embodiment a hydrodynamically favorable form, for example one  Cone, through which the flow of the medium to the Shovels is steered.

Eine besondere Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigenA special embodiment of the invention is shown in FIGS. 1 and 2 and is described in more detail below. Show it

Fig. 1: eine Explosionszeichnung mit Welle, Laufrad und Schraube im Schnitt, sowie das zusammengesetzte Bauteil und Fig. 1: an exploded view with shaft, impeller and screw in section, as well as the assembled component and

Fig. 2: um 90° verdreht dargestellt die Welle und das Laufrad, sowie das zusammengesetzte Bauteil. Fig. 2: rotated by 90 °, the shaft and the impeller, as well as the assembled component.

In beiden Figuren ist der Stumpf einer durchbohrten Welle 1 eines nicht dargestellten Elektromotors zum Antrieb einer Pumpe gezeigt. Auf den Wellenstumpf 1 (das Ende der Welle) ist ein Laufrad 2 aufgesetzt und mit Haltemitteln lösbar und drehsicher gehalten. Dabei weisen die Haltemittel als Bolzen eins in axialer Richtung durchbohrte Schraube 3 mit einem Außengewinde 4 auf, wobei die Bohrung als Innensechskant 5 ausgebildet ist. Durch Eindrehen der Schraube 3 in ein in die Welle 1 eingebrachtes Innengewinde 6 wird das mit seiner Nabe 7 auf die Welle 1 aufgeschobene Laufrad 2 am Kopf der Welle 1 befestigt. Dazu durchragt die Schraube 3 die als Sitz 7 ausgebildete zentrale Bohrung 7 des Laufrades 2 und liegt zum axialen Halt des Laufrades 2 mit ihrem Kopf 8 gegen eine die Nabe 7 umgebende Anlagefläche 9 an. Der Kopf 8 der Schraube 3 weist eine hydrodynamisch günstige Kegelform auf, die in die Kurve der Flügelansätze 12 übergeht.The stump of a pierced shaft 1 of an electric motor (not shown) for driving a pump is shown in both figures. An impeller 2 is placed on the stub shaft 1 (the end of the shaft) and is detachably and non-rotatably held with holding means. In this case, the holding means have a screw 3 with an external thread 4 , which is drilled through in the axial direction, the bore being designed as an internal hexagon 5 . By screwing the screw 3 into an internal thread 6 introduced into the shaft 1 , the impeller 2 pushed onto the shaft 1 with its hub 7 is fastened to the head of the shaft 1 . For this purpose, the screw 3 projects through the central bore 7 of the impeller 2, which is designed as a seat 7 , and its head 8 lies against an abutment surface 9 surrounding the hub 7 in order to hold the impeller 2 axially. The head 8 of the screw 3 has a hydrodynamically favorable conical shape which merges into the curve of the wing attachments 12 .

Zur drehfesten Verbindung des Laufrades 2 auf der Welle 1 ist im Wellenstumpf eine Nut vorgesehen, die eine die Welle spaltende Kerbe bildet. An der Innenkontur der Nabe 7 des Laufrades 2 sind zwei als Stege ausgebildete Federn 11 angeformt, die bei aufgesetztem Laufrad in die Nut 10 eingreifen. Mit der in die Nut 10 greifenden Federn ist eine drehfesten Verbindung zwischen dem Laufrad 2 und der Welle 1 gegeben. Die Stirnseite 13 der Innenkontur dient als axiale Positionierung des Laufrades 2 bei der Montage. Über eine Spielpassung 14 wird das Laufrad 2 auf der Welle 1 zentriert.For the rotationally fixed connection of the impeller 2 on the shaft 1 , a groove is provided in the stub shaft which forms a notch splitting the shaft. On the inner contour of the hub 7 of the impeller 2 , two springs 11 formed as webs are formed, which engage in the groove 10 when the impeller is attached. The springs engaging in the groove 10 provide a rotationally fixed connection between the impeller 2 and the shaft 1 . The end face 13 of the inner contour serves as the axial positioning of the impeller 2 during assembly. The impeller 2 is centered on the shaft 1 via a clearance fit 14 .

Die Montage erfolgt in Richtung der Pfeile A. Dabei wird zunächst das Laufrad 2 auf den Kopf der Welle 1 aufgesetzt, so daß die Stirnseite 13 an der Welle 1 anliegt und die Federn 11 in die Nuten 10 eingreifen. Dann wird die Schraube 3 eingesetzt und mit einem Sechskant-Schlüssel angezogen. Bei angezogener Schraube 3 verbleibt ein gewisses axiales Spiel 15 zwischen dem Laufrad 2 und der Welle 1, so daß sich das Laufrad 2 bei Hitzebeaufschlagung etwas ausdehnen kann, ohne daß es zu Spannungen zwischen den Bauteilen kommt.The assembly is carried out in the direction of arrows A. First, the impeller 2 is placed on the head of the shaft 1 , so that the end face 13 bears against the shaft 1 and the springs 11 engage in the grooves 10 . Then screw 3 is inserted and tightened with a hexagon wrench. When the screw 3 is tightened, there remains a certain axial play 15 between the impeller 2 and the shaft 1 , so that the impeller 2 can expand somewhat when exposed to heat, without stresses occurring between the components.

Claims (9)

1. Elektromotor zum Antrieb einer Pumpe oder eines Lüfters mit einer ein Laufrad tragenden Welle, wobei das Laufrad auf ein Ende der Welle aufgesetzt und mit einem Haltemittel gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Haltemittel einen am Ende der Welle (1) befestigten Bolzen aufweist, der eine zentrale Bohrung des Laufrades (2) durchragt und zum axialen Halt des Laufrades (2) mit seinem Kopf (8) gegen eine die Bohrung (7) umgebende Anlagefläche (9) anliegt.1. Electric motor for driving a pump or a fan with a shaft carrying an impeller, the impeller being placed on one end of the shaft and held by a holding means, characterized in that the holding means has a bolt fastened to the end of the shaft ( 1 ) , which projects through a central bore of the impeller ( 2 ) and, for the axial hold of the impeller ( 2 ), rests with its head ( 8 ) against a contact surface ( 9 ) surrounding the bore ( 7 ). 2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen lösbar am Ende der Welle (1) befestigt ist.2. Electric motor according to claim 1, characterized in that the bolt is releasably attached to the end of the shaft ( 1 ). 3. Elektromotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen eine Schraube (3) ist, deren Außengewinde (4) in ein Innengewinde (6) im Ende der Welle (1) eindrehbar ist.3. Electric motor according to claim 2, characterized in that the bolt is a screw ( 3 ), the external thread ( 4 ) in an internal thread ( 6 ) in the end of the shaft ( 1 ) can be screwed. 4. Elektromotor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (3) im Kopf einen Innensechskant (5) aufweist.4. Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that the screw ( 3 ) has an internal hexagon ( 5 ) in the head. 5. Elektromotor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (3) eine durchgängige zentrale Bohrung (9) aufweist.5. Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that the bolt ( 3 ) has a continuous central bore ( 9 ). 6. Elektromotor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (8) des Bolzens (3) eine hydrodynamisch günstige Form, insbesondere eine Kegelform, aufweist. 6. Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that the head ( 8 ) of the bolt ( 3 ) has a hydrodynamically favorable shape, in particular a conical shape. 7. Elektromotor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (3) aus Metall, insbesondere aus Messing, ist.7. Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that the bolt ( 3 ) is made of metal, in particular brass. 8. Elektromotor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Haltemittel eine in das Ende der Welle (1) eingebrachte Nut (10) aufweist, in die zur drehfesten Verbindung zwischen dem Laufrad (2) und der Welle (1) eine am Laufrad (2) angeformte Feder (11) eingreift.8. Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that the holding means has a groove ( 10 ) introduced into the end of the shaft ( 1 ) into which a non-rotatable connection between the impeller ( 2 ) and the shaft ( 1 ) Impeller ( 2 ) engages molded spring ( 11 ). 9. Elektromotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (10) von einer Kerbe gebildet ist, die das Ende der Welle (1) spaltet.9. Electric motor according to claim 9, characterized in that the groove ( 10 ) is formed by a notch which splits the end of the shaft ( 1 ).