DE3823678A1 - Fluessigkeitspumpe mit elektrischem antrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitspumpe mit elektrischem Antrieb, insbesondere zur Förderung von Kraftstoff in endothermischen Motoren.

Wie bekannt, umfassen die derzeit im Handel befindlichen Pumpen ein Laufrad mit Schaufeln, kontinuierlich von einem Elektromotor mit Stromabnehmer angetrieben. Solche Pumpen sind in den Kreislauf der Kraftstoffzuführung geschaltet, und zwar entweder innerhalb oder außerhalb des Kraftstoff-Vorratsbehälters. Üblicherweise strömt die Flüssigkeit am Ausgang des Laufrades durch den Elektro­ motor, um diesen zu kühlen und zu schmieren.

Die genannten Pumpen haben zahlreiche Nachteile. Diese gehen teil­ weise auf die Eigenschaften der Schaufelradpumpe zurück, teilweise auf die Anwendung eines Elektromotors mit Bürsten-Stromabnehmer. Der zunehmende Verschleiß der Kohlenstifte führt zu Verschmutzungen sowie zur Möglichkeit des Verstopfens der Kraftstoffleitungen und setzt somit der Nutzung des Kraftstoffes Grenzen, der beim Durchlaufen des Motors nicht die Gefahr von Feuer oder Explosion verursachen darf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrisch ange­ triebene Pumpe für Flüssigkeiten zu schaffen, die die genannten Nachteile nicht aufweist, die eine verbesserte Leistung hat, eine höhere Lebensdauer, von einfacherem Aufbau und geringeren Kosten ist, und die schließlich zuverlässig und vielseitig in der Anwendung ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Haupt­ anspruches gelöst.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Fig. 1 zeigt eine Pumpe gemäß der Erfindung in einem Längsschnitt.

Fig. 2 ist eine Ansicht eines Endes der Pumpe gemäß Fig. 1, jedoch geschnitten in einer Ebene, die gegenüber der Schnittebene der Fig. 1 um 90° verdreht ist.

Die Fig. 3 und 4 sind Ansichten von oben bzw. von der Seite auf ein Außenelement des Laufrades der Pumpe.

Fig. 5 ist eine Schnittansicht in der Schnittebene V-V des Gegen­ standes von Fig. 4.

Fig. 6 ist eine Seitenansicht, im Schnitt und auseinandergenommen, von zwei Elementen des Laufrades der Pumpe.

Fig. 7 ist eine Teilschnittansicht des Gegenstandes von Fig. 6 in montiertem Zustand.

Fig. 8 ist eine Draufsicht auf eines der Elemente gemäß Fig. 6.

Fig. 9 ist eine Schnittansicht in einer Schnittebene XIX-XIX des Elementes von Fig. 8.

Aus Fig. 1 erkennt man die elektrisch angetriebene Pumpe 1 mit einem gemeinsamen, zylindrischen Gehäuse 2, einem Laufrad 3 sowie einem Elektromotor 4 mit elektronischem Kommutator, d.h. ohne Bürste. Das Laufrad 3 ist in der italienischen Patentanmeldung 67 144-A/86 vom 25. 2. 1986 beschrieben; die Beschreibung des weiteren Inhalts ist der Einfachheit halber lediglich auf die notwendigsten Komponenten beschränkt.

Das Gehäuse 2 besteht am besten aus Kunststoff. Es umfaßt einen großen Hohlraum 5 zur Aufnahme des kleinen Motors 4. Der Hohlraum 5 ist am unteren Ende zur Einführung des Laufrades 3 offen. Ober­ halb des Gehäuses 2 ist ein Deckel 6 vorgesehen, an dem sich ein­ teilig ein Anschlußstutzen 7 befindet, der den Hohlraum 5 mit der Außenumgebung verbindet. Der Deckel 6 bildet unten eine elliptische Innenwand 8, die ihrerseits einen Teil des Endes 11 des Elektromotors 4 dichtend aufnimmt. In diesem Ende 11 des Elektromotors befindet sich der Steuer- und Regelblock des Motors 4. Von diesem gehen zwei Schrauben 12 aus, die über das äußere des Hohlraumes 2 durch die Wand 6 hindurchragen und die Anschluß­ klemmen für den Motor 4 bilden. Die Wand 6 weist außerdem eine Trennwand 13 auf, die zwischen den beiden Schrauben 12 angeordnet ist, um einen ungewollten elektrischen Kurzschluß zwischen diesen beiden zu vermeiden.

Am anderen Ende weist der Elektromotor 4 einen Teil 15 von kegel­ stumpfförmiger Gestalt mit abnehmendem Querschnitt auf, der in den Innenraum mit einem entsprechenden kegelstumpfförmigen Teil 16 mit nach oben zunehmendem Querschnitt eingeführt ist, zugehörend zu einem ersten Teil 17, der einteilig mit einem zweiten Teil 18 ausgebildet ist und den Außenkörper für das Laufrad 3 bildet. Der genannte erste Teil 17 bildet somit eine Seitenwand 19, die eine Innenkammer 20 des Laufrades 3 bildet. Die Wand 19 ist einteilig mit einer oberen ebenen Wand 21, von deren zentralem Bereich aus sich einteilig nach oben ein zylindrischer Ansatz 22 erstreckt. Dieser hat eine zylindrische Bohrung 23, die ihrerseits in ihrem oberen Verlauf den sich nach oben erweiternden kegelstumpfförmigen Teil 16 bildet. Zwischen dem zylindrischen Ansatz 22 und der ebenen Wand 21 sind einteilig vier Trennwände 24 vorgesehen. Diese sind dreiecksförmig und um 90° gegeneinander versetzt. Die Seitenwand 19 bildet somit an ihrer Basis einen äußeren Ringsockel 25. Gegen dessen untere Fläche stützt sich ein Umfangsteil einer Ringscheibe 26 ab, die zum zweiten Teil 18 gehört und die die Kammer 20 nach unten absperrt. Dieser zweite Teil 18 bildet somit einteilig nach unten einen zylindrischen Teil 28, der mit dem zylindrischen An­ satz 22 oberhalb des ersten Teiles 17 einteilig ist. Der untere zylindrische Teil 28 des zweiten Teiles 18 weist eine zylindrische Bohrung 29 auf, die sich gegen den unteren Bereich stetig erweitert. Die Bohrung 28 umschließt einen zylindrischen unteren Teil 30 des Laufrades 3, das sich an einen zylindrischen Teil 31 von im wesentlichen zylindrischer Gestalt anschließt, der seinerseits von der Kammer 20 umschlossen ist. Dieser zylindrische Teil 31 setzt sich einteilig nach oben mit einem zylindrischen Teil 32 fort, der sich in Bohrung 23 koaxial zum zylindrischen Ansatz 22 befindet und der eine Profilbohrung 33 aufweist. Mit dieser ist ein entsprechendes genutetes Ende 34 der Antriebswelle des Elektromotors 4 drehfest gekoppelt, das über das Ende 15 hinausragt. Im Inneren des unteren Teiles 30 befindet sich eine Bohrung 35 von nach oben geringfügig abnehmendem Querschnitt. Diese Bohrung 35 mündet in einem Zentralraum 36 des zentralen Teiles 31 des Laufrades 3 - siehe beispielsweise Fig. 6 bis 9. Mit dem Hohl­ raum 36 stehen Radialbohrungen 37 in Verbindung, deren Querschnitt zum äußeren Bereich des Teiles 31 hin progressiv ansteigt und die somit in Kammer 20 münden, in welcher sich Teil 31 befindet.

Wie man aus den Fig. 6 bis 9 gut erkennt, bestehen die umlaufen­ den Teile des Laufrades 3 aus zwei Teilen 40 und 41, die beide aus Kunststoff-Spritzguß hergestellt sind. Diese beiden Teile 40 und 41 bilden jeweils eine Hälfte des zentralen Teiles 31, getrennt durch eine zur Achse des Laufrades 3 senkrechte Ebene, wobei sich im vorliegenden Falle der zylindrische Teil 32 oben befindet, während der zylindrische Teil 30 unten liegt. Insbe­ sondere fügen sich die beiden Teile 40 und 41 perfekt zusammen, mit der zwischen ihnen befindlichen zentralen, ebenen Zone 38 und mit den entsprechenden äußeren Zonen 42 und 43, die auf unter­ schiedlichen Höhen angeordnet sind und entsprechende Vorsprünge bzw. Ausnehmungen definieren, die abwechselnd zwischen den Bohrungen 37 entlang des Umfanges eines solchen Teiles 40 oder 41 angeordnet sind und aus den betrachteten Zonen der genannten Teile 40 und 41 selbst gebildet sind. Die Radialbohrungen 37 befinden sich im übrigen zu einer oberen bzw. unteren Hälfte auf den Teilen 40 und 41. Die Teile 40 und 41 weisen jeweils in diametral einander gegenüberliegenden Positionen einen entsprechenden zylindrischen Zapfen 44 sowie eine zugehörende Bohrung 45 auf, die in der Wärme zusammengefügt sind, um eine stabile Verriegelung zwischen den Teilen 40 und 41 zu erzeugen, wie in Fig. 7 darge­ stellt.

Wie ferner aus Fig. 1 erkennbar, ist der Ringsockel 25 des ersten Teiles 17 des äußeren Teiles des Laufrades 3 mit dem äußeren Umfangs­ bereich des zweiten Teiles 18 zusammengefügt, und zwar in einem Endteil 46, dessen Durchmesser größer als jener des Gehäuses 2 ist und der einen Rand 47 aufweist, der warm umgebördelt ist, so daß er am Boden der Ringscheibe 26 des zweiten Teiles 18 anliegt, um die beiden Teile 18 und 17 zwischen dem Gehäuse 2 zu verriegeln sowie gegen eine Ringschulter 48 des unteren Teiles 46. Die Schulter 48 weist eine versenkte Verzahnung 49 auf, die dazu dient, in einer entsprechenden Ausnehmung 50 im Ringsockel 25 des ersten Teiles 17 aufgenommen zu werden.

Das erste Teil 17 sowie das zweite Teil 18 sind ebenfalls aus Kunststoff im Spritzgußverfahren hergestellt, Das erste Teil 17, das aus den Fig. 3 bis 5 erkennbar ist, weist in zum Bereich der Ausnehmung 50 diametral gegenüberliegenden Positionen eine größere Stärke des Ringsockels zum Inneren der Kammer 20 auf. Diese Zone größerer Stärke 51 ist in Umfangsrichtung von den an­ grenzenden Zonen des Ringsockels 25 durch zwei Zwischenräume 52 getrennt. Die Zone 51 weist gegen die Zwischenräume 52 zwei geneigte Wände 53 auf, die oben über zwei Fenster 54 hinausragen, die sich ihrerseits in einem versenkten Teil 55 der ebenen Wand 21 des Teiles 17 befinden. Entsprechend diesen versenkten Teilen 55 sind weiterhin vordere Teile 56 der Fenster 54 vorgesehen - siehe Fig. 4.

Beim Betrieb der elektrisch angetriebenen Pumpe 1 gemäß der Er­ findung wird der Elektromotor 4 über die Schrauben 12 mit Strom versorgt. Sie versorgen somit mittels des Steuer- und Regelblockes 11 in herkömmlicher Weise durch einen elektronischen Kommutator die Statorwicklungen mit Strom, so daß der Rotor mit Dauermagneten umläuft. Somit wird mittels des Abtriebszapfens 34 der zentrale Teil 31 des Laufrades 3 angetrieben. Auf diese Weise wird Flüssig­ keit aus dem Innenraum 35 des Teiles 30 angesaugt und gelangt durch die Radialbohrungen 37 in Kammer 20, von da aus durch die Fenster 54 in den Hohlraum 5, wodurch der Elektromotor 4 gekühlt wird, und tritt schließlich durch den Stutzen 7 in den Speise­ kreislauf aus.

Die Vorzüge der erfindungsgemäßen Pumpe ergeben sich ohne weiteres aus der Beschreibung. Sie ergeben sich insbesondere aus der Anordnung der Radialbohrungen am Laufrad 3 und der Zentrifugalwirkung, bereits beschrieben unter Bezugnahme auf die oben genannte Patentanmeldung vom 25. 2. 1986. Hiermit ist der Vorteil gegeben, daß die Anwendung des Elektromotors ohne Bürstenabnehmer die Gefahr des Entstehens eines Brandes oder einer Explosion vermeidet, und zwar dank der Abwesenheit elektrischer Kommutatorteile, die von der gepumpten Flüssigkeit umspült werden. Außerdem wird eine Schadensquelle ausgeschaltet, die aus Kohlenstoffteilchen besteht, und die in den Speisekreislauf der Flüssigkeit gelangen können. Durch die Aus­ stattung eines solchen Elektromotors 4 mit einem elektronischen Kommutator läßt sich die Pumpe 1 außerdem zum Fördern irgendeiner brennbaren Flüssigkeit anwenden, beispielsweise auch für Gasöl oder Alkohol. Die beschriebene Pumpe 1 ist insbesondere auch sehr ruhig im Lauf, und ist einfach im Aufbau und daher wirtschaftlich, dank der Ausgestaltung der einzelnen Elemente aus Spritzguß-Kunst­ stoff.

Claims (9)

1. Elektrische Pumpe (1) für Flüssigkeiten, umfassend eine Kammer (20) von im wesentlichen zylindrischer Gestalt, in welcher ein erster, im wesentlichen zylindrischer Teil eines Lauf­ rades (3) angeordnet ist, angetrieben von einem Motor (4) und umfassend einen zweiten Teil (30), in welchem eine Axialbohrung (35) vorgesehen ist, die mit einem Vorratsbehälter (60) für die Flüssigkeit in leitender Verbindung steht und sich bis zum ersten Teil (31) nach oben erstreckt, wo sie in leitender Verbindung mit wenigstens einer Radialbohrung (37) steht, die sich im ersten Teil (31) befindet, zur Kammer (20) hin offen ist und wenigstens einen Auslaß (54) aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Motor (4) ein Elektromotor mit elektronischem Kommutator ist, d.h. bürstenlos ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziges Gehäuse (2) für die Pumpe (3) sowie für den Motor (4) vorge­ sehen ist, daß die Mündung (54) in leitender Verbindung mit einem inneren Hohlraum (5) des Gehäuses (2) steht, daß der Hohlraum (5) den Motor (4) aufnimmt, und daß der Hohlraum (5) in leitender Verbindung mit der äußeren Umgebung des Gehäuses (2) steht, und zwar mittels einer äußeren Leitung (7) zum Fördern der Flüssigkeit.

3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ge­ häuse (2) wenigstens eine dichte Zone (8) zum Hindurchführen elektrischer Energie zum Motor (4) aufweist, und zwar in Ge­ stalt von elektrischen Anschlüssen (11, 12).

4. Pumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) in dichter Weise in seinem Innenraum einen äußeren Körper (17, 18) für das Laufrad (3) aufnimmt, der die im wesent­ lichen zylindrische Kammer (20) bildet.

5. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Körper für das Laufrad (3) im wesentlichen aus zwei Teilen (17, 18) aufgebaut ist.

6. Pumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung (54) für die Kammer (20) in der oberen Zone (17) des äußeren Körpers für das Laufrad (3) vorgesehen ist.

7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das umlaufende Element des Laufrades (3) aus zwei Teilen (40, 41) aufgebaut ist, die von wenigstens einer Ebene begrenzt sind, die im wesentlichen senkrecht zur Achse des Laufrades (3) verläuft, und daß die beiden Teile (40, 41) jeweils eine Hälfte der Radialbohrungen (37) im ersten Teil (31) bilden.

8. Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (40, 41) Zapfen (44) und Bohrungen (45) aufweisen, die zur gegenseitigen Befestigung entsprechend gestaltet sind und ineinander greifen.

9. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit ein Kraftstoff für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeuges ist.