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Dokumentenidentifikation DE102006023856A1 22.11.2007
Titel Pumpvorrichtung mit einem Elektromotor zum Antreiben eines Pumpenrades
Anmelder AWECO APPLIANCE SYSTEMS GmbH & Co. KG, 88099 Neukirch, DE
Erfinder Kraffzik, Hans-Jürgen, 33729 Bielefeld, DE
Vertreter Patentanwälte Eisele, Dr. Otten, Dr. Roth & Dr. Dobler, 88212 Ravensburg
DE-Anmeldedatum 19.05.2006
DE-Aktenzeichen 102006023856
Offenlegungstag 22.11.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.11.2007
IPC-Hauptklasse F04D 13/06(2006.01)A, F, I, 20060519, B, H, DE
Zusammenfassung Es wird eine Pumpvorrichtung mit einem Elektromotor zum Antreiben eines Pumpenrades (1), wobei das Pumpenrad (1) wenigstens eine Schaufel (2) zum Befördern einer Betriebsflüssigkeit umfasst und wobei Mittel zum Festlegen der Laufrichtung (R) des Elektromotors vorgesehen sind, vorgeschlagen, wobei mit wenigerem Aufwand als beim Stand der Technik die Drehrichtung sicher definiert wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass hydraulische Mittel (4) zum Festlegen der Laufrichtung (R) des Elektromotors vorgesehen sind.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Pumpvorrichtung mit einem Elektromotor zum Antreiben eines Pumpenrades nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik:

Einphasen-Synchronmotoren sind kostengünstig herzustellen und werden vielfach in Haushaltmaschinen eingesetzt. Bevorzugt werden sie dabei als Antrieb von Pumpen verwendet. Um den Motor mit der vom Versorgungsnetz aufgeprägten Netzfrequenz starten zu können, ist üblicherweise ein Freilauf vorgesehen, der zwischen der Motorwelle und dem durch die Motorwelle angetriebenen Element, insbesondere dem Pumpenrad, zwischengeschaltet ist. Die mit den Magneten bestückte Welle weist ein sehr geringes Drehmoment auf, so dass sie mit dem Drehfeld des Netzes synchron gestartet werden kann. Nach der festen magnetischen Kopplung mit dem Drehfeld wird durch eine Mitnahmevorrichtung im Freilauf das angetriebene Element bzw. Pumpenrad in der Drehbewegung mitgenommen.

Grundsätzlich hat der Einphasen-Synchronmotor zwei mögliche Anlaufrichtungen, linksdrehend oder rechtsdrehend, mit einer Drehrichtungswahrscheinlichkeit von normalerweise 50 % für jede Richtung. Neben Anwendungsfällen, bei denen die Drehrichtung gleichgültig ist, wie z.B. bei Pumpen, die bei beiden Laufrichtungen etwa die gleiche Fördereigenschaften aufweisen, gibt es auch Anwendungsfälle, die abhängig von der Drehrichtung des Motors sind.

Um die gewünschte Drehrichtung des Einphasen-Synchronmotors beeinflussen zu können, ist es beispielsweise bekannt, mechanische Rutschkupplungen zu verwenden bzw. den Freilaufwinkel derart zu beeinflussen, dass bei richtiger Laufrichtung die auf die Motorwelle wirkende Last so gering ist, dass der Motor möglichst nicht außer Tritt fällt, also der Rotor sich magnetisch in das vom Netz vorgegebene Drehfeld einkoppelt.

Darüber hinaus sind bereits Drehrichtungs-Erkennungsvorrichtungen für Einphasen-Synchronmotoren bekannt, mit denen festgestellt werden kann, ob der Motor in die richtige oder die falsche Drehrichtung dreht. Sofern der Motor in die falsche Drehrichtung dreht, kann dieser angehalten werden. Danach ist es möglich, diesen wieder zu starten und wiederum auf die richtige Drehrichtung hin zu überprüfen (vgl. z.B. DE 10 2005 011 732 A1).

Derartige Vorrichtungen zum Vorgeben bzw. Festlegen der Laufrichtung des Elektromotors, sowohl die mechanischen als auch die elektronischen Vorrichtungen, sind jedoch sehr aufwändig und teuer.

Aufgabe und Vorteile der Erfindung:

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Pumpvorrichtung mit einem Elektromotor zum Antreiben eines Pumpenrades, wobei das Pumpenrad wenigstens eine Schaufel zum Befördern einer Betriebsflüssigkeit umfasst und wobei Mittel zum Festlegen der Laufrichtung des Elektromotors vorgesehen sind, vorzuschlagen, wobei mit geringerem Aufwand als beim Stand der Technik die Drehrichtung sicher definiert wird.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Pumpvorrichtung der einleitend genannten Art, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.

Dementsprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße Pumpvorrichtung dadurch aus, dass hydraulische Mittel zum Festlegen der Laufrichtung des Elektromotors vorgesehen sind. Vorzugsweise ist der Elektromotor als Einphasen-Synchronmotor ausgebildet.

Gemäß der Erfindung ist es möglich, dass auf aufwändige mechanische oder elektronische Vorrichtungen bzw. Steuer- oder Kontrolleinheiten verzichtet werden kann. Dies führt zu einer konstruktiv einfachen und zugleich wirtschaftlich günstigen Realisierung einer Pumpvorrichtung gemäß der Erfindung, wobei die Drehrichtung sicher vorgegeben bzw. festgelegt wird.

Vorteilhafterweise umfasst die Pumpe hydraulische Mittel zum Festlegen der Laufrichtung des Elektromotors. Hierbei kann die zu pumpende Flüssigkeit entsprechend verwendet werden, so dass in vorteilhafter Weise hydraulische Kräfte auf die Pumpe und insbesondere auf den Pumpenantrieb, d.h. den Elektromotor, einwirken und somit das sichere Festlegen der richtigen bzw. gewünschten Drehrichtung verwirklicht wird.

In einer vorteilhaften Variante der Erfindung umfasst das Pumpenrad, vorzugsweise die Schaufel, die Mittel zum Festlegen der Laufrichtung des Elektromotors. Da das Pumpenrad, insbesondere die Schaufel bzw. die Schaufeln, unmittelbar auf die zu pumpende Flüssigkeit einwirken und hierdurch hydraulische Kräfte entstehen, kann durch eine entsprechende Modifikation des Pumpenrades bzw. der Schaufel gemäß der Erfindung die Drehrichtung des Elektromotors bzw. Einphasen-Synchronmotors festgelegt werden.

Grundsätzlich wird gemäß der Erfindung unter Schaufel des Pumpenrades ein sich wenigstens teilweise in axialer Richtung erstreckendes Förder-, Mitnahme- bzw. Verdrängerelement verstanden, das in Draufsicht auf das Pumpenrad sowohl geradlinig als auch gebogen bzw. als Polygonzug ausgebildet sein kann. Vorzugsweise sind mehrere Schaufeln vorgesehen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Mittel an einem Endbereich der Schaufel angeordnet. Beispielsweise können die Mittel am achsnahen Endbereich der Schaufel angeordnet werden. Vorzugsweise sind die Mittel jedoch am Endbereich der Schaufel angeordnet, der dem Umfang des Pumpenrades zuzuordnen ist. Umfangsseitig können besonders große Fördergeschwindigkeiten bzw. hydraulische Kräfte am Pumpenrad und/oder an der Schaufel entstehen, so dass in eleganter Weise eine besonders große hydraulische Wirkung gemäß der Erfindung zur Festlegung der Drehrichtung des Elektromotors realisierbar ist.

Vorteilhafterweise sind die Mittel als Ausnehmung der Schaufel ausgebildet. Mit Hilfe dieser Maßnahme können vorteilhafte hydraulische Strömungen bzw. Druckverhältnisse durch das sich drehende Pumpenrad bzw. die sich bewegenden Schaufeln realisiert werden, die in vorteilhafter Weise die Drehrichtung des Motors sicher festlegen.

In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist die Ausnehmung auf der der Drehrichtung abgewandten Seite der Schaufel angeordnet. Dies bedeutet, dass die Ausnehmung als Hinterschneidung oder dergleichen realisiert ist. Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass derartige Mittel in besonders vorteilhafter Weise die Drehrichtung des Elektromotors festlegen können.

Vorzugsweise entspricht ein Querschnitt der Ausnehmung, insbesondere in Draufsicht auf das Pumpenrad bzw. in axialer Blickrichtung, im Wesentlichen einem Kreisabschnitt mit einem kreisförmigen Umfang. Mit einem derartig ausgebildeten Querschnitt werden besonders vorteilhafte Strömungen am Pumpenrad bzw. an der Schaufel erreicht, was die Sicherheit bezüglich der richtigen Drehrichtung beim Anlaufen des Elektromotors weiter verbessert.

Vorteilhafterweise ist ein Abstand der Schaufel vom Pumpenradumfang vorgesehen. Dies bedeutet, dass die Schaufel sich nicht bis zum Rand des Pumpenrades erstreckt, sondern umfangsseitig etwas zurückgesetzt ist. Es hat sich gezeigt, dass eine derartige Beabstandung der Schaufel bzw. des Endbereichs der Schaufel zum Pumpenradumfang zusätzlich die Sicherheit erhöht, sodass die Drehrichtung in gewünschter Weise besonders sicher erfolgt.

Vorteilhafterweise wird die Pumpvorrichtung gemäß der Erfindung in einer Haushaltsmaschine wie in einem Geschirrspüler oder einer Waschmaschine als Betriebsflüssigkeitspumpe beispielsweise zum Umwälzen der Spülflüssigkeit oder Reinigungs- bzw. Waschflüssigkeit verwendet. Beispielsweise fördert die Pumpvorrichtung gemäß der Erfindung in einem Geschirrspüler die Reinigungs- bzw. Spülflüssigkeit vom Maschinensumpf hin zu sich drehenden Sprüharmen oder dergleichen.

Mit Hilfe der Erfindung ist es möglich die Sicherheit, dass sich der Elektromotor in die gewünschte bzw. richtige Drehrichtung dreht, soweit zu erhöhen, dass er unter normalen Bedingungen zu etwa 100 % richtig läuft. Beispielsweise wird gemäß der Erfindung eine sogenannten Trennschärfe von über 250 Volt erreicht. Unter Trennschärfe wird im Allgemeinen ein in Volt ausgedrückter Bereich verstanden, der in seiner zahlenmäßigen Benennung einen gesicherten Bereich angibt, in dem generell die richtige Drehrichtung des Elektromotors zu finden ist.

Ausführungsbeispiel:

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert.

Im Einzelnen zeigt:

1 eine schematische Draufsicht auf ein Pumpenrad mit Schaufeln gemäß der Erfindung,

2 eine schematische Perspektivdarstellung des Pumpenrads gemäß 1,

3 ein schematisches Detail des Pumpenrades gemäß 1 und

4 ein Ausschnitt aus einem zweiten Pumpenrad mit einer Schaufel gemäß der Erfindung.

In den 1 bis 4 sind Pumpenräder 1 mit Schaufeln 2 gemäß der Erfindung schematisch dargestellt.

Bei den dargestellten Varianten sind die Schaufeln 2 als Erhebungen bzw. Anformungen des Pumpenrads 1 ausgebildet, die sich in radialer Richtung bogenförmig erstrecken und beim Drehen in Drehrichtung R eine entsprechende Flüssigkeit vom Achsbereich in der Mitte nach außen befördern bzw. mitnehmen kann. Dies bedeutet, dass bei den dargestellten Varianten der Flüssigkeitszulauf zum Pumpenrad 1 vorteilhafterweise axial und der Flüssigkeitsablauf umfangsseitig angeordnet ist.

Bevorzugt umfasst das Pumpenrad 1 ein aus darstellerischen Gründen nicht abgebildetes Abdeckelement, das mittels Noppen 3 am Pumpenrad 1 fixiert werden kann. Dieses nicht dargestellte Abdeckelement weist zentral bzw. im Achsbereich eine Zuströmöffnung auf, durch die die Betriebsflüssigkeit zum Pumpenrad 1 bzw. den Schaufeln 2 gelangen kann.

Darüber hinaus ist das Abdeckelement derart ausgebildet, dass dies im Bereich der Schaufeln 2, insbesondere im Bereich der Noppen 3, weitgehend geschlossene Förderkanäle für die zu pumpende Flüssigkeit ausbildet. Dies bedeutet, dass in vorteilhafter Weise zwei Schaufeln 2 die seitlichen Begrenzungen und motorseitig das Pumpenrad 1 und vom Motor abgewendet das Abdeckelement die Begrenzungen der Förderkanäle bildet.

In den 1 bis 3 wird deutlich, dass die Schaufeln 2 auf der der Drehrichtung R abgewandten Seite der Schaufel 2 Ausnehmungen 4 bzw. Hinterschneidungen gemäß der Erfindung aufweisen.

Eine entsprechende Ausnehmung 4 bzw. Hinterschneidung weist auch die Ausführungsform gemäß 4 auf. Diese Ausführungsform weist im Unterschied zur Ausführungsform gemäß den 1 bis 3 darüber hinaus noch einen Abstand 5 der Schaufeln 2 zum Pumpenradumfang 6 auf. In den 1 bis 3 wird deutlich, dass bei dieser Ausführungsform die Schaufeln 2 bis zum Pumpenradumfang 6 des Pumpenrades 2 reichen.

Es hat sich gezeigt, dass bereits die Ausführungsform gemäß den 1 bis 3 eine vorteilhafte hydraulische Festlegung der Drehrichtung R des nicht näher dargestellten Elektromotors bzw. Einphasen-Synchronmotors realisiert. Die zweite Ausführungsform gemäß 4 zeigt darüber hinaus noch eine deutlich verbesserte Trennschärfe bzw. Sicherheit, dass der entsprechende Elektromotor, insbesondere Einphasen-Synchronmotor, sich in die richtige bzw. gewünschte Drehrichtung R dreht.

Generell wird gemäß der Erfindung durch hydraulische Mittel erreicht, dass sich unterschiedliche hydraulische Widerstände zwischen der gewünschten Drehrichtung R und der nicht gewünschten bzw. falschen Drehrichtung ergeben, so dass falls der Elektromotor in die falsche Drehrichtung läuft, dieser stoppt und anschließend in die gewünschte Drehrichtung R läuft.

Beispielsweise ist mit einem Pumpenrad 1 gemäß 4 eine Trennschärfe von über 250 Volt erreichbar, so dass bei üblichen Netzspannungen von ca. 220 bis 230 Volt davon auszugehen ist, dass zu 100 % das Pumpenrad 1 in die richtige Drehrichtung R läuft.


Anspruch[de]
Pumpvorrichtung mit einem Elektromotor zum Antreiben eines Pumpenrades (1), wobei das Pumpenrad (1) wenigstens eine Schaufel (2) zum Befördern einer Betriebsflüssigkeit umfasst und wobei Mittel zum Festlegen der Laufrichtung (R) des Elektromotors vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass hydraulische Mittel (4) zum Festlegen der Laufrichtung (R) des Elektromotors vorgesehen sind. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor als Einphasensynchronmotor ausgebildet ist. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufel (2) Mittel (4) zum Festlegen der Laufrichtung (R) des Elektromotors umfasst. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (4) an einem Endbereich der Schaufel (2) angeordnet sind. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich der Schaufel (2) am Umfang (6) des Pumpenrades (1) angeordnet ist. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (4) als Ausnehmung (4) der Schaufel (2) ausgebildet sind. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (4) auf der der Drehrichtung (R) abgewandten Seite der Schaufel (2) angeordnet ist. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querschnitt der Ausnehmung (4) im Wesentlichen einem Kreisabschnitt mit einem kreisförmigen Umfang entspricht. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (5) der Schaufel (2) vom Pumpenradumfang (6) vorgesehen ist. Haushaltsmaschine, insbesondere Geschirrspüler oder Waschmaschine, mit einer Pumpvorrichtung mit einem Elektromotor zum Antreiben eines Pumpenrades (1), wobei das Pumpenrad (1) wenigstens eine Schaufel (2) zum Befördern einer Betriebsflüssigkeit umfasst und wobei Mittel zum Festlegen der Laufrichtung (R) des Elektromotors vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche ausgebildet ist.






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