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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft Heizpumpen und insbesondere eine Heizpumpe, bei der eine Metallplatte verwendet wird, um die Kontaktfläche zwischen dem Heizelement und dem Fluid zu vergrößern.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Heizpumpen haben normalerweise ein Pumpengehäuse mit einer Kammer, ein Heizelement, das an dem Pumpengehäuse befestigt und in der Kammer aufgenommen ist, ein Pumpenrad, das in dem Pumpengehäuse aufgenommen ist, und einen an dem Pumpengehäuse befestigten Motor für den Antrieb des Pumpenrads. Das gesamte Pumpengehäuse einer typischen Heizpumpe besteht aus Kunststoff und hat eine Deckplatte, die dem Motor zugewandt ist, und ein Einlassrohr, das sich von einer Außenseite der Deckplatte zu einer Innenseite der Kammer erstreckt. Das Heizelement hat zwei Verbindungsköpfe und einen spiralförmigen Hauptkörper mit mehreren Ringen. Die beiden Verbindungsköpfe erstrecken sich durch die Deckplatte und sind an derselben gesichert. Während des Betriebs strömt das Wasser durch das Einlassrohr in das Pumpenrad ein. Das Wasser wird dann durch das Pumpenrad über einen Auslass aus der Pumpenkammer ausgetrieben. Während das Wasser auf seinem Weg zu dem Auslass den Hauptkörper des Heizelements durchströmt, wird es erwärmt. Bei dieser Bauform ist der Hauptkörper des Heizelements in Form von mehreren Ringen ausgebildet, wodurch der Durchfluss des Wassers behindert und somit der Wirkungsgrad der Pumpe herabgesetzt wird.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Aus diesem Grund wird eine Heizpumpe mit einem besseren Wirkungsgrad gewünscht.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Heizpumpe angegeben, umfassend: ein Pumpengehäuse mit einem Einlass, einem Auslass, einer zylindrischen Seitenwand und einer Deckplatte, die abdichtend an einer axialen Öffnung der Seitenwand befestigt ist, wobei die Deckplatte aus Metall besteht; ein Heizelement, das an dem Pumpengehäuse befestigt ist, wobei das Heizelement Verbindungsköpfe und einen zwischen die Verbindungsköpfe geschalteten Hauptkörper hat; ein Pumpenrad, das in dem Pumpengehäuse aufgenommen ist; und einen an dem Pumpengehäuse befestigten Motor zum Drehen des Pumpenrads, wobei sich das Heizelement durch die Deckplatte erstreckt und an derselben festgelegt ist, die Verbindungsköpfe sich zu einer Außenseite des Pumpengehäuses erstrecken und der Hauptkörper des Heizelements bogenförmig ist, im Inneren des Pumpengehäuses liegt und sich mit der Deckplatte in Kontakt befindet.
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Vorzugsweise hat der Querschnitt des Hauptkörper die Form eines abgeschrägten Rechtecks und hat vier Außenflächen, und eine der Außenflächen befindet sich in engem Kontakt mit der Deckplatte.
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Vorzugsweise ist der Hauptkörper mit der Deckplatte verlötet.
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Vorzugsweise definiert die Deckplatte eine erste Öffnung. Der Einlass umfasst ein Befestigungsrohr und ein Verbindungsrohr, und zwischen einem Umfangsbereich der ersten Öffnung der Deckplatte und einem Ende des Verbindungsrohres ist eine erste Verriegelungskonstruktion gebildet, um das Verbindungsrohr an der Deckplatte festzulegen.
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Vorzugsweise ist eine zweite Verriegelungskonstruktion zwischen einer äußeren radialen Fläche des Befestigungsrohres innerhalb des Verbindungsrohres und einer inneren radialen Fläche des Verbindungsrohres gebildet, die sich mit dem Befestigungsrohr in Kontakt befindet.
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Vorzugsweise hat die Deckplatte einen Hohlblock, der in einer von dem Motor wegführenden Richtung erhaben ist. Zweite Öffnungen sind auf der motorfernen Seite des Blocks definiert. Die Verbindungsköpfe sind ausgehend von dem Hauptkörper gebogen und erstrecken sich in einer Richtung senkrecht zu einer Ebene, in der der Hauptkörper liegt. Die Verbindungsköpfe erstrecken sich durch die zweiten Öffnungen zur Außenseite des Pumpengehäuses, und Krümmungsabschnitte der Verbindungsköpfe sind in dem Block aufgenommen.
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Vorzugsweise enthält der Pumpenkörper ferner eine Trennplatte, die an einer Öffnung der Deckplatte angeordnet ist, die als Ergebnis der Bildung des Blocks gebildet wird.
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Vorzugsweise hat der Pumpenkörper ferner eine Außenabdeckung, die an einer motorfernen Seite der Deckplatte montiert ist.
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Vorzugsweise ist der Motor ein Hochspannungs-Gleichstrommotor.
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Bei der vorstehend beschriebenen Heizpumpe wird die Kontaktfläche zwischen dem Hauptkörper und dem Fluid deutlich vergrößert. Da lediglich ein Ring des Heizelements vorhanden ist, wird der Durchflusswiderstand verringert. Außerdem vergrößert der enge Kontakt zwischen der Deckplatte aus Metall und dem Heizelement die Heizleistung des Heizelements mit nur einem Ring.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr anhand eines Beispiels beschrieben, wobei auf die anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Identische Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Zeichnungsfigur erscheinen, sind in sämtlichen Figuren, in denen sie erscheinen, grundsätzlich identisch gekennzeichnet. Die Dimensionen von Komponenten und Merkmalen sind im Hinblick auf eine übersichtliche Darstellung gewählt und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Die Figuren sind nachstehend aufgelistet.
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1 zeigt eine Heizpumpe gemäß einer Ausführungsform;
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2 zeigt einen Pumpenkörper, der Teil der Pumpe von 1 ist, wobei jedoch einige Teile entfernt wurden;
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3 ist eine Schnittansicht des Pumpenkörpers von 2;
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4 zeigt einen Teil des Pumpenkörpers von 2.
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DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt eine Heizpumpe 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Pumpe hat einen Pumpenkörper 100 und einen Motor 200. Arbeitsfluid wird durch ein sich drehendes Pumpenrad in die Pumpe angesaugt und aus der Pumpe ausgetrieben. Während das Fluid die Pumpe durchströmt, wird es durch ein Heizelement erwärmt, das in dem Pumpenkörper angeordnet ist.
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Die 2 bis 4 zeigen Teile des Pumpenkörpers 100. Der Pumpenkörper 100 hat ein Pumpengehäuse 110, ein an dem Pumpengehäuse 110 befestigtes Heizelement 130, ein in dem Pumpengehäuse 110 aufgenommenes Pumpenrad 150 und eine Außenabdeckung 170. Das Pumpengehäuse 110 hat eine allgemein zylindrische Seitenwand 111, eine Deckplatte 112, die abdichtend an einer axialen Öffnung der Seitenwand 111 befestigt ist, eine Bodenplatte 113, die abdichtend an der anderen axialen Öffnung der Seitenwand 111 befestigt ist, einen Auslass 114 in Form eines Rohres, das sich von der Seitenwand 111 tangential erstreckt, und einen Einlass 115, der sich axial durch die Deckplatte 112 erstreckt. Die Seitenwand 111, die Deckplatte 112 und die Bodenplatte 113 definieren zusammenwirkend zwischen sich eine Kammer 116. Der Auslass 114 und der Einlass 115 setzen die Kammer 116 mit einem Außenraum des Pumpengehäuses 110 in Verbindung.
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Die Deckplatte 112 besteht aus einem Metallmaterial und hat allgemein eine runde Form. Die Deckplatte 112 hat eine zentral definierte erste Öffnung 117, einen vorspringenden Ring 118, der sich von einem Umfangsbereich rund um die erste Öffnung 117 radial nach außen erstreckt, einen hohlen hochgezogenen Block 119, der auf einer Seite der ersten Öffnung 117 angeordnet ist, und einen äußeren Flansch 120, der an einer Außenkante der Deckplatte 112 gebildet ist. Der Block 119 kann durch Stanzen der Deckplatte 112 gebildet sein. Wie in 3 und 4 gezeigt ist, erhebt sich der Block von der Deckplatte 112, wobei in einer Oberseite des Blocks 119 zwei zweite Öffnungen 121 definiert sind. Ein Dichtungsring 122 ist an dem äußeren Flansch 120 befestigt. Die Deckplatte 112 ist mit Schrauben an der Seitenwand 111 befestigt, wobei der Dichtungsring 122 unter dichter Anlage zwischen der Seitenwand 111 und der Deckplatte 112 aufgenommen ist, um die Deckplatte an der Seitenwand abzudichten. Die Bodenplatte 113 ist über einen Dichtungsring 123 abdichtend an der anderen axialen Öffnung der Seitenwand 111 montiert. Ein Befestigungsschlitz 125 ist in einer Mitte der Bodenplatte 113 gebildet, um eine Dichtungsanordnung 124 aufzunehmen.
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Der Einlass 115 enthält ein Befestigungsrohr 126 und ein Verbindungsrohr 127. Eine Außenfläche eines Endes des Verbindungsrohres 127 definiert eine Ringnut 128, die an den vorspringenden Ring 118 angepasst ist. Das Verbindungsrohr 127 kann aus einem weichen Material hergestellt sein, zum Beispiel aus Kunststoff, so dass sich das Verbindungsrohr 127 an der Ringnut 128 verformt, bevor die Ringnut 128 den vorspringenden Ring 118 ineinandergreifend aufnimmt. Das Befestigungsrohr 126 erstreckt sich durch die erste Öffnung und ist dicht sitzend in das Verbindungsrohr 127 eingesetzt, wobei eine radial äußere Seite des Befestigungsrohres 126 sich mit einer radial inneren Seite des Verbindungsrohres 127 in Kontakt befindet, so dass der vorspringende Ring 118 und die Ringnut 128, sobald sie zusammengeschlossen sind, daran gehindert werden, sich leicht voneinander zu lösen. Auf diese Weise ist das Verbindungsrohr 127 an der Deckplatte 112 befestigt. Das Befestigungsrohr 126 kann aus einem harten Material bestehen, zum Beispiel aus einem Kunststoff. Das Befestigungsrohr 126 und das Verbindungsrohr 127 können reibschlüssig aneinander befestigt sein. Als Alternative können Verriegelungskonstruktionen zwischen den Kontaktflächen des Befestigungsrohres 126 und des Verbindungsrohres 127 vorgesehen sein, um die Rohre miteinander zu verriegeln. Wie in 3 gezeigt ist, ist zum Beispiel ein Widerhaken 129 an einer Außenseite des Befestigungsrohres 126 gebildet, und eine ringförmige Verriegelungsnut 131 ist an einer Innenseite des Verbindungsrohres 127 gebildet, um den Widerhaken 129 aufzunehmen.
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Das Heizelement 130 hat Verbindungsköpfe 132 und einen wärmeerzeugenden Hauptkörper 134, der zwischen die Verbindungsköpfe 132 geschaltet ist. Der Hauptkörper 134 besteht aus einem Material, dessen Resistivität höher ist als die der Verbindungsköpfe 132. Der Hauptkörper 134 ist zu einem Bogen geformt, der einem Kreis nahekommt. Die Verbindungsköpfe 132 erstrecken sich von Enden des Hauptkörpers und sind so gebogen, dass sie in einer Richtung senkrecht zu einer Ebene, in der der Hauptkörper 134 liegt, im Wesentlichen parallel sind. Die Verbindungsköpfe 132 erstrecken sich durch die zweiten Öffnungen 121 des Blocks 119, wobei Krümmungsabschnitte der Verbindungsköpfe in dem Block 119 aufgenommen sind, so dass sich der Hauptkörper 134 in engem Kontakt mit der Deckplatte 112 befindet, um dazwischen eine gute Wärmeübertragung sicherzustellen. Der Hauptkörper 134 kann durch ein beliebiges geeignetes Mittel an der Deckplatte befestigt sein, zum Beispiel durch Löten. Vorzugsweise hat ein Querschnitt des Hauptkörpers senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des Hauptkörpers 134 die Form eines abgeschrägten Rechtecks und hat vier Außenseiten, wobei eine der Außenseiten mit der Deckplatte 112 verlötet ist. Die Krümmungsabschnitte können normalerweise nicht scharf gekrümmt werden. Sie haben vielmehr sanfte Übergangsbereiche. Aus diesem Grund kann der Block 119 Bereiche der Krümmungsabschnitte aufnehmen, die in Richtung auf die Verbindungsköpfe nach oben geführt sind. Dies ermöglicht einen engen Kontakt zwischen dem Hauptkörper 134 und der Deckplatte 112.
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Das Pumpenrad 150 ist über die Dichtungsanordnung 124 an der Bodenplatte 113 montiert und in der Kammer 116 derart aufgenommen, dass es sich relativ zur Bodenplatte 113 um eine Achse des Motors drehen kann. Ein von dem Verbindungsrohr 127 entferntes Ende des Befestigungsrohres 126 ist teilweise in einen Einlass des Pumpenrads 150 eingesetzt. Der Motor 200 ist an dem Pumpenkörper 100 befestigt und hat eine Welle, die für den Antrieb des Pumpenrads 150 mit dem Pumpenrad 150 fest verbunden ist. Die Außenabdeckung 170 ist an einer von dem Pumpengehäuse 110 fernen Seite der Deckplatte 112 montiert und deckt die Deckplatte 112 und die Verbindungsköpfe 132 des Heizelements 130 ab, wobei lediglich ein notwendiger Stromanschluss für die Stromversorgung des Heizelements 130 freiliegt. Das Verbindungsrohr 127 erstreckt sich ebenfalls durch die Außenabdeckung 170. Die Außenabdeckung 170 schützt die Verbindungsköpfe 132 und die Deckplatte 112 und verhindert auch, dass Personen durch die Deckplatte 112 verletzt werden. Solchermaßen sind die Teile des Pumpenkörpers 100 zu einem Modul zusammengesetzt, welches wiederum mit dem Motor zusammengesetzt ist, um die Gesamtheit der Heizpumpe 10 zu bilden.
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Während des Betriebs wird das Fluid, zum Beispiel Wasser, durch die Drehung des Pumpenrads 150 über den Einlass 115 in das Pumpenrad 150 angesaugt und über den Auslass 114 aus der Pumpe ausgetrieben. Während das Fluid zu dem Auslass 114 strömt, gelangt das Fluid mit dem Heizelement 130 und der Deckplatte 112 in Kontakt und wird dadurch erwärmt. Da sich der Hauptkörper 134 in einem Kontakt mit der Deckplatte 112 befindet, kann die Wärme des Hauptkörpers 134 zeitgerecht zur Deckplatte 112 übertragen werden. Dadurch wird die Kontaktfläche zwischen dem Hauptkörper 134 und dem Fluid deutlich vergrößert. Da das Heizelement 130 nur einen Ring hat, wird der Strömungswiderstand des Fluids verringert. Außerdem verbessert der enge Kontakt zwischen der Deckplatte 112 aus Metall und dem Heizelement 130 die Heizleistung des Heizelements 130 mit nur einem Ring.
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In der vorstehenden Ausführungsform bilden der vorspringende Ring 118 und die Ringnut 128 zwischen sich eine Verriegelungskonstruktion, um das Verbindungsrohr 127 und die Deckplatte 112 aneinander festzulegen. In einer weiteren Ausführungsform ist der vorspringende Ring an dem Verbindungsrohr und die Ringnut in dem Befestigungsrohr gebildet. In einer noch weiteren Ausführungsform sind der vorspringende Ring und die Ringnut gegebenenfalls keine durchgehenden Ausbildungen entlang dem jeweiligen Umfang des Verbindungsrohres und der ersten Öffnung. Sie können vielmehr als ein diskontinuierlicher Vorsprung und eine diskontinuierliche Nut ausgebildet sein. Es kann daher jede geeignete Verriegelungskonstruktion zwischen dem Umfangsbereich der ersten Öffnung 117 der Deckplatte und einem Ende des Verbindungsrohres 127 gebildet sein. Ähnlich kann jede geeignete Verriegelungskonstruktion zwischen der äußeren radialen Fläche des Befestigungsrohres 126 innerhalb des Verbindungsrohres 127 und der inneren radialen Fläche des Verbindungsrohres 127, die sich mit dem Befestigungsrohr 126 in Kontakt befindet, gebildet sein.
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Vorzugsweise enthält der Pumpenkörper 100 ferner eine Trennplatte 190, die an einer Öffnung der Deckplatte 112 angeordnet ist, die als Ergebnis des Hochziehens des Blocks 119 gebildet ist. Die Anordnung der Trennplatte 190 an der Öffnung kann verhindern, dass die Öffnung die Strömung des Fluids nachteilig beeinflusst. Dadurch wird der Wirkungsgrad der Pumpe vergrößert. Die Trennplatte definiert dritte Öffnungen 192, durch welche sich die Verbindungsköpfe 132 des Heizelements 130 hindurch erstrecken. Ferner ist es vorzugsweise nicht notwendig, dass der Block 119 an der Deckplatte 112 gebildet ist. Die Trennplatte 190 kann vielmehr eine mit der gesamten Deckplatte 112 einstückige Konstruktion sein. Vorzugsweise ist der Motor 200 ein Hochspannungs-Gleichstrommotor. Hochspannung bedeutet, dass der Motor ohne Spannungsänderung mit einer gerichteten Netzspannung betrieben werden kann.
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Verben wie ”umfassen”, ”aufweisen”, ”enthalten” und ”haben” sowie deren Synonyme, die in der Beschreibung und in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung verwendet werden, drücken aus, dass das genannte Element oder Merkmal vorhanden ist, sie schließen jedoch nicht aus, dass auch weitere Elemente oder Merkmale vorhanden sind.
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Es versteht sich, dass bestimmte Merkmale der Erfindung, die der Übersichtlichkeit halber im Kontext einzelner Ausführungsformen beschrieben wurden, auch in einer einzigen Ausführungsform kombiniert sein können. Umgekehrt können verschiedene Merkmale, die der Kürze der Beschreibung halber im Kontext einer einzigen Ausführungsform beschrieben wurden, ebenso getrennt oder in zweckmäßigen Unterkombinationen vorgesehen sein können.
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Wenngleich vorliegende Erfindung anhand einer oder mehrerer bevorzugter Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedene Modifikationen möglich sind. Zum Beispiel kann das Abtriebsritzel separat ausgebildet und dann an der Abtriebswelle montiert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, der durch die anliegenden Ansprüche definiert wird.
