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Die Erfindung betrifft ein Pumpenaggregat mit einem Elektromotor und wenigstens einer Förderpumpe zum Fördern von Hydraulikflüssigkeit. Hierzu ist es bekannt, dass ein Pumpenrotor der wenigstens einen Förderpumpe von einer Antriebswelle des Elektromotors antreibbar ist. Zu diesem Antrieb ist üblicherweise zwischen der Antriebswelle des Elektromotors und dem Pumpenrotor der Förderpumpe eine wenigstens bedingt torsionselastische Kupplung, insbesondere eine Metallbalgkupplung oder eine Klauenkupplung und/oder ein Getriebe vorgesehen.
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Es hat sich gezeigt, dass das Regelverhalten derartiger Pumpen nicht befriedigend ist.
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Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Pumpenaggregat mit einem verbesserten Regelverhalten bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird durch ein Pumpenaggregat nach dem Anspruch 1 gelöst.
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Die Erfindung hat den Vorteil, dass aufgrund, insbesondere des torsionsstarren Antriebs des Pumpenrotors, im Vergleich zu einer Ausführung eines Pumpenaggregats mit einem Getriebe kein oder wenigstens weitgehend kein Spiel vorhanden ist und die Verbindung wesentlich torsionssteifer als bei der Verwendung vorbekannter elastischer Kupplungen ausgeführt ist. Dadurch ergeben sich Vorteile bezüglich des Regelverhaltens der Förderpumpe, beispielsweise durch zugeordnete Regelkreise.
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Weitergehend ermöglicht es die Konstruktion des torsionsstarren Antriebs, den Platzbedarf, Geräusche und den Teile- sowie Montageaufwand des Pumpenaggregats deutlich zu reduzieren.
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Der torsionsfreie Antrieb des Pumpenrotors mittels der Antriebswelle zeichnet sich dadurch aus, dass bei einer Krafteinleitung von der Antriebswelle in die Pumpenwelle oder umgekehrt im Wesentlichen zeitgleich eine stets gleiche Winkelgeschwindigkeit der Antriebswelle und der Pumpenwelle gewährleistet ist, dass also eine spielfreie oder eine wenigstens weitgehend spielfreie Kopplung der Antriebswelle mit der Pumpenwelle vorliegt.
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Als Elektromotoren kommen insbesondere geregelte Synchron- oder Asynchron-Motoren in Betracht. Als Förderpumpen kommen insbesondere Förderpumpen in Betracht, die in ihrem Förderstrom nicht einstellbar sind und deshalb auf regelbare Antriebe angewiesen sind. Eine geeignete Regelbarkeit ergibt sich dann durch die Kopplung nicht-verstellbarer Pumpen mit regelbaren Antrieben, wobei sich die Dynamik und Regelungsgüte dieser Kombination dadurch ergibt, dass der Pumpenrotor mittels der Antriebswelle torsionsstarr antreibbar ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Pumpenaggregats ist der Pumpenrotor auf einer Pumpenwelle angeordnet und die Pumpenwelle ist mit der Antriebswelle torsionsstarr antreibbar. Hierdurch ergeben sich Vorteile bezüglich der Montage wie auch bezüglich der Reparatur des Pumpenaggregats. Beispielsweise können die Pumpenwelle und die Antriebswelle unabhängig voneinander vormontiert und in einem weiteren Montageschritt derart zusammengeführt werden, dass die Pumpenwelle mit der Antriebswelle torsionsstarr verbunden wird. Auch kann bei einem Defekt der Pumpenwelle bzw. der Antriebswelle oder eines der zugeordneten und fest verbundenen Teile eine entsprechende Reparatur durchgeführt werden, ohne dass die Antriebswelle bzw. die Pumpenwelle hierzu entfernt werden müssen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Pumpenaggregats weist die Antriebswelle einen Anlageabschnitt auf, die Pumpenwelle weist einen dem Anlageabschnitt entsprechenden Gegenabschnitt auf und der Gegenabschnitt der Pumpenwelle wirkt derart mit dem Anlageabschnitt der Antriebswelle zusammen, dass ein Drehmoment von der Motorwelle direkt in die Pumpenwelle eingeleitet werden kann. Der Anlageabschnitt bzw. der Gegenabschnitt kann als Quernut bzw. als Quersteg ausgebildet sein. Damit wird vorteilhaft erreicht, dass das Drehmoment auf einfache Art und Weise ohne hohen Bauteilaufwand von der Antriebswelle direkt in die Pumpenwelle eingeleitet werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Pumpenaggregats verbindet eine starre Kupplung, insbesondere eine reibschlüssige Kupplung oder eine Welle-Nabe-Verbindung, die Antriebswelle und die Pumpenwelle derart, dass das Drehmoment von der Antriebswelle über die Kupplung in die Pumpenwelle eingeleitet werden kann. Die starre Kupplung bietet den Vorteil, dass auf einfache Art und Weise eine torsionsstarre Verbindung zwischen der Antriebswelle und der Pumpenwelle geschaffen wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Pumpenaggregats ist der Pumpenrotor direkt auf der Antriebswelle angeordnet. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass nur eine Welle, die Antriebswelle, zur direkten Verbindung des Rotors des Elektromotors und dem Pumpenrotor der Förderpumpe vorgesehen ist und damit die Zahl der Bauteile, die mit einer zu einem unerwünschten Spiel führenden Toleranz behaftet sind, verringert wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Pumpenaggregats ist die Antriebswelle und/oder die Pumpenwelle zwischen dem Rotor des Elektromotors und dem Pumpenrotor lagerfrei. Vorteilhaft kann so der Bauraum reduziert werden. Auch werden mögliche Fehlerquellen, wie beispielsweise der Verschleiß eines Lagers, minimiert.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Pumpenaggregats ist benachbart zu dem Anlageabschnitt und/oder benachbart zu dem Gegenabschnitt und/oder benachbart zu der starren Kupplung ein Lager zu einer Lagerung der Antriebswelle und/oder der Pumpenwelle angeordnet. Dadurch wird vorteilhaft der Bereich zwischen der Pumpenwelle und der Antriebswelle, der beispielsweise durch die starre Kupplung verbunden ist, vor Belastungen geschützt, wobei die Belastungen von dem Lager aufgenommen bzw. reduziert werden. Belastungen können beispielsweise Biegeschwingungen der Antriebs- oder Pumpenwelle o. a. sein. Damit wird insgesamt die Lebensdauer des Pumpenaggregats erhöht.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung des Pumpenaggregats ist das Lager direkt benachbart zu dem Anlageabschnitt und/oder zu dem Gegenabschnitt und/oder zu der Kupplung angeordnet. Dadurch wird neben dem vorteilhaften Schutz vor Belastungen des vorstehend genannten Bereichs eine Bewegung der Antriebswelle und/oder der Pumpenwelle in einer der Längsrichtungen der vorstehenden Wellen vorteilhaft begrenzt. Insofern kann also eine axiale Festlegung der Welle durch die Lager der Pumpe erfolgen.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung des Pumpenaggregats ist das vorstehend genannte Lager direkt benachbart zu dem Rotor des Elektromotors und/oder dem Pumpenrotor der wenigstens einen Förderpumpe angeordnet. Dadurch ergibt sich der weitergehende Vorteil, dass die Bewegung der Antriebswelle und/oder der Pumpenwelle in beiden Längsrichtungen begrenzt wird.
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Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind.
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Es zeigen:
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1 bis 3 schematische Ausschnitte von Längsschnitten von verschiedenen Pumpenaggregaten.
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In allen Figuren werden für funktionsäquivalente Elemente auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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1 zeigt einen schematischen Ausschnitt eines Längsschnitts eines Pumpenaggregats 2 längs einer Drehachse 8. Entlang der Drehachse 8 sind eine Antriebswelle 12 eines nicht weiter dargestellten Elektromotors und eine Pumpenwelle 14 einer nicht weiter dargestellten Förderpumpe angeordnet. Die Antriebswelle 12 und die Pumpenwelle 14 sind über eine feste Kupplung 24 derart verbunden, dass die Pumpenwelle 14 durch die Antriebswelle 12 torsionsstarr antreibbar ist. Die Antriebswelle 12 und die Pumpenwelle 14 bilden damit eine torsionsstarre Verbindung.
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Die Antriebswelle 12 und/oder die Pumpenwelle 14 besitzt einen Rotations-Freiheitsgrade, der durch Lager 26, 28 und 32 festgelegt ist. Die Antriebswelle 12 und die Rotorwelle 14 können eine Eigenrotation um die Drehachse 8 in eine von zwei Drehrichtungen durchführen.
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Benachbart zu dem Lager 26 ist ein Rotor 18 eines Elektromotors fest mit der Antriebswelle 12 verbunden. Der Rotor kann beispielsweise eine Rotorwicklung des Elektromotors umfassen. Benachbart zu dem Rotor 18 befindet sich der Bereich des Übergangs von der Antriebswelle 12 zu der Pumpenwelle 14. In diesem Bereich befindet sich auch die Kupplung 24.
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Benachbart zu der Kupplung 24 befindet sich das Lager 32. Benachbart zu dem Lager 32 befindet sich ein Pumpenrotor 22 einer Förderpumpe, wobei der Pumpenrotor 22 fest mit der Pumpenwelle 14 verbunden ist. Zwischen dem Rotor 18 und der Kupplung 24 bzw. zwischen dem Rotor 18 und dem Lager 32 ist die Antriebswelle 12 bzw. die Pumpenwelle 14 lagerfrei.
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Der Pumpenrotor 22 ist hier als Zahnrad ausgebildet. Die Förderpumpe kann beispielsweise eine Zahnradpumpe, eine Flügelzellenpumpe, eine Drehscheibenpumpe oder eine andere Pumpe sein. Entsprechend dem Pumpentyp kann der Pumpenrotor 22 auch anders ausgebildet sein. Benachbart zu dem Pumpenrotor 22 befindet sich das Lager 28.
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Aus Gründen der Darstellung sind nur der Rotor 18 des Elektromotors und nur der Pumpenrotor 22 der Förderpumpe gezeigt. Der Elektromotor umfasst des Weiteren einen nicht dargestellten Stator. Die Förderpumpe umfasst dem jeweiligen Typ entsprechend weitere nicht dargestellte Bauteile.
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Anstatt bzw. zusätzlich zu der Kupplung 24 können an den aufeinander zulaufenden Stirnseiten der Antriebswelle 12 bzw. der Rotorwelle 14 jeweils einen Anlageabschnitt bzw. einen dem Anlageabschnitt entsprechenden Gegenabschnitt aufweisen. Der Gegenabschnitt der Pumpenwelle 14 wirkt derart mit dem Anlageabschnitt der Antriebswelle 12 zusammen, dass ein Drehmoment von der Antriebswelle 12 direkt in die Pumpenwelle 14 eingeleitet werden kann.
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2 entspricht im Wesentlichen 1. Anders als in 1 ist anstelle eines Lagers 32, dass zwischen der Kupplung 24 und dem Pumpenrotor 22 vorgesehen ist, ein Lager 34 zwischen dem Rotor 18 und der Kupplung 24 vorgesehen.
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Benachbart zum Lager 26 ist der Rotor 18 des Elektromotors angeordnet und fest mit der Antriebswelle 12 verbunden. Direkt benachbart zu dem Rotor 18 ist ein Lager 34 angeordnet, wobei sich das Lager 34 bezüglich des Rotors 18 auf der gegenüberliegenden Seite des Lagers 26 befindet. Direkt benachbart zu dem Lager 34 befindet sich die Kupplung 24. Somit sind der Rotor 18, das Lager 34 und die Kupplung 24 direkt benachbart. Die Kupplung 24 verbindet wie in 1 die Antriebswelle 12 mit der Pumpenwelle 14. Zwischen der Kupplung 24 und dem Pumpenrotor 22 bzw. zwischen dem Lager 34 und dem Pumpenrotor 22 ist die Antriebswelle 12 bzw. die Pumpenwelle 14 lagerfrei.
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Benachbart zu der Kupplung 24 befindet sich der Pumpenrotor 22. Der Pumpenrotor 22 ist wie in 1 reib- oder formschlüssig mit der Pumpenwelle 14 verbunden. Benachbart zu dem Pumpenrotor 22 befindet sich das Lager 28, das zur Lagerung der Pumpenwelle 14 vorgesehen ist.
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3 zeigt anders als bei den 1 und 2 eine verlängerte, einstückig ausgebildete Antriebswelle 12, auf der der Pumpenrotor 22 fest angebracht ist.
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Zwischen dem Lager 26 und dem Lager 28 sind der Rotor 18 des Elektromotors und der Pumpenrotor 22 der Förderpumpe angeordnet. Das Lager 26 befindet sich auf der dem Pumpenrotor 22 abgewandten Seite des Rotors 18. Das Lager 28 befindet sich auf der dem Rotor 18 abgewandten Seite des Pumpenrotors 22. Zwischen dem Rotor 18 und dem Pumpenrotor 22 ist die Antriebswelle 12 lagerfrei.
