DE4008278A1 - Radialpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Radialpumpe, mit einem ein Pumpenrad enthaltenden, die Pumpenkammer bildenden, zweiteiligen Pumpengehäuse, dessen zweiter Gehäuseteil ein Motorgehäuse gegen die Pumpenkammer abschließt, mit einem Pumpenrad, das durch eine Welle fest mit einem pumpenseitigen Antriebsmagneten einer Magnetdrehkupplung zur Übertragung des Motordrehmoments auf das Pumpenrad verbunden ist.

Eine derartige Pumpe kann beispielsweise als Kühlwasserpumpe in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden. Hierbei ist die Pumpe Druckspitzen von 6 bis 7 bar und Kühlwassertemperaturen von bis zu 140°C ausgesetzt. Des weiteren ist die Kühlflüssigkeit häufig mit chemisch agressiven Substanzen, durch magnetische Späne oder durch feinkörnige und sehr harte Schwebstoffe, wie z. B. Sand oder auskristallisiertes Frostschutzmittel (Natriummetasilikat), verunreinigt, welche insbesondere die Lager einer Pumpe zerstören können. Trotz dieser extremen Betriebsbedingungen werden hohe Anforderungen an die Funktionssicherheit und Lebensdauer einer solchen Pumpe gestellt. Um dies zu erreichen, ist es Stand der Technik, den Antriebsteil, insbesondere den Antriebsmotor, weitestgehend vom hydraulischen Teil der Pumpe, insbesondere unter Verwendung einer Magnetdrehkupplung, zu trennen.

Eine derartige Radialpumpe mit Magnetdrehkupplung ist aus der DE-OS 36 03 812 bekannt. Dort wird ein direkt auf einem zylindrischen Magneten sitzendes Pumpenrad von einem den Magneten konzentrisch umfassenden, auf einer Motorwelle sitzenden zweiten Magneten angetrieben. Der antreibende und der angetriebene Magnet sind durch einen topfförmigen Kunststoffeinsatz, welcher zugleich einen Teil des Pumpengehäuses darstellt, flüssigkeitsdicht getrennt. Das mit dem zylindrischen Magneten verbundene Pumpenrad ist auf einem zweiseitig fixierten, feststehenden Lagerbolzen gelagert, wobei eine Einfassung des Lagerbolzens von mehreren im Zulaufsstutzen angeordneten Stegen gebildet wird.

Diese Anordnung besitzt mehrere nachteilige Eigenschaften. Zum einen wird der Flüssigkeitszulauf durch die erwähnte Lagerbolzenfassung erschwert. Zudem entstehen im Bereich der Stege Verwirbelungen, wodurch der hydraulische Wirkungsgrad der Pumpe verringert wird. Zum anderen kann durch im Fördermedium befindliche Verunreinigungen (Sand, magnetische Späne etc.) der angetriebene Magnet angegriffen werden.

Eine Radialpumpe mit einer mehrteiligen Pumpenkammer, speziell mit getrennten Kammern für die angetriebenen Magnete und das Pumpenrad wird in der DE-OS 25 59 042 vorgeschlagen. Bei dieser Konstruktion umfassen mehrere scheibenförmige Magnete, welche untereinander durch Joche verbunden eine Art Käfig bilden, die Kammer(n) mit dem/den ebenfalls scheibenförmigen, angetriebenen Magneten.

Eine solche Pumpe ist kostenaufwendig, aufgrund der vergleichsweise großen Anzahl von verwendeten Bauteilen, insbesondere der Vielzahl der benötigten Magnete. Zudem sind die einzelnen Teile auf so komplizierte Weise zusammengefügt, daß die Montage einen erheblichen Arbeitsaufwand erfordert. Eine preisgünstige Produktion, wie sie ein Massenartikel, wie z. B. eine Kfz-Kühlwasserpumpe, erfordert, ist somit nahezu ausgeschlossen.

Nachteilig ist weiterhin, die aus der sandwichartigen Anordnung der Magnete resultierende, relativ große Baulänge der Pumpe, insbesondere unter Berücksichtigung des beschränkten Einbauraums in einem Kraftfahrzeug.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine weitestgehend verschmutzungsunempfindliche Radialpumpe bei gleichzeitig verbesserter hydraulischer Leistung zu schaffen, welche sich durch einen möglichst einfachen und kostengünstigen Aufbau auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Pumpenkammer aus zwei durch ein Zwischenstück voneinander getrennten Räumen besteht und die das Pumpenrad mit dem pumpenseitigen Magneten verbindende Welle im Zwischenstück, und zwar einseitig gelagert ist.

Durch diese Maßnahmen wird die Pumpe gegenüber stark verschmutzten Fördermedien im wesentlichen unempfindlich. Die in Kühlflüssigkeiten meist vorhandenen Sandbeimengungen sowie magnetische Späne werden im hydraulischen Pumpenkammerteil sofort weitergeführt und sind somit unschädlich für den Innenmagneten und das Wellenlager.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß das Lager vom Zwischenstück gebildet wird. Durch die einseitige Lagerung der Welle im Zwischenstück wird auf eine Lagerung im Bereich des Einlaufstutzens verzichtet. Dadurch kann das Fördermedium, ohne Verwirbelungen zu bilden, ungehindert einströmen, wodurch der hydraulische Wirkungsgrad gegenüber den vorbekannten Pumpen verbessert wird. Durch den verbesserten Wirkungsgrad wiederum kann bei gleicher Pumpleistung die Drehzahl und die elektrische Leistungsaufnahme der Pumpe verringert werden, wodurch diese auch an Zuverlässigkeit und Lebensdauer gewinnt.

Die Ausbildung der Magnetkupplung als Zentraldrehkupplung ermöglicht eine kleine Baulänge der Pumpe, wobei gleichzeitig sichergestellt ist, daß nur geringfügige, axiale Kräfte auf die Pumpenwelle übertragen werden.

Des weiteren ist es vorteilhaft, die Lagerbuchse der Welle als Kohlelager auszuführen. Ein Kohlelager ist kostengünstiger zu fertigen als ein entsprechendes Keramiklager. Gegenüber einem vergleichbaren Kunststofflager ist es weit weniger temperaturempfindlich, besitzt geringere Fertigungstoleranzen und neigt weniger zur Geräuschentwicklung während des Betriebs der Pumpe. Die Verwendung eines Sinterlagers kommt aufgrund des durch das Fördermedium angreifbaren Öltränkung nicht in Betracht.

Da das vom Motor übertragene Drehmoment wesentlich von der Größe des Abstandes zwischen Antriebs- und Innenmagnet abhängt, ist es besonders vorteilhaft, den Einsatz aus einem möglichst dünnwandigen Material zu fertigen. Unter Beachtung der physikalischen und chemischen Besonderheiten des geförderten Mediums (hohe Druckspitzen und Temperaturen, chemisch aggressiv) ist der Einsatz und das Zwischenstück aus einem möglichst hochwertigen und vor allem hochtemperaturbeständigen Kunststoff, wie z. B. Polyetherimid, hergestellt.

Im Gegensatz dazu kann das Pumpengehäuse aus einem kostengünstigen, hochtemperaturbeständigen Kunststoff z. B. einem hochpolymeren Polyamid, gefertigt werden, da dessen Wandstärke nicht durch konstruktive Forderungen beschränkt wird.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn die die Innenmagnetkammer bildenden Kunststoffteile formschlüssig ineinandergefügt sind. Dadurch kann die erfindungsgemäße Pumpe kostengünstig und auf einfache Weise montiert werden, indem die vorgefertigten Einzelteile einfach zusammengesteckt bzw. miteinander verrastet werden.

Lediglich die äußeren Gehäuseteile (Motorgehäuse und erster Teil des Pumpengehäuses) sind miteinander verschraubt.

Der Innenmagnet sollte aus Gründen des Druckausgleiches und der Lagerung in einer Flüssigkeit laufen. Aus diesem Grund füllt sich die Innenmagnetkammer während des Betriebes der Pumpe mit dem Fördermedium. Der Druckausgleich geschieht hierbei über das Lager der Welle. Alternativ kann im Zwischenstück eine Bohrung vorgesehen sein, deren Größe so gewählt wird, daß keine mit dem Fördermedium mitgeführten groben Verunreinigungen in die Innenmagnetkammer gelangen können. Zum besseren Schutz des Kohlelagers kann in diesem Fall eine Fettkammer an dem pumpenseitigen Lagerende vorgesehen sein.

Zum Schutz des Innenmagneten vor im Fördermedium gelösten aggressiven Substanzen, empfiehlt sich die Einbettung des Innenmagneten in einem geeigneten Kunststoff.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Radialpumpe ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Radialpumpe.

Ein erstes Gehäuseteil (4) und ein hierin eingesteckter Einsatz (13) bilden zusammen die Pumpenkammer, welche durch ein mit dem Einsatz (13) verrastetes Zwischenstück (8) in zwei Kammern, die Pumpenradkammer (3) und die Innenmagnetkammer (12), geteilt wird.

In der Innenmagnetkammer (12) sitzt ein Innenmagnet (10) im Preßsitz auf der Welle (6), die einseitig in der in das Zwischenstück (8) eingepaßten Lagerbuchse (7), welche vorzugsweise als Kohlebuchse ausgebildet ist, gelagert ist.

Der zum Innenmagneten (10) entgegengesetzt liegende Abschnitt der Welle (6) ragt in die Pumpenradkammer (3) hinein und trägt an seinem vorzugsweise mit einer Rändelung versehenen Ende ein als Flügelrad ausgebildetes Pumpenrad (5).

Dieses Pumpenrad (5) fördert das zumeist mit körnigen und/oder chemisch aggressiven Substanzen beladene Fördermedium vom Einlaufstutzen (1) zu einem in der Figur nicht dargestellten tangential zum Pumpenradumfang an das Pumpengehäuse (4) angeformten Auslaufstutzen. Zur sicheren Befestigung von ebenfalls nicht dargestellten Schläuchen sind beide Stutzen vorzugsweise mit Nasen oder Schultern (2) versehen.

Die Pumpenradkammer (3) und Innenmagnetkammer (12) sind lediglich durch eine kleine Bohrung (18) miteinander verbunden. Dadurch wird zum einen der Druckausgleich zwischen den Kammern (3, 12) ermöglicht, zum anderen ist der Innenmagnet (10) in einer flüssigkeitsgefüllten Kammer besser gelagert. Der Durchmesser der Bohrung (18) wird so klein gewählt, daß zwar die Flüssigkeit des Fördermediums nicht jedoch mitgeführte aufgeschwemmte Verunreinigungen in die Innenmagnetkammer (12) eindringen können, so daß der Innenmagnet (10) insbesondere vor magnetischen Partikeln und das Lager vor körnigen Stoffen geschützt ist.

Die Lagerbuchse (7) wird an dem pumpenradseitigen Lagerende (20) der Welle (6) durch eine Fettkammer (19) geschützt.

Im Falle, daß das Fördermedium auch gelöste aggressive Substanzen enthält, kann der Innenmagnet (10) in Kunststoff eingegossen werden.

Die Magnetdrehkupplung (10, 14) ist als Zentraldrehkupplung ausgeführt. Das heißt, ein auf die Motorwelle (17) gepreßter, glockenförmiger Antriebsmagnet (14) umgibt den Einsatz (13) und überträgt so über magnetische Kräfte das Drehmoment des Antriebsmotors (16) auf den Innenmagneten (10) .

Die Ausführung als Zentraldrehkupplung bietet im Vergleich zu einer Stirndrehkupplung neben einer kürzeren Baulänge den Vorteil, daß die auf die Welle (6) einwirkenden, axialen Kräfte gering sind.

Die axialen Kräfte, die beim Anlaufen des Pumpenrades (5) auf die Welle (6) wirken, werden durch eine Anlaufscheibe (9) zwischen Innenmagnet (10) und Zwischenstück (8) aufgenommen.

Der erste Teil (4) des Pumpengehäuses wird mit dem vorzugsweise aus dem gleichen Material gefertigten Motorgehäuse (15) verschraubt. Das Motorgehäuse (15) umschließt nicht nur den Antriebsmotor (16), sondern zusammen mit dem Einsatz (13) auch den Antriebsmagneten (14). Zwischen dem ersten Teil (4) des Pumpengehäuses und dem Motorgehäuse (15) ist der Einsatz (13) eingefaßt. Ein auf dem Umfang des Einsatzes (13) aufgebrachter O-Ring (11) schließt das Innere des Motorgehäuses (15) flüssigkeitsdicht gegen die Pumpenkammer ab.

Claims (8)

1. Radialpumpe, mit einem ein Pumpenrad enthaltenden, die Pumpenkammer bildenden, zweiteiligen Pumpengehäuse, dessen zweiter Gehäuseteil ein Motorgehäuse gegen die Pumpenkammer abschließt, mit einem Pumpenrad, das durch eine Welle fest mit einem pumpenseitigen Antriebsmagneten einer Magnetdrehkupplung zur Übertragung des Motordrehmoments auf das Pumpenrad verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenkammer aus zwei durch ein Zwischenstück (8) voneinander getrennten Räumen (3, 12) besteht und daß die das Pumpenrad (5) mit einem pumpenseitigen Innenmagneten (10) verbindende Welle (6) im Zwischenstück (8), und zwar einseitig gelagert ist.

2. Radialpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetdrehkupplung (10, 14) als Zentraldrehkupplung ausgebildet ist.

3. Radialpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Welle (6) aufnehmende Lagerbuchse (7) als Kohlelager ausgeführt ist.

4. Radialpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (13) und das Zwischenstück (8) aus einem hochtemperaturfesten und besonders gut lagerfähigen Kunststoff bestehen.

5. Radialpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (13) und das Zwischenstück (8) aus Polyetherimid bestehen.

6. Radialpumpe nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das/der die Kammer für den Innenmagneten (10) bildende Zwischenstück (8) und Einsatz (13) formschlüssig ineinandergefügt sind.

7. Radialpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (8) mit einer Bohrung (18) versehen ist.

8. Radialpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das pumpenradseitige Lagerende (20) der Welle (6) mit einer Fettkammer (19) versehen ist.