DE29606135U1

DE29606135U1 - Galvanisch getrennte Pumpe

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Publication number: DE29606135U1
Application number: DE29606135U
Authority: DE
Original assignee: SPECK PUMPENFABRIK WALTER SPEC
Current assignee: SPECK PUMPENFABRIK WALTER SPEC
Priority date: 1996-04-02
Filing date: 1996-04-02
Publication date: 1996-08-22
Anticipated expiration: 2006-04-03

Description

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SPECK PUMPEN 1 &Mgr;/37027

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpe mit elektromotorischem Antrieb mit einer Welle, wobei die Pumpe galvanisch von dem Elektromotor getrennt ist.

Pumpen, beispielsweise Kreiselradpumpen oder Umlaufkolbenpumpen, die von einem Elektromotor angetrieben werden, sind weit verbreitet. Derartige Pumpen weisen üblicherweise einen Elektromotor auf, der aus einem konzentrisch um eine Motorwelle angeordneten Stator und einen mit der Welle verbundenen Rotor besteht. Die aus mechanischen Gründen häufig aus Stahl gefertigte Welle ragt mit einem freien Ende aus dem Motorgehäuse heraus. Mit dem freien Ende der Motorwelle sind die rotierenden Teile der Pumpe verbunden.

Motor- und Pumpengehäuse bestehen bei derartigen Pumpen meist aus Metall.

In bestimmten Anwendungsbereichen, beispielsweise in Anlagen der Medizin- oder Haushaltstechnik, werden Pumpen auch zum Transport von elektrisch leitfähigen Fluiden eingesetzt. Aus Gründen der Betriebssicherheit, ist es dabei erforderlich, sicherzustellen, daß keine elektrischen Ströme von dem Antriebssystem auf das zu fördernde Fluid übergehen. Die Kriechstromfestigkeit der verwendeten Bauteile wird dabei meist vom Anlagenhersteller vorgegeben.

Eine Pumpe der oben bezeichneten Art ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 93 10 862.1 bekannt. Die dort beschriebene Pumpe ist durch zwei Maßnahmen galvanisch von dem sie antreibenden Elektromotor getrennt: Einerseits ist das Pumpengehäuse über einen ringförmigen Isolierflansch mit dem Gehäuse des Elektromotors verbunden und andererseits ist die elektrisch leitende Welle der Pumpe über eine Isolierkupplung mit der elektrisch leitenden Welle des Elektromotors verbunden.

Die bekannte Pumpe mit galvanischer Trennung weist jedoch Nachteile auf. Durch das Anflanschen der Pumpe über die

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Isolierkupplung müssen in dem Pumpenkörper zwei Wellenlager vorgesehen werden, wobei das motorseitige Lager im zusammengebauten Zustand gleichzeitig als Lager für die Motorwelle dient. Eine derartige Pumpe läßt sich jedoch nicht so kompakt herstellen, wie es für Haushaltsgeräte oder medizintechnische Anlagen häufig erforderlich ist. Zudem besteht bei längerer Benutzungsdauer und/oder starken Belastungen die Gefahr, daß die Isolierkupplung an einzelnen Stellen stark abgenutzt wird oder bricht, so daß die Pumpe zwar noch betriebsfähig sein kann, weil die Isolierkupplung nicht völlig zerstört ist, jedoch eine galvanische Trennung von Pumpe und Motor nicht mehr oder nicht mit der geforderten Durchschlagfestigkeit gegeben ist.

Aufgabe der vorliegenen Erfindung ist es daher, eine Pumpe der oben bezeichneten Art bereitzustellen, die eine kompakte Bauform ermöglicht und bei der während des Betriebs die geforderte galvanische Trennung von Pumpe und Elektromotor stets zuverlässig gewährleistet ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Pumpe gemäß vorliegendem Anspruch 1. Vorteilhafte Ausfuhrungsformen der erfindungsgemäßen Pumpe sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird demnach vorgeschlagen, die Pumpe mittels eines elektrisch isolierenden Lagerschildes mit dem Elektromotor zu verbinden und eine Welle zu verwenden, die zumindest an ihrem pumpenseitigen Ende aus einem elektrisch isolierenden Material besteht.

Damit ist eine kompakte Pumpe in Blockbauweise erhältlich, wobei die Pumpe selbst kein Lager aufweist. Das am pumpenfernen Ende der Motorwelle befindliche Lager sowie das Lager des LagerSchildes nehmen auch die in der Pumpe entstehenden Kräfte auf. Die galvanische Trennung wird bei der erfindungsgemäßen Pumpe durch erreicht, daß zum einen der in die Pumpe führende Teil der Welle vollständig aus einem elektrisch isolierenden Material besteht und zum anderen auch das komplette Lagerschild

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aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist. Die galvanische Trennung von Pumpe und Elektromotor ist bei der erfindungsgemäßen Pumpe also so gestaltet, daß bei einer Beschädigung der für die galvanische Trennung verantwortlichen Bauteile, also der pumpenseitigen Welle bzw. des Lagerschildes, die Pumpe nicht mehr funktionstüchtig ist. Damit ist eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet.

Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist die Welle der Pumpe aus einer, beispielsweise aus Stahl bestehenden Motorwelle und einer beispielsweise aus Keramik bestehenden Pumpenwelle zusammengesetzt. Vorteilhafterweise weist die Motorwelle dabei einen größeren Durchmesser als die Pumpenwelle auf, so daß eine axiale Ausnehmung am pumpenseitigen Ende der Motorwelle vorgesehen sein kann, in welche die elektrisch isolierende Pumpenwelle drehfest einsetzbar ist. Die Pumpenwelle kann dabei kraftschlüssig eingepreßt und/oder in der Ausnehmung verklebt werden.

0 Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Welle der Pumpe einstückig aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt. Diese Ausführungsform wird man vor allem dann bevorzugen, wenn Pumpe und Motor relativ klein dimensioniert sind, so daß keine Motorwelle aus Stahl verwendet werden muß.

Als elektrisch isolierendes Material für die Welle kommt insbesondere Keramik, wie beispielsweise Aluminiumoxid oder Siliciumcarbid, oder ein elektrisch isolierender abriebfester Kunststoff in Frage.

Das Lagerschild besteht vorteilhaft ebenfalls aus Kunststoff.

Die erfindungsgemäße Pumpe kann eine Kreiselradpumpe, wie beispielsweise eine Kreiselpumpe oder eine Seitenkanalpumpe oder auch eine Umlaufkolbenpumpe, wie beispielsweise eine Zahnradpumpe oder eine Kreiskolbenpumpe sein.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung ausführlicher beschrieben.

In der Zeichnung zeigt:

Figur 1 eine erfindungsgemäße Pumpe mit einer zweiteiligen Welle;

Figur 2 die Pumpe der Figur 1 mit einer einstückigen Welle.

In Figur 1 ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe mit galvanischer Trennung dargestellt. Ein Elektromotor 10 ist in einem Motorgehäuse 11 angeordnet. Er weist einen fest mit dem Gehäuse verbundenen Stator 13 und einen mit einer Motorwelle 15 verbundenen Rotor 12 auf. Rotor 12 und Stator sind konzentrisch um die Motorwelle 15 angeordnet. An einem Ende der Welle ist ein Gebläse 14 vorgesehen, das im Betrieb für die Kühlung des Elektromotors sorgt. Bei Motoren mit sehr 0 hoher Leistung oder bei Motoren, deren Einbauort eine ausreichende Luftkühlung nicht zuläßt, kann selbstverständlich auch eine andere Kühlung, beispielsweise eine Wasserkühlung, vorgesehen sein.

Die Motorwelle 15 besteht aus Stahl und ist auf einer Seite des Elektromotors 10, in der Nähe des Gebläses 14, durch ein erstes Lager 25 gelagert. Auf der gegenüberliegenden Seite ragt die Motorwelle 15 aus dem Elektromotor 10 heraus. Dieses freie Ende der Motorwelle weist in der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform eine axiale Ausnehmung 16 auf, in die das Ende einer Pumpenwelle 18 eingepreßt werden kann. In der seitlichen Wandung der Endausnehmung 16 der Motorwelle 15 ist eine radiale Entlüftungsbohrung 17 vorgesehen, die das Entweichen der Luft beim Einpressen der Pumpenwelle 18 ermöglicht. Die Pumpenwelle 18 und die Motorwelle 15 werden drehfest miteinander verbunden. Um eine axiale Verschiebung der beiden Wellen gegeneinander zu verhindern, kann die Pumpenwelle 18 auch in der Ausnehmung 16 der Motorwelle 15 verklebt sein. Ebenso kann die

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Entlüftungsbohrung 17 nach Zusammenbau versiegelt werden, so daß bei einer axialen Verschiebung der Pumpenwelle 18 gegen die Motorwelle 15 ein Unterdruck in der Ausnehmung 16 entstehen würde, der zusätzlich für einen festen Sitz der Pumpenwelle 18 sorgt. Die Pumpenwelle 18 besteht aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise aus einem Keramikmaterial.

In der dargestellten Ausführungsform treibt der Elektromotor 10 eine Kreiselpumpe an. Die Kreiselpumpe weist ein Pumpengehäuse 21 auf, das über ein elektrisch isolierendes Lagerschild 22 mit dem Gehäuse 11 des Motors verbunden ist. In dem Pumpengehäuse

21 sind ein Laufrad 2 3 sowie ein Leitapparat 24 der Kreiselpumpe schematisch dargestellt. Das Laufrad 23 kann beispielsweise über eine Paßfeder 19 drehfest mit dem freien Ende der elektrisch isolierenden Pumpenwelle verbunden sein. An der Durchführung der Pumpenwelle in das Pumpengehäuse ist eine Dichtung vorgesehen, die im vorliegenden Fall als eine in einer Buchse 28 angeordnete Radialringdichtung 27 ausgeführt ist.

Das aus elektrisch isolierendem Material bestehende Lagerschild

22 weist ein zweites Wellenlager 26 auf, das die Motorwelle 15 im an ihrem mit der Pumpenwelle 18 verbundenen Ende lagert. Durch die Verwendung eines elektrisch isolierenden Lagerschildes 22 mit zweitem Wellenlager 26 wird keine weitere Lagerung für die Pumpenwelle 18 benötigt, so daß die Pumpe sehr kompakt und mit kleinen Abmessungen ausgeführt sein kann.

Durch die Verwendung einer Pumpenwelle aus einem elektrisch isolierenden Material, wie beispielsweise Keramik, in Verbindung mit einem Lagerschild aus einem elektrisch isolierenden Material, ist zuverlässig gewährleistet, daß beim Betrieb der Pumpe keine Kriech- oder Verlustströme vom Elektromotor in die Pumpe übergehen können. Damit ist eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet. Mit der erfindungsgemäßen Pumpe können daher auch hoch leitfähige Fluide gefördert werden, wie dies in Haushaltsgeräten oder medizintechnischen Anlagen häufig der Fall ist.

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Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe ist in Figur 2 dargestellt. Die Pumpe entspricht weitgehend der bereits im Zusammenhang mit Figur 1 beschriebenen Pumpe. Identische oder funktionsgleiche Bauteile, die bereits im Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben wurden, sind mit den gleichen, um 100 erhöhten Bezugsziffern bezeichnet.

Der wesentliche Unterschied zur Ausführungsform der Figur besteht darin, daß die in Figur 2 dargestellte Pumpe keine zweiteilige Welle aus Pumpenwelle und Motorwelle, sondern eine einstückige Welle 118 aufweist, die aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigtb ist. Die Welle 118 kann beispielsweise aus Keramik, etwa Aluminiumoxid oder Siliciumcarbid bestehen.

Die durchgehende Welle 118 vereinfacht die Herstellung der erfindungsgemäßen Pumpe und ermöglicht eine weitere Verbesserung der galvanischen Trennung zwischen Pumpe und Elektromotor. Aufgrund der höheren Sprödigkeit des Keramikmaterials wird eine derartige Welle bevorzugt in kleineren Pumpen mit relativ niedriger Leistung eingesetzt. Ein großer Vorteil der Keramikwelle ist aber in ihrer gegenüber einer Stahlwelle wesentlich höheren Oberflächenhärte zu sehen. Die Abnutzung der Welle an den Lagerungen 125,126 und an der Dichtung 127 ist daher äußerst gering.

2202/L

Claims

SPECK PUMPEN 1 M/37027 Schutzansprüche

1. Pumpe mit elektromotorischem Antrieb mit einer Welle, wobei die Pumpe galvanisch von dem Elektromotor (10/110) getrennt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Pumpe (20;120) mittels eines elektrisch isolierenden Lagerschildes (22;122) mit dem Elektromotor (10;110) verbunden ist und die Welle (15,18;115) zumindest an ihrem pumpenseitigen Ende (18) aus einem elektrisch isolierenden Material besteht.

2. Pumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (15; 18) aus einer Motorwelle (15) und einer damit verbundenen elektrisch isolierenden Pumpenwelle (18) besteht.

3. Pumpe gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwelle (15) an ihrem pumpenseitigen Ende eine axiale Ausnehmung (16) aufweist, in welche ein Ende der elektrisch isolierenden Pumpenwelle (18) drehfest einsteckbar ist.

4. Pumpe gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe des Bodens der axialen Ausnehmung (16) der Motorwelle (15) eine radial verlaufende Entlüfungsbohrung (17) vorgesehen ist.

5. Pumpe gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwelle (15) aus Stahl besteht.

6. Pumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (118) vollständig aus einem elektrisch isolierenden Material besteht.

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7. Pumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch isolierende Welle (18;118) aus Keramik oder Kunststoff besteht.

8. Pumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerschild (22;122) aus Kunststoff besteht.

9. Pumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Kreiselradpumpe oder als Umlaufkolbenpumpe ausgebildet ist.