DE202016105312U1 - feed pump - Google Patents
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Abstract
Förderpumpe für fluide Medien, insbesondere Umwälzpumpe für Swimmingpools oder Schwimmbäder, mit einem Pumpengehäuse (35), einem in dem Pumpengehäuse (35) angeordneten Laufrad (19), das drehfest auf einer Pumpenwelle (22) montiert ist, einer Antriebseinheit (27, 28), die mit einem Antriebsmotor (32) verbindbar ist, wobei die Antriebseinheit (24, 25, 27, 28) und die Pumpenwelle (22) über Innen- und Außenmagneten (25, 28), die durch einen Spalttopf (29) voneinander getrennt sind, miteinander in magnetischer Wirkverbindung stehen, gekennzeichnet dadurch, dass die Antriebseinheit (24, 25, 27, 28) einen Innenrotor (27), auf dem die Innenmagneten (28) angeordnet sind und der drehfest mit einer Motorwelle (21) des Antriebsmotors (32) verbindbar ist, und einen drehfest mit der Pumpenwelle verbunden Außenrotor (24) umfasst, wobei der Außenrotor (24) die Außenmagneten (25) trägt und den Innenrotor (27) umgreift.Feed pump for fluid media, in particular circulating pump for swimming pools or swimming pools, comprising a pump housing (35), an impeller (19) arranged in the pump housing (35) and mounted rotatably on a pump shaft (22), a drive unit (27, 28) , which is connectable to a drive motor (32), wherein the drive unit (24, 25, 27, 28) and the pump shaft (22) via inner and outer magnets (25, 28) which are separated by a split pot (29) , are in magnetic operative connection with each other, characterized in that the drive unit (24, 25, 27, 28) an inner rotor (27) on which the inner magnets (28) are arranged and the non-rotatably with a motor shaft (21) of the drive motor (32 ), and a non-rotatably connected to the pump shaft outer rotor (24), wherein the outer rotor (24) carries the outer magnet (25) and engages around the inner rotor (27).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Förderpumpe für fluide Medien, insbesondere eine Umwälzpumpe für Swimmingpools oder Schwimmbäder oder eine Förderpumpe für fluide Chemikalien in der Anlagentechnik, mit einem Pumpengehäuse, einem in dem Pumpengehäuse angeordneten Laufrad, das drehfest auf einer Pumpenwelle montiert ist, und einer Antriebseinheit, die mit einem Antriebsmotor verbindbar ist, wobei die Antriebseinheit und die Pumpenwelle über Innen- und Außenmagneten, die durch einen Spalttopf voneinander getrennt sind, miteinander in magnetischer Wirkverbindung stehen. Aufgrund dieses magnetischen Antriebskonzeptes werden derartige Pumpen auch als Magnetkupplungspumpen bezeichnet.The present invention relates to a feed pump for fluid media, in particular a circulation pump for swimming pools or swimming pools or a feed pump for fluid chemicals in the system engineering, with a pump housing, arranged in the pump housing impeller which is rotatably mounted on a pump shaft, and a drive unit, which is connectable to a drive motor, wherein the drive unit and the pump shaft are in magnetic operative connection with each other via inner and outer magnets, which are separated from each other by a containment shell. Because of this magnetic drive concept such pumps are also referred to as magnetic coupling pumps.
Magnetkupplungspumpen gehören zu den am vielfältigsten einsetzbaren Pumpenarten. Sie sind robust und in der Lage, Fluide unterschiedlichster Dichte, von Gasen bis zu Flüssigkeiten, bei Temperaturen bis zu 400 °C zu fördern. Der Pumpenteil einer Magnetkupplungspumpe entspricht üblicherweise einer herkömmlichen Kreiselpumpe und weist ein auf einer Pumpenwelle drehfest angeordnetes Radiallaufrad auf. Während bei einer herkömmlichen Pumpe die Pumpenwelle mechanisch mit dem Antriebsmotor gekoppelt ist, weist eine typische Magnetkupplungspumpe einen von einem Elektro- oder Verbrennungsmotor angetriebenen topfförmigen Antriebsteil mit einem Außenrotor auf, an dessen Innenflächen Außenmagneten radial angeordnet sind. Bei den bisher bekannten Magnetkupplungspumpen wird ein mit der Pumpenwelle verbundener Innenrotor, an dessen Außenfläche Innenmagneten angeordnet sind, wird an seinem dem Motor zugewandten Ende von dem Außenrotor des Antriebsteil so umgeben, dass sich die Außen- und Innenmagneten korrespondierend mit umgekehrter Polarität gegenüberliegen. Der Innenrotor wird mittels eines Spalttopfes hermetisch von dem Außenrotor getrennt, wobei die Innenmagneten des Innenrotors mit den Außenmagneten des Außenrotors über den Spalttopf hinweg in magnetischer Wirkverbindung stehen. Durch die hermetische Abtrennung des Innenrotors vom Außenrotor durch diesen Spalttopf, der damit die entsprechenden Wellendichtungen herkömmlicher motorbetriebener Pumpen ersetzt, ist eine leckagefreie Förderung der Fluide möglich. Die Lagerung der Pumpenwelle erfolgt üblicherweise durch mehrere Gleitlager, die den Innenrotor und die Pumpenwelle radial bzw. axial abstützen und die zur Schmierung und Kühlung typischerweise von der Förderflüssigkeit umspült werden.Magnetic clutch pumps are among the most versatile types of pumps. They are robust and capable of delivering fluids of varying densities, from gases to liquids, at temperatures up to 400 ° C. The pump part of a magnetic coupling pump usually corresponds to a conventional centrifugal pump and has a non-rotatably mounted on a pump shaft radial impeller. While in a conventional pump, the pump shaft is mechanically coupled to the drive motor, has a typical magnetic coupling pump driven by an electric or internal combustion engine cup-shaped drive member with an outer rotor, on the inner surfaces of which outer magnets are arranged radially. In the heretofore known magnetic drive pumps, an inner rotor connected to the pump shaft, on the outer surface of which inner magnets are arranged, is surrounded at its engine facing end by the outer rotor of the drive member so that the outer and inner magnets are opposed to the reverse polarity. The inner rotor is hermetically separated from the outer rotor by means of a split pot, the inner magnets of the inner rotor being in magnetic operative connection with the outer magnets of the outer rotor over the split pot. Due to the hermetic separation of the inner rotor from the outer rotor through this split pot, which thus replaces the corresponding shaft seals of conventional motor-driven pumps, a leak-free delivery of the fluids is possible. The storage of the pump shaft is usually carried out by a plurality of plain bearings, which radially and axially support the inner rotor and the pump shaft and which are typically lapped for lubrication and cooling of the pumped liquid.
Durch den notwendigen Einsatz von Permanentmagneten sind Magnetkupplungspumpen teurer als entsprechende Pumpen, bei denen die Pumpenwelle mechanisch mit dem Antriebsmotor verbunden ist. Daher wurden Magnetkupplungspumpen bislang noch nicht in Bereichen eingesetzt, in denen ein besonders hoher Kostendruck herrscht, beispielsweise im Bereich der Umwälzpumpen für Swimmingpools und Schwimmbäder, wo der Kundenkreis vielfach aus öffentlichen und privaten Endanwendern besteht. Inzwischen sind aber Permanentmagneten derart kostengünstig erhältlich, dass Magnetkupplungspumpen auch in solchen Bereichen eingesetzt werden können. Gleichzeitig werden die gesetzlichen Anforderungen an die Energieeffizienz von Elektromotoren, die bei Magnetkupplungspumpen bevorzugt als Antriebsmotor eingesetzt werden, immer mehr erhöht, so dass ab Januar 2017 bereits für Motorleistungen ab 0,75 kW die Einhaltung eines Mindestwirkungsgrads IE3 in der EU gesetzlich verpflichtend ist (Energieeffizienzklassifikation gemäß
Der vorliegenden Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Förderpumpe für fluide Medien bereitzustellen, insbesondere eine Umwälzpumpe für Swimmingpools und Schwimmbäder, welche die Verwendung eines Magnetkupplungsantriebs ermöglicht und auch bei Verwendung energieeffizienter Antriebsmotoren besonders kostengünstig herstellbar ist.The present invention is therefore based on the technical problem of providing a pump for fluid media, in particular a circulation pump for swimming pools and swimming pools, which allows the use of a magnetic drive and is also particularly cost-effective to produce energy-efficient drive motors.
Gelöst wird dieses technische Problem durch eine Förderpumpe mit den Merkmalen des vorliegenden Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Förderpumpe sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This technical problem is solved by a feed pump with the features of the present claim 1. Advantageous developments of the feed pump according to the invention are the subject of the dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung löst die Erfindung das technische Problem also dadurch, dass gegenüber herkömmlichen Magnetkupplungspumpen die Zuordnung der durch einen Spalttopf getrennten Innen- bzw. Außenrotoren vertauscht wird. Während bei herkömmlichen Magnetkupplungspumpen nämlich speziell im Hinblick auf ein hohes Anzugsdrehmoment der mit der Motorwelle verbundenen Rotor als Außenrotor ausgelegt ist, während der Innenrotor mit der Pumpenwelle verbundenen ist, wird bei der erfindungsgemäßen Pumpe der Außenrotor mit der Pumpenwelle und der Innenrotor mit dem Antriebsmotor verbunden. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit eine Förderpumpe für fluide Medien der oben bezeichneten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Antriebseinheit einen Innenrotor, auf dem die Innenmagneten angeordnet sind und der drehfest mit einer Motorwelle des Antriebsmotors verbindbar ist, und einen drehfest mit der Pumpenwelle verbunden Außenrotor umfasst, wobei der Außenrotor die Außenmagneten trägt und den Innenrotor umgreift.According to a first aspect of the invention, the invention therefore solves the technical problem by reversing the assignment of the inner and outer rotors, which are separated by a containment shell, compared with conventional magnetic coupling pumps. In conventional magnetic coupling pumps, namely, the rotor connected to the motor shaft is designed as an outer rotor specifically with respect to a high tightening torque while the inner rotor is connected to the pump shaft, in the pump of the present invention, the outer rotor is connected to the pump shaft and the inner rotor is connected to the drive motor. The subject of the present invention is thus a feed pump for fluid media referred to above Type, which is characterized in that the drive unit comprises an inner rotor, on which the inner magnets are arranged and which is non-rotatably connected to a motor shaft of the drive motor, and an outer rotor rotatably connected to the pump shaft, wherein the outer rotor carries the outer magnet and engages around the inner rotor ,
Bereits aufgrund der Tatsache, dass der Motor nun einen Innenrotor statt eines Außenrotors antreibt, wird das auf den mit der Pumpenwelle verbundenen Außenrotor wirkende Anzugsdrehmoment verkleinert, was die Schlupfgefahr beim Anlaufen des Motors verringert.Already due to the fact that the motor now drives an inner rotor instead of an outer rotor, the tightening torque acting on the outer rotor connected to the pump shaft is reduced, which reduces the danger of slippage when starting the engine.
Bevorzugt ist außerdem vorgesehen, dass der Innenrotor Zusatzgewichte aufweist, die zur Erhöhung des Massenträgheitsmoments des Innenrotors dienen und so als Anlaufbremse wirken. Die Zusatzgewichte verlangsamen daher das Anlaufen des Motors in den ersten Sekundenbruchteilen nach dem Einschalten, so dass die Gefahr eines Abreißens der Magnetkupplung verringert wird und der Außenrotor synchron zum Innenrotor anlaufen kann. Überraschend wurde gefunden, dass trotz der Zusatzgewichte bei laufendem Motor kein erhöhter Energieverbrauch beobachtet wird. Preferably, it is also provided that the inner rotor has additional weights which serve to increase the mass moment of inertia of the inner rotor and thus act as a starting brake. Therefore, the additional weights slow down the start of the engine in the first few seconds after switching on, so that the risk of tearing of the magnetic coupling is reduced and the outer rotor can start synchronously to the inner rotor. Surprisingly, it was found that despite the additional weights with the engine running no increased energy consumption is observed.
Die Zusatzgewichte können in der Funktion zur Erhöhung des Massenträgheitsmoments an die jeweilige Motorleistung bzw. die Effizienz des Motors angepasst werden, so dass beispielsweise dieselbe Förderpumpe mit Motoren in einem Leistungsbereich von 0,75 bis 2,2 kW einsetzbar ist.The additional weights can be adjusted in the function for increasing the moment of inertia of the respective engine power and the efficiency of the engine, so that for example the same feed pump can be used with motors in a power range of 0.75 to 2.2 kW.
Die Zusatzgewichte können in den Innenrotor integriert werden, beispielsweise als Metallringe mit einem Innenrotor aus Metall-Druckguss oder Kunststoff verspritzt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Zusatzgewichte als Schwungscheibe ausgebildet, die vorzugsweise auswechselbar an dem Innenrotor montiert ist. Die Schwungscheibe kann beispielsweise leicht durch Scheiben unterschiedlicher Dicke oder unterschiedlicher Materialien ausgetauscht und so die Wirkung der Anlaufbremse modifiziert und an die Motorleistung angepasst werden. Eine solche Schwungscheibe sorgt mit ihrer kreissymmetrischen Massenverteilung zudem für eine Vergleichmäßigung der Drehung des Innenrotors, so dass ein Abreißen der Magnetkupplung bei Lastschwankungen vermieden werden kann.The additional weights can be integrated into the inner rotor, for example, be sprayed as metal rings with an inner rotor made of die-cast metal or plastic. According to a preferred embodiment of the invention, the additional weights are designed as a flywheel, which is preferably replaceably mounted on the inner rotor. For example, the flywheel can be easily replaced by discs of different thicknesses or different materials, thus modifying the effect of the starting brake and adapting it to engine performance. Such a flywheel also ensures, with its circularly symmetrical mass distribution, an equalization of the rotation of the inner rotor, so that a tearing off of the magnetic coupling during load fluctuations can be avoided.
Wenn der Außenrotor aus demselben Material wie die Pumpenwelle besteht, können Pumpenwelle und Außenrotor beispielsweise als ein Spritzgussteil gefertigt werden. Bei Verwendung unterschiedlicher Materialien können der Außenrotor und die Pumpenwelle auf vielfältige Weise miteinander verbunden werden. Beispielsweise kann der Außenrotor auf die Pumpenwelle aufgespritzt werden, so dass Pumpenwelle und Außenrotor wiederum ein einstückiges Bauteil bilden. When the outer rotor is made of the same material as the pump shaft, for example, the pump shaft and the outer rotor can be manufactured as an injection molded part. When using different materials, the outer rotor and the pump shaft can be interconnected in a variety of ways. For example, the outer rotor can be sprayed onto the pump shaft, so that pump shaft and outer rotor in turn form a one-piece component.
Der Außenrotor weist dabei an seinem motorseitigen Ende eine topfartige Allgemeinform auf, wobei die Abmessungen so gewählt sind, dass der Außenrotor den Innenrotor und den zwischen Innenrotor und Außenrotor angeordneten Spalttopf umgreift.The outer rotor has at its motor end a pot-like general shape, wherein the dimensions are selected so that the outer rotor engages around the inner rotor and the split pot disposed between the inner rotor and outer rotor.
Vorzugsweise ist das Laufrad der Förderpumpe auswechselbar auf die Pumpenwelle drehfest aufgesteckt und beispielsweise mittels einer Schraube und/oder Toleranzringen fixiert, was die Wartung der Pumpe vereinfacht.Preferably, the impeller of the feed pump is exchangeably plugged onto the pump shaft rotatably and fixed, for example by means of a screw and / or tolerance rings, which simplifies the maintenance of the pump.
Die Förderpumpe umfasst außerdem vorzugsweise einen Fluidkreislauf, über den zur Kühlung und Schmierung der Lager des Außenrotors, des Spalttopfes und des Dichtungsgehäuses. Dieser Fluidkreislauf ist komplexer ausgestaltet als bei einer herkömmlichen Magnetkupplungspumpe, bei der Fluid lediglich achsnah an der Pumpenwelle zu den Gleitlagern geführt werden muss. Bei der erfindungsgemäßen Pumpe wird vorgeschlagen, einen Teil des Fördermediums von einem Druckraum der Förderpumpe zu dem Außenrotor und der Pumpenwelle zu führen und dann axial entlang der Pumpenwelle zum Laufrad zurück und von dort radial an der Rückseite des Laufrades wieder in den Druckraum der Förderpumpe zuleiten. Dazu weist die Förderpumpe vorzugsweise ein Dichtungsgehäuse auf, in welchem der Außenrotor angeordnet ist und das zusammen mit dem Spalttopf einen Teil des zur Kühlung und Schmierung vorgesehenen Fluidgehäuses definiert.The feed pump also preferably includes a fluid circuit via which for cooling and lubricating the bearings of the outer rotor, the can and the seal housing. This fluid circuit is configured more complex than in a conventional magnetic coupling pump, in which fluid only needs to be guided close to the axis of the pump shaft to the plain bearings. In the pump according to the invention is proposed to lead a portion of the fluid from a pressure chamber of the feed pump to the outer rotor and the pump shaft and then axially back along the pump shaft to the impeller and from there radially on the back of the impeller back into the pressure chamber of the feed pump. For this purpose, the feed pump preferably has a seal housing, in which the outer rotor is arranged and which together with the containment shell defines a part of the fluid housing provided for cooling and lubrication.
Die Pumpenwelle ist vorzugsweise durch wenigstens ein Gleitlager, besonders bevorzugt zwei Gleitlager, drehbar gelagert, wobei die Gleitlager von dem in dem Fluidkreislauf geführten Fördermedium gekühlt und geschmiert werden. Als Gleitlager werden vorzugsweise Keramikgleitlager verwendet.The pump shaft is preferably rotatably supported by at least one slide bearing, particularly preferably two slide bearings, wherein the slide bearings are cooled and lubricated by the conveyed medium carried in the fluid circuit. As plain bearings preferably ceramic plain bearings are used.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Förderpumpe eine axiale Saugöffnung auf, durch welche das zu fördernde Medium vom Laufrad angesaugt und beispielsweise radial in den Druckraum am Außenumfang des Laufrades gefördert wird.According to a preferred embodiment, the feed pump has an axial suction opening, through which the medium to be conveyed is sucked by the impeller and, for example, is conveyed radially into the pressure space on the outer circumference of the impeller.
Die erfindungsgemäße Förderpumpe kann für unterschiedliche Zwecke, beispielsweise als Förderpumpe für fluide Chemikalien in der Anlagentechnik oder als Umwälzpumpe für Swimmingpools oder Schwimmbäder eingesetzt werden. Insbesondere im Fall des Einsatzes der erfindungsgemäßen Förderpumpe als Umwälzpumpe ist vorzugsweise vor der Saugöffnung der Förderpumpe noch ein Fasernfänger angeordnet. Der Fasernfänger kann über einen Schlauch oder eine Leitung mit der Saugöffnung verbunden sein, vorzugsweise ist der Fasernfänger aber unmittelbar vor der Saugöffnung der Pumpe in das Pumpengehäuse integriert.The feed pump according to the invention can be used for different purposes, for example as a feed pump for fluid chemicals in systems engineering or as a circulation pump for swimming pools or swimming pools. In particular, in the case of the use of the feed pump according to the invention as a circulation pump, a fiber catcher is preferably arranged in front of the suction opening of the feed pump. The fiber catcher can via a hose or a pipe with the suction port be connected, but preferably the Faserfänger is integrated directly in front of the suction port of the pump in the pump housing.
Die Antriebseinheit der erfindungsgemäßen Förderpumpe kann eine Antriebswelle aufweisen, die zentral im Innenrotor montiert oder mit diesem verspritzt ist, und die über eine mechanische Kupplung mit einer Motorwelle eines Antriebsmotors verbunden werden kann.The drive unit of the feed pump according to the invention may have a drive shaft which is centrally mounted in the inner rotor or sprayed with this, and which can be connected via a mechanical coupling with a motor shaft of a drive motor.
Bei einer besonders kompakten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Förderpumpe weist der Innenrotor eine zentrale Bohrung auf, in welche die Motorwelle eines Antriebsmotors drehfest eingreifen kann, so dass der Antriebsmotor unmittelbar an die Antriebseinheit der Pumpe anflanschbar ist.In a particularly compact embodiment of the feed pump according to the invention, the inner rotor has a central bore, in which the motor shaft of a drive motor can engage in rotation, so that the drive motor can be flanged directly to the drive unit of the pump.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines unter Bezugnahme auf die in den beigefügten Zeichnungen dargestelltes, bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to a preferred embodiment illustrated with reference to the attached drawings. In the drawings show:
In den
Das Laufrad
Der Innenrotor
Zur Reduzierung eines möglichen Schlupfes beim Einschalten des Antriebsmotors
Die Förderpumpe
Der Spalttopf
Insbesondere in der vergrößerten Darstellung der
Im dargestellten Beispiel ist die Pumpenwelle
In den
In den
In den
In den
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Förderpumpe feed pump
- 1111
- Saugstutzen suction
- 1212
- Eintrittsöffnung des Fasernfängers Entry opening of the fiber catcher
- 1313
- Fasernfänger Strainer
- 1414
- Filterkorb filter basket
- 1515
- Öffnung opening
- 1616
- Schraubdeckel screw
- 1717
- Austrittsöffnung outlet opening
- 1818
- Saugöffnung suction opening
- 1919
- Laufrad Wheel
- 2020
- Druckraum pressure chamber
- 2121
- Druckstutzen pressure port
- 2222
- Pumpenwelle pump shaft
- 2323
- Schraube screw
- 2424
- Außenrotor outer rotor
- 2525
- Außenmagneten external magnet
- 2626
- Stahlring steel ring
- 2727
- Innenrotor inner rotor
- 2828
- Innenmagneten interior magnet
- 2929
- Spalttopf containment shell
- 3030
- Antriebswellenbohrung Drive shaft bore
- 3131
- Motorwelle motor shaft
- 3232
- Antriebsmotor drive motor
- 3333
- Schwungscheibe flywheel
- 3434
- Schraube screw
- 3535
- Pumpengehäuse pump housing
- 3636
- Zwischengehäuse intermediate housing
- 3737
- Dichtungsgehäuse seal housing
- 3838
- Fluidkanal fluid channel
- 3939
- Kragen/Deckel Collar / lid
- 4040
- Deckelschrauben cover screws
- 4141
- O-Ring O-ring
- 4242
- Deckel cover
- 4343
- Öffnungen openings
- 4444
- Verteilerraum distribution space
- 4545
- Innenwand des Dichtungsgehäuses Inner wall of the seal housing
- 4646
- Öffnung in Innenwand Opening in inner wall
- 4747
- Öffnung in Außenrotor Opening in outer rotor
- 48a, b48a, b
- Keramikgleitlager ceramic bearings
- 4949
- Radialspalt radial gap
- 5050
- Deckel des Außenrotors Cover of the outer rotor
- 5151
- Stopfen Plug
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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R163 | Identified publications notified | ||
R207 | Utility model specification | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |