DE3223236A1 - Kraftstoffpumpe mit magnetantrieb - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG "*■**

Kraftstoffpumpe mit Magnetantrieb

Die Erfindung betrifft Strömungsmittelfördereinrichtungen, insbesondere magnetische Antriebe mit Förder- oder Verdrängungspumpen zur Förderung von Strömungsmitteln. Es sind mehrere Pumpen mit einem Elektromotor und einem vom Motor angetriebenen Läufer bekannt, die eine Kupplung aufweisen, welche aus zwei Gruppen von Permanentmagneten besteht, um eine Verunreinigung des zu fördernden Strömungsmittels zu verhindern. Eine Gruppe von Permanentmagneten ist auf der Motorwelle montiert und dreht sich mit dieser, und die andere Magnetgruppe ist auf dem Läufer angebracht und dreht sich mit diesem. Bei dieser Art von Pumpen ist der Innenraum der Pumpe gegen die Umgebung durch eine Membrane aus nicht magnetischem Werkstoff angeordnet, die zwischen den beiden Magnetgruppen angeordnet ist. Der Rotor ist im allgemeinen mit einer Pumpe verbunden.

In der US-Patentschrift 2 970 548 wird eine magnetisch angetriebene Kreiselpumpe gezeigt. Der Läufer dieser Pumpe ist mit einem Elektromotor durch zwei konzentrisch angeordnete Magneten verbunden, wobei einer auf der Motorwelle und der andere auf dem Rotor angebracht ist. Andere Beispiele für Kreiselpumpen mit konzentrisch montierten Magnetantrieben sind in den US-Patentschriften 3 205 827 und 3 238 838 offenbart. Ein Nachteil der konzentrisch montierten Magneten besteht darin, daß die Membranwand durch Aufschweißen der Rückseite eines Blechstücks auf sich selbst hergestellt werden muß. Beim Verschweißen zweier dünner Blechkanten miteinander ist es jedoch schwierig, eine einwandfreie Schweißnaht oder Schweißverbindung zu erzielen. Außerdem ist es schwierig, die Zylinderwand so genau maß- und formhaltig herzustellen, daß die Wand überall

Ι bündig an der Zwischenfläche nahe dem Ständer anliegt. Aufgrund dieser Überlegungen muß der Magnetspalt zwischen konzentrisch montierten Magneten erheblich größer sein als zwischen vergleichbaren axial montierten Magneten. Infolge der Vergrößerung des Magnetspaltes bei konzentrisch montierten Magneten ergibt sich ein unerwünschter Anstieg des Verlustes des Induktionsflusses über den Spalt hinweg mit einer entsprechenden Leistungsverminderung, wobei auch die Bauteile größere Durchmesser erfordern, um die höheren Drehmomentübertragungen zu verarbeiten.

In der US-Patentschrift 2 996 994 wird eine motorgetriebene Tauchpumpe zum Pumpen von flüssigen Kraftstoffen unter Verwendung von Magneten mit axialem Luftspalt beschrieben.

Diese Motorpumpe weist einen durch einen verkapselten Motor angetriebenen Fliehkraftrotor, wobei der Antrieb über eine Magnetkupplung erfolgt, die zwischen einer nicht perforierten Wand des Motorgehäuses arbeitet. Die Motorpumpe paßt in verschiedene Kraftstofftanks.Die treibenden und angetriebenen Teile der Magnetkupplung liegen auf entgegengesetzten Seiten der nicht perforierten Wand, die als starre Membrane zwischen den beiden Magneten dient. Damit

sind die treibenden und angetriebenen Teile durch einen axialen Luftspalt voneinander getrennt. Ein weiteres Beispiel für einen Motor mit axialem magnetischem Luftspalt bei einer Kreiselpumpe ist in der US-Patentschrift 3 22 3 dargestellt.

Die Kreiselpumpen weisen mehrere Nachteile auf. Zunächst sind sie Vorrichtungen mit hoher Eigendrehzahl und arbeiten wirksamer bei großen Durchsätzen und niedrigen Druckanstiegen. Zweitens ist der von der von. einer Kreiselpumpe entwickelte Druckanstieg direkt proporational dem Quadrat der Drehzahl. Damit erzeugen Kreiselpumpen keine 35

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Ι hohen Druckanstiege bei niedrigen Drehzahlen. Drittens weisen Kreiselpumpen eine Tendenz zur Kavitation, wobei sich ihre Füll-Leitung lockern kann. Tritt einer dieser Umstände ein, so pumpt die Kreiselpumpe nicht, wodurch Hitze, Lärm, Schwingungen und ein vorzeitiges Versagen der Pumpe hervorgerufen werden können.

Eine weitere Verbesserung bei Pumpen, deren Antriebsmotore einen axialen Magnetluftspalt aufweisen ist in der US-Patentschrift 3 470 824 gezeigt. Sie offenbart eine Pumpe mit Magnetantrieb,, deren Elektromotor gegenüber einem Pumpenraum abgedichtet ist und durch elektromagnetische Kräfte einen Drehantrieb an das Pumpenrad oder Flügelrad im Pumpenraum überträgt. Die Pumpe weist gleitende Flügelzellen in einem festen Gehäuse auf, so daß das Strömungsmittel ohne Fliehkraft direkt befördert wird.

Ein Hauptnachteil der Verdrängungspumpen mit Läufer besteht darin, daß der Wirkungsgrad von Fertigungslosen oder -toleranzen der sich drehenden Teile abhängt. Das Ist-Spiel ist natürlich eine Funktion der Bearbeitung und der Montage. Bei Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität sind außerdem sehr enge Toleranzen erforderlich, um den Schlupf zu vermindern, der infolge von durch Spalte in der Pumpe leckende Flüssigkeit entsteht. Die Größe des Schlupfes hängt von mehreren Faktoren ab.Meist bewirken vergrößerte Spalte einen stärkeren Schlupf. Daher werden Flügelzellenpumpen zum Pumpen von Strömungsmitteln niedriger Viskosität nur selten angewandt, da die Flügelzellen für einen übermäßigen Verschleiß des Kopfes empfindlich sind, wodurch sie häufig ersetzt werden müssen. Außerdem sind solche Flügelzellenpumpen komliziert, weisen hohe Reibungsverluste auf, sind teuer in der Herstellung und schalten nicht ab, wenn das zu fördernde Strömungsmittel überdruck besitzt.

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Daher eignet sich keine der oben erwähnten Kreisel- oder Flügelzellenpumpen zusammen mit einer magnetischen Antriebskupplung zwischen der Pumpe und dem Elektromotor für die Förderung von Kraftstoff. Außerdem ist keine der vorerwähnten Pumpen einfach und billig in der Herstellung und bietet Überdruckschutz, um den Auslaßdruck des zu fördernden Strömungsmittels zu begrenzen. Schließlich eignet sich keine der vorerwähnten Pumpen für mehrere Strömungsmittel einschließlich von Kraftstoffen, erzeugt hohen Druck bei niedrigen Drehzahlen und Spannungen, hat eine geringe Tendenz zur Kavitation, kann leicht montiert werden und arbeitet außerdem mit hohem Wirkungsgrad.

Die Erfindung betrifft eine Pumpe, deren Motor einen axialen Luftspalt aufweist, wobei der Motor eine Verdrängungs-Gerotorpumpe (Pumpe mit innenverzahntem Rotor mit Innen- und Außenläufer in Kreiskolbenverzahnung), die am Einlaß einen positiven Hub erzeugt. Außerdem weist die Gerotorpumpe einen hohen Wirkungsgrad ohne hohe Reibung und starken Verschleiß auf wie die früheren Pumpen. Die Pumpe ist einfach und kann mit niedrigen Kosten die erforderlichen Fertigungstoleranzen und Leckspalte angepaßt werden. Außerdem erlaubt die Erfindung größere Axialabstände bei der Montage der Pumpe ohne den Wirkungsgrad aufzugeben oder Kosten zu erhöhen und eignet sich zum Pumpen von Flüssigkeiten verschiedener Viskosität. Schließlich verhindert die Gerotorpumpe mit axialem Luftspalt eine Verunreinigung des geförderten Strömungsmittels und kann leicht den Auslaßdruck des geförderten Strömungsmittels begrenzen.

Die Pumpe weist ein Gehäuse mit einer Kammer auf, die zwei gegenüberliegende Enden besitzt. Die Membran ist in der Kammer montiert und teilt deren Innenraum in einen ersten Innenabschnitt neben dem einen Ende und

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einem Innenabschnitt neben dem anderen Ende. Eine erste Welle ist drehbar im ersten Innenabschnitt der Kammer gelagert. Ein Ende der Welle ist an der Membrane angeordnet, und am anderen Ende ist der Elektromotor montiert, um diese erste Welle zu drehen. Eine zweite Welle ist drehbar im zweiten Innenabschnitt der Kammer montiert. Sie weist ein erstes Ende an der Membrane und ein zweites Ende über dem ersten Ende auf. Ein magnetisches Antriebselement ist gleitbar und nicht drehbar auf dem einen Ende der ersten Welle montiert, das an der Membrane angeordnet ist.Ein magnetisches Abtriebselement ist fest am ersten Ende der zweiten Welle an der Membrane doch in einem Abstand von ihr angeordnet. Das magnetische Abtriebeselement dreht sich mit dem magnetischen Antriebs- element in Abhängigkeit von einer magnetischen Anziehungskraft, die durch die Membrane hindurch zwischen den beiden magnetischen Elementen ausgeübt wird.Schließlich pumpt eine am entgegengesetzten Ende der zweiten Welle montierte Gerotorpumpe Strömungsmittel, wenn sich die zweite Welle dreht.

Somit besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Pumpe mit einer axialen Magnetkupplung zu schaffen, deren nichtmagnetische Membrane mit einer Gerotorpumpe verbunden ist, die eine Überdruckbegrenzungseinrichtung an der Auslaßöffnung aufweist. Die Gerotorpumpe .(Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor) soll Strömungsmittel von niedriger Viskosität mit hohem Wirkungsgrad sicher fördern. Schließlich bietet die Gerotorpumpe am Einlaß einen positiven Hub, ist seIbstansaugend, kann viele verschiedene Strömungsmittel fördern, wobei Reibungsverluste in der Pumpe weitgehend verringert sind, um den Wirkungsgrad zu erhöhen. Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen:

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Fig. 1 einen Teilschnitt durch die erfindungsgemäße Magnetpumpe;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1 der erfindungsgemäßen Gerotorpumpe;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 der Fig. 1;

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 der Fig. 1;

Fig. 5 eine perspektivische Sprengzeichnung der Gerotorpumpe .

Die Zeichnungen zeigen eine erfindungsgemäße Verdrängungs· gerotorpumpe mit magnetischem Antrieb 100. Die Pumpe ist mit einem Gehäuse 10 versehen, das ein Ende 12 und ein gegenüberliegendes Ende 18 aufweist. Im Gehäuse 10 ist eine Kammer 20 ausgeformt. Eine Membrane 50 ist an der Innenwand 16 des Gehäuses 10 entsprechend befestigt, z.B. verschweißt, und teilt die Kammer 20 in einen ersten Innenabschnitt 22 und einen gegenüberliegenden zweiten Innenabschnitt 28. Der erste Innenabschnitt ist an dem Ende 12 des Gehäuses 10 ausgeformt. Der zweite Innenabschnitt liegt am gegenüberliegenden Ende 18 des Gehäuses

10. Zwei Lager 32 und 34 sind an der Innenwand des Gehäuses 10 im ersten Innenabschnitt 22 befestigt. Das Lager 32 ist an dem Ende 12 und das Lager 34 an der Membrane 50 angeordnet. Ein Elektromotor 40 mit einer aus beiden Seiten eines Ankers 42 herausragenden Antriebswelle 48 ist drehbar in Lagern 32, 34 gelagert. Motormagneten und nicht gezeigte Feldwicklungen sind konzentrisch zum Anker 42 angeordnet. Die Motormagneten 44 und Feldwicklungen sind an der Innenwand 24 des ersten InnenabSchnitts 22 der Kammer 20 montiert. Der Elektromotor 40 weist auch einen Kommutator 46 auf, der am Lager 32 montiert ist. Mehrere Schleifbürsten 52 sind in herkömmlicher Weise mit elektrischen Kontakten 54 verbunden, die

aus dem Ende 12 herausragen und an eine nicht gezeigte elektrische Quelle geführt sind. Die Bürsten sind in herkömmlicher Weise auf dem Kommutator 46 angebracht, um diesen und den Anker 42 mit elektrischem Strom zu versorgen.

Auch die Feldwicklungen sind in herkömmlicher Weise mit nicht gezeigten elektrischen Kontakten verbunden und von

an
dort/die nicht gezeigte elektrische Quelle geführt. Diese kann eine Gleich- oder Wechselspannungsquelle sein,wobei am elektrischen Motor die entsprechenden Veränderungen vorgenommen werden müssen. Man erkennt auch, daß die erfindungsgemäße Pumpe nicht durch elektrische Kraft angetrieben werden braucht und, daß ein Hydraulikmotor oder ein Luftmotor ebenso mit den entsprechenden Veränderungen eingesetzt werden können.

Die Membrane 50 besteht aus einem nicht magnetischen Werkstoff aus nachher näher erläuterten Gründen. Die Membrane bildet auch eine Strömungsmitteldichtung, um ein Lecken des Strömungsmittels zwischen dem ersten und zweiten Innenabschnitt 22 und 28 der Kammer 20 zu verhindern.

Ein erster Druckputzen oder eine erste Beilagscheibe 56 ist zwischen dem Ende 49 der Antriebswelle 78 und der Membrane 50 angeordnet. Die Beilagscheibe liegt an der Membrane 50 an, damit sich das Ende 49 der Antriebswelle 48 nicht an der Membrane reiben kann und diese durchbohren kann.

Ein ringförmiges magnetisches Antriebselement 60 ist am Ende 49 der Antriebswelle 48 neben der ersten Beilagscheibe 56 montiert. Das magnetische Antriebselement 60 ist durch mehrere angeschliffene Mitnehmerflächen 62 an der Innenseite des magnetischen Antriebselements 60 und mehrere entsprechende zusammenwirkende Mitnehmerflächen 47 auf der Antriebswelle 48 auf dieser axial verschiebbar. Damit kann das magnetische Antriebselement 60 axial auf der

Welle 48 zur Membrane 50 hin gleiten, um Fertigungstoleranzen und Verschleiß der ersten Beilagscheibe 56 nach Bedarf auszugleichen. Das magnetische Antriebsfeld 60 weist eine ringförmige Rückwand 64 aus einem entsprechenden permeablen Werkstoff, vorzugsweise Stahl auf. Ein Permanentmagnet 66, vorzugsweise ein keramischer Permanentmagnet besteht aus acht Polen und ist an der Rückwand 64 so befestigt, daß er neben der ersten Beilagscheibe 56 jedoch in einem Abstand von der Membrane 50 angeordnet ist. Dadurch ergibt sich ein Luftspalt 65 zwischen der Membrane und dem ringförmigen magnetischen Antriebselement 60, der sich mit dem Verschleiß der Beilagscheibe 58 entwas verändert.

Im zweiten Innenabschnitt 28 der Kammer 20 sind zwei Lager 36, 38 am Gehäuse 10 montiert. In den Lagern 36, 38 ist eine Abtriebswelle 78 gelagert. Ein zweiter Druckputzen oder eine zweite Beilagscheibe liegt an der Membrane 50 an, damit das erste Ende 82 der zweiten Welle 78 diese nfcht durchreiben und sie nicht verschleißen kann. Ein magnetisches Abtriebselement 70 ist fest auf der zweiten Welle 78 montiert und dreht sich mit dieser. Das magnetische Abtriebselement 70 weist eine ringförmige Rückwand 74 aus magnetisch permeablen Werkstoff, vorzugsweise Stahl auf. Ein Permanentmagnet 76 vorzugsweise ein keramischer Permanentmagnet weist acht Pole auf und ist auf der Rückwand 74 so montiert, daß er neben der Beilagscheibe 58, jedoch in einem bestimmten Abstand von der Membrane 50 angeordnet ist, wodurch ein feststehender Luftspalt 75 gebildet wird. Natürlich kann jede gleiche Anzahl von Magneten für die Magneten 66, 76 verwendet werden, um eine magnetische Kupplung zwischen dem magnetischen Antriebs- und dem magnetischen Antriebselement zu schaffen.

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Es ist jedoch erfindungswesentlich, daß einer der Magneten 66 des Antriebselements 60 mit dem entsprechenden Magneten 76 des Abtriebselements 70 fluchtet. Damit können das Antriebselement 60 und das Abtriebselement 70 durch den Kraftlinienweg zusammengekoppelt werden, der durch die magnetische Anziehungskraft eines der.Magneten 66 über den Luftspalt 65, die Membrane 50, den Luftspalt 75 zu einem der Magneten 76 gebildet wird. Damit fluchten die Magneten 66 stets mit den Magneten 76, wodurch kein Schlupf zwisehen dem Antriebs- und dem Antriebselement auftreten kann, wenn beide relativ zueinander gedreht werden.Ein Schlupf zwischen den Magneten 66, 76 tritt auf, wenn eine Kraft stärker ist als die zwischen ihnen wirkende Magnetkraft, wie z.B., wenn die Pumpe sich nicht drehen kann.

Am zweiten Ende 84 der zweiten Welle 78 ist eine Gerotorpumpe 90 (Pumpe mit innenverzahntem Motor). Die Gerotorpumpe 90 besteht aus einer ringförmigen Rückwand 86,einem ringförmigen Einlaß 89, sowie drei zusammenwirkenden Verdrängungselementen, d.h. einem verzahnten Innenläufer 92, einem ringförmigen verzahnten Außenläufer 94 sowie einem äußeren Ringelement 96 (Fign. 3 und 5).

Die ringförmige Rückwand 86 ist mit der Innenwand des zweiten Innenabschnittes 28 verbunden. Sie weist eine am Abtriebselement 70 montierte Fläche auf. Die gegenüberliegende Fläche besitzt zwei nierenförmige sich gegenüberliegende Hohlräume 79, 80, deren Zweck nachstehend näher erläutert wird» Die zweite Welle 84 ist durch den Innendurchmesser der Rückwand geführt. Die drei zusammenwirkenden Elemente 92, 94 und 96 sind auf der Achse der zweiten Welle 84 zentral montiert, wodurch sie an der ringförmigen Rückwand 26 anliegen. Der verzahnte Innenläufer 92 ist konzentrisch und axial verschiebbar, aber nicht drehbar auf der zweiten Welle montiert. Der Verzahnte Außenläufer 94 wirkt mit dem Innenläufer 92 zu-

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sairanen. Das ringförmige Außenteil 96 ist an der Innenwand 29 des zweiten Innenabschnittes 28 der Kammer 20 montiert. Der Innendurchmesser 97 des Außenringteils 96 ist um einen bestimmten Idealabstand D gegenüber der Längsachse 99 exzentrisch, die durch die Mittellinie des Außendurchmessers 98 des Außenringteils 96 läuft, wobei der Zweck dieser Anordnung nachstehend näher erläutert wird.

Der Außendurchmesser 95 des verzahnten Außenläufers 94 ist , _n in den Innendurchmesser 97 des äußeren Ringteils 96 eingepaßt. Der Außendurchmesser oder die Umfangsflache 95 ist gegenüber dem Innendurchmesser 97 etwas untermaßig, um ein geringes Querspiel zwischen den beiden Teilen zu erzielen. Dieses Querspiel zwischen den beiden Teilen er-,,-möglicht ein freies Gleiten des verzahnten Außenläufers 94 im ringförmigen Außenteil 96. Der Außenläufer 94 weist eine Innenverzahnung 93 auf. Diese besitzt einen Zahn mehr als die Verzahnung 91 am Innenläufer 92.

on Der Innenläufer 92 dreht sich konzentrisch auf der zweiten oder Abtriebswelle 78. Die Verzahnung des Innenläufers 92 greift in die ringförmige Innenverzahnung 93 des Außenläufers ein, so daß sich der Innenläufer 92 und der Außenläufer 94 in der gleichen Richtung drehen. Der Innenläufer 92 schaltet jedoch um einen Zahn bei jeder Umdrehung fort. Wenn sich der Außenläufer mit dem Innenläufer 92 dreht, so greifen die Zähne wegen des exzentrischen Radialabstandes D des Innendurchmessers 97 gegenüber dem ringförmigen Außenteil 96 ineinander ein und lösen sich wieder.

Die Gerotorpumpe oder Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor 90 ist zwischen der ringförmigen Rückwand 86 und einem Einlaßteil 89 montiert. Dieses Einlaßteil weist zwei nierenförmige öffnungen 87, 88 auf, die als Einlaß- und Auslaßöffnungen des Gehäuses 10 dienen. Jede der nierenförmigen

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Offnungen 87, 88 fluchtet axial mit den einzelnen nierenförmigen Hohlräumen oder Ausnehmungen 79, 80 in der ringförmigen Rückwand 86. Das Einlaßteil ist verschiebbar in der Innenwand des zweiten Innenabschnittes des Gehäuses angeordnet, damit es sich nicht mit der Gerotorpumpe 90 drehen kann. Die nierenförmige öffnung 87 ist in der oberen Hälfte des Einlaßteils 89 und die nierenförmige öffnung 88 an der unteren Hälfte angeordnet (Fig. 4). Außerdem sind die ringförmige Rückwand 86, das ringförmige Außenteil 96 und das Einlaßteil 89 durch mindestens zwei Stifte 4 miteinander verbunden, um, wie allgemein bekannt ist, eine relative Bewegung zwischen ihnen zu verhindern.

Wie bereits erwähnt, weist das ringförmige Außenteil 96 einen Innendurchmesser 97 auf, der gegenüber der waagrechten Querachse 99, die durch die Mittellinie des Durchmessers 98 (Fig. 5) läuft,um einen Abstand D exzentrisch ist. Der Exzenter D liegt auf der Querachse 99, welche die obere Hälfte des Einlaßteils 85 von der unteren Hälfte des Einlaßteils 89 trennt.

In der am gegenüberliegenden Ende 18 des Gehäuses 10 montierten Stirnplatte 14 ist ein Einlaßstutzen 2 ausgeformt, der mit der nierenförmigen Öffnung 87 für den Strömungsmittelfluß verbunden ist. In der Stirnplatte 14 auf der gegenüberliegenden Seite 18 des Gehäuses 10 ist auch ein Auslaßstutzen 6 ausgeformt, der mit der nierenförmigen Öffnung 88 für den Strömungsmittelfluß verbunden ist. Wenn die Gerotorpumpe 90 läuft bewirkt das Eingreifen und Lösen der Zähne, daß das zu fördernde Strömungsmittel in den Raum zwischen den Innenläufer 92 und den Außenläufer 94 gesaugt wird. Somit stellt der Einlaßstutzen 2 einen Strömungsmitteleinlaßkanal dar, der über entsprechende Leitungen mit dem nicht gezeigten zu fördern- den Strömungsmittel verbunden ist.Der Auslaßstutzen 6 ist

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* Αι über Leitungen mit einem nicht gezeigten Aufnahmebehälter verbunden, in welchem das Druckstromungsmittel von der Pumpe 100 gelangt. Ein Einwegventil 8 wie ein herkömmliches Rückschlagventil ist vorgesehen, um einen Einwegströmungsmittelfluß von der Gerotorpumpe über den Auslaßstutzen 6 zu gewährleisten und auch ein Lecken zu verhindern, wenn die Pumpe 100 abgeschaltet wird.

Der Wirkungsgrad einer jeden Verdrängungspumpe wie sie IQ hierin beschrieben wird, hängt vom Axialspiel der Teile ab. Um ein minimales Axialspiel zwischen den drei zusammenwirkenden Gerotorpumpenteilen 92, 94 und 96 zu gewährleisten, wird das Einlaßteil 89 zur Gerotorpumpe hin gedrückt. Zu diesem Zweck sind zwei voneinander im Abstand angeordnete Ausnehmungen 72 im Einlaßteil 89 am gegenüberlfegenden Ende des Gehäuses 10 ausgeformt. In jeder Ausnehmung 72 ist eine elastische Vorrichtung 68 angeordnet, die beim bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Feder wie eine Spiralfeder ist. Das elastische Teil 68 drückt somit das ringförmige Einlaßteil an die Gerotorpumpenteile 92, 94 und 96 an, wodurch ein minimales Axialspiel zwischen den Gerotorpumpenteilen 92, 94 und 96 sowie dem ringförmigen Einlaßteil 89 und der Rückwand 86 gesichert ist.

Soll die Pumpe 100 in Betrieb genommen werden,so wird der Elektromotor 40 an eine nicht gezeigte elektrische Stromquelle angeschlossen.

Wenn sich der Motor dreht, wird Strömungsmittel durch den Einlaßstutzen 2 angesaugt, der mit der nierenförmigen Einlaßöffnung 87 verbunden ist. Das Strömungsmittel wird in den Außenläufer 94 und die nierenförmige Ausnehmung 79 gesaugt, wenn der Innenläufer 92 mit dem Außenläufer 94 in Eingriff steht, wobei Strömungsmittel gleichzeitig vom ringförmigen Außenläufer und die nierenförmige Vertiefung 80 durch die nierenförmige Aislaßöffnung 88 und von dort

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- .ΜΙ zum Auslaßstutzen 6 gelangt. Der Eingriff oder das Kämmen der Zahnräder, das bei Drehung des mit der Innenverzahnung des Außenläufers 94 zusammenwirkenden Innenläufers 92 auftritt, erzeugt eine Reihe von sich abwechselnd ausdehnenden und zusammenziehenden Kammern. Dieser Vorgang bewirkt eine positive Strömungsmittelförderung, wenn die Pumpe mit dem Einlaß- und Auslaßstutzen in Strömungsmittelverbindung steht. Die paarweise gebildeten Zahnprofile des Innen- und Außenläufers stehend während des Betriebs in un-

IQ unterbrochenem Strömungsmittelkontakt. Nach einer vollständigen Umdrehung des Innenläufers hat dieser um einen Zahn gegenüber dem Außenläufer fortgeschaltet. Die Strömungsmittelmenge, die nach einer Umdrehung gefördert wird, ist proportional zur Große des Innenläufers, dem Grad der Versetzung D gegenüber dem Außenläufer und der Dicke der Pumpe. Damit bietet die Pumpe 100 gute Hubeigenschaften, da das Strömungsmittel den außer Eingriff stehenden Verzahnungsraum zwischen die Teile 92, 94 unmittelbar bei der relativen Bewegung dieser beiden Teile gesaugt wird.

Die elektrische Leistungsaufnahme über die zum Motor führenden Kontakte bewirkt eine Drehung des magnetischen Antriebseleinents 60 über die mitwirkenden Mitnehmerflächen 62, 47 an der Antriebswelle 48. Wie erwähnt, ist das magnetische Antriebselement 60 im Gleitsitz auf der Welle 48 aufgebracht, so daß Veränderungen der axialen Stellung des Motorankers den Reibdruck des magnetischen Antriebselements 60 an der Membrane 50 nicht erhöhen oder verringern. Die Magnetkräfte des magnetischen Antriebselements 60 werden über den Luftspalt 65, die Membrane 50, den Luftspalt 75 zum magnetischen Abtriebselement 70 übertragen, das auf der Welle 78 frei drehbar gelagert ist. Die zweite Beilagscheibe 58 verhindert, daß die Abtriebswelle 78 sich an der Membrane 50 reibt. Dadurch bewirkt das Antriebselement 60, daß sich das Abtriebselement 70 dreht, wenn es vom Motor gedreht wird. Falls sich in der

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Auslaßöffnung 88 der Pumpe ein stärkerer als der Solldruck entwickelt, bewegt sich das Einlaßteil 89 in axialer Richtung von den Gerotorpumpenteilen 92, 94 und 96 hinweg. Dies erfolgt dadurch, daß das Einlaßteil 89 gegen das Vorspannelement oder die Feder 68 am gegenüberliegenden Ende 18 der Pumpe drückt. Wenn dies eintritt, dann kann das geförderte Strömungsmittel von der nierenförmigen Auslaßöffnung 88 zur nierenförmigen Einlaßöffnung 87 gelangen, wodurch der Druck im Strömungsmittel entspannt wird. Der Grad der Federvorbelastung der Feder 68 kann verändert werden, um sich an den maximalen Sollauslaßdruck anzupassen, der von der Pumpe 100 erzeugt werden soll. Man erkennt, daß die vorstehend beschriebene Pumpe zum Pumpen von Strömungsmitteln niedriger und hoher Viskosität verwendet werden kann. Außerdem hört die Pumpe zu arbeiten auf, wenn Schmutz oder andere Fremdstoffe in die Pumpenteile 92 und 94 gesaugt werden, die eine Drehung der Gerotorpumpe 90 verhindern könnten.

Außer dem vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel sind noch weitere möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims (22)

-r- PATENTANSPRÜCHE

1.) Stromungsmittelpumpe mit Elektromotor, gekennzeichnet durch:

ein Gehäuse (10) mit einer Kammer (20), die ein Ende (12) und ein gegenüberliegendes Ende (18) aufweist,

eine an der Innenwand (16) der Kammer (20) befestigte Membrane (50), welche den Innenraum (16) der Kammer (20) einen ersten Innenabschnitt (22) am einen Ende (12) und einen zweiten Innenabschnitt (28) am gegenüberliegenden Ende (18) unterteilt,

eine erste im ersten Innenabschnitt (22) der Kammer (20) drehbar gelagerte Welle (48), die ein erstes Ende (49) an der Membrane (50) und ein zweites dem ersten Ende (49) gegenüberliegendes Ende (32) aufweist, wobei der Elektromotor (40) am zweiten Ende (32) der ersten Welle (48) zwecks Drehung mit der Welle montiert ist,

durch eine zweite im zweiten Innenabschnitt (28) der Kammer (20) drehbar gelagerten Welle (78), deren erstes Ende (82) an der Membrane (50) liegt und deren zweites Ende gegenüber dem ersten angeordnet ist,

einen Magnetantrieb (60), der verschiebbar und nicht drehbar an einem Ende (49) der ersten Welle (48) neben der Membrane (50) angeordnet ist, 30

einen magnetischen Abtrieb (70), der fest am ersten Ende (82) der zweiten Welle (78) an der Membrane (50), jedoch in einem Axialabstand von dieser montiert ist und sich mit dem magnetischen Antrieb (60) in Abhän-35

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gigkeit von einer Anziehungskraft dreht, die zwischen dem Magnetantrieb (60) und dem magnetischen Abtrieb (70) wirkt und

eine Gerotorpumpe (90), die fest auf der zweiten Welle (78,84) montiert ist und Strömungsmittel fördert, wenn sich die zweite Welle (78) dreht.

2. Strömungsmittelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gerotorpumpe (Pumpe mit innenverzahntem Rotor) (90) folgende Bausteine umfaßt:

Eine fest im zweiten Innenabschnitt (28) der Kammer (20) montierte kreisförmige Rückwand (86), deren eine Seite dem magnetischen Abtriebsteil (70) zugekehrt ist und die eine Gegenseite aufweist,

ein im zweiten Innenabschnitt (2 8) der Kammer (20) neben dem gegenüberliegenden Ende (18) des Gehäuses (10) montiertes Einlaßteil (89)und

Verdrängungs- oder Fördereinrichtungen(92,94,96) , die zwischen der ringförmigen Rückwand (86) und dem ringförmigen Einlaßteil (89) angeordnet sind, um Strömungsmittel in Abhängigkeit von der Drehung der zweiten Welle (78) zu fördern und damit einen Strömungsmittelfluß zu erzeugen.

3. Strömungsmittelpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtungen (92,94,96) folgende Bausteine umfassen:

Einen verzahnten Innenläufer (92), der auf der zweiten Welle (78) montiert ist und sich mit dieser dreht, 35

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einen verzahnten Außenläufer (94), der in den verzahnten Innenläufer (92) eingreift und

ein ringförmiges Außenteil (96) , das um den νerzahnten Außenläufer (94) herum angeordnet ist.

4. Strömungsmittelpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Außenteil (9 6) einen Innendurchmesser (97) und einen Außendurchmesser (98) aufweist, wobei der Innendurchmesser (97) um einen bestimmten Radialabstand (D) zur Längsachse (99), die durch den Außendurchmesser (98)läuft, exzentrisch versetzt ist.

5. Strömungsmittelpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Rückwand (86) mit dem ringförmigen Außenteil (96) und dem ringförmigen Einlaßteil (89) verstiftet ist (4), um eine relative Bewegung zwischen der ringförmigen Rückwand (86) und dem ringförmigen Außenteil (96) sowie dem ringförmigen Einlaßteil (89) zu verhindern.

6. Strömungsmittelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einlaßstutzen (2) am entgegengesetzten Ende (18) des Gehäuses (10) montiert ist, der hydraulisch mit der Gerotorpumpe (90) verbunden ist, um diese mit Strömungsmittel zu versorgen.

7. Strömungsmittelpumpe nach Anspruch T, gekennzeichnet durch einen am gegenüberliegenden Ende (18) der Kammer (20) montierten Auslaßstutzen (6), der neben, jedoch in einem Abstand vom Einlaßstutzen (2) angeordnet ist und hydraulisch mit der Gerotorpumpe (90) verbunden ist und von dieser mit Strömungsmittel versorgt wird.

8. Strömungsmittelpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die abgekehrte Fläche der ringförmigen Rückwand (86) zwei sich im Abstand gegenüberliegende nierenförmige Ausnehmungen (79,80) aufweist.

9. Strömungsmittelpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Einlaßteil (89) eine erste dem gegenüberliegenden Ende (18) des Gehäuses (10) zugekehrte Fläche sowie eine dieser ersten Fläche gegenüberliegende Fläche aufweist, in welcher Abschnitte ausgeformt sind, die zwei sich gegenüberliegende im Abstand zueinander angeordnete nierenförmige Öffnungen (87,88) bilden.

10. Strömungsmittelpumpe nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine zwischen dem gegenüberliegenden Ende (18) des Gehäuses (10) und dem ringförmigen Einlaßteil (89) angeordnete Vorrichtung (68) , welche das ringförmige Einlaßteil (89) an die Fördereinrichtungen (92,94,96) sowie an die ringförmige Rückwand (86) andrückt, um das zwischen diesen Elementen vorhandene Axialspiel zu verringern.

11. Strömungsmittelpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßstutzen (6) ein Rückschlagventil (8) aufweist, um einen Strömungsmittelfluß zur Gerotorpumpe (90) zu verhindern.

12. Eine Pumpe mit einem Motor, gekennzeichnet durch: 30

Ein Gehäuse (10) mit einer Kammer (20) die ein Ende (12) und ein gegenüberliegendes Ende (18) aufweist,

eine in der Kammer (20) drehbar gelagerte erste Welle (48), an welcher ein Elektromotor (40) montiert ist,

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eine zweite in der Kammer (20) montierte Welle (78), die neben, jedoch in einem Abstand von der ersten Welle (48) angeordnet ist,

eine fest an der Innenseite (28) der Kammer (20) montierte Membrane (50), die zwischen der ersten (48) und zweiten Welle (78) angeordnet ist,

ein Antriebselement (60), das verschiebbar aber nicht IQ drehbar an der Membrane (50) auf der ersten Welle (48) befestigt ist,

ein Abtriebselement (70), das neben der Membrane (50) verschiebbar auf der zweiten Welle (78) angebracht ist, wobei das Antriebs- (60) und Abtriebselement (70) folgende Bausteine aufweisen:

Ein ringförmiges Element (64,74) mit einem Endabschnitt,

mehrere keilförmige Magnete (66,76), die an einem Endabschnitt des ringförmigen Elements (64,74) montiert sind, wobei die keilförmigen Magneten (66,76) einen Nordpol und einen Südpol aufweisen und nebeneinander in einem Abstand voneinander montiert sind, so daß zwischen ihnen ein radialer Luftspalt (75) gebildet wird, und der Nordpol eines jeden Magneten (66) am Südpol des jeweils anderen Magneten (76) montiert ist,

ein verschiebbar aber nicht drehbar auf dem einen Ende (79) der ersten Welle (48) montiertes magnetisches Antriebselement, das mit der Membrane (50) in Berührung steht,

ein am ersten Ende (82) der zweiten Welle (78) neben und in einem Abstand von der Membrane (50) montiertes magnetisches Abtriebselement (70),

sowie eine fest am zweiten Ende der zweiten Welle (78) montierte Gerotorpumpe (90), welche in Abhängigkeit von der Drehung der ersten Welle (78) durch den Motor (40) Strömungsmittel pumpt.

13. Pumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß

die Gerotorpumpe (9o) folgende Bausteine aufweist:

Eine fest im zweiten Innenabschnitt (2 8) der Kammer (20) ■j^Q montierte ringförmige Rückwand (86) , die eine Seite aufweist, welche dem magnetischen Abtriebselement (70) zugekehrt ist sowie eine abgekehrte Seite,

ein im zweiten Innenabschnitt (28) der Kammer (20) am gegenüberliegenden Ende (18) des Gehäuses (10) montiertes ringförmiges Einlaßteil (89) und

Fördereinrichtungen (92,94,96), die zwischen der ringförmigen Rückwand (86) und den ringförmigen Einlaßteil (89) angeordnet sind, um Strömungsmittel in Abhängigkeit von der Drehung der zweiten Welle (78) zu fördern und dadurch einen Strömungsmittelfluß zu erzeugen.

14. Strömungsmittelpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung (92,94,96) folgende Bausteine umfaßt:

Einen fest auf der zweiten Welle (78) montierten und sich mit dieser drehenden verzahnten Innenläufer (92), 30

einen mit dem Innenläufer (92) in Eingriff stehenden verzahnten Außenläufer (94) und

ein ringförmiges Außenteil (96) , das um den verzahnten O₅ Außenläufer (94) herum angeordnet ist.

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-i-

15. Strömungsmittelpumpe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Außenteil (69) einen Innendurchmesser (97) und einen Außendurchmesser (98) aufweist, wobei der Innendurchmesser (97) gegen die durch den Außendurchmesser (98) laufende Längsachse um einen bestimmten Radialabstand (D) exzentrisch versetzt ist.

16. Strömungsmittelpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekenn- IQ zeichnet, daß die ringförmige Rückwand (86) mit dem ringförmigen Außenteil (96) und dem ringförmigen Einlaßteil (89) verstiftet ist (4), um eine relative Bewegung zwischen der ringförmigen Rückwand (86), dem ringförmigen Außenteil (96) und dem ringförmigen Einlaßteil (89) zu verhindern.

17. Strömungsmittelpumpe nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen am gegenüberliegenden Ende (18) des Gehäuses (10) montierten Einlaßstutzen (2), der hydraulisch mit der Gerotorpumpe (90) verbunden ist, um diese mit Strömungsmittel zu versorgen.

18. Strömungsmittelpumpe nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen am gegenüberliegenden Ende (18) der Kammer

(20) und neben, jedoch in einem Abstand vom Einlaßstutzen (2) montierten Auslaßstutzen (6), der hydraulisch mit der Gerotorpumpe (90) verbunden ist, um von dieser Strömungsmittel zu erhalten.

19. Strömungsmittelpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in der abgekehrten Fläche der ringförmigen Rückwand (86) Ausnehmungen ausgeformt sind, welche zwei sich im Abstand gegenüberliegende nierenförmige Ausnehmungen (79,80) bilden.

-δι

20. Strömungsmittelpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Einlaßteil (89) eine erste dem gegenüberliegenden Ende (18) des Gehäuses(10) zugekehrte Fläche sowie eine zweite der ersten abge-

in
kehrte Fläche aufweist,/der Abschnitte ausgebildet sind, welche zwei sich im Abstand gegenüberliegende nierenförmige öffnungen (87,88) bilden.

21. Strömungsmittelpumpe nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine zwischen dem gegenüberliegenden Ende (18) des Gehäuses (10) und dem ringförmigen Einlaßteil (89) angeordnete Vorrichtung (68), welche das ringförmige Einlaßteil (89) an die Fördereinrichtung (92,94,96) und die ringförmige Rückwand (86) andrückt, um das Axialspiel zwischen diesen Elementen zu verringern.

22. Strömungsmittelpumpe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß im Auslaßstutzen (6) ein Rückschlagventil (8) angeordnet ist, um einen Strömungsmittelfluß zur Gerotorpumpe (90) zu verhindern.