Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe, insbesondere für Spring¬ brunnen und Aquarien, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bekannte Pumpen dieser Art sind mit einem Einphasen-Synchron- elektromotor mit einer drehfelderzeugenden Hilfswicklung im Stator ausgestattet, die für einen Anlauf in der fest vorgegebenen Drehrich¬ tung sorgt. Indem motorseitig eine vorgegebene Drehrichtung ge¬ währleistet wird, kann auch ein drehrichtungsabhängiges Laufrad eingesetzt werden. Mit spiralförmigen Laufradschaufeln kann im Vergleich zu einem drehrichtungsunabhängigen Laufrad mit radial erstreckten Laufradschaufeln ein höherer hydraulischer Wirkungsgrad erreicht werden. Die laufradseitig erzielten Vorteile, die sich in der erforderiichen Motorleistung, den Fertigungskosten und der Baugröße niederschlagen, werden allerdings zum Teil durch den

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Aufwand für einen Hilfswick jngskreis im Stator aufgehoben j.id ins¬ besondere im Bereich kleiner Pumpen für den Gebrauch im Haus¬ und Gartenbereich ist nicht nur die Anschlußmöglichkeit an einen einphasigen Netzanschluß, sondern auch die in Zwang zu einer äußerst kostengünstigen, und kompakten Bauweise zu berücksichti¬ gen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Kreiselpumpe zu schaffen, die sich durch eine einfache und preiswerte Fertigung auszeichnet und eine kompakte und robuste Ausführung ohne wesentliche Ein¬ bußen im Gesamtwirkungsgrad schafft.

Die erfindungsgemäße Lösung nach Anspruch 1 sieht vor, als Antrieb einen Einphasen-Synchronmotor mit Permanentmagnetrotor ohne zusätzliche Hilfswicklung zu verwenden und die Anlaufrichtung eines solchen Motors durch die Reaktion des Laufrades festzulegen. Dies wird mit dem Kunstgriff ermöglicht, die spiralförmigen Laufrad¬ schaufeln in der Weise elastisch-federnd auszubilden, so daß sie sich beim Anlaufen des Einphasen-Synchronmotors in Gegenrichtung zur vorgegebenen Drehrichtung des spiralförmigen Laufrades in radialer Länge aufspreizen. Da einerseits bei einem solchen Einphasen- Synchronmotor die Drehrichtung des Läufers anlaufbedingt "offen" ist, andererseits bei einem spiralförmig ausgebildeten Laufrad nur dann ein brauchbarer hydraulischer Wirkungsgrad erzielt werden kann, wenn die "richtige" Drehrichtung des Laufrades eingehalten wird, sieht die Erfindung vor, daß das Laufrad selbst die "richtige" Drehrichtung auswählt. Läuft der Motor zunächst gegen die richtige

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Drehrichtung an oder pendelt er irr Anlaut gsgen die richtige Dreh¬ richtung, so stellen sich die Laufradschaufeln auf, wodurch der Was¬ serwiderstand wesentlich erhöht und der Motor abgebremst wird. Mit der Tendenz des Einphasen-Synchronmotors zum Anlauf-Pendeln und der vom Laufrad bestimmten Vorzugsrichtung wird der Motor gezwungen, in der richtigen Drehrichtung anzulaufen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 Längsschnitt durch eine Kreiselpumpe,

Fig. 2 Draufsicht auf Motor und Pumpenrad der

Kreiselpumpe nach Fig 1 (ohne Motor- und Pumpengehäuse),

Fig. 3 (Schnitt-) Ansicht nach Linie lll-lll in Fig. 2,

Fig. 4 Seitenansicht von Rotor und Laufrad der

Kreiselpumpe gemäß Fig. 1 bis 3, in axial aus¬ einandergezogener Zuordnung,

Fig. 5 Schnitt nach Linie V-V in Fig. 4,

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Fig. 6 eine weitere Λusführungsfcrm eines Laufrades in einer Schnittansicht entsprechend der Fig.5 und

Fig. 7 Ansicht einer dritten Ausführungsform eines

Laufrades in Schnittansicht entsprechend Fig. 5 und 6 zusammen mit einem zugehörigen Pum¬ pengehäuse.

Die in Fig. 1 als ganzes im Längsschnitt dargestellte und mit 1 be¬ zeichnete Kreiselpumpe umfaßt einen Einphasen-Induktionsmotor 2 mit einem außenliegenden Stator 3 und einem innenliegenden drehbar gelagerten Permanentmagnetrotor 4, der axial mit einem Laufrad 5 eines Pumpenteils 6 verbunden und zwischen zwei Lagern, nämlich einem motorseitigen Stecklager 7 und einem pumpenseitigen Stecklager 8 gelagert ist. Letzteres ist in einem Spiralgehäuse 9 des Pumpenteils 6 gehalten, und zwar zentral in einem axialen Einlauf in Form eines Saugkanals 10, durch den die zu pumpende Flüssigkeit, etwa das Wasser eines Springbrunnens mit Hilfe des Laufrades 5 zentrifugal zu einem Auslauf in Form eines Druckstutzens 11 bewegt wird, der mit einer leicht konischen Aufweitung diffusorartig ausge¬ bildet ist, um aus der Strömungsenergie der Flüssigkeit in der Pumpe möglichst verlustarm einen höheren Druck rückzugewinnen.

Der Elektromotor 2 der Kreiselpumpe ist ein Einphasen-Synchronmo¬ tor, wobei der Permanentmagnetrotor auf die Überleitung von Strom auf den Rotor und damit auf Bürsten, Schleifringe und Kommutatoren

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zu verzichten erlaubt. Damit ^« vird cas Grundkonzept eines Spaltrohr¬ motors mit einem Spaltrohr 12 möglich, welches den Rotor 4 und das Stecklager 7 wasserdicht umgibt und zum Pumpenteil 6 hin nach außen hin einer ringförmigen Stirnwand in einen äußeren Teil eines Pumpengehäuses übergeht. Denn nur der Stator 3 ist an eine Wech¬ selspannungszufuhr angeschlossen, dabei allerdings von innen und außen durch Spaltrohr 12 und Außengehäuse 13 gekapselt und im übrigen noch in den freibleibenden Bereichen mit Epoxidharz ausge¬ gossen, so daß eine hohe elektrische Sicherheit gewährleistet ist.

Ersichtlich ist diese Ausführungsform eines Einphasen-Induktionsmo- tors nicht nur elektrisch überaus sicher, sondern auch im Hinblick auf Kreiselpumpen montagefreundlich, da der Rotor 4 und das Laufrad 5 von der dem Pumpenteil 6 zugewandten offenen Seite des Spalt¬ rohrs 12 eingesteckt werden können, um danach das Spiralgehäuse gleichfalls in axialer Richtung aufzusetzen. Bei bevorzugter Ausfüh¬ rung des Gehäuses in Kunststoff mit der Möglichkeit der Verwendung weitgehend schraubfreier Verbindungen, insbesondere der Möglich¬ keit von Steck- und Rastverbindungen ergibt sich eine äußerst leichte und schnelle Montage.

Aus Fig. 2 und 3 ist hinsichtlich des Aufbaus des Stators 3 noch näher ersichtlich, daß dieser einen Blechpaket 14 in U-Form mit zwei langgestreckten Schenkeln 15, 16 umfaßt, die jeweils eine Wick¬ lungshälfte 17, 18 der Motorwicklung tragen und endseitig eine im wesentlichen zylindrische Öffnung umgreifen, innerhalb der sich (das nicht dargestellte Spaltrohr 12) und der Rotor 4 befindet. Aus Fig. 3

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ist erkennbar, daß das Blechpaket 14 den Rotor nicht mit axakt kreis¬ zylindrischen Polschuhflächen umgibt, sondern mit einander gegen¬ überliegenden, allerdings asymmetrisch zum Blechpaket angeordne¬ ten Bereichen 19, 20 einen Magnetspalt schafft, der eine Randlage in bezug auf die Polschuhausformung der Schenkel 15, 16 betont. Dies hat sich in bezug auf den von Haus aus kritischen Anlauf des Ein- phasen-lnduktionsmotors bewährt, da sich der Dauermagnetrotor in Ruhe asymmentrisch ausrichtet und beim Einschalten außerhalb der indifferenten Mittellage liegt. Damit ergibt sich ein generell erleichter¬ ter Anlauf des Rotors.

Eine bestimmte Drehrichtung des Motors ist in bezug auf eine dreh- richtungsabhängige Ausbildung des Pumpenteils mit richtungsbe- zogener Abstimmung von Laufrad 5 und Spiralgehäuse 9 zwingend erforderlich. Sicherheit in dieser Hinsicht wird gemäß der Erfindung vom Laufrad 5 her geschaffen, welches mit Laufradschaufeln 21 ausgestattet ist, die sich bei einem "falschen" Anlauf des Synchron¬ motors entgegen der vorgegebenen Drehrichtung elastisch auf¬ spreizen. Die herkömmlich bei derartigen Laufrädern nicht erwünschte Verformung kann durch eine allgemeine Elastizität des Werkstoffs und/oder durch eine gezielte Querschnittsgestaltung der Laufradschaufeln insbesondere zu einem mittleren Bereich in der Nähe einer Nabe 22 konstruktiv vorgegeben werden.

Eine Sperre gegen einen "falschen" Anlauf läßt sich grundsätzlich schon dadurch erreichen, daß das beim Rückwärtslauf sich auf¬ spreizende Laufrad einen Strömungswiderstand bildet, bei dem der

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Einphasen-lnduk ^τ ions otor süßer Tritt fällt und in eine Pandeibewe- gung übergeht, aus der er dann - gebenenfalls nach weiteren Versu¬ chen - in einen Vorwärts-Anlauf gelangt. Die Laufradschaufeln behal¬ ten dabei in jeder Drehrichtung einen Bewegungsspalt gegenüber dem Pumpengehäuse.

Das Laufrad kann aber auch in bezug auf das Spiralgehäuse 9 so ausgelegt werden, daß die Enden der Laufradschaufeln beim Auf¬ spreizen infolge falscher Laufrichtung mit einer umfangsseitigen In¬ nenwand 23 des Spiralgehäuses oder auch mit nach innen vorsprin¬ genden feststehenden Teilen an diesem, etwa mit rippenartigen oder flossenartigen Anschlägen 24 zusammentreffen. Letzteres ist in Fig. 7 mit einer Darstellung des Laufrads veranschaulicht, bei dem neben der schraffierten Fläche eines Laufrads 25 in gebrochenen Linien auch die aufgespreizte Form des Laufrads 25 bei Rückwärtslauf und die entsprechend gegenüber der Ruhestellung gekrümmte Form der Laufradschaufeln beim Vorwärtslauf eingezeichnet sind.

Eine Aufspreizung der Laufradschaufeln ab etwa 2 % radialer Länge, d.h. des (radialen) Abstands der Enden der Laufradschaufeln von der zugehörigen Achse kann den Strömungswiderstand im Rückwärtslauf bereits so stark erhöhen, daß der antreibende Einphasen-Indukti- onsmotor keinen Synchronanlauf erreicht. Ebenso kann eine solche begrenzte Aufspreizung genügen, die Laufradschaufeln mit den An¬ schlägen zusammen zu bringen und damit einen "falschen" Anlauf zu stoppen. Vorzugsweise werden die Laufradschaufeln auf eine Auf¬ spreizung von 5 bis 10 % bei Rückwärtslauf ausgelegt.

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Eine elastische Ausbildung und/oder Anlenkung der Laufradschaufeln schafft nicht nur drehrichtungsabhängige, sondern auch lastabhän¬ gige Effekte. Während vorbekannte Laufradschaufeln mit starrer Sichelform (bei der fest vorgegebenen Synchrondrehzahl) nur in ei¬ nem sehr begrenzten mittleren Bereich von Förderhöhe und Durch¬ satz gute Leistungen erbringen und einen guten Wirkungsgrad anbie¬ ten, erzielen die erfindungsgemäß nachgiebig gestalteten Laufrad¬ schaufeln über Förderhöhe und Durchsatz weite Arbeitsbereiche mit guter Leistung und hohem Wirkungsgrad. Überdies ist die vom Syn¬ chronmotor angeforderte und aufzubringende Leistung - anders als bei herkömmlichen Pumpen - über den gesamten Bereich, d.h. in dem Grenzbereich mit maximaler Förderhöhe (Durchsatz 0) ebenso wie im Grenzbereich mit maximalem Durchsatz (Förderhöhe 0) wie in mittleren Arbeitsbereichen etwa konstant und paßt sich damit der Leistungskennlinie des Synchronmotors vorzüglich an. Dies führt insgesamt zu einer sehr guten Leistungsausbeute im Rahmen der gegebenen Baugröße.

Daneben ergibt sich über den gesamten Leistungsbereich der Mo¬ torpumpe eine besondere Laufruhe. Gerade durch die durchgängig hohe, von der Pumpenbelastung nach Förderhöhe und Durchsatz wenig abhängige Motorbelastung läßt sich ein Vollast-Betrieb sicher¬ stellen. Damit wird ein Teillastbetrieb vermieden, in dem gerade Ein- phasen-Synchronmotoren zu starken Schwingungen mit nach außen dringenden Vibrationen und Geräuschen neigen. Diese Eigenschaften

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sind gerade bei k'einen und einfachen Motorpumpen der hier infrage stehenden Art herausragend.

Für den Fall, daß die elastische Ausbildung der Laufradschaufeln für ein Aufspreizen beim Rückwärtslauf zu einer unerwünscht starken Verformung beim Vorwärtslauf führt, können die Schaufeln durch Di¬ stanzstützen stabilisiert werden. In Fig. 5 sind Distanzstützen 26 ver¬ anschaulicht, die von der Nabe 22 ausgehend schwertartig in einer mittleren Radialebene verlaufen und damit die Strömung im Pumpen¬ teil wenig beeinflußen, die Schaufeln abstützen, wenn sie sich unter Last zurückbiegen.

Eine ganz ähnliche Wirkung läßt sich mit Distanzstützen 27 bei einem Laufrad 28 gemäß Fig. 6 erzielen, die nicht an einer Laufradnabe 29, sondern als rückwärtige Flossen an Laufradschaufeln 30 ansetzen.

Wie insbesondere die Fig. 1 , 2 und 4 verdeutlichen, kann die Momen¬ tenübertragung zwischen Rotor 4 und Laufrad 5 mit Hilfe einer Freilaufkupplung erfolgen, bei der eine koaxiale Zuordnung einer Steckwelle 31 und einer Mitnehmerhülse 32 rastend zusammenge¬ bracht werden, wobei die Mitnehmerhülse 32 soweit frei gegenüber der Welle 31 über einen Winkelbereich, hier von mehr als 120° zu beiden Seiten verdrehbar ist, bis eine Mitnehmernase 33 an der Hülse 32 auf der einen oder anderen Seite gegen einen Mitnehmer¬ anschlag 34 trifft, der mit der Welle 31 umläuft. Der damit geschaffene Freilauf kann in vielen Fällen nützlich sein, den heiklen Anlauf des Einphasen-Induktionsmotors zu erleichtern, da dieser nicht unter Last

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1 0 erfolgt. Es hat sich allerdings g zeigt, daß durch eine geεigr.εt3 Aus¬ legung des Laufrades mit der feder-elastischen Ausbildung der Laufradschaufeln ein Anlauf - in Vorwärtsrichtung - gefördert wird, der vielfach auf einen solchen Freilauf zu verzichten ermöglicht. Letzteres ist insbesondere bei Massenprodukten unter Verwendung möglicht weniger Teile, insbesondere spritzgegossener Teile aus Kunststoff, und bei einem Zwang zur einfachen Montage und kurzen Montage¬ zeiten ein wesentlicher Fertigungsvorteil.

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