Elektrohydraulisches Motorpumpenaggregat

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein elektrohydraulisches Motorpumpenaggregat gemäß Oberbegriff Anspruch 1.

[0002] Derartige Aggregate werden beispielsweise an Kränen oder Werkzeugmaschinen zur Versorgung hydraulischer Verbraucher, z.B. Zylinder, Motoren, Stellantrieben und dgl. in großem Umfang verwendet, wobei sich eine weitgehend standardisierte Bauweise durchgesetzt hat, bei der der elektrische Unteröl-Motor mit stehender Welle und oberhalb der Ölpumpe in das gemeinsame, das Ölreservoir bildende Gehäuse eingesetzt ist. Bekannt sind derartige Aggregate aus EP-A-0 198 250, EP-A-0 284 746 und DE-A 24 13 691. Dieses Bauprinzip ist auch bei anderen Aggregaten üblich, in denen eine Flüssigkeit mittels einer Pumpe und eines in der Flüssigkeit laufenden Elektromotors gepumpt wird (GB-A-20 29 505). Da in dem elektrohydraulischen Motorpumpenaggregat das Gehäuse die gesamte Ölmenge (Nutzvolumen und Totvolumen) aufnimmt, die zum Versorgen der Verbraucher erforderlich ist, bewegt sich der Ölspiegel im Gehäuse verbrauchsabhängig aufund abwärts. Dieser Unterschied zwischen dem höchsten und dem niedrigsten Ölspiegel bestimmt das Nutzvolumen. Die Größe des Nutzvolumens hat Einfluß auf die Behältergröße und damit die Gesamtgröße des Aggregats. Da das Öl die im Gehäuse vorliegende und die vom Elektromotor abgegebene Wärme aufnehmen muß, und zusätzlich durch seine Arbeit Wärme aufnimmt, und da die Standzeit und Qualität des Öls durch die Wärmeaufnahme beeinflußt sind bzw. das Öl gegen kurzzeitige Überhitzung sehr empfindlich ist, darf der Ölspiegel nur bis zu den oberen Wickelköpfen des Elektromotors absinken. Ganz freigelegte Wickelköpfe könnten sonst zur lokalen Überhitzung des Öls führen. Es ist deshalb im Regelfall ein in Relation zum Nutzvolumen zu großes Gehäuse notwendig.

[0003] Aus EP-A-0 297 274 ist ein Motorpumpenaggregat einer anderen Art bekannt, in dem ein Spaltmotor mit Wasserfüllung unterhalb der Pumpe im Gehäuse angeordnet ist. Eine untere Gehäusehälfte enthält eine abgedichtete, mit Öl gefüllte Kammer zum Schmieren der Lager im Aggregat. Das eigentliche Fördermedium des Motorpumpenaggregats gelangt zu keinem Zeitpunkt in den unteren Teil des Gehäuses.

[0004] Bei einem aus DE-A-32 37 967 bekannten Motorpumpenaggregat ist die Pumpe oben auf dem Elektromotor angeordnet, der seinerseits mit Distanzfüßen auf dem Gehäuseboden steht. Zumindest ein Teil des Ölvorrats befindet sich als Totvolumen unterhalb des Elektromotors.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrohydraulisches Motorpumpenaggregat der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei gleicher Gehäusegröße ein erheblich größeres Ölnutzvolumen bzw. bei gegebenem Ölnutzvolumen ein deutlich niedrigeres Gehäuse ermöglicht.

[0006] Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

[0007] Da der Ölspiegel nur bis etwa auf die Höhe der oberen Wickelköpfe des Unteröl-Elektromotors absinken sollte, ergibt sich durch die Plazierung des Elektromotors nahe beim Boden des Gehäuses bei gegebener Behältergröße ein deutlich größeres Nutzvolumen. Dadurch ist der Einsatzbereich des Aggregats erweitert. Wird hingegen ein gegebenes Nutzvolumen benötigt, dann läßt sich das Gehäuse bei tief plaziertem Elektromotor deutlich niedriger bauen, was unter den häufig beengten Platzverhältnissen beim Einsatz solcher Aggregate ein wichtiger Vorteil ist. Bei vergrößertem Nutzvolumen bleibt die Auswirkung unvermeidbarer Hydraulikölverluste während des Betriebes unkritisch. Durch das vergrößerte Nutzvolumen lassen sich mehr Verbraucher oder Verbraucher mit stärkerem Verbrauch versorgen. Schließlich wird das Öl besser gegen lokale Überhitzungen geschützt. Es zeigt sich beispielsweise, daß bei gegebener Gehäusegröße nur durch Vertauschung der bisher standardisierten Positionen des Unteröl-Elektromotors und der Ölpumpe das Nutzvolumen verdoppelt wird.

[0008] Die Bauweise gemäß Anspruch 2 ist vorteilhaft, weil selbst nach Absinken des Ölspiegels bis unter die Ölpumpe die oberen Statorwickelköpfe des Unteröl-Elektromotors mit Hydrauliköl bedeckt bleiben.

[0009] Eine stabile Festlegung des Unteröl-Elektromotors ist gemäß Anspruch 3 gegeben. Die vom Unteröl-Elektromotor abgegebene Wärme wird nicht nur in das Hydrauliköl übertragen, sondern auch über die Wärmeübertragungshülse in den Gehäuseteil und von diesem an die Umgebungsluft.

[0010] Die Ausführungsform gemäß Anspruch 4 ist herstellungs- und montagetechnisch günstig. Die zusätzliche Trennfuge ermöglicht die problemlose Montage der Ölpumpe.

[0011] Gemäß Anspruch 5 hat die Endplatte der Wärmeübertragungshülse eine Doppelfunktion, da sie zur Gestaltfestigkeit der Hülse beiträgt und die Ölpumpe lagert. Zweckmäßigerweise ist auch eine Drehlagerung der Welle des Unteröl-Elektromotors in der Endplatte vorgesehen.

[0012] Je nach Einsatzzweck des Aggregats, des Förderverhaltens, der erforderlichen Fördermengen bzw. -drücke, sind die Alternativen der Ansprüche 6 oder 7 vorteilhaft.

[0013] Um die in das Hydrauliköl eingebrachte Wärme wirkungsvoll abführen zu können, und um das Aggregat für Dauerbetrieb auszulegen, sind die Maßnahmen von Anspruch 8 zweckmäßig.

[0014] Um Schäden am Unteröl-Elektromotor bzw. einer Zerstörung des Hydrauliköls durch lokale Überhitzung vorzubauen, ist die Ausführungsform gemäß Anspruch 9 zweckmäßig. Der Schwimmerschalter betätigt entweder eine Warneinrichtung und/oder unterbricht die Stromversorgung für den Unteröl-Elektromotor.

[0015] Anhand der Zeichnung wird eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes erläutert.

[0016] Fig. 1 ist ein Längsteilschnitt eines elektrohydraulischen Motorpumpenaggregats.

[0017] Das elektrohydraulische Motorpumpenaggregat A gemäß Fig. 1 weist in einem stehenden Gehäuse G einen Unteröl-Elektromotor M als Antriebsquelle für eine Ölpumpe P auf. Im Hinblick auf einen Dauerbetrieb des Aggregats A kann außen auf dem Gehäuse G ein Kühlgebläse F, z.B ein Lüfterrad, vorgesehen sein, das entweder einen eigenen Antrieb besitzt oder direkt von dem Unteröl-Elektromotor M angetrieben wird. Ein nur für intermittierenden Betrieb ausgelegtes Aggregat A könnte auch ohne das Kühlgebläse F ausgebildet sein.

[0018] Das Gehäuse G weist einen Gehäuseoberteil 1 mit einer Abdeckkappe 2 für das Kühlgebläse F auf. Der Gehäuseoberteil 1 ist auf einen Gehäuseunterteil 3 aufgepreßt und wird durch Spannschrauben 16 gesichert. Der Gehäuseunterteil 3 ist zweckmäßigerweise ein Gußformteil, z.B. aus Leichtmetall oder einer leichten Metallegierung, und wird durch einen Boden 4 nach unten verschlossen, z.B. durch eine eingesetzte Blechplatte.

[0019] Der Unteröl-Elektromotor M, zweckmäßigerweise ein Asynchronmotor, ist nahe dem Boden 4 mit stehender Welle 10 in den Gehäuseunterteil 3 eingebaut. Er besteht u.a. aus einem Stator 6 mit oberen und unteren Statorwickelköpfen 7 und einem Läufer 8. Zwischen dem Außenumfang des Läufers 8 und dem Innenumfang des Stators 6 ist ein Spalt 9 vorgesehen. Der Stator 6 ist in eine Wärmeübertragungshülse 5 eingepreßt, während der Läufer 8 auf die Welle 10 aufgepreßt ist.

[0020] Der Unteröl-Elektromotor M wird mit stehender Welle 10 eingebaut. Das Aggregat A wird in der in Fig. 1 gezeigten stehenden Lage verwendet. Die Welle 10 ist im Boden 4 in einem Lager 11, z.B. einem Gleitlager, drehgelagert. An ihrem oberen Ende ist die Welle 10 hingegen in einem weiteren Lager 13, z.B. einem Wälzlager, in einer Endplatte 5' der Wärmeübertragungshülse 5 gelagert.

[0021] Die Ölpumpe P ist bei der gezeigten Ausführungsform eine Zahnradpumpe, die mit ihrem Gehäuse 14 auf der Oberseite der Endplatte 5' befestigt ist und mittels einer Hilfswelle 12 angetrieben wird, die mit der Welle 10 gekuppelt ist. Die Hilfswelle 12 könnte jedoch auch Teil der Welle 10 sein. Die Hilfswelle 12 setzt sich bei dieser Ausführungsform nach oben bis zum Kühlgebläse F fort. Vom Gehäuse 14 der Ölpumpe P führt eine Druckleitung 15 unten aus dem Gehäuse G heraus. Die Ölrückführung ist in dieser Darstellung nicht erkennbar. Die Ölpumpe P saugt durch einen ggfs. weiter als gezeigt nach unten greifenden Stutzen 17 an.

[0022] Zwischen der Wärmeübertragungshülse 5 und dem unteren Gehäuseteil 3 ist eine Trennfuge vorgesehen, in deren Bereich die Wärmeübertragungshülse 5 großflächig mit dem unteren Gehäuseteil 3 in Verbindung steht, um eine Wärmeübertragungsbrücke 18 auszubilden. Ein Schwimmerschalter 19 kann vorgesehen sein, um bei Absinken des Ölspiegels N auf eine bestimmte Tiefe die Stromversorgung für den Unteröl-Elektromotor M abzuschalten oder ein Warnsignal zu initiieren.

[0023] Zum Versorgen von an die Druckleitung 15 angeschlossenen Verbrauchern steht ein Nutzvolumen an Hydrauliköl zur Verfügung, das durch die Differenz zwischen der höchsten Lage des Ölspiegels N und einer tiefsten Lage bestimmt wird, die entweder eingestellt ist durch die Position des Schwimmerschalters 19 oder gerade so tief liegt, daß die oberen Statorwickelköpfe 7 nicht freiliegen.

[0024] Anstelle einer als Zahnradpumpe ausgebildeten Ölpumpe P könnte auch eine Flügelpumpe, eine Axialkolbenpumpe oder eine Radialkolbenpumpe mit wenigstens einem Pumpenelement eingebaut sein. Die den Stator 6 aufnehmende Wärmeübertragungshülse 5 könnte ferner einstückig mit dem Gehäuseunterteil 3 vereinigt sein, sofern andere konstruktive Maßnahmen getroffen sind, die eine einfache Montage der Ölpumpe P im Aggregat A ermöglichen.

Ansprüche

1. Elektrohydraulisches Motorpumpenaggregat (A) zur Versorgung wenigstens eines externen Verbrauchers mit Hydrauliköl im Kreislauf, mit einem Unteröl-Elektromotor (M) mit stehender Welle (10, 12) und mit wenigstens einer von der Welle antreibbaren Ölpumpe (P) in einem gemeinsamen Gehäuse (G), das einen Ölvorrat für die Ölpumpe und zum Kühlen des Unteröl-Elektromotors enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Unteröl-Elektromotor (M) nahe des Bodens (4) des Gehäuses (G) und die Ölpumpe (P) oberhalb des Unteröl-Elektromotors (M) angeordnet sind.

2. Elektrohydraulisches Motorpumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unteröl-Elektromotor (M) ein Asynchronmotor mit beidendigen Statorwickelköpfen (7) ist, und daß die Pumpe (P) oberhalb der oberen Statorwickelköpfe (7) angeordnet ist.

3. Elektrohydraulisches Motorpumpenaggregat nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der den Läufer (8) umgebende Stator (6) in einer topfförmigen Wärmeübertragungshülse (5) angeordnet ist, die über eine metallische Wärmebrücke (18) mit einem Gehäuseteil (3), vorzugsweise einem Gehäuseunterteil, verbunden ist.

4. Elektrohydraulisches Motorpumpenaggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Wärmeübertragungshülse (5) und dem Gehäuseteil (3) eine Trennfuge mit aneinanderliegenden Wärmeübertragungsflächen als Wärmebrücke (18) vorgesehen ist.

5. Elektrohydraulisches Motorpumpenaggregat nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölpumpe (P) auf einer Endplatte (5') der Wärmeübertragungshülse (5) angeordnet ist.

6. Elektrohydraulisches Motorpumpenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölpumpe (P) eine einfache oder mehrfache Zahnrad- oder Flügelpumpe ist.

7. Elektrohydraulisches Motorpumpenaggregat nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölpumpe (P) mindestens ein Radialkolben-Pumpenelement aufweist.

8. Elektrohydraulisches Motorpumpenaggregat nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß außen an einem Gehäuseoberteil (1) ein Kühllüfter (F) vorgesehen ist, vorzugsweise mit einem von der Welle (10, 12) antreibbaren Lüfterrad.

9. Elektrohydraulisches Motorpumpenaggregat nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einer das Öl-Nutzvolumen vorbestimmenden Höhenlage ein Schwimmerschalter (19) angeordnet und mit einem Alarmgeber und/oder der Stromversorgung des Unteröl-Elektromotors (M) verknüpft ist.

Claims

1. Electrohydraulic motor-pump unit (A) for supplying at least one external load with hydraulic oil in a circuit, having an oil-immersed electric motor (M) with an upright shaft (10, 12) and having at least one oil pump (P) that can be driven by the shaft in a common housing (G), which contains an oil supply for the oil pump and for cooling the oil-immersed electric motor, characterized in that the oil-immersed electric motor (M) is arranged close to the bottom (4) of the housing (G), and the oil pump (P) is arranged above the oil-immersed electric motor (M).

2. Electrohydraulic motor-pump unit according to Claim 1, characterized in that the oil-immersed electric motor (M) is an asynchronous motor with stator winding overhangs (7) at both ends, and in that the pump (P) is arranged above the upper stator winding overhangs (7).

3. Electrohydraulic motor-pump unit according to Claims 1 and 2, characterized in that the stator (6) surrounding the rotor (8) is arranged in a pot-like heat transfer sleeve (5), which is connected by a metallic heat bridge (18) to a housing part (3), preferably a lower housing part.

4. Electrohydraulic motor-pump unit according to Claim 3, characterized in that between the heat transfer sleeve (5) and the housing part (3) there is provided a joint with heat transfer faces resting on one another as a heat bridge (18).

5. Electrohydraulic motor-pump unit according to at least one of Claims 1 to 4, characterized in that the oil pump (P) is arranged on an end plate (5') of the heat transfer sleeve (5).

6. Electrohydraulic motor-pump unit according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the oil pump (P) is a single or multiple gear or vane pump.

7. Electrohydraulic motor-pump unit according to at least one of Claims 1 to 5, characterized in that the oil pump (P) has at least one radial piston pump element.

8. Electrohydraulic motor-pump unit according to at least one of Claims 1 to 7, characterized in that a cooling fan (F), preferably with an impeller that can be driven by the shaft (10, 12), is arranged on the outside of an upper housing part (1).

9. Electrohydraulic motor-pump unit according to at least one of Claims 1 to 8, characterized in that a float switch (19) is arranged at a height which predetermines the useful oil volume, and is linked to an alarm transmitter and/or the power supply of the oil-immersed electric motor (M).

Revendications

1. Unité de pompage électro-hydraulique (A) pour alimenter au moins un récepteur externe en huile hydraulique dans le circuit, comportant un moteur électrique à bain d'huile (M) à arbre vertical (10, 12) et comportant au moins une pompe à huile (P) pouvant être entraînée par l'arbre dans un carter commun (G) qui contient une réserve d'huile pour la pompe à huile et pour le refroidissement du moteur électrique à bain d'huile, caractérisée en ce que le moteur électrique à bain d'huile (M) est disposé à proximité du fond (4) du carter (G) et la pompe à huile (P) au-dessus du moteur électrique à bain d'huile (M).

2. Unité de pompage électro-hydraulique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moteur électrique à bain d'huile (M) est un moteur asynchrone comportant aux deux extrémités des têtes de bobines de stator (7), et que la pompe (P) est disposée au-dessus des têtes de bobines de stator (7) supérieures.

3. Unité de pompage électro-hydraulique selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le stator (6) entourant le rotor (8) est disposé dans une douille de transfert thermique (5) en forme de pot, qui par l'intermédiaire d'un pont thermique (18) métallique est reliée à une pièce de carter (3), de préférence une pièce de carter inférieure.

4. Unité de pompage électro-hydraulique selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'un joint de séparation ayant des surfaces de transfert thermique mutuellement juxtaposées est prévu en tant que pont thermique (18) entre la douille de transfert thermique (5) et la pièce de carter (3).

5. Unité de pompage électro-hydraulique selon au moins l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la pompe à huile (P) est disposée sur une plaque d'extrémité (5') de la douille de transfert thermique (5).

6. Unité de pompage électro-hydraulique selon au moins Tune des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la pompe à huile (P) est une pompe à engrenage ou à ailettes simple ou multiple.

7. Unité de pompage électro-hydraulique selon au moins Tune des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la pompe à huile (P) présente au moins un élément de pompage à piston radial.

8. Unité de pompage électro-hydraulique selon au moins Tune des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'à l'extérieur sur une pièce de carter supérieure (1) est prévu un ventilateur de refroidissement (F), présentant de préférence une roue de ventilateur pouvant être entraînée par l'arbre (10, 12).

9. Unité de pompage électro-hydraulique selon au moins Tune des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'un interrupteur à flotteur (19) est disposé à une hauteur prédéfinie dans le volume d'huile utile et est relié à un transmetteur d'alarme et/ou à l'alimentation électrique du moteur électrique (M) à bain d'huile.

Zeichnung