DE3500781A1

DE3500781A1 - Nassmotorpumpe mit einer brennstoffstroemung durch ein lager zum zwecke der kuehlung desselben

Info

Publication number: DE3500781A1
Application number: DE19853500781
Authority: DE
Inventors: William Arthur Pine City N.Y. Carleton; James Robert Elmira Heights N.Y. Locker; Harry Winthrop Watkins Glen N.Y. Moore; David Lee Horseheads N.Y. Williams
Original assignee: Purolator Products Co LLC
Current assignee: Purolator Products Co LLC
Priority date: 1984-04-25
Filing date: 1985-01-11
Publication date: 1985-10-31
Also published as: GB8427071D0; ES8603625A1; FR2563580A1; US4580951A; FR2563580B1; CA1230009A; ES541461A0; IN162535B; GB2158156A; GB2158156B; JPS60230580A

Description

3100781

Naßmotorpumpe mit einer Brennstoffströmung durch ein Lager zum Zwecke der Kühlung desselben.

Die Erfindung bezieht sich auf Tauchmotorpumpen und zwar insbesondere auf Tauchmotorpumpen der Gerotorbauart, also Rotorpumpen mit innenverzahntem Rotor, wobei die Motorpumpe eine Motorwelle besitzt, die geschmiert werden muß.

Die Erfindung betrifft ferner am selben Tag eingereichte US-Anmeldungen mit den Serialnummern 603 564 , 603 599, 603 590 und 603 585 mit den entsprechenden deutschen Anmeldungen.

ο Bei einer Tauchmotorpumpe in Rotorbauart mit innenverzahntem Rotor (sog. Gerotor) kann das gepumpte Fluid normalerweise für die Schmierung der Stützlager für die Ankerwellen verwendet werden. Allerdings hat es sich gezeigt, daß eines dieser Lager häufig ungenügend mit Schmierfluid versorgt wird. Eine solche ungenügende Schmiermittelversorgung hängt zumeist mit der Lagerung bzw. Ausrichtung der Pumpe zusammen, wobei das obere Lager einer vertikal gelagerten Pumpe am meisten Anlaß für Probleme gibt. Zusätzlich zu den von der Lagerung bzw. Ausrichtung abhängigen Schmiermittelproblemen kann die Formgebung der Lager Stützwände, obgleich sie theoretisch die Zufuhr von Schmiermittelfluid erlauben, nichtsdesto weniger wirksam den für die Schmierung und Kühlung des Lagers erforderlichen Strom verhindern, d. h. im Falle der Kühlung durch das Zusammenwirken von Welle und Lager entstandene Reibungswärme abführen.Beispielsweise befindet sich bei einer vertikal gelagerten Pumpe das obere Lager normalerweise in einem Bereich, welches bei Startvorgängen kaum irgendein Fluid empfängt. Sollte

darüber hinaus der Startvorgang unter Bedanaungen stattfinden, wo die Motorkanuner mit unter Druck stehendem Dampf gefüllt ist, also der Dampfdruck in der Motorkammer nicht geeignet durch Entlüftung abgebaut ist, so wird sich der Dampfdruck in den das obere Lager umgebenden kleinen Hohlräumen aufbauen und weiterhin den Zustrom von Schmier- und Kühlmittel zum Lager beeinträchtigen.Sollte darüber hinaus unabhängig von der Pumpenlagerung bzw. Pumpenausrichtung ein Wellenende in einer Sackbohrung drehbar gelagert sein, so kann eine Tasche zwischen den die Welle stützenden Lagern und dem Boden der Sackbohrung gebildet werden, in welcher einmal vorhandener Dampfdruck sich aufbaut, um beständig jegliches 5 zur Schmierung der Motorwelle und zur Kühlung des umgebenden Lagers heranströmendes Fluid wegzudrängen. Mit Hinsicht auf derartige Ausbildungs- und Lagerungsprobleme, sind in bekannter Weise die Lager, die zumindest das obere Ende der Motorwelle stützen, und nicht längs einer horizontalen Achse angeordnet sind Störungen im Betrieb ausgesetzt. Die das untere Ende der Motorwelle aufnehmenden Lager befinden sich normalerweise in der Strömungsbahn des hereinströmenden Fluids und sind somit ausreichend durch das Fluid geschmiert und gekühlt.

Eine weitere Schwierigkeit bei der bekannten Schmierung von Stützlagern für die Motorwelle einer Tauchmotorpumpe in Gerotorbauart besteht darin, daß das Auslaßgehäuse sowohl den Stützaufbau für das Wellenende, Auslaßventile und Auslaßöffnungen, eine Stützeinrichtung für das Kommutatorende, in Kontakt mit dem Kommutator stehende Bürsten, sowie eine Einrichtung zur verschiebbaren Aufnahme der Bürsten relativ zum Kommutator aufnehmen muß. Diese erforderlichen Einbauten haben bislang die Möglichkeit und auch das Ausmaß der

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Schmierung und Kühlung der Lager beeinträchtigt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die aufgezeigten Nachteile des Stands der Technik zu beheben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst, wobei zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Maßnahmen gekennzeichnet sind.

Nach Maßgabe der Erfindung ist das Auslaßgehäuse mit einer Stirnwand versehen, die mit einer Bohrung in einer Stützwand zusammenwirkt, welche ein Wellenlager aufnimmt,um eine zwischen dem Lager und der Stirnwand angeordnete Stirnkammer zu bilden. Ein Stirnkammereinlaßkanal sowie ein Stirnkammerauslaßkanal sind in der Lagerstützwand vorgesehen sowie längs der Stirnwand, um die Stirnkammer mit der Tauchmotorkammer zu verbinden. Zwischen dem Stirnkammereinlaßkanal und dem Stirnkammerauslaßkanal wird ein Druckdifferential aufgebaut und zwar durch Zusammenwirkung zwischen dem Motorkommutator und dem die Kommutatorbürsten in Kommutatornähe lagernden Aufbau. Der drehende Kommutator nimmt das Fluid auf und zieht das im Stirnkammerauslaßkanal gesammelte Fluid zäh weiter und transportiert dieses zum Stirnkammereinlaßkanal, welcher benachbart der Wand angeordnet ist, welche eine Kommutatorbürste abstützt.

Das Fluid wird in Zentrifugalrichtung abgesetzt bzw. niedergeschlagen oder einem Druck bzw. Schub ausgesetzt und am Stirnkammereinlaßkanal gesammelt. Das sich auf dem Kommutator bei Aufnahme am Stirnkammerauslaßkanal schneller bewegende Fluid als bei Ablagerung am Stirnkammereinlaßkanal erzeugt das erforderliche Druckdifferential.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß das Auslaßgehäuse auch in vorteilhafter Weise hierfür verwendet werden kann, um Schmierung und Kühlung der Lagerung der Motorankerwelle zu verbessern. Insbesondere kann der Aufbau dazu verwendet werden, um Druckdifferentiale zu erzeugen, die ihrerseits zur Erzeugung einer Strömung verwendet werden, die die gewünschte Kühlung und Schmierung der Lager der Ankerwelle herbeiführen.

Der Aufbau bzw. die Konstruktion zur Erzeugung derartiger Druckdifferentiale kann stationär sein, sie kann also durch Wände gebildet sein, die als Flügel dienen, oder durch Trennglieder in Verbindung mit Strömungskanälen in der Strömungsbahn des Fluids zur Auslaßöffnung des Auslaßgehäuses. Die durch derartige ortsfeste Bauteile hervOrgerufenen Druckdifferentiale können im wesentlichen noch dadurch erhöht werden, daß in vorteilhafterweise die drehenden Teile des Motors in Kombination mit den Strömungskanälen des Auslaßgehäuses verwendet werden.

Durch die Erfindung wird eine neue und verbesserte naßarbeitende Motorbrennstoffpumpe erzeugt, die eine verbesserte Schmierung und Kühlung der Motorwellenlager ermöglicht. Die nach der Erfindung vorgesehenen Strömungskanäle zu den Lagern führen das Fluid zum Zwecke der Schmierung und Kühlung der Lager herbei. Nach Maßgabe der Erfindung beinhaltet das Motorgehäuse einen Aufbau, welcher ein Druckdifferential zwischen den Strömungskanälen zu der Lagerung erzeugt, wodurch die Fluidströmung herbeigeführt wird. Die Strömungskanäle verbinden hierbei die Motorkammer mit einer Stirnkammer, die zwischen den Wellenlagern und der Stirnwand des Auslaßgehäuses gebildet sind. Nach einem Aspekt der Erfindung wird das Druckdifferential durch

einen ortsfesten Aufbau im Auslaßgehäuse erzeugt. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird das Dr 'ckdifferential durch einen drehenden Teil des Motors in Zusammenwirkung mit diesem ortsfesten Aufbau erzeugt. Nach Maßgabe der Erfindung ist der ortsfeste Aufbau durch eine Wand gebildet, welche eine Kommutatorbürste abstützt, wobei der drehende Aufbau der Kommutator selbst ist. Schließlich ist das Lager in einer Bohrung gelagert, welche Umfangsschlitze aufweist, die mit den Stirnkammereinlaß- und Stirnkanraierauslaßkanälen zusammenwirken .

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen

Fig . 1 eine Stirnansicht einer Ausfuhrungsform einer 5 Tauchmotorpumpe,

Fig. 2 eine axiale Schnittansicht der Rotorbrennstoffpumpe nach Fig. 1 längs Linie 2-2,

Fig. 3 ein querverlaufender radialer Schnitt der Pumpe

nach Fig. 2 längs Linie 3-3,

Fig. 4 ein Schnitt der Pumpe nach Fig. 2 längs Linie 4-4,

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung von Teilen einer

Ankerwelle und eines inneren Pumpenzahnrades

der Rotorpumpe,
Fig. 6 eine Schnittansicht des Auslaßgehäuses mit einem Auslaß-Rückschlagventil und einem Entlüftungsventil der Brennstoffpumpe nach Fig. 1 längs

Linie 6-6,

Fig. 6A eine Schnittansicht eines nicht vollständigen Ventilsitzes und eines Kugelventils des Entlüftungsventils nach Fig. 6 längs Linie 6A-6A,

Fig. 7 eine Ansicht der Pumpe nach Fig. 2 längs Linie 7-7,

Fig. 8 eine teilweise Draufsicht auf einen Abschnitt

der Fig. 2 zur Darstellung der Ausrichtung des Auslaßgehäuses durch Verwendung eines Indexgliedes zwischen den beiden Motormagneten,

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Fig. 9 eine aufgelöste Darstellung in perspektivischer Ansicht der in den Fig. 1 bis 8 dargestellten Pumpe,

Fig. 9A eine perspektivische Ansicht der Kupplung der

Ankerwelle und des inneren Pumpenzahnrades nach den Fig. 1 bis 9,

Fig. 9B eine perspektivische Ansicht einer weiteren Aus- - führunsform der Ankervorrichtung nach den Fig. 7 und 9,

Fig. 10 eine teilweise Schnittansicht eines Teils einer weiteren Ausführungεform eines Auslaßgehäuses, welches ein Entlüftungs/Entlastungsventil und ein Lager zur drehbaren Lagerung eines Endabschnittes der Ankerwelle besitzt,

Fig. 10A eine perspektivische Ansicht von Teilen einer

weiteren Ausführungsform des Stützlagers und des Auslaßgehäuses nach Fig. 10, welche die Nut/Feder-

__n anordnung zur Begrenzung der Umfangsdrehung des

Lagers zeigt,

Fig. 11 · eine perspektivische Ansicht eines sogenannten pop-off-

Ventils des Entlüftungs/Entlastungsventils nach Fig.10, 25

Fig. 12 eine Draufsicht auf eine weitere Aus führung sforiri des Auslaßgehäuses nach Fig. 10,

Fig. 13 eine Ansicht von unten des Innenaufbaus des Auslaßgehäuses nach Fig, 12,

Fig. 14 eine Schnittansicht durch das Auslaßgehäuse nach den Fig. 10, 12 und 13 längs Linie 14-14 von Fig. 12,

Fig. 15 eine Ansicht des Auslaßgehäuses nach den Fig. 10, 12,

13 und 14 längs Linie 15-15 von Fig. 12 sowie

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Fig. 16 eine aufgelöste perspektivische Darstellung von bestimmten Teilen des Auslaßgehäuses, wobei bestimmte Teile desselben gebrochen dargestellt sind.

Die Fig. 2 und 9 zeigen eine naß arbeitende, sogenannte Motor-Gerotorpumpe 10 zur Förderung eines Fluids, wie etwa Brennstoff von einer Quelle, wie etwa einen nicht dargestellten Brennstoffbehälter, und zur Abgabe von unter Druck gesetztem Fluid zu einem Verbraucher, wie etwa einem nicht dargestellten Verbrennungsmotor. Der Einfachheit halber wird im folgenden die naß arbeitende Motorpumpe bzw. Naßmotorpumpe kurz mit Tauchmotorpumpe bezeichnet. Die Tauchmotorpumpe 10 umfaßt ein rohrförmiges gestuftes Gehäuse 12, welches im wesentlichen ein Einlaß- und Pumpengehäuse 14, im fol-

T5 genden kurz mit Einlaßgehäuse bezeichnet, eine sogenannte Gerotorpumpe 16, also eine Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor, im folgenden kurz Rotorpumpe genannt, einen Motorflußring 17 sowie einen Pumpenauslaß bzw. eine mit öffnung versehene Platte 180 (Pumpenauslaßplatte) umgibt und gegen ein 0 Auslaßgehäuse 18 mit einem Elektromotor 20 abgedichtet ist, welcher zwischen dem Einlaßgehäuse 14 und dem Auslaßgehäuse angeordnet ist.

Das rohrförmige gestufte Gehäuse 12 mündet an einem Ende in 5 eine Dichtlippe 22 in Art eines nach innen gerichteten Flansches, der gegen eine sich nach außen erstreckende Ringschulter 24 des Auslaßgehäuses 18 abdichtet. An seinem anderen Ende besitzt das Gehäuse 12 eine äußere Bohrung 26, die im wesentlichen eine Motorkammer 28 begrenzt, eine Pumpenbohrung 30, die von der äußeren Bohrung 26 über eine Ringschulter 32 wahlweise nach innen abgestuft ist und im wesentlichen eine Pumpenkaiuner 34 begrenzt, sowie eine Einlaßbohrung 36,die gegenüber der äußeren Bohrung 26 und der Pumpenbohrung 30 nach innen abgestuft ist und im wesentlichen eine Einlaßkammer 38 begrenzt. Die Einlaßkammer 38 ist so ausgebildet,daß sie in an sie' bekannter Weise mit einer nicht dargestellten Brennstoffquelle in Verbindung steht,wie etwa mittels einer an sich bekannten Fluidkupplung, Leitung und Filter, wobei diese

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Bauteile jedoch nicht dargestellt sind.

Das zweckmSßigerweise durch Druckguß aus Zinn hergestellte einstückige Einlaßpumpengehäuse 14 besitzt einen zylindrischen AuBenumfang 40, der in die Pumpenbohrung in der Pumpen- kanuner 34 des Gehäuses 12 eingepaßt ist. Am Einlaßende mündet das Pumpeneinlaßgehäuse 14 in einer rohrförmigen Nabe 42, die in die Einlaßbohrung 36 und die Einlaßkammer 38 des rohrförmigen Gehäuses 12 vorsteht und gleichfalls eine abgestufte Bohrung 44 besitzt, deren Aufbau und Punktion noch beschrieben wird. Der zylindrische Außenmantel 45 der Nabe 4 2 ist durch einen Ringraum 46 von einer umgebenden ringförmigen Federscheibe 48 getrennt, die einen inneren Durchmesserabschnitt 50 besitzt, mit dem sie gegen einen ringförmigen Nabensitz 52 anliegt, der von der Innenseite des Gehäuses 12 axial nach innen vorsteht. Die Federscheibe 48 besitzt ferner einen äußeren Durchmesserabschnitt bzw. Ringabschnitt 54, der axial und radial in einer ringförmigen Senkbohrung 56 aufgenommen ist, die auf der Einlaßseite 58 des Einlaßpumpengehäuses 14 gerade innerhalb des zylindrischen Außenumfangs 40 des Gehäuses ausgebildet ist.

Der Elektromotor 20 umfaßt eine Ankerwelle 60 mit einem Einlaßende 62 und einem Auä.aßende 64. Jedes Wellenende ist drehbar " in einem entsprechenden Lager 66 und 68 gelagert, wobei die Lager mit Schiebesitz aufgebracht und nachgiebig durch O-Ringe 70 und 72 abgestützt sind, welche jeweils in einer Bohrung 74 im Einlaßpumpengehäuse 14 bzw. in einer Bohrung 76 im Auslaßgehäuse 18 angeordnet sind. Das rohrförmige Lager 66 wird durch den Brennstoff in der Einlaßkammer 38 geschmiert und gekühlt. Das rohrförmige Lager 68 wird durch ein Fluid geschmiert, welches durch axiale Schlitze zugeführt wird, welche mit Abstand über dem Umfang der Bohrung 74 angeordnet sind. Die Ankerwelle 60 ist im allgemeinen längs einer zentralen Strömungsachse 78 durch die Tauchmotorpumpe 10 angeordnet und dort durch eine Druckscheibe 182 positioniert, welche gegen den

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Druckscheibensitz 184 wirkt, der Teil des Pumpauslaßes bzw. der Auslaßplatte 180 ist. Dies erfolgt mittels magnetischerAnziehung zwischen den Magneten 240 und 242 und dem Ankerpaket. Das Lager 66 am Einlaß ist in seiner Lage mittels einer Schulter 80, die sich vom Lager 66 nach außen erstreckt, und einer Ringschulter 82 angeordnet, die sich von der rohrförmigen Nabe 42 nach innen erstreckt, so daß der O-Ring 70 zwischen den beiden Schultern aufgenommen ist.

Der Elektromotor 20 besitzt einen drehbar in der Motorkammer angeordneten Anker 84 aus einer Anzahl von Ankerwicklungen 86, die über eine Anzahl von mit Schlitzen versehenen, nicht dargestellten Ankerblechen gewickelt sind, die auf einem nicht dargestellten gerändelten Abschnitt der Ankerwelle 60 mit Preßsitz angeordnet sind. Jede Ankerwicklung 86 besitzt jeweils ein erstes und zweites Ende, welche in an sich bekannter Weise an einem Kommutator 88 abgeschlossen sind_rder gleitend mit einem Paar von diametral gegenüberliegend angeordneten Kommutatorbürsten 90 und 92 zusammenwirkt, die elektrisch mit entsprechenden napfförmigen Anschlüssen 91 und 93 verbunden sind.

Auf dem gerändelten Abschnitt der Ankerwelle 60 sind axial ' außerhalb der gegenüberliegenden Enden der Ankerbleche ein erstes und zweites Endteil ( end fiber ) 100 und 102 mit Preßsitz angeordnet, von denen jedes acht Finger 104 besitzt, die von einer faserigen mittleren röhrenförmigen Nabe 106 mit gleichem Winkelabstand zueinander radial nach außen vorstehen. Jeder Finger 104 besitzt an seiner Spitze eine sich axial erstreckende Zunge 108, die sich axial nach innen zu den Ankerblechen erstreckt, um hierfür eine Stütze zu bilden. Die axiale Außenseite eines jeden Fingers 104 besitzt eine glattgewölbte Außenfläche, so daß sie abriebfrei mit den Endschleifen der Ankerwicklungen 86 zusammenwirkt und diese stützt. Die Kabe 106 des Endteils 102 bestitzt eine ringförmige Druck-

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Schulter 110, die sich von der Nabe radial nach außen erstreckt und axial in einem Paar von Mitnehmern bzw. Klauen und 114 endet, die am besten aus Fig. 9 ersichtlich sind und die Form von diametral gegenüberliegenden bogenförmigen Abschnitten aufweisen, die sich axial in Richtung auf und in das Einlaß- und Pumpengehäuse 14 erstrecken.

Wie am besten aus den Fig. 2, 3 und 9 ersichtlich ist, besitzt das Pumpeneinlaßgehäuse 14 eine Senkbohrung 116, die sich zum Anker 84 hin öffnet und einen Hohlraum 118 zur Aufnahme einer Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor bildet und besitzt ferner eine zentrale Durchgangsbohrung 120. Die Senkbohrung 116, der Aufnahmeraum 118 für die Rotorpumpe und die mittlere Bohrung 120 sind um eine versetzte Achse 122 konzentrisch, wie am besten aus den Fig. 3 und 9 hervorgeht. Es handelt sich hierbei um eine vorbestimmte radiale Versetzung 124 von der zentralen Strömungsachse 78 längs einer ersten Radialrichtung im wesentlichen senkrecht zur Verschiebeachse 94 der 'Bürsten. Wie am besten im Zusammenhang mit den Fig. 2, 4 und 9 verständlich ist, sind in einer Bodenfläche 130 der Senkbohrung 116 ein Langschlitz 126 in Form einer Vertiefung sowie ein Langloch 128 im wesentlichen konzentrisch um die zentrale Bohrung 120 vorgesehen. Wie am besten aus Fig. 4 hervorgeht, besitzt die Einlaßseite 58 des Pumpeneinlaßgehäuses 14 eine langgestreckte einlaßseitige erste Vertiefung 132, die sich axial darin erstreckt. Die erste einlaßseitige Vertiefung bzw. Einlaßvertiefung 132 auf der Einlaßseite 58 wirkt mit dem Langloch 128 in der Bodenfläche 130 der Senkbohrung 116 zusammen. Eine zweite einlaßseitige langgestreckte Vertiefung 136 an der Einlaßseite 58 des Pumpeneinlaßgehäuse 14 wirkt gleichfalls mit dem gesamten Langloch 128 in der Bodenfläche 130 zusammen. Die erste und zweite einlaßseitige Vertiefung bzw. Einlaßvertiefung 132 und 136 wirken zusammen, um nicht unter Druck stehendes Fluid zum Raum 118 für das Ansaugenlassen der Rotorpumpe 16 und unter Druck zu setzendes Fluid zuzuführen.

Im Aufnahmeraum 118 für die sogenannte Gerotorpumpe, also die mit innenverzahntem Rotor versehene Rotorpumpe 16 sind ein inneres Pumpenzahnrad 142 und ein äußeres Pumpenzahnrad 144 angeordnet, welches lediglich in Fig. 3 dargestellt ist. Die inneren und äußeren Pumpenzahnräder 142 und 144 besitzen entsprechende Reihen von inneren und äußeren Pumpenzähnen 154 und 156 sowie Pumpenzahnlücken und 160 zwischen den Zähnen. Die Pumpeninnenzähne 154 des Pumpeninnenzahnrades 152 sind so ausgebildet, daß die Verzahnung beim Pumpen abdichtet und mit den Pumpenaußen zähnen 156 sowie den Zahnlücken des Außenzahnrades 144 zusammenwirkt während die Außen zähne 156 des äußeren Pumpenzahnrades 144 so gebildet sind, daß sie beim Pumpen dichten und mit den inneren Pumpen zähnen .

sowie den Zahnlücken 158 des inneren PumpenZahnrades 142 zusammenwirken. Das äußere Pumpenzahnrad 144 besitzt einen zylindrischen Außenumfang 162 und ist darüber mit Schiebesitz in der Senkbohrung 116 des Aufnahmeraumes 118 aufgenommen. Das Pumpeninnenzahnrad 142 besitzt eine zentrale Durchgangsbohrung 164, welche gemäß den Fig. 2 und 5 eine verjüngte öffnung 166 besitzt, welche zur Bodenfläche der Senkbohrung 116 des Pumpeneinlaßgehäuses 14 weist. Der Innendurchmesser der Steuerbohrung 164 des inneren Zahnrades ist etwas größer (beispielsweise 0,0025 cm) als der Außendurchmesser der Ankerwelle 60, die sich durch die Bohrung erstreckt. Die axiale Länge der Steuerbohrung 164 des Innenzahnrades ist vergleichsweise kurz (beispielsweise 0,0125 cm) bezüglich des Innendurchmessers des Zahnrades gewählt, so daß die Ankerwelle 60 leicht bezüglich ihrer Enden relativ zur Steuerbohrung 164 verschwenken kann und dadurch der O-Ring 70 das Ankerwellenende 62 in der Bohrung 74 der Nabe 42 selbst ausrichten kann. Aufgrund dieser Selbstausrichtung kann die Ankerwelle 60 kleine Winkelbewegungen gegenüber der zentralen Strömungsachse 78 ausführen, wobei diese Winkel mit zunehmenden Herstell- und Montagetoleranzen steigen.

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Trotz der Möglichkeit der Selbstausrichtung der Ankerwelle relativ zum Zahnrad 142 treibt die Ankerwelle 60 das innere Pumpenzahnrad 142 an (Fig. 3 und 9A). Das innere Pumpenzahnrad 142 besitzt ein Paar von angetriebenen Mitnehmern oder Klauen 172 und 174, die sich vom Zahnrad radial nach innen in den Kupplungsraum 170 erstrecken. Zur Bildung einer Antriebskupplung 177 haben jeder der antreibenden Mitnehmer bzw. Mitnehmerlappen 112 und 114 (vgl. Fig. 3 und 9A) einen eingeschlossenen Winkel von etwa 118° und haben jeder der Mitnehmer 172 und 174 einen eingeschlossenen Winkel von etwa 58°. Die vier lappen- bzw. stegartigen Mitnehmer 112, 114, 172 und 174 besitzen demnach einen gesamten Zwischenbzw. Freiraum über den Umfang von etwa 8°. Ein solcher Freiraurc erlaubt ein ausreichendes ümfangsspiel, um einen leichten Zusammenbau der Antriebskupplung, aber auch eine leichte axiale Versetzung zuzulassen und damit die End-zu-End-Selbstausrichtung der Ankerwelle 60 relativ zum inneren Pumpenzahnrad 142 zu ermöglichen.

Die Rotorpumpe 16 wird vervollständigt durch einen ringförmigen Pumpenauslaß in Art einer mit öffnung versehenen Platte 180 und einer Druckscheibe 182 aus mit Teflon beschichtetem ültem. Die Pumpenauslaßplatte 180 besitzt eine ringförmige Druckfläche 184, die durch eine Senkbohrung in der Auslaßseite 186 der Platte gebildet ist, sowie eine Durchgangsbohrung 188 mit einem ausreichenden Durchmesser, so daß die Mitnehmer 112 und 114 der Nabe 106 frei mit einem ausreichenden Spiel hindurchgeführt werden können (beispielsweise 0,0125 cm). Die ringförmige Pumpenauslaßplatte 180 besitzt ferner einen zylinderförmigen Außenumfang 190 sowie eine ringförmige Radialnut 192, die sich innen erstreckt, wobei die Platte über die äußere Umfangsflache 190 in der äußeren Bohrung 26 des abgestuften Gehäuses 12 aufgenommen und an der Fläche der im Gehäuse ausgebildeten Ringschulter anliegt,wodurch sich so eine sowohl radiale wie auch axiale Halterung bezüglich des Motorflußringes 17 ergibt.Die Druckscheibe ist gegen die ringförmige Druckfläche 184 der Pumpenauslaß-

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platte 180 durch die ringförmige Druckschulter 110 der Nabe 106 gedrückt. Die Druckscheibe 182 besitzt ein Paar von diametral gegenüberliegend angeordneten bogenförmigen Mitnehmern oder Klauen 193a unä 193b, die sich radial nach innen erstrecken und mit den Mitnehmern 112 und 114 der Nabe 106 zusammenwirken, um durch diese mitgenommen zu werden.

Auf einer axialen Seite, die auf die Zahnräder 142 und zuweist, besitzt die Pumpenauslaßplatte 180 auch eine langgestreckte Vertiefung 196 und eine Auslaßöffnung 198, die im wesentlichen der Form und Lage der langgestreckten Vertiefung 126 und des Langloches 128 in der Bodenflache der Senkbohrung 116 des Aufnahmeraumes 118 des Pumpengehäuses 14 angepaßt ist. Um die richtige Pumpenansaugung und andere gewünschte Pumpeigenschaften zu gewährleisten, stehen das Langloch 128 und die langgestreckte Vertiefung 196 über geeignete radiale Schlitze 200 und 202 jeweils mit der Bohrung 120 und 188 in Verbindung, wie am besten aus den Fig. 2 und 9 hervorgeht. Zur Bildung einer geeigneten Auslaßöffnung für das im Rotoraufnahmeraum 118 auf einen Fluiddruck gepumpte Fluid besitzt die ringförmige Pumpenauslaßplatte 180 das darin ausgebildete als Auslaß dienende Langloch 198, welches entsprechend der langgestreckten Vertiefung 126 angeordnet und geformt ist. Um die Pumpenauslaßplatte 180 in Umfangsrichtung gegenüber dem Pumpeneinlaßgehäuse richtig anzuordnen, sind am Gehäuse ein Paar von Stiften und 206 angeordnet, die sich axial von einer ringförmigen Radialfläche 208 erstrecken und mit geeigneten öffnungen 205 und 207 an einer ringförmigen Radialfläche 209 der Pumpenauslaßplatte zusammenwirken.

Die Keiterführung des Druckfluids von der langgestreckten Auslaßöffnung 198 der Pumpenauslaßplatte 180 erfolgt geschützt gegen Windeinwirkungen aufgrund des Ankers 84 mittels einer tunnelartigen Magnetankervorrichtung 210, die am besten aus

den Fig. 7 und 9 hervorgeht. Die Magnetankervorrichtung 210 besteht aus einem ersten gegenüber dem Anker abgeschirmten Kanal oder Durchgang 211, der sich im wesentlichen über die gesamte axiale Länge der Motorkammer 28 zwischen der Pumpenauslaßplatte 180 und der Ringschulter 24 des Auslaßgehäuses 18 erstreckt. Die Magnetankervorrichtung 210, die im wesentlichen die Form eines umgekehrten Bügels aufweist,besitzt einen zentralen Steg 212, welcher von einem Paar von Schenkeln 214 und 216 eingegrenzt ist . Der zentrale Steg 212 besitzt eine leicht konvexe Form, bei einer Betrachtung von einer Stelle außerhalb der Pumpe, um eine Angleichung an die Kreiskontur des ümfangs des Ankers 84 zu erhalten. Die Schenkel 214 und 216 erstrecken sich vom Steg 212 radial nach außen und liegen an einer inneren Umfangsflache 218 des zylindrischen Magnetflußringes 17 an. Der Flußring erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte axiale Länge zwischen der Pumpenauslaßplatte 180 und der sich nach außen erstreckenden Ringschulter 24 des Auslaßgehäuses 18.

Um einen im wesentlichen unbehinderten Strom des Druckfluids von der Auslaßöffnung 198 in die Magnetankervorrichtung 210 zu ermöglichen und auch der Vorrichtung eine gewünschte Umfangslage geben, ist das Einlaßende 222 der Vorrichtung mit zwei sich axial erstreckenden Vorsprüngen 227 und versehen, die einen radialen Abstand voneinander aufweisen und einen Einlaß 228 für das Fluid zwischen sich bilden. Der axiale Vorsprung 224 endet in einem stumpfen Ende 230, welches unmittelbar an der ringförmigen Radialfläche 209 der Pumpenaulaßplatte 180 anliegt. Der axiale Vorsprung 226 endet in einer abgestuften Zunge 232 mit einem stumpfen Ende 232a, welches gegen die ringförmige Radialfläche 209 anliegtwnd ih feinen, stiftförmigen Abschnitt 232b, der sich in die Auslaßseite der öffnung 207 erstreckt, die

zur genauen Ausrichtung der Pumpenauslaßplatte 180 mit dem Puinpeneinlaßgehäuse 14 vorgesehen ist, wie oben bereits beschrieben ist.

Die Schenkel 214 und 216 der Magnetankervorrichtung 210 wirken mit einem Paar von Zungen 234 und 236 zusammen, die sich in Umfangsrichtung bezüglich der entsprechenden axialen Vorsprünge 224 und 226 nach außen erstrecken, um das Paar halbmondförmiger Motormagnete 240 und 242 sowohl in Umfangsrichtung wie auch axial gegenüber dem Anker 84 zu positionieren. Es geht am besten aus den Fig. 7, 8 und 9 hervor, daß jeder halbmondförmige Motormagnet 240 und 242 über seine axiale Länge durch einen ersten und einen zweiten Satz von nebeneinander angeordneten axialen Flächen 240a,240b 242a und 242b und jeder Motormagnet 240 und 242 an seinem Einlaß- und Auslaßende durch Stirnflächen 240c, 242c, 24Od, und 242d begrenzt ist.

Bei der Montage wird die tunnelartige Magnetankervorrichtung 210 zuerst derart eingesetzt, daß der stiftförmige Abschnitt 232b in der Paßöffnung 207 der Pumpenauslaßplatte 280 angeordnet ist. Danach werden die halbmondförmigen Motormagnete 240 und 242 so eingesetzt, daß die Axialflächen 240a und 242a jeweils in Anlage an die Schenkel 214 und 216 und die Stirnflächen 240c und 242c jeweils an die Zungen 234 und 236 in Anlage gelangen. Für den richtigen Abstand der Motormagneten 240 und 242 zur Auslaßplatte 180, um einen zweiten Axialkanal 211a zwischen den Magneten zu schaffen, wird eine V-förmige Druckfeder 246 zwischen dem zweiten Satz von gegenüberliegend angeordneten Axialflächen 240b und 242b angeordnet, um die Axialflächen 240a und 242a in Umfangsrichtung in Anlage an die Schenkel 214 und 216 der Magnetankervorrichtung 210 zu drücken.

Schließlich wird das Auslaßgehäuse 18 in das röhrenförmige

Gehäuse 12 eingesetzt. Die Umfangsausrichtung des Auslaßgehäuses 18 relativ zur Magnetankervorrichtung 210 wird gemäß Fig. 8 durch eine bogenförmige Zunge 248 bestimmt, die sich zwischen den axialen Flächen 240b und 242b der halbmondförmigen Motormagnete 240 und 242 erstreckt. Eine Pumpenauslaßöffnung oder ein Nippel 252 des Auslaßgehäuses 18 wird dadurch längs derselben Axialebene ausgerichtet, welche die Mitte der Magnetankervorrichtung 210 und die Mitte der Auslaßöffnung 198 durch die Pumpenauslaßplatte 180 schneidet.

Die beschriebene genaue Umfangsausrichtung des Auslaßgehäuses 18 relativ zur Magnetankervorrichtung 210 gewährleistet einen ruhigen Strom an unter Druck stehendem Fluid unmittelbar von der Auslaßöffnung 198 durch den ersten Strömungskanal 211 zur Pumpenauslaßöffnung 252 des Auslaßgehäuses 18.

Aufgrund von Testergebnissen unter Standardbedingungen hat sich gezeigt, daß die Vorrichtung wesentlich die Pumpenfunktion und Pumpenleistung verbessert. Im Vergleich zu Naßbzw. Tauchpumpen gleicher Größe und Kapazität erzeugt die beschriebene Tauchmotorpumpe den gewünschten Fluiddruck bei wesentlich höheren Durchflußmengen und wesentlich verminderten Ankerströmen. Beispielsweise ergibt sich bei einer Anwendung auf einen Verbrennungsmotor eines konventionellen Personenkraftfahrzeuges eine gleichmäßige Erhöhung der Durchflußleistungen um mindestens drei Gaumen pro Stunde, wobei die entsprechenden Ankerströme um mindestens 12 % reduziert worden sind.

Ein gewisser Anteil an dieser Verbesserung ist bereits bloß dem axialen Durchflußkanal, wie etwa dem Magnetanker (magnet keeper) 210a der in Fig. 9B gezeigten Art zuzuschreiben. Ein solcher Anker besitzt einen Mittelsteg 212a, welcher radial außen am Flußring 17 anliegt und durch ein Paar von Schenkeln 214a und 216a begrenzt wird, welche sich radial nach innen

gegen den Anker 84 öffnen. Allerdings würde ein solcher Anker ermöglichen, daß der Ankerwind {armature windage) radial gerichtete Hydraulikwirbel in den Strömungskanälen 211b induziert. Eine solche Turbulenz würde die effektive Querschnittsfläche des axialen Strömungskanals 211b auf einen kleinen Teil der tatsächlichen Querschnittsfläche desselben reduzieren. Um derartige Wirbel und Turbulenzen zu vermeiden und wesentlich die wirksame Fläche zu erhöhen, ist die Magnetankervorrichtung 210 des bevorzugten Ausführungsbeispiels so ausgebildet, daß der Mittelsteg 212 der Vorrichtung den hindurchfließenden Strom gegen Ankerwind schützt. Sollten weitere Verbesserungen erwünscht sein, um induzierte Druckölwirbel mit einer Ausrichtung im Kanal 211 durch die durch die Umfangsweite auferlegte Strömungsdrosselung zu vermeiden, könnte der Kanal 211 weiter in Unterkanäle in Form einer Anzahl von Rohren oder Schlitze unterteilt werden. Derartige Unterkanäle würden eine laminare Strömung bedingen, die wesentlich die wirksame Querschnittsfläche des Stroms zur tatsächlichen Querschnittsfläche des Kanals erhöht.

Wie am besten aus den Fig. 1 und 6 ersichtlich ist, umfaßt das aus Kunststoff, wie etwa Ultem geformte Auslaßgehäuse 18 ein Pumpenauslaßventil 250 mit der rohrförmigen Auslaßöffnung oder Nippel 252, der so ausgebildet ist, daß er an einen Verbrennungsmotor anschließbar ist. Der rohrförmige Nippel 252 besitzt einen inneren Auslaßkanal 251 mit einer geschlitzten Dichtung 253, die in eine Auslaßbohrung 254 eingesetzt ist, um eine Ventilkugel 255 eines Einwege-Rückschlagventils 256 zu umgeben. Das Auslaßgehäuse 18 bildet einen ringförmigen Sitz 257, der mit der Ventilkugel 255 zusammenwirkt, um einen Rückstrom des Fluids aus dem Motor in die Pumpe zu verhindern. Um eine normale Strömung von der Pumpe 10 zum Motor zu ermöglichen, endet der rohrförmige Auslaßnippel 252 in vier verjüngten

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Klauen 258, die zwischen sich Schlitze 259 bilden. Die sich verjüngenden bzw. kegeligen Klauen 258 verhindern normalerweise die Auswärtsbewegung der Ventilkugel 255 und die Schlitze 259 ermöglichen den Durchstrom des Brennstoffs. Der durch die Klauen 258 gebildete Kinkel ist derart, daß die Ventilkugel 255 gekammert wird, um eine Schwingung der Kugel bei bestimmten Strömungsgeschwindigkeiten oder Durchsätzen zu verhindern.

Ein weiteres Merkmal der Tauchmotorpumpe ist ein im Auslaßgehäuse 18 vorgesehenes Dampfentlüftungsventil 260, das am besten aus den Fig. 6 und 6A hervorgeht. Das Dampfentlüftungsventil 260 ist diametral gegenüber dem Auslaßventil 250 angeordnet und enthält eine Kugel 262, welche in einer Ventilbohrung 264 eines rohrförmigen Entlüftungsnippels 266 aufgenommen ist, welcher einen Entlüftungskanal 268 und eine ringförmige Nabe 270 aufweist, die gegen eine ringförmige Sitzfläche 272 des Auslaßgehäuses 18 anliegt. Eine Schraubenfeder 274 spannt die Kugel 262 von einer Schulter 276 weg, welche einen ringförmigen inneren Abschnitt 278 des Nippels 266 umgibt, und zwar in einen unvollständigen Dichtsitz in Form eines quadratischen Sitzes 280 gemäß Fig. 6A am Ende einer Entlüftungsbohrung 282, welche im Auslaßgehäuse ausgebildet ist. Falls sich die Kugel in Kontakt mit dem quadratischen Sitz 280 befindet, berührt sie diesen Sitz 260 lediglich an vier Punkten 284a, 284b, 284c und 284d. Dadurch ergeben sich vier geeignete Bypass-Kanäle 286a, 286b, 286c und 286d. Bei diesem Aufbau wird ein Dampfdruck, der sich durch die Rotorpumpe insbesondere während des sogenannten Selbstansaugens einer Pumpe (self-priming) aufgebaut hat, durch die Bypass-Kanäle 286a, 286b, 286c und 286d abgebaut bis die Flüssigkeit die Ausgangsseite der Purnpelemente und die Entlüftungsbohrung 282 erreicht .Danach

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überwindet der auf die Kugel 262 wirkende Fluiddruck die durch die Schraubenfeder 274 ausgeübte Vorspannung, um die Kugel 262 in Sitz auf den ringförmigen Abschnitt 278 zu bringen, der am inneren Ende des rohrförmigen Entlüftungsnippels 266 ausgebildet ist. Dadurch wird der Entlüftungskanal 268 geschlossen und wird der normale Pumpbetrieb sowie der Auslaß über die Auslaßöffnung 252 ermöglicht.

Der quadratische Sitz 280 im zuvor beschriebenen Dampfentlüftungsventil 260 kann durch andere geeignete nicht kreisförmige oder nicht vollständig abdichtende Ventilsitze ersetzt werden, einschließlich beispielsweise kreisförmige Ventilsitze, wie sie etwa durch einen kreisförmigen Ventilsitz mit sich axial hindurcherstreckenden Schlitzen bewirkt werden können.

Ein weiterer Anwendungsfall eines nicht vollständigen Ventilsitzes ergibt sich in Kombination mit einem Entlüftungs- und überdruckventil' 290, welches in einer abgeänderten Ausführungsfonr. eines Auslaßgehäuses 19 nach den Fig. 10 lind 11 eingeformt dargestellt ist. Hierbei ist eine Kugel 292 in einer Bohrung 294 aufgenommen, welche im Auslaßgehäuse 19 vorgesehen ist. Die Bohrung 294 begrenzt im Gehäuse eine Ventilkammer 295.

Ein Ende der Bohrung 294 befindet sich in ständiger Verbindung mit einem Entlüftungs- bzw. Entlastungskanal 296, der durch das Ende des Auslaßgehäuses 19 vorgesehen ist, und das andere Ende der Bohrung 294 ist in geeigneter Weise,wie etwa durch Ultraschallschweißung^ an einem Ventilsitzelement 298 mit eineir. zentralen Durchgangskanal 300 in ständiger Verbindung mit der Motorkammer 28 befestigt. Der zentrale Kanal mündet in einen langgestreckten Ventilsitz 301 in Form einer langgestreckten Senkbohrung mit einer Breite gleich dem Durchmesser des zentralen Kanals 300 und einer zweifachen Lange desselben. Bei einem Kontakt mit dem Ventilsitzelecent 298 kann die Kugel 292 den langgestreckten Ventilsitz 301 entweder an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen

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kontaktieren, falls sie zentral darauf angeordnet ist, oder in einem halbkreisförmigen Linienkontakt, falls sie auf jede der äußersten Seiten derselben verschoben ist. In jedem Fall entsteht ein ständig offener Bypass-Kanal zwischen der Kugel 292 und dem langgestreckten Ventilsitz 301.

Ebenfalls in der durch die Bohrung 294 und das Ventilsitzteil 298 gebildeten Ventilkammer 295 ist ein rohrförmiges sogenanntes Pop-Off- bzw. Springventil oder Entlastungs-bzw. überdruckventil 302, eine erste Schraubenfeder 304, eine zweite Schraubenfeder 306 sowie ein O-Ring 308 angeordnet. Ein Ende der ersten Schraubenfeder 304 ist gegen eine Ringschulter 310 vorgespannt, die im Entlastungskanal 296 ausgebildet ist. Das andere Ende der ersten Schraubenfeder 304 ist gegen eine ringförmige Deckfläche 312 vorgespannt, die an der oberen Seite des Pop-Off-Ventils 302 gebildet ist und einen zentralen Entlüftungskanal 314 durch das Ventil umgibt. Die erste Schraubenfeder 304 spannt das rohrförmige Pop-Off- bzw. Springventil 302 in eine Stellung vor, in welcher das Ventil normalerweise gegen den O-Ring 308 abdichtet. Der O-Ring 308 sitzt normalerweise auf einer ringförmigen Sitzfläche 316, die auf dem Ventilsitzelement 298 um den langgestreckten Ventilsitz 301 vorgesehen ist. Wenn das Springventil 302 auf diese Weise normalerweise gegen den O-Ring 308 gedrückt wird, um gegen die ringförmige Sitzfläche 316 abzudichten, wird ein normalerweise offener Bypass-Kanal vom zentralen Kanal 300 des Ventilsitzelementes 298 durch den zentralen Entlüftungskanal 314 des Springventils 302 und dem Entlastungskanal 296 des Auslaßgehäuses 19 errichtet. Dieser Entlüftungs-Bypass-Kanal ist geschlossen, wenn die Pumpe 10 einen Fluiddruck erzeugt, der einen vorbestimmten maximalen Entlüftungsdruck in Form einer Flüssigkeit an der Kugel 292 übersteigt.

Dieses rohrförmige Ventil 302 besitzt ferner einen außen geschlitzten rohrförmigen Abschnitt 318 mit einer rohr-

artigen Bohrung 320, die an einem Ende den Außendurchmesser der Kugel 292 freigibt und einen ringförmigen Nabensitz 322 aufweist, der innen vom anderen Ende herab sich erstreckt. Ein Ende der zweiten Schraubenfeder 306 sitzt um den ringförmigen Nabensitz 322 und das andere Ende wirkt mit einer Umfangsflache der Kugel 292 zusammen/ um diese in Normalstellung in einen Sitz auf dem langgestreckten Ventilsitz 301 zu drücken. Wenn allerdings der durch die Pumpe erzeugte Fluiddruck den maximalen Entlüftungsdruck übersteigt, so wird aufgrund dieses übermäßigen Drucks die Vorspannung der zweiten Schraubenfeder 306 auf die Kugel 292 überwunden und die Kugel 292 in Richtung auf den ringförmigen Nabensitz 322 bewegt, so daß die Kugel dort zur Anlage gelangt, wenn der Pumpendruck den vorbestimmten maximalen Entlüftungsdruck übersteigt. Bei Pumpdrücken zwischen dem maximalen Entlüftungsdruck und einem vorbestimmten Entlastungs- bzw. überdruck schließt die Kugel 292 den Fluiddurchgang zwischen dem zentralen Kanal 300 und dem Entlastungskanal 296.

Zur Herstellung eines Entlastungsvermögens oder -zustands, wenn die Pumpe einen Fluiddruck über den vorbestimmten Entlastungsdruck hinaus erzeugt, ist der axiale Umfang 324 des Springventils 302 mit sechs Rippen 326a, 326b, 326c, 326d, 326e und 326f versehen, die sich radial nach außen erstrecken und in gleichen Winkelabständen zueinander auf der. Rohrabschnitt 318 angeordnet sind. Die Rippen 326 bis 326f führen ferner das Ventil 302 bezüglich der Bohrung 294 und zentrieren auch dieses. Jede der Axialrippen 326a bis 326f grenzt an einen entsprechenden Abstandsdorn 328a bis 328f an, welche axial nach oben vorstehend und um die ringförmige Deckfläche 312 und den zentralen Entlüftungskanal angeordnet sind. Die Dorne 328a bis 328f dienen zur Anlage gegen und zur Abstandshaltung des übrigen Teils des Pop-Off-Ventils 302 axial von einer ringförmigen Anschlagfläche 330,die durch eine Senkbohrung im Auslaßgehäuse 19 um den Entlastungskanal 296 angebracht ist.Die Rippen 396a bis 326f und die entsprechenden Dorne 328 bis 328f bilden zwischen sich Kanäle oder Schlitze

332a bis 332f, die mit gleichmäßigem Winkelabstand um den axialen Umfang 324 des Pop-off-Ventils 302 angeordnet sind. Die Schlitze 332a bis 332f wirken mit dem Entlastungskanal 296 zusammen, um kontinuierlich den gesamten Raum zwischen der Bohrung 294 und dem axialen Umfang 324 des Ventils 302 mit dem Entlastungskanal 296 zu verbinden. Allerdings ist dieser Raum nicht mit dem zentralen Kanal 300 verbunden bis die Pumpe einen Fluiddruck über dem Entlastungsdruck erzeugt, wobei ein solcher überdruck dann die Sitzvorspannung der ersten Schraubenfeder 304 gegen den O-Ring 308 überwindet, um das Ventil 302 weg von der ringförmigen Sitzfläche 316 in Richtung auf die ringförmige Anschlagfläche 330 zu bewegen. Ein solcher übermäßiger Pumpendruck drückt somit das Pop-off-Ventil vom O-Ring 308 weg, so daß es die ringförmige Sitzfläche 316 frei gibt und dadurch einen Kanal durch die Schlitze 332a bis 332f von dem zentraler^Kanal 300 zwischen der Bohrung 294, dem axialen Umfang 324 des Ventils 302 durch die Schlitze 332a bis 332i, und nach außen durch den Entlastungskanal 296 öffnet.

Weitere Abänderungen der Pumpe 10 gemäß den Fig. 10 und 10A sind abgeänderte rohrförmige Lager 340 und 340a, wobei die axiale Länge des Lagers eine konvexe Form oder einen erhabenen bzw. verdickten Abschnitt in Form, eines balligen Teils 342 besitzt, welcher in Kontakt mit der Bohrung 344 im Auslaßgehäuse 18 steht,um eine leichte End-zu-End-Selbstausrichtung der Ankerwelle 60 ζ u ermöglichen. Um das rohrförmige Lager gegen eine Drehung in der Bohrung 344 zu sichern, ist eine Drehsperreinrichtung in Form einer Nut/Federanordnung 348 vorgesehen, wobei eine. Nut 348a im Lager 340 in Umfangsrichtung etwas breiter und in Radialrichtung etwas tiefer als eine Feder 348b ist.

Ein weiteres Merkmal der Tauchmotorpumpe 10 ist die Ver-

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Wendung eines ansonsten vorhandenen Aufbaus in dem abgeänderten Auslaßgehäuse 19 in Kombination mit zusätzlichen darin ausgebildeten Kanälen, um einen Teil des rohrförmigen Lagers 340 zwischen dem Kontaktpunkt des verdickten Ab-Schnitts 346 mit der Bohrung 344 und dem Dachelement 360 des Auslaßgehäuses zu kühlen und zu schmieren. Wie im Zusammenhang mit dem in den Fig. 10 bis 16 dargestellten Auslaßgehäuse 19 hervorgeht, ist eine Lagerschmier- und Kühleinrichtung 350 in Form eines Strömungsnetzes 354 zwischen einem erhabenen Kappenabschnitt 352, einer zylindrischen Umfangsfläche 89 des Kommutators 88, der Bohrung 344 und einem Paar von Stützrippen 356 und 358 für die Bürsten 90 und 92 vorgesehen.

Wie am besten aus Fig. 12 hervorgeht, stützt der erhabene Kappenabschnitt 352 das Auslaßventil 350 und den Anschluß für das Entlastungsventil 290 und umfaßt die im wesentlichen ebene Decke 360, welche die Auslaßöffnung 250 und den Schlauchanschlußstutzen des Entlastungsventils 290 aufnimmt. Der Kappenabschnitt umfaßt ferner ein Paar von Seitenwänden 362 und 364 sowie ein Paar von gewölbten Stirnwänden 366 und 368.

Das Strömungsnetzwerk 354 besitzt bei einer Ansicht in der querverlaufenden Radialebene der Fig. 13 die Form der römischen Zahl X. Insbesondere umfaßt das Strömungsnetz 354 vier Zweige 370, 372, 374 und 376, jeder in Form eines sogenannten Hundeschenkels (dog leg) und jeder in Verbindung mit der axialen Länge der Bohrung 344. Das Netz umfaßt ferner eine ringförmige Aussparung 378, welche einen Anschlag 380 umgibt, der in die Bohrung 344 von der Decke 360 vorsteht. Jeder der Zweige 370 bis 376 erstreckt sich axial längs der Bohrung zur inneren Fläche 361 der Decke 360. Jeder umfaßt einen Seitenwandabschnitt 370a, 372a, 374a und 376a. Jeder dieser Seitenwandabschnitte verläuft im allgemeinen parallel zu einer der Seitenwände 362 und 364, wobei die Seitenwandab-

schnitte 370a und 372a das Entlastungsventil 290 überspannen, wohingegen die Seitenwandabschnitte 374a und 376a im wesentlichen die Auslaßöffnung 250 überspannen. Jeder der Zweige 370, 372, 374 und 376 umfaßt ferner einen radialen Zweigabschnitt 370b_f 372b, 374b und 376b, von denen jeder in einen entsprechenden Seitenwanäabschnitt mit einem entsprechenden radialen Schlitz 370c, 372c, 374c und 376c endet, welche über den Umfang durch eine Bohrungswand 382 gebildet sind, welche die Bohrung 344 begrenzt.

Die Stützstege 356 und 358 für die Bürsten besitzen einen bogenförmigen Stegscheitel oder Stegwandelement 356a und 358a, welche radial nach innen weisen. Der bogenförmige Stegscheitel 356a ist durch ein Paar von radialen Stegseitenwänden 356b und 356c eingegrenzt, wohingegen der bogenförmige Stegscheitel 358a durch ein Paar von radialen Stegseitenwänden 358b und 358c eingegrenzt ist. Jede Gruppe der radialen Stegseitenwände 356b, 356c, 358b und 358c sind um einen eingeschlossenen Winkel von ungefähr 90° radial voneinander beabstandet und erstrecken sich zusammen mit ihren entsprechenden bogenförmigen Stegscheite lwänden 356a und 358a axial zu einer bogenförmigen Stegwand-Senkbohrung 384 mit einer Tiefe entsprechend der axialen Weite des Kommutators 88. Die bogenförmigen Stegscheitel oder Wände 356a und 358a besitzen einen etwas größeren Durchmesser als der der Kommutatoren 88 so daß dazwischen ein Freiraum für eine geeignete Wechselwirkung von Bürste und Kommutator verbleibt. Die Bohrung 344 beginnt am Boden der bogenförmigen Stegsenkbohrung 384 und erstreckt sich axial zur Innenseite 361 der Deckenwand 360. Dadurch, daß die Bohrung 344 unter den BürstenstützStegen 356 und 358 beginnt, ergibt sich eine bogenförmige öffnung von etwa 90° zwischen den radialen Stegseitenwänden der gegenüberliegenden Bürstenstützstege 356 und 358, d. h., es ist ein Umfangsspalt von etwa gebildet, der sich über die axiale Länge des Kommutators 88 zwischen den radialen Stegseitenwänden 356b und 358b

erstreckt, und es ist ein ähnlicher Spalt vorhanden,

der sich in Umfangsrichtung zwischen den radialen Steg- ' -

seitenwänden 356c und 358c erstreckt. Unter der Vorgabe, . "

daß der Anker 84 so erregt ist, daß er in Gegenuhrzeiger- ^r

richtung gemäß Fig. 13 dreht, zieht die zylindrische Um- ' " fangsflache 89 des Kommutators 88 viskoses Fluid mit sich, wobei das Fluid durch die Drehung des Kommutators an den Radialschlitzen 376c und 372c aufgenommen wird, die jeweils

die radialen Stegseitenwände 356c und 358b haben. Das Fluid ^r

wird jeweils auf die nächsten radialen Stegseitenwände 358c und 356c der radialen Schlitze 374c und 370c gegeben bzw.

auf diese geworfen. Das an den diametral gegenüberliegenden '>

radialen Stegseitenwänden 356c und 358b aufgenommene Fluid {&

erhält somit eine höhere Geschwindigkeit als das auf den *

diametral gegenüberliegenden radialen Steg seitenwänden 356b _x-!\

und 358c auftreffende und sich dort sammelnde Fluid. Dieser *t*

Unterschied in den Geschwindigkeiten hat zur Folge, daß das ^

Fluid in den radialen Schlitzen 370 und 374c langsamer I

sich bewegt und somit auf einem höheren Druck steht als ij

das Fluid an den radialen Schlitzen 372c und 376c. Ein ähnlicher Druckunterschied könnte durch andere Anordnungen be- „. wirkt werden, wie etwa durch einen Flügel oder eine andere |? Form eines Strömungswiderstands, wobei die Stegwände im ! vorliegenden Ausführungsbeispiel eine zweifache Funktion >i

besitzen, nämlich die Bürstenstützen und ferner das erfor- 'p

derliche Druckdifferential bewirken. ΐ$

In jedem Fall bewirkt das durch die Schleppkräfte am Kommutator-1;

umfang 89 auf das Fluid an den angegebenen radialen Stegsei- f

tenwänden erzeugte Druckdifferential eine Pumpwirkung für ΐ Fluid in den radialen Zweigabschnitten 370 und 374b. Eine

auf die Innenfläche 361 der Decke,dann radial nach innen in die

solche Pumpwirkung ergibt sich axial nach außen in Richtung auf ]·

k ringförmige Aussparung 378, dann axial um das rohrförmige Lager ■ 34 0, dann radial nach außen aus der ringförmigen Aussparung 378 und schließlich zurück durch die gegenüberliegenden radialen Zweigabschnitte 372b und 376b. Das heißt,die zylindrische Koninutator-

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umfangsflache 89, die Bürstenstützstege 356 und 358 sowie das Strömungsnetz 354 ergeben zwei parallele Pumpkanunern oder Pumpkreise, die durch den Kommutator 88 getrennt, jedoch an der ringförmigen Aussparung 378 vereinigt sind. Die Druckunterschiede, die durch den Unterschied in den Geschwindigkeiten an den angegebenen radialen Stützseitenwänden erzeugt werden, ergeben zwei hereingehende und zwei herausgehende Fluidströme, wobei beide Strömungen sich vereinigen, um das rohrförmige Lager 340 und die Bohrung 344 zu kühlen und zu schmieren. Durch eine solche Kühlung und Schmierung ergibt sich eine wesentliche Erhöhung der Lebensdauer des oberen rohrförmigen Lagers 340 gegenüber vergleichbaren Lagern ohne eine solche Schmierung und Kühlung. Ferner ergibt sich ein guter Schmiereffekt auch bei lediglich einem einzelnen Kreis, der mit der ringförmigen Aussparung 378 in Verbindung steht und mit dem oberen Endabschnitt des rohrförmigen Lagers 340 kommuniziert und zwar oberhalb der Stelle, wo der Scheitel bzw. der ballige Teil 342 die Bohrung 344 berührt. Eine solche Schmierung ist geringer als im Falle von zwei parallelen Kreisläufen. Auch könnte eine leichte Fluidströmung durch solch einen einzelnen Kreis vorgesehen sein, falls der innere Aufbau durch Zufall ein ausreichendes Druckdifferential zwischen Einlaß und Auslaß zur ringförmigen Aussparung 378 erzeugt, ohne die Nutzung zusätzlicher Druckaufbauanordnungen.

- Leerseite -

Claims

Hem· 1 Dipl.-Ing. R. H. Bahr (i93i im : ' : : : ~β&00:Μϋη<λ·ηΤ0 ^ SchMti rttraBe 18 ._. _. ._.·.-"**" ** """ PlirfSSns^ÄikBe 18a «-7 SSKSKTUo Dlpl-Phys. Eduard Beteler KaSTiES»"" ~f ptt-AnwHemMiMi-TmHeooM Dipl.-Ing. W. Herrmann-Trentepohl K3E ES*!^ ' Fernsprecher 02323/51C13 WpHnQ. ϋβββί BOCkhOml *"-«*·' """,gSS f Teieerammanschrift PATEMTANWÄLTC 7254065 Bahrpatente Herne Telegrvnmanschrtrt Telex 8229853 PROFESSIONAL REPRESENTATIVES Babetztwt München Telefax 02323/51014 BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE Telex 5215360 Telefax 089 /79 89 88 Bankkonten Bayerische Vereinsbank München 952 287 BLZ 70020270 Dresdner Bank AG Kerne 7-520499 BLZ 43280084 Postscheckkonto Dortmund 55868-467 BLZ 44010046 Ret MO 8052 Bo/Fa in der Antwort brtte angeben Zuschritt bitte n«cn Facet Enterprises, Inc., 7030 South YaIe Avenue Suite 800, Tulsa, Oklahoma, 74136, USA Patentansprüche

1. Tauchmotorpumpe mit einem drehenden Teil mit einer f um eine Wellenachse drehbaren Welle, wobei die Welle an JP einer. Endabschnitt der Welle gelagert ist und die Tauchmotorpumpe Fluid durch eine Tauchmotorkammer am drehenden Teil vorbeifördert, gekennzeichnet durch ein Auslaßgehäuse (19) mit einem Stirnwandabschnitt, welcher einen Stirnwanddurchgang bildet, eine sich längs der Wellenachse in einer Richtung weg vom Stirnwandabschnitt erstreckende Lagereinrichtung (340), ein Paar von bogenförmigen Bohrungsabschnitten, welche auf gegenüberliegenden Seiten der WeIlen-

TO achse im Auslaßgehäuse (19) gebildet sind und mit Abstand benachbart der Lagereinrichtung angeordnet sind sowie eine Bohrung (344) bilden, mindestens eine Stirnkammer (378), welche durch die Bohrung (344), den Stirnwandabschnitt (360) des Auslaßgehäuses (19), die Lagereinrichtung (340) und

T5 den Endabschnitt der in der Lagereinrichtung gelagerten Welle (60) begrenzt ist, wobei mindestens eine Stirnkammer ferner einen Stirnkammereinlaßkanal besitzt, der benachbart der Lagereinrichtung angeordnet ist, um eine Fluideinlaßströr.ung längs der Lagereinrichtung in den Stirnwanddurchgang zu erzeugen, einen Stirnkammerauslaßkanal aufweist, -i _s

- ² - <u

ORIGINAL INSPECTED

der benachbart der Lagereinrichtung in einem vorbestimmten ümfangsabstand von dem Stirnkammereinlaßkanal angeordnet ist/ wobei der Stirnwandauslaßdurchgang eine Fluidauslaßströmung längs der Lagereinrichtung von dem Stirnwanddurchgang zu mindestens einer Stirnkammer gewährleistet, und die Stirnkammer ferner eine Einrichtung zur Erzeugung eines Druckdifferentials zwischen dem Stirnkammereinlaßkanal und dem Stirnkammerauslaßkanal besitzt, wobei die Einrichtung zur Erzeugung des Druckdifferentials eine Fluidströmung in den Stirnkammereinlaßkanal, längs der Lagereinrichtung und des Stirnwanddurchgangs und ferner längs des Stirnkammerauslaßkanals erzeugt, die ein Schmier- und Kühlsystem (350) für die Tauchmotorpumpe bildet.

2. Pumpe nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des Druckdifferentials eine Einrichtung aufweist, welche am Stirnkammereinlaßkanal einen Einlaßdruck aufbaut, der größer als ein Auslaßdruck am Stirnkammerauslaßkanal ist.

3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stirnkammereinlaßkanal einen axialen Schlitz aufweist, welcher zwischen dem Paar von bogenförmigen Bohrungsabschnitten längs der Wellenachse angeordnet ist.·

4. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stirnkammerauslaßkanal einen axialen Schlitz aufweist, welcher zwischen dem Paar von bogenförmigen Bohrungsabschnitten längs der Wellenachse angeordnet ist.

5. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker eine Fluidschleppeinrichtung benachbart mindestens einem der Stirnkammereinlaßkanäle und der Stirnkammerauslaßkanäle aufweist.

r,if, 'III-- if

3S0Ö781

6. Purr.pe nach Anspruch 5/ dadurch g e k e η η zg^t/l- ⁱ net, daß das Auslaßgehäuse (19) eine Bürstenstützeinrichtung (356, 358) zur Abstützung eines Paares von Koinmutatorbürsten (90, 92) aufweist, welche die Druckdifferentialeinrichtung umfaßt.

7. Puir.pe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidmitschleppeinrichtung mit einem des Paares von Bürstenstützeinrichtungen (356, 358) zusammenwirkt, um an dem Stirnkammereinlaßkanal einen Einlaßdruck zu erzeugen.

8. Purcpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidschleppeinrichtungen benachbart einem des Paares von Bürstenstützeinrichtungen (356, 358) angeordnet sind und mit dem anderen des Paares von Bürstenstützeinrichtungen zusammenwirken, um an den Stirnkammerauslaßkanal bzw. Stirnkammerauslaßkanälen einen Auslaßdruck aufzubauen.

I

9. Purr.pe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeic hn e t, daß die Fluidströmung längs der Lagereinrichtung (340) die Lagereinrichtung kühlt und schmiert und dadurch die Lebensdauer der Lagereinrichtung verlängert.

10. Tauchmotorpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagereinrichtung (340) eine äußere Fläche und einen erhabenen Abschnitt (346) aufweist, der sich von dieser radial nach außen erstreckt, wobei der erhabene bzw. verdickte Abschnitt eine Preßpassung bildet.