DE102013226974A1 - Tumble pump with shaft mounted in the stator - Google Patents
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Abstract
Eine Taumelpumpe (10) umfasst einen an einem Gehäuse (12) der Taumelpumpe befestigten Pumpenstator (28) und einen im Pumpenstator (28) geführten Pumpenrotor (48), der von einer Antriebswelle (34) mittels einer schrägen Stirnfläche (46) derart angetrieben wird, dass er mit seiner Rotorachse um eine Antriebsachse der Antriebswelle (34) taumelt wobei die Antriebswelle (34) den Pumpenrotor (48) durch eine Durchgangsöffnung (49) durchragt und in einer Lagerung des Pumpenstators (28) gelagert ist.A tumble pump (10) comprises a pump stator (28) attached to a housing (12) of the tumble pump and a pump rotor (48) guided in the pump stator (28), which is driven by a drive shaft (34) by means of an oblique face (46) in that it wobbles with its rotor axis about a drive axis of the drive shaft (34), wherein the drive shaft (34) projects through the pump rotor (48) through a passage opening (49) and is mounted in a bearing of the pump stator (28).
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft eine Taumelpumpe.The invention relates to a tumble pump.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Eine Ausführungsform einer Taumelpumpe ist aus der
Auf die Pumpenwelle wirken radiale und axiale Kräfte, die beispielsweise, wie in der
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Mit der Erfindung kann eine Taumelpumpe mit einer verkürzten Baulänge bereitgestellt werden. Weiter können mit der erfindungsgemäßen Taumelpumpe Reibungsverluste vermindert werden.With the invention, a tumble pump can be provided with a shortened length. Furthermore, friction losses can be reduced with the tumble pump according to the invention.
Diese Vorteile können mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche erreicht werden. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.These advantages can be achieved with the subject matter of the independent claims. Further embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and from the following description.
Die Erfindung betrifft eine Taumelpumpe zum Fördern von Fluid, beispielsweise Kraftstoff.The invention relates to a tumbling pump for conveying fluid, for example fuel.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Taumelpumpe einen an einem Gehäuse der Taumelpumpe befestigten Pumpenstator und einen im Pumpenstator geführten Pumpenrotor. der von einer Antriebswelle mittels einer schrägen Stirnfläche derart angetrieben wird, dass er mit seiner Rotorachse um eine Antriebsachse der Antriebswelle taumelt. Die Antriebswelle durchragt dabei den Pumpenrotor durch eine Durchgangsöffnung und ist in einer Lagerung des Pumpenstators gelagert.According to one embodiment of the invention, the tumble pump comprises a pump stator attached to a housing of the tumble pump and a pump rotor guided in the pump stator. which is driven by a drive shaft by means of an oblique end face such that it wobbles with its rotor axis about a drive axis of the drive shaft. The drive shaft protrudes through the pump rotor through a through hole and is mounted in a bearing of the pump stator.
Eine Rotation der Antriebswelle kann zu einem Taumeln des Pumpenrotors bezüglich des Pumpenstators führen, wodurch Pumpenkammern, die zwischen dem Pumpenstator und dem Pumpenrotor durch eine Verzahnung gebildet sind, derart vergrößert und verkleinert werden, dass ein Fluid durch die Taumelpumpe gefördert wird. Beispielsweise können der Pumpenstator und der Pumpenrotor eine zykloidenförmige Verzahnung aufweisen.A rotation of the drive shaft may lead to a tumbling of the pump rotor with respect to the pump stator, whereby pump chambers formed between the pump stator and the pump rotor by a toothing be enlarged and reduced so that a fluid is conveyed by the tumble pump. For example, the pump stator and the pump rotor may have a cycloid-shaped toothing.
Bei der Taumelpumpe ist die Antriebswelle im Pumpenstator gelagert. Diese Lagerung kann in radialer und optional in radialer Richtung erfolgen. An einem weiteren Ende (dem Lager im Pumpenstator gegenüberliegend) kann die Antriebswelle in einem Gehäuseteil des Pumpengehäuses gelagert sein. Beide Lager, oder zumindest das Lager im Pumpenstator, können als Gleitlager ausgeführt sein. Damit können einerseits Radialkräfte von den beiden Lagern aufgenommen werden und anderseits kann die Dichtfunktion zwischen einer auf der Antriebswelle aufgesteckten Pumpenwelle und dem Pumpengehäuse von der Lagerung entkoppelt werden.In the tumble pump, the drive shaft is mounted in the pump stator. This storage can be done in the radial and optionally in the radial direction. At a further end (the bearing in the pump stator opposite), the drive shaft may be mounted in a housing part of the pump housing. Both bearings, or at least the bearing in the pump stator, can be designed as plain bearings. Thus, on the one hand radial forces can be absorbed by the two bearings and on the other hand, the sealing function can be decoupled between the mounted on the drive shaft pump shaft and the pump housing from the storage.
Da die Antriebswelle an ihren Enden (und nicht in der Mitte) gelagert werden kann, kann ein Verkippen der Antriebswelle vermindert werden.Since the drive shaft can be stored at its ends (and not in the middle), a tilting of the drive shaft can be reduced.
Das Lager im Stator (und auch die anderen Lager) können mit einem geringeren Radius ausgeführt werden als der Radius der Pumpenwelle, der als Dichtstelle vorgesehen ist. Dies kann zu geringeren Gleitlagergeschwindigkeiten führen, was dem Entstehen von Wärme und Reibung entgegenwirken kann.The bearing in the stator (and also the other bearings) can be designed with a smaller radius than the radius of the pump shaft, which is intended as a sealing point. This can lead to lower slide bearing speeds, which can counteract the generation of heat and friction.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die schräge Stirnfläche von einer Pumpenwelle bereitstellt, die formschlüssig auf die Antriebswelle gesteckt ist. Eine formschlüssige Verbindung der Pumpenwelle direkt an der Antriebswelle kann einen Mitnehmer ersparen. Da es möglich ist, die Pumpenwelle berührungslos im Gehäuse laufen zu lassen, kann die Reibung reduziert werden. Die Anordnung kann auch resistenter gegenüber Partikeln sein, die an der Pumpenwelle vorbei durch eine Dichtstelle dringen können, da der Einsatz einer metallischen Hülse im Gehäuse möglich ist.According to one embodiment of the invention, the oblique face is provided by a pump shaft, which is positively placed on the drive shaft. A positive connection of the pump shaft directly to the drive shaft can spare a driver. Since it is possible to run the pump shaft without contact in the housing, the friction can be reduced. The arrangement may also be more resistant to particles that can pass the pump shaft passing through a sealing point, since the use of a metallic sleeve in the housing is possible.
Die Antriebswelle kann ein zusätzliches Gleitlager (beispielsweise an einem dem Pumpenstator gegenüberliegenden Ende) aufweisen. Dadurch können Radialkräfte eines Antriebsmotors von Radialkräften an der Pumpenwelle entkoppelt werden.The drive shaft may have an additional sliding bearing (for example at an end opposite the pump stator). As a result, radial forces of a drive motor can be decoupled from radial forces on the pump shaft.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung trägt die Antriebswelle einen Rotor eines Elektromotors als Antrieb. Die Antriebswelle kann dann in einem Gehäuseteil der Taumelpumpe, das einen Stator des Elektromotors trägt, gelagert sein. Beispielsweise kann die Antriebswelle eine einstückige Welle sein, die an ihren beiden Enden im Stator und in einem Gehäuseteil gelagert ist.According to one embodiment of the invention, the drive shaft carries a rotor of an electric motor as a drive. The drive shaft may then be mounted in a housing part of the tumble pump, which carries a stator of the electric motor. For example, the drive shaft may be a one-piece shaft, which is mounted at its two ends in the stator and in a housing part.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Taumelpumpe weiter eine Feder zum Drücken der Antriebswelle in Richtung des Pumpenstators. Auf diese Weise kann die Dichtfunktion zwischen den Kugelflächen des Pumpenrotors bzw. Pumpenstators und der Verzahnung eingestellt bzw. erhöht werden, da der Pumpenrotor über die Antriebswelle und die Pumpenwelle in Richtung Pumpenstator gedrückt wird. According to one embodiment of the invention, the tumble pump further comprises a spring for pressing the drive shaft in the direction of the pump stator. In this way, the sealing function between the spherical surfaces of the pump rotor and the pump stator and the toothing can be adjusted or increased, since the pump rotor is pressed via the drive shaft and the pump shaft in the direction of the pump stator.
Beispielsweise kann diese Axialkraft durch Kohle-Bürsten des Elektromotors (die eine Feder aufweisen) erzeugt werden.For example, this axial force can be generated by carbon brushes of the electric motor (which have a spring).
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Stator des Elektromotors derart gegenüber dem Rotor des Elektromotors in axialer Richtung versetzt, dass beim Betreiben des Motors die Antriebswelle durch elektromagnetische Kräfte in Richtung des Pumpenstators bewegt wird. Die Axialkraft kann auch direkt durch den Elektromotor erzeugt werden, so dass auf eine gesonderte Feder verzichtet werden kann.According to one embodiment of the invention, the stator of the electric motor is offset in relation to the rotor of the electric motor in the axial direction such that when operating the motor, the drive shaft is moved by electromagnetic forces in the direction of the pump stator. The axial force can also be generated directly by the electric motor, so that it is possible to dispense with a separate spring.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Antriebswelle zwei miteinander gekoppelte Antriebswellenteile auf. Ein Teil der Antriebswelle (eine Motorwelle) kann den Rotor eines Elektromotors tragen. Ein weiterer, zweiter Teil der Antriebswelle kann die Pumpenwelle tragen. Beispielsweise kann der zweite Teil der Antriebswelle im Pumpenstator und in einem weiteren Gehäuseteil gelagert sein. Die beiden Teile der Antriebswelle können mittels eines Stifts formschlüssig gekoppelt sein. Bei einer zweiteiligen Antriebswelle können radiale Kräfte und Kipp-Momente besonders gut aufgenommen werden, da sie auf mehrere Lager für die Antriebswellenteile verteilt werden können.According to one embodiment of the invention, the drive shaft on two coupled drive shaft parts. A part of the drive shaft (a motor shaft) may support the rotor of an electric motor. Another, second part of the drive shaft can carry the pump shaft. For example, the second part of the drive shaft may be mounted in the pump stator and in a further housing part. The two parts of the drive shaft can be positively coupled by means of a pin. In a two-piece drive shaft radial forces and tilting moments can be particularly well received, since they can be distributed to several bearings for the drive shaft parts.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Durchgangsöffnung innen größeren Durchmesser auf als die Antriebswelle. Somit kann der Pumpenrotor um die Antriebswelle taumeln.According to one embodiment of the invention, the passage opening has inside larger diameter than the drive shaft. Thus, the pump rotor can tumble around the drive shaft.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung weist die schräge Stirnfläche von einem Antrieb der Taumelpumpe weg. Dabei ist die schräge Stirnfläche auf einer dem Elektromotor der Taumelpumpe abgewandten Seite der Pumpenwelle angeordnet. Bei dieser ersten Ausführung ist die Verzahnung des Pumpenstators dem Elektromotor zugewandt. Beispielsweise sind die Pumpenwelle und der Pumpenrotor (in dieser Reihenfolge) zwischen einem Antrieb der Pumpe und dem Pumpenstator aufgenommen. Dabei weisen die Kugelflächen des Pumpenrotors vom Antrieb weg.According to a first embodiment of the invention, the oblique end face of a drive of the tumble pump away. In this case, the oblique end face is arranged on a side facing away from the electric motor of the tumble pump pump shaft. In this first embodiment, the toothing of the pump stator faces the electric motor. For example, the pump shaft and the pump rotor are accommodated (in this order) between a drive of the pump and the pump stator. In this case, the spherical surfaces of the pump rotor away from the drive.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung weist die schräge Stirnfläche zu einem Antrieb der Taumelpumpe hin. Dabei ist die schräge Stirnfläche auf einer dem Elektromotor der Taumelpumpe zugewandten Seite der Pumpenwelle angeordnet. Bei dieser zweiten Ausführung ist die Verzahnung des Pumpenstators auf der dem Elektromotor abgewandten Seite angeordnet. Beispielsweise sind der Pumpenstator, die Pumpenwelle und der Pumpenrotor (in dieser Reihenfolge) zwischen einem Antrieb und einem Gehäuseabschlussteil aufgenommen. In diesem Fall weisen die Kugelflächen des Pumpenrotors zum Antrieb hin.According to a second embodiment of the invention, the oblique end face to a drive of the tumbling pump. In this case, the oblique end face is arranged on a side facing the electric motor of the tumble pump side of the pump shaft. In this second embodiment, the toothing of the pump stator is arranged on the side facing away from the electric motor. For example, the pump stator, the pump shaft and the pump rotor are accommodated (in this order) between a drive and a housing end part. In this case, the spherical surfaces of the pump rotor point towards the drive.
Ein Ende der Antriebswelle kann in dem Gehäuseabschlussteil gelagert sein. Weiter ist es möglich, dass ein Ende der Antriebswelle bzw. eines Antriebswellenteils in einem weiteren Gehäuseteil gelagert ist, das auch einen Antrieb der Taumelpumpe, wie etwa einen Elektromotor, aufnimmt.One end of the drive shaft may be supported in the housing end part. Further, it is possible that one end of the drive shaft or a drive shaft part is mounted in a further housing part, which also receives a drive of the tumble pump, such as an electric motor.
Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Embodiments of the invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
Grundsätzlich sind identische oder ähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Basically, identical or similar parts are provided with the same reference numerals.
Detaillierte Beschreibung von AusführungsbeispielenDetailed description of embodiments
Eine Wellenanordnung
Die Pumpenwelle
Der Pumpenrotor
Der Pumpenrotor weist eine Durchgangsöffnung
Die Antriebswelle
Die
Das Gehäuse
Das Endteil
Die Antriebswelle
Die
In der
Bei Drehung des Rotors
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.In addition, it should be noted that "encompassing" does not exclude other elements or steps, and "a" or "an" does not exclude a multitude. It should also be appreciated that features or steps described with reference to any of the above embodiments may also be used in combination with other features or steps of other embodiments described above. Reference signs in the claims are not to be considered as limiting.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Legal Events
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