DE102012102156B4

DE102012102156B4 - Pump and outer ring for a pump

Info

Publication number: DE102012102156B4
Application number: DE102012102156.2A
Authority: DE
Inventors: Elmar Hoppach
Original assignee: Hanon Systems EFP Deutschland GmbH
Current assignee: Hanon Systems EFP Deutschland GmbH
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2012-03-14
Publication date: 2022-06-23
Anticipated expiration: 2032-03-15
Also published as: DE102012102156A1

Abstract

Pumpe, mit- mindestens einer Rotationsgruppe (33), die einen Verbindungsbereich (37) zur drehfesten Verbindung mit einer Antriebswelle (23) aufweist, und- einem Außenring (35), in dem die Rotationsgruppe (33) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (35) ein Material umfasst, das bei 20 °C einen Wärmeausdehnungskoeffizienten in einem Bereich von 0 bis 6 • 10-6K-1, oder einen negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist.Pump, with- at least one rotation group (33) having a connection area (37) for non-rotatable connection to a drive shaft (23), and- an outer ring (35) in which the rotation group (33) is arranged, characterized in that the outer ring (35) comprises a material which at 20°C has a coefficient of thermal expansion in a range from 0 to 6 • 10-6K-1, or a negative coefficient of thermal expansion.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Außenring für eine Rotationsgruppe gemäß Oberbegriff des Anspruchs 10.The invention relates to a pump according to the preamble of claim 1 and an outer ring for a rotary group according to the preamble of claim 10.

Pumpen sowie Außenringe für die Rotationsgruppe sind beispielsweise aus JP H08-61274 A, DE 17 88 111 U und US 2005/0 069 440 A1 bekannt. Bekannte Pumpen weisen ein Gehäuse und einen Deckel auf, wobei der Deckel an dem Gehäuse befestigt ist. Das Gehäuse nimmt eine Rotationsgruppe auf, die in einem ebenfalls von dem Gehäuse aufgenommenen Außenring angeordnet ist. Die Rotationsgruppe und der Außenring sind in einer Ausnehmung des Gehäuses angeordnet, die an einer Seite offen ist und dort von dem Deckel verschlossen wird. Dabei definieren die Rotationsgruppe und der Außenring mindestens einen Saugbereich und mindestens einen Druckbereich für die Pumpe. Insbesondere die Rotationsgruppe ist so in der Ausnehmung angeordnet, dass sie - in axialer Richtung gesehen - zwischen dem Pumpengehäuse und dem Deckel Spiel hat, damit sich die rotierenden und feststehenden Pumpenelemente nicht berühren. Dadurch wird zumindest zwischen dem Deckel und der Rotationsgruppe ein sogenannter Axialspalt gebildet. In diesem Bereich weisen bekannte Pumpen eine gewisse Leckage auf. Während des Betriebs der Pumpe steigt deren Temperatur und damit auch die Temperatur des geförderten Fluids. Dessen Viskosität nimmt mit steigender Temperatur ab. Hierdurch verstärkt sich die Leckage, weil das weniger viskose Fluid mit geringerem Strömungswiderstand durch den Axialspalt austreten kann.Pumps and outer rings for the rotation group are, for example, from JP H08-61274 A, DE 17 88 111 U and US 2005/0 069 440 A1 known. Known pumps have a housing and a cover, with the cover being attached to the housing. The housing accommodates a rotary group which is arranged in an outer ring which is also accommodated by the housing. The rotation group and the outer ring are arranged in a recess of the housing, which is open on one side and is closed there by the cover. The rotation group and the outer ring define at least one suction area and at least one pressure area for the pump. In particular, the rotation group is arranged in the recess that - seen in the axial direction - has play between the pump housing and the cover, so that the rotating and stationary pump elements do not touch. As a result, a so-called axial gap is formed at least between the cover and the rotation group. Known pumps exhibit a certain amount of leakage in this area. During operation of the pump, its temperature increases and with it the temperature of the fluid being pumped. Its viscosity decreases with increasing temperature. This increases the leakage because the less viscous fluid can escape through the axial gap with less flow resistance.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Pumpe und einen Außenring bereitzustellen, bei der beziehungsweise mit Hilfe dessen die bekannten Nachteile vermieden werden. Dabei sollen insbesondere die Rotationsgruppe und/oder der Außenring aus verschleißfestem Material herstellbar sein.The object of the invention is therefore to provide a pump and an outer ring in which or with the aid of which the known disadvantages are avoided. In particular, the rotation group and/or the outer ring should be able to be produced from wear-resistant material.

Die Aufgabe wird gelöst, in dem eine Pumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen wird. Die Pumpe weist mindestens eine Rotationsgruppe auf, Verbindungsbereich zur drehfesten Verbindung mit einer Antriebswelle umfasst. Auf diese Weise kann die mindestens eine Rotationsgruppe angetrieben werden. Weiter umfasst die Pumpe einen Außenring, in dem die mindestens eine Rotationsgruppe aufgenommen ist. Die Pumpe zeichnet sich dadurch aus, dass der Außenring ein Material umfasst, welches bei 20 °C einen Ausdehnungskoeffizienten in einem Bereich von 0 bis 6 • 10^-6 K^-1 oder einen negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist. Der Wärmeausdehnungskoeffizient beschreibt, um welchen Bruchteil - bezogen auf die Gesamtlänge - sich ein Material bei einer Temperaturänderung von einem Kelvin verändert. Der Wärmeausdehnungskoeffizient hat daher die Einheit K^-1. Werte für Wärmeausdehnungskoeffizienten verschiedener Materialien sind im Allgemeinen für 20 °C tabelliert. Deswegen erfolgt hier die Bezugnahme auf diese Temperatur. Sind Werte für eine andere Temperatur angegeben, können diese mit Hilfe des bekannten Temperaturverhaltens des Wärmeausdehnungskoeffizienten umgerechnet werden. Wenn sich die Rotationsgruppe aufgrund steigender Temperatur ausdehnt, verringert sich der Axialspalt, weil sich der Außenring aufgrund des sehr kleinen oder sogar negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten wenig bis gar nicht ausdehnt, oder seine axiale Länge sogar verringert. Die sich ausdehnende Rotationsgruppe drängt daher in den bestehenden Axialspalt hinein und verringert ihn mit steigender Temperatur. Dabei wird vorzugsweise die verringerte Viskosität des geförderten Fluids kompensiert, so dass es letztlich sogar möglich ist, dass die Pumpe mit steigender Temperatur eine geringere Leckage aufweist.The object is achieved in that a pump with the features of claim 1 is created. The pump has at least one rotation group comprising a connection area for non-rotatable connection to a drive shaft. In this way, the at least one rotation group can be driven. The pump also includes an outer ring in which the at least one rotation group is accommodated. The pump is characterized in that the outer ring comprises a material which, at 20° C., has a coefficient of expansion in a range from 0 to 6×10 ^-6 K ^-1 or a negative coefficient of thermal expansion. The coefficient of thermal expansion describes the fraction by which - based on the total length - a material changes when the temperature changes by one Kelvin. The coefficient of thermal expansion therefore has the unit K ^-1 . Values for thermal expansion coefficients of different materials are generally tabulated for 20 °C. That is why reference is made here to this temperature. If values are given for a different temperature, they can be converted using the known temperature behavior of the coefficient of thermal expansion. When the rotation group expands due to increasing temperature, the axial gap decreases because the outer ring expands little or not at all due to the very small or even negative coefficient of thermal expansion, or its axial length even decreases. The expanding rotation group therefore forces its way into the existing axial gap and reduces it with increasing temperature. In this case, the reduced viscosity of the pumped fluid is preferably compensated for, so that ultimately it is even possible for the pump to have fewer leaks as the temperature rises.

Bevorzugt wird eine Pumpe, die sich dadurch auszeichnet, dass sie ein Gehäuse mit einer stirnseitig offenen Ausnehmung aufweist. Die Rotationsgruppe und der Außenring sind in der Ausnehmung angeordnet. Dabei steht der Außenring - in axialer Richtung gesehen -über die stirnseitige Öffnung der Ausnehmung über. Die Pumpe weist einen Deckel auf, der die stirnseitig offene Ausnehmung verschließt. Dabei liegt der Deckel auf dem Außenring auf. Auf diese Weise definiert die axiale Erstreckung des Außenrings einen axialen Abstand zwischen einer Bodenfläche des Deckels und einer Bodenfläche der Ausnehmung, auf welcher der Außenring mit einer Auflagefläche aufliegt. Bei steigender Temperatur der Pumpe bleibt daher der Abstand zwischen dem Boden der Ausnehmung und der Bodenfläche des Deckels aufgrund des geringen oder sogar negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Außenrings im Wesentlichen konstant oder verringert sich sogar, während sich die Rotationsgruppe ausdehnt und quasi in den Axialspalt hineindrängt. Es ist dann sehr effizient gewährleistet, dass sich der Axialspalt bei steigender Temperatur verringert.Preference is given to a pump which is characterized in that it has a housing with a recess which is open at the end. The rotation group and the outer ring are arranged in the recess. In this case, the outer ring—seen in the axial direction—overhangs the end opening of the recess. The pump has a cover which closes the recess which is open at the end. The cover rests on the outer ring. In this way, the axial extent of the outer ring defines an axial distance between a bottom surface of the cover and a bottom surface of the recess on which the outer ring rests with a bearing surface. Therefore, as the temperature of the pump increases, the distance between the bottom of the recess and the bottom surface of the cover remains essentially constant or even decreases due to the low or even negative thermal expansion coefficient of the outer ring, while the rotating group expands and quasi pushes into the axial gap. It is then very efficiently ensured that the axial gap decreases as the temperature rises.

Bevorzugt wird eine Pumpe, die sich dadurch auszeichnet, dass der Außenring aus einem Material besteht, dass bei 20 °C einen Wärmeausdehnungskoeffizienten in einem Bereich von 0 bis 6 • 10^-6 K^-1 oder einen negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist. Wenn der Außenring das genannte Material nicht nur umfasst, sondern vollständig aus diesem besteht, ist seine Wärmeausdehnung besonders gering.A pump is preferred which is characterized in that the outer ring consists of a material which at 20° C. has a thermal expansion coefficient in a range from 0 to 6×10 ^-6 K ^-1 or a negative thermal expansion coefficient. If the outer ring not only comprises the material mentioned, but consists entirely of it, its thermal expansion is particularly low.

Bevorzugt wird auch eine Pumpe, die sich dadurch auszeichnet, dass das Material, welches der Außenring umfasst oder aus welchem der Außenring besteht, bei 20 °C einen Wärmeausdehnungskoeffizienten in einem Bereich von 0,5 bis 3 • 10^-6 K^-1, bevorzugt 1,7 bis 2 • 10^-6 K^-1 aufweist. In diesen Bereich eines Wärmeausdehnungskoeffizienten fallen Materialien, welche besonders geeignet zur Verwendung bei einem Außenring sind.Also preferred is a pump which is characterized in that the material comprising the outer ring or from which the Outer ring is, at 20 ° C has a thermal expansion coefficient in a range of 0.5 to 3 • 10 ^-6 K ^-1 , preferably 1.7 to 2 • 10 ^-6 K ^-1 . Materials that are particularly suitable for use in an outer ring fall within this range of a coefficient of thermal expansion.

In diesem Zusammenhang wird eine Pumpe bevorzugt, bei der das Material für den Außenring Invar, Inovco oder Kovar umfasst. Bevorzugt besteht das Material aus Invar, Inovco oder Kovar. Invar wird als Oberbegriff für eine Gruppe von Legierungen und Verbindungen verwendet, welche anomal kleine oder zum Teil auch negative Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Bevorzugt wird als Invar eine Eisen-Nickel-Legierung bezeichnet, die einen Nickelgehalt von 36 Atom-% umfasst. Eine ebenfalls als Invar bezeichnete Eisen-Nickel-Legierung, welche 65 Atom-% Eisen und 35 Atom-% Nickel umfasst, weist einen Wärmeausdehnungskoeffizienten im Bereich von 1,7 bis 2,0 • 10^-6 K^-1 auf. Durch Zulegieren von ungefähr 5 Atom-% Kobalt kann der Wärmeausdehnungskoeffizient weiter reduziert werden. Als Inovco wird eine Eisen-Nickel-Kobaltlegierung bezeichnet, welche 62,5 Atom-% Eisen, 33 Atom-% Nickel und 4,5 Atom-% Kobalt umfasst. Diese weist bei 20 °C einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 0,55 • 10^-6 K^-1 auf. Als Kovar wird eine Legierung bezeichnet, welche 42 Atom-% Nickel umfasst. Obwohl der Wärmeausdehnungskoeffizient von Kovar deutlich größer ist als der von Invar oder Inovco, fällt er noch in den Bereich, der vorteilhaft für einen Außenring ausgewählt werden kann.In this connection, a pump in which the material for the outer ring comprises Invar, Inovco or Kovar is preferred. The material preferably consists of Invar, Inovco or Kovar. Invar is used as a generic term for a group of alloys and compounds that have abnormally small or sometimes negative coefficients of thermal expansion. An iron-nickel alloy which has a nickel content of 36 atom % is preferably referred to as invar. An iron-nickel alloy, also referred to as invar, which comprises 65 atom % iron and 35 atom % nickel, has a thermal expansion coefficient in the range from 1.7 to 2.0 • 10 ^-6 K ^-1 . The coefficient of thermal expansion can be further reduced by alloying approximately 5 atom % of cobalt. An iron-nickel-cobalt alloy is referred to as Inovco, which comprises 62.5 atom % iron, 33 atom % nickel and 4.5 atom % cobalt. At 20 °C, this has a thermal expansion coefficient of 0.55 • 10 ^-6 K ^-1 . An alloy containing 42 atom % nickel is referred to as Kovar. Although Kovar's coefficient of thermal expansion is significantly greater than that of Invar or Inovco, it still falls within the range that can be favorably selected for an outer ring.

Aufgrund der Materialwahl einer Eisen-Nickel-Werkstofflegierung mit den vorab erwähnten Wärmeausdehnungskoeffizienten bzw. aus Invar, Inovco oder Kovar für den Außenring ist es auch möglich, für die Rotationsgruppe ein verschleißfestes Material auszuwählen. Sie kann beispielsweise Stahlwerkstoffe umfassen, welche - abhängig von der Ausführungsform - bei 20 °C einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von ungefähr 11 bis ungefähr 25 • 10^-6 K^-1 aufweisen. Dadurch wird trotz Kompensation der Leckage im Bereich des Axialspalts eine lange Lebensdauer der Rotationsgruppe verwirklicht.Due to the material selection of an iron-nickel material alloy with the above-mentioned coefficients of thermal expansion or of Invar, Inovco or Kovar for the outer ring, it is also possible to select a wear-resistant material for the rotating group. It can, for example, comprise steel materials which—depending on the embodiment—at 20° C. have a coefficient of thermal expansion of approximately 11 to approximately 25×10 ⁻⁶ K ⁻¹ . As a result, a long service life of the rotary group is achieved despite compensation for the leakage in the area of the axial gap.

Auch wird eine Pumpe bevorzugt, die als Gerotorpumpe, Flügelzellenpumpe, Rollenzellenpumpe, Sichelpumpe, Innenzahnradpumpe oder Außenzahnradpumpe ausgebildet ist. Bei all diesen Pumpen ist bevorzugt ein Außenring vorgesehen, der besonders bevorzugt die hier genannten Eigenschaften aufweist.A pump which is designed as a gerotor pump, vane cell pump, roller cell pump, sickle pump, internal gear pump or external gear pump is also preferred. In all of these pumps, an outer ring is preferably provided, which particularly preferably has the properties mentioned here.

Besonders bevorzugt wird eine Pumpe, die sich dadurch auszeichnet, dass die Rotationsgruppe ein außen verzahntes Zahnrad umfasst, welches mit Zähnen des als innen verzahntes Zahnrad ausgebildeten Außenrings kämmt. Eine solche Pumpe kann vorzugsweise als Gerotorpumpe oder Sichelpumpe ausgebildet sein.A pump is particularly preferred which is characterized in that the rotation group comprises an externally toothed gear wheel which meshes with teeth of the outer ring designed as an internally toothed gear wheel. Such a pump can preferably be designed as a gerotor pump or sickle pump.

Bevorzugt wird auch eine Pumpe, die sich dadurch auszeichnet, dass die Rotationsgruppe einen Rotor umfasst, welcher Ausnehmungen aufweist, in denen Flügel - in radialer Richtung gesehen - verlagerbar aufgenommen sind. In diesem Fall ist die Pumpe als Flügelzellenpumpe ausgebildet.A pump is also preferred which is characterized in that the rotation group comprises a rotor which has recesses in which vanes—seen in the radial direction—are accommodated in a displaceable manner. In this case, the pump is designed as a vane pump.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Außenring für eine Pumpe geschaffen wird, welcher die Merkmale des Anspruchs 8 umfasst. Der Außenring zeichnet sich dadurch aus, dass er ein Material umfasst, welches bei 20 °C einen Wärmeausdehnungskoeffizienten in einem Bereich von 0 bis 6 • 10^-6 K^-1, oder einen negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist. Auf diese Weise kann der Außenring die axiale Ausdehnung der Ausnehmung, in welcher die Rotationsgruppe gelagert ist, quasi temperaturunabhängig definieren. Die sich mit steigender Temperatur ausdehnende Rotationsgruppe drängt dann gleichsam in den bestehenden Axialspalt hinein und verringert diesen. Ein sich mit steigender Temperatur vergrößerndes Leckageproblem im Bereich des Axialspalts kann so verringert werden. Zugleich ist es möglich, dass die Rotationsgruppe ein verschleißfestes Material wie beispielsweise Stahl umfasst.The object is also achieved by creating an outer ring for a pump, which comprises the features of claim 8. The outer ring is characterized in that it comprises a material which, at 20° C., has a coefficient of thermal expansion in a range from 0 to 6×10 ⁻⁶ K ⁻¹ , or a negative coefficient of thermal expansion. In this way, the outer ring can define the axial extent of the recess in which the rotary group is mounted, quasi independent of temperature. The rotation group, which expands as the temperature rises, then forces its way into the existing axial gap and reduces it. A leakage problem in the area of the axial gap, which increases with increasing temperature, can thus be reduced. At the same time it is possible for the rotation group to comprise a wear-resistant material such as steel.

Es wird ein Außenring bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass er zur Verwendung in einer Pumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4 ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass der Außenring die dort angegebenen Eigenschaften aufweist. Hierdurch ist er für die bezeichnete Verwendung geeignet.An outer ring characterized in that it is adapted for use in a pump according to any one of claims 2 to 4 is preferred. This means that the outer ring has the properties specified there. This makes it suitable for the intended use.

Bevorzugt wird auch ein Außenring, der als innen verzahntes Zahnrad ausgebildet ist. Dieser kämmt mit dem außen verzahnten Zahnrad einer Gerotor- oder Sichelpumpe.An outer ring which is designed as an internally toothed gear wheel is also preferred. This meshes with the externally toothed gear wheel of a gerotor or sickle pump.

Schließlich wird noch ein Außenring bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass er eine im Wesentlichen kreisförmige Außenkontur und/oder eine im Wesentlichen elliptische Innenkontur aufweist. Eine im Wesentlichen kreisförmige Außenkontur ist bevorzugt, weil in diesem Fall die Ausnehmung für den Außenring im Gehäuse der Pumpe besonders einfach herstellbar ist. Bevorzugt weist der Außenring eine im Wesentlichen kreisförmige Innenkontur auf, wenn die Pumpe als Gerotor- oder Sichelpumpe ausgebildet ist. In diesem Fall umfasst der Außenring entlang seiner im Wesentlichen kreisförmigen Innenkontur Zähne, er ist also als innen verzahntes Zahnrad ausgebildet. Eine im Wesentlichen elliptische Innenkontur weist der Außenring bevorzugt dann auf, wenn die Pumpe als Flügelzellenpumpe ausgebildet ist, insbesondere doppelhubige Flügelzellenpumpe. In bekannter Weise umfasst die Rotationsgruppe dann einen bezüglich seiner Außenkontur im Wesentlichen kreisförmigen Rotor, welcher Ausnehmungen aufweist, in denen Flügel - in radialer Richtung gesehen - verlagerbar aufgenommen sind. Diese werden aufgrund der Zentrifugalbeschleunigung, einer Beaufschlagung mit Federkräften und/oder gegebenenfalls auch unterstützt durch den Öldruck der Pumpe gegen die Innenkontur des als Konturring ausgebildeten Außenrings gedrängt. Sie folgen also bei der Umdrehung der Rotationsgruppe der im Wesentlichen elliptischen Innenkontur des Außenrings, indem sie mehr oder weniger weit aus den Ausnehmungen ausfahren. Auf diese Weise wird mindestens ein Saugraum und mindestens ein Druckraum im Bereich der Rotationsgruppe und des Außenrings ausgebildet. Bevorzugt werden zwei Saugbereiche und zwei Druckbereiche ausgebildet. Die Funktionsweise einer Flügelzellenpumpe ist an sich bekannt, so dass hier nicht weiter darauf eingegangen wird. Wesentlich ist, dass der Außenring je nach seiner räumlich-geometrischen Ausgestaltung für verschiedene Pumpenarten geeignet ist.Finally, an outer ring is preferred which is characterized in that it has an essentially circular outer contour and/or an essentially elliptical inner contour. A substantially circular outer contour is preferred because in this case the recess for the outer ring in the housing of the pump is particularly easy to produce. The outer ring preferably has an essentially circular inner contour if the pump is designed as a gerotor or sickle pump. In this case, the outer ring includes teeth along its essentially circular inner contour, it is therefore designed as an internally toothed gear wheel. The outer ring preferably has an essentially elliptical inner contour when the pump is designed as vane cells pump is designed, in particular double-stroke vane pump. In a known manner, the rotation group then comprises a rotor which is essentially circular with respect to its outer contour and which has recesses in which vanes—seen in the radial direction—are accommodated in a displaceable manner. Due to the centrifugal acceleration, an application of spring forces and/or possibly also supported by the oil pressure of the pump, these are pushed against the inner contour of the outer ring, which is designed as a contour ring. They therefore follow the essentially elliptical inner contour of the outer ring during the rotation of the rotary group by moving out of the recesses to a greater or lesser extent. In this way, at least one suction chamber and at least one pressure chamber are formed in the area of the rotation group and the outer ring. Two suction areas and two pressure areas are preferably formed. The mode of operation of a vane pump is known per se, so that it will not be discussed further here. It is essential that the outer ring is suitable for different types of pumps depending on its spatial-geometric configuration.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Pumpe im Längsschnitt.

The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. It shows:

1 a schematic view of an embodiment of a pump in longitudinal section.

1 zeigt eine schematische Längsschnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer Pumpe 1. Diese umfasst ein Gehäuse 3 und einen Deckel 5. Das dargestellte Ausführungsbeispiel ist als sogenannte integrierte Pumpe ausgebildet, wobei eine Pumpeneinheit 7 und ein diese antreibender Motor 9 als Baugruppe ausgebildet und in dem Gehäuse 3 angeordnet sind. Dieses umfasst einen topfförmigen Abschnitt 11, der den Motor 9 aufnimmt. Es umfasst weiter einen als Träger 13 ausgebildeten Abschnitt, der die Pumpeneinheit 7 aufnimmt. Der Träger 13 ist mit dem Abschnitt 11 so verbunden, dass ein Raum 15, in dem der Motor 9 angeordnet ist, im Wesentlichen dicht verschlossen ist. 1 shows a schematic longitudinal sectional view of an embodiment of a pump 1. This includes a housing 3 and a cover 5. The embodiment shown is designed as a so-called integrated pump, with a pump unit 7 and a motor 9 driving it designed as an assembly and arranged in the housing 3 . This includes a pot-shaped section 11 which accommodates the motor 9 . It also includes a section designed as a carrier 13 which accommodates the pump unit 7 . The carrier 13 is connected to the section 11 in such a way that a space 15 in which the motor 9 is arranged is substantially tightly closed.

Der Motor 9 ist hier als Elektromotor ausgebildet und umfasst in an sich bekannter Weise einen Stator 17 und einen Rotor 19. Der Stator 17 weist Wicklungen 21, 21' auf. Die Funktionsweise eines Elektromotors ist bekannt, so dass hier nicht weiter darauf eingegangen wird. Der Rotor 19 ist drehfest mit einer Antriebswelle 23 verbunden. Diese weist eine Längsachse auf, welche hier nicht dargestellt ist. Die Antriebswelle 23 ist um ihre Längsachse drehbar gelagert, nämlich bei dem dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiel in einem ersten Lager 25 und einem zweiten Lager 27. Wird hier auf die axiale Richtung Bezug genommen, ist damit die Richtung der Längsachse der Antriebswelle 23 gemeint. Als radiale Richtung wird stets eine Richtung angesprochen, die auf der axialen Richtung senkrecht steht.The motor 9 is designed here as an electric motor and comprises a stator 17 and a rotor 19 in a manner known per se. The stator 17 has windings 21, 21'. The functioning of an electric motor is well known, so that it will not be discussed further here. The rotor 19 is connected to a drive shaft 23 in a torque-proof manner. This has a longitudinal axis, which is not shown here. The drive shaft 23 is rotatably mounted about its longitudinal axis, specifically in the illustrated preferred embodiment in a first bearing 25 and a second bearing 27. If reference is made here to the axial direction, the direction of the longitudinal axis of the drive shaft 23 is meant. A direction that is perpendicular to the axial direction is always referred to as the radial direction.

Das erste Lager 25 kann bevorzugt als Kugellager ausgebildet sein. Der Stator 17 und der Rotor 19 sind bevorzugt so ausgebildet und/oder angeordnet, dass aufgrund der zwischen diesen wirkenden Magnetkräften der Rotor 19 in 1 nach oben, also in Richtung des Stators 17 gedrängt wird. Hierdurch wird das Kugellager 25 unter Vorspannung gesetzt. Mechanisch in Axialrichtung vorgespannte Kugellager haben den Vorteil, dass sie besonders laufruhig und verschleißarm sind. Sie weisen dadurch eine lange Lebensdauer auf. Das zweite Lager 27 kann bevorzugt als Gleitlager ausgebildet sein. Es ist möglich, die Antriebswelle 23 in nur einem Lager zu lagern. Die Lager können als Kugellager, Gleitlager oder in anderer geeigneter Weise ausgebildet sein.The first bearing 25 can preferably be designed as a ball bearing. The stator 17 and the rotor 19 are preferably designed and/or arranged in such a way that, due to the magnetic forces acting between them, the rotor 19 1 upwards, ie in the direction of the stator 17 is pushed. As a result, the ball bearing 25 is placed under preload. Ball bearings that are mechanically preloaded in the axial direction have the advantage that they run particularly smoothly and are low-wear. This means they have a long service life. The second bearing 27 can preferably be designed as a plain bearing. It is possible to store the drive shaft 23 in only one bearing. The bearings can be designed as ball bearings, plain bearings or in some other suitable way.

Das Gehäuse 3 weist eine Ausnehmung 29 auf, die im Bereich einer Stirnfläche 31 des Gehäuses 3 - also stirnseitig - offen ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Ausnehmung 29 in dem Träger 13 vorgesehen. Entsprechend ist die Stirnfläche 31 eine Stirnfläche des Trägers 13. Die Ausnehmung 29 nimmt die Pumpeneinheit 7 auf. Insbesondere sind in der Ausnehmung 29 eine Rotationsgruppe 33 und ein Außenring 35 angeordnet.The housing 3 has a recess 29 which is open in the region of an end face 31 of the housing 3--ie at the end. In the embodiment shown, the recess 29 is provided in the carrier 13 . Accordingly, the end face 31 is an end face of the carrier 13. The recess 29 accommodates the pump unit 7. FIG. In particular, a rotation group 33 and an outer ring 35 are arranged in the recess 29 .

Die Rotationsgruppe 33 umfasst einen Verbindungsbereich 37, der drehfest mit der Antriebswelle 23 verbunden ist. Auf diese Weise ist die Rotationsgruppe 33 über die Antriebswelle 23 mit Hilfe des Motors 9 antreibbar.The rotation group 33 comprises a connection area 37 which is connected to the drive shaft 23 in a rotationally fixed manner. In this way, the rotation group 33 can be driven via the drive shaft 23 with the aid of the motor 9 .

Je nach Art der Pumpe 1 sind die Rotationsgruppe 33 und der Außenring 35 verschieden ausgebildet.Depending on the type of pump 1, the rotation group 33 and the outer ring 35 are designed differently.

Ist die Pumpe 1 als Gerotorpumpe, Innenzahnradpumpe oder Sichelpumpe ausgebildet, weist die Rotationsgruppe 33 ein außen verzahntes Zahnrad auf, welches mit dem als innen verzahntes Zahnrad ausgebildeten Außenring 35 kämmt.If the pump 1 is designed as a gerotor pump, internal gear pump or sickle pump, the rotation group 33 has an externally toothed gear wheel which meshes with the outer ring 35 designed as an internally toothed gear wheel.

Ist die Pumpe 1 als Flügelzellenpumpe ausgebildet, umfasst die Rotationsgruppe 33 einen Rotor, welcher Ausnehmungen aufweist, die bevorzugt als radiale Schlitze ausgebildet sind. In den Ausnehmungen sind Flügel aufgenommen, welche - in radialer Richtung gesehen - verlagerbar sind. Der Außenring 35 ist in diesem Fall als Konturring ausgebildet und hat bevorzugt eine im Wesentlichen elliptische Innenkontur, insbesondere bei einer doppelhubigen Flügelzellenpumpe. Die Flügel werden durch die Zentrifugalbeschleunigung, beaufschlagt durch Federkraft und/oder unterstützt durch den Druck des von der Pumpe 1 geförderten Fluids radial nach außen gegen die Innenfläche des Außenrings 35 gedrängt. Während einer Umdrehung des Rotors folgen daher die Außenflächen der Flügel der Innenkontur des Außenrings, während sie ihre radiale Position in den Ausnehmungen kontinuierlich variieren.If the pump 1 is designed as a vane pump, the rotation group 33 comprises a rotor which has recesses which are preferably designed as radial slots. Wings are accommodated in the recesses, which—seen in the radial direction—are displaceable. In this case, the outer ring 35 is designed as a contour ring and preferably has an essentially elliptical inner contour, in particular in the case of a double-stroke vane pump. The vanes are moved radially by the centrifugal acceleration, acted upon by spring force and/or supported by the pressure of the fluid delivered by the pump 1 pushed outwards against the inner surface of the outer ring 35. Thus, during one revolution of the rotor, the outer surfaces of the vanes follow the inner contour of the outer ring while continuously varying their radial position in the recesses.

Ist die Pumpe 1 als Rollenzellenpumpe ausgebildet, umfasst die Rotationsgruppe 33 einen Rotor, welcher in bekannter Weise Pumpenrollen verlagerbar aufnimmt.If the pump 1 is designed as a roller cell pump, the rotation group 33 comprises a rotor which accommodates pump rollers in a displaceable manner in a known manner.

Wenn die Pumpe 1 allerdings als Außenzahnradpumpe ausgebildet ist, umfasst die Rotationsgruppe 33 zwei außen verzahnte Zahnräder, welche miteinander kämmen. Auch diese beiden Zahnräder sind bevorzugt in einem als sogenannte Lagerbrille ausgebildeten Außenring gelagert.However, if the pump 1 is designed as an external gear pump, the rotation group 33 comprises two externally toothed gears which mesh with one another. These two gears are also preferably mounted in an outer ring designed as a so-called bearing bracket.

Schließlich kann die Pumpe 1 mehrere Pumpenstufen umfassen, so dass mehrere Rotationsgruppen vorgesehen sind.Finally, the pump 1 can comprise several pump stages, so that several rotation groups are provided.

Die Rotationsgruppe 33 wirkt mit dem Außenring 35 so zusammen, dass mindestens ein Saugbereich und mindestens ein Druckbereich gebildet wird. Die Pumpe 1 fördert ein Fluid von dem mindestens einen Saugbereich in den mindestens einen Druckbereich.The rotation group 33 interacts with the outer ring 35 in such a way that at least one suction area and at least one pressure area are formed. The pump 1 conveys a fluid from the at least one suction area into the at least one pressure area.

Der Deckel 5 ist so an dem Gehäuse 3 angeordnet, dass er die stirnseitig offene Ausnehmung 29 verschließt. Vorzugsweise ist der Deckel 5 mit dem Gehäuse 3, hier mit dem Träger 13 verschraubt.The cover 5 is arranged on the housing 3 in such a way that it closes the recess 29 which is open at the end. The cover 5 is preferably screwed to the housing 3, here to the carrier 13.

Der Außenring 35 ist so ausgebildet und/oder angeordnet, dass der Deckel 5 auf ihm aufliegt, wenn er die Ausnehmung 29 verschließt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel steht der Außenring 35 mit einer Stirnfläche 39 - in axialer Richtung gesehen - etwas über die Stirnfläche 31 des Gehäuses 3 über. Er ragt also ein wenig aus der Ausnehmung 29 über die Stirnfläche 31 hinaus. Damit liegt der Deckel 5 mit einer Bodenfläche 41 auf der Stirnfläche 39 auf, wenn der Deckel 5 an dem Gehäuse 3 so angeordnet ist, dass er die Ausnehmung 29 verschließt. Vorzugsweise ist der Abstand, um den die Stirnflächen 39 des Außenrings über die Stirnfläche 31 des Trägers 13 übersteht - abhängig von den Materialien des Außenrings 35 und des Trägers 13 - so gewählt, dass in einem normalen Temperaturbereich der Pumpe die Ausdehnung des Trägers 13 unter Berücksichtigung der Ausdehnung des Außenrings 35 nie dazu führt, dass die Stirnfläche 31 über die Stirnfläche 39 hinaussteht. In diesem Fall ist gewährleistet, dass stets die axiale Erstreckung des Außenrings 35 einen axialen Abstand zwischen der Bodenfläche 41 des Deckels 5 und einer Bodenfläche 43 der Ausnehmung 29 definiert, auf welcher der Außenring 35 mit einer Auflagefläche 45 aufliegt.The outer ring 35 is designed and/or arranged in such a way that the cover 5 rests on it when it closes the recess 29 . In the illustrated embodiment, the outer ring 35 is with an end face 39 - viewed in the axial direction - slightly beyond the end face 31 of the housing 3 on. It therefore protrudes a little out of the recess 29 beyond the end face 31 . The cover 5 thus rests with a bottom surface 41 on the end face 39 when the cover 5 is arranged on the housing 3 in such a way that it closes the recess 29 . Preferably, the distance by which the end faces 39 of the outer ring protrudes beyond the end face 31 of the carrier 13 - depending on the materials of the outer ring 35 and the carrier 13 - is selected such that in a normal temperature range of the pump, the expansion of the carrier 13 is taken into account of the expansion of the outer ring 35 never leads to the end face 31 protruding beyond the end face 39 . In this case it is ensured that the axial extent of the outer ring 35 always defines an axial distance between the bottom surface 41 of the cover 5 and a bottom surface 43 of the recess 29 on which the outer ring 35 rests with a bearing surface 45 .

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Außenring 35 eine axiale Ausdehnung auf, die größer ist als die - in axialer Richtung gemessene - Tiefe der Ausnehmung 29. Er ist daher so ausgebildet, dass der Deckel 5 auf ihm aufliegt, wenn dieser die Ausnehmung 29 verschließt.In the exemplary embodiment shown, the outer ring 35 has an axial extent that is greater than the depth of the recess 29—measured in the axial direction.

Die Rotationsgruppe 33 ist in einem Bereich angeordnet, dessen Erstreckung - in axialer Richtung gesehen - durch die axiale Erstreckung des Außenrings 35 definiert ist. Sie ist dort mit axialem Spiel angeordnet. Insbesondere weist die Pumpe 1 einen Axialspalt 47 auf, der zwischen einer Oberfläche 49 der Rotationsgruppe 33 und der Bodenfläche 41 des Deckels 5 ausgebildet ist. Im Bereich dieses Axialspalts 47 ist eine gewisse Leckage der Pumpe 1 gegeben. Diese verstärkt sich, wenn das von der Pumpe 1 geförderte Fluid mit steigender Temperatur eine niedrigere Viskosität aufweist.The rotation group 33 is arranged in a region whose extent—seen in the axial direction—is defined by the axial extent of the outer ring 35 . It is arranged there with axial play. In particular, the pump 1 has an axial gap 47 formed between a surface 49 of the rotation group 33 and the bottom surface 41 of the cover 5 . In the area of this axial gap 47 there is a certain leakage of the pump 1 . This increases when the fluid delivered by the pump 1 has a lower viscosity as the temperature rises.

Bei der Pumpe 1 umfasst der Außenring dagegen ein Material, oder besteht bevorzugt aus diesem, welches bei 20 °C einen Wärmeausdehnungskoeffizienten in einem Bereich von 0 bis 6 • 10^-6 K^-1 aufweist. Bevorzugt kann das Material auch einen negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Besonders bevorzugt weist das Material bei 20 °C einen Wärmeausdehnungskoeffizienten in einem Bereich von 0,5 bis 3 • 10^-6 K^-1, ganz besonders bevorzugt 1,7 bis 2 • 10^-6 K^-1 auf. Der Außenring 35 umfasst bevorzugt Materialien wie Invar, Inovco, oder auch Kovar. Besonders bevorzugt besteht der Außenring aus diesen Materialien.In the case of the pump 1, on the other hand, the outer ring comprises, or preferably consists of, a material which at 20° C. has a coefficient of thermal expansion in a range from 0 to 6×10 ⁻⁶ K ⁻¹ . The material can preferably also have a negative coefficient of thermal expansion. The material particularly preferably has a thermal expansion coefficient at 20° C. in a range from 0.5 to 3×10 ^-6 K ^-1 , very particularly preferably from 1.7 to 2×10 ^-6 K ^-1 . The outer ring 35 preferably comprises materials such as Invar, Inovco, or Kovar. The outer ring particularly preferably consists of these materials.

Ganz besonders bevorzugt umfasst der Außenring 35 Invar beziehungsweise besteht aus diesem Material. Invar ist besonders geeignet, um den Außenring 35 auf die hier beschriebene Weise auszubilden.The outer ring 35 particularly preferably comprises Invar or consists of this material. Invar is particularly suitable for forming the outer ring 35 in the manner described here.

Aufgrund des sehr kleinen, verschwindenden oder sogar negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten, den der Außenring 35 aufweist, bleibt der Abstand zwischen der Bodenfläche 43 und der Bodenfläche 41 des Deckels 5 bei einer Erwärmung der Pumpe 1 nahezu konstant oder wird sogar kleiner. Dehnt sich dann die Rotationsgruppe 33 aus, führt dies dazu, dass der Axialspalt 47 kleiner wird. Die Rotationsgruppe 33 drängt quasi in den bestehenden Axialspalt 47 hinein und verringert diesen.Due to the very small, negligible or even negative coefficient of thermal expansion that the outer ring 35 has, the distance between the bottom surface 43 and the bottom surface 41 of the cover 5 remains almost constant or even becomes smaller when the pump 1 heats up. If the rotation group 33 then expands, this causes the axial gap 47 to become smaller. The rotation group 33 pushes into the existing axial gap 47 and reduces it.

Dadurch, dass die Rotationsgruppe 33 bei ihrer thermischen Ausdehnung den Axialspalt 47 verengt, kann vorzugsweise die bei steigender Temperatur niedriger werdende Viskosität des von der Pumpe 1 geförderten Fluids kompensiert oder bevorzugt sogar überkompensiert werden. Die Pumpe 1 wird dann mit steigender Temperatur dichter, beziehungsweise sie weist eine im Bereich des Axialspalts 47 verminderte Leckage auf.Due to the fact that the rotation group 33 narrows the axial gap 47 during its thermal expansion, the viscosity of the fluid delivered by the pump 1, which decreases as the temperature rises, can preferably be compensated for or preferably even overcompensated. The pump 1 then becomes tighter as the temperature rises, or it has reduced leakage in the area of the axial gap 47 .

Der Deckel 5 umfasst eine erste Ausnehmung 51 und eine zweite Ausnehmung 53. Die erste Ausnehmung 51 stellt vorzugsweise einen Fluidpfad zwischen einer Umgebung der Pumpe 1 und mindestens einem Saugbereich bereit. Die Ausnehmung 53 bildet bevorzugt einen Fluidpfad von mindestens einem Druckbereich der Pumpe 1 zu deren Umgebung. Die Pumpeneinheit 7 kann so Fluid über die Ausnehmung 51 zu der Ausnehmung 53 fördern. Das Fluid wird über die Ausnehmung 51 angesaugt und über die Ausnehmung 53 ausgestoßen.The cover 5 comprises a first recess 51 and a second recess 53. The first recess 51 preferably provides a fluid path between an environment of the pump 1 and at least one suction area. The recess 53 preferably forms a fluid path from at least one pressure area of the pump 1 to its surroundings. The pump unit 7 can thus convey fluid via the recess 51 to the recess 53 . The fluid is sucked in via the recess 51 and expelled via the recess 53 .

Insgesamt zeigt sich, dass die hier vorgeschlagene Pumpe 1 aufgrund des Außenrings 35, der ein Material umfasst, welches einen äußerst geringen oder sogar negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, auf konstruktiv einfache und kostengünstige Weise das Problem der aufgrund der mit steigender Temperatur erniedrigten Viskosität des geförderten Fluids bestehenden Leckage der Pumpe 1 im Bereich des Axialspalts 47 vermeidet.Overall, it can be seen that the pump 1 proposed here, due to the outer ring 35, which comprises a material that has an extremely low or even negative coefficient of thermal expansion, solves the problem of the pumped fluid’s viscosity, which decreases with increasing temperature, in a structurally simple and cost-effective manner Leakage of the pump 1 in the area of the axial gap 47 is avoided.

BezugszeichenlisteReference List

11: Pumpepump
33: GehäuseHousing
55: Deckellid
77: Pumpeneinheitpump unit
99: Motorengine
1111: Abschnittsection
1313: Trägercarrier
1515: RaumSpace
1717: Statorstator
1919: Rotorrotor
2121: Wicklungwinding
21'21': Wicklungwinding
2323: Antriebswelledrive shaft
2525: Lagerwarehouse
2727: Lagerwarehouse
2929: Ausnehmungrecess
3131: Stirnflächeface
3333: Rotationsgrupperotation group
3535: Außenringouter ring
3737: Verbindungsbereichconnection area
3939: Stirnflächeface
4141: Bodenflächefloor space
4343: Bodenflächefloor space
4545: Anlageflächecontact surface
4747: Axialspaltaxial gap
4949: Oberflächesurface
5151: Ausnehmungrecess
5353: Ausnehmungrecess

Claims

Pump, with - at least one rotation group (33) which has a connection area (37) for non-rotatable connection to a drive shaft (23), and - an outer ring (35) in which the rotation group (33) is arranged, characterized in that the outer ring (35) comprises a material which at 20° C. has a coefficient of thermal expansion in a range from 0 to 6 • 10 ^-6 K ^-1 , or has a negative coefficient of thermal expansion.

pump after claim 1 , characterized in that the pump (1) has a housing (3) with a frontally open recess (29), wherein the rotation group (33) and the outer ring (35) are arranged in the recess (29), and wherein the outer ring (35) - viewed in the axial direction - protrudes beyond the front opening of the recess (29), and that the pump (1) has a cover (5) which closes the front-side open recess (29), the cover (5) rests on the outer ring (35).

Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the outer ring (35) consists of a material which at 20 °C has a thermal expansion coefficient in a range from 0 to 6 • 10 ^-6 K ^-1 , or a negative thermal expansion coefficient.

Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the material which the outer ring (35) comprises or from which the outer ring (35) consists, at 20 °C has a thermal expansion coefficient in a range from 0.5 to 3 • 10 ^-6 K ^-1 , preferably 1.7 to 2×10 ^-6 K ^-1 .

Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the material for the outer ring (35) comprises Invar, Inovco, or Kovar, preferably consists of Invar, Inovco or Kovar, where Invar is FeNi36 and consists of 64% Fe and 36% Ni , Kovar is FeNi29 and consists of 71% Fe and 29% Ni, and Inovco consists of 62.5% Fe, 4.5% Co and 33% Ni.

Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the rotation group iron or steel materials includes, preferably consists of iron or steel materials.

Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the pump (1) is designed as a gerotor pump, vane pump, roller cell pump, sickle pump, internal gear pump or external gear pump.

Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the rotation group (33) comprises an externally toothed gear which meshes with teeth of the outer ring (35) which is designed as an internally toothed gear.

Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the rotation group (33) comprises a rotor which has recesses in which vanes - seen in the radial direction - are movably accommodated.

Outer ring for a pump, characterized in that the outer ring (35) comprises a material which at 20 °C has a coefficient of thermal expansion in a range from 0 to 6 • 10 ^-6 K ^-1 , or has a negative coefficient of thermal expansion.

outer ring claim 10 , characterized in that the outer ring (35) for use in a pump (1) according to any one of claims 3 until 5 is trained.

Outer ring according to any of the preceding Claims 10 or 11 , characterized in that the outer ring (35) is designed as an internally toothed gear.

Outer ring according to any of the preceding Claims 10 until 12 , characterized in that the outer ring (35) has a substantially circular outer contour and / or a substantially elliptical inner contour or a bearing glasses contour.