DE29916108U1

DE29916108U1 - Pumpe

Info

Publication number: DE29916108U1
Application number: DE29916108U
Authority: DE
Original assignee: ASF Thomas Industries GmbH
Current assignee: Rietschle Thomas Memmingen GmbH
Priority date: 1999-09-15
Filing date: 1999-09-15
Publication date: 2001-01-25
Anticipated expiration: 2009-09-16

Description

PFISTER & PFISTER PATENTANWÄLTE Dipl.-Ing. Helmut Pfister

European Patent Attorney

Dipl.-Phys. Stefan Pfister

D-87700 Memmingen/Bayern -&igr; &eegr;/&lgr; Büroi: Herrenstraße 11

' Telefon 0 83 31 / 2412

Telefax 0 83 31/24 07 Büro 2: Buxacher Straße 9

Telefon 0 8331/65183 Telefax 0 8331/65185 Postgiroamt München 1343 39-805 (BLZ 700100 80) Bayer. Vereinsbank Memmingen 2 303 396 (BLZ 731 200 75) USt-Id. Nr. ■ Vat Reg. No. · N° CEE DE 129066032

_ASF ! 15. SEP. 1999

Firma ASF THOMAS Industries GmbH Luitpoldstraße 28, 877 00 Memmingen

"Pumpe"

Die Erfindung betrifft eine Pumpe mit einem Pumpengehäuse und einem an einer Stirnseite des Pumpengehäuses angesetzten Antriebsmotor, der ein Motorgehäuse mit einem Ständer und einen drehbar gelagerten Läufer aufweist, wobei in dem Pumpengehäuse ein über die Antriebswelle antreibbarer, drehbar gelagerter Pumpenrotor angeordnet ist.

Pumpen dieser Art sind zum Beispiel als sogenannte Flügelzellenpumpen aus der deutschen Offenlegungsschrift 198 15 832 bekannt. Flügelzellenpumpen weisen ein Gehäuse mit einem Saug-

und einem Druckbereich auf, die innerhalb des Pumpengehäuses durch den Pumpenrotor beziehungsweise den Schieber, die Schieberplatte oder den Treibschieber voneinander getrennt sind. Die Pumpwirkung wird durch eine exzentrische Lagerung des Pumpenrotors und die damit verbundene veränderliche Geometrie zwischen dem Pumpenrotor und dem als Stator dienenden Pumpengehäuse bei Unterteilung dieses ringförmigen Arbeitsraumes durch Treibschieber erzielt.

Die Pumpenergie wird durch einen Elektromotor erzeugt, der über ein Lagerschild mit der Flügelzellenpumpe verbunden wird, wobei die Kraft von der Abtriebswelle des Elektromotors über eine Kupplung, eventuell unter Zwischenschaltung eines Getriebes auf eine, den Pumpenrotor antreibende und aufnehmende, Welle der Pumpe übertragen wird oder durch Direktanflanschung. Dabei werden Flügelzellenpumpen sowohl als pneumatische als auch als hydraulische Pumpen, zum Beispiel in der Steuerungstechnik oder im Automobilbau, eingesetzt. Als Hydraulikpumpen dienen sie etwa als Pumpen für Servo-Antriebe, als pneumatische Pumpen werden sie für die Erzeugung eines Schaltunterdruckes, etwa für den Betrieb von Bremskraftverstärkern verwendet.

Obwohl die bekannten Pumpen diese Aufgaben zufriedenstellend zu erfüllen vermögen, liegt ein Nachteil der direkt angeflanschten Pumpenköpfe darin, daß die Montage durch die erforderliche Justage der eigentlichen Pumpe mit dem Antriebsmotor verhältnismäßig aufwendig ist. Dies führt zu hohen Stückkosten, die insbesondere in der AutomobilIndustrie durch die damit verbundene industrielle Massenfertigung den Kostendruck auf die Zulieferer erhöhen.

Ein Nachteil der angekuppelten Pumpen ist der zum Einbau der Kupplung erforderliche, verhältnismäßig große Bauraum. Durch modernes Fahrzeugdesign wird der Motorraum eines Personenkraftfahrzeuges beispielsweise zunehmend klein, da die Motor-

haube aus aerodynamischen Gründen immer weiter abgeflacht wird und die Höhe des Vorderwagens immer mehr reduziert wird. Andererseits wird aber in zunehmenden Maße Komfort gewünscht, so daß der Wunsch nach weiteren Servo- und Pneumatikpumpen immer größer wird. Auch im Falle anderer technischer Einsatzgebiete wird immer häufiger der Einsatz von Hilfsaggregaten an Stellen verlangt, an denen nur sehr wenig Einbauraum zur Verfügung steht.

Aufgabe der Erfindung ist daher, eine kostengünstig herstellbare Pumpe mit möglichst wenig Einzelteilen zu schaffen, die insbesondere als Vakuumpumpe bei geringem Bauvolumen herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Pumpenrotor und der Läufer auf einer gemeinsamen, das Motorgehäuse und das Pumpengehäuse durchsetzenden Welle angeordnet sind.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Pumpe kann nun zum einen Bauraum eingespart werden, zum anderen entfällt eine aufwendige Justage des Pumpenrotors. Die Welle dient durch die Erfindung gleichzeitig als Abtriebswelle des Antriebsmotors und Antriebswelle des Pumpenrotors. Sie wird durch einen lagegenauen Einbau in das Pumpengehäuse schnell und einfach montiert, wobei die Notwendigkeit einer Kraftübertragung von dem Motor auf den Pumpenkopf entfällt.

Die Erfindung kann für alle Pumpentypen eingesetzt werden und ist weder hinsichtlich des zu fördernden Mediums noch hinsichtlich der Bauart beschränkt. Pumpenrotor kann der Rotor einer Flügelzellenpumpe oder auch ein Turbinenrad einer Turboarbeitsmaschine sein. Es können sowohl pneumatische als aus hydraulische Pumpen durch die Erfindung optimiert werden. Es wird nachfolgend von Schieberplatten, Schiebern, Treib- oder

Trennschiebern gesprochen, wobei diese Begriffe immer den gleichen Gegenstand beschreiben, und die Erfindung nicht beschränken.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Pumpe weist ein Pumpengehäuse auf, bei dem die Welle über zwei Radiallager in radialer Richtung gelagert ist. Zusätzlich wird die Welle über ein Axiallager im dem Pumpengehäuse gehalten. Diese Lagerung erfolgt zum Beispiel über ein erstes und ein zweites Radiallager, wobei entweder das erste Radiallager oder das zweite Radiallager zusätzlich als Axiallager ausgebildet oder ein gesondertes Axiallager vorgesehen ist. Als Lager werden sowohl Wälzlager als auch Gleitlager eingesetzt.

■Die Lager werden bevorzugt in dem Pumpengehäuse ..angeordnet, da hierdurch die Position der Welle relativ zu dem Arbeitsraum der Pumpe festgelegt ist. Dies erspart eine aufwendige Justierung des oberen Totpunktes des Pumpenrotors. Die Welle ist zwischen dem Antriebsmotor und dem Pumpenrotor gelagert, so daß zu beiden Seiten ein freies Wellenende aus dem Lagerbereich hervorragt. Auf eines dieser Wellenenden wird der Pumpenrotor aufgesetzt, während auf das gegenüberliegende Ende der Läufer des Antriebsmotors aufgesetzt wird. Durch diese Ausgestaltung wird ein zusätzlicher Effekt erreicht. Es ist möglich, daß auf eine separate Lagerung der Antriebswelle im Motor verzichtet wird. Dadurch ist es möglich, den Aufwand für die Motorlagerung einzusparen und gleichzeitig auch Bauhöhe beim Motor selber zu sparen, da eine separate Lagerung hier nicht mehr vorgesehen ist. Durch diese "fliegende" Lagerung wird eine kostengünstigere Herstellung der Pumpe erreicht.

Bei dieser Ausgestaltung weist die Welle bevorzugt einen Absatz auf, wobei sie im Bereich des Läufers einen größeren Durchmesser zur Aufnahme des verhältnismäßig hohen Gewichts des Läufers infolge der Ankerwicklung besitzen sollte. Ferner kann zur Aufnahme der Momentenbelastung das motorseitige Lager stärker dimensioniert werden.

Anstelle der oben beschriebenen zentralen Lagerung der nun von Antriebsmotor und Pumpenkopf gemeinsam genutzten Welle ist die Welle natürlich auch zu beiden Seiten des Pumpenrotors und/oder des Antriebsmotors lagerbar. Letzteres bietet sich insbesondere dann an, wenn der Antriebsmotor in das Pumpengehäuse integriert ist. Die Lager befinden sich zum Beispiel an den jeweiligen Enden der Welle und Pumpenrotor wie auch der Läufer des Antriebsmotors sind dazwischen angeordnet.

Der Pumpenrotor weist zum Beispiel im Falle einer Umlaufverdrängerpumpe bevorzugt eine exzentrische Innenbohrung zur Aufnahme der Welle auf, so daß sich die erforderliche Verdrängungsbewegung durch Rotation der Welle einstellt. Der Rotor wird zur Befestigung auf der Welle auf. diese aufgeschoben und über einen Mitnehmer formschlüssig mit der Welle verbunden sein. Dies ist zum Beispiel ein üblicher Paßstift, aufgrund der unmittelbaren Verbindung der Welle mit dem Motor und dem damit verbundenen Entfall einer Kupplung wird jedoch bevorzugt ein elastischer Mitnehmer verwendet. Dieser ist zum Beispiel aus einem Natur- oder Kunstgummi, aber auch aus einem elastischen Kunststoff gefertigt und ist zum Beispiel über eine Mehrkant-Passung mit dem Wellenende formschlüssig verbunden.

Rotorseitig weist der Mitnehmer ebenfalls eine polygonförmige Außenkontur auf, die in eine korrespondierende Ausnehmung des Pumpenrotors einsetzbar ist. Über Materialaussparungen und die Elastizität des Mitnehmermaterials wird die gewünschte Steifigkeit der Verbindung hergestellt. Voraussetzung ist jedoch, daß der Pumpenrotor über einen Spiel- oder Übergangssitz auf die Welle aufgeschoben ist, so daß die Kraftübertragung im wesentlichen ausschließlich über den Mitnehmer erfolgt. Im Falle einer UmIaufverdrängerpumpe bildet der innere Bereich des Pumpengehäuses den Pumpenstator. Die Welle ragt dann entweder mit einem freien Ende in den Pumpenstator hinein oder ist auf beiden Seiten des Pumpenstators

gelagert. Die Abdichtung zwischen Druckseite und Saugseite erfolgt seitlich durch die Anlage der Seitenflächen des Rotors an die Stirnseiten des Pumpenstators.

Längs der Lauffläche des Pumpenrotors erfolgt die Abdichtung durch die Flügelelemente, wobei dies zum Beispiel im Falle einer Trennschieberpumpe die mit dem Rotor bewegten Trennschieber sind. Die Flügelelemente werden zum Beispiel durch Federkraft angestellt, im Falle einer Trennschieberpumpe kann die auf die Schieber wirkende Fliehkraft für eine ausreichende Anstellung und Abdichtung ausreichend sein.

Ein bevorzugter Einsatzzweck für die erfindungsgemäßen Pumpen ist der Einsatz als Vakuumpumpe. Die durch die .Kompressionsarbeit des Rotors entstehende Wärme kann, falls notwendig, über Kühlrippen abgeführt werden, die an der Außenseite des Pumpengehäuses angeordnet sein können.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfin

dungsgemäßen Pumpe im Schnitt und

Fig. 2 die in Fig. 1 dargestellte Pumpe

in einer Frontansicht.

In Fig. l ist mit einer Drehschieberpumpe oder Schieberpumpe eine erfindungsgemäße Pumpe dargestellt. Die Pumpe weist ein Pumpengehäuse 1 auf, an das seitlich der hier andeutungsweise gezeichnete Antriebsmotor 2 angesetzt wird. Sowohl die Pumpe als auch der Antriebsmotor werden von einer gemeinsamen Welle

4 durchsetzt, auf der ein Pumpenrotor 3 befestigt ist. Der Pumpenrotor 3 weist drei Schieberplatten oder Schieber 8 auf, die gegen die innere Wandung des Arbeitsraumes der Pumpe anstellbar sind.

Der Arbeitsraum 9 hat im wesentlichen die Form eines zylindrischen Hohlraumes, der einseitig offen am Pumpengehäuse 1 angeordnet ist. Die offene Seite dient zur Montage des Pumpenrotors 3 auf die Welle 4 und ermöglicht einen Austausch der Schieber im Verschleißfalle. Nach Montage des Pumpenrotors 3 wird die Öffnung durch einen mit dem Pumpengehäuse 1 verschraubten und über einen O-Ring abgedichteten Deckel verschlossen, so daß sich ein mit Ausnahme des Ein- bzw. Auslasses abgeschlossener Arbeitsraum der Pumpe ergibt. Die Schieber 8 sind innerhalb des Pumpenrotors 3 in radialer Richtung verschiebbar gelagert, so daß sich durch die während der Drehung des Pumpenrotors 3 erzeugte Fliehkraft eine Anstellung der Treibschieber 8 gegen die innere Mantelfläche des Pumpenarbeitsraumes ergibt.

Die dargestellte Pumpe weist, wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist, drei Treibschieber 8 auf, die den Raum (beziehungsweise Arbeitsraum) zwischen dem Pumpenrotor 3 und dem Pumpengehäuse in drei Druckkammern 9, 9', 9¹¹ unterteilen. Der Pumpenrotor 3 ist exzentrisch gelagert, was durch einen Versatz der Drehachse der Welle 4 relativ zur Mittelachse des Arbeitsraumes realisiert ist. Der Pumpenrotor 3 ist über einen Spielsitz auf das vordere Wellenende der Welle 4 aufgeschoben, wobei durch einen Mitnehmer 7 eine formschlüssige Verbindung zwischen beiden Bauteilen hergestellt ist. Der Mitnehmer 7 seinerseits ist über eine Zweiflachverbindung auf das vordere Ende der Welle 4 aufgeschoben.

Die Welle 4 ist über ein erstes Radiallager 5 und ein zweites Radiallager 6 in dem Gehäuse gelagert, wobei die beiden Ra-

• ·

diallager zwischen dem Pumpenrotor 3 und dem Motor 2 angeordnet sind. Die beiden Radiallager sind im Abstand zueinander angeordnet, wobei die Welle 4 vor dem zweiten Radiallager 6 einen Absatz 14 aufweist, der in Verbindung mit einem auf der gegenüberliegenden Seite des Absatzes 14 angeordneten Seegerring 15 eine Axiallagerung ermöglicht. Zur axialen Lagerung der Welle 4 ist das zweite Radiallager 6 als zusätzliches Axiallager ausgebildet. Zwischen dem zweiten Radiallager 6 und dem Pumpenrotor 3 ist zur Abdichtung des Arbeitsraumes der Pumpe ein Radialwellendichtring 16 angeordnet, der den Lagerbereich druckdicht von dem Arbeitsraum abtrennt. Aufgrund der anziehenden Wirkung der magnetischen Elemente des Motors wird auf die Welle eine axiale Vorspannungskraft eingeprägt, die von dem Axiallager aufgenommen wird.

In Fig. 2 ist die in Fig. 1 dargestellte Pumpe in einer Frontansicht gezeigt. Die obere rechte Druckkammer weist mehrere Auslaßkanäle 10 auf, durch die über eine ringförmige Nut eine Druckverbindung zu einem Auslaßanschluß 11 hergestellt ist. In der ringförmigen Nut können, wie im gezeigten Ausführungsbeispiel in Fig. l dargestellt, Dämpfungselemente angeordnet sein, die eine Schwingung des Pumpengehäuses reduzieren und gleichzeitig die Schallbrücke vom Arbeitsraum der Pumpe über die Auslaßkanäle 10 bis zu dem Auslaßanschluß 11 unterbrechen.

Der Einlaß in das Pumpengehäuse erfolgt über einen Anschlußstutzen 12, der mit einem spaltförmigen Einlaß in die Druckkammer 9^rr verbunden ist. Je nach Rotierrichtung des Pumpenrotors kann die so dargestellte Pumpe entweder als Überdruckoder auch als Vakuumpumpe eingesetzt werden. In Abhängigkeit der Funktion der Pumpe wird dann die Druckkammer 9 als Saugkammer 9 dienen.

Der bevorzugte Einsatzzweck der Pumpe ist der einer Vakuumpumpe für den Aufbau des Vakuums eines Bremskraftverstärkers

eines Kraftfahrzeuges. In diesem Falle wird sich der Pumpenrotor 3 gegen den Uhrzeigersinn drehen (siehe Pfeil in Fig. 2), so daß über den Einlaß 12 die in der Saug-/Druckkammer 9' befindliche Gastnenge ausgetrieben wird und über die Auslaßkanäle 10 gasförmiges Medium aufgrund des Unterdruckes in der Saugkammer 9¹¹ angesaugt wird. Hierdurch liegt an dem Einlaßanschluß 12 ein Unterdruck an, der zum Evakuieren der Bremskraftverstarkerkammer genutzt werden kann. Das Gehäuse ist zusätzlich mit Kühlrippen versehen, so daß die, durch Reibung der Schieber und des Rotors sowie bei der Kompressionsarbeit des gasförmigen Mediums, entstehende Wärme abgeführt werden kann.

Die jetzt mit der Anmeldung und später eingereichten Ansprüche sind Versuche zur Formulierung ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes.

Die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Merkmale, die bislang nur in der Beschreibung offenbart wurden, können im Laufe des Verfahrens als von erfindungswesentlicher Bedeutung, zum Beispiel zur Abgrenzung vom Stand der Technik beansprucht werden.

Claims

1. Pumpe mit einem Pumpengehäuse (1) und einem an einer Stirnseite des Pumpengehäuses (1) angesetzten Antriebsmotor (2), der ein Motorgehäuse mit einem Ständer und einen drehbar gelagerten Läufer aufweist, wobei in dem Pumpengehäuse (1) ein über den Antriebsmotor (2) antreibbarer, drehbar gelagerter Pumpenrotor (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenrotor (3) und der Läufer auf einer gemeinsamen, das Motorgehäuse und das Pumpengehäuse (1) durchsetzenden Welle (4) angeordnet sind.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (4) über ein erstes Radiallager (5) und ein zweites Radiallager (6) drehbar gelagert ist, wobei das erste Radiallager (5) und das zweite Radiallager (6) in dem Pumpengehäuse (1) angeordnet sind.

3. Pumpe nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (4) zusätzlich über ein Axiallager in axialer Richtung gelagert ist, wobei hierzu insbesondere zumindest eines der Radiallager, erstes Radiallager (5) und/oder das zweite Radiallager (6), zusätzlich als Axiallager ausgebildet ist.

4. Pumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (4) in einem mittleren Wellenbereich gelagert ist und der Pumpenrotor (3) und der Läufer des Antriebsmotors (2) an den beiden einander gegenüberliegenden freien Enden der Welle (4) fliegend angeordnet sind.

5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenrotor (3) und/oder der Läufer des Antriebsmotors (2) zwischen dem ersten Radiallager (5) und dem zweiten Radiallager (6) angeordnet ist.

6. Pumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpengehäuse in Bezug auf die Rotorachse (3) eine exzentrische Innenbohrung zur Aufnahme der Welle (4) aufweist und über einen Spiel- oder Übergangssitz auf die Welle (4) aufgeschoben ist, wobei zwischen dem Pumpenrotor und der Welle (4) ein Mitnehmer (7) angeordnet ist, der mit der Welle (4) und dem Pumpenrotor (3) insbesondere formschlüssig verbunden ist.

7. Pumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine insbesondere als Vakuumpumpe ausgebildete Treibschieberpumpe ist, wobei der Pumpenrotor (3) zumindest zwei in radialer Richtung verschiebbar gelagerte und gegen die als Lauffläche ausgebildete Innenwandung des Pumpenstators anstellbare Trennschieber (8) aufweist, durch die der Raum zwischen dem Pumpenstator und dem Pumpenrotor (3) in einzelne Druck- beziehungsweise Saugkammern (9, 9', 9") mit durch die Rotationsbewegung des Pumpenrotors (3) variablen Volumina aufgeteilt ist.

8. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpengehäuse an seiner Außenseite mit Kühlrippen (10) versehen ist.