PUMPE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Pumpe für hygienesensitive Anwendungen sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Pumpe.

[0002] Pumpen für hygienesensitive Anwendungen sind bereits bekannt. Die Druckschrift DE 10 2019 102 073 A1 offenbart eine Zahnradpumpe, bei der druckseitig ein Teilvolumenstrom des geförderten Fluids in einen Rotorraum abgeleitet wird, um diesen mit dem Fluid zu spülen.

[0003] Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Pumpe besteht darin, dass bei dieser die Spülung des Rotorraums nur unzureichend und undefiniert erfolgt.

[0004] Die Druckschrift EP 3 115 609 A1 offenbart eine selbstreinigende Pumpe, bei der das zum Spülen des Rotorraums verwendete Medium auf der Saugseite der Pumpe entnommen, über eine Steigleitung im Bereich der Drehachse des Rotors an die Rotoroberseite geführt und nach dem Umströmen des Rotors an der Rotorunterseite an die Saugseite der Pumpe zurückgeführt wird, um mittels einer Hauptpumpeinrichtung mit Druck beaufschlagt und der Druckseite der Pumpe zugeführt zu werden.

[0005] Die Druckschrift US 3 986 797 A offenbart eine magnetische Pumpe, bei der ein Teil einer Magnetkupplung durch ein Spülmedium durchflossen wird.

[0006] Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Pumpe anzugeben, die eine verbesserte Spülung des Rotorraums bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad ermöglicht.

[0007] Die Aufgabe wird durch eine Pumpe mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Ein Verfahren zum Betreiben einer Pumpe ist Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruchs 13. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0008] Gemäß einem ersten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Pumpe zur Förderung eines Fluids, insbesondere einer Flüssigkeit. Die Pumpe umfasst einen Förderkanal, durch den ein Fluid förderbar ist. Der Förderkanal weist einen Pumpeneinlass und einen Pumpenauslass auf. Zwischen dem Pumpeneinlass und dem Pumpenauslass ist eine Pumpeinrichtung zum Fördern des Fluids vorgesehen. Die Pumpeinrichtung weist eine Saugseite und eine Druckseite auf. Die Pumpeinrichtung umfasst zwei rotierende, ineinander eingreifende Förderelemente, mittels denen ein Fluidstrom erzeugt wird.

[0009] Zudem ist ein Antriebsmotor vorgesehen, der antriebsmäßig mit zumindest einem Förderelement gekoppelt ist, um dieses in Rotation zu versetzen. Der Antriebsmotor weist einen Rotor und einen Stator auf. Der Rotor des Antriebsmotors ist in einem gegenüber der Umgebung fluidisch abgedichteten Rotorraum vorgesehen.

[0010] Die Pumpe weist zudem ein Spülkanalsystem zum Spülen des Rotorraums mit dem geförderten Fluid auf, wobei das Spülkanalsystem einen Rotorraumeinlass und einen Rotorraumauslass umfasst. Das Spülkanalsystem ist derart ausgebildet, dass der gesamte Fluidstrom von der Druckseite der Pumpeinrichtung zu dem Rotorraumeinlass gefördert wird, der an einer oberen, der Pumpeinrichtung abgewandten Seite des Rotorraums angeordnet ist und nach dem Umfließen des Rotors durch den Rotorraumauslass zum Pumpenauslass gefördert wird. Der Rotorraumauslass ist an einer unteren, der Pumpeinrichtung zugewandten Seite des Rotorraums angeordnet.

[0011] Der technische Vorteil der Pumpe besteht darin, dass durch das Ableiten des Fluidstroms von der Druckseite der Pumpe an die Oberseite des Rotors und die Anordnung des Rotorraumauslasses an der Unterseite des Rotorraums, d.h. auf der gegenüberliegenden Seite des Rotors eine effektive Spülung des Rotorraums erreicht wird, was zu verbesserten hygienischen Bedingungen führt. Zudem hat die Anmelderin erkannt, dass durch die Drehbewegung des Rotors das Fluid fliehkraftbedingt von dem Rotorraumeinlass nach außen gefördert wird, was zu einem verbesserten Wirkungsgrad der Pumpe und zudem zu einem verbesserten Reinigungseffekt im Rotorraum führt.

[0012] Gemäß einem Ausführungsbeispiel verläuft ein erster Spülkanalabschnitt des Spülkanalsystems entlang der Drehachse des Rotors, und zwar derart, dass der erste Spülkanalabschnitt deckungsgleich mit der Drehachse des Rotors zu liegen kommt. Dadurch kann der Fluidstrom zentral durch den Rotor hindurch geleitet werden, um das Fluid an der Oberseite des Rotors austreten zu lassen.

[0013] Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der erste Spülkanalabschnitt rohrförmig mit einem kreisförmigen Außenquerschnitt ausgebildet und der erste Spülkanalabschnitt bildet eine Lagerachse des Rotors. Insbesondere ist der erste Spülkanalabschnitt drehfest in der Pumpe angeordnet, d.h. dieser dreht sich nicht mit dem Rotor des Antriebsmotors mit und bildet damit eine feststehende Drehachse für den Rotor aus.

[0014] Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist zumindest ein Förderelement zumindest abschnittsweise als Hohlwelle ausgebildet und drehbar auf dem ersten Spülkanalabschnitt des Spülkanalsystems gelagert. Dadurch kann das Förderelement auf den ersten Spülkanalabschnitt aufgesteckt werden und um diesen ersten Spülkanalabschnitt rotieren. Zwischen dem Förderelement und dem ersten Spülkanalabschnitt ist vorzugsweise ein Gleitlager ausgebildet. Dabei bildet das Förderelement innenseitig einen ersten Teil des Gleitlagers und die Außenseite des ersten Spülkanalabschnitts den zweiten Teil des Gleitlagers. Die Pumpe kann dabei derart ausgebildet sein, dass sich ein Flüssigkeitsfilm (gebildet aus der geförderten Flüssigkeit) zwischen dem Förderelement und dem ersten Spülkanalabschnitt bildet.

[0015] Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Hohlwelle des Förderelements mit dem Rotor gekoppelt, um eine Einleitung eines Drehmoments vom Antriebsmotor in das Förderelement zu erreichen.

[0016] Vorzugsweise ragt die Hohlwelle zumindest abschnittsweise in den Rotor hinein, insbesondere durchdringt die Hohlwelle den Rotor vollständig oder im Wesentlichen vollständig. Dadurch wird durch die Hohlwelle ein großflächiges Gleitlager zwischen dem Förderelement und dem ersten Spülkanalabschnitt gebildet, das als Lagerstelle für den Rotor dient.

[0017] Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Rotor auf die Hohlwelle aufgesteckt und/oder aufgepresst. Dadurch kann eine sichere Einleitung des Drehmoments in das Förderelement auf technisch einfache Weise erreicht werden.

[0018] Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Rotorraumeinlass zentriert im Bereich der der Pumpeinrichtung abgewandten Rotoroberseite vorgesehen. Dadurch wird das Fluid oberhalb des Rotors in den Rotorraum eingeleitet und muss über die Rotoraußenflächen nach unten hin abfließen, um zu dem Rotorraumauslass zu gelangen.

[0019] Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Rotorraum derart ausgebildet, dass das über den Rotorraumeinlass dem Rotorraum zugeführte Fluid im Rotorraum bezogen auf die Drehachse des Rotors radial nach außen umgelenkt und über die Rotoraußenfläche nach unten in Richtung des Rotorraumauslass abgeleitet wird. Durch dieses Umfließen des Rotors wird eine hinreichend gute Spülung des Rotorraums ohne Toträume erreicht. Zudem verbessert dieses Umfließen des Rotors aufgrund dessen Drehbewegung den Wirkungsgrad der Pumpe.

[0020] Gemäß der Erfindung ist das Spülkanalsystem derart ausgelegt, dass der gesamte von der Pumpeinrichtung geförderte Fluidstrom an den Rotorraumeinlass gefördert wird. Dies hat den technischen Vorteil, dass ein hoher Volumenstrom durch den Rotorraum gefördert wird, was die Spülwirkung entscheidend verbessert.

[0021] Das Fluid wird dabei von der Druckseite der Pumpeinrichtung über einen mehrfach gewinkelten Spülkanalabschnitt entlang der Drehachse des Rotors geführt, oberhalb des Rotors in den Rotorraum eingeleitet und nach dem Umfließen des Rotors über den Rotorraumauslass dem Pumpenauslass zugeführt wird. In anderen Worten bildet das Spülkanalsystem einen Teilabschnitt des Förderkanals zwischen dem Pumpeneinlass und dem Pumpenauslass, über den der gesamte von der Pumpeinrichtung geförderte Fluidvolumenstrom geführt wird, um den Rotorraum hinreichend gut zu spülen und einen möglichst geringen Druckabfall entlang des Spülkanalsystems zu erreichen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die Förderelemente durch zwei ineinander eingreifende Zahnräder gebildet. Dadurch lässt sich eine effektive Pumpwirkung erreichen.

[0022] Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine haubenartige Abdeckung vorgesehen, die den Rotorraum ober- und umfangsseitig umschließt und zur Umgebung hin fluiddicht begrenzt. Dadurch kann auf einfache technische Weise eine fluiddichte Umhausung des Rotors erreicht werden, so dass dieser ohne Austreten eines Fluids umspülbar ist.

[0023] Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Stator des Antriebsmotors umfangseitig um die haubenartige Abdeckung herum angeordnet. Dadurch erstreckt sich der Antriebsmotor über die Abdeckung hinweg, d.h. ein erster Teil, nämlich der Rotor, ist innerhalb der Abdeckung und ein zweiter Teil, nämlich der Stator, ist außerhalb der Abdeckung vorgesehen. Gemäß einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betreiben einer Pumpe. Die Pumpe umfasst einen Förderkanal, durch den ein Fluid förderbar ist, wobei der Förderkanal einen Pumpeneinlass und einen Pumpenauslass aufweist. Zwischen dem Pumpeneinlass und dem Pumpenauslass ist eine Pumpeinrichtung zum Fördern des Fluids vorgesehen, die eine Saugseite und eine Druckseite aufweist. Die Pumpeinrichtung weist zwei rotierende, ineinander eingreifende Förderelemente auf, mittels denen ein Fluidstrom erzeugt wird. Die Förderelemente werden durch einen Antriebsmotor angetrieben, der antriebsmäßig mit zumindest einem Förderelement gekoppelt ist, um dieses in Rotation zu versetzen. Der Antriebsmotor weist einen Rotor und einen Stator auf, wobei der Rotor des Antriebsmotors in einem gegenüber der Umgebung fluidisch abgedichteten Rotorraum vorgesehen ist. Der Rotorraum wird mit dem geförderten Fluid über ein Spülkanalsystem gespült. Das Spülkanalsystem umfasst einen Rotorraumeinlass und einen Rotorraumauslass, wobei der Fluidstrom von der Druckseite der Pumpeinrichtung zu dem Rotorraumeinlass gefördert wird, der an einer oberen, der Pumpeinrichtung abgewandten Seite des Rotorraums angeordnet ist und nach dem Umfließen des Rotors durch den Rotorraumauslass zum Pumpenauslass gefördert wird, wobei der Rotorraumauslass an einer unteren, der Pumpeinrichtung zugewandten Seite des Rotorraums angeordnet ist.

[0024] Der technische Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass durch das Ableiten des Fluidstroms von der Druckseite der Pumpe an die Oberseite des Rotors und die Anordnung des Rotorraumauslasses an der Unterseite des Rotorraums, d.h. auf der gegenüberliegenden Seite des Rotors eine effektive Spülung des Rotorraums erreicht wird, was zu verbesserten hygienischen Bedingungen führt. Zudem hat die Anmelderin erkannt, dass durch die Drehbewegung des Rotors das Fluid fliehkraftbedingt von dem Rotorraumeinlass nach außen gefördert wird, was zu einem verbesserten Wirkungsgrad der Pumpe und zudem zu einem verbesserten Reinigungseffekt im Rotorraum führt.

[0025] Gemäß eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens wird das Fluid zum Spülen des Rotorraums entlang der Drehachse des Rotors an eine der Pumpeinrichtung abgewandte Oberseite des Rotorraums gefördert und nach einem Umfließen des Rotors entlang der Rotoroberseite und der Rotorumfangsfläche an dem Rotorraumauslass abgeleitet. Durch dieses Umfließen des Rotors wird eine hinreichend gute Spülung des Rotorraums ohne Toträume erreicht.

[0026] Gemäß der Erfindung wird der gesamte von der Pumpeinrichtung geförderte Fluidstrom von der Druckseite der Pumpeinrichtung über einen mehrfach gewinkelten Spülkanalabschnitt entlang der Drehachse des Rotors oberhalb des Rotors in den Rotorraum eingeleitet und nach dem Umfließen des Rotors über den Rotorraumauslass dem Pumpenauslass zugeführt. Dadurch lässt sich der Rotorraum hinreichend gut spülen und ein möglichst geringer Druckabfall entlang des Spülkanalsystems erreichen.

[0027] Die Ausdrücke "näherungsweise", "im Wesentlichen" oder "etwa" bedeuten im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/-10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.

[0028] Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren.

[0029] Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer Figur an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figur zeigt beispielhaft eine Schnittdarstellung einer Pumpe 1 mit einem Spülkanalsystem 6 zur Spülung eines Rotorraums 5. Die Pumpe 1 kann insbesondere in hygienesensitiven Anwendungen mit der Anforderung nach hermetischer Abdichtung eingesetzt werden. Die Pumpe 1 kann insbesondere eine Kaffeemaschinenpumpe sein, d.h. für den Einsatz in einer ein Kaffeegetränk zubereitenden Maschine, insbesondere einem Kaffeevollautomaten vorgesehen sein.

[0030] Die Pumpe 1 umfasst eine Pumpeinrichtung 3, die motorisch mittels eines Antriebsmotors 4 angetrieben wird. Die Pumpeinrichtung 3 umfasst einen Pumpeneinlass 2.1 und einen Pumpenauslass 2.2, wobei zwischen dem Pumpeneinlass 2.1 und einen Pumpenauslass 2.2 ein Förderkanal 2 verläuft, auf dem ein Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit, durch die Pumpeinrichtung 3 gefördert wird (angedeutet durch die Pfeile). Zur Förderung des Fluid sind zwei rotierend ineinander eingreifende Förderelemente 3.3 vorgesehen, die gegenläufig rotierend angetrieben sind und dadurch einen Fluidstrom durch den Förderkanal 2 erzeugen. Die Förderelemente 3.3 können beispielsweise durch Zahnräder gebildet werden, so dass die Pumpe 1 eine Zahnradpumpe ist.

[0031] Zum Antreiben der Förderelemente 3.3 ist ein Antrieb 4 vorgesehen, der einen Rotor 4.1 und einen Stator 4.2 umfasst. Der Rotor 4.1 des Antriebs 4 ist mit einem der Förderelemente 3.3 gekoppelt, um dieses Förderelement 3.3 rotierend anzutreiben. Das weitere Förderelement 3.3 wird aufgrund des Ineinandergreifens der Förderelemente 3.3 mit angetrieben, so dass sich eine gegenläufige Rotation der Förderelemente 3.3 ergibt.

[0032] Die Pumpe 1 ist im Wesentlichen sandwich-artig aufgebaut und besteht aus einem unteren, ersten Pumpenteil 1.1, einem zweiten, mittleren Pumpenteil 1.2 und einem dritten, oberen Pumpenteil 1.3, wobei das zweite Pumpenteil 1.2 zwischen dem ersten und dritten Pumpenteil 1.1, 1.3 angeordnet ist. Der erste Pumpenteil 1.1 umfasst die Pumpeinrichtung 3 mit den beispielsweises zahnradartig ausgebildeten Förderelementen 3.3, mittels denen die Ansaugung bzw. Druckbeaufschlagung des Fluids erfolgt. Vorzugsweise sind in dem ersten Pumpenteil 1.1 ebenso der Pumpeneinlass 2.1 und der Pumpenauslass 2.2 vorgesehen.

[0033] Der zweite Pumpenteil 1.2 ist als Trenneinrichtung ausgebildet. Er ist im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet und trennt den ersten Pumpenteil 1.1 vom dritten Pumpenteil 1.3. Der zweite Pumpenteil 1.2 ist mittels einer Dichtung 8 fluidicht mit dem ersten Pumpenteil 1.1 verbunden. Der dritte Pumpenteil 1.3 umfasst den Antriebsmotor 4, der zum motorischen Antrieb der Pumpeinrichtung 3 vorgesehen ist. Der dritte Pumpenteil 1.3 weist dabei eine Abdeckung 7 auf, die haubenartig ausgebildet ist und mittels einer Dichtung 9 fluidicht mit dem zweiten Pumpenteil 1.2 verbunden ist. Die Abdeckung 7 umschließt zusammen mit dem zweiten Pumpenteil 1.2 einen Rotorraum 5, in dem der Rotor 4.1 des Antriebsmotors 4 aufgenommen ist. Der Rotorraum 5 ist zur Umgebung hin fluiddicht ausgebildet und dazu ausgebildet, von dem von der Pumpeinrichtung 3 geförderten Fluid durchflossen zu werden, um den Rotorraum 5 zu spülen. Der Rotor 4.1 kann einen oder mehrere Permanentmagnete umfassen.

[0034] Umfangsseitig um die Abdeckung 7 herum ist der Stator 4.2 vorgesehen. Der Stator 4.2 ist damit außerhalb des fluiddurchflossenen Rotorraums 5 vorgesehen. Der Stator 4.2 kann mehrere stromdurchflossene Wicklungen bzw. Spulen aufweisen, mittels denen der Rotor 4.1 in Drehbewegung versetzbar ist.

[0035] Nachfolgend wird das Hygienekonzept der Pumpe, insbesondere das Spülkonzept zur Spülung des Rotorraums 5, näher beschrieben:
Die Pumpeinrichtung 3 weist eine Saugseite 3.1 und eine Druckseite 3.2 auf, die beide in dem ersten Pumpenteil 1.1 vorgesehen sind. Die Saugseite 3.1 ist dem Paar von Förderelementen 3.3 in Fließrichtung des Fluids gesehen vorgelagert, die Druckseite 3.2 ist in Fließrichtung des Fluids gesehen nach dem Paar von Förderelementen 3.3 angeordnet.

[0036] Um den Rotorraum 5 zu spülen, wird im gezeigten Ausführungsbeispiel der gesamte von der Pumpeinrichtung 5 geförderte Fluidstrom durch den Rotorraum 5 gefördert. Nach dem Abfließen aus diesem Rotorraum 5 wird der Fluidstrom an den Pumpenauslass 2.2 gefördert. Der Weg des Fluids ist in der Figur durch die Vielzahl von Pfeilen dargestellt.

[0037] Um den Fluidstrom durch den Rotorraum 5 zu leiten, weist die Pumpe 1 ein Spülkanalsystem 6 auf. Das Spülkanalsystem 6 ist derart ausgebildet, dass das Fluid von der Druckseite 3.2 der Pumpeinrichtung 3 zu einem Rotorraumeinlass 6a gefördert wird, der im oberen Bereich des Rotorraums 5 vorgesehen ist. Anschließend wird der Fluidstrom derart umgelenkt, dass dieser entlang der Rotoroberseite 4.1.1 und der Rotoraußenfläche 4.1.3 fließt und an dem Rotorraumauslass 6b, der unterhalb des Rotors 4.1 vorgesehen ist, in Richtung des Pumpenauslasses 2.2 abfließt. Damit bildet das Spülkanalsystem 6 einen Teil des Förderkanals 2, da das gesamte von der Pumpeinrichtung geförderte Fluid durch den Rotorraum 5 geleitet wird, und nicht nur ein Bruchteil des Fluidstroms.

[0038] Mehr im Detail weist das Spülkanalsystem 6 einen ersten Spülkanalabschnitt 6.1 auf. Dieser erste Spülkanalabschnitt 6.1 verläuft entlang der Drehachse DA des Rotors 4.1, d.h. die Mittellängsachse des ersten Spülkanalabschnitts 6.1 fällt mit der Drehachse DA des Rotors 4.1 zusammen. Der Rotorraumeinlass 6a wird durch das im Bereich der Oberseite des Rotorraums 5 angeordnete freie Ende des ersten Spülkanalabschnitts 6.1 gebildet. Damit kann das Fluid durch den mittig angeordneten ersten Spülkanalabschnitt 6.1 den Rotor 4.1 entlang dessen Mittelhochachse durchfließen.

[0039] Der erste Spülkanalabschnitt 6.1 ist gerade und vorzugsweise als Rundrohr ausgebildet. Dadurch bildet der erste Spülkanalabschnitt 6.1 eine feststehende Achse als Lagerstelle, um die der Rotor 4.1 des Antriebsmotors 4 rotieren kann.

[0040] Wie in der Figur ersichtlich, weist zumindest ein Förderelement 3.3 eine Hohlwelle 3.3.1 auf. Das Förderelement 3.3 weist beispielsweise in einem unteren Bereich einen zahnradartig ausgebildeten Abschnitt auf, von dem die Hohlwelle 3.3.1 nach oben hin absteht. Beispielsweise sind der zahnradartig ausgebildete Abschnitt und die Hohlwelle 3.3.1 Abschnitte eines einstückig ausgebildeten Förderelements 3.3.

[0041] Das Förderelement 3.3, insbesondere der zahnradartig ausgebildete Abschnitt und die Hohlwelle 3.3.1, weist eine Innenlängsbohrung auf, die an den Außendurchmesser des ersten Spülkanalabschnitts 6.1 angepasst ist, so dass das Förderelement 3.3 nach Aufstecken auf den ersten Spülkanalabschnitt 6.1 um diesen rotieren kann.

[0042] Das Förderelement 3.3, insbesondere die Hohlwelle 3.3.1 weist eine Länge derart auf, dass diese durch den zweiten Pumpenteil 1.2 hindurch in den dritten Pumpenteil 1.3 hineinragt. Vorzugsweise ist die Länge der Hohlwelle 3.3.1 derart an die Länge des ersten Spülkanalabschnitts 6.1 angepasst, dass die Hohlwelle 3.3.1 und der erste Spülkanalabschnitt 6.1 im oberen Bereich auf gleicher Höhe oder im Wesentlichen gleicher Höhe enden. Vorzugsweise ist der erste Spülkanalabschnitt 6.1 länger ausgebildet als das Förderelement 3.3, so dass die Einleitung des Fluids in den ersten Spülkanalabschnitt 6.1 durch einen mehrfach gewinkelt ausgebildeten Spülkanalabschnitt bereits unterhalb des Förderelements 3.3 erfolgt. Vorzugsweise wird das Förderelement 3.3 über dessen gesamte Länge von dem Fluidstrom durchflossen.

[0043] Um das Förderelement 3.3 durch den Antriebsmotor 4 anzutreiben, ist vorzugsweise der Rotor 4.1 mit der Hohlwelle 3.3.1 verbunden. Insbesondere weist der Rotor 4.1 eine zentrale Öffnung auf, in die die Hohlwelle 3.3.1 zumindest abschnittsweise hineinragt. Vorzugsweise ist der Rotor 4.1 auf die Hohlwelle 3.3.1 aufgesteckt oder aufgepresst. Dadurch kann die Antriebskraft des Rotors 4.1 auf das Förderelement 3.3 übertragen werden.

[0044] Wie zuvor beschrieben ist der Rotorraumeinlass 6a im oberen Bereich des Rotorraums 5 bzw. im Bereich der Rotoroberseite 4.1.1 vorgesehen.

[0045] Um eine möglichst gute Durchströmung des Rotorraums 5 ohne Toträume zu erreichen, ist der Rotorraumauslass 6b im unteren Bereich des Rotorraums 5, d.h. unterhalb des Rotors 4.1 vorgesehen. Damit muss das Fluid vom im oberen Bereich des Rotorraums 5 vorgesehenen Rotorraumeinlass 6a den Rotor 4.1 umfließen, um zu dem Rotorraumauslass 6b zu gelangen.

[0046] Insbesondere ist die Pumpe 1 derart ausgebildet, dass das Fluid von dem Rotorraumeinlass 6a radial nach außen umgelenkt wird, d.h. das Fluid fließt vom Zentrum des Rotors 4.1 an dessen Rotoroberseite 4.1.1 radial nach außen (d.h. radial in Bezug auf die Drehachse DA des Rotors 4.1). Dabei ist zwischen der Abdeckung 7 und der Rotoroberseite 4.1.1 ein Spalt gebildet, durch den das Fluid hindurchfließen kann.

[0047] Anschließend wird der Fluidstrom durch die Abdeckung 7 erneut umgelenkt, und zwar derart, dass das Fluid durch einen zwischen Abdeckung 7 und Rotoraußenfläche 4.1.3 gebildeten Spalt von der Rotoroberseite 4.1.1 nach unten fließt. Nach dem Umfließen des Rotors 4.1 gelangt das Fluid an den Rotorraumauslass 6b und fließt von diesem aus durch einen weiteren Spülkanalabschnitt zum Pumpenauslass 2.2 hin ab.

[0048] Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der durch die Patentansprüche definierte Schutzbereich verlassen wird.

Bezugszeichenliste

[0049] 

1

Pumpe

1.1

erster Pumpenteil

1.2

zweiter Pumpenteil

1.3

dritter Pumpenteil

2

Förderkanal

2.1

Pumpeneinlass

2.2

Pumpenauslass

3

Pumpeinrichtung

3.1

Saugseite

3.2

Druckseite

3.3

Förderelement

3.3.1

Hohlwelle

4

Antriebsmotor

4.1

Rotor

4.1.1

Rotoroberseite

4.1.2

Rotorunterseite

4.1.3

Rotoraußenfläche

4.2

Stator

5

Rotorraum

6

Spülkanalsystem

6a

Rotorraumeinlass

6b

Rotorraumauslass

6.1

erster Spülkanalabschnitt

7

Abdeckung

8

Dichtung

9

Dichtung

DA

Drehachse

Ansprüche

1. Pumpe umfassend:

- einen Förderkanal (2), durch den ein Fluid förderbar ist, mit einem Pumpeneinlass (2.1) und einem Pumpenauslass (2.2), wobei zwischen dem Pumpeneinlass (2.1) und dem Pumpenauslass (2.2) eine Pumpeinrichtung (3) zum Fördern des Fluids vorgesehen ist, die eine Saugseite (3.1) und eine Druckseite (3.2) aufweist;

- wobei die Pumpeinrichtung (3) zwei rotierende, ineinander eingreifende Förderelemente (3.3) aufweist, mittels denen ein Fluidstrom erzeugt wird;

- ein Antriebsmotor (4), der antriebsmäßig mit zumindest einem Förderelement (3.3) gekoppelt ist, um dieses in Rotation zu versetzen, wobei der Antriebsmotor (4) einen Rotor (4.1) und einen Stator (4.2) aufweist, wobei der Rotor (4.1) des Antriebsmotors (4) in einem gegenüber der Umgebung fluidisch abgedichteten Rotorraum (5) vorgesehen ist;

- wobei die Pumpe (1) ein Spülkanalsystem (6) zum Spülen des Rotorraums (5) mit dem geförderten Fluid aufweist, wobei das Spülkanalsystem (6) einen Rotorraumeinlass (6a) und einen Rotorraumauslass (6b) umfasst;

dadurch gekennzeichnet, dass
das Spülkanalsystem (6) derart ausgebildet ist, dass der Fluidstrom von der Druckseite (3.2) der Pumpeinrichtung (3) zu dem Rotorraumeinlass (6a) gefördert wird, der an einer oberen, der Pumpeinrichtung (3) abgewandten Seite des Rotorraums (5) angeordnet ist und nach dem Umfließen des Rotors (4.1) durch den Rotorraumauslass (6b) zum Pumpenauslass (2.2) gefördert wird, wobei der Rotorraumauslass (6b) an einer unteren, der Pumpeinrichtung (3) zugewandten Seite des Rotorraums (5) angeordnet ist, und wobei das Spülkanalsystem (6) derart ausgelegt ist, dass der gesamte von der Pumpeinrichtung (3) geförderte Fluidstrom von der Druckseite (3.2) der Pumpeinrichtung (3) über einen mehrfach gewinkelten Spülkanalabschnitt entlang der Drehachse (DA) des Rotors oberhalb des Rotors (4.1) in den Rotorraum (5) eingeleitet und nach dem Umfließen des Rotors (4.1) über den Rotorraumauslass (6b) dem Pumpenauslass (2.2) zugeführt wird.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Spülkanalabschnitt (6.1) des Spülkanalsystems (6) entlang der Drehachse (DA) des Rotors (4.1) verläuft, und zwar derart, dass der erste Spülkanalabschnitt (6.1) deckungsgleich mit der Drehachse (DA) des Rotors (4.1) zu liegen kommt.

3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Spülkanalabschnitt (6.1) rohrförmig mit einem kreisförmigen Außenquerschnitt ausgebildet ist und dass der erste Spülkanalabschnitt (6.1) eine Lagerachse des Rotors (4.1) bildet.

4. Pumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Förderelement (3.3) zumindest abschnittsweise als Hohlwelle (3.3.1) ausgebildet und drehbar auf dem ersten Spülkanalabschnitt (6.1) des Spülkanalsystems (6) gelagert ist.

5. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (3.3.1) des Förderelements (3.3) mit dem Rotor (4.1) gekoppelt ist, um eine Krafteinleitung vom Antriebsmotor (4) in das Förderelement (3.3) zu erreichen.

6. Pumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (4.1) auf die Hohlwelle (3.3.1) aufgesteckt und/oder aufgepresst ist.

7. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorraumeinlass (6a) zentriert im Bereich der der Pumpeinrichtung (3) abgewandten Rotoroberseite (4.1.1) vorgesehen ist.

8. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorraum (5) derart ausgebildet ist, dass das über den Rotorraumeinlass (6a) dem Rotorraum (5) zugeführte Fluid im Rotorraum (5) bezogen auf die Drehachse (DA) des Rotors (4.1) radial nach außen umgelenkt und über die Rotoraußenfläche (4.1.3) nach unten in Richtung des Rotorraumauslass (6b) abgeleitet wird.

9. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderelemente (3.3) zwei ineinander eingreifende Zahnräder sind.

10. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine haubenartige Abdeckung (7) vorgesehen ist, die den Rotorraum (5) ober- und umfangsseitig umschließt und zur Umgebung hin fluiddicht begrenzt.

11. Pumpe nach einem der Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (4.2) des Antriebsmotors (4) umfangseitig um die haubenartige Abdeckung (7) herum angeordnet ist.

12. Verfahren zum Betreiben einer Pumpe (1) umfassend einen Förderkanal (2), durch den ein Fluid förderbar ist, wobei der Förderkanal (2) einen Pumpeneinlass (2.1) und einen Pumpenauslass (2.2) aufweist, wobei zwischen dem Pumpeneinlass (2.1) und dem Pumpenauslass (2.2) eine Pumpeinrichtung (3) zum Fördern des Fluids vorgesehen ist, die eine Saugseite (3.1) und eine Druckseite (3.2) aufweist, wobei die Pumpeinrichtung (3) zwei rotierende, ineinander eingreifende Förderelemente (3.3) aufweist, mittels denen ein Fluidstrom erzeugt wird, wobei ein Antriebsmotor (4) vorgesehen ist, der antriebsmäßig mit zumindest einem Förderelement (3.3) gekoppelt ist, um dieses in Rotation zu versetzen, wobei der Antriebsmotor (4) einen Rotor (4.1) und einen Stator (4.2) aufweist, wobei der Rotor (4.1) des Antriebsmotors (4) in einem gegenüber der Umgebung fluidisch abgedichteten Rotorraum (5) vorgesehen ist, wobei der Rotorraum (5) mit dem geförderten Fluid über ein Spülkanalsystem (6) gespült wird, wobei das Spülkanalsystem (6) einen Rotorraumeinlass (6a) und einen Rotorraumauslass (6b) umfasst, wobei der Fluidstrom von der Druckseite (3.2) der Pumpeinrichtung zu dem Rotorraumeinlass (6a) gefördert wird, der an einer oberen, der Pumpeinrichtung (3) abgewandten Seite des Rotorraums (5) angeordnet ist und nach dem Umfließen des Rotors (4.1) durch den Rotorraumauslass (6b) zum Pumpenauslass (2.2) gefördert wird, wobei der Rotorraumauslass (6b) an einer unteren, der Pumpeinrichtung (3) zugewandten Seite des Rotorraums (5) angeordnet ist, und wobei der gesamte von der Pumpeinrichtung (3) geförderte Fluidstrom von der Druckseite (3.2) der Pumpeinrichtung (3) über einen mehrfach gewinkelten Spülkanalabschnitt entlang der Drehachse (DA) des Rotors oberhalb des Rotors (4.1) in den Rotorraum (5) eingeleitet und nach dem Umfließen des Rotors (4.1) über den Rotorraumauslass (6b) dem Pumpenauslass (2.2) zugeführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zum Spülen des Rotorraums (5) das Fluid entlang der Drehachse (DA) des Rotors an eine der Pumpeinrichtung (3) abgewandte Oberseite des Rotorraums (5) gefördert wird und nach einem Umfließen des Rotors (4.1) entlang der Rotoroberseite (4.1.1) und der Rotorumfangsfläche (4.1.2) an dem Rotorraumauslass (6b) abgeleitet wird.

Claims

1. A pump comprising:

- a conveyor channel (2) through which a fluid can be conveyed, comprising a pump inlet (2.1) and a pump outlet (2.2), a pumping device (3) for pumping the fluid being provided between the pump inlet (2.1) and the pump outlet (2.2), which pumping device has a suction side (3.1) and a discharge side (3.2);

- the pumping device (3) having two rotating conveying elements (3.3) which engage in one another and by means of which a fluid flow is generated;

- a drive motor (4), which is drivingly coupled to at least one conveying element (3.3) in order to set the latter in rotation, the drive motor (4) including a rotor (4.1) and a stator (4.2), the rotor (4.1) of the drive motor (4) being provided in a rotor chamber (5), which is fluidically sealed from the surroundings;

- the pump (1) having a flushing channel system (6) for flushing the rotor chamber (5) with the delivered fluid, and the flushing channel system (6) comprising a rotor chamber inlet (6a) and a rotor chamber outlet (6b);

characterized in that
the flushing channel system (6) is designed in such a way that the fluid flow is delivered from the discharge side (3.2) of the pumping device (3) to the rotor chamber inlet (6a), which is arranged on an upper side of the rotor chamber (5) that faces away from the pumping device (3), and, after flowing around the rotor (4.1), is delivered through the rotor chamber outlet (6b) to the pump outlet (2.2), the rotor chamber outlet (6b) being arranged on a lower side of the rotor chamber (5) that faces the pumping device (3), and the flushing channel system (6) being designed in such a way that the entire fluid flow conveyed by the pumping device (3) is introduced from the discharge side (3.2) of the pumping device (3) via a multi-angled flushing channel portion along the axis of rotation (DA) of the rotor into the rotor chamber (5) above the rotor (4.1) and, after flowing around the rotor (4.1), is supplied to the pump outlet (2.2) via the rotor chamber outlet (6b).

2. The pump according to claim 1, characterized in that a first flushing channel portion (6.1) of the flushing channel system (6) runs along the axis of rotation (DA) of the rotor (4.1) in such a way that the first flushing channel portion (6.1) comes to lie congruently with the axis of rotation (DA) of the rotor (4.1).

3. The pump according to claim 2, characterized in that the first flushing channel portion (6.1) is designed in a tubular manner with a circular outer cross-section and in that the first flushing channel portion (6.1) forms a bearing axis of the rotor (4.1).

4. The pump according to claim 2 or 3, characterized in that at least one conveying element (3.3) is formed at least in portions as a hollow shaft (3.3.1) and is rotatably mounted on the first flushing channel portion (6.1) of the flushing channel system (6).

5. The pump according to claim 4, characterized in that the hollow shaft (3.3.1) of the conveying element (3.3) is coupled to the rotor (4.1) in order to achieve a force introduction from the drive motor (4) into the conveying element (3.3).

6. The pump according to claim 4 or 5, characterized in that the rotor (4.1) is plugged and/or pressed onto the hollow shaft (3.3.1).

7. The pump according to any one of the preceding claims, characterized in that the rotor chamber inlet (6a) is provided in centered fashion in the region of the rotor top side (4.1.1) facing away from the pumping device (3).

8. The pump according to any one of the preceding claims, characterized in that the rotor chamber (5) is designed in such a way that the fluid supplied to the rotor chamber (5) via the rotor chamber inlet (6a) is deflected radially outwards in the rotor chamber (5) with respect to the axis of rotation (DA) of the rotor (4.1) and is discharged downwards via the rotor outer surface (4.1.3) in the direction of the rotor chamber outlet (6b).

9. The pump according to any one of the preceding claims, characterized in that the conveying elements (3.3) are two gear wheels that engage in one another.

10. The pump according to any one of the preceding claims, characterized in that a hood-like cover (7) is provided which encloses the rotor chamber (5) on the upper and circumferential sides and delimits it in fluid-tight manner towards the surroundings.

11. The pump according to claim 10, characterized in that the stator (4.2) of the drive motor (4) is arranged circumferentially around the hood-like cover (7).

12. A method for operating a pump (1) comprising a conveyor channel (2), through which a fluid can be conveyed, the conveyor channel (2) having a pump inlet (2.1) and a pump outlet (2.2), a pumping device (3) being provided between the pump inlet (2.1) and the pump outlet (2.2) for pumping the fluid, which pumping device (3) has a suction side (3.1) and a discharge side (3.2), the pumping device (3) having two rotating conveying elements (3.3), which engage in one another and by means of which a fluid flow is generated, a drive motor (4) being provided which is drivingly coupled to at least one conveying element (3.3) in order to set the latter in rotation, the drive motor (4) having a rotor (4.1) and a stator (4.2), the rotor (4.1) of the drive motor (4) being provided in a rotor chamber (5) which is fluidically sealed from the surroundings, the rotor chamber (5) being flushed with the delivered fluid via a flushing channel system (6), the flushing channel system (6) comprising a rotor chamber inlet (6a) and a rotor chamber outlet (6b), the fluid flow being conveyed from the discharge side (3.2) of the pumping device to the rotor chamber inlet (6a), which is arranged on an upper side of the rotor chamber (5) that faces away from the pumping device (3) and, after flowing around the rotor (4.1), is delivered through the rotor chamber outlet (6b) to the pump outlet (2. 2), the rotor chamber outlet (6b) being arranged on a lower side of the rotor chamber (5) that faces the pumping device (3), and the entire fluid flow conveyed by the pumping device (3) being introduced from the discharge side (3.2) of the pumping device (3) via a multi-angled flushing channel portion along the axis of rotation (DA) of the rotor into the rotor chamber (5) above the rotor (4.1) and, after flowing around the rotor (4.1), being supplied to the pump outlet (2.2) via the rotor chamber outlet (6b).

13. The method according to claim 12, characterized in that for flushing the rotor chamber (5) the fluid is conveyed along the axis of rotation (DA) of the rotor to an upper side of the rotor chamber (5) that faces away from the pumping device (3) and, after flowing around the rotor (4.1) along the rotor upper side (4.1.1) and the rotor circumferential surface (4.1.2), is discharged at the rotor chamber outlet (6b).

Revendications

1. Pompe comprenant :

- un canal de transport (2), à travers lequel un fluide peut être transporté, présentant une entrée de pompe (2.1) et une sortie de pompe (2.2), un dispositif de pompage (3) pour transporter le fluide étant prévu entre l'entrée de pompe (2.1) et la sortie de pompe (2.2) et présentant un côté aspiration (3.1) et un côté refoulement (3.2) ;

- le dispositif de pompage (3) présentant deux éléments de transport (3.3) rotatifs, s'engageant l'un dans l'autre, au moyen desquels un courant de fluide est généré ;

- un moteur d'entraînement (4) qui est couplé en entraînement à au moins un élément de transport (3.3), afin de mettre celui-ci en rotation, le moteur d'entraînement (4) présentant un rotor (4.1) et un stator (4.2), le rotor (4.1) du moteur d'entraînement (4) étant prévu dans un espace de rotor (5) étanche aux fluides par rapport à l'environnement ;

- la pompe (1) présentant un système de canal de rinçage (6) pour rincer l'espace de rotor (5) avec le fluide transporté, le système de canal de rinçage (6) comprenant une entrée d'espace de rotor (6a) et une sortie d'espace de rotor (6b) ;

caractérisée en ce que

le système de canal de rinçage (6) est conçu de telle sorte que le courant de fluide est transporté depuis le côté refoulement (3.2) du dispositif de pompage (3) vers l'entrée d'espace de rotor (6a), disposée sur un côté supérieur de l'espace de rotor (5) détourné du dispositif de pompage (3), et qui, après avoir circulé autour du rotor (4. 1), est transporté vers la sortie de pompe (2.2) à travers la sortie d'espace de rotor (6b), la sortie d'espace de rotor (6b) étant disposée sur un côté inférieur de l'espace de rotor (5) tourné vers le dispositif de pompage (3), et

le système de canal de rinçage (6) est conçu de telle sorte que la totalité du courant de fluide transporté par le dispositif de pompage (3) est introduite dans l'espace de rotor (5) au-dessus du rotor (4.1) depuis le côté refoulement (3.2) du dispositif de pompage (3) via un tronçon de canal de rinçage à angles multiples le long de l'axe de rotation (DA) du rotor et, après avoir circulé autour du rotor (4.1), est amenée à la sortie de pompe (2.2) via la sortie d'espace de rotor (6b).

2. Pompe selon la revendication 1,
caractérisée en ce qu'un premier tronçon de canal de rinçage (6.1) du système de canal de rinçage (6) s'étend le long de l'axe de rotation (DA) du rotor (4.1), et ce de telle sorte que le premier tronçon de canal de rinçage (6.1) vient se placer en coïncidence avec l'axe de rotation (DA) du rotor (4.1).

3. Pompe selon la revendication 2,

caractérisée en ce que le premier tronçon de canal de rinçage (6.1) est de forme tubulaire avec une section transversale extérieure circulaire, et

en ce que le premier tronçon de canal de rinçage (6.1) forme un axe de palier du rotor (4.1).

4. Pompe selon la revendication 2 ou 3,
caractérisée en ce qu'au moins un élément de transport (3.3) est réalisé au moins localement sous forme d'arbre creux (3.3.1) et est logé de manière à pouvoir tourner sur le premier tronçon de canal de rinçage (6.1) du système de canal de rinçage (6).

5. Pompe selon la revendication 4,
caractérisée en ce que l'arbre creux (3.3.1) de l'élément de transport (3.3) est couplé au rotor (4.1), afin d'obtenir une introduction de force du moteur d'entraînement (4) dans l'élément de transport (3.3).

6. Pompe selon la revendication 4 ou 5,
caractérisée en ce que le rotor (4.1) est enfiché et/ou pressé sur l'arbre creux (3.3.1).

7. Pompe selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que l'entrée d'espace de rotor (6a) est prévue de façon centrée au niveau du côté supérieur de rotor (4.1.1) détourné du dispositif de pompage (3).

8. Pompe selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que l'espace de rotor (5) est conçu de telle sorte que le fluide amené à l'espace de rotor (5) via l'entrée d'espace de rotor (6a) est dévié dans l'espace de rotor (5) radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe de rotation (DA) du rotor (4.1) et est évacué vers le bas en direction de la sortie d'espace de rotor (6b) via la surface extérieure de rotor (4.1.3).

9. Pompe selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que les éléments de transport (3.3) sont deux roues dentées s'engageant l'une dans l'autre.

10. Pompe selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce qu'il est prévu un couvercle (7) en forme de capot qui entoure l'espace de rotor (5) sur le côté supérieur et à la périphérie et qui le délimite de manière étanche aux fluides par rapport à l'environnement.

11. Pompe selon la revendication 10,
caractérisée en ce que le stator (4.2) du moteur d'entraînement (4) est disposé à la périphérie autour du couvercle (7) en forme de capot.

12. Procédé pour faire fonctionner une pompe (1) comprenant un canal de transport (2) à travers lequel un fluide peut être transporté, le canal de transport (2) présentant une entrée de pompe (2.1) et une sortie de pompe (2.2), un dispositif de pompage (3) pour transporter le fluide étant prévu entre l'entrée de pompe (2.1) et la sortie de pompe (2.2) et présentant un côté aspiration (3.1) et un côté refoulement (3.2), le dispositif de pompage (3) comprenant deux éléments de transport (3.3) rotatifs, s'engageant l'un dans l'autre, au moyen desquels un courant de fluide est généré, un moteur d'entraînement (4) étant prévu, lequel est couplé en entraînement à au moins un élément de transport (3.3), afin de mettre celui-ci en rotation, le moteur d'entraînement (4) présentant un rotor (4.1) et un stator (4.2), le rotor (4.1) du moteur d'entraînement (4) étant prévu dans un espace de rotor (5) étanche aux fluides par rapport à l'environnement, l'espace de rotor (5) étant rincé avec le fluide transporté via un système de canal de rinçage (6), le système de canal de rinçage (6) comprenant une entrée d'espace de rotor (6a) et une sortie d'espace de rotor (6b),

dans lequel

le courant de fluide est transporté depuis le côté refoulement (3.2) du dispositif de pompage vers l'entrée d'espace de rotor (6a) disposée sur un côté supérieur de l'espace de rotor (5) détourné du dispositif de pompage (3), et, après avoir circulé autour du rotor (4.1), est transporté vers la sortie de pompe (2.2) à travers la sortie d'espace de rotor (6b), la sortie d'espace de rotor (6b) étant disposée sur un côté inférieur de l'espace de rotor (5) tourné vers le dispositif de pompage (3),

la totalité du courant de fluide transporté par le dispositif de pompage (3) est introduite dans l'espace de rotor (5) au-dessus du rotor (4.1) depuis le côté refoulement (3.2) du dispositif de pompage (3) via un tronçon de canal de rinçage à angles multiples le long de l'axe de rotation (DA) du rotor et, après avoir circulé autour du rotor (4.1), est amenée à la sortie de pompe (2.2) via la sortie d'espace de rotor (6b).

13. Procédé selon la revendication 12,
caractérisé en ce que, pour le rinçage de l'espace de rotor (5), le fluide est transporté le long de l'axe de rotation (DA) du rotor vers un côté supérieur de l'espace de rotor (5) détourné du dispositif de pompage (3) et, après avoir circulé autour du rotor (4.1) le long du côté supérieur de rotor (4.1.1) et de la surface périphérique de rotor (4.1.2), est évacué vers la sortie d'espace de rotor (6b).

Zeichnung