DE102018204503A1 - liquid pump - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitspumpe, insbesondere Kühlmittelpumpe, mit einem Pumpengehäuse und einer im Pumpengehäuse drehbar gelagerte Pumpenwelle, wobei die Pumpenwelle als Träger eines Pumpenrades ausgebildet ist und einer Lagerstelle des Pumpenrades, welche ein Anschlagselement und einen oder mehrere vom Anschlagselement abragende Haltestege aufweist, wobei wenigstens ein Haltesteg an einem Gehäuseteil des Pumpengehäuses angebunden ist und wobei der wenigstens eine Haltesteg im Durchströmungsbereich der Flüssigkeitspumpe angeordnet ist. Es wird vorgeschlagen, dass der wenigstens eine Haltesteg um seine Längsachse spiralförmig gewunden ausgebildet ist.The invention relates to a liquid pump, in particular coolant pump, with a pump housing and a pump shaft rotatably mounted in the pump shaft, wherein the pump shaft is designed as a support of a pump impeller and a bearing point of the impeller, which has a stop element and one or more projecting from the stop element retaining webs, wherein at least a holding web is connected to a housing part of the pump housing and wherein the at least one holding web is arranged in the throughflow region of the liquid pump. It is proposed that the at least one retaining web is helically wound about its longitudinal axis.
Description
Die Erfindung geht aus von einer Flüssigkeitspumpe, insbesondere einer Kühlmittelpumpe nach Gattung des unabhängigen Anspruches.The invention is based on a liquid pump, in particular a coolant pump according to the preamble of the independent claim.
Stand der TechnikState of the art
In der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die Erfindung geht aus von einer Flüssigkeitspumpe, insbesondere einer Kühlmittelpumpe, mit einem Pumpengehäuse und einer im Pumpengehäuse drehbar gelagerte Pumpenwelle, wobei die Pumpenwelle als Träger eines Pumpenrades ausgebildet ist und einer Lagerstelle des Pumpenrades, welche ein Anschlagselement und einen oder mehrere vom Anschlagselement abragende Haltestege aufweist, wobei wenigstens ein Haltesteg an einem Gehäuseteil des Pumpengehäuses angebunden ist und wobei der wenigstens eine Haltesteg im Durchströmungsbereich der Flüssigkeitspumpe angeordnet ist. Es wird vorgeschlagen, dass der wenigstens eine Haltesteg um seine Längsachse spiralförmig gewunden ausgebildet ist.The invention is based on a liquid pump, in particular a coolant pump, with a pump housing and a pump shaft rotatably mounted pump shaft, wherein the pump shaft is designed as a support of a pump impeller and a bearing point of the impeller, which has a stop element and one or more projecting from the stop element retaining webs , Wherein at least one holding web is connected to a housing part of the pump housing and wherein the at least one holding web is arranged in the flow area of the liquid pump. It is proposed that the at least one retaining web is helically wound about its longitudinal axis.
Die erfindungsgemäße Flüssigkeitspumpe mit den Merkmalen des Hauptanspruches hat den Vorteil, dass durch die Verdrillung beziehungsweise die spiralförmige Windung des Haltestegs um die Längsachse der Strömungswiderstand der zunächst axial einströmenden Flüssigkeit, welche am Pumpenrad in Rotation versetzt wird, erheblich reduziert werden kann. Darüber hinaus kann durch die spiralförmige Windung des Haltesteges die Ausbildung eines Dralls unterstützt werden, unter welchem die axial herangeführte Flüssigkeit in Radialrichtung umgelenkt wird, wodurch die Flüssigkeit verlust- beziehungsweise reibungsärmer in das Pumpenrad des Rotors einströmen kann. Auf diese Weise kann die hydraulische Leistung der Flüssigkeitspumpe in vorteilhafter Weise verbessert werden. Überdies lässt sich eine einstückige Ausgestaltung des Gehäuseteils und der Lagerstelle besonders einfach und kostengünstig herstellen.The liquid pump according to the invention with the features of the main claim has the advantage that the flow resistance of the initially axially inflowing liquid, which is set in rotation on the impeller, can be considerably reduced by the twisting or helical winding of the holding web about the longitudinal axis. In addition, the formation of a twist can be supported by the spiral winding of the holding web, under which the axially introduced liquid is deflected in the radial direction, whereby the liquid loss or low-friction can flow into the impeller of the rotor. In this way, the hydraulic power of the liquid pump can be improved in an advantageous manner. Moreover, a one-piece design of the housing part and the bearing point can be produced in a particularly simple and cost-effective manner.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen gegebenen Merkmale.The measures listed in the dependent claims, advantageous refinements and improvements of the given in the independent claims characteristics.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Gehäuseteil und die Lagerstelle einstückig ausgebildet sind. Eine solche einstückige Ausgestaltung des Gehäuseteils und der Lagerstelle lässt sich insbesondere durch eine Herstellung mittels Kunststoff-Spritzgussverfahren herstellen. Die Lagerstelle wird dabei über das Gehäuseteil in einem Verfahrensschritt mit angespritzt.According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the housing part and the bearing point are integrally formed. Such a one-piece design of the housing part and the bearing can be produced in particular by a production by means of plastic injection molding. The bearing is molded over the housing part in a process step with.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der wenigstens eine Haltesteg eine dreidimensional gekrümmte Strömungskontur aufweist, wobei der Haltesteg eine Windung um die Längsachse um zwischen 45° und 90° aufweist. Im Fall von mehreren Haltestegen können diese gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung jeweils gleich oder gleichartig aufgebaut sein. Im Fall einer dreidimensional gekrümmten Strömungskontur der Haltestege weisen diese beispielsweise nach Art einer Wendel oder Spirale eine Krümmung um die Längsachse auf, wobei gegebenenfalls zusätzlich eine Krümmung in Radialrichtung und alternativ hierzu oder zusätzlich in Tangentialrichtung aufgeprägt sein kann. Besonders bevorzugter Weise weist der Haltesteg eine Windung um zwischen 60° und 80° auf. Eine solche Windung ermöglicht es in vorteilhafter Weise den Strömungswiderstand der axial einströmenden Flüssigkeit erheblich zu reduzieren und gleichzeitig die Ausbildung des Dralls optimal zu unterstützen.A preferred embodiment of the invention provides that the at least one holding web has a three-dimensionally curved flow contour, wherein the holding web has a turn about the longitudinal axis of between 45 ° and 90 °. In the case of a plurality of retaining webs, these can be constructed in each case the same or similar according to an advantageous embodiment of the invention. In the case of a three-dimensional curved flow contour of the holding webs, for example, in the manner of a helix or spiral have a curvature about the longitudinal axis, wherein optionally additionally a curvature in the radial direction and alternatively or additionally in the tangential direction can be impressed. Particularly preferably, the holding web has a turn around between 60 ° and 80 °. Such a turn makes it possible to reduce the flow resistance of the axially flowing liquid advantageously while optimally supporting the formation of the twist.
Zur optimalen Drallunterstützung kann es insbesondere vorgesehen sein, dass das Anschlagselement im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist und sich der wenigstens eine Haltesteg im Bereich des Anschlagelementes mit seiner Querschnitts-Längserstreckung im Wesentlichen in Tangentialrichtung des Anschlagelementes erstreckt. Besonders bevorzugt weist dabei der wenigstens Haltesteg einen strömungsoptimierten Querschnitt auf. Ein solcher, strömungsoptimierter Querschnitt kann beispielsweise durch einen im Wesentlichen tragprofilähnlichen Querschnitt ausgebildet sein. Ein solcher, tragprofilähnlicher Querschnitt, kann in vorteilhafter Weise gehäuseteilseitig eine strömungsoptimierte Trennung des Flüssigkeitsstromes in zwei Teilströme erzeugen.For optimal swirl support, it can be provided in particular that the stop element is substantially circular and extends the at least one holding web in the region of the stop element with its cross-sectional longitudinal extent substantially in the tangential direction of the stop element. Particularly preferably, the at least holding web has a flow-optimized cross section. Such a flow-optimized cross-section can be formed, for example, by a substantially support profile-like cross-section. Such a support profile-like cross-section can advantageously produce on the housing part side a flow-optimized separation of the liquid flow into two partial streams.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Pumpenwelle drehfest mit dem Anschlagselement verbunden ist und das Pumpenrad mittels einer Lagerung drehbar auf der Pumpenwelle gelagert ist. Eine solche Lagerung kann in vorteilhafter Weise durch ein als Gleitlager ausgebildetes Lager bereitgestellt werden. In einer besonders einfachen und kostengünstigen Ausführungsform der Erfindung bildet der Rotor beziehungsweise der Mitnehmer zwischen Rotor und Pumpenrad selbst ein solches Gleitlager. Insbesondere wenn dar aus einem aushärtbaren Medium ausgebildete Mitnehmer Zusatzstoffe enthält, welche die Gleiteigenschaften des Gleitlagers verbessern, kann auf diese Weise ein verschleißreduziertes, kostengünstiges Gleitlager realisiert werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Gleitlager als zusätzliches Bauteil während dem Spritzprozess mit angespritzt wird oder in einem zusätzlichen Fügeschritt eingebracht wird. Gegenüber einstückig als Teil des Mitnehmers gebildeten Gleitlagern weist ein solches als zusätzliches Bauteil eingebrachtes Gleitlager den Vorteil auf, dass es aus einem abweichenden Material gefertigt werden kann, welches optimal auf seine Funktion abgestimmt werden kann.An embodiment of the invention provides that the pump shaft is rotatably connected to the stop member and the impeller is mounted rotatably on the pump shaft by means of a bearing. Such a bearing can be provided in an advantageous manner by a bearing designed as a plain bearing. In a particularly simple and inexpensive embodiment of the invention, the rotor or the driver between the rotor and impeller itself forms such a sliding bearing. In particular, when formed from a hardenable medium carrier contains additives which improve the sliding properties of the sliding bearing, a wear-reduced, cost-effective sliding bearing can be realized in this way. However, it is also conceivable that the sliding bearing is molded as an additional component during the injection process or is introduced in an additional Joining step. Compared with integrally formed as part of the driver sliding bearings, such introduced as an additional component sliding bearing has the advantage that it can be made of a different material, which can be optimally adapted to its function.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht überdies vor, dass der wenigstens eine Haltesteg im Bereich des Randes des Anschlagelementes angeordnet ist und in Radialrichtung weniger als die Hälfte des Radius des Anschlagelementes übergreift, insbesondere weniger als ein Drittel des Radius des Anschlagelementes übergreift. Eine solche randseitige Anordnung der Haltestege führen zu einem vergrößerten, mittig angeordneten, freien Durchströmungsbereich, welcher als Drallbereich bezeichnet wird. Durch die Vergrößerung des Drallbereiches kann sich der Drall der Flüssigkeit optimiert ausbilden, wodurch der Wirkungsgrad der Flüssigkeitspumpe in vorteilhafter Weise erhöht werden kann.An advantageous embodiment of the invention also provides that the at least one holding web is arranged in the region of the edge of the stop element and radially overlaps less than half the radius of the stop element, in particular less than one third of the radius of the stop element overlaps. Such edge-side arrangement of the holding webs lead to an enlarged, centrally arranged, free flow area, which is referred to as a swirl area. By increasing the swirl range, the swirl of the liquid can be optimized, whereby the efficiency of the liquid pump can be increased in an advantageous manner.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Gehäuseteil, an welchem der wenigstens eine Haltesteg angebunden ausgebildet ist, ein Saugstutzen des Pumpengehäuses ist.A particularly preferred embodiment of the invention provides that the housing part, on which the at least one retaining web is connected, is a suction nozzle of the pump housing.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass am Anschlagselement gleichmäßig über den Umfang verteilt wenigstens drei Haltestege angeordnet sind. Mindestens drei Haltestege vorzusehen, welche gleichmäßig verteilt angeordnet sind, hat den Vorteil, dass eine gleichmäßige Krafteinleitung über die Haltestege ins Pumpengehäuse erfolgen kann und damit einhergehend eine wirkungsvolle axiale Abstützung der Pumpenwelle gegeben ist. Selbstverständlich ist es jedoch auch denkbar, dass lediglich ein Haltesteg oder eine beliebige Vielzahl an Haltestegen vorgesehen sein kann, insofern diese dazu geeignet sind eine ausreichende Axialabstützung für die Lagerung beziehungsweise das Pumpenrad bereitzustellen.According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that evenly distributed over the circumference at least three retaining webs are arranged on the stop element. Provide at least three retaining webs, which are arranged evenly distributed, has the advantage that a uniform force can be applied via the retaining webs into the pump housing and, consequently, an effective axial support of the pump shaft is given. Of course, however, it is also conceivable that only one holding web or any desired number of retaining webs can be provided insofar as these are suitable for providing sufficient axial support for the bearing or the impeller.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es ferner vorgesehen, dass die Flüssigkeitspumpe eine Anlaufscheibe aufweist, welche im Bereich des Anschlagselementes angeordnet ist und dazu ausgebildet ist das Pumpenrad in Axialrichtung abzustützen. Durch die Abstützung des sich im Betrieb der Flüssigkeitspumpe drehenden Pumpenrades kann in vorteilhafter Weise durch die Optimierung der Materialpaarung zwischen Pumpenrad und Anlaufscheibe der Wirkungsgrad erhöht werden und gleichzeitig eine undefinierte Abnutzung des Anschlagselementes verhindert werden. Zu diesem Zweck sind Anlaufscheiben in vorteilhafter Weise aus einem Edelstahl ausgebildet, wodurch die Reibung minimiert und die Haltbarkeit der Anlaufscheibe erhöht werden kann. Darüber hinaus ist Edelstahl in besonders bevorzugter Weise resistent gegenüber Einflüssen, welche beispielsweise durch den Kontakt mit der Flüssigkeit auftreten können. Ferner kann es vorgesehen sein, dass die Anlaufscheibe zumindest eine Befestigungslasche zur drehfesten Verbindung mit dem Anschlagselement aufweist. Die Ausbildung einer solchen Befestigungslasche an der Anlaufscheibe ermöglicht eine einfache, drehfeste Befestigung der Anlaufscheibe am Anschlagselement. Es ist somit eine einfache und kostengünstige Herstellung der Flüssigkeitspumpe ermöglicht.According to an advantageous embodiment of the invention, it is further provided that the liquid pump has a thrust washer, which is arranged in the region of the stop element and is adapted to support the impeller in the axial direction. By supporting the rotating during operation of the liquid pump impeller can be increased in an advantageous manner by optimizing the material pairing between impeller and thrust washer efficiency and at the same time an undefined wear of the stop element can be prevented. For this purpose, thrust washers are advantageously formed of a stainless steel, whereby the friction is minimized and the durability of the thrust washer can be increased. In addition, stainless steel is particularly resistant to influences that may occur, for example, by contact with the liquid. Furthermore, it can be provided that the thrust washer has at least one fastening tab for the rotationally fixed connection with the stop element. The formation of such a fastening tab on the thrust washer allows a simple, rotationally fixed attachment of the thrust washer on the stop element. It is thus a simple and inexpensive production of the liquid pump allows.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Anschlagselement wenigstens eine Aussparung aufweist in welche im montierten Zustand die wenigstens eine Befestigungslasche der Anlaufscheibe eingreift. Durch das Eingreifen der Befestigungslasche in einer solchen Aussparung kann in besonders vorteilhafter Weise eine Drehsicherung der Anlaufscheibe bereitgestellt werden, sodass bei einer schleifenden Kontaktierung des Rotors beziehungsweise des Pumpenrades des Rotors die Anlaufscheibe nicht mitrotiert. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann unter einer Ausnehmung insbesondere eine im Anschlagselement eingelassene Durchgangsöffnung verstanden werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Aussparung als randseitig Offene Ausnehmung ausgebildet ist, in welche die Befestigungslaschen lediglich eingebogen werden. Darüber hinaus ist es auch denkbar, dass die Aussparungen als einseitig offene Taschen im Anschlagselement ausgebildet sind.According to a particularly advantageous embodiment of the invention, it is provided that the stop element has at least one recess in which engages in the assembled state, the at least one fastening tab of the thrust washer. By engaging the fastening tab in such a recess, a rotation lock of the thrust washer can be provided in a particularly advantageous manner, so that the thrust washer does not rotate with a sliding contact of the rotor or the impeller of the rotor. In the context of the present invention, a recess may, in particular, be understood as a through opening let into the stop element. However, it is also conceivable that the recess is formed as an edge-open recess, into which the fastening tabs are merely inflected. In addition, it is also conceivable that the recesses are formed as unilaterally open pockets in the stop element.
Vorteilhafterweise weist die Befestigungslasche ferner ein freies Ende auf, welches innerhalb des Anschlagselementes angeordnet ist. Eine solche vollständige Anordnung der Befestigungslasche innerhalb des Anschlagselementes verhindert eine Störung der Ausbildung des Fluidstromes durch ein Hineinragen der freien Enden in den Durchströmungsbereich. Gemäß einer besonders strömungsoptimierten Ausführungsform greifen dabei die Biegelaschen in einseitig offene Taschen des Anschlagselementes, sodass die strömungsseitige Fläche des Anschlagselementes kerbfrei ausgebildet ist.Advantageously, the fastening tab also has a free end, which is arranged within the stop element. Such a complete arrangement of the fastening tab within the stop element prevents interference with the formation of the fluid flow by projecting the free ends into the flow area. According to a particularly flow-optimized embodiment, the bending tabs engage in one-sided open pockets of the Stop element, so that the flow-side surface of the stop element is formed kerbfrei.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist das Anschlagselement ausschließlich über den oder die Haltestege am Pumpengehäuse fixiert. Auf zusätzliche Fixierungs- oder Befestigungsmaßnahmen des Anschlagselementes kann entsprechend verzichtet werden.According to a further advantageous embodiment, the stop element is fixed exclusively on the or the holding webs on the pump housing. Additional fixation or attachment measures of the stop element can be dispensed with accordingly.
Figurenlistelist of figures
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe -
2 eine perspektivische Ansicht, teilweise im Schnitt, einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe -
3 eine vergrößerte Darstellung eines ersten Ausschnittes einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe, -
4 eine vergrößerte Darstellung eines zweiten Ausschnittes einer erfindungsmäßen Flüssigkeitspumpe, -
5 eine Draufsicht auf die Lagerstelle aus Sicht des Einlasses des Saugstutzens.
-
1 an exploded perspective view of a liquid pump according to the invention -
2 a perspective view, partially in section, of a liquid pump according to the invention -
3 an enlarged view of a first section of a liquid pump according to the invention, -
4 an enlarged view of a second section of a erfindungsmäßen liquid pump, -
5 a plan view of the bearing point from the perspective of the inlet of the suction.
Beschreibungdescription
In
Die Flüssigkeitspumpe
Wie in
Wie in
As in
Der Rotor
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Gleitlager
Wie in
Gemäß der in
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Lagerstelle
Wie bereits erläutert erstrecken sich die Haltestege
Wie in
Wie bereits erwähnt weisen die Haltestege
Gemäß der in
Gemäß der in
Gemäß der in
Gemäß der in
According to the in
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die freien Enden
Es sei an dieser Stelle jedoch ausdrücklich erwähnt, dass auch andere Ausgestaltungsformen des Anschlagselementes
In
Ferner ist in
Die gehäuseteilseitige Querschnitt-Längserstreckungsrichtung
Ferner ist in
Wie in
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es auch denkbar, dass die Aussparungen
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