DE4024194A1 - In durch synchronmotor angetriebenen pumpen fuer haushaltsgeraete eingefuehrte besserungen - Google Patents

Description

Erfindungsaufgabe

Die Erfindung betrifft eine Anzahl von in den für Haushalts­ geräte verwendeten Pumpen eingeführten Besserungen, wobei die Pumpen, an deren Antriebsachse das entsprechende in Winkel­ richtung verschiebbar angeordnete Kreiselrad gekuppelt ist, um somit das Anlassen in Leerfauf zu ermöglichen, von einem Synchronmotor angetrieben werden und einen Permanentmagnet­ rotor aufweisen, welcher zwischen den jeweiligen in einem Zy­ linderhals aufgenommenen Endlagern eingebaut und an einem sei­ ner Enden verschlossen ist, wobei der Zylinderhals bestimmungs­ gemäß im Pumpengehäuse ausgebildet ist.

Die Erfindungsaufgabe besteht in der Einführung einer Reihe von Neuerungen und Besserungen in den Aufbau der eingangs beschriebenen Pumpen, wobei die beanspruchten Besserungen sich in einer erhöhten Lebensdauer und Wirksamkeit der Pumpen auswirken.

Vorangegangene Sachkenntnisse

Die von einem Synchronmotor angetriebenen, in Haushaltsgerä­ ten verwendeten Pumpen weisen einen Permanentmagnetrotor auf, der jegliche in der zu pumpenden Flüssigkeit schwebenden Me­ tallteilchen anziehen kann, so daß diese sich im Laufe der Zeit auf den Rotor ansammeln und zu einer Blockierung der Pumpe führen können.

Da es sich hier um einen Synchronmotor handelt, muß das ent­ sprechende Kreiselrad nicht fest mit dem Rotor verbunden sein, d.h. es muß ein gewisser Freiheitsgrad zwischen beiden be­ stehen, da das Produkt sich sonst übermäßig verteuern würde.

Dieser Freiheitsgrad zwischen Rotor und Kreiselrad muß für die gesamte Lebensdauer der Pumpe gesichert sein, wozu man selbstverständlich versucht, das Eindringen von Schmutz oder sonstigen in der zu pumpenden Flüssigkeit schwebenden Teil­ chen zu verhindern, die den freien Lauf des Kreiselrads bzw. des Rotors in dem vorgesehenen Winkelbereich stören könnten.

Andererseits, der erwähnte freie Lauf zwischen Rotor und Krei­ selrad, zusammen mit der Tatsache, daß der Synchronmotor in jeder beliebigen Richtung angelassen werden kann und gleich­ zeitig die Gleichlaufgeschwindigkeit schnellstens erreichen soll, verursacht starke Erschütterungen bzw. Stöße beim An­ laufen, welche möglichst vollständig gedämpft werden sollen, um so unerwünschte Rückschläge, die störende Geräusche und Vi­ brationen auslösen, zu verhindern.

Eine weitere, in diesen Pumpen immer wieder angestrebte Ei­ genschaft ist ein wirksames Dichtheitssystem, was bis jetzt noch nicht mit ausreichender Gewährleistung gelungen ist.

Man versucht ebenso, das obere Lager in seiner Montagestellung aufrechtzuerhalten, um somit dessen Drehen bzw. Axialverschie­ ben durch die auf es wirkenden Beanspruchungen zu verhindern.

Es ist eine bekannte Tatsache, daß die zur Zeit vorhandenen Pumpen für Haushaltsgeräte nicht all diese Anforderungen oder wenigstens sie nicht mit der gewünschten Wirksamkeit und Ga­ rantie erfüllen.

Beschreibung der Erfindung

Die in dem beschriebenen Pumpentyp eingeführten Besserungen lösen die ganze Problematik zufriedenstellend und zwar mit­ tels einfacher Lösungen, die aufgrund der verwendeten Teile­ art, sowie der Einfachheit deren Montage, mit denkbar niedri­ gen Kosten behaftet sind.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, die Pumpe mit einem System oder Mittel auszustatten, die das Eindringen von Schmutz oder Metallteilchen in dem den Rotor aufnehmenden Bereich verhin­ dern sollen.

Ein solches System bzw. Mittel besteht grundsätzlich aus einer Kapsel, die verhindern soll, das das Wasser direkt an das Lager gelangt, indem sie es zwingt, einen labyrinthartigen Weg zwischen ihr und einem scheibenförmigen Element bzw. Tragteil des O-Ringes durchzulaufen, das sich zusammen mit dem Kreiselrad dreht und somit die Schmutz- und Teilchen­ menge, die dadurch hindurchdringen könnte, vermindert.

Man hat auch ein Filz vorgesehen, der die Aufgabe eines Rück­ halteelementes zum Auffangen fester Teilchen hat, damit die­ se nicht in den Rotorbereich gelangen, und innerhalb der Kap­ sel, zwischen dem oberen Lager, einem tronkonischen Anhang der Kapsel und dem scheibenförmigen Element bzw. dem bereits erwähnten Trageteil des O-Ringes angeordnet ist.

Eine weitere Aufgabe bzw. Besserung der Erfindung ist es, die Pumpe mit geeigneten Mitteln auszustatten, um zu verhindern, daß der Schmutz und die schwebenden Teilchen die Übertragung zwischen dem Rotor und dem Kreiselrad beeinträchtigen, wobei diese Übertragung aus einer mit der Achse selbst verbundenen Mitnahmenocke besteht, die wiederum mit einem im Kreiselrad vorgesehenen Anschlag zusammenwirkt. Wenn dieser Anschlag ge­ gen eine in der Nocke vorgesehene Mitnahmeklaue anstößt, kommt die Gesamtvorrichtung ins Drehen.

Wie schon zuvor erwähnt, wird das Kreiselrad durch den scheibenförmigen Körper bzw. den O-Ring-Trageteil dicht ver­ schlossen, da beide bestimmte Mittel zur wasserdichten Kup­ plung aufweisen, während der in diesem scheibenförmigen Körper eingefügte O-Ring die Aufgabe einer Bremse hat und unter an­ deren auch die Dichtheitsfunktion zwischen der Achse und dem genannten scheibenförmigen Körper bzw. Element übernimmt. Es wird hierdurch verhindert, daß das Wasser und damit der Schmutz in das Innere des Kreiselrads eindringt, so daß dadurch die Bewegungsfreiheit zwischen der Mitnahmenocke und dem Kreiselrad störungsfrei über die gesamte Lebensdauer der Pumpe erhalten bleibt.

Eine weitere Besserung bzw. Gegenstand der Erfindung ist es, die Pumpe mit einem System zur Dämpfung von Geräuschen und Vibrationen während des Anlassens zu versehen. In diesem Sinne und da die Gleichlaufgeschwindigkeit in einem Synchron­ motor innerhalb weniger Tausendstel Sekunden erreicht werden muß, erfährt der Rotor und alles was mit ihm verbunden ist sehr hohe Beschleunigungen und dadurch finden starke Auf­ schläge im Kreiselrad statt, indem die Mitnehmernocke mit dem Kreiselradanschlag zusammenstößt und sie dieses somit kräftig beschleunigt und dabei gewisse Rückprallungen und Vibrationen bewirkt, welche das Anlassen der Pumpe verzögern und ein Klopfen zwischen dem Kreiselrad und der Nocke in diesem Zeitraum verursachen, welches unerwünschte Geräusche hervorruft, die logischerweise möglichst auf ein Minimum her­ abgesetzt werden sollen.

Dies wird durch einen Brems-O-Ring erreicht, der einen ge­ wissen Druck auf die Achse ausübt und so zu einem gewissen Kupplungsgrad zwischen dem Rotor und dem Kreiselrad führt, womit, beim Zusammenstoß der Mitnahmenocke mit dem Kreisel­ rad, dieses keine erhöhte Beschleunigung erfährt, so daß daher keine Rückprallungen mehr auftreten und ein leiseres Anlassen möglich ist.

Ein solcher Kupplungsgrad ist sehr wichtig, da er, wenn er schwach wäre, nicht seine Aufgabe erfüllen würde und anderer­ seits, wenn er zu stark wäre, könnte es zur Folge haben, daß die Pumpe nicht angelassen werden kann.

Der Kupplungsgrad hängt von der Anpreßstärke des O-Ringes zwischen der Achse und dessen Aufnahmerille.

Da sowohl der Achsenpunkt als auch die Dichtungdicke sehr enge Toleranzen haben, ist der leicht kontrollierbare Durch­ messer der Aufnahmerille im O-Ring das einzige zu kontrollie­ rende Parameter, um ein Anpressen innerhalb bestimmter Gren­ zen zu gewährleisten, da es sich um eine gespritztes Kunst­ stoffteil handelt, welches ohne Probleme mit sehr engen Tole­ ranzen hergestellt werden kann.

In diesem Zusammenhang könnte die Feinheit der Oberflächen­ fertigbearbeitung der Achse und des scheibenförmigen Körpers bzw. O-Ringtrageteils ein den Kupplungsgrad beeinflussender Zustand sein. Aber, weil die Achse geschliffen und der schei­ benförmige Körper gespritzt ist, haben beide eine genau defi­ nierte Fertigbearbeitung deren jeweiligen Oberflächen.

Eine andere Besserung bzw. Gegenstand der Erfindung ist es, ein Dichtheitssystem zu schaffen, welches mit Hilfe einer ge­ eigneten Anpressung eines zwischen einer vom Motorkörper ge­ tragenen Krone und dem Pumpenkörper vorgesehenen O-Ringes durchgeführt wird.

Da es sich hier um einen Synchronmotor handelt, der in beide Richtungen drehen kann, braucht der Pumpenkörper einen zen­ trierten Ausgang. Dies ermöglicht nicht, daß der Pumpenkör­ per eine Axialverschiebung des O-Ringes in seinem gesamten Umfang verhindern kann, so daß die Gefahr einer Undichtheit besteht.

Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß mit Hilfe der Anfangs erwähnten Kapsel beseitigt, da man in deren Umfang eine Krone vorgesehen hat, die die axiale Verschiebung des erwähnten O-Ringes selbst verhindert.

Zuletzt besteht eine weitere Besserung, die auch Gegenstand der Erfindung ist, in der Austattung des oberen Lagers mit einem wirksamen und neuartigen Befestigungsmittel. Dieses besteht wiederum aus einer Kapsel mit einer Verzahnung, die in eine andere im erwähnten Lager vorgesehenen Verzahnung eingreift, um ein Radialdrehen des Lagers zu vermeiden. Das axiale Verschieben dieses Lagers wird dadurch verhindert, daß die Kapsel durch eine Feder des Pumpenkörpers befestigt ist.

Beschreibung der Zeichnungen

Zur Vervollständigung vorstehender Beschreibung und zum bes­ seren Begreifen der Erfindungsmerkmale wird, als Anhang zu dieser Beschreibung und als Bestandteil derselben, ein Zeichnungssatz beigefügt, in dem zur Erläuterung der Erfin­ dung, jedoch keinesfalls in einschränkendem Sinne, folgendes dargestellt wird:

Fig. 1 zeigt eine Darstellung der zerlegten Pumpenteile einer erfindungsgemäß aufgebauten Ausführung für Haushalts­ geräte, wobei die Pumpenteile im Schnitt durch die mittlere vertikale Ebene gezeigt werden.

Fig. 2 zeigt eine Darstellung der Gesamtpumpe, größtenteils im Schnitt, mit sämtlichen Teilen in Montageanordnung.

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

Bei Betrachtung dieser Figuren kann man beobachten, wie die von der Erfindung vorgeschlagene Pumpe den entsprechenden Pumpenkörper 1 mit dem Motorkörper 2 einschließt, wobei letzterer einen Zylinderhals 3 aufweist, in dem der entspre­ chende Rotor 4, durch den die Antriebsachse 5 axial durchgeht, untergebracht ist, so daß der Rotor 4 zwischen ein Paar La­ gern 6 und 7 eingebaut ist.

Am oberen Ende der Antriebsachse 5 ist das entsprechende Kreiselrad 8 in relativer Winkelverschiebungsmöglichkeit eingebaut, um das Anlassen des Motors im Leerlauf zu ermö­ glichen.

Auf Grund dieser Eigenschaften, besteht eine der Besserungen der Erfindung darin, daß der auf der Antriebsachse 5 selbst, hinter der Kapsel 18, ein scheibenförmiges Element 9 angeord­ net ist, das an der Mündung 10 der Aufnahmeöffnung des Krei­ selrads 8 selbst spielfrei angebracht ist.

Diese mit 11 bezeichnete Aufnahmeöffnung nimmt eine Mit­ nahmenocke 12 auf, die in ihr axial untergebracht und mit einem seitlichen Vorsprung 13 versehen ist, der mit einem anderen im inneren Umfang des für das Kreiselrads 8 vorgese­ henen Aufnahmeraums zusammenwirkt. Somit und da die Nocke 12 fest auf der Achse 5 montiert ist, wird ein Drehen der Achse 5 und daher der Nocke 12 auch ein Drehen des Kreiselrads 8, sobald die Vorsprünge bzw. Anschläge 13 und 14 unter sich übereinstimmen, mitwirken.

Die Anpassung des scheibenförmigen Körpers 9 im Kreiselrad 8 erfolgt insofern, daß beide über Mittel zur luftdichten Kupplung, zusammen mit einem O-Ring 15, verfügen.

Dieser in dem scheibenförmigen Körper 9 vorgesehener O-Ring 15 sorgt für eine einwandfreie Dichtheit und verhindert somit das Eindringen von Wasser.

Der scheibenförmige Körper oder Element 9 weist eine umlaufen­ de Auskehlung 16 auf, in der die freie Kante 17 eines kugel­ stumpfförmigen Anhangs spielt, der einer sich koaxial mit der Antriebsachse 5 befindlichen und im Pumpenkörper 1 selbst eingebauten Kapsel 18 gehört, so daß dieser Anhang, in dem die freie Kante 17 ausgeformt ist, einen labyrinthischen Durchgang zwischen dem Wirkungsbereich bzw. der Wirkungskammer des Kreiselrads 8 und der Aufnahmeöffnung des Rotors 4 im Mo­ tor gestaltet.

Im oberen Lager 6 ist auf der dem Rotor 4 entgegengesetzten Seite eine umlaufende Verzahnung 19 angeordnet, die zu einer anderen, auf der unteren Seite der Kapsel 18 vorgesehenen Verzahnung 20 paßt, wobei diese beiden Verzahnungen 19 und 20 zusammenwirken, um das Lager radial und winkelmäßig bezüglich der Kapsel 18 zu blockieren, während sich diese beiden Elemen­ te mit Hilfe eines inneren im Pumpenkörper 1 vorgesehenen Vorsprungs 21 gegenseitig sperren.

Was den Motorkörper 3 betrifft, weist dieser in seinem Kup­ plungsbereich mit dem Pumpenkörper eine Krone 22 und weiter nach innen eine konzentrische Zwischenwand 23 auf, die eine Stufe, auf der ein axial von einem der Kapsel 18 gehörenden Bördel 25 positionierte und von der inneren Seite 27 des Pum­ penkörpers 1 verformten O-Ring 24 eingebaut ist, bildet.

Auf Grund der erwähnten strukturellen Eigenschaften erreicht man, daß der Schmutz und die Teilchen, mit Hilfe des schei­ benförmigen Elementes 9, sowie des O-Ringes 15 und der Kapsel 18, nicht an den Rotor 4 gelangen, womit die Übertragung vom Rotor zum Kreiselrad sich ebenfalls frei vom Schmutz und Schwebeteilchen erhält, wozu ein zylindrisches Filz 26 bei­ trägt, welcher zwischen dem oberen Lager 6 und der Kapsel 18 untergebracht ist und mit einer axialen Öffnung zum Durchgang der Antriebsachse 5 versehen ist.

Eine ausführlichere Beschreibung der Erfindung ist sinngemäß nicht erforderlich, da jeder Durchschnittsfachmann den Neue­ rungsumfang und die Reichweite der Erfindung, sowie die daraus hervorgehenden Vorteile der vorstehenden Darlegungen ent­ nehmen kann.

Die Materialien, Form, Größe und Anordnung der Einzelbauteile dürfen bestimmungsgemäß anders als die hier dargestellten sein, vorausgesetzt, daß solche Abweichungen keine wesentli­ che Änderung der Erfindungsmerkmale darstellen.

Sämtliche Angaben dieser Beschreibung sind immer im weiteren Sinne, aber keinesfalls als Beschränkung des Erfindungsgedan­ kens zu betrachten.

Claims (5)

1. In durch Synchronmotor angetriebenen Pumpen für Haus­ haltsgeräte eingeführte Besserungen, wobei der Motor zu dem Typ gehört, bei dem der Rotor in sich an den äu­ ßersten Enden befindlichen Lagern liegt, die in einem zylindrischen, am Ende des Pumpengehäuses verschlossenen Hals aufgenommen sind, wobei wiederum das Kreiselrad der Pumpe an die Antriebsachse, mit der Möglichkeit einer re­ lativen Winkelverschiebung gekuppelt ist, um das Anlassen des Motors im Leerlauf, in die in jeder Zeit günstigste Drehrichtung, zu ermöglichen, im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß man auf der genannten Antriebsachse ein scheibenförmiges Element ein­ baut, welches sich spielfrei an die Mündung des Aufnahme­ raumes des Kreiselrads für die an der Achse befestigte Mitnahmenocke gekoppelt ist, wodurch eine den Durchgang jedes festen, vom gepumpten Wasser mitgenommenen Teilchens bis zum Aufnahmeraum hemmenden Schranke hergestellt wird, wobei außerdem vorgesehen ist, daß dieses scheibenförmige Element eine umlaufende Kehle aufweist, in der die freie Kante eines kegelstumpfförmigen, koaxialen zu der Antriebs­ achse, Anhangs hineingreift, der aus einer im Pumpenkörper enthaltenen Kapsel herausragt, so daß der genannte Anhang seinerseits einen labyrinthartigen Durchgang zwischen dem Wirkungsbereich bzw. -Kammer des Kreiselrads und dem Auf­ nahmebereich des Rotors herstellt.

2. In durch Synchronmotor angetriebenen Pumpen für Haushalts­ geräte eingeführte Besserungen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren der Kapsel, zwischen dem oberen Lager, dem kegelstumfförmigen Anhang dieser Kapsel und dem beim Kreiselrad eingebauten scheibenförmigen Ele­ ment, ein Filz angebracht wird, das die Aufgabe einer Rück­ haltung der festen Teilchen hat, damit diese nicht in den Aufnahmebereich des Motors gelangen können.

3. In durch Synchronmotor angetriebenen Pumpen für Haushalts­ geräte eingeführte Besserungen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das scheibenförmige Element außerdem eine mechanische Stütze für einen O-Ring bildet, wozu er mit einer inneren umlaufenden Stufe versehen ist, wobei der O-Ring die Aufgabe einer Bremse für die Achse des Syn­ chronmotors während des Anlassens erfüllt und entsprechend dimensioniert ist, damit die Reibung auf die Achse nicht das Anlassen übermäßig erschwert oder gar unmöglich macht.

4. In durch Synchronmotor angetriebenen Pumpen für Haushalts­ geräte eingeführte Besserungen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorkörper eine umlaufende Krone in dem Bereich der Kupplung mit dem Pumpenkörper aufweist, die zusammen mit diesem, eine ebenso umlaufende Kehle bil­ det, die eine Dichtung aufnimmt, welche für die luftdichte Versiegelung der Gesamtvorrichtung von einer weiteren, sich auf dem Umfang der Kapsel befindenden und an der Mündung der genannten Kehle sitzenden Krone verformt wird.

5. In durch Synchronmotor angetriebenen Pumpen für Haushalts­ geräte eingeführte Besserungen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Lager eine umlaufende Ver­ zahnung auf der dem Rotor entgegengesetzten Seite aufweist, die in eine andere, in der Kapsel eingebauten Verzahnung eingreift, wodurch das Lager radial oder winkelmäßig be­ züglich der Kapsel gesperrt wird, während beide Teile sich axial gegenseitig, mit Hilfe eines inneren, auf die Außenfläche der Kapsel wirkenden Vorsprungs des Pumpen­ körpers, blockieren.