DE102006012481A1

DE102006012481A1 - Drehkolbenmaschine

Info

Publication number: DE102006012481A1
Application number: DE102006012481A
Authority: DE
Inventors: Felix Arnold
Original assignee: Cor Pumps and Compressors AG
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-03-16
Filing date: 2006-03-16
Publication date: 2006-09-21

Abstract

Es wird eine Drehkolbenmaschine 1 vorgeschlagen mit einem über einen Elektromotor 2 angetriebenen Antriebsteil 13 und einem Abtriebsteil 18, die zur Förderung eines Mediums ineinander greifend stirnseitig verzahnt sind, wobei das Antriebsteil 13 und das Abtriebsteil 18 in einem Maschinengehäuse 12 untergebracht sind und über Bodenlager 11, 22 der Triebteile 13, 18 mit dem Maschinengehäuse 12 zu einer Baueinheit verbunden sind.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Drehkolbenmaschine nach der Gattung des Hauptanspruches. Eine solche Drehkolbenmaschine mit stirnseitiger Verzahnung eines Antriebsteils und eines Abtriebsteils und zwischen den Zähnen sich befindlichen Arbeitsräumen, die sich während des Rotierens vergrößern und verkleinern, wodurch die Förderwirkung des Mediums erzeugt wird, ist in der nichtvorveröffentlichten (älteren) Patentanmeldung 10 2004 044 297 A1 beschrieben.

Zugrundeliegende Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die Drehkolbenmaschine so zu verbessern, dass sie besonders günstig herstellbar ist ohne auf die in der vorhandenen älteren Anmeldung beschriebenen Vorteile verzichten zu müssen.

Die Erfindung und ihre Vorteile

Die erfindungsgemäße Drehkolbenmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs sowie des Nebenanspruchs 8 weist demgegenüber besondere Vorteile auf. Dadurch, dass Antriebsteil und Abtriebsteil innerhalb des Maschinengehäuses angeordnet und durch die Bodenlager eingeschlossen sind, kann einerseits eine nachträgliche Justierung des Spiels vorgenommen werden, bis hin zu einer Grundeinstellung, und es kann andererseits ein nachträgliches Festklemmen der Laufteile unterbunden werden, auch weil eine Baueinheit zwischen Bodenlager und Maschinengehäuse besteht. Es verbleibt also ein erforderliches axiales Spiel.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Bodenlager zu seiner Festlegung im Maschinengehäuse mit seinem radialen Randbereich in eine entsprechende stirnseitige Öffnung des Maschinengehäuses einschraubbar oder einklebbar oder einpressbar, dass heißt, dass das Bodenlager in unterschiedlichster Weise am Maschinengehäuse befestigt sein kann. Maßgebend ist das Erzielen einer Baueinheit.

Für einen günstigen Lauf der Rotoren weist gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung das Antriebsteil und/oder Antriebsteil auf der dem Pumpenraum abgewandten Seite einen Laufzapfen auf, und das Bodenlager weist eine ringförmig ausgebildete zentrale Lagerbohrung zur Aufnahme des Laufzapfens auf. Entsprechend zusätzlichen Ausgestaltungen der Erfindung ist das Maschinengehäuse als Einheit ausgebildet in ein Pumpengehäuse einlassbar, welches auf der dem Elektromotor abgewandten Stirnseite verschließbar ist, wobei das Pumpengehäuse topfförmig ausgebildet sein kann, mit einem schräg zu einer Mittelachse verlaufenden Boden zur Auflage des Bodenlagers des Abtriebsteils.

Erfindungsgemäß kann der Raum vor mindestens einem der Triebteile auf der dem Pumpenarbeitsraum abgewandten Seite hydraulisch mit der Druckseite des Pumpenarbeitsraums verbindbar sein, wodurch die Rotoren gegeneinander belastbar sind, wobei zur hydraulischen Verbindung Bohrungen, bzw. Kanäle im Maschinengehäuse dienen können.

Eine zusätzliche, jedoch auch für sich geltend gemachte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass zwischen dem Wellenende des Elektromotors und dem Antriebsteil eine spielausgleichende Mitnahmekupplung angeordnet ist, wobei in Ausgestaltung derselben die Mitnahmekupplung als Ring-/Steckteil ausgebildet ist mit einer profilierten Innenausnehmung für den Eingriff des Wellenendes des Elektromotors einerseits und mit Steckzapfen andererseits für den Eingriff in entsprechende Stecköffnungen auf der dem Pumpenraum abgewandten Seite des Antriebsteils. An sich sind derartige spielausgleichende Mitnahmekupplungen bekannt, jedoch neu für eine Drehkolbenmaschine der beanspruchten Art. Mittels dieser spielausgleichenden Mitnahmekupplung wird vor allem ein Abkoppeln von Motorgegebenheiten auf die Pumpe und umgekehrt von Pumpeigenheiten auf den Motor erzielt. Besonders durch das Schaffen einer Baueinheit zwischen Pumpenteilen und Maschinengehäuse ist eine Abkopplung des Antriebs von Bedeutung.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:
1 eine Kraftstoffförderpumpe mit erfindungsgemäßer Drehkolbenmaschine im Längsschnitt entsprechend dem Pfeil I in 2;
2 einen Längsschnitt durch diese Förderpumpe entsprechend der Linie II-II in 1
3 eine Mitnahmekupplung der Förderpumpe im Längsschnitt und in vergrößertem Maßstab und
4 die Axialansicht dieser Mitnahmekupplung entsprechend dem Pfeil III in 3.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die dargestellte Kraftstoffförderpumpe weist eine Drehkolbenpumpe 1 und einen diese antreibenden Elektromotor 2 auf, welche in einem Motorgehäuse 3 und einem daran befestigten Gehäusedeckel 4 angeordnet sind. Hierbei ist besonders der Elektromotor stark vereinfacht dargestellt mit einem Läufer 5 und einem Magnetring 6, sowie einem axialen Verschlussteil 7 des Motorgehäuses 3, welches mit diesem verbunden und zu diesem hin abgedichtet ist. Außerdem ist an diesem Verschlussteil 7 eine Drehlagerung 8 des Läufers 5 vorgesehen. Vorzugsweise ist der Elektromotor 5, 6 zu dessen Kühlung vom Kraftstoff innerhalb des Motorgehäuses 3 umströmt.
Das zweite Drehlager des Läufers 5 ist an seinem Wellenende 9 in einer Lagerbohrung 10 eines Bodenlagers 11 vorgesehen, welches in eine entsprechende Öffnung an der Stirnseite eines Maschinengehäuses 12 der Drehkolbenpumpe 1 angeordnet ist und an dem sich ein stirnseitig verzahntes Antriebsteil 13 axial abstützen kann. Dieses Maschinengehäuse 12 ist in einem Pumpengehäuse 14 angeordnet, das zum Motorgehäuse 3 hin abgedichtet und teilweise in diesem und teilweise innerhalb des Gehäusedeckels 4 angeordnet ist. Das Wellenende 9 ragt in eine Lagerbohrung 15 größeren Durchmessers, welche koaxial zur Lagerbohrung 10 verläuft und in welcher ein in sie tauchender Laufzapfen 16 des Antriebsteils 13 drehbar gelagert ist.
In der Lagerbohrung 15 ist zwischen dem Wellenende 9 des Elektromotors 2 und dem Laufzapfen 16 des Antriebsteils 13 eine Mitnahmekupplung 17 angeordnet, wie sie in vergrößertem Maßstab in den 3 und 4 dargestellt ist. Da sowohl das Wellenende 9 im Bodenlager 11 gelagert ist, als auch das Antriebsteil 13 mit seinem Laufzapfen 16, soll diese Mitnahmekupplung 17 einen gewissen Spielausgleich bewirken und zwar sowohl in Längs- als auch in Querrichtung. Das Bodenlager 11 ist nämlich als Festlager ausgebildet und zwischen dem Maschinengehäuse 12, dem Pumpengehäuse 14, bzw. dem Magnetring 6 starr angeordnet.
In dem Maschinengehäuse 12 arbeiten zwei Pumprotoren, nämlich außer dem Antriebsteil 13 ein Abtriebsteil 18. Das Antriebsteil 13 wird durch das Wellenende 9 des Elektromotors 2 und die Mitnahmekupplung 17 angetrieben und überträgt seine Drehbewegung durch zahnschlüssige Mitnahme auf das Abtriebsteil 18. Auf den Stirnseiten des Antriebsteils 13 und des Abtriebsteils 18 sind hierfür zykloide Verzahnungen vorgesehen, die entsprechende einander zugewandte Arbeitsflächen aufweisen. Hierdurch werden zwischen diesen Arbeitsflächen und der Innenwand des Maschinengehäuses 12 Pumparbeitsräume 19 gebildet, wie in 2 gezeigt.
Wie aus 3 und 4 ersichtlich weist die Mitnahmekupplung 17 ein Ringteil 20 auf, mit einer sechseckigen Innenausnehmung 21, in welche ein entsprechend sechseckig gestalteter Endabschnitt des Wellenendes 9 des Elektromotors 2 für eine gewünschte Drehschlüssigkeit gesteckt wird und an dem stirnseitig vier Steckzapfen 23 angeordnet sind, welche in entsprechende stirnseitig am Laufzapfen 16 angeordnete Öffnungen gesteckt sind.
Eine Stirnseitenöffnung des Maschinengehäuses 12 ist abtriebsseitig durch ein Bodenlager 22 verschlossen, welches gleichachsig zum Abtriebsteil 18 angeordnet ist. In diesem Bodenlager 22 ist eine Lagerbohrung 24 angeordnet, in welcher über einen Laufzapfen 25 des Abtriebsteils 18 dieses gelagert ist. Wie aus 1 und 2 nicht erkennbar ist, werden zudem das Antriebsteil 13 und das Abtriebsteil 18 in Richtung gegeneinander durch den hydraulischen Förderdruck belastet, in dem zwischen dem Pumpenraum druckseitig und den einander abgewandten Seiten der Triebteile 13, 18 über Bohrungen oder Kanäle eine Verbindung besteht. Hierbei stützt sich das Abtriebsteil 18 mit einer sphärischen Erhebung 26 an einer entsprechenden sphärischen Ausnehmung 27 des Antriebsteils 13 ab.
Das Pumpengehäuse 14 kann, wie in 1 und 2 dargestellt, in besonderen Fällen topfförmig ausgebildet sein, mit einem entsprechend schräg zur Antriebsachse, jedoch im rechten Winkel zur Achse des Abtriebsteils 18, verlaufenden Boden 28, auf dem das Bodenlager 22 des Abtriebsteils 18 aufliegt und sich abstützt. Hierdurch ist vorteilhafterweise eine zusätzliche konstruktive Abkopplung der Pumpenseite von der Antriebsseite gegeben, was besonders beim Service von Bedeutung sein kann.
Alle hier dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

1: Drehkolbenpumpe
2: Elektromotor
3: Motorgehäuse
4: Gehäusedeckel
5: Läufer
6: Magnetring
7: Verschlussteil
8: Drehlagerung
9: Wellenende
10: Lagerbohrung
11: Bodenlager
12: Maschinengehäuse
13: Antriebsteil
14: Pumpengehäuse
15: Lagerbohrung
16: Laufzapfen (von 13)
17: Mitnahmekupplung
18: Abtriebsteil
19: Pumparbeitsräume
20: Ringteil
21: Innenausnehmung
22: Bodenlager
23: Steckzapfen
24: Lagerbohrung
25: Laufzapfen
26: Erhebung an 18
27: Ausnehmung an 13
28: Boden

Claims

Drehkolbenmaschine (1) – mit mindestens zwei aus Antriebsteil (13) und Abtriebsteil (18) zusammenwirkenden Rotoren, die durch stirnseitige Verzahnung Arbeitsräume (19) begrenzen und deren jeweiligen Verdrehachsen einen bestimmten Winkel zueinander einschließen, – mit einem das Antriebsteil (13) und das Abtriebsteil (18) aufnehmenden Maschinengehäuse (12), – mit Drehlagerung (11, 22) von Antriebsteil (13) und Abtriebsteil (18) in Bezug auf das Maschinengehäuse (12), – mit einem Saugkanal und einem Druckkanal, welche beim Laufen der Rotoren intermittierend mit den Arbeitsräumen (19) verbindbar sind und – mit einer Antriebseinrichtung (2) des Antriebsteils (13), dadurch gekennzeichnet, – dass die Antriebseinrichtung (2) ein in einem Motorgehäuse (3) angeordneter Elektromotor ist, – dass das Maschinengehäuse (12) und das Motorgehäuse (3) miteinander verbunden sind, – dass das Antriebsteil (13) und/oder das Abtriebsteil (18) in Richtung des anderen Teils mit Spiel gelagert ist, – dass das Antriebsteil (13) und/oder das Abtriebsteil (18) in einem seine axiale Winkellage bestimmenden und ein axiales Spiel zulassenden Bodenlager (11, 22) angeordnet ist und – dass die Bodenlager von Antriebsteil (13) und Abtriebsteil (18) mit dem Maschinengehäuse (12) zu einer Baueinheit verbunden sind.
Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenlager (11, 22) zu seiner Festlegung im Maschinengehäuse (12) mit seinem radialen Randbereich in eine entsprechende stirnseitige Öffnung des Maschinengehäuses (12) einschraubbar oder einklebbar oder einpressbar ist.
Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, – dass das Antriebsteil (13) und/oder Abtriebsteil (18) auf der dem Pumpraum (19) abgewandten Seite einen Laufzapfen (16, 25) aufweist und – dass das Bodenlager (11, 22) ringförmig ausgebildet eine zentrale Lagerbohrung (15, 24) aufweist zur Aufnahme des Laufzapfens (16, 25).
Drehkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinengehäuse (12) als Einheit ausgebildet in ein Pumpengehäuse (14) einlassbar ist, welches auf der dem Elektromotor (2) abgewandten Stirnseite verschließbar ist.
Drehkolbenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (14) topfförmig ausgebildet ist, mit einem schräg zu seiner Mittelachse verlaufenden Boden (28) zur Auflage des Bodenlagers (22) des Abtriebsteils (18).
Drehkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum vor mindestens einem der Triebteile (13, 18) auf der dem Pumpenarbeitsraum (19) abgewandten Seite hydraulisch mit der Druckseite des Pumpenarbeitsraums (19) verbindbar ist, wodurch die Rotoren (13, 18) gegeneinander belastbar sind.
Drehkolbenmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur hydraulischen Verbindung Bohrungen, bzw. Kanäle im Maschinengehäuse (12) dienen.
Drehkolbenmaschine insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Wellenende (9) des Elektromotors (2) und dem Antriebsteil (13) eine spielausgleichende Mitnahmekupplung (17) angeordnet ist.
Drehkolbenmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmekupplung (17) als Ring-/Steckteil ausgebildet ist mit einer profilierten Innenausnehmung (21) für den Eingriff des Wellenendes (9) des Elektromotors (2) einerseits und mit Steckzapfen (23) andererseits für den Eingriff in entsprechende Stecköffnungen auf der dem Pumpenraum (19) abgewandten Seite des Antriebsteils (13).