DE102013202346B3 - Impeller pump for conveying medium, has cutout provided in lateral wall of pump chamber, and heating element located along entire edge of cut sealing, where heating element is arranged in path of conveyed medium from impeller to outlet - Google Patents
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Abstract
Description
Anwendungsgebiet und Stand der TechnikField of application and state of the art
Die Erfindung betrifft eine Impellerpumpe zur Förderung eines Mediums.The invention relates to an impeller pump for conveying a medium.
Aus der
Aus der
Aus der
Aus der
Aufgabe und LösungTask and solution
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Impellerpumpe zu schaffen, mit der Probleme des Standes der Technik gelöst werden können und es insbesondere möglich ist, eine vorteilhafte Beheizung eines geförderten Mediums zu erreichen bei gleichzeitig guter Herstellbarkeit und praxistauglicher Konstruktion der Impellerpumpe.The invention has for its object to provide an aforementioned impeller pump, can be solved with the problems of the prior art and it is particularly possible to achieve an advantageous heating of a subsidized medium while good manufacturability and practical design of the impeller pump.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Impellerpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.This object is achieved by an impeller pump with the features of claim 1. Advantageous and preferred embodiments of the invention are the subject of further claims and are explained in more detail below. The wording of the claims is incorporated herein by express reference.
Es ist vorgesehen, dass die Impellerpumpe ein Pumpengehäuse mit einer Pumpenkammer und einem Einlass und einem Auslass daran aufweist. In der Pumpenkammer ist ein Impeller angeordnet, und zwar im Förderweg des Mediums hinter dem Einlass und vor dem Auslass, wobei dieser Impeller eine Impellerdrehachse aufweist. Diese Impellerdrehachse ist vorteilhaft zumindest parallel zu einer Mittelachse der Impellerpumpe bzw. des Pumpengehäuses oder der Pumpenkammer. Des Weiteren weist die Impellerpumpe eine Heizeinrichtung in der Pumpenkammer bzw. im Pumpengehäuse auf zum Aufheizen des geförderten Mediums. Die Heizeinrichtung begrenzt zumindest auf einer Seite die Pumpenkammer, vorteilhaft nur auf dieser einen Seite.It is contemplated that the impeller pump has a pump housing with a pumping chamber and an inlet and an outlet thereon. In the pump chamber, an impeller is arranged, in the conveying path of the medium behind the inlet and in front of the outlet, wherein this impeller has an impeller rotation axis. This impeller rotation axis is advantageously at least parallel to a central axis of the impeller pump or the pump housing or the pump chamber. Furthermore, the impeller pump has a heating device in the pump chamber or in the pump housing for heating the pumped medium. The heater limited at least on one side of the pump chamber, advantageously only on this one side.
Erfindungsgemäß weist die Heizeinrichtung mindestens ein flaches Heizelement auf, das die Pumpenkammer begrenzt und darin angeordnet ist. Es können auch mehrere Heizelemente sein. Mit der Begrenzung der Pumpenkammer ist gemeint, dass die Pumpenkammer durch das Heizelement bzw. die Heizeinrichtung verkleinert wird. So bildet das Heizelement vorteilhaft eine Wandung der Pumpenkammer. Das Heizelement weist eine flächige Erstreckung auf, die vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Impellerdrehachse ist. Dies bedeutet, dass das Heizelement zumindest nicht, wie ansonsten im Stand der Technik zum Teil üblich, im Wesentlichen senkrecht zu dieser Impellerdrehachse verläuft. Schließlich ist das Heizelement im Förderweg des Mediums vom Impeller zum Auslass bzw. zwischen Impeller und Auslass angeordnet. Dies bedeutet, dass das vom Impeller geförderte bzw. beschleunigte Medium zumindest teilweise an dem Heizelement als Pumpenkammerwandung entlangströmt auf dem Weg aus der Impellerpumpe bzw. der Pumpenkammer heraus.According to the invention, the heating device has at least one flat heating element which delimits and is arranged in the pump chamber. It can also be several heating elements. By the limitation of the pump chamber is meant that the pump chamber is reduced by the heating element or the heater. Thus, the heating element advantageously forms a wall of the pump chamber. The heating element has a planar extension, which is preferably substantially parallel to the impeller rotation axis. This means that the heating element, at least not, as is otherwise customary in the prior art, extends at least substantially perpendicular to this impeller rotation axis. Finally, the heating element is arranged in the conveying path of the medium from the impeller to the outlet or between the impeller and the outlet. This means that the medium conveyed or accelerated by the impeller at least partially flows along the heating element as the pump chamber wall on the way out of the impeller pump or the pump chamber.
Somit ermöglicht es die Erfindung, dass kein kreisrund geschlossenes bzw. kreisringförmiges oder überhaupt ringförmiges oder rohrförmiges Heizelement verwendet werden muss, sondern ein flaches. Derartige flache Heizelemente sind, selbst wenn sie leicht gewölbt sind, erheblich leichter mit einem Heizleiter zu versehen in Dickschichttechnik, wie es an sich auch aus dem vorgenannten Stand der Technik bekannt ist. Vor allem wird dabei zusätzlich auch noch auf die
In einer grundsätzlichen Ausgestaltung der Erfindung kann das Heizelement leicht gewölbt sein, vorteilhaft im Wesentlichen oder vollständig. Eine Durchbiegung kann 5% bis 20% seiner Länge in Richtung parallel zur Impellerdrehachse betragen, also relativ gering sein. Vorteilhaft verläuft eine Achse der Wölbung parallel zur Impellerdrehachse und somit ist diese Wölbung zumindest angenähert an eine Wölbung der sonstigen seitlichen Pumpenkammerwandung, wenngleich besonders vorteilhaft nicht so stark gewölbt bzw. gerundet.In a basic embodiment of the invention, the heating element may be slightly curved, advantageously substantially or completely. A sag can be 5% to 20% of its length in Be direction parallel to the impeller axis of rotation, so be relatively low. Advantageously, an axis of the curvature is parallel to the impeller axis of rotation and thus this curvature is at least approximately to a curvature of the other lateral Pumpenkammerwandung, although not particularly advantageous curved or rounded.
In einer anderen grundsätzlichen Ausgestaltung der Erfindung kann das Heizelement weitgehend bzw. überwiegend eben ausgebildet sein, vorzugsweise vollständig. Dann ist es eben besonders leicht herstellbar durch Aufbringen eines Heizleiters odgl. in Dickschichttechnik oder anderer gleichwertiger Technik. Hierbei ist es möglich, dass das Heizelement, beispielsweise in einem Schnitt senkrecht zur Impellerdrehachse durch Pumpenkammer und Heizelement, nach Art einer Sekante in der runden oder kreisrunden Pumpenkammer verläuft und diese somit begrenzt bzw. eine Pumpenkammerwandung bildet.In another basic embodiment of the invention, the heating element may be largely or predominantly flat, preferably completely. Then it is just very easy to produce by applying a heat conductor or the like. in thick film technology or other equivalent technique. It is possible that the heating element, for example in a section perpendicular to the impeller rotation axis through pump chamber and heating element, in the manner of a secant runs in the round or circular pump chamber and thus limited or forms a Pumpenkammerwandung.
Der radiale Abstand zwischen Impellerdrehachse und Heizelement kann, unabhängig von einer leicht gewölbten oder ebenen Form des Heizelements, zwischen 25% und 40% des Durchmessers der Pumpenkammer liegen. Dabei verringert das Heizelement das Volumen der Pumpenkammer in seinem Bereich schon etwas, da es nicht zu weit von dem Impeller angeordnet sein sollte. Ansonsten wäre ganz offensichtlich die Größe bzw. Fläche zu gering für eine ausreichende Heizleistung zur gewünschten Erwärmung des geförderten Mediums.The radial distance between the impeller rotation axis and the heating element can be between 25% and 40% of the diameter of the pump chamber, regardless of a slightly curved or planar shape of the heating element. In this case, the heating element reduces the volume of the pump chamber in its area a bit, since it should not be too far from the impeller. Otherwise, obviously the size or area would be too low for a sufficient heat output for the desired heating of the pumped medium.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann eine Grundfläche des Heizelements rechteckig ausgebildet sein. Eine derartige rechteckige Form kann zum einen leicht hergestellt werden. Zum Anderen kann so relativ leicht ein Mehrfachnutzen zur Herstellung des Heizelements, insbesondere zum Aufbringen von Leitern, erfolgen. Dann können aus einem größeren Träger die einzelnen Heizelemente gebildet oder herausgetrennt werden.In a further embodiment of the invention, a base of the heating element may be rectangular. Such a rectangular shape can be easily made on the one hand. On the other hand, a multiple benefit for the production of the heating element, in particular for the application of conductors, can be carried out relatively easily. Then, the individual heating elements can be formed or separated from a larger carrier.
Eine Erstreckung des Heizelements in einer Richtung parallel zur Impellerdrehachse kann mindestens 60% der Höhe der Pumpenkammer entsprechen, vorteilhaft sogar noch mehr. So können es auch 80% bis 90% sein. Somit wird erreicht, dass eine große Fläche zur Erwärmung des geförderten Mediums zur Verfügung steht. Des Weiteren kann, da sich das Heizelement ja schon nicht in Umlaufrichtung des Mediums um den Impeller herum erstreckt, zumindest in der Höhenausdehnung der Pumpenkammer möglichst viel Heizleistung zur Erwärmung des geförderten Mediums zur Verfügung gestellt werden.An extension of the heating element in a direction parallel to the impeller rotation axis can correspond to at least 60% of the height of the pump chamber, advantageously even more. So it can be 80% to 90%. This ensures that a large area is available for heating the pumped medium. Furthermore, since the heating element does not already extend around the impeller in the direction of circulation of the medium, as much heating power as possible for heating the conveyed medium is provided, at least in the vertical extent of the pump chamber.
Vorteilhaft ist das Heizelement in Längsrichtung der Impellerpumpe gesehen zumindest auch auf der Höhe des Impellers angeordnet. Somit kann erreicht werden, dass zumindest ein Teil des aus dem Impeller austretenden geförderten Mediums auf kurzem oder kürzestem Weg an das Heizelement gelangt und somit bereits frühzeitig erhitzt wird. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann das Heizelement den Impeller in beide Richtungen überragen. So kann eine sehr große Fläche des Heizelements erreicht werden, damit das geförderte Medium möglichst gut erwärmt wird.Advantageously, the heating element is arranged in the longitudinal direction of the impeller pump, at least at the height of the impeller. Thus, it can be achieved that at least a part of the discharged medium emerging from the impeller reaches the heating element on a short or shortest path and thus is already heated at an early stage. In an advantageous embodiment of the invention, the heating element can project beyond the impeller in both directions. Thus, a very large area of the heating element can be achieved so that the conveyed medium is heated as well as possible.
Erfindungsgemäß ist ein Ausschnitt in der seitlichen Wandung der Pumpenkammer für das Heizelement vorgesehen, also vorteilhaft radial außerhalb des Impellers. Das Heizelement liegt entlang des gesamten Randes des Ausschnittes dichtend daran an, so dass der Ausschnitt von dem Heizelement quasi wieder verschlossen wird und die Pumpenkammer abgedichtet ist. So kann eine leichte und praxistaugliche Anordnung des Heizelements erreicht werden. Die Überlappung am Rand kann wenige Millimeter betragen, eben ausreichend zur mechanischen Befestigung und zur Abdichtung. Dabei können entsprechende, dem Fachmann bekannte Dichtungen odgl. verwendet werden, die entweder separat eingelegt sind oder aber an dem vorteilhaft aus Kunststoff bestehenden Pumpengehäuse angespritzt sind, alternativ am Heizelement selbst. In einer weiteren Alternative kann das gesamte Heizelement im Pumpengehäuse eingespritzt sein.According to the invention, a cutout in the lateral wall of the pump chamber is provided for the heating element, that is to say advantageously radially outside the impeller. The heating element lies sealingly along the entire edge of the cutout, so that the cutout is quasi closed again by the heating element and the pump chamber is sealed off. Thus, a light and practical arrangement of the heating element can be achieved. The overlap at the edge can be a few millimeters, just enough for mechanical fastening and sealing. In this case, corresponding, known to the expert seals or the like. can be used, which are either inserted separately or sprayed on the advantageously made of plastic pump housing, alternatively on the heating element itself. In a further alternative, the entire heating element may be injected in the pump housing.
Wie eingangs genannt, kann das Heizelement eine Verringerung der Querschnittsfläche in der um den Impeller umlaufenden Pumpenkammer, vorteilhaft ringförmig umlaufenden Pumpenkammer, bewirken. Diese Querschnittsfläche ist im Wesentlichen eine Fläche außerhalb des Impellers, umgibt diesen also ringartig. Vorteilhaft kann die Verringerung mindestens 5% oder 10% betragen, besonders vorteilhaft sogar 25% bis 50%. Durch eine derartige Querschnittsverringerung kann eine vorteilhafte Beschleunigung des geförderten Mediums erreicht werden, welches ringartig umläuft mit mehreren Umläufen bis zum Austritt aus dem Auslass, wobei es dabei in der Pumpenkammer ansteigen kann. Dadurch ist auch ein besserer Wärmeübergang bzw. eine bessere Erwärmung des Mediums möglich.As mentioned at the outset, the heating element can bring about a reduction in the cross-sectional area in the pump chamber circulating around the impeller, advantageously an annular pump chamber. This cross-sectional area is essentially an area outside the impeller, so surrounds this ring. Advantageously, the reduction may be at least 5% or 10%, more preferably even 25% to 50%. By such a reduction in cross-section, an advantageous acceleration of the pumped medium can be achieved, which rotates in an annular manner with several revolutions to the outlet from the outlet, whereby it can rise in the pump chamber. As a result, a better heat transfer and better heating of the medium is possible.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, dass der Auslass aus dem Pumpengehäuse bzw. der Pumpenkammer axial deutlich über dem Impeller angeordnet und im Wesentlichen an einem oberen Deckel des Pumpengehäuses vorgesehen ist, wie es aus der eingangs genannten
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann der Impeller mittig in der Pumpenkammer und dem Pumpengehäuse liegen, wobei vorteilhaft die Pumpenkammer kreisrund ist, so dass die Impellerdrehachse mit einer Mittellängsachse der Pumpenkammer bzw. des Pumpengehäuses zusammenfällt. Alternativ kann in einer anderen Ausgestaltung der Erfindung der Impeller außermittig in dem Pumpengehäuse bzw. in der Pumpenkammer angeordnet sein. Vorteilhaft weicht dabei die Querschnittsfläche der Pumpenkammer von einer runden bzw. kreisrunden Form ab. Diese Querschnittsfläche kann einen größeren Bereich aufweisen, der derart hin zu dem Heizelement verschoben sein kann, dass der Impeller von dem Heizelement weg versetzt ist aus dem Mittelpunkt der Querschnittsfläche der Pumpenkammer heraus bzw. aus dem Schwerpunkt heraus. Eine solche Querschnittsfläche kann beispielsweise angenähert eiförmig sein, wobei die Impellerdrehachse hin zur Spitze verschoben ist und das Heizelement hin zu dem abgeflachten Bereich. In one embodiment of the invention, the impeller may be located centrally in the pump chamber and the pump housing, wherein advantageously the pump chamber is circular, so that the impeller rotation axis coincides with a central longitudinal axis of the pump chamber or the pump housing. Alternatively, in another embodiment of the invention, the impeller may be arranged off-center in the pump housing or in the pump chamber. Advantageously, the cross-sectional area of the pump chamber deviates from a round or circular shape. This cross-sectional area may have a larger area which may be shifted toward the heating element such that the impeller is offset away from the heating element from the center of the cross-sectional area of the pumping chamber. Such a cross-sectional area may, for example, be approximately egg-shaped with the impeller axis of rotation displaced towards the tip and the heating element towards the flattened area.
In nochmals weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann eine Wärme- und/oder Geräuschdämmung im oder am Gehäuse vorgesehen sein. Dafür kann beispielsweise schaumförmiges Dämmmaterial vorgesehen sein wie Schaumkunststoff oder Schaumglas sein.In yet another embodiment of the invention, a heat and / or noise insulation may be provided in or on the housing. For example, foam-like insulating material may be provided, such as foam plastic or foam glass.
Vorteilhaft ist ein einziges Heizelement in der Impellerpumpe bzw. der Pumpenkammer vorgesehen. Es weist einen einzigen Heizelementträger und mindestens einen Heizleiter auf. Der Heizleiter ist vorteilhaft auf der von der Pumpenkammer weg weisenden Seite des Heizelements vorgesehen, so dass elektrische Isolationsprobleme vermieden werden können. Es können aber auch mehrere Heizelemente sein, die beispielsweise gegenüberliegend angeordnet sind oder aneinander anschließend, evtl. in einem bestimmten Winkel zueinander, wenn sie beispielsweise aus Fertigungsgründen flach ausgebildet sind und dennoch insgesamt einen angenähert umlaufenden Verlauf haben bzw. bilden sollen.Advantageously, a single heating element is provided in the impeller pump or the pump chamber. It has a single heating element carrier and at least one heating conductor. The heating conductor is advantageously provided on the side facing away from the pump chamber side of the heating element, so that electrical insulation problems can be avoided. But it can also be a plurality of heating elements, for example, which are arranged opposite one another or, possibly at a certain angle to each other, if they are flat, for example, for manufacturing reasons and yet have a total of approximate circumferential course or should form.
Der Heizelementträger kann aus Glaskeramik, Glas, Quarzglas, oxydischer oder nicht-oxydischer Keramik, Eisen bzw. Stahl oder NF-Metallen bestehen, möglicherweise auch aus einer Kombination dieser Materialien. Er kann auch aus einem Kunststoff oder einem Kunststoffkomposit bestehen. Die Dicke des Heizträgers kann relativ gering sein und beispielsweise 0,5 mm bis 1 mm oder 2 mm, auch abhängig von dem Material, betragen. Der Heizleiter selbst kann, wie eingangs genannt, vorteilhaft in einem Dickschichtverfahren aufgebracht werden. Alternativ kann er in einem Dünnschichtverfahren unter Vakuum oder unter Umgebungsdruck aufgebracht werden. Er kann aus elektrisch leitfähigen Oxid-, Halbleiter- oder Metallschichten sowie aus üblichen Heizleiterlegierungen bestehen. Er kann auch ein Folienheizelement sein.The heating element carrier may consist of glass ceramic, glass, quartz glass, oxide or non-oxide ceramic, iron or steel or NF metals, possibly also a combination of these materials. It can also consist of a plastic or a plastic composite. The thickness of the heating carrier can be relatively small and, for example, 0.5 mm to 1 mm or 2 mm, depending on the material amount. The heating conductor itself can, as mentioned at the outset, be advantageously applied in a thick-film process. Alternatively, it may be applied in a thin film process under vacuum or at ambient pressure. It can consist of electrically conductive oxide, semiconductor or metal layers as well as conventional heat conductor alloys. It can also be a foil heating element.
Einerseits ist es möglich, dass das Heizelement an der in die Pumpenkammer hinein weisenden Seite glatt ist. Alternativ können zur Verbesserung der Wärmeübertragung Vorsprünge vorgesehen sein, wodurch die Oberfläche des Heizelements vergrößert wird. Diese können Lamellen, Noppen, Rillen, Auswölbungen odgl. sein. Sie können vorteilhaft nach Art von Kanälen ausgebildet sein, welche in Umlaufrichtung des beheizten und geförderten Mediums in der Pumpenkammer nach Austritt aus dem Impeller verlaufen.On the one hand, it is possible that the heating element is smooth on the side facing into the pump chamber. Alternatively, projections may be provided to improve the heat transfer, thereby increasing the surface area of the heating element. These can lamellae, knobs, grooves, bulges or the like. be. They may advantageously be designed in the manner of channels, which run in the direction of circulation of the heated and conveyed medium in the pump chamber after leaving the impeller.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.These and other features will become apparent from the claims but also from the description and drawings, wherein the individual features each alone or more in the form of sub-combinations in an embodiment of the invention and in other fields be realized and advantageous and protectable Represent embodiments for which protection is claimed here. The subdivision of the application into individual sections as well as intermediate headings does not restrict the general validity of the statements made thereunder.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:Embodiments of the invention are shown schematically in the drawings and are explained in more detail below. In the drawings show:
Detaillierte Beschreibung der AusführungsbeispieleDetailed description of the embodiments
In
Im linken Bereich ist an einer Außenwand
In der Darstellung der
In den
Der Ausschnitt
In
In den
Die Abwandlung gegenüber der zuvor beschriebenen Pumpe besteht hier jedoch darin, dass der Auslass
Aus der Draufsicht auf den Schnitt gemäß
In einer weiteren Abwandlung der Erfindung ist es auch vorstellbar, das Heizelement
Des weiteren ist auch deutlich zu erkennen, dass der Impeller
In der
Rechts ist in der Außenwand
In der
Der nächste Schnitt gemäß
Der Einbau des Heizelements
In der
Claims (13)
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ID=50679240
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- 2013-02-13 DE DE201310202346 patent/DE102013202346B3/en active Active
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