DE29521584U1

DE29521584U1 - Pumpe, insbesondere Kreiselpumpe als Umwälzpumpe für wasserführende Haushaltsgeräte, wie Geschirrspülmascchinen und Waschmaschinen

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Publication number: DE29521584U1
Application number: DE29521584U
Authority: DE
Original assignee: Miele und Cie KG
Current assignee: Miele und Cie KG
Priority date: 1994-05-28
Filing date: 1995-05-24
Publication date: 1997-10-09
Anticipated expiration: 2005-05-25

Description

Beschreibung

Pumpe, insbesondere Kreiselpumpe als Umwälzpumpe für wasserführende Haushaltgeräte, wie Geschirrspülmaschinen und Waschmaschinen

Der Gegenstand der Neuerung betrifft eine Pumpe, insbesondere eine Kreiselpumpe als Umwälzpumpe für wasserführende Haushaltgeräte, wie Geschirrspülmaschinen und Waschmaschinen, mit einem Pumpengehäuse mit Ansaug- und Druckstutzen und einem im Gehäuse umlaufenden radial verdichtenden Pumpenlaufrad mit mehreren sich von der Laufradmitte zum Laufradumfang erstreckenden Schaufeln für den Transport von Spülflüssigkeit.

Die in Geschirrspülmaschinen oder Waschmaschinen für den Spülwassertransport eingesetzten Umwäiz- und Laugenpumpen sind in aller Regel unten am Spülbehälter montierte Kreiselpumpen. Mit einer solchen Pumpe wird beispielsweise Spülflüssigkeit im Kreislauf aus dem Spülbehälter einer Geschirrspülmaschine abgepumpt und in diesen über die Sprüharme und das zu spülende Geschirr wieder zurückgeführt. Der Lauf der Umwälzpumpe erzeugt neben dem Pumpenrauschen im Betrieb (sog. Breitbandrauschen = Frequenzgemisch ohne definierte Tonfrequenzen) ein Pumpengeräusch in Art eines deutlich wahrnehmbaren Tones in einem bestimmten Frequenzbereich, welcher sich dem Betriebsrauschen überlagert. Diese tonale Komponente ändert sich mit der Schaufelzahl multipliziert mit der Laufraddrehzahl. Ein Pumpenlaufrad mit beispielsweise sechs Laufradschaufeln erzeugt bei einer Drehzahl von ca. 2800 Umdrehungen pro Minute einen Ton im Bereich 280 Hertz, wobei diese tonale Komponente des Umwälzpumpengeräusches als besonders störend empfunden wird. Ein Pumpenlaufrad mit zwölf Schaufeln hingegen erzeugt einen Ton im Bereich von 560 Hertz, der jedoch leiser empfunden wird, weil die von den Pumpenschaufeln im Schneckengehäuse der Pumpenkammer erzeugten Druckstöße aufgrund eines kleineren Schaufelabstandes niedriger sind, als die Druckstöße eines mit sechs Schaufein besetzten Laufrades. Die tonale Komponente von 560 Hertz tritt also aus dem Breitbandrauschen weniger stark hervor als der Ton mit der niedrigeren Frequenz; wird aber nicht eliminiert.

Eine Verringerung des Pumpen-Geräuschpegels ist also bekanntlich durch eine Erhöhung der Schaufelzahl erreichbar. Es ist aber weiterhin bekannt, daß eine Erhöhung der Schaufelzahl bei gleichbleibendem Laufraddurchmesser und gleichbleibender Laufraddrehzahl zu einer Verschlechterung des Pumpenwirkungsgrades führt, weil die freien Querschnitte zur Flüssigkeitsförderung zwischen den Schaufeln geringer sind als zwischen den Schaufeln eines mit weniger

Schaufeln besetzten Laufrades. Eine kleinere Schaufelzahl bringt demnach mehr Pumpenleistung, jedoch auf Kosten der störenden tonalen Komponente.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe zu schaffen, welche auch auch mit einer höheren Schaufelzahl ohne eine Verschlechterung des Wirkungsgrades im Betrieb geräuscharm läuft.

Ausgehend von einer Pumpe der eingangs genannten Art, insbesondere von einer für Geschirrspülmaschinen und Waschmaschinen eingesetzten Kreiselpumpe als Umwälzpumpe, werden die vorstehenden Probleme neuerungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Patentanspruches 1. Eine weitere Lösungsmöglichkeit ergibt sich durch die Merkmale des Anspruchs 10.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Durch die Neuerung wird es vorteilhaft möglich, daß eine Pumpe mit z. B. zwölf Schaufeln ebenso leistungsstark arbeitet wie eine Pumpe mit nur sechs Schaufeln, wobei eine störende tonale Komponente des Umwälzpumpengeräusches aber nicht mehr wahrgenommen wird, bzw. aus dem Pumpen-Betriebsgeräusch (Breitbandrauschen) nicht mehr hervortritt.

Die nachstehende Beschreibung dient der Erläuterung des Gegenstands gemäß der Neuerung, von dem ein Ausführungsbeispiel in den Zeichnungen dargestellt ist. Es zeigen:

Figur 1 einen Sammeltopf einer Geschirrspülmaschine im Teilausschnitt mit angeschlossener Umwälzpumpe im Längsschnitt,

Figur 2 ein mit Schaufeln besetztes Laufrad der Umwälzpumpe in einem Pumpengehäuse, in der Draufsicht,

Figur 3 eine Umwälzpumpe mit einem im Durchmesser verkleinerten Laufraddeckel,

Figur 4 ein Pumpenlaufrad mit Strömungskanälen an der Laufradbodenunterseite,

Figur 5 ein Pumpenlaufrad mit Schaufeln an der Unterseite des Laufradbodens.

Mit dem Sammeltopf (1) einer nicht gezeigten Geschirrspülmaschine ist gemäß Fig. 1 eine Umwälzpumpe (2) über einen vom Boden (3) des Sammeltopfes (1) ausgehenden Ansaugstutzen (4) verbunden. Die Umwälzpumpe (2) fördert im Kreislauf in an sich bekannter Weise Spül-

flüssigkeit über einen Druckstutzen (5) mit angeschlossener Druckleitung zu den nicht gezeigten Sprüharmen im Spülbehälter und über das zu spülende Geschirr zurück in den Sammeltopf (1). Als Umwälzpumpe (2) ist eine Kreiselpumpe mit einem im Pumpengehäuse (6) drehbar gelagerten und radial verdichtenden Pumpenlaufrad (7) mit mehreren sich von der Laufradmitte zum Laufradumfang erstreckenden Schaufeln (8) für den Transport von Spülflüssigkeit verwendet. Das Pumpenlaufrad (7) besitzt in an sich bekannter Weise eine geschlossene Bauform (Deckel 9). Vor dem Druckstutzen (5) ist in dem schneckenförmig ausgebildeten Pumpengehäuse (6) (Fig. 2) eine sog. Strömungstrennlinie (11) vorgesehen, welche die vom Pumpenlaufrad (7) radial nach außen geförderte Spülflüssigkeit in die Druckleitung lenkt.

Das Pumpenlaufrad (7) ist beispielsweise mit zwölf Schaufeln (8) besetzt, wobei neuerungsgemäß Schaufeln (8) des Pumpenlaufrades (7) unterschiedlich lang ausgebildet sind. Vorzugsweise sind die Schaufeln (8) zur Laufradmitte hin verkürzt ausgebildet, wobei die verkürzten Schaufeln (10) aber gleiche Längen besitzen. Die verkürzten Schaufeln (10) sind jeweils zwischen längeren Schaufeln (8¹) in einer vorgegebenen Reihenfolge auf dem Pumpenlaufrad (7) derart angeordnet, daß verkürzte Schaufeln (10) einzeln zwischen längeren Schaufeln (8¹) angeordnet sind. Im Ausführungsbeispiel sind drei Schaufeln (10) verkürzt ausgebildet und jeweils um 120° versetzt zwischen den übrigen neun langen Schaufeln auf dem Pumpenlaufrad (7) verteilt angeordnet. Alle Schaufeln (8) des Pumpenlaufrades (7) sind jeweils über ihre gesamte Schaufellänge gekrümmt ausgebildet und besitzen gleiche Abstände voneinander.

Ein so ausgebildetes Pumpenlaufrad (7) (Fig. 2) einer Umwälzpumpe (2) mit unterschiedlich langen Schaufeln (8) arbeitet sehr geräuscharm und trotz der vielen Schaufeln (8) mit praktisch gleichbleibendem Wirkungsgrad gegenüber einer Pumpe (2) mit wenigen Schaufeln (8). Im Versuch konnte festgestellt werden, daß die vorbeschriebene Pumpe (2) mit zwölf Schaufeln (8) und zwei unterschiedlichen Schaufellängen dieselbe Leistungsbilanz besitzt wie eine Pumpe (2) mit sechs gleichlangen Schaufeln.

Wird von dem Hintergrund ausgegangen, daß bei einem mit vielen gleichlangen Schaufeln (8) besetzten Pumpenlaufrad (7) die freien Querschnitte für die zu fördernde Flüssigkeit zwischen den Schaufeln (8) geringer sind als die freien Querschnitte eines nur mit wenigen gleichlangen Schaufeln (8) besetzten Laufrades und somit auch aufgrund der erhöhten Wandreibung der strömenden Flüssigkeit der Pumpenwirkungsgrad bei einer großen Schaufelzahl demgemäß kleiner ist, so erklärt sich der gute Wirkungsgrad einer Pumpe (2) mit der neuerungsgemäßen Schaufelausbildung.

Durch Reduzierung der Schaufellänge wird wieder eine Vergrößerung der freien Querschnitte erzielt, welche im Sinne einer Schaufelreduzierung wirkt. Durch die Verkürzung einzelner

Schaufein vorzugsweise zur Laufradmitte hin kann der im Zentrum des Pumpenlaufrades (7) gewonnene freie Querschnitt noch vorteilhaft zur Schmutz- und/oder Schaumabführung genutzt werden. So können beispielsweise auch größere Schmutzpartikel, die bei gleichlangen Schaufeln (8) ggf. im Laufradzentrum an den Schaufein (8) hängen bieiben würden, schnell im Strom der geförderten Flüssigkeit nach außen abgeleitet werden.

Neben der positiven Leistungsbüanz ist eine Pumpe (2) mit unterschiedlich langen Schaufeln (8) auch geräuscharm.

Der Lauf einer als Kreiselpumpe ausgebildeten Umwälzpumpe (2) für eine Geschirrspülmaschine oder auch für eine Waschmaschine erzeugt bekanntlich neben dem Pumpenrauschen (sog. Breitbandrauschen) ein Pumpengeräusch in Art eines deutlich wahrnehmbaren Tones (Frequenz = Schaufelzahl &khgr; Drehzahl) in einem bestimmten Frequenzbereich, welcher sich dem Rauschen überlagert, denn beim Pumpeniauf werden von den Schaufeln (8) in an sich bekannter Weise Druckstöße erzeugt, die von den Schaufelzwischenräumen auf die Gehäuse-Schneckennase (Strömungstrennlinie 11) am Pumpendruckstutzen (5) treffen. So erzeugt z. B. ein Pumpenlaufrad (7) mit zwölf gieichiangen Schaufeln (8) bei einer üblichen Laufraddrehzahl von annähernd 2800 Umdrehungen pro Minute einen noch störenden Ton im Bereich von 560 Hertz. Diese tonale Komponente tritt aus dem Breitbandrauschen zwar weniger stark hervor als beispielsweise der von sechs Schaufeln (8) erzeugte Ton im Bereich von 280 Hertz; wird aber nicht eliminiert.

Durch das neuerungsgemäße Verkürzen von Schaufeln (8) eines Pumpenlaufrades (7) überlagern sich tonale Komponenten mit unterschiedlichen Tönen, wobei die Zahl der verschiedenen Töne von der Zahl (n) der unterschiedlichen Schaufellängen abhängt. Mit anderen Worten: Eine ursprüngliche auf eine bestimmte Anzahl gleichlanger Schaufeln (8) bezogene tonale Komponente wird durch die Neuerung in (n) Komponenten mit jeweils geringeren Schalleistungen als die des ursprünglichen Tones aufgeteilt. Damit werden die einzelnen Schalleistungen in logarithmischer Addition unter Berücksichtigung eines aus der Literatur empirisch ermittelten Korrekturfaktors niedriger, als die des ursprünglichen Tones. Auch subjektiv werden sie im Breitbandrauschen nicht mehr wahrgenommen.

Die Töne in einem Rauschen (Breitbandrauschen) können bekanntlich nur dann wahrgenommen werden, wenn der Schalldruck der Töne um einen bestimmten Betrag höher ist als der des Rauschens (Differenzbetrag). Bei der neuerungsgemäßen Schaufelausbildung, wobei zwei verschiedene Schaufellängen versuchsweise gewählt wurden, wurde dieser Differenzbetrag nicht mehr erreicht, d. h., die Töne konnten nicht mehr gehört werden. Die Messung ergab zwei gleichlaute Schallquellen (gleicher Schalldruck) jeweils mit dem halben Schalldruck des ur-

sprünglichen doppelt so lauten Einzeltones eines mit gleichlangen Schaufeln (8) bestückten Laufrades. Die Aufsplittung des ursprünglichen Tons (z. B. 560 Hz bei zwölf Schaufeln) in zwei Töne (140 Hz und 560 Hz) bewirkt die auch meßbare Geräuschabnahme.

Gegenüber der Schaufelgestaltung gemäß Fig. 2 ist es auch möglich, die Schaufeln (8) zum Laufradumfang hin oder beiderseits zur Laufradmitte und zum Umfang hin verkürzt auszubilden. Auch kann es zur weiteren Vergrößerung der freien Querschnitte u. U. sinnvoll sein, verkürzte Schaufeln (10) gruppenweise zwischen längeren Schaufeln (8¹) anzuordnen, wobei die jeweils einer Schaufelgruppe zugeordneten Schaufeln ggf. auch unterschiedlich lang ausgebildet sein könnten. Ebenfalls könnten die Schaufeln (8) auf dem Pumpenlaufrad (7) auch unterschiedliche Abstände zueinander besitzen.

Die Verwendung von gekrümmten Schaufeln (8) gemäß dem Ausführungsbeispiel ist bei Kreiselpumpen für eine bevorzugte Drehrichtung vorteilhaft. Es ist jedoch auch denkbar, gekürzte gerade Schaufeln vorzusehen, wenn die Pumpe alternativ auch als Laugen- oder Abwasserpumpe eingesetzt werden soll, wie dies auch bei Waschmaschinen bekannt ist. Dabei wäre dann auch die Betriebsweise der Pumpe so einstellbar, daß sie in zwei Drehrichtungen arbeitet. Auch ist es vorstellbar, die Laufräder von Gebläsen mit verkürzten Schaufeln (10) auszubilden, wenn hier ebenfalls die Vorteile der Neuerung genutzt werden sollen.

Darüber hinaus kann es für eine Verminderung der Wirbelbildung innerhalb des Pumpengehäuses bzw. für die Geräuschminimierung der Umwälzpumpe u. U. noch vorteilhaft sein, den Dekkel (9) des Pumpenlaufrades (7) ganz entfalten zu lassen, oder aus Stabilitätsgründen diesen Deckel (9) im Durchmesser zu verkleinern. Die Fig 3 zeigt eine Pumpenausführung mit einem im Durchmesser verkleinerten Dekkel
(9), für dessen Befestigung bspw. nur die längeren Schaufeln (8¹) herangezogen werden.

Ein weiterer Lösungsweg für einen geräuscharmen Pumpenlauf wird neuerungsgemäß dadurch erreicht, wenn das Pumpenlaufrad (7) an seiner Unterseite (Laufradboden 12), ausgehend von den üblichen das Pumpenlaufrad (7) vorzugsweise axial durchdringenden Bohrungen (13) oder ähnl. (sh. Fig. 2, 3) als Verbindungswege für die Laufradentlüftung, mit nach außen gezogenen Strömungskanälen
(14) im Laufradboden (12) ausgebildet ist. Diese Strömungskanäle (14) bewirken ein schnelles Abfließen von sich hinter dem Pumpenlaufrad (7) zwischen diesem und dem Gehäuseboden der Umwälzpumpe ansammelnder Spülflüssigkeit. Ein derart ausgebildeter Laufradboden (12) ist in Fig. 4 dargestellt. Vorteilhaft

sind die Strömungskanäle (14) spiralförmig ausgebildet. Es können dabei ein oder mehrere Bohrungen (13) sowie Strömungskanäle (14) vorgesehen werden, bspw. sechs Kanäle. Diese

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haben eine Kanalbreite entsprechend dem Bohrungsdurchmesser. Die Linienführung folgt den Gesetzen der Strömungslehre.

Auch könnte die schnelle Ableitung von Spülflüssigkeit hinter dem Pumpenlaufrad (7) dadurch erreicht werden, wenn ein um ca. 1/3 des üblichen Höhenmaßes "nach oben" gezogener Laufradboden (12) vorgesehen wird, und an der Unterseite dieses im Außendurchmesser vergrößerten Laufradbodens (12) gemäß Fig. 5 zusätzlich Schaufeln (15) angeordnet werden. Durch diese Schaufeln (15) wird im Betrieb der Pumpe die Spülflüssigkeit zwischen Gehäuseboden und Laufradboden strömungsgünstig abgezogen. Insbesondere lassen sich die Strömungskanäle (14) auch vorteilhaft mit den zusätzlichen Schaufeln (15) kombinieren.

Ferner sind die in den Fig. 3 bis 5 diskutierten Maßnahmen zur Geräuschminimierung auch mit einem Pumpenlaufrad (7) mit unterschiedlich langen Schaufeln (10, 8 bzw. 8¹) oder mit gleichlangen Schaufeln (8) kombinierbar.

Ergänzend zu den vorerwähnten Maßnahmen kann sich eine geeignete Wahl des Laufradmaterials ggf. noch zusätzlich vorteilhaft bei der Pumpengeräuschminderung auswirken. Beispielsweise könnte ein Laufrad-Kunststoffmaterial, vorzugsweise aus hartem Polyäthylen mit einem durch Zusatz von elastomer-modifiziertem Polypropylen versehen werden, wodurch dieser Werkstoff schallenergie-absorbierend wirkt. Strömungsgünstig und damit geräuschmindemd wird sich auch auswirken, wenn sämtliche Oberflächen im Innenbereich des Pumpengehäuses in hochglanzpolierter Form ausgeführt sind.

Claims

Schutzansprüche

1. Pumpe, insbesondere Kreiselpumpe als Umwälzpumpe für wasserführende Haushaltgeräte, wie Geschirrspülmaschinen und Waschmaschinen, mit einem Pumpengehäuse mit Ansaug- und Druckstutzen und einem im Gehäuse umlaufenden radial verdichtenden Pumpenlaufrad mit mehreren sich von der Laufradmitte zum Laufradumfang erstreckenden Schaufeln für den Transport von Spülflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß Schaufeln (8) des Pumpenlaufrades (7) unterschiedlich lang und zur Laufradmitte und/oder zum Laufradumfang hin verkürzt ausgebildet sind.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß verkürzte Schaufeln (10) zwischen längeren Schaufeln (8') in einer vorgegebenen Reihenfolge auf dem Pumpenlaufrad (7) angeordnet sind.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verkürzten Schaufeln (10) gleiche Schaufellängen aufweisen.

4. Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß verkürzte Schaufeln (10) einzeln zwischen längeren Schaufein (8') angeordnet sind.

5. Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß verkürzte Schaufeln (10) gruppenweise zwischen längeren Schaufeln (8¹) angeordnet sind.

6. Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils einer Schaufelgruppe zugeordneten Schaufeln (8) unterschiedlich lang ausgebildet sind.

7. Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (8) auf dem Pumpenlaufrad (7) gleiche und/oder unterschiedliche Abstände zueinander besitzen.

8. Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (8) jeweils über ihre gesamte Schaufellänge gekrümmt ausgebildet sind.

9. Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pumpenlaufrad (7) mit zwölf Schaufeln (8) ausgebildet ist, von denen drei Schaufeln (10) verkürzt sind.

10. Pumpe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, wobei das Pumpenlaufrad zur Belüftung ein oder mehrfach durchbohrt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpenlaufrad (7) an seiner Unterseite mit nach außen gezogenen Strömungskanälen (14) im Laufradboden (12) ausgebildet ist, die jeweils an einer Bohrung (13) beginnen.

11. Pumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle (14) spiralförmig ausgebildet sind.

12. Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufradboden (12) des Pumpenlaufrades (7) im Durchmesser vergrößert ausgebildet ist, und daß an der Unterseite des vergrößerten Laufradbodens (12) zusätzlich Schaufeln (15) angeordnet sind.

13. Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pumpenlaufrad (7) mit im Durchmesser verkleinertem Laufraddeckel (9) vorgesehen ist, welcher an den längeren Schaufeln (8') des Pumpenlaufrades (7) befestigt ist.

14. Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pumpemlaufrad (7) ohne Laufraddeckel (9) ausgebildet ist.

15. Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet,

daß das Pumpenlaufrad (7) aus Kunststoff, vorzugsweise einem harten Polyäthylen mit einem durch Zusatz von eiastomer-modifiziertem Polypropylen besteht.

16. Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet,

daß die Oberflächen im Innenbereich des Pumpengehäuses hochglanzpoliert sind.