|
(11) | EP 1 526 282 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||
| (54) | Motorpumpenaggregat |
| (57) Die Erfindung betrifft ein Motorpumpenaggregat mit einem Elektromotor, der einen
Stator (1) und einen Rotor (2) aufweist; mit einer Innenzahnradpumpe, die ein Hohlrad
(3) und ein Ritzel (4) aufweist; mit einem Gehäuse (5), in welchem die genannten Bauteile
in der folgenden Reihenfolge, radial von außen nach innen gesehen, angeordnet sind:
Stator (1), Rotor (2), Hohlrad (3), Ritzel (4). Das vorliegende Motorpumpenaggregat weist die folgenden Merkmale auf: Rotor und Hohlrad sind unmittelbar drehfest miteinander verbunden; das Gehäuse weist einen Einlass (5.1.1) und einen Auslass (5.1.2) für ein zu förderndes Medium auf. |
[0001] Die Erfindung betrifft ein Motorpumpenaggregat, umfassend einen Elektromotor und eine Pumpe. Dabei sind Motor und Pumpe ineinander verschachtelt; der Motor umhüllt die Pupe. Auf WO 01/73295 wird verwiesen.
[0002] DE 195 38 278 A1 beschreibt ein ähnliches Motorpumpenaggregat. Dabei ist der Rotor des Elektromotors gleichzeitig das Pumpenrad der Pumpe.
[0003] EP 0 611 887 A1 beschreibt ein weiteres Motorpumpenaggregat. Dabei ist der Rotor des Motors zwar ein eigenständiges Bauteil, aber mit dem Zylinderblock einer Kolbenpumpe drehfest verbunden.
[0004] DE 198 17 162 A1 beschreibt ein Motorpumpenaggregat mit einem im Gehäuse befestigten Stator eines Elektromotors, ferner mit einem Rotor, der neben seiner elektromotorischen Funktion zum Erzeugen eines Drehmoments gleichzeitig der Aufnahme einer rotierenden Hydropumpe dient.
[0005] Aggregate dieser Bauart haben den großen Vorteil, dass sie nur einen minimalen Raum beanspruchen. Sie sind aber noch verbesserungsfähig.
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Motorpumpenaggregat der genannten Bauart noch weiter zu verbessern, insbesondere bezüglich des Fertigungsaufwandes und des Raumbedarfs.
[0008] Die Erfindung geht somit von einem Motorpumpenaggregat aus, umfassend einen Elektromotor mit Stator und Rotor, eine Innenzahnradpumpe, die ein Hohlrad und ein Ritzel aufweist, sowie ein Gehäuse.
Entscheidende Merkmale der Erfindung sind die folgenden:
[0009] Die genannten Bauteile sind, radial von außen nach innen gesehen, in der folgenden Reihenfolge angeordnet:
Stator
Rotor
Hohlrad
Ritzel.
[0010] Ganz wichtig ist, dass Rotor und Hohlrad unmittelbar drehfest miteinander verbunden sind. Es ist somit kein Übertragungsmittel vorgesehen. Die innere Mantelfläche des Rotors umschließt die äußere Mantelfläche des Hohlrades. Die beiden Flächen liegen eng aneinander an, so dass eine Drehmomentübertragung vom Rotor zum Hohlrad erfolgt. Dabei könnte eine Lage aus einem anderen Material noch zwischengefügt sein, beispielsweise aus einem isolierenden Material. Die drehfeste Verbindung kann durch mechanische Mittel hergestellt sein, aber auch beispielsweise durch Aufschrumpfen des Stators auf das Hohlrad.
[0011] Der Antrieb der Pumpe erfolgt somit nicht - wie üblich - über die Ritzelwelle, sondern über das Hohlrad. Hierdurch ist die Drehzahl des Ritzels um das Verhältnis der Anzahl der Zähne des Hohlrades zur Anzahl der Zähne des Ritzels größer.
[0012] Die aus Rotor und Hohlrad bestehende Einheit ist im Gehäuse gelagert, und zwar in Flanschen, die Bestandteile der Gehäusedeckel sind - entweder diesen angeformt, oder einteilig mit diesen. Dabei kann entweder das Hohlrad oder der Rotor gelagert sein - je nachdem, welches dieser beiden Bauteile länger ist.
[0013] Die Lagerung des Ritzels ist ebenfalls in die genannten seitlichen Flansche integriert. Aufgrund dieser Bauweise läuft das Hohlrad im Zentrum des Motors um, während das Ritzel zum Erzielen der notwendigen Exzentrizität außermittig angeordnet ist.
[0014] Der Volumenstrom des zu fordernden und zu verdichtenden Mediums verläuft zur Saugseite und durch den Motor, wobei dieser gekühlt wird. Er strömt schließlich an der Druckseite aus. Damit lässt sich das Bauvolumen stark reduzieren.
[0015] Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin sind zwei Ausführungsformen dargestellt, eine erste mit einer Innenzahnradpumpe großer axialer Baulänge, und eine zweite mit einer Innenzahnradpumpe mit geringer axialer Baulänge.
- Figur 1
- zeigt die erste Ausführungsform des kompletten Motorpumpenaggregats in einem Axialschnitt.
- Figur 2
- zeigt Rotor und Pumpe des Aggregats von Figur 1.
- Figur 3
- zeigt das komplette Motorpumpenaggregat gemäß der zweiten Ausführungsform, wiederum in einem Axialschnitt.
- Figur 4
- zeigt Rotor und Pumpe des Aggregats von Figur 3.
[0016] Das in Figur 1 dargestellte Aggregat umfasst einen Elektromotor mit einem Stator 1 und einem Rotor 2.
[0017] Der Rotor 2 umschließt eine Innenzahnradpumpe. In Figur 1 sieht man von dieser das Hohlrad 3 sowie die Ritzelwelle 4. Motor und Innenzahnradpumpe sind in einem Gehäuse 5 angeordnet. Dieses weist eine zylindrische Wand 5.1 sowie zwei Deckel 5.2, 5.3 auf. Die zylindrische Wand 5.1 weist einen Einlass 5.1.1 sowie einen Auslass 5.1.2 auf.
[0018] Die beiden Deckel 5.2, 5.3 sind jeweils mit zwei Flanschen versehen, nämlich einem radial äußeren Flansch 5.2.1 beziehungsweise 5.3.1 und einem radial inneren Flansch 5.2.2 beziehungsweise 5.3.2.
[0019] Die radial äußeren Flansche 5.2.1 und 5.3.1 tragen jeweils ein Lager 6, 7 zum Lagern des Hohlrades 3 der Pumpe, während die radial inneren Flansche 5.2.2 jeweils ein Lager 8, 9 zum Tragen der Ritzelwelle 4.1 umschließen.
[0020] Man beachte die Pfeile, die den Förderweg des Mediums markieren. Die hellen Pfeile veranschaulichen den Saugstrom, und die dunklen Pfeile den Druckstrom.
[0021] Man beachte, dass der Saugstrom nicht durch die stirnseitigen Deckel eingeleitet wird, sondern durch den Einlass 5.1.1 in der Umfangswand 5.1. Der Saugstrom führt somit zuerst durch den Elektromotor, um diesen zu kühlen, und gelangt erst dann zur Pumpe. Auf der Druckseite verhält es sich in umgekehrter Reihenfolge genau so.
[0024] Bei der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsform hat die Pumpe eine relativ große axiale Länge. Sie ist jedenfalls deutlich größer als die axiale Länge des Stators 2.
[0025] Gemäß der Erfindung sind Rotor 2 und Stator 3 drehfest miteinander verbunden. Diese Verbindung ist dadurch hergestellt, dass die beiden Bauteile mit ihren entsprechenden Flächen satt und stramm aneinander anliegen.
[0026] Bei der Ausführungsform gemäß der Figur 3 und 4 weist die Pumpe eine geringe axiale Baulänge auf. Sie ist deutlich geringer als die axiale Baulänge des Rotors 2.
[0027] Man erkennt auch hier wiederum Flansche 5.2.2 und 5.2.3. Die Lager 8.9 zum ragen der Ritzelwelle 4.1 umschließen.
[0028] Das Verhältnis der axialen Baulängen zwischen Rotor 2 und Pumpe kann - wie oben dargestellt - unterschiedlich gewählt werden. Ist die Pumpe relativ lang, so wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt, so eignet sich das Aggregat vorwiegend für relativ geringe Drücke. Ist die Pumpe hingegen relativ kurz, so eignet sich das Aggregat zum Erzeugen höherer Drücke. Das Verhältnis der Baulängen von Stator 2 und Pumpe kann in einem Bereich von 0,2 bis 2,5 liegen.
[0029] Wie man sieht, sind bei den beiden hier dargestellten Ausführungsformen die Bauteile des Rotors, nämlich Stator 1 und Rotor 2, von derselben Gestalt und von denselben Abmessungen. Anders gestaltet sind die beiden Pumpen und das Gehäuse. Dies bedeutet, dass sich im Interesse einer rationellen Fertigung die Bauteile des Motors bei zahlreichen, ansonsten unterschiedlichen Aggregaten verwenden lassen.
[0030] Im Folgenden sollen nochmals wesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung herausgestellt werden:
* Bei dem erfindungsgemäßen Motorpumpenaggregat ist das aktive Bauteil, nämlich das Verdrängerelement Hohlrad mit dem Rotor drehfest verbunden. Es findet somit keine Einleitung von Drehmoment auf die Verdrängerelemente mittels eines Zahnringes oder eines Führungsringes statt. Die Drehmomentübertragung bedarf somit keiner zwischengeschalteten Bauteile.
* Das Medium fließt durch den gesamten Motor und kühlt diesen. Die Stromführung ist optimal. Der gesamte Motor-Innenraum wird durchströmt.
* Die integrierte Pumpe besteht allein aus der umlaufenden Einheit, umfassend Hohlrad und Ritzel.
1.1 mit einem Elektromotor, der einen Stator (1) und einen Rotor (2) aufweist;
1.2 mit einer Innenzahnradpumpe, die ein Hohlrad (3) und ein Ritzel (4) aufweist;
1.3 mit einem Gehäuse (5), in welchem die genannten Bauteile in der folgenden Reihenfolge, radial von außen nach innen gesehen, angeordnet sind:
Stator (1)
Rotor (2)
Hohlrad (3)
Ritzel (4)
1.4 Rotor (2) und Hohlrad (3) sind unmittelbar drehfest miteinander verbunden;
1.5 das Gehäuse weist einen Einlass (5.1.1) und einen Auslass (5.1.2) für ein zu förderndes Medium auf.
2.1 den Einlass (5.1.1), der sich in einer Umfangswand (5.1) des Gehäuses (5) zwischen zwei Gehäusedeckeln (5.2, 5.3) befindet;
2.2 einen Teil des Stators (1);
2.3 den Arbeitsraum der Pumpe;
2.4 einen Teil des Rotors (2);
2.5 einen Auslass (5.1.2), der sich in der Umfangswand (5.1) zwischen den beiden Gehäusedeckeln (5.2, 5.3) befindet.
Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 86(2) EPÜ.
1.1 mit einem Elektromotor, der einen Stator (1) und einen Rotor (2) aufweist;
1.2 mit einer Innenzahnradpumpe, die ein Hohlrad (3) und ein Ritzel (4) aufweist;
1.3 mit einem Gehäuse (5), in welchem die genannten Bauteile in der folgenden Reihenfolge, radial von außen nach innen gesehen, angeordnet sind:
Stator (1)
Rotor (2)
Hohlrad (3)
Ritzel (4)
1.4 Rotor (2) und Hohlrad (3) sind unmittelbar drehfest miteinander verbunden;
1.5 das Gehäuse weist einen Einlass (5.1.1) und einen Auslass (5.1.2) für ein zu förderndes
Medium auf;
dadurch gekennzeichnet, dass
1.6 der Einlass (5.1.1) in einer Umfangswand (5.1) des Gehäuses (5) zwischen zwei Gehäusedeckeln (5.2, 5.3) angeordnet ist und
1.7 der Auslass (5.1.2) in der Umfangswand (5.1) zwischen den beiden Gehäusedeckeln (5.2, 5.3) angeordnet ist, wobei
1.8 der Strömungsweg des zu fördernden Mediums derart gestaltet ist, dass das Medium von dem Einlass (5.1.1) zuerst durch den Elektromotor, dann durch die Innenzahnradpumpe, anschließend wieder durch den Elektromotor und schließlich zum Auslass (5.1.2) strömt.
2.1 den Einlass (5.1.1);
2.2 einen Teil des Stators (1);
2.3 den Arbeitsraum der Pumpe;
2.4 einen Teil des Rotors (2);
2.5 den Auslass (5.1.2).