DE102013204323A1

DE102013204323A1 - Kreiselpumpe

Info

Publication number: DE102013204323A1
Application number: DE102013204323.6A
Authority: DE
Inventors: Thomas Peterreins; Georg Bernreuther
Original assignee: Buehler Motor GmbH
Current assignee: Buehler Motor GmbH
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2013-03-13
Publication date: 2014-09-18
Also published as: WO2014139520A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe mit einem Flügelrad, das mit einem permanentmagnetischen Außenrotor eines elektronisch kommutierten Gleichstrommotors ein integrales Bauteil bildet, welches auf einer feststehenden Achse gelagert ist, welche Achse einerseits in einem ein Pumpengehäuseteil bildenden Pumpenkopf und andererseits in einem eine Trennwand zwischen dem permanentmagnetischen Außenrotor und einem Stator bildendes Gehäuseteils des Gleichstrommotors befestigt ist, einem auf der dem Pumpenkopf abgewandten Seite des Flügelrads um eine Drehachse des permanentmagnetischen Außenrotors herum angeordneten zentralen Lagertragrohr, das sich in eine Statorkammer erstreckt und mit einem Massenzentrum des integralen Bauteils aus Flügelrad und permanentmagnetischen Außenrotor. Aufgabe der Erfindung ist es eine Kreiselpumpe der genannten Art bereitzustellen, die möglichst einfach aufgebaut ist, bei der das drehbare Bauteil aus Flügelrad und Außenrotor robust gelagert ist, bei dem es nicht zu Schwingungen durch Pendelbewegungen oder Unwuchten kommt und damit nicht zu Vibrationen und Geräuschentwicklung führt. Weiter soll das Gewicht der Bauteile und die Genauigkeitsanforderungen an die Wuchtung des drehbaren Bauteils minimiert werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe mit einem Flügelrad, das mit einem permanentmagnetischen Außenrotor eines elektronisch kommutierten Gleichstrommotors ein integrales Bauteil bildet, welches auf einer feststehenden Achse gelagert ist, welche Achse einerseits in einem ein Pumpengehäuseteil bildenden Pumpenkopf und andererseits in einem eine Trennwand zwischen dem permanentmagnetischen Außenrotor und einem Stator bildendes Motorgehäuseteils des Gleichstrommotors befestigt ist, einem auf der dem Pumpenkopf abgewandten Seite des Flügelrads um eine Drehachse des permanentmagnetischen Außenrotors herum angeordneten zentralen Lagertragrohr, das sich in eine Statorkammer erstreckt und mit einem Massenzentrum des integralen Bauteils aus Flügelrad und permanentmagnetischem Außenrotor.
Aus der JP 2001-153083 ist eine gattungsgemäße Kreiselpumpe bekannt, diese weist ein einziges Radiallager auf, das in einem Lagertragrohr aufgenommen ist, welches nicht einstückig mit dem Flügelrad ist. Durch den mehrteiligen Aufbau verringert sich die Genauigkeit und der Montageaufwand ist hoch. Da nur ein Lager vorhanden ist, kann es zu einem unruhigen Lauf des Flügelrads und damit zu Schwingungen und Geräuschentwicklung kommen.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Kreiselpumpe der genannten Art bereitzustellen, die möglichst einfach aufgebaut ist, bei der das drehbare Bauteil aus Flügelrad und permanentmagnetischem Außenrotor robust gelagert ist, bei dem es nicht zu Schwingungen durch Pendelbewegungen oder Unwuchten kommt und damit nicht zu Vibrationen und Geräuschentwicklung führt. Weiter soll das Gewicht der Bauteile und die Genauigkeitsanforderungen an die Wuchtung des drehbaren Bauteils minimiert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Durch das mit dem Flügelrad einstückige zentrale Lagertragrohr ist ein besonders einfacher Aufbau möglich und es ist eine hohe Genauigkeit ohne Fügeprozesse möglich. Die beiden voneinander getrennten und beabstandeten Lager erlauben eine robustere und vibrationsärmere Lagerung des Flügelrads. Da der Massenschwerpunkt zwischen den beiden Lagern angeordnet ist, kann es nicht zu durch Pendelbewegungen und Unwuchten verursachten Schwingungen kommen. Die verringerte Schwingungsneigung erlaubt die Bauteile schwächer und damit gewichtssparender zu bauen oder die Anforderungen an die Präzision der Wuchtung herabzusetzen, dies wirkt sich insgesamt günstig auf die Wirtschaftlichkeit aus.
Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen dargestellt. Durch die beidseitige Aufnahme in Gehäuseteilen ist es nicht erforderlich die Achse mit Einstichen oder Absätzen zu versehen um eine Axialsicherung des Flügelrads zu ermöglichen. Durch die glatte Achse vereinfacht sich der Aufbau und der Montageaufwand.
Eine stabile Lagerung wird erreicht, wenn die Achse im Pumpenkopf in einem durch ein bis drei Speichen/Streben, vorzugsweise drei Speichen/Streben gehaltene Achsenaufnahme befestigt ist. Hierdurch ist es einfacher die Achsenaufnahme näher an das Flügelrad heranzubringen oder, wie es hier bevorzugt wird, dass die Achsenaufnahme im Pumpenkopf abschnittsweise hohlzylinderförmig ausgebildet ist und der hohlzylindrische Teil sich innerhalb einer zylindrischen Ausnehmung des Flügelrads erstreckt. Die Innenkontur der Achsenaufnahme kann durch eine Nut oder einen Vorsprung unterbrochen sein.
Vorteilhafterweise ist die Anlaufscheibe dadurch auf der Achse zwischen dem Pumpenkopf und dem pumpenseitigen Lager sicher gehalten und kann mit dem pumpenseitigen Lager axial zusammenwirken.
Zweckmäßigerweise ist auch auf der gegenüberliegenden Seite der Achse eine Anlaufscheibe vorgesehen, die dort zwischen dem motorseitigen Lager und der Trennwand auf der Achse angeordnet ist.
Als Lager eignen sich hier beispielhaft Kunststoffgleitlager, die fest im Lagertragrohr eingepresst sind und im Betrieb mit dem Lagertragrohr auf der Achse umlaufen. Diese Lager zeichnen sich durch eine bauraumsparende Geometrie aus.
Die Stabilität der Lagerung wird weiter erhöht indem eine Zwischenwand an die Trennwand anschließt, welche die motorseitige Aufnahme für die Achse radial abstützt. Zu diesem Zweck weist die Zwischenwand einen angeformten Ring auf, der die Aufnahme radial aufnimmt und stabilisiert. Um ein Bauteil einzusparen, ist die Zwischenwand Bestandteil einer Isolierung einer Statorwicklung.
An ihrem Außenrand ist die Zwischenwand 21 mit einer zylinderringförmigen Anformung ausgebildet, welche sich an einer Innenseite der Trennwand 8 anschließt und somit die Stabilität der Zwischenwand in sich erhöht. Weiter erfüllt die Zwischenwand 21 eine Haltefunktion für einen Stator.
Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung besteht das Flügelrad mit dem Lagertragrohr aus einem Kunststoffmaterial und ist als einstückiges Kunststoffspritzgussteil hergestellt. Das Permanentmagnetmaterial des Außenrotors ist kunststoffgebunden und wird mit dem Flügelrad in einem zweiten Spritzvorgang zu einem integralen Bauteil gefügt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Kreiselpumpe und
2 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Kreiselpumpe.
1 zeigt eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Kreiselpumpe 1, mit einem Pumpenkopf 7, welcher einen Saugstutzen 27 und einen Druckstutzen 28 umfasst, einem Motorgehäuseteil 10, und einem Gehäusedeckel 20 das einen Anschussstecker 31 umfasst.
Die 2 zeigt eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Kreiselpumpe 1, dessen Gehäuse aus einem Pumpenkopf 7, einem Motorgehäuseteil 10, einem Gehäusedeckel 20, einer Trennwand 8 als Bestandteil des Motorgehäseteils 10 und einer Zwischenwand 21 besteht. Das Gehäuse bildet eine Pumpenkammer 22, eine Statorkammer 23 und eine Elektronikkammer 24. Die Pumpenkammer ist funktional unterteilt in einen Hydraulikbereich und einen Permanentmagnetbereich. Der Pumpenkopf 7 weist eine pumpenseitige Achsaufnahme 17 auf, zur Aufnahme eines ersten Endes einer glatten geraden Achse 6. Ein zweites Ende der Achse 6 wird in einer motorseitigen Achsaufnahme 25 als Bestandteil der Trennwand 8 fest aufgenommen.
Ein integrales Bauteil 5, bestehend aus einem Flügelrad 2 einem permanentmagnetischen Außenrotor 3 eines elektronisch kommutierten Gleichstrommotors an welches zwei Lager 14, 15 montiert sind, ist auf der feststehenden Achse drehbar gelagert. Das Flügelrad 2 grenzt mit seinen Flügeln 26 an der Innenkontur des Pumpenkopfs 7 unter Belassung eines minimalen Spalts an. Der Pumpenkopf 7 umfasst einen Saugstutzen 27 und einen rechtwinklig dazu angeordneten Druckstutzen 28. An diese Stutzen 27, 28 sind mediumführende Rohrleitungen oder Schläuche zum Anschluss der Kreiselpumpe 1 an ein hydraulisches System anschließbar.
Die pumpenseitige Achsaufnahme 17 ist teilweise hohlzylindrisch ausgebildet und taucht in eine entsprechend zylindrisch ausgesparten zentrale Ausnehmung 36 des Flügelrads 2 ein und schließt dort axial an eine pumpenseitige Anlaufscheibe 18 an. Auf der Motorseite grenzt eine motorseitige Anlaufscheibe 19 an die Trennwand 8 an. Die Anlaufscheiben 18, 19 sind auf der feststehenden Achse 6 angeordnet. An der pumpenseitigen Anlaufscheibe 18 stützt sich das pumpenseitige Lager 14 ab. An der motorseitigen Anlaufscheibe 19 stützt sich das motorseitige Lager 15 ab. Die Lager 14, 15 sind im Lagertragrohr eingepresst. In der pumpenseitigen Achsaufnahme 17 ist ein weiteres Kunststoffgleitlager 38 eingebaut. Um die Lager 14, 15 axial definiert anordnen zu können, ist das Lagertragrohr 11 zwischen den beiden Lagern 14, 15 verengt. Die beiden voneinander beabstandeten Lager 14, 15 sind beiderseits eines Massenzentrums des integrierten Bauteils 5 aus Flügelrad 2 und permanentmagnetischem Außenrotor 3 angeordnet.
Die Statorkammer 23 wird außen und innen und zur Pumpenkammer 22 durch die Trennwand 8 und auf der axial gegenüberliegenden Seite von der Zwischenwand 21 begrenzt. Die Statorkammer 23 beherbergt einen mit einer Wicklung 32 bewickelten Stator 9. Die Elektronikkammer 24 nimmt eine Leiterplatte 29 und Anschlusskontakte 30 eines Anschlusssteckers 31 auf, der durch den Gehäusedeckel 20 geführt ist. Die Wicklung 32 ist elektrisch mit der Leiterplatte 29 über Kontakte 37 verbunden. Die Zwischenwand 21 erfüllt eine Zusatzfunktion. Diese besteht darin die motorseitige Achsaufnahme 25 radial abzustützen und dadurch zu stabilisieren. Hierzu ist ein Ring 33 an die Zwischenwand 21 angeformt, der die motorseitige Achsaufnahme 25 aufnimmt. An seinem Außenrand weist die Zwischenwand 21 eine zylinderringförmige Anformung 34 auf, welche an einer Innenseite der Trennwand 8 anschließt und sich dort abstützt. Hierdurch erhält die Trennwand 8 in sich eine höhere Stabilität. Die Zwischenwand 21 erfüllt auch die Funktion einer Axialsicherung des Stators in der Statorkammer 23.
Bezugszeichenliste

1: Kreiselpumpe
2: Flügelrad
3: Außenrotor
4: Gleichstrommotor
5: Integrales Bauteil
6: Achse
7: Pumpenkopf
8: Trennwand
9: Stator
10: Motorgehäuseteil
11: Lagertragrohr
12: Isolierung
13: Massenzentrum
14: pumpenseitiges Lager
15: motorseitiges Lager
16: Streben
17: pumpenseitige Achsaufnahme
18: pumpenseitige Anlaufscheibe
19: motorseitige Anlaufscheibe
20: Gehäusedeckel
21: Zwischenwand
22: Pumpenkammer
23: Statorkammer
24: Elektronikkammer
25: motorseitige Achsaufnahme
26: Flügel
27: Saugstutzen
28: Druckstutzen
29: Leiterplatte
30: Anschlusskontakt
31: Anschlussstecker
32: Wicklung
33: Ring
34: Anformung
35: Drehachse
36: Ausnehmung
37: Kontakt
38: Kunststoffgleitlager

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2001-153083 [0002]

Claims

Kreiselpumpe (1) mit einem Flügelrad (2), das mit einem permanentmagnetischen Außenrotor (3) eines elektronisch kommutierten Gleichstrommotors (4) ein integrales Bauteil (5) bildet, welches auf einer feststehenden Achse (6) gelagert ist, welche Achse (6) einerseits in einem ein Pumpengehäuseteil bildenden Pumpenkopf (7) und andererseits in einem eine Trennwand (8) zwischen dem permanentmagnetischen Außenrotor (3) und einem Stator (9) bildendes Motorgehäuseteils (10) des Gleichstrommotors (4) befestigt ist, einem auf der dem Pumpenkopf (7) abgewandten Seite des Flügelrads (2) um eine Drehachse (35) des permanentmagnetischen Außenrotors (3) herum angeordneten zentralen Lagertragrohr (11), das sich in eine Statorkammer (23) erstreckt und einem Massenzentrum (13) des integralen Bauteils (5) aus Flügelrad (2) und permanentmagnetischem Außenrotor (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Lagertragrohr (11) und das Flügelrad (2) aus dem gleichen Material einstückig ausgebildet sind und zwei voneinander getrennte und voneinander beabstandete Lager (14, 15) trägt und dass das Massenzentrum des integralen Bauteils (5) aus Flügelrad (2) und permanentmagnetischem Außenrotor (3) zwischen den beiden Lagern (14, 15) auf der Drehachse liegt.
Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (6) glatt und ohne Absätze oder Einstiche ausgebildet ist.
Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (6) im Pumpenkopf (7) in einem durch ein bis drei Speichen/Streben (16) gehaltene Achsenaufnahme (17) befestigt ist.
Kreiselpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsenaufnahme (17) im Pumpenkopf (7) abschnittsweise hohlzylinderförmig ausgebildet ist und der hohlzylindrische Teil sich innerhalb einer zylindrischen Ausnehmung (36) des Flügelrads (2) erstreckt.
Kreiselpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkontur der Achsenaufnahme (17) im Pumpenkopf (7) unterbrochen ist.
Kreiselpumpe nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Achse (6) zwischen dem Pumpenkopf (7) und dem pumpenseitigen Lager (14) eine Anlaufscheibe (18) angeordnet ist, die mit dem pumpenseitigen Lager (14) axial zusammenwirkt.
Kreiselpumpe nach Anspruch 1, 2, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Achse (6) zwischen der Trennwand (8) und dem motorseitigen Lager (15) eine Anlaufscheibe (19) angeordnet ist, die mit dem motorseitigen Lager (15) zusammenwirkt.
Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Lager (14, 15) ein Kunststoffgleitlager ist.
Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an die Trennwand (8) im Bereich einer motorseitigen Achsaufnahme (25) eine Zwischenwand (21) anschließt, welche die motorseitige Achsaufnahme (25) radial abstützt.
Kreiselpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Zwischenwand (21) ein hohlzylindrischen Ring (33) vorspringt, welcher eine zylindrische Außenkontur der motorseitigen Achsaufnahme (25) radial passend umfasst.
Kreiselpumpe nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand (21) Bestandteil einer Isolierung (12) einer Statorwicklung (32) ist.
Kreiselpumpe nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand (21) an ihrem radial äußeren Rand eine zylinderringförmige Anformung (34) aufweist an welcher eine Innenseite der Trennwand (8) anschließt.
Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein kunststoffgebundenes Magnetmaterial um einen aus Kunststoffmaterial bestehenden, das Lagertragrohr (11) und das Flügelrad (2) bildenden Vorspritzling durch Urformen gefügt ist.