DE2044335C3 - Stopfbuchsenloses Motorpumpenaggregat - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein stopfbuchsenloses Motorpumpenaggregat mit einem Elektromotor und einer Schraubenspindelpumpe für die Förderung von schmierfähigen Flüssigkeiten, wobei die Motorwelle und die Schraubenantriebsspindel hintereinander und der Motor auf der Druckseite in der Förderflüssigkeit der Pumpe angeordnet sind.

Bei einem bekannten derartigen Motor-Pumpenaggregat »LUPA« der Firma Paul Leistritz, Nürnberg (BV/LUPA 0567 - 2) sind die Pumpen und der E-Motor axial aneinander montiert. Als Pumpe wird eine normale Flanschpumpe verwendet mit einem motorseitigen Lagerdeckel, in dem die Schraubenspindeln gelagert sind. Die lang ausgeführte Antriebswelle der Pumpe ist in die Motorwelle gesteckt, für die in dem Lagerdeckel der Pumpe ein weiteres Lager vorgesehen' ist. Das der Pi.inine entgegengesetzte Wellenende des Motors ist in einem im Motorabschlußdeckel angebrachten Lager gelagert. Der Druckraum der Pumpe ist zum Molorinneren geöffnet, so daß die von der Pumpe geförderte Flüssigkeil in den Motor geleitet wird. Dadurch, daß in dem der Pumpe gegenüberliegenden Motorabschlußdeckel der Anschluß der Druckleitung vorgesehen ist, durchfließt die geförderte Flüssigkeit den Motor, wodurch der Motor sehr intensiv gekühlt wird und spezifisch sehr leistungsfähig wird. Zwar sind bei dem genannten Pumpenaggregat im Lagerbereich Teile der Pumpe mit Teilen des Motors gepaart, so handelt es sich jedoch im großen Ganzen um eine Aneinanderreihung einer fertigen Motorkonstruktion mit einer fertigen Pumpenkonstruktion. Insbesondere die Anordnung der Lagerung zwischen den Schraubcnspindeln der Pumpe und dem Motorenrotor und die Ausbildung eines eigenen Druckraumes in der Pumpe ergeben eine große Baulänge des Pumpenaggregates, verbunden mit großem Material- und Fertigungsaufwand. Weiter kann die mehrfache Lagerung der ineinandergesteckten Wellen von Motor und Pumpe geräuschintensiv sein, wenn die Fertigungstoleranzen ungünstig liegen oder die Lager etwas ausgelaufen sind.

Bei einem anderen, aus der US-PS 26 03 161 bekannten stopfbuchslosen Motorpumpenaggregat ist eine Exzenterschneckenpumpe mit einem Motor zusammengebaut. Auch bei diesem Pumpenaggregat ist zwischen dem Motor und der Pumpe ein Flansch mit einem Lager für die Motorwelle angeordnet, der den Pumpenteil mit einem besonderen Pumpengehäuse aus einem elastischen Material abtrennt. Der Druckraum der Pumpe ist über öffnungen im Lagerflansch mit dem Rotorraum des Motors verbunden. Über einen Stutzen, in dem der Pumpe abgewandten Motordeckel wird dann die Förderflüssigkeit abgegeben. Der Motor ist als Spaltrohrmotor ausgeführt, wodurch seine Wicklungen außerhalb des Flüssigkeitsstroms liegen und deshalb schlecht gekühlt werden. Durch die Kapselung des Motorinnern läßt sich an dem Pumpenaggregat auch keir. Ventilator oder ähnliches anbringen, so daß eine zusätzliche Kühleinrichtung für den Motor vorgesehen werden muß, wenn große Motorleistungen verlangt werden. Wie bei dem schon vorab erwähnten Pumpenaggregat »LUPA« ergibt sich auch bei diesem Aggregat eine große Baulänge.

Aus der OE-PS 2 49 797 ist eine Spaltrohrmotorpumpe für hohe Systemdrücke bekannt. Bei diesem Pumpenaggregat befinden sich Pumpe und Motor in einem druckfesten Gehäuse, wobei der Statorraum des Spaltrohrmotors mit Flüssigkeit gefüllt ist, die über eine druckfeste Leitung unter Zwischenschaltung eines Trennkolbens unter den Druck der Saugseite der Pumpe steht. Da die Flüssigkeit im Statorraum nicht bewegt wird, ist die Wärmeabfuhr aus dem Statorraum schlecht, wodurch der Motor nicht stark belastbar ist. Eine Durchspülung erfolgt lediglich im Rotorraum. Auch bei diesem Pumpenaggregat ist zwischen Motor und der Kreiselpumpe ein Deckel mit einem Lager angeordnet. Aus Montagegründen muß das Gehäuse dadurch, auch wenn es in der schematischen Zeichnung nicht dargestellt ist, zwischen Pumpe und Motor geteilt sein, außerdem entsteht zu der ohnehin schon aufwendigen Konstruktion eine große Baulänge durch die räumliche Abtrennung von Motor und Pumpe.

Bei Schraubenspindelpumpe!!, /. B. von Allweiler-Schraubenspindelpumpen der Typcnreiheri SN und SM oder von der in der DT-PS 1192 055 dargestellten Pumpe ist es allgemein bekannt, die auf die Spindeln einwirkenden, durch die unterschiedliche Druckbeaulschlagung der Spindelstirnflächen entstehenden, hydraulischen Axialkräfte, auszugleichen. Die bekannten

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Einrichtungen beruhen dabei auf dem Prinzip, daß man die Stirnflächen der Spindeln mit gleichen Drücken beaufschlagt. Hierzu wird in der Repel an einem Ende der Schraubenspindel ein Zapfen ausgebildet, mit der Querschnittsfläche der axial von, Druck beaufschlagten Spindelfläche. Diese entspricht durch das Ineinandergreifen der Spindeln nicht dem Kreisquerschnitt der Spindeln. Der Kreisquerschnitt muß vielmehr abhängig von der Gangzahl und Anzahl der ineinandergreifenden Spindeln um die linsenförmigen Uherdeckungsflächen ίο der Spindeln vergrößert oder auch verkleinert sein. Der Zapfen läuft in einer Bohrung mit engem Spiel und grenzt als Spaltdichtung entweder auf der Druckseite einen Raum ab, der wie bei den oben angeführten Allweiler Pumpentypen SN oder SM, unter dem Druck der Saugseite steht, oder umgekehrt auf der Saugseite einen Raum, der wie bei der DT-PS 1192 055 dargestellten Pumpe, unter dem Druck der Druckseite steht. Im ersten Falle wird die Entstehung einer Axialkraft vermieden, im zweiten Falle wird eine gleichgroße Gegenkraft gebildet.

Von Schraubenspindelpumpen gemäß der DT-PS 19 01 759 ist es weiter bekannt, die Laufspindeln auf der Saugseite mittels Wellenbunden axial zu fixieren, in dem man ihre der Druckseite zugekehrte Stirnfläche am saugseitigen Ende der Antriebsspindel anlaufen läßt. Durch diese saugseitige Fixierung benötigen die Laufspindeln an der Druckseite gegenüber dem Pumpengehäuse keinen Überstand. Die Batr.änge der Pumpe kann daher klein gehalten werden. Weiter werden durch die Wellenbunde die Anlaufflächen der Laufspindeln am saugseitigen Gehäusedeckel vergrößert. Dadurch können die Pumpen auch für größere Förderdrücke eingesetzt werden, ohne daß eine Ausgleichseinrichtung der vorab erwähnten Art für die Laufspindeln benötigt wird.

Dem Gegenstand der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein stopfbuchsenloses Motorpumpenaggregat der vorausgesetzten Gattung zu schaffen, das bei intensiver Motorkühlung und geräuscharmem Lauf eine kürzere Baulänge aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Pumpe und der Motor in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, die Antriebsspindel sowie die Laufspindeln der Pumpe direkt in den den Elektromotor aufnehmenden Druckraum münden, Motorwelle und Antriebsspindel durch eine starre Verbindung miteinander gekoppelt sind und die beiden starr verbundenen Wellen in der Aufnahmebohrung der Antriebsspindel im Pumpengehäuse einerseits und im motorseitigen Abschlußdeckel andererseits gelagert sinü.

Durch eine derartige Ausbildung des Pumpenaggregates entfällt die motorseitige Lagerung der Pumpe. Der elektrische Motorteil kann somit unmittelbar an die zur Förderung dienenden Pumpenelemente anschließen, wodurch eine äußerst gedrungene und zudem einfache und billige Bauweise erreicht wird. Weiter wird die Lagerung der Motorpumpenwelle statisch bestimmt und die Neigung zu geräuschvollem Lauf vermieden. Dies ist insbesondere bedeutungsvoll, weil die erfin dungsgemäßen Pumpenaggregate häufig in Wohngebäuden installiert werden. Die Kühlung ist durch das Anordnen des Motortcils in der Förderflüssigkeit sehr intensiv, so daß das Pumpenaggregat auch für große Leistungen auslⁿgbar ist.

Das erfindungsgemäße stopfbuchsenlosc Motorpumpenaggregat läßt sich weiter dadurch ausgestalten, daß das Lager im motorseitigen Abschlußdeckel als Festlager ausgebildet ist und, wie an sich bekannt, in einem vom Druckraum abgetrennten mit dem Saugraum verbundenen Raum angeordnet ist, und die Abdichtung an der Durchführung der Moiorwelle vom Druckraum zum mit dem Saugraum verbundenen Raum mittels einer Spaltdichtung erfolgt, deren Querschnitt der axial vom Druck beaufschlagten Spindelfläche zwischen Druckraum und Saugraum entspricht.

Somit werden an der einer Welle gleichzusetzender Motorwelle-Antriebsspindelanordnung zwei gleichgroße Stirnflächen ausgebildet, die unter demselben Druck stehen. Der eingangs erwähnte Ausgleich der Axialkräfte an den Spindeln der Schraubenspindelpumpe läßt sich somit auch an dem erfindungsgemäßen Motorpumpenaggregat in einfacher Weise durchführen.

Weiter sind die Laufspindeln vorzugsweise so ausgebildet, daß sie im Druckraum in etwa mit der Stirnseite des Pumpengehäuses abschließen und, wie an sich bekannt, in den Aufnahmebohrungen des Pumpengehäuses radial gelagert und an der Saugseite mit Wellenbunden versehen sind, die durch Anlaufen am saugseitigen Ende der Antriebsspindel ein Verschieben der Laufspindeln in den Druckraum verhindern und die saugseitige axiale Anlauffläche am Gehäusedeckel vergrößern.

Diese schon eingangs erwähnte, aus der DT-PS 19 01 759 bekannte Spindelanordnung, ergibt druckseitig eine besonders kurze Baulänge, weil der Motorteil des Pumpenaggregats unmittelbar an dem die Schraubenspindeln umschließenden Gehäuseteil anschließen kann. Außerdem wird bei dieser Spindelanordnung auch bei höheren Förderdrücken kein axialer Schubausgleich für die Laufspindeln benötigt, da die durch die Wellenbunde vergrößerte saugseitige Anlauffläche der Laufspindeln am Gehäusedeckel zur Aufnahme großer axialer Kräfte geeignet ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben.

F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch das stopfbuchslose Pumpenaggregat,

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch das Motorpumpenaggregat gemäß der Schnittlinie A-A.

Bei dem Motorpumpenaggregat umschließt ein Gehäuse 1 gemeinsam den Elektromotor 2 und die Schraubenspindelpumpe 3. Das einstückige Gehäuse 1 mit dem Saugraum 4 und dem Druckraum 5 wird durch den saugseitigen Gehäusedeckel 6 und den motorseitigen Abschlußdeckel 7 verschlossen. Die Pumpe 3 wird durch die Antriebsspindel 8 und durch die seitlich angebrachten Laufspindeln 9 urd 10 gebildet, die von dem eingeschobenen Pumpengehäuse 11 umschlossen sind. Der Motor 2 besteht aus dem mit den Wicklungen 12 versehenen Stator 13 sowie dem auf der Motorwelle 14 angebrachten Rotor 15. Auf der Motorwelle sind weiter die Wuchtscheiben 16 und 17 angeordnet. Die Antriebsspindel 8 und die Motorwelle 14 weisen mittels einer Schrumpfverbindung eine starre Verbindung 18 auf, wobei die miteinander verbundenen Wellen einerseits im motorseitigen Abschlußdeckel 7 mittels dem Kugellager 19 und andererseits in der Aufnahmebohrung 20 im Pumpengehäuse 11 der Antriebsspindel 8 gelagert sind. Das Kugellager 19 ist in einem im Abschlußdeckel 7 vom Druckraum 5 abgetrennten Raum 2t angeordnet, der über die in der Motorwelle 14 und in der Antriebsspindel 8 angebrachte, gestrichelt gezeichnete Bohrung 22 mit dem Saugraum 4 verbunden und somit vom Förderdruck des Motorpumpenaggregates entlastet ist. Das Kugellager 19 ist über

die Schulter 23 und dem Sicherungsring 24 im Abschlußdeckcl 7 sowie über die Schulter 25 und dem Sicherungsring 26 an der Motorwelle 14 befestigt und somit als Festlager ausgeführt. Die Durchführung 27 der Welle vom Druckraum 5 zum druckentlasteten Raum 21 ist als Spaltdichtung ausgebildet. Der Durchmesser der Spaltdichtung ist vorzugsweise so gewählt, daß der Querschnitt der axial vom Druck beaufschlagten Spindelfläche zwischen Druckraum und Saugraum entspricht. An der Motorwcllc und an der Antriebsspindel sind somit gleichgroße Stirnflächen vorhanden, die vom selben Druck beaufschlagt werden. Das Entstehen einer hydraulischen Axialkraft wird somit vermieden. Die Laufspindeln 9 und 10 der Pumpe sind an der Saugseite mit Wellenbunden 28, 29 versehen, die einerseits an dem saugscitigen Ende 30 der Antriebsspindel 8 und an der Innenfläche 31 des saugseitigen Gchäusedeckels 6 anliegen. Dadurch werden die vom Druckraum 5 zum Saugraum 4 wirkenden hydraulischen Axialkräfie sowie die aus der Verzahnung resultierenden vom Saugraum 4 zum Druckraum 5 wirkenden Axialkräfte abgefangen. Die Laufspindcln 9 und 10 sind radial in den Aufnahmcbohrungcn 32 und 33 de; Pumpengchäuses 11 gelagert. Die Laufspindeln schließen im Druckraum 5 etwa mit der Stirnseite 34 des Pumpengehäuses 11 ab und beanspruchen-.somit keiner. Platz im Druckraum 5. Der Druckraiiin 5 besitzt eine Ausflußöffnung 35, die zwischen Motor und Pumpe liegt Die aus der Pumpe ausfließende lliissigkeit wird somit nicht durch den Motor geführt. Um den Motor zu kühlen, ist an dem Rotor 15 eine aus mehreren Schraubennuten bestehende llilfsförciereiniichtung 3fi ausgebildet, die einen gerichteten Ncbcnslrom in Richtung der Pfeile 37 erzeugt. Damit der Ncbenslmni den Stator 13 umfließen kann, ist der Stator mittels örtlich ausgebildeten Rippen 38 im Gehäuse 1 festgehalten.

Die Hilfsfördercinrichtung kann auch aus anderen Mitteln gebildet werden, beispielsweise von auf dem Rotor angebrachten Propellern oder durch konische Ausbildung des Rotors.

Weiter kann das Pumpengehäuse 11 direkt im Gehäuse 1 ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, daß das Gehäuse 1 aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Stopfbuchsenloses Motorpumpenaggregat mit einem Elektromotor und einer Schraubenspindelpumpe, für die Förderung von schmierfähigt-n Flüssigkeiten, wobei die Motorwelle und die Schraubenantriebsspindel hintereinander und der Motor auf der Druckseite in der Förderflüssigkeit der Pumpe angeordnet sind, dadurch gekenn- iu zeichnet, daß die Pumpe (3) und der Motor (2) in einem gemeinsamen Gehäuse (1) angeordnet sind, die Antriebsspindel (8) sowie die Laufspindeln (9,10) der Pumpe direkt in den den Elektromotor aufnehmenden Druckraum (5) münden, Motorwelle (14) und Antriebsspindel (8) durch eine starre Verbindung (18) miteinander gekoppelt sind und die beiden siarr verbundenen Wellen in der Aufnahmebohrung (20) der Antriebsspindel (8) im Pumpengehäuse (11) einerseits und im motorseitigen Abschlußdeckel (7) andererseits gelagert sind.

2. Stopfbuchsenloses Motorpumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager im motorseitigen Abschlußdeckel ('/) als Festlager ausgebildet ist und wie an sich bekannt, in einem vom Druckraum (5) abgetrennten, mit dem Saugraum verbundenen Raum (21) angeordnet ist und die Abdichtung an der Durchführung (27) der Motorwelle (14) vom Druckraum (5) zum mit dem Saugraum verbundenen Raum (21) mittels einer Spaltdichtung erfolgt, deren Querschnitt der axial vom Druck beaufschlagten Spindelfläche zwischen Druckraum und Saugraum entspricht.

3. Stopfbuchsenloses Motorpumpenaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufspindeln (9, 10) im Druckraum (5) in etwa mit der Stirnseite (34) des Pumpengehäuses (11) abschließen und, wie an sich bekannt, in den Aufnahmebohrungen (32, 33) des Pumpengehäuses radial gelagert und an der Saugseite mit Wellenbunden (28, 29) versehen sind, die durch Anlaufen am saugseitigen Ende (30) der Antriebsspindel (8) ein Verschieben der Laufspindeln in den Druckiaum verhindern und die saugseitige axiale Anlauffläche der Laufspindeln am Gehäusedeckel (6) vergrößern.