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EP 1 286 055 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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08.02.2006 Patentblatt 2006/06 |
(22) |
Anmeldetag: 31.07.2002 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC):
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(54) |
Nassläuferpumpe
Wet rotor pump
Pompe à rotor mouillé
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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DE ES FR GB IT |
(30) |
Priorität: |
18.08.2001 DE 10140613
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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26.02.2003 Patentblatt 2003/09 |
(73) |
Patentinhaber: Pierburg GmbH |
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41460 Neuss (DE) |
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(72) |
Erfinder: |
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- Knoll, Andreas
44263 Dortmund (DE)
- Weinert, Michael
04703 Leisnig (DE)
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(74) |
Vertreter: von Kirschbaum, Alexander et al |
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Postfach 10 22 41 50462 Köln 50462 Köln (DE) |
(56) |
Entgegenhaltungen: :
DE-A- 1 811 430 FR-A- 1 272 780 US-A- 3 433 164
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FR-A- 1 157 493 FR-A- 1 414 030 US-A- 3 853 429
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft eine Naßläuferpumpe, d.h. eine Pumpen-Motor-Einheit, die beispielsweise
aus einer Kreiselpumpe und einem elektrischen Gleichstrommotor besteht. Derartige
Naßläuferpumpen sind insbesondere zur Kühlmittelförderung in Kraftfahrzeugmotoren
geeignet.
[0002] Aus DE 195 45 561 ist eine Naßläuferpumpe mit einem Pumpenrad bekannt, das ein Fördermedium
durch einen Ansaugkanal ansaugt und in Richtung eines Abgabekanals fördert. Das Pumpenrad
ist auf einer Welle befestigt. Auf derselben Welle ist ein Motorläufer eines Motors
befestigt. Zur Kühlung des Motors und ggf. vorgesehener elektronischer Bauteile wird
das Fördermedium verwendet, das den Motorläufer umströmt. Zur Förderung elektrisch
leitfähiger Flüssigkeiten ist der Motorläufer mit einem Spalttopf umgeben. Das Ständerpaket
des Motors mit den Wicklungen ist außerhalb des Spalttopfs, der vorzugsweise aus Kunststoff
besteht, angeordnet. Durch den Spalttopf, durch den zwischen dem Motorläufer und der
Topfinnenseite eine Spalt ausgebildet ist, in dem in dem Fördermedium strömen kann,
ist ein Abdichten des Motorläufers gegenüber der Umgebung gewährleistet. Naßläuferpumpen,
die zur Förderung von elektrisch nicht leitfähigen Flüssigkeiten, wie beispielsweise
Benzin, eingesetzt werden, weisen keinen Spalttopf auf, da ein Abdichten gegenüber
dem Ständerpaket und den Wicklungen nicht erforderlich ist.
[0003] Die gemeinsame den Motorläufer und das Pumpenrad tragende Welle ist durch zwei Radiallager
im Bereich des Pumpenrades bzw. am gegenüberliegenden Ende der Welle im Spalttopf
oder einem Gehäuse gelagert. Auf Grund von in dem Fördermedium auftretenden Druckdifferenzen
treten Axialkräfte auf. Zusätzlich werden von dem Motor auf Grund der Magnetkräfte
Axialkräfte auf die Welle übertragen. Zur axialen Lagerung ist es bekannt, ein Axiallager
am Läufer zu befestigen, das sich an einem im Spalttopf eingesetzten Lagersitz abstützt.
Sowohl als Radial- als auch als Axiallager können bei Naßläuferpumpen nur Gleitlager
eingesetzt werden, da die Lebensdauer von Kugel- und Rollenlagern innerhalb von Flüssigkeiten
zu gering ist. Das Vorsehen eines Axiallagers zwischen Spalttopf und Läufer erhöht
den Montageaufwand der Naßläuferpumpe.
[0004] Aus US 3,433,164 A, DE 18 11 430 A und FR 1 157 493 A sind jeweils Naßläuferpumpen
bekannt, deren jeweiliges Pumpenrad im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung
des angesaugten Fiuids über ein Lager gegen die Kanalwand des Ansaugkanals anläuft.
[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, die axiale Lagerung der Welle einer Naßläuferpumpe
zu vereinfachen und den Montageaufwand zu verringern.
[0006] Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.
[0007] Erfindungsgemäß weist die Naßläuferpumpe ein innerhalb des Ansaugkanals vorgesehenes
Abstützelement auf. Das Abstützelement, das in Strömungsrichtung dem Pumpenrad vorgeschaltet
ist, dient zur Aufnahme von Axialkräften. Hierzu weist das Abstützelement eine Anlauffläche
auf, gegen die eine Anströmfläche des Pumpenrades anläuft. Das erfindungsgemäße Axiallager
weist somit lediglich eine Anlauffläche auf, da festgestellt wurde, dass die auftretenden
Axialkräfte bei Naßläuferpumpen auf Grund der Druckdifferenz zwischen Ansaugkanal
und dem hinter dem Pumpenrad, d.h. im Bereich des Motorläufers, angeordneten Raums
nur entgegen der Strömungsrichtung des Fördermediums wirken. Eine Anlauffläche zur
Aufnahme von Axialkräften ist somit ausreichend. Auch die auf Grund magnetischer Kräfte
durch den Elektromotor hervorgerufenen Axialkräfte weisen bei der Montage des Motors
in dieselbe Richtung.
[0008] Durch das Vorsehen eines Abstützelementes in dem Ansaugkanal ist die Montage der
Naßläuferpumpe erheblich vereinfacht, da beim Zusammenbau der Pumpe die Anströmfläche
des Pumpenrads automatisch an der Anlauffläche des Abstützelementes anliegt und somit
die axiale Lagerung der Welle gewährleistet ist. Ein gesonderter Einbau eine zusätzlichen
Axiallagers ist nicht erforderlich. Somit ist auch ein zusätzlicher Lagersitz nicht
erforderlich.
[0009] Zur weiteren Verbesserung der Montierbarkeit der erfindungsgemäßen Naßläuferpumpe
trägt das Abstützelement ein Radiallager der Welle. Vorzugsweise weist das Abstützelement
hierzu eine zylindrische Öffnung auf, in der ein Radiallager vorgesehen ist. Da bei
Naßläuferpumpen vorzugsweise Gleitlager eingesetzt werden, handelt es sich bei dem
Radiallager vorzugsweise um eine in die Öffnung des Abstützelements eingesetzte Lagerhülse.
Zur Montage wird somit die Welle, auf der das Pumpenrad vormontiert ist, in die Öffnung
des Abstützelements eingesteckt. Hierbei erfolgt gleichzeitig die axiale Lagerung
der Welle, da beim Einstecken der Welle die Anströmfläche des Pumpenrades an die Anlauffläche
des Abstützelements angelegt wird. Somit ist innerhalb eines Montageschrittes gleichzeitig
die radiale und die axiale Lagerung der Pumpenwelle erfolgt.
[0010] Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme
auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
[0011] Es zeigen:
- Fig. 1
- eine prinzipielle schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Naßläuferpumpe,
und
- Fign.2-4
- bevorzugte Ausführungsformen einer Anströmfläche.
[0012] Die Naßläuferpumpe weist ein Pumpenrad 10 auf, durch dessen Drehung Medium in Richtung
eines Pfeils 12 durch einen Ansaugkanal 14 angesaugt und in Richtung eines Pfeils
16 durch einen Abgabekanal 18 gefördert wird. Der Ansaugkanal 14 und der Abgabekanal
18 sind Teil eines Pumpendeckels 20, in dem das Pumpenrad 10 angeordnet ist. Das Pumpenrad
10 ist mit einer Welle 22 fest verbunden.
[0013] Zum Antrieb des Pumpenrades ist mit der Welle 22 ein Motorläufer 24 eines Motors
26 fest verbunden. Der Motorläufer 24 ist von einem Wicklungen 28 aufweisenden Ständerpaket
30 umgeben. Das Ständerpaket 30 ist gegenüber dem Motorläufer bzw. Rotor 24 axial
in Fig. 1 nach links versetzt, so dass der magnetische Axialzug in dieselbe Richtung
wie der hydraulische Axialzug wirkt.
[0014] Zur Kühlung des Motors 26 dient das von dem Pumpenrad 10 geförderte Medium. Hierzu
gelangt das Medium in Förderrichtung 12 hinter das Pumpenrad 10 in eine Läuferkammer
32. Bei der Förderung von elektrisch leitfähiger Flüssigkeit muss verhindert werden,
dass die Wicklungen 28 oder andere elektronische Bauteile mit dem Fördermedium in
Kontakt kommen. Hierzu ist der Motorläufer 24 mit einem Spalttopf 34 umgeben. Durch
den Spalttopf 34 ist ein schmaler Spalt zwischen dem Motorläufer 24 und einer Innenseite
des Spalttopfs 34 ausgebildet. Der Spalttopf 34 ist mit einer Gehäusehälfte 36 verbunden
und gegenüber dieser abgedichtet. Der Spalttopf 34 und die Gehäusehälfte 36 können
auch eine Einheit bilden. Eine zweite Gehäusehälfte 38 ist mit der ersten Gehäusehälfte
36 verbunden und umschließt den Motor 26.
[0015] Die Lagerung der Welle 22 erfolgt in einem ersten Radiallager 40, das eine in dem
Spalttopf 34 gehaltene Lagerhülse 42 aufweist. Das gegenüberliegende Wellenende, an
dem das Pumpenrad 10 befestigt ist, ist erfindungsgemäß in einem Abstützelement 44
gelagert. Hierzu weist das Abstützelement eine Öffnung 46 auf. Die Öffnung 46 ist
zylindrisch und koaxial zu der Welle 22. In der Öffnung 46 ist eine Lagerhülse 48
angeordnet, durch die ein Gleitlager in dem Abstützelement 44 ausgebildet ist.
[0016] Die axiale Lagerung der Welle 22 erfolgt erfindungsgemäß durch die an dem Abstützelement
vorgesehene, zur Welle 22 im wesentlichen radial verlaufende Anlauffläche. Bei der
Anlauffläche handelt es sich um einen die Öffnung 46 umgebenden Kreisring. Gegen die
Anlauffläche läuft eine Anströmfläche 52 des Pumpenrades 10 an, d.h. eine in Richtung
des Ansaugkanals 14 entgegen der Strömungsrichtung 12 weisende Fläche. Da die auftretenden
Axialkräfte auf Grund der Druckdifferenz zwischen Ansaugkanal 14 und Läuferkammer
32 entgegen der Strömungsrichtung 12 weisen, ist es ausreichend, als Axiallager eine
Anlauffläche an dem Abstützelement vorzusehen. Axialkräfte in die andere Richtung,
d.h. in der Figur nach rechts, treten nicht auf. Auch die durch den Motor 26 hervorgerufenen
Axialkräfte weisen in der Figur nach links oder sind kleiner als die durch die Druckdifferenz
auftretenden Kräfte.
[0017] Die Anströmfläche 52 ist vorzugsweise konvex (Fig. 2) ausgebildet, kann jedoch durch
Geometrieelemente wie z.B. Nuten o.ä. (Fig. 3,4), die einer verbesserten Benetzung
der Kontaktfläche zwischen Anlauffläche 50 und Anströmfläche 52 dienen, ergänzt sein
und berührt eine ebene, radial verlaufende Anlauffläche 50. Ggf. ist die Anlauffläche
50 konkav ausgebildet, so dass zusätzlich eine radiale Ausrichtung des Pumpenrades
10 erfolgt. Die Gestaltung von Anströmfläche 52 und Anlauffläche 50 können auch umgekehrt
sein.
[0018] Das Abstützelement 44 ist über Stege 54 mit dem Ansaugrohr 14 verbunden. Vorzugsweise
sind am Umfang des zur Mittelachse der Welle 22 rotationssymmetrischen Abstützelements
drei Stege 54 vorgesehen. Die Außenkontur des Abstützelements 44 ist vorzugsweise
stromlinienförmig, so dass das in Richtung des Pfeils 12 strömende Medium von dem
Abstützelement auf das Pumpenrad 10 gelenkt wird.
[0019] Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die angeströmte Seite des Abstützelements
im Querschnitt teilellipsenförmig ausgebildet.
[0020] Zur Montage wird zuerst der Läufer 24 und das Pumpenrad 10 auf die Welle 22 aufgesteckt.
Zur Fixierung können Nuten o.dgl. vorgesehen sein. Das Pumpenrad 10 wird so weit auf
die Welle 22 aufgesteckt, bis es an einer Schulter 58 anstößt. Anschließend wird das
Wellenende 60 der Welle 22 in die in dem Abstützelement 44 angeordnete Lagerhülse
48 eingesteckt. Nach dem Einstecken der Welle 22 in die Hülse 48 liegt die Anströmfläche
52 des Pumpenrades 10 an der Anlauffläche 50 des Abstützelements 44 an. Durch die
Lagerung der Welle 22 im Bereich des Pumpenrades 10 ist eine sehr genaue Positionierung
des Pumpenrades 10 in dem Pumpendeckel 20 möglich. Hierdurch ist ein minimaler Leckspalt
gewährleistet. Da das Abstützelement 44 erfindungsgemäß über Stege 54 mit dem Ansaugkanal
14 verbunden ist, ist die Lage der Öffnung 46 bzgl. des Pumpendeckels 20 definiert.
Somit ist Lage des Pumpenrades 10 gegenüber dem Pumpendeckel 20 eindeutig definiert.
Durch diese Positionierung des Lagersitzes an dem Wellenende 60 kann insbesondere
auch eine größere Unwucht des Pumpenrades 10 toleriert werden.
1. Naßläuferpumpe, insbesondere zur Kühlmittelförderung in KraftfahrzeugMotoren, mit
einem in Förderrichtung (12) einem Ansaugkanal (14) nachgeschalteten Pumpenrad (10),
einem über eine gemeinsame Welle (22) mit dem Pumpenrad (10) verbundenen Motorläufer
(24),
einem den Motorläufer (24) umgebenden Spalttopf (34), wobei der Motorläufer (24) zur
Kühlung von Fördermedium umspült wird, und
mindestens einem Radiallager (40,48),
gekennzeichnet durch
ein innerhalb des Ansaugkanals (14) vorgesehenes Abstützelement (44) mit einer Anlauffläche
(50), gegen die eine Anströmfläche (52) des Pumpenrades (10) zur Aufnahme von Axialkräften
anläuft.
2. Naßläuferpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlauffläche (50) und/oder die Anströmfläche (52) radial zur Welle (22) verlaufen.
3. Naßläuferpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlauffläche (50) oder die Anströmfläche (52) konvex ist.
4. Naßläuferpumpe nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlauffläche (50) oder vorzugsweise die Anströmfläche (52) durch Geometrieelemente
zur Schmierungsverbesserung ergänzt sind.
5. Naßläuferpumpe nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (44) ein Radiallager (48) der Welle (22) trägt.
6. Naßläuferpumpe nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (44) über Stege (54) mit dem Ansaugkanal (14) verbunden ist.
1. A wet-type rotor pump, particularly for feeding coolant in motorcar engines, comprising
a pump wheel (10) downstream of an intake channel (14) in feed direction (12),
a motor armature (24) connected with the pump wheel (10) via a common shaft (22),
a slit pot (34) surrounding the motor armature (24), feed medium flowing around the
motor armature (24) for cooling, and
at least one radial bearing (40,48),
characterized by
a supporting element (44) provided in the intake channel (14) and comprising an abutting
surface (50) on which a flow surface (52) of the pump wheel (10) abuts to take up
axial forces.
2. The wet-type rotor pump according to claim 1, characterized in that the abutting surface (50) and/or the flow surface (52) extend radially to the shaft
(22).
3. The wet-type rotor pump according to claim 1 or 2, characterized in that the abutting surface (50) or the flow surface (52) is convex.
4. The wet-type rotor pump according to one of claims 1-3, characterized in that the abutting surface (50) or preferably the flow surface (52) is supplemented by
geometric elements serving to improve the lubrication.
5. The wet-type rotor pump according to one of claims 1-4, characterized in that the supporting element (44) supports a radial bearing (48) of the shaft (22).
6. The wet-type rotor pump according to one of claims 1-5, characterized in that the supporting element (44) is connected with the intake channel (14) via webs (54).
1. Pompe à rotor noyé, en particulier pour refouler du liquide de refroidissement dans
des moteurs de véhicules, comportant
une roue de pompe (10) montée en aval d'un canal d'entrée (14) dans le sens de refoulement
(12),
un rotor de moteur (24) relié à la roue de pompe (10) par l'intermédiaire d'un arbre
commun (22),
une chemise d'entrefer (34) entourant le rotor de moteur (24), le rotor de moteur
(24) étant entouré de fluide à refouler pour le refroidissement, et
au moins un palier radial (40, 48),
caractérisée par
un élément de support (44) prévu à l'intérieur du canal d'entrée (14) comportant une
surface d'appui (50) contre laquelle s'appuie une surface d'afflux (52) de la roue
de pompe (10) pour l'absorption de forces axiales.
2. Pompe à rotor noyé selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface d'appui (50) et/ou la surface d'afflux (52) s'étendent radialement par
rapport à l'arbre (22).
3. Pompe à rotor noyé selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la surface d'appui (50) et/ou la surface d'afflux (52) est convexe.
4. Pompe à rotor noyé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la surface d'appui (50) ou de préférence la surface d'afflux (52) sont complétées
par des éléments géométriques pour améliorer la lubrification.
5. Pompe à rotor noyé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'élément de support (44) porte un palier radial (48) de l'arbre (22).
6. Pompe à rotor noyé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'élément de support (44) est relié au canal d'entrée (14) par des entretoises (54).