DE102015207468B4

DE102015207468B4 - Schmiermittelpumpe

Info

Publication number: DE102015207468B4
Application number: DE102015207468.4A
Authority: DE
Inventors: Andreas Schoenfeld; Jürgen Kreutzkämper; Jan Ruiter
Original assignee: SKF Lubrication Systems Germany AG; SKF Lubrication Systems Germany GmbH
Current assignee: SKF Lubrication Systems Germany GmbH
Priority date: 2015-04-23
Filing date: 2015-04-23
Publication date: 2019-03-07
Anticipated expiration: 2035-04-24
Also published as: DE102015207468A1; US10590921B2; US20160312777A1; CN106065992B; CN106065992A

Abstract

Schmiermittelversorgungseinrichtung (1) mit zumindest- einem ersten Gehäuseabschnitt (2), der einen Vorratsbehälter (6) für ein Schmiermittel (8) ausbildet,- einem zweiten Gehäuseabschnitt (4), der eine Förderpumpe (10) zum Fördern des Schmiermittels (8) aus dem Vorratsbehälter (6) zu einem Schmiermittelauslass (12) umfasst, und- einem Motor (14), der zumindest die Förderpumpe (10) antreibt, und der in dem ersten den Vorratsbehälter (6) ausbildenden Gehäuseabschnitt (2) angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Gehäuseabschnitt (4) eine Rührvorrichtung (42) angeordnet ist, mittels der Schmiermittel (8) umwälzbar und in Richtung Förderpumpe (10) transportierbar ist.

Description

Vorliegende Erfindung betrifft eine Schmiermittelversorgungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Gattungsgemäße Schmiermittelpumpen sind in der EP 0 297 735 A1 und der DE 199 55 865 A1 beschrieben. Die DE 199 55 865 A1 zeigt beispielsweise eine Schmiermittelversorgung mit einem ersten als Vorratsbehälter ausgebildeten Gehäuseabschnitt und einem zweiten darunter angeordneten Gehäuseabschnitt, der eine Förderpumpe aufweist. Um Schmiermittel aus dem Vorratsbehälter in Richtung Förderpumpe zu bewegen, ist weiterhin ein Folgekolben vorgesehen, der das im Vorratsbehälter angeordnete Schmiermittel in Richtung Förderpumpe drückt. Weiterhin offenbart die Druckschrift, dass zudem ein Schaufelrad vorgesehen sein kann, das das von dem Folgekolben nach unten gedrückte Schmiermittel in Richtung Förderpumpe bewegt. Um das Schaufelrad und die Förderpumpe zu bewegen, ist weiterhin ein Elektromotor vorgesehen, der in einem dritten unterhalb des zweiten Gehäuseabschnitts angeordneten Gehäuseabschnitt angeordnet ist.
Nachteilig bei derartigen Schmiermittelpumpen ist jedoch, dass die vielen Gehäuseabschnitte einen großen Bauraumbedarf haben.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb, eine Schmiermittelversorgungseinrichtung bereitzustellen, die kompakter ausgebildet ist und weniger Bauraum beansprucht.
Diese Aufgabe wird durch eine Schmiermittelversorgungseinrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Im Folgenden wird eine Schmiermittelversorgungseinrichtung mit zumindest einem ersten Gehäuseabschnitt, der einen Vorratsbehälter für ein Schmiermittel ausbildet, und einem zweiten Gehäuseabschnitt, der eine Förderpumpe zum Fördern des Schmiermittels aus dem Vorratsbehälter zu einem Schmiermittelauslass umfasst, vorgestellt. Weiterhin weist die Schmiermittelversorgungseinrichtung einen Motor, insbesondere einen Elektromotor, auf, der dazu ausgelegt ist, zumindest die Förderpumpe anzutreiben.
Um eine möglichst kompakte Ausgestaltung der Schmiermittelpumpe bereitzustellen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Motor direkt in dem ersten den Vorratsbehälter ausbildenden Gehäuseabschnitt anzuordnen. Dadurch entfällt der aus dem Stand der Technik bekannte dritte Gehäuseabschnitt, so dass die Schmiermittelversorgungseinrichtung insgesamt deutlich kompakter baut und weniger Bauraum beansprucht.
Dabei kann der Motor vorteilhafterweise in einem rohrförmigen, vorzugsweise zylinderförmigen Innengehäuse angeordnet sein, das sich von der Förderpumpe zu einem der Förderpumpe abgewandten Deckelseite des ersten den Vorratsbehälter ausbildenden Gehäuseabschnitt erstreckt und vorzugsweise einen im Wesentlichen schmiermittelfreien Raum ausbildet. Durch dieses Innengehäuse kann ein schmiermittelfreier Raum geschaffen werden, der sich besonders gut für die Aufnahme eines Motors eignet.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel steht der Motor in Wärmeaustauschkontakt mit dem Schmiermittel und/oder dem rohrförmigen Innengehäuse. Dadurch kann insbesondere bei kalten Temperaturen zum einen der Motor durch das im Vorratsbehälter angeordnete und damit den Motor umgebende Schmiermittel vor Kälte geschützt werden, zum anderen kann der Motor durch eine von ihm erzeugte Abwärme das ihn umgebende Schmiermittel erwärmen und so auch bei tiefen Temperaturen für eine ausreichende Viskosität des Schmiermittels sorgen.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der Motor zentrisch in dem ersten Gehäuseabschnitt angeordnet. Dabei ist bevorzugt, wenn sich der Motor oder das ihn aufnehmende Innengehäuse entlang einer Mittelachse des ersten Gehäuseabschnitts erstreckt. Durch diese zentrische Anordnung kann die thermische Wechselwirkung zwischen Motor und Schmiermittel maximiert werden.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist in dem ersten Gehäuseabschnitt weiterhin eine Folgeplatte, insbesondere ein Folgekolben, angeordnet, die axial zwischen der Förderpumpe und einer der Pumpe abgewandten Deckelseite des ersten Gehäuseabschnitts verschiebbar ist. Mittels dieser Folgeplatte kann Schmiermittel aus dem Vorratsbehälter in Richtung Förderpumpe gedrückt werden. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn die axial verschiebbare Folgeplatte von dem Motor bzw. von dem rohrförmigen Innengehäuses geführt wird. In diesem Fall ist eine zentrische Anordnung des Motors bzw. des Innengehäuses besonders bevorzugt, da ein dann auf eine Fläche der Folgeplatte wirkender Druck gleichmäßig verteilt ist. Ein Verkanten aufgrund eines zu ungleichmäßigen Drucks des Schmiermittels auf eine Seite der Folgeplatte kann dadurch vermieden werden.
Randseitig ist die Folgeplatte vorzugsweise mit einer Dichtung versehen, die das Schmiermittel von einer Innenseite des ersten Gehäuseabschnitts abstreift, so dass die Folgeplatte einen Schmiermittel beaufschlagten Raum von einem schmiermittelfreien Raum trennt.
Weiterhin kann die Folgeplatte druckbeaufschlagt, insbesondere federdruckbeaufschlagt ausgebildet sein. Dazu ist vorzugsweise eine Feder zwischen Folgeplatte und der Deckelseite des Vorratsbehälters angeordnet, die sich einerseits an der Deckelseite und andererseits an der Folgeplatte abstützt. Durch diese Druckbeaufschlagung kann Schmiermittel aktiv in Richtung Förderpumpe gedrückt werden, was insbesondere bei Schmierfetten nötig und vorteilhaft ist. Ebenfalls möglich wäre eine Folgeplatte, die allein aufgrund der Gravitation dem Niveau des Schmiermittels folgt.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist die Schmiermittelversorgungseinrichtung eine Rührvorrichtung auf, mittels der Schmiermittel umwälzbar und in Richtung Förderpumpe transportierbar ist. Dabei ist die Rührvorrichtung vorzugsweise in einem unteren Bereich, insbesondere im zweiten Gehäuseabschnitt angeordnet. Dadurch kann Schmiermittel im Bereich der Förderpumpe zum einen direkt der Förderpumpe zugeführt werden, und zum anderen im Wesentlichen luftfrei vorliegen, so dass eine Beschädigung der Förderpumpe aufgrund von Kavitation vermieden werden kann.
Weiterhin ist vorteilhaft, wenn die Rührvorrichtung ebenfalls über den Motor angetrieben wird. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass ein am Motor vorhandener Exzenter, der einen Kolben der Förderpumpe betreibt, drehfest mit der Rührvorrichtung verbunden ist, so dass Rührvorrichtung und Exzenter gemeinsam gedreht werden. Dadurch kann auf einen weiteren Motor verzichtet werden, so dass kein zusätzlicher Bauraum benötigt wird.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseabschnitt ein Zwischenboden angeordnet. Dieser Zwischenboden weist vorteilhafterweise Öffnungen auf, durch die Schmiermittel aus dem ersten Gehäuseabschnitt in den zweiten Gehäuseabschnitt überführbar ist. Dabei ist vorzugsweise die Rührvorrichtung unterhalb des Zwischenbodens angeordnet. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Rührvorrichtung und der Folgekolben voneinander räumlich getrennt bleiben.
Dabei ist gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel zwischen Zwischenboden und Rührvorrichtung mindestens ein Wälzkörper, insbesondere mindestens eine Rolle, vorgesehen, die die Rührvorrichtung am Zwischenboden abstützt. Diese Wälzkörper oder Rollen verringern den Widerstand der Rührvorrichtung beim Drehen und bieten eine axiale Abstützung der Rührvorrichtung nach oben. Diese ist vorteilhaft, da üblicherweise die Rührvorrichtung schräg angestellte Rührflügel aufweist, die Schmiermittel nach unten in Richtung Förderpumpe drücken. Weist dieses Schmiermittel einen großen Widerstand auf, beispielsweise wenn es sehr kalt ist, so verhindert diese axiale Abstützung ein Ausweichen der Rührflügel nach oben und verbessert somit den Transport des Schmiermittels in Richtung Förderpumpe.
Dabei kann, wie ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigt, die Rührvorrichtung zumindest teilweise aus Kunststoff gefertigt sein. Dies wiederum reduziert das Gewicht der Schmiermittelversorgungseinrichtung.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist weiterhin ein dritter Gehäuseabschnitt vorgesehen, der auf der der Förderpumpe abgewandten Seite des ersten Gehäuseabschnitts angeordnet ist und der als Aufnahmeraum für mindestens eine Elektronikbaugruppe zur Ansteuerung der Förderpumpe und/oder des Motors ausgebildet ist. Dabei kann in dem dritten Gehäuseabschnitt die komplette Elektronik aufgenommen sein, so dass auf einen extra in der Nähe der Förderpumpe auszubildenden Elektroraum verzichtet werden kann. Die für die Ansteuerung der Förderpumpe nötigen Kabel können bei den oben beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen der Schmiermittelversorgungseinrichtung einfach entlang des Motors in Richtung Förderpumpe geführt werden. Dadurch kann die Schmiermittelversorgungseinrichtung besonders einfach gefertigt werden, da auf eine komplizierte Abdichtung zur Ausbildung eines schmiermittelfreien Raums in der Nähe der Förderpumpe verzichtet werden kann.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen definiert.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben werden. Dabei ist das Ausführungsbeispiel rein exemplarischer Natur und soll nicht den Schutzbereich der Anmeldung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
Es zeigt:

1: eine schematische Schnittansicht durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Schmiermittelversorgungseinrichtung.

Im Folgenden werden gleiche oder funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
1 zeigt eine schematische Schnittansicht durch eine Schmiermittelversorgungseinrichtung 1, die einen ersten Gehäuseabschnitt 2 und einen zweiten Gehäuseabschnitt 4 aufweist. Dabei ist der erste Gehäuseabschnitt 2 als Vorratsbehälter 6 für ein Schmiermittel 8 ausgebildet, während der zweite Gehäuseabschnitt 4 eine Förderpumpe 10 aufweist, mittels der Schmiermittel 8 aus dem Vorratsbehälter 6 in Richtung eines Schmiermittelauslasses 12 gefördert wird.
Diese Förderpumpe 10 wird wie üblich von einem Motor 14, insbesondere einem Elektromotor angetrieben, der, wie ebenfalls bekannt, einen Exzenter 16 dreht, der wiederum einen Förderkolben 18 der Förderpumpe 10 bewegt.
Um eine besonders platzsparende Schmiermittelversorgungseinrichtung 1 bereitzustellen, ist weiterhin der Motor 14 in dem den Vorratsbehälter 6 ausbildenden ersten Gehäuseabschnitt 2 angeordnet. Dabei kann in dem Gehäuseabschnitt 2 ein Innengehäuse 20 vorgesehen sein, das den Motor 14 aufnimmt und sich von einer Deckelseite 22 des Gehäuseabschnitts 2 bis zu dem Exzenter 16 erstreckt. Dadurch bildet das Innengehäuse 20 einen im Wesentlichen schmiermittelfreien Raum aus. Auf der dem Exzenter 16 zugewandten Seite ist das Gehäuse 20 mittels Dichtelementen 24 dichtend abgeschlossen, an denen gleichzeitig Lager 26 angeordnet sind, die für eine Übertragung der Drehbewegung einer Drehachse 28 des Motors 14 auf den Exzenter 16 sorgen.
Weiterhin zeigt 1, dass in dem ersten Gehäuseabschnitt 2 ein Folgekolben 30 angeordnet ist, der von dem Innengehäuse 20 axial geführt wird. Der Folgekolben 30 liegt im Wesentlichen auf dem Schmiermittel 8 auf und weist an seinen Umfangsrändern eine Ringdichtung 32 oder andere Dichtelemente auf, die einen mit Schmiermittel 8 beaufschlagten Raum 36 von einem Luftraum 38 trennen.
Weiterhin zeigt 1, dass zwischen erstem Gehäuseabschnitt 2 und zweitem Gehäuseabschnitt 4 ein Zwischenboden 40 angeordnet ist, der eine oder mehrere Öffnungen aufweist, durch die Schmiermittel aus dem Raum 36 in Richtung Förderkolben 10 und in den zweiten Gehäuseabschnitt 4 überführbar ist. Unterhalb des Zwischenbodens 40 ist weiterhin eine Rührvorrichtung 42 angeordnet, die drehfest mit dem Exzenter 16 verbunden ist und von dem Motor 14 angetrieben wird. Diese Rührvorrichtung 42 weist weiterhin mindestens einen Rührflügel 44 auf, der schaufelradförmig ausgebildet ist und Schmiermittel aus dem ersten Gehäuseabschnitt 2 in den zweiten Gehäuseabschnitt 4 und von dort in Richtung der Förderpumpe 10 drückt. Gleichzeitig wälzt der Rührflügel 44 das Schmiermittel in dem zweiten Gehäuseabschnitt 4 um, so dass eventuell vorhandene Lufteinschlüsse im Schmiermittel ausgetrieben werden. Dadurch können kavitationsbedingte Beschädigungen in der Pumpe 10 verhindert werden.
Weiterhin zeigt 1, dass zwischen Zwischenboden 40 und Rührflügel 44 mindestens ein Wälzkörper, in Form einer Rolle 46 angeordnet ist, die den Rührflügel 44 axial gegen den Zwischenboden 40 abstützt. Dadurch kann eine höhere Stabilität des Rührflügels 44 erreicht werden. Dies ist insbesondere bei kalten Temperaturen oder kaltem Schmiermittel von Vorteil, da dann die Bewegung des Rührflügels 44 in Richtung des ersten Gehäuseabschnitts 2 abgestützt werden kann. Diese Bewegung entsteht hauptsächlich durch die Anschrägung der Rührflügel 44 und den Transport des Schmiermittels in Richtung Förderpumpe.
Neben der platzsparenden Anordnung des Motors 14 in dem Vorratsbehälter 6, hat die Anordnung auch den weiteren Vorteil, dass der Motor 14 in Wärmeaustauschkontakt mit dem Innengehäuse 20 und damit mit dem Schmiermittel 8 steht. Dadurch kann zum einen die Abwärme des Motors 14 für eine Erwärmung des Schmiermittels 8 sorgen, gleichzeitig isoliert jedoch das Schmiermittel 8 den Motor 14 vor zu großen Temperaturschwankungen. Dadurch ist insbesondere bei kalten Temperaturen der Motor 14 besser geschützt. Zudem kann die Viskosität des Schmiermittels 8 auch bei tiefen Temperaturen in einem optimalen Temperaturbereich gehalten werden.
Oberhalb des Deckelbereichs 22 kann weiterhin ein Gehäuseabschnitt 48 angeordnet sein, der eine elektrische Ansteuerung (nicht dargestellt) für den Motor 14 und die Kolbenpumpe 10 umfasst. Die dafür benötigten Leitungen und Kabel können innerhalb des Innengehäuses 20 in Richtung Förderpumpe 10 bzw. Motor 14 geführt werden. Durch die Ausgestaltung eines Elektroraums oberhalb des Schmiermittels kann eine besonders einfache schmiermittelfreie Zone zur Aufnahme der benötigten Elektronikbaugruppen bereitgestellt werden.
Insgesamt kann durch die hier dargestellte Anordnung des Motors 14 in dem ersten Gehäuseabschnitt 2 eine sehr kompakte Schmiermittelversorgungseinrichtung 1 bereitgestellt werden. Zudem ist der im Vorratsbehälter 6 positionierte Motor 14 durch das ihn umschließende Schmiermittel 8 gegenüber äußeren Einflüssen, wie z.B. Temperaturschwankungen, geschützt. Gleichzeitig kann die Abwärme des Motors 14 im Betrieb an das umgebende Schmiermittel 8 abgegeben werden, wodurch das Förderverhalten von kritischen Schmiermitteln 8 bei tiefen Temperaturen positiv beeinflusst wird. Die Positionierung des Rührflügels 44 unterhalb des Zwischenbodens 20 hat zudem den Vorteil, dass Lufteinschlüsse, insbesondere bei der Erstbefüllung, im laufenden Betrieb der Pumpe 10 gleichmäßig verteilt werden, so dass die Pumpe 10 vor Kavitationsbeschädigungen geschützt ist.
Bezugszeichenliste

1: Schmiermittelversorgungseinrichtung
2: erste Gehäuseabschnitt
4: zweiter Gehäuseabschnitt
6: Vorratsbehälter
8: Schmiermittel
10: Förderpumpe
12: Schmiermittelauslass
14: Motor
16: Exzenter
18: Förderkolben
20: Innengehäuse
22: Deckelseite
24: Dichtung
26: Lager
28: Drehachse
30: Folgekolben
32: Ringdichtung
36: Schmiermittelaufnahmeraum
38: Luftraum
40: Zwischenboden
42: Rührvorrichtung
44: Rührflügel
46: Rolle
48: Gehäuse für Ansteuerung

Claims

Schmiermittelversorgungseinrichtung (1) mit zumindest - einem ersten Gehäuseabschnitt (2), der einen Vorratsbehälter (6) für ein Schmiermittel (8) ausbildet, - einem zweiten Gehäuseabschnitt (4), der eine Förderpumpe (10) zum Fördern des Schmiermittels (8) aus dem Vorratsbehälter (6) zu einem Schmiermittelauslass (12) umfasst, und - einem Motor (14), der zumindest die Förderpumpe (10) antreibt, und der in dem ersten den Vorratsbehälter (6) ausbildenden Gehäuseabschnitt (2) angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Gehäuseabschnitt (4) eine Rührvorrichtung (42) angeordnet ist, mittels der Schmiermittel (8) umwälzbar und in Richtung Förderpumpe (10) transportierbar ist.
Schmiermittelversorgungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der Motor (14) in einem rohrförmigen, vorzugsweise zylinderförmigen, Innengehäuse (20) angeordnet ist, wobei sich das Innengehäuse (20) von der Förderpumpe (10) zu einer der Förderpumpe (10) abgewandten Deckelseite (22) des ersten den Vorratsbehälter (6) ausbildenden Gehäuseabschnitt (2) erstreckt und vorzugsweise einen schmiermittelfreien Raum ausbildet.
Schmiermittelversorgungseinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Motor (14) in Wärmeaustauschkontakt mit dem Schmiermittel (8) und/oder dem rohrförmigen Innengehäuse (20) steht.
Schmiermittelversorgungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Motor (14) zentrisch in dem ersten den Vorratsbehälter (6) ausbildenden Gehäuseabschnitt (2) angeordnet ist, wobei vorzugsweise sich der Motor (14) und/oder das Innengehäuse (20) in Richtung einer Mittelachse des ersten den Vorratsbehälter (6) ausbildenden Gehäuseabschnitt (2) erstreckt.
Schmiermittelversorgungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem ersten Gehäuseabschnitt (2) weiterhin eine Folgeplatte (30), insbesondere ein Folgekolben, angeordnet ist, die axial zwischen der Förderpumpe (10) und einer der Förderpumpe (10) abgewandten Deckelseite (22) des ersten Gehäuseabschnitts verschiebbar ist.
Schmiermittelversorgungseinrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei die axial verschiebbare Folgeplatte (30) von dem rohrförmigen Innengehäuses (20) geführt ist.
Schmiermittelversorgungseinrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Folgeplatte (30) druckbeaufschlagt, insbesondere federdruckbeaufschlagt ist, wobei vorzugsweise eine Feder zwischen Folgeplatte (30) und der Deckelseite (22) angeordnet ist, die sich einerseits an der Deckelseite (22) und andererseits an der Folgeplatte (30) abstützt.
Schmiermittelversorgungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rührvorrichtung (42) mittels des Motors (14) antreibbar ist.
Schmiermittelversorgungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und der zweite Gehäuseabschnitt (2; 4) über einen schmiermitteldurchlässigen Zwischenboden (40) voneinander getrennt sind.
Schmiermittelversorgungseinrichtung (1) nach Anspruch 9, wobei zwischen Zwischenboden (40) und Rührvorrichtung (42) mindestens ein Wälzkörper (46), insbesondere mindestens eine Rolle, vorgesehen ist, die die Rührvorrichtung (42) am Zwischenboden (40) abstützt.
Schmiermittelversorgungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schmiermittelversorgungeinrichtung (1) weiterhin einen dritten Gehäuseabschnitt (48) aufweist, der auf der der Förderpumpe (10) abgewandten Seite des ersten Gehäuseabschnitts (2) angeordnet ist und der als Aufnahmeraum für mindestens eine Elektronikbaugruppe zur Ansteuerung der Förderpumpe (10) und/oder des Motors (14) ausgebildet ist.