DE4315826B4 - Motor-Pumpen-Aggregat - Google Patents
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Abstract
Motor-Pumpen-Aggregat
umfassend einen Elektromotor mit einem Motorgehäuse (1), in dem eine Ankerwelle
(4) angeordnet ist, die in einem ersten Lager (10) an einem Ende
des Motorgehäuses
(1) gehalten ist, und mit einem Hauptlager (15), das an einem Lagerschild
(25), im Bereich von einem offenen Ende des Motorgehäuses (1),
gehalten ist, wobei die Ankerwelle (4) durch den Lagerschild (25)
nach außen
in ein Pumpengehäuse (2)
herausragt, und an dem herausragenden Ende ein Nadellager (22) zum
Antrieb von Pumpenkolben (21) aufweist, und wobei in dem Pumpengehäuse (2)
Ein- und Auslassventile vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet,
dass der Lagerschild (25) aus Kunststoff ausgebildet ist, und Bürsten (8)
trägt,
und dass das Hauptlager (15) nur geringfügig in den Lagerschild (25)
eingesteckt ist, und wobei in dem Pumpengehäuse (2) eine Vertiefung (23)
vorgesehen ist, um einen aus dem Lagerschild (25) ragenden Teil
des Hauptlagers (15) aufzunehmen.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Motor-Pumpen-Aggregat umfassend einen Elektromotor mit einem Motorgehäuse, in dem eine Ankerwelle angeordnet ist, die in einem ersten Lager an einem Ende des Motorgehäuses gehalten ist, und mit einem Hauptlager, das an einem Lagerschild im Bereich von einem offenen Ende des Motorgehäuses gehalten ist, wobei die Ankerwelle durch den Lagerschild nach außen in ein Pumpengehäuse herausragt, und an dem herausragenden Ende ein Nadellager zum Antrieb von Pumpenkolben aufweist, und wobei in dem Pumpengehäuse Ein- und Auslassventile vorgesehen sind.
- Aus der nächstkommenden
DE 41 18 950 A1 ist ein Motor-Pumpen-Aggregat bekannt, dessen zylindrische Ankerwelle in zwei exzentrischen Lagern angeordnet ist, wobei das erste exzentrische Lager in dem Motorgehäuse angeordnet ist, und wobei das Hauptlager in einen Flansch von einem massiven Guß-Lagerschild eingepresst ist. Der Flansch dient der Ausrichtung des Elektromotors in Relation zu der Radialkolbenpumpe, indem dieser in eine Flanschaufnahme eingepresst ist. Wenn das Motorgehäuse mit dem Lagerschild zu einer festen Einheit verbunden wird, kann daran gedacht werden, den Elektromotor zu Prüfzwecken in Betrieb zu nehmen, ohne den Flansch in die Flanschaufnahme von der Radialkolbenpumpe einsetzen zu müssen. Jedoch ist keine einfache Verbindung zwischen Elektromotor und Pumpe ermöglicht, und es ist insbesondere eine hochgenaue Bearbeitung von dem Lagerschild erforderlich. - Aus der
DE 23 60 182 A1 ist ein Elektromotor mit einem Untersetzungsgetriebe bekannt, dessen Läuferwelle in Buchsen aus Sinterwerkstoff an beiden Seiten einer Schnecke gelagert ist. An einer Motorhalterung ist ein Bürstenhalter vorgesehen. Es wird vorgeschlagen, für ein freies Ankerwellenende auf eine Lagerung zu verzichten. Wegen der tragenden Funktion von dem Getriebegehäuse kann der Elektromotor nur auf seine Funktionstüchtigkeit überprüft werden, wenn Motor und Getriebe miteinander verbunden sind. Anderenfalls ist mit einer Beschädigung von dem Elektromotor zu rechnen. - Aus der
DE 41 28 110 A1 ist ein Elektromotor mit einer, an der Ankerwelle angebrachten, Schnecke bekannt, wobei drei Gleitlager vorgesehen sind. Um infolge Ankerwellendurchbiegung eine statische Überbestimmung der drei Gleitlager zu vermeiden, wird vorgeschlagen, ein ankerseitiges, äußeres Lager selbsteinstellend auszubilden, so dass Fluchtungsfehler automatisch ausgeglichen werden. - Der
US 4 551 074 A ist ein elektromotorisch angetriebenes Kompressoraggregat entnehmbar, wobei zwecks Lagerung einer Ankerwelle ein Blechlagerschild eine Lageraufnahme für ein einziges Gleitlager mit stufig ausgebildeter Mantelfläche aufweist. Ein Abschnitt von dem Gleitlager ist in einer Lageraufnahme von einem Getriebegehäuse aufgenommen. Ferner ist der Blechlagerschild in ein zylindrisches Motorgehäuse eingesteckt, welches Magnete mit definiertem Luftspalt in Relation zu einer Ankerwelle hält. An einem frei auskragenden Ankerwellenende – entfernt von dem Kompressor – befindet sich ein Kommutierungsmechanismus. Die Lageraufnahmen sind hochpräzise sowie konzentrisch auszubilden, weil anderenfalls bei Aggregatzusammenbau – infolge Deformation von dem Motorgehäuse – eine Beeinträchtigung von dem Luftspalt zu befürchten ist. - Aus der
DE 32 30 666 A1 geht ein Elektromotor mit an einem Lagerschild aus Kunststoffwerkstoff arretierten Bürsten hervor. Einzelheiten zur Lagerungskonstruktion, Verbindung und Prüfung bei einem Motor-Pumpen-Aggregat sind dieser Schrift jedoch nicht zu entnehmen. - Es ist Aufgabe der Erfindung, für ein Motor-Pumpen-Aggregat dessen Ankerwelle im Normalbetrieb ausreichend abgestützt ist, und wobei ein beschädigungsfreier Probebetrieb (Testphase) des Elektromotors ohne Pumpe möglich ist, Lösungen anzubieten, damit der Motor und das Pumpengehäuse einfach miteinander verbunden werden können, und wobei eine hochpaßgenaue Bearbeitung von dem Lagerschild des Motor-Pumpen-Aggregates nicht nötig ist.
- Die Aufgabe wird für ein gattungsgemäßes Motor-Pumpen-Aggregat gelöst, indem der Lagerschild aus Kunststoff ausgebildet ist, und Bürsten trägt, und dass das Hauptlager nur geringfügig in den Lagerschild eingesteckt ist, und wobei in dem Pumpengehäuse eine Vertiefung vorgesehen ist, um einen aus dem Lagerschild ragenden Teil des Hauptlagers aufzunehmen.
- Der Lagerschild ist aus Kunststoff ausgebildet und trägt die Bürsten sowie das Hauptlager, welches zu einem Teil in den Lagerschild aufgenommen ist, jedoch zum überwiegenden Teil aus diesem herausragt. Der herausragende Teil des Hauptlagers ist in einer Vertiefung vom Pumpengehäuse aufgenommen. Im Normalbetrieb werden somit die Kräfte, die auf das Hauptlager wirken, auf das Pumpengehäuse geleitet. Für den Probebetrieb wird das Hauptlager von dem Lagerschild gehalten, welcher gleichzeitig als Bürstenhalter fungiert. Das Hauptlager ist also mit dem Lagerschild des Motors verbunden, stützt sich aber am Pumpengehäuse ab, wenn Motor und Pumpengehäuse miteinander verbunden sind. Daher werden im Normalbetrieb die Kräfte, die auf das Hauptlager wirken, unter Umgehung vom Lagerschild auf das Pumpengehäuse geleitet. Für den Probebetrieb ist das Hauptlager dagegen ausreichend von dem Lagerschild aus Kunststoff gehalten.
- Da das erste Lager nur geringe Kräfte aufnehmen muß, reicht eine einfache Konstruktion dieses Lagers aus. Dazu besteht es vorzugsweise aus einem tonnenförmigen Zapfen, der in einer Bohrung geführt wird Vorzugsweise ist der Zapfen am Motorgehäuse mittels einer Niet befestigt. Die Bohrung ist eine axiale Sackbohrung in der Motorwelle, die sich zu einer Stirnseite hin öffnet. Das zweite und dritte Lager (Haupt- und Pumpenlager) können als Wälz- oder Gleitlager ausgebildet werden.
- Prinzipiell kann das Motorgehäuse aber auch eine in das Gehäuseinnere hinein sich öffnende Vertiefung aufweisen, in der das Hauptlager angeordnet ist. Diese Vertiefung entspricht einer Erhöhung nach außen, die in eine entsprechende Vertiefung des Pumpengehäuse einsteckbar ist. Auf diese Weise wird ebenfalls erreicht, daß die Lagerkräfte letztlich am Pumpengehäuse abgestützt werden.
- Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, daß in dem Gehäuse der Pumpe ein drittes Lager (Pumpenlager) für die Ankerwelle angeordnet ist. Das Hauptlager und das dritte Lager sind derart ausgestaltet, daß sie im Wesentlichen alle Kräfte, die während des Normalbetriebs des Aggregats auf die Ankerwelle ausgeübt werden, aufzunehmen vermögen. Weiterhin soll das erste Lager so ausgebildet sein, daß es zusammen mit dem Hauptlager die Kräfte aufnimmt, die in einem Probebetrieb des Motors auftreten. Das Hauptlager und das dritte Lager (Haupt- und Pumpenlager) können als Wälz- oder Gleitlager ausgebildet werden.
- Die Erfindung soll im folgenden anhand zweier Ausführungsbeispiele, dargestellt in zwei Figuren, näher erläutert werden.
-
1 zeigt ein Motor-Pumpen-Aggregat im Schnitt. Es besteht aus einem Motorgehäuse1 und einem Pumpengehäuse2 . Diese sind durch Schrauben3 , von denen eine gezeigt ist, miteinander verbunden. Durch beide Gehäuse hindurch erstreckt sich eine Ankerwelle4 . Das Motorgehäuse1 ist im Wesentlichen symmetrisch zur Ankerwelle4 . Bei dem Pumpengehäuse2 handelt es sich um einen Block mit mehreren Bohrungen, die u.a. auch Pumpenkolben21 enthalten. - Es können aber auch (hier nicht dargestellte) Ventile in dem Pumpengehäuse
2 vorgesehen sein, mit deren Hilfe eine Steuerung des durch die Pumpe hervorgerufenen Druckmittelstroms bewirkt wird. - Innerhalb des Motorgehäuses
1 trägt die Ankerwelle4 einen Anker5 mit Wicklungen6 . Weiterhin ist ein Kollektor7 vorgesehen, über den die Wicklungen6 mit Strom versorgt werden. Bürsten8 kontaktieren den Kollektor7 . Die Bürsten8 sind am Lagerschild des Motorgehäuses1 befestigt. Im Motorgehäuse1 angeordnet sind Permanentmagnete9 , die in Wechselwirkung mit den durch die Wicklungen6 erzeugten Magnetfelder den Motor antreiben. - Die Ankerwelle
4 ist in drei Punkten gelagert. Das erste Lager oder Hilfslager10 besteht aus einem tonnenförmigen Zapfen11 , der mittels einer Niet12 am Boden13 des Motorgehäuses1 befestigt ist, der dem Pumpengehäuse2 abgewandt ist. Der Zapfen11 erstreckt sich axial in den Innenraum des Motorgehäuses1 hinein. - Die Ankerwelle
4 weist eine Sackbohrung14 auf, die axial zur Ankerwelle4 verläuft und sich zu einer Stirnseite der Ankerwelle4 hin öffnet, die dem Boden13 gegenüberliegt. Der Zapfen11 ragt in diese Sackbohrung14 hinein, wobei ein Außendurchmesser des Zapfens11 etwas kleiner ist als ein Innendurchmesser der Sackbohrung14 . Auf diese Weise ist ein einfaches Hilfslager10 realisiert. - Das zweite Lager oder Hauptlager
15 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Kugellager realisiert. Der äußere Lagerring16 des Kugellagers steckt in einer Ausnehmung17 im Motorgehäuse1 , die sich nach außen hin öffnet. Die Ausnehmung17 ist nicht sehr tief, so daß das Lager15 aus dem Motorgehäuse1 herausragt. Durch das Hauptlager15 hindurch reicht die Ankerwelle4 nach außen und weist an ihrem herausragenden Ende einen Pumpenexzenter18 auf. - Noch weiter außen ist die Ankerwelle
4 in einem dritten Lager (Pumpenlager19 ) gehalten. Dieses Lager ist in diesem Ausführungsbeispiel als Nadellager ausgebildet. Es befindet sich vollständig in einer Bohrung im Pumpengehäuse2 . Kräfte auf dieses Lager werden vollständig vom Pumpengehäuse2 aufgenommen. - In dem Pumpengehäuse
2 befinden sich quer zur Ankerwelle4 Bohrungen20 , in denen Pumpenkolben21 geführt sind. Die Pumpenkolben21 bilden in bekannter Weise zusammen mit Ein- und Auslaßventilen eine Pumpe. Die Pumpenkolben21 sind über ein Nadellager22 an dem Pumpenexzenter18 der Ankerwelle4 abgestützt. Die drehende Ankerwelle4 versetzt die Pumpenkolben21 mittels des Pumpenexzenters18 in eine Hin- und Herbewegung. - Das Pumpengehäuse
2 weist eine Vertiefung23 auf, die, wenn Motorgehäuse1 und Pumpengehäuse2 miteinander verbunden sind, der Ausnehmung17 am Motorgehäuse1 gegenüberliegt. Das Hauptlager2 wird in der Ausnehmung17 bzw. der Vertiefung23 gehalten, wobei aber das Hauptlager2 über einen wesentlich größeren Teil seiner Länge im Pumpengehäuse2 steckt, so daß Kräfte, die auf das Hauptlager15 wirken, im Wesentlichen vom Pumpengehäuse2 abgestützt werden. - Wichtig ist aber, daß das Hauptlager
15 mit dem Motorgehäuse1 verbunden ist. Wenn also Motorgehäuse1 und Pumpengehäuse2 voneinander getrennt sind, befindet sich das Hauptlager15 am Motorgehäuse1 . - Da die Kräfte auf das Hauptlager
15 , wie schon erläutert, im Wesentlichen vom Pumpengehäuse2 abgestützt werden, kann das Motorgehäuse1 wie folgt ausgebildet werden. Es besteht aus einem Topf24 , der zum Pumpengehäuse2 hin offen ist. Hier wird das Motorgehäuse1 durch ein Lagerschild25 abgeschlossen. Der Lagerschild25 kann, da er keine großen Kräfte aufnehmen muß, aus Kunststoff hergestellt sein. - Er ist ebenfalls topfförmig und wird in den Topf
24 des Motorgehäuses1 hineingesteckt, und zwar derart, daß die jeweils offenen Seiten einander zugewandt sind. Damit der Lagerschild25 nicht vollständig in den Topf24 des Motorgehäuses1 hineinrutscht, sind Nasen26 vorgesehen, die über einen Innendurchmesser des Topfes24 des Motorgehäuses1 hinausragen und zwischen einem Bund27 am Motorgehäuse1 und dem Pumpengehäuse2 eingeklemmt werden. - Durch einen nach außen ragenden Bund
27 werden die Schrauben3 hindurchgesteckt, die das Motorgehäuse1 mit dem Pumpengehäuse2 verbinden. - In der
2 ist eine etwas andere Ausführungsform des Motorgehäuses1 dargestellt. - Das Motorgehäuse
1 besteht wiederum aus einem Topf24 , der sich aber nicht zum Pumpengehäuse2 , sondern von diesem weg öffnet. Die offene Seite des Topfes24 ist durch einen Deckel30 verschlossen, wobei das Hilfslager10 an dem Deckel30 befestigt ist. Der Boden31 des Topfes24 weist eine Ausbeulung32 auf, die sich nach außen erstreckt und sich nach innen öffnet. Die Öffnung hat einen gerade so großen Durchmessers, daß das Hauptlager15 aufgenommen werden kann, Da die Ausbeulung32 sich nach außen erstreckt, paßt sie gerade in die Ausnehmungen23 im Pumpengehäuse2 hinein. D.h., daß das Motorgehäuse1 mit seiner Ausbeulung32 in das Pumpengehäuse2 eingesteckt wird. Dies hat zur Folge, daß die Kräfte auf das Hauptlager15 wiederum im Wesentlichen vom Pumpengehäuse2 abgestützt werden, Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Schrauben3 , mit denen das Motorgehäuse1 am Pumpengehäuse2 befestigt wird, sich im Inneren des Motorgehäuses1 befinden. In den anderen Merkmalen entspricht die Ausführung nach1 der Ausführung nach2 . - Das Pumpengehäuse
2 ist entsprechend1 angeordnet und wurde daher nicht erneut dargestellt.
Claims (7)
- Motor-Pumpen-Aggregat umfassend einen Elektromotor mit einem Motorgehäuse (
1 ), in dem eine Ankerwelle (4 ) angeordnet ist, die in einem ersten Lager (10 ) an einem Ende des Motorgehäuses (1 ) gehalten ist, und mit einem Hauptlager (15 ), das an einem Lagerschild (25 ), im Bereich von einem offenen Ende des Motorgehäuses (1 ), gehalten ist, wobei die Ankerwelle (4 ) durch den Lagerschild (25 ) nach außen in ein Pumpengehäuse (2 ) herausragt, und an dem herausragenden Ende ein Nadellager (22 ) zum Antrieb von Pumpenkolben (21 ) aufweist, und wobei in dem Pumpengehäuse (2 ) Ein- und Auslassventile vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerschild (25 ) aus Kunststoff ausgebildet ist, und Bürsten (8 ) trägt, und dass das Hauptlager (15 ) nur geringfügig in den Lagerschild (25 ) eingesteckt ist, und wobei in dem Pumpengehäuse (2 ) eine Vertiefung (23 ) vorgesehen ist, um einen aus dem Lagerschild (25 ) ragenden Teil des Hauptlagers (15 ) aufzunehmen. - Motor-Pumpen-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerwelle (
4 ) an ihrem herausragenden Teil einen Pumpenexzenter (18 ) aufweist. - Motor-Pumpen-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Pumpengehäuse (
2 ) ein drittes Lager (19 ) für die Ankerwelle (4 ) angeordnet ist, wobei das Hauptlager (15 ) und das dritte Lager (19 ) derart ausgebildet sind, dass sie im Wesentlichen alle Kräfte aufnehmen, die im Normalbetrieb auf die Ankerwelle (4 ) ausgeübt werden, und dass das erste Lager (10 ) so ausgestaltet ist, dass es zusammen mit dem Hauptlager (15 ) die Kräfte aufnimmt, die beim Probebetrieb des Motors auftreten. - Motor-Pumpen-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lager (
10 ) aus einem tonnenförmigen Zapfen (11 ) besteht, der in einer Bohrung (14 ) angeordnet ist. - Motor-Pumpen-Aggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der tonnenförmige Zapfen (
11 ) mittels einer Niet (12 ) am Motorgehäuse (1 ) befestigt ist und dass die Bohrung als axiale Sackbohrung (14 ) in der Ankerwelle (4 ) ausgebildet ist und sich zu einer Stirnseite der Ankerwelle (4 ) hin öffnet. - Motor-Pumpen-Aggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptlager (
15 ) und das dritte Lager (19 ) als Wälz – oder Gleitlager ausgebildet sind. - Motor-Pumpen-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptlager (
15 ) einen äußeren Lagerring (16 ) aufweist, der in einer Ausnehmung (17 ) am Motorgehäuse (1 ) über eine Teillänge eingesteckt ist, so dass der Lagerring (16 ) aus dem Motorgehäuse (1 ) herausragt, und daß im Pumpengehäuse (2 ) eine entsprechende Vertiefung (23 ) vorgesehen ist, in der der herausragende Teil des Lagerrings (16 ) einsteckbar ist.
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