15.05.2007 CO/Cu 660084WO B

WILO AG Nortkirchenstraße 100

D 44263 Dortmund

Kreiselmotorpumpe mit drehrichtungsbestimmtem Anlauf

Die Erfindung betrifft eine Kreiselmotorpumpe mit einem Pumpenlaufrad, das auf der Welle eines Synchronmotors sitzt.

Bei Pumpen mit EC-Motoren insbesondere Synchronmotoren ist aufgrund ihres grundsätzlichen Funktionsprinzips eine Elektronik erforderlich, um die Pumpe in die vorgeschriebene Drehrichtung zu starten. Diese Elektronik erkennt sensorlos bzw. über einen im Motor platzierten Sensor (Hallsensor) die Position des magnetischen Rotors und startet den Motor in die richtige Drehrichtung. Die erforderliche Elektronik stellt einen erheblichen Kostenfaktor der kompletten Pumpe dar.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine stets in der richtigen Drehrichtung anlaufende Kreiselpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine Anlaufelektronik nicht benötigt, um die Kosten zu senken und die Betriebssicherheit der Pumpe durch eine Reduzierung der Komponenten innerhalb der Elektronik zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Motorwelle im Bereich des Laufrades eine schraubenförmige Führung insbesondere ein Außengewinde aufweist, in der das Laufrad begrenzt verdrehbar gelagert ist,

dass die Führungsrichtung insbesondere die Gewinderichtung derart ist, dass bei in falscher Drehrichtung anlaufendem Motor das Laufrad nicht oder langsamer als die Welle anläuft und sich auf der Welle axial verschiebt, und dass bei Erreichen einer Verschiebungsendposition der Motor angehalten wird.

Eine solche Pumpe benötigt für ein Anlaufen in der gewünschten Drehrichtung keine elektronischen Bauteile, sondern allein der mechanische Aufbau sorgt für die richtige Drehrichtung. Der mechanische Aufbau positioniert bei einfacher Anlaufrichtung den magnetischen Rotor derart im Statorfeld, dass der Motor danach immer in die richtige Richtung startet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen in axialen Schnitten ohne Stator und ohne Gehäuse dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 die Motorpumpe vor dem Anlaufen,

Fig. 2 die Motorpumpe nach dem Anlaufen in falscher Drehrichtung.

Die Kreiselmotorpumpe weist einen EC-Motor bzw. Synchronmotor mit einem auf einer Welle 1 befestigten Motorenrotor 2 auf. Motor und Pumpenraum 3 sind voneinander durch ein Lagerschild 4 getrennt, durch das die Welle 1 bis in den Pumpenraum verläuft, um dort das Pumpenlaufrad 5 anzutreiben, das eine zum Motor hin vorstehende Laufradnabe 6 aufweist.

Die in das Laufrad 5 hineinreichende Welle 1 trägt außen eine koaxiale schraubenförmige Führung 7 gleich oder ähnlich einem Außengewinde bzw. einer Spindel, auf der das Laufrad 5 und die Laufradnabe 6 mit einer Innenführung 8 gleich oder ähnlich einem Innengewinde derart gelagert ist, dass das Laufrad bei einem Anlaufen des Motorenrotors 2 und der Welle 1 in falscher Drehrichtung sich axial aus der in Fig. 1 dargestellten Stellung in die in Fig. 2 dargestellten Stellung bewegt wird.

Das Laufrad 5 weist auf dem dem Motor zugewandten Ende der Laufradnabe 6 einen radial vorstehenden Anschlag 9 auf, der beim Anlaufen in falscher Drehrichtung und nach einer axialen Bewegung des Laufrades in Richtung des Motors in Anlage an einen radialen Gegenanschlag 10 des Lagerschildes 4 gelangt und damit die axiale und Drehbewegung des Laufrades, der Welle und des Rotors stoppt. Hierbei ist dafür gesorgt, dass in dieser Drehstellung der Rotor in einer Position steht, in dem er nur in der richtigen Drehrichtung anlaufen kann. In der Ausgangsstellung (Fig. 1) liegt das Laufrad 5 mit einem zweiten Anschlag 12 an einem radialen Gegenanschlag 11 an, der an dem dem Motor abgewandten Ende der Welle und/oder der Spindel angeordnet ist. In dieser axialen Stellung nimmt das Laufrad seine optimale axiale Pumpposition ein.

Das Laufrad 5 ist somit mittels der Spindel mit der Rotorwelle verbunden. Startet der Motor in die korrekte Richtung, bewegt der Rotor 2 das Laufrad 5 über die Spindel 7 in seine korrekte Endposition, wobei sich das Laufrad aufgrund seiner Trägheit im Medium nicht bzw. langsamer als der Rotor mitdreht.

Ein vorzugsweise radialer Anschlag 11 , 12 zwischen Laufrad und Welle realisiert die Endposition des Laufrades auf der Welle 1. In dieser optimalen Position werden die notwendigen Spalten zwischen Laufrad und Pumpengehäuse eingehalten, um die hydraulische Leistung zu realisieren. Startet der Motor in die verkehrte Richtung, bewegt der Rotor 2 das Laufrad 5 in die entgegengesetzte Richtung, in Richtung des Rotorraums. Auch hier dreht sich das Laufrad aufgrund seiner Trägheit nicht mit, sondern wandert axial in die beschriebene Richtung. Ein radialer Anschlag 9, 10 zwischen Lagerschild und Laufrad beendet die Verschiebung des Laufrades und stellt eine definierte axiale und radiale Position des Laufrades zur Pumpe sicher. Der magnetische Rotor besitzt hierbei eine exakte radiale Position zu dem Laufrad. Somit hat auch der Rotor in der beschriebenen Endposition des Laufrades eine genaue radiale Position zu dem umhüllenden Stator mit seinen Statorzähnen.

Der Motor wird nach Erreichen dieser Endposition gestoppt. Beim erneuten Starten oder Durchlaufen des Statorfeldes läuft der Motor aus folgenden Gründen korrekt an:

1. Es besteht eine definierte Rotorposition im Statorfeld.

2. Eine verkehrte Drehrichtung aufgrund des mechanischen Endanschlags ist nicht möglich.

Die erfindungsgemäßen Lösungen sind besonders vorteilhaft bei Heizungsanlagen einsetzbar, bei denen jedem Wärmeübertrager statt eines Thermostatventils eine dezentrale Pumpe zugeordnet ist. Hierbei werden unter einem Wärmeübertrager allgemein alle Anordnungen verstanden, mittels denen Wärme aufgenommen (zu Kühlzwecken) oder abgegeben wird (zu Heizzwecken). Beispielsweise sind hiervon Heizkörper (Radiatoren) und Flächen-Wärmeübertrager umfasst, wie sie z.B. bei Fußbodenheizungen oder Kühlflächen vorkommen.

Unter der Zuordnung einer dezentralen Pumpe zu einem Wärmeübertrager wird auch verstanden, dass je eine Pumpe, insbesondere eine Pumpe alleine pro Wärmeübertrager vorgesehen ist, um für den Fluidfluss durch den Wärmeübertrager zu sorgen. Hierbei kann eine dezentrale Pumpe unmittelbar räumlich bei einem Wärmeübertrager angeordnet sein, wie es von der Anordnung üblicher Thermostatventile bekannt ist, also beispielsweise im Vorlauf, oder auch im Rücklauf. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig. Eine dezentrale Pumpe kann auch irgendwo in einem Teilnetz eines Rohrnetzes angeordnet sein, in dem sich wenigstens eine dezentrale Pumpe und der zugeordnete Wärmeübertrager befinden. Somit können z.B. alle dezentralen Pumpen aller Wärmeübertrager auch räumlich zentral angeordnet sein, z.B. in der Nähe eines Wärmeerzeugers, beispielsweise im Keller eines Gebäudes.