DE4238132C2 - Kreiselpumpe, insbesondere Wasserpumpe für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe, insbesondere Was­ serpumpe für Kraftfahrzeuge, mit einem im Pumpenraum ange­ ordneten Pumpenrad gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Derartige Kreiselpumpen sind bekannt. Da die Fläche, auf die der Flüssigkeitsdruck wirkt, auf der Pumpenraddrückseite kleiner ist als auf der Pumpenradvorderseite, welche durch den Ansaugbereich verkleinert ist, ergibt sich eine Axial­ kraft in Richtung zum Ansaugbereich. Eine weitere Axialkraft, die der ersten entgegengerichtet ist, entsteht durch die 90° Umlenkung der Strömung im Pumpenrad von der axialen Zugströ­ mungsrichtung zur radialen Durchströmungsrichtung, so daß der Axialschub sehr groß ist und durch konstruktive Maßnahmen aufgefangen werden muss. Eine der Maßnahmen, den Axialschub aufzuheben, ist die Verwendung von Druckausgleichlöchern, zum Druckausgleich zwischen der Pumpenradrückseite und Pumpenradvorderseite. Durch diese konstruktive Maßnahmen können zwar die Axialkräfte vermindert, jedoch nicht ganz beseitigt werden und ein Restaxialschub bleibt bestehen. Durch die Anordnung der Pumpenradwelle derart, dass sie im Boden eines Spaltrohrtopfes, welcher den Motor gegen das Fördermedium schützt, gelagert ist, ist der Boden desselben durch den Restaxialschub stark belastet. Normalerweise muss also ein derartiger Spaltrohrtopf besonders stabil und dickwandig ausgeführt sein.

Die DE 41 10 488 A1 zeigt eine Umwälzpumpe für das Kühlwasser eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Das DE 91 00 515 U1 offenbart eine Kreiselpumpe mit einem Spaltrohrtopf mit konkav gewölbtem Boden. Durch diesen Boden soll die Festigkeit verbessert und die Herstellung vereinfacht werden. JP 1-294990 A wiederum zeigt eine Kreiselpumpe mit einem Spaltrohrtopf, dessen Boden insgesamt als Aufnahme für die Antriebswelle ausgebildet ist.

Ein Spaltrohrtopf ist auch bei der aus der DE 36 30 921 A1 bekannten Kreiselpumpe eingesetzt. Der Boden des Spaltrohrtopfes weist eine besondere, sich in Richtung der Pumpenkammer erstreckende Aufnahme für die Pumpenwelle auf.

Diese Aufnahme muss eine sehr stabile Konstruktion aufweisen, damit der Restaxialschub ohne Beschädigung des Spaltrohrtopfes aufgenommen werden kann.

Aus der EP 0 171 515 A1 ist eine weitere Kreiselpumpe bekannt, bei der der Spaltrohrtopf der Antriebsseite der Pumpe zugeordnet ist. Die Wandung des dort angeordneten Spaltrohrtopfes ist dünner als der Boden, welcher der Druckbelastung auf der Rückseite des Pumpenrades ausgesetzt ist und daher besonders stabil ausgebildet sein muss. Der Boden des dort beschriebenen Spaltrohrtopfes ist in Richtung des Antriebes der Kreiselpumpe gewölbt, was eine günstige Ausbalancierung des Pumpenlaufrades mit dem Außenläufer erlaubt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Kreiselpumpe derart weiterzubilden, dass bei herstellungstechnisch einfacher und gebrauchsvorteilhafter Bauform sowohl der Restaxialschub als auch eventuell auftretende Druckschwankungen bzw. Druckbelastung ohne Einfluss auf die Funktion der Pumpe aufgenommen werden und die dennoch klein und leicht baut.

Diese Aufgabe ist durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen dar.

Durch die Ausgestaltung des Spaltrohrtopfes derart, dass sein Boden zum Pumpenraum hin gewölbt ist, wird eine besondere Stabilität des Bodens erreicht. Die Wanddicke des erfindungsgemäßen Spaltrohrtopfes kann im Wandungsbereich und im Bodenbereich gleich sein. Auch die dem Boden angeformte Aufnahme für die Pumpenwelle weist eine einfache Ausführungsform auf und ist in Form eines ringförmigen Sockels ausgestaltet. Durch die konstruktive Maßnahme der Wölbung des Topfbodens in Richtung der Wellenaufnahme und die dadurch erreichte Festigkeitssteigerung werden auf die auftretenden Schwankungen, bzw., Druckbelastungen, welche sich z. B. durch Ansaugen einer Luftblase ergeben können, ohne Beeinträchtigung der Funktion der Pumpe bzw. ohne Zerstörung derselben aufgenommen. Die Stabi­ lität des Topfbodens ist so hoch, daß eine Verformung dessel­ ben auch unter erhöhter Druckbelastung bzw. auch stoßartiger Druckbelastung nicht stattfindet.

Es ist vorteilhaft, wenn die Wölbung des Topfbodens die Form einer Kugelkappe aufweist. Dadurch ist eine besonders hohe Stabilität der erfindungsgemäßen Konstruktion gewährleistet.

Um Kerbwirkung zu vermeiden, ist vorteilhafterweise der Über­ gang zwischen dem Boden und der Wandung des Spaltrohrtopfes unter Bildung eines Radius ausgestaltet.

In Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß der Spaltrohr­ topf auch eine Aufnahme für die Antriebswelle aufweist, wobei die Antriebswelle in der Aufnahme z. B. über ein Gleitlager gelagert werden kann. Diese Ausführungsform ist besonders ge­ räuscharm; Außerdem ist die Lagerung der Antriebswelle über ein Gleitlager preisgünstiger als vergleichbare Kugellager- Lagerung. Die Antriebswelle kann bei dieser Ausführungsform durchgehend den gleichen Durchmesser aufweisen, die Verbin­ dung zu dem Außenläufer erfolgt über eine zwischen den beiden Bauteilen befindliche Buchse. Das Anformen der Antriebswel­ lenaufnahme trägt zusätzlich zur Stabilität des Spaltrohr­ topfes bei.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Kreiselpumpe mit Spaltrohrtopf.

Die Kreiselpumpe weist einen Ansaugbereich 1, ein Pumpenrad 2, ein Gehäuse 3 und einen Antrieb 4 auf. Das Pumpenrad 2 befindet sich in einem Pumpenraum 5, 9 und weist vorderseitig Schaufeln 6 und rückseitig einen Innenläufer 7 auf. Sowohl die Schaufeln 6 als auch der Innenläufer 7 sind auf einer Pumpenwelle 8 angeordnet. Zwischen der Vorderseite des Pumpenrades 2 und dem Bereich 9 sind Druckausgleichsöffnungen 10 vorgesehen. Zwischen dem Innenläufer 7 und einem Außenläufer 11 ist ein Spaltrohrtopf 12 angeordnet. Er ist aus nichtmagnetischem Material und dichtet über seinen Rand 13 den Pumpenraum 5, 9 gegen den Außenbereich und elektrischen Antrieb 4 ab. Der Außenläufer 11 wird durch die Antriebswelle 14 des elektrischen Antriebes 4 angetrieben, der Innenläufer 7 des Pumpenrades 2 wird durch die magnetische Kraft zwischen den beiden magnetischen Bauteilen, 7, 11 mitgenommen. Der Spaltrohrtopf 12 weist an seinem Umfang eine Wandung 12a auf, welche unter Bildung von einem Radius R in einen Boden 12b übergeht. Der Boden 12b hat die Form einer Kugelkappe, wobei die Wölbung in Richtung zum Pumpenraum 5, 9 verläuft. Im Boden 12b des Spaltrohrtopfes 12 befindet sich eine Aufnahme 12c für die Welle 8 des Pumpenrades 2. Die Aufnahme 12c weist eine einfache Form auf, sie ist in Form eines dem Topfboden 12b angeformten Ansatzes ausgebildet. Gegenüber der Pumpenwelle-Aufnahme 12c, an der eingezogenen Seite des Spaltrohrtopfbodens 12b, ist eine Aufnahme 15 für die Antriebswelle 14 vorgesehen. Die Antriebswelle 14 ist an ihrem, dem Spaltrohrtopf 12 zugewandten Ende in der Aufnahme 15 über ein Gleitlager 16 gelagert. Der Außenläufer 11 ist mit der Antriebswelle 14 über eine Metallbuchse 17 verbunden.

Wird der Druck im Pumpenraum plötzlich erhöht, so wird die daraus resultierende Druckbelastung auf den Boden 12b des Spaltrohrtopfes 12 übertragen. Die Druckbelastung wird durch den Boden 12b ohne Verformung desselben aufgenommen. Für die Funktion der Kreiselpumpe bedeutet dies, daß auch eine plötzliche Druckbeaufschlagung bzw. Druckschwankung problemlos aufgenommen wird.

Claims (6)

1. Kreiselpumpe, insbesondere Wasserpumpe für Kraftfahrzeuge, mit einem in einem Pumpenraum angeordneten Pumpenrad mit auf einer Pumpenwelle in einem vorderen Pumpenraum angeordneten Schaufeln, und mit einem auf der Pumpenwelle angeordneten magnetischen Innenläufer, welcher in einem von einem Spaltrohrtopf begrenzten hinteren Pumpenraum angeordnet ist, wobei die Pumpenwelle im Boden des Spaltrohrtopfes axial gelagert ist, wobei zwischen dem vorderen Pumpenraum und dem hinteren Pumpenraum Druckausgleichkanäle angeordnet sind, und wobei ein radial außerhalb des Spaltrohrtopfes angeordneter magnetischer Außenläufer mit einer Antriebswelle eines Elektromotors verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (12b) des Spaltrohrtopfes (12) in Richtung des Pumpenraumes (5, 9) gewölbt, die Pumpenwelle (8) an der Stelle der maximalen Wölbung des Topfbodens (12b) gelagert und an den Topfboden (12b) an seiner dem Lager der Pumpenwelle (8) abgewandten Seite eine sich axial erstreckende Aufnahme (15) für ein Lager (16) für die Antriebswelle (14) angeformt ist.

2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbung des Topfbodens (12b) die Form einer Kugelkappe hat.

3. Kreiselpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (12b) und die Wandung (12a) des Spaltrohrtopfes (12) unter Bildung eines Radius (R) ineinander übergehen.

4. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an den Topfboden (12b) eine sich axial in Wölbungsrichtung erstreckende Aufnahme (12c) für die Lagerung der Pumpenwelle (8) angeformt ist.

5. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager für die Antriebswelle (14) als Gleitlager (16) ausgebildet ist.

6. Kreiselpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Außenläufer (11) über eine Metallbuchse (17) mit der Antriebswelle (14) verbunden ist.