DE10116671B4

DE10116671B4 - Umwälzpumpe mit Heizungseinrichtung

Info

Publication number: DE10116671B4
Application number: DE10116671A
Authority: DE
Inventors: Walter Assmann; Ulrich Hettenhausen; Volker Marks
Original assignee: Miele und Cie KG
Current assignee: Miele und Cie KG
Priority date: 2001-04-04
Filing date: 2001-04-04
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2021-04-05
Also published as: DE50213324D1; ES2320417T3; EP1247993A2; DE10116671A1; ATE424511T1; EP1247993A3; EP1247993B1

Abstract

Umwälzpumpe für wasserführende Haushaltgeräte, wie Geschirrspülmaschinen oder Waschmaschinen, welche mit einer elektrischen Heizungseinrichtung innerhalb eines Pumpengehäuses zur Wassererwärmung ausgebildet ist, und bei welcher das Pumpengehäuse mit Ansaug- und Druckstutzen und mit einem in dem Pumpengehäuse umlaufenden radialen Laufrad für den Transport des Wassers versehen ist, wobei das Pumpengehäuse der Umwälzpumpe mit einer das Laufrad rotations-symmetrisch umgebenden Pumpenkammer ausgebildet ist, welche in einen das Laufrad aufnehmenden strömungsintensiven Laufradraum und in einen diesem Raum nachgeordneten Druckraum geteilt ist, von welchem umfangsseitig ein oder mehrere Druckstutzen abzweigen und in welchem sich die Heizungseinrichtung befindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Laufradraum (12) in einen Diffusorraum (13) innerhalb der Pumpenkammer (11) übergeht, in dem ein Teil der Strömungsgeschwindigkeit in Druck umgewandelt wird, wobei der Diffusorraum (13) als Ringdiffusor mit einer sich konzentrisch zum Laufrad (6) und radial zum Laufradumfang erstreckenden Stegwand (16) ausgebildet ist, die zur Ansaugseite der Pumpe hin gesehen den vom Pumpengehäuse (3;...

Description

Die Erfindung betrifft eine Umwälzpumpe für wasserführende Haushaltgeräte, wie Geschirrspülmaschinen oder Waschmaschinen, welche mit einer elektrischen Heizungseinrichtung innerhalb eines Pumpengehäuses zur Wassererwärmung ausgebildet ist, und bei welcher das Pumpengehäuse mit Ansaug- und Druckstutzen und mit einem in dem Pumpengehäuse umlaufenden radialen Laufrad für den Transport des Wassers versehen ist, wobei das Pumpengehäuse der Umwälzpumpe mit einer das Laufrad rotations-symmetrisch umgebenden Pumpenkammer ausgebildet ist, welche in einen das Laufrad aufnehmenden strömungsintensiven Laufradraum und in einen diesem Raum nachgeordneten Druckraum geteilt ist, von welchem umfangsseitig ein oder mehrere Druckstutzen abzweigen und in welchem sich die Heizungseinrichtung befindet.

Eine solche Pumpe mit eingebauter Elektroheizung und mit einem rotations-symmetrischen Pumpengehäuse ist aus der DE 36 40 252 A1 bekannt (siehe auch US 5 701 388 A Eine entsprechende Umwälzpumpe jedoch mit schneckenförmig ausgebildeter Pumpenkammer und speziell für den Einsatz in der Geschirrspülmaschine oder Waschmaschine offenbart die DE 198 52 569 A1 . Ferner ist es nicht mehr neu, bei einer Pumpe mit rotations-symmetrischem Pumpengehäuse dem Laufrad einen Diffusor zur Druckerhöhung der zu fördernden Flüssigkeit nachzuordnen ( US 3 826 589 ).

Die bei dem gattungsbildenden Technikstand nach der DE 36 40 252 A1 wie auch bei der DE 198 52 569 A1 innerhalb des Pumpengehäuses im freien Wasserlauf zwischen Ansaug- und Druckstutzen der Pumpe angeordnete Heizungseinrichtung erzeugt einen schlechten Pumpenwirkungsgrad durch unkontrollierbare Verwirbelung der strömenden Spülflüssigkeit infolge der freiliegenden Rohrheizkörper. Wegen der ungünstigen Anströmung der Rohrheizkörper mit der mehr oder weniger schmutzbelasteten Spülflüssigkeit besitzt die bekannte Pumpe darüber hinaus eine erhöhte Verschmutzungsneigung. Die freiliegend im Pumpendruckraum angeordnete Heizungseinrichtung schränkt auch die Unterbringung oder Anordnung der Druckstutzen am Pumpengehäuse wesentlich ein und schafft zudem ein hohes Bauvolumen des Pumpenraumes mit einem unerwünscht großen ungenutzten Frei- oder Totraum. Auch hier soll die Erfindung Abhilfe schaffen.

Der Erfindung stellt sich somit das Problem, eine Umwälzpumpe mit geringem Bauvolumen und einem guten Pumpenwirkungsgrad sowie optimalen Anströmverhältnissen der Rohrheizkörper der integrierten Heizungseinrichtung zu schaffen.

Ausgehend von einer Umwälzpumpe für wasserführende Haushaltgeräte wird dieses Problem erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.

Durch die Rotationssymmetrie des Pumpengehäuses ist ein einfacher modularer Aufbau aller Pumpenbauteile möglich. Die Symmetrie der Pumpenkammer bewirkt eine weitestgehend parallele Anströmung der ringförmig gewickelten Rohrheizkörper bezüglich deren Längsachse der im Pumpengehäuse integrierten Heizungseinrichtung, wodurch eine Wirbelbildung und Strömungsablösungen, die zu lokalen Überhitzungen führen können, wirksam vermieden werden. Insbesondere begünstigt der rotationssymmetrische als strömungsberuhigter Druckraum abgeteilte Pumpenraum, in dem sich die Heizungseinrichtung befindet, die gleichmäßige Strömung mit guter Wärmeabfuhr bei niedriger Wandreibung an den Heizungsrohren, so dass der Pumpenwirkungsgrad nicht negativ beeinflusst wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
1 eine als Kreiselpumpe ausgebildete Umwälzpumpe nach dem Stand der Technik mit geöffnetem Pumpengehäuse und eingebauter Heizungseinrichtung, in perspektivischer Ansicht,
2 eine Umwälzpumpe mit eingebauter Heizungseinrichtung und mit einem Pumpengehäuse nach der Erfindung im Längsschnitt,
3 das Pumpengehäuse in einer anderen Ausführung, im Längsschnitt,
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel für das Pumpengehäuse.
Eine in 1 dargestellte an sich bekannte Pumpe, insbesondere eine Kreiselpumpe als Umwälzpumpe (1) für wasserführende Haushaltgeräte, wie Geschirrspülmaschinen oder Waschmaschinen ist mit einer elektrischen Heizungseinrichtung (2) innerhalb des Pumpengehäuses (3) zur Spülwassererwärmung ausgebildet, wobei das Pumpengehäuse (3) mit Ansaug- und Druckstutzen (4 bzw. 5, 5') und mit einem im Gehäuse umlaufenden radial verdichtenden Laufrad (6) für den Transport der Spülflüssigkeit versehen ist. Die Heizungseinrichtung (2) zur Erwärmung von in dem vorerwähnten wasserführenden Gerät benutzte Spül- oder Reinigungsflüssigkeit ist im Pumpengehäuse (3) im Wasserlauf der Umwälzpumpe (1) zwischen Ansaugstutzen (4) und Druckstutzen (5, 5') installiert und als ein von der Spülflüssigkeit umspülter Rohrheizkörper (7) ausgebildet. Durch die Anordnung der Heizung im Wasserlauf werden Wärmeverluste vorteilhaft vermieden. Der Rohrheizkörper (7) ist umlaufend ringförmig vorzugsweise in Art einer gewickelte Zylinderspule mit einer oder mehreren Windungen gewunden und umgibt das Laufrad (6) konzentrisch. Ein so gewundener Rohrheizkörper (7) der Heizungseinrichtung (2) ist vorteilhaft im Pumpengehäuse (3) beispielsweise am Pumpendeckel montiert, wobei die elektrischen Anschlüsse (9) isoliert und flüssigkeitsdicht die topfförmige Gehäusewand des Pumpengehäuses (3) durchgreifen. Das Pumpengehäuse (3) ist für den Druckaufbau der zu fördernden Spülflüssigkeit in üblicher Ausbildung schneckenförmig gestaltet und lösbar am Motorgehäuse (10) der Pumpe montiert. Die im Pumpengehäuse (3) angeordnete Heizeinrichtung mit dem freiliegenden umspülten Rohrheizkörper (7) bildet mit dem umgebenden Pumpengehäuse (3) einen Durchlauferhitzer mit guter Leistungsausnutzung und mit hohem Wirkungsgrad, da alle Wärme bei der Spülwasserumwälzung auf die Spülflüssigkeit direkt übertragen wird. Jedoch ist der Pumpenwirkungsgrad nicht als optimal anzusehen, weil die innerhalb des Pumpengehäuses (3) im freien Wasserlauf zwischen Ansaug- und Druckstutzen (4 bzw. 5, 5') der Pumpe angeordneten Rohrheizkörper (7) eine unkontrollierbare Verwirbelung der strömenden Spülflüssigkeit infolge der freiliegenden Rohrheizkörper (7) erzeugen.
Die vorliegende Erfindung löst, wie insbesondere in 2 dargestellt, diese Problem dadurch, dass zum einen das Pumpengehäuse (3) der Umwälzpumpe (1) mit einer das Laufrad (6) rotationssymmetrisch umgebenden Pumpenkammer (11) ausgebildet ist. Zum anderen ist die kreisförmige Pumpenkammer (11) in einen das Laufrad (6) aufnehmenden strömungsintensiven Laufradraum (12), einen dem Laufradraum (12) nachgeschalteten Diffusorraum (13), in dem ein Teil der Strömungsgeschwindigkeit in Druck umgewandelt wird, und in einen diesem Raum nachgeordneten strömungsberuhigten Druckraum (14) geteilt. Von dem strömungsberuhigten Druckraum (14) zweigen ein oder mehrere Druckstutzen (5, 5') ab. In diesem Druckraum (14) befindet sich auch erfindungsgemäß die Heizungseinrichtung (2) in der Ausbildung als Rohrheizkörper (7), welcher als Spirale (4) bzw. umlaufend ringförmig (2, 3 und 4) vorzugsweise in Art einer gewickelte Zylinderspule ein- oder mehrfach gewunden ist. Die Heizungseinrichtung (2) ist somit im strömungsberuhigten Druckraum (14) als rotationssymmetrisches ringförmiges Heizmodul (Rohrheizkörper 7) ausgebildet. Gemäß 2 ist der Rohrheizkörper (7) dabei einfach gewunden und vorzugsweise am Pumpen-Gehäusedeckel (8), sh. auch 4, der Umwälzpumpe (1) z. B. lösbar befestigt, wobei gemäß 2 noch ein Sicherheitsabstand zu den Wandungen des Pumpengehäuses (3) eingehalten ist. Der aus Kunststoff oder Metall bestehende separate Pumpen-Gehäusedeckel (8) schließt das Pumpengehäuse (3) flüssigkeitsdicht (Ringdichtung 15) ab.
Zur Erzielung eines optimalen Druckaufbaus in der rotationsymmetrischen Pumpenkammer (11) ist der Diffusorraum (13) als Ringdiffusor ausgebildet. Der Diffusorraum (13) wird durch eine gehäusefeste rotatiossymmetrische Stegwand (16) gebildet. Die Stegwand (16) ist in Strömungsrichtung (siehe Pfeil) der Spülflüssigkeit gesehen konzentrisch zum Laufrad (6) der Pumpe und vor diesem radial zum Laufradumfang ausgerichtet. Die Stegwand (16) selbst ist ringscheibenförmig gestaltet und kann an einem zumindest annähernd zylindrischen und achsgleich zum Laufrad (6) im Pumpengehäuse (3) angeordneten Einsatz (18) des Pumpengehäuses (3) ausgebildet sein, welcher die Räume (12 bis 14) in ihren Abmessungen begrenzt. Der Einsatz (18) bildet zweckmäßig mit dem Ansaugstutzen (4) am Pumpengehäuse (3) ein Bauteil. Auch kann die Heizungseinrichtung (2) im Pumpengehäuse (3) am Einsatz (18) montiert oder als separat montierbarer Teil des Pumpengehäuses (3) ausgebildet werden.
Die Unterteilung der Pumpenkammer (11) in den strömungsintensiven Laufradraum (12) und den strömungsberuhigten Druckraum (14), wobei zwischen diesen beiden Räumen der aus der ringscheibenförmige Stegwand (16) und den angrenzenden Laufrad-Raumwänden (Pumpen gehäusewand 19) gebildete Diffusorraum (13) angeordnet ist, ist wesentlich für die Wirkungsgradoptimierung der Umwälzpumpe (1). Die Geschwindigkeitsenergie des transportierten Mediums (Spülflüssigkeit), welches aus dem Laufrad (6) in den Diffusorraum (13) strömt, besitzt eine hohe Umfangskomponente. Beim Einströmen in den strömungsberuhigten Druckraum (14) wird ein großer Teil davon in Druckenergie umgewandelt.
Da im Gegensatz zu den Kreiselpumpen nach dem Stand der Technik mit Schneckengehäusen (1) die Pumpenkammer (11) bzw. das Pumpengehäuse (3) der erfindungsgemäßen Pumpe rotationssymmetrisch ausgeführt ist, herrscht in dem abgeteilten Druckraum (14) überall annähernd konstanter Druck. Daher ist die Position der Auslassstutzen am strömungsberuhigten Druckraum (14) vorteilhaft frei wählbar und somit auch an problemvolle Einbauverhältnisse der Pumpe im Haushaltgerät raumsparend anpassbar. Der rotationssymmetrische strömungsberuhigte Druckraum (14) kann vorteilhaft den ringförmigen Rohrheizkörper (7) aufnehmen.
Die Strömungsgeschwindigkeit ist trotz stark reduzierter Umfangskomponente im Druckraum (14) der Heizungseinrichtung (2) einerseits ausreichend zur sicheren Wärmeabfuhr, andererseits aber so niedrig, dass der Pumpenwirkungsgrad nicht durch Wandreibung an den Heizrohren beeinträchtigt wird. Die Rotationssymmetrie bewirkt eine weitestgehend parallele Anströmung der Heizungs-Rohrheizkörper (7) bezüglich ihrer Längsachse. Hierdurch werden Wirbelbildung und Strömungsablösung, die zu lokalen Überhitzungen führen können, vermieden. Deshalb kann ein Verkalken sowie ein Verschmutzen der Heizungseinrichtung (2) in der durchlaufenden Flüssigkeit nahezu ausgeschlossen werden.
Das die Druckstutzen (5, 5') tragende rotationssymmetrische Pumpengehäuse (3) ist pumpenansaugseitig mit dem schon erwähnten Pumpen-Gehäusedeckel (8) verschlossen, welcher den Ansaugstutzen (4) zentrisch umgibt.
Es versteht sich, dass der Pumpen-Gehäusedeckel auch nach 2 mit dem Ansaugstutzen (4) und/oder dem Einsatz (18) für den Ringdiffusor (13) und Druckraum (14) einteilig ausgebildet sein kann. Der Gehäusedeckel und/oder das den Laufradraum (12), Diffusorraum (13) und Druckraum (14) bildende Pumpengehäuse (3) kann dabei aus Metall oder Kunststoff bestehen.
Andererseits kann das die Druckstutzen (5, 5') tragende rotationssymmetrische Pumpengehäuse (3) lösbar gemäß 3 oder fest gemäß 2 und 4 mit dem Pumpenlagerschild für das Laufrad (6) verbunden werden, wobei das Pumpengehäuse (3) auch einteilig mit dem Pumpenlagerschild vorzugsweise als Kunststoffspritzteil gefertigt sein kann. Nach einer weiteren Ausführungsvariante kann das Pumpengehäuse (3) auch als Metallteil (21) mit integrierten Rohrheizkörpern (7) gemäß 3 der Heizungseinrichtung (2) ausgebildet werden, wobei der Ansaugstutzen (4) mit dem Pumpendeckel der Umwälzpumpe (1) sowie der Diffusor- Einsatz (18) dann eine Baueinheit (3) bilden. Zwischen diesen Teilen ist das separate kreisrunde Pumpengehäuse (3) durch Dichtringe (15) flüssigkeitsdicht gehalten angeordnet.
Außen am Pumpengehäuse (3) sind Sicherheitseinrichtungen, wie Thermoschalter (20), Druckschalter, Trübungssensoren oder dergl. vorzugsweise in Prägungen des Pumpengehäuses (3) und/oder des Pumpen-Gehäusedeckels (8) oder in Prägungen im Metallteil (21) angeordnet.
Die Rotationssymmetrie (Kreisform) der Pumpenkammer (11) begünstigt den einfachen modularen Aufbau der Pumpe; insbesondere als vormontierte, separat prüfbare Einheit. Bei Bedarf lassen sich auch mehrere Heizkörper mit unterschiedlichen Heizleistungen in das Pumpengehäuse (3) im Druckraum (14) integrieren.

Claims

Umwälzpumpe für wasserführende Haushaltgeräte, wie Geschirrspülmaschinen oder Waschmaschinen, welche mit einer elektrischen Heizungseinrichtung innerhalb eines Pumpengehäuses zur Wassererwärmung ausgebildet ist, und bei welcher das Pumpengehäuse mit Ansaug- und Druckstutzen und mit einem in dem Pumpengehäuse umlaufenden radialen Laufrad für den Transport des Wassers versehen ist, wobei das Pumpengehäuse der Umwälzpumpe mit einer das Laufrad rotations-symmetrisch umgebenden Pumpenkammer ausgebildet ist, welche in einen das Laufrad aufnehmenden strömungsintensiven Laufradraum und in einen diesem Raum nachgeordneten Druckraum geteilt ist, von welchem umfangsseitig ein oder mehrere Druckstutzen abzweigen und in welchem sich die Heizungseinrichtung befindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Laufradraum (12) in einen Diffusorraum (13) innerhalb der Pumpenkammer (11) übergeht, in dem ein Teil der Strömungsgeschwindigkeit in Druck umgewandelt wird, wobei der Diffusorraum (13) als Ringdiffusor mit einer sich konzentrisch zum Laufrad (6) und radial zum Laufradumfang erstreckenden Stegwand (16) ausgebildet ist, die zur Ansaugseite der Pumpe hin gesehen den vom Pumpengehäuse (3; 8; 18) begrenzten Druckraum (14) mit der Heizungseinrichtung (2) strömungsberuhigt abteilt.
Umwälzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stegwand (16) ringscheibenförmig an einem zumindest annähernd zylindrischen und achsgleich zum Laufrad (6) im Pumpengehäuse (3) angeordneten Einsatz (18) des Pumpengehäuses (3) ausgebildet ist, welcher mit einem der ringscheibenförmigen Stegwand (16) gegenüberliegenden, den strömungsberuhigten Druckraum (14) begrenzenden Gehäusedeckel (8) verbunden ist.
Umwälzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (18) mit dem Ansaugstutzen (4) am Pumpengehäuse (3) ein Bauteil bildet.
Umwälzpumpe nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das die Druckstutzen (5, 5') tragende rotations-symmetrische Pumpengehäuse (3) pumpenansaugseitig mit dem Gehäusedeckel (8) verschlossen ist, welcher den Ansaugstutzen (4) zentrisch umgibt.
Umwälzpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (8) mit dem Ansaugstutzen (4) und/oder dem Einsatz (18) für den Ringdiffusor und Druckraum (14) einteilig ausgebildet ist.
Umwälzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (8) und/oder das den Laufradraum (12), Diffusorraum (13) und Druckraum (14) bildende Pumpengehäuse (3) aus Metall oder Kunststoff besteht.
Umwälzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das die Druckstutzen (5, 5') tragende rotations-symmetrische Pumpengehäuse (3) lösbar oder fest mit einem Lagerschild für das Laufrad (6) verbunden ist.
Umwälzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (3) einteilig mit einem Lagerschild vorzugsweise als Kunststoffspritzteil ausgebildet ist.
Umwälzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (3) als Metallteil (21) mit integrierten Rohrheizkörpern (7) der Heizungseinrichtung (2) ausgebildet ist.
Umwälzpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizungseinrichtung (2) im strömungsberuhigten Druckraum (14) als rotationssymmetrisches ringförmiges Heizmodul (Rohrheizkörper (7)) am Gehäusedeckel (8) ausgebildet ist.
Umwälzpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizungseinrichtung (2) am Gehäusedeckel (8) lösbar befestigt ist.
Umwälzpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizungseinrichtung (2) am Einsatz (18) montiert ist.
Umwälzpumpe nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrheizkörper (7) der Heizungseinrichtung (2) als Spirale oder umlaufend ringförmig in Art einer gewickelten Zylinderspule ein- oder mehrfach gewunden ist.
Umwälzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Sicherheitseinrichtungen, wie Thermoschalter (20), Druckschalter, Trübungssensoren oder dergl. außen am Pumpengehäuse (3) in Prägungen des Pumpengehäuses (3) und/oder des Gehäusedeckels (8) angeordnet sind.
Umwälzpumpe nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizungseinrichtung (2) mit Abstand zu den Wandungen des Pumpengehäuses (3) montiert ist.