EP1526282A1 - Motorpumpenaggregat - Google Patents

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EP1526282A1
EP1526282A1 EP04025166A EP04025166A EP1526282A1 EP 1526282 A1 EP1526282 A1 EP 1526282A1 EP 04025166 A EP04025166 A EP 04025166A EP 04025166 A EP04025166 A EP 04025166A EP 1526282 A1 EP1526282 A1 EP 1526282A1
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EP
European Patent Office
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rotor
ring gear
motor
housing
pump
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EP04025166A
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Franz Arbogast
Ludwig Täubel
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Voith Turbo GmbH and Co KG
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Voith Turbo GmbH and Co KG
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C11/00—Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations
    • F04C11/008—Enclosed motor pump units
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/02—Arrangements of bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/10—Outer members for co-operation with rotary pistons; Casings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0057—Driving elements, brakes, couplings, transmission specially adapted for machines or pumps
    • F04C15/008—Prime movers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0096—Heating; Cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C2/102—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member the two members rotating simultaneously around their respective axes

Definitions

  • the invention relates to a motor pump unit comprising an electric motor and a pump.
  • the motor and pump are nested; the Engine envelops the pupil.
  • EP 0 611 887 A1 describes another motor pump unit. It is the Rotor of the engine, although an independent component, but with the cylinder block a piston pump rotatably connected.
  • the invention is based on the object, a motor pump unit of mentioned type to improve even further, in particular with respect to Manufacturing effort and space requirements.
  • the invention thus starts from a motor pump unit comprising a Electric motor with stator and rotor, an internal gear pump, a ring gear and a pinion, and a housing.
  • the inner one The lateral surface of the rotor encloses the outer circumferential surface of the ring gear. The Both surfaces are close to each other, so that a torque transmission from the rotor to the ring gear. This could be a situation from another Material still be interposed, for example, an insulating Material.
  • the non-rotatable connection can be made by mechanical means be, but also for example by shrinking the stator to the ring gear.
  • the drive of the pump is thus not - as usual - on the pinion shaft, but over the ring gear.
  • the speed of the pinion to the Ratio of the number of teeth of the ring gear to the number of teeth of the pinion greater.
  • the consisting of rotor and ring gear unit is mounted in the housing, namely in flanges that are part of the housing cover - either this molded, or in one piece with these. It can either the ring gear or the Rotor be stored - depending on which of these two components is longer.
  • the bearing of the pinion is also in the said lateral flanges integrated. Due to this design, the ring gear runs in the center of the engine, while the pinion off-center to achieve the necessary eccentricity is arranged.
  • the volume flow of the medium to be demanded and to be compressed runs to the suction side and through the engine, which is cooled. He is streaming finally on the print side. This makes the construction volume strong to reduce.
  • the unit shown in Figure 1 comprises an electric motor with a stator 1 and a rotor 2.
  • the rotor 2 encloses an internal gear pump.
  • an internal gear pump In Figure 1 you can see from this the ring gear 3 and the pinion shaft 4.
  • Motor and internal gear pump are in a housing 5 is arranged. This has a cylindrical wall 5.1 as well two covers 5.2, 5.3 on.
  • the cylindrical wall 5.1 has an inlet 5.1.1 and an outlet 5.1.2.
  • the two covers 5.2, 5.3 are each provided with two flanges, namely a radially outer flange 5.2.1 or 5.3.1 and a radial inner flange 5.2.2 or 5.3.2.
  • the radially outer flanges 5.2.1 and 5.3.1 each carry a bearing 6, 7 for Bearing the ring gear 3 of the pump, while the radially inner flanges 5.2.2 each enclose a bearing 8, 9 for supporting the pinion shaft 4.1.
  • suction flow is not introduced through the frontal lid is, but through the inlet 5.1.1 in the peripheral wall 5.1.
  • the suction flow thus leads first through the electric motor to cool it, and only passes then to the pump. On the print side, it is in reverse order just like that.
  • channels for the pressure flow in the two lids are 5.2 and 5.3 intended.
  • the pump has a relatively large axial length. In any case, it is significantly larger than the axial length of the stator 2.
  • rotor 2 and stator 3 are rotatably connected to each other. This connection is made by connecting the two components with their corresponding surfaces fit tightly and tightly together.
  • the pump has a low axial length. It is significantly smaller than the axial length of the rotor 2.
  • the ratio of the axial lengths between the rotor 2 and pump can - as shown above - be chosen differently. If the pump is relatively long, so As shown in Figures 1 and 2, the unit is mainly for relatively low pressures. On the other hand, if the pump is relatively short, this is suitable Aggregate for generating higher pressures.
  • the ratio of the lengths of Stator 2 and pump can range from 0.2 to 2.5.
  • stator 1 and rotor 2 are the Components of the rotor, namely stator 1 and rotor 2, of the same shape and of the same dimensions. Differently designed are the two pumps and the Casing. This means that in the interests of rational production, the Components of the engine in numerous, otherwise different units to use.
  • liquid Medium such as oil or water
  • gaseous medium such as air or a other gas

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)
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  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Details And Applications Of Rotary Liquid Pumps (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Motorpumpenaggregat mit einem Elektromotor, der einen Stator (1) und einen Rotor (2) aufweist; mit einer Innenzahnradpumpe, die ein Hohlrad (3) und ein Ritzel (4) aufweist; mit einem Gehäuse (5), in welchem die genannten Bauteile in der folgenden Reihenfolge, radial von außen nach innen gesehen, angeordnet sind:
  • Stator (1),
  • Rotor (2),
  • Hohlrad (3),
  • Ritzel (4).
    • Das vorliegende Motorpumpenaggregat weist die folgenden Merkmale auf: Rotor und Hohlrad sind unmittelbar drehfest miteinander verbunden; das Gehäuse weist einen Einlass (5.1.1) und einen Auslass (5.1.2) für ein zu förderndes Medium auf.

    Description

    Die Erfindung betrifft ein Motorpumpenaggregat, umfassend einen Elektromotor und eine Pumpe. Dabei sind Motor und Pumpe ineinander verschachtelt; der Motor umhüllt die Pupe. Auf WO 01/73295 wird verwiesen.
    DE 195 38 278 A1 beschreibt ein ähnliches Motorpumpenaggregat. Dabei ist der Rotor des Elektromotors gleichzeitig das Pumpenrad der Pumpe.
    EP 0 611 887 A1 beschreibt ein weiteres Motorpumpenaggregat. Dabei ist der Rotor des Motors zwar ein eigenständiges Bauteil, aber mit dem Zylinderblock einer Kolbenpumpe drehfest verbunden.
    DE 198 17 162 A1 beschreibt ein Motorpumpenaggregat mit einem im Gehäuse befestigten Stator eines Elektromotors, ferner mit einem Rotor, der neben seiner elektromotorischen Funktion zum Erzeugen eines Drehmoments gleichzeitig der Aufnahme einer rotierenden Hydropumpe dient.
    Aggregate dieser Bauart haben den großen Vorteil, dass sie nur einen minimalen Raum beanspruchen. Sie sind aber noch verbesserungsfähig.
    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Motorpumpenaggregat der genannten Bauart noch weiter zu verbessern, insbesondere bezüglich des Fertigungsaufwandes und des Raumbedarfs.
    Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
    Die Erfindung geht somit von einem Motorpumpenaggregat aus, umfassend einen Elektromotor mit Stator und Rotor, eine Innenzahnradpumpe, die ein Hohlrad und ein Ritzel aufweist, sowie ein Gehäuse.
    Entscheidende Merkmale der Erfindung sind die folgenden:
    Die genannten Bauteile sind, radial von außen nach innen gesehen, in der folgenden Reihenfolge angeordnet:
  • Stator
  • Rotor
  • Hohlrad
  • Ritzel.
    • Ganz wichtig ist, dass Rotor und Hohlrad unmittelbar drehfest miteinander verbunden sind. Es ist somit kein Übertragungsmittel vorgesehen. Die innere Mantelfläche des Rotors umschließt die äußere Mantelfläche des Hohlrades. Die beiden Flächen liegen eng aneinander an, so dass eine Drehmomentübertragung vom Rotor zum Hohlrad erfolgt. Dabei könnte eine Lage aus einem anderen Material noch zwischengefügt sein, beispielsweise aus einem isolierenden Material. Die drehfeste Verbindung kann durch mechanische Mittel hergestellt sein, aber auch beispielsweise durch Aufschrumpfen des Stators auf das Hohlrad.
    Der Antrieb der Pumpe erfolgt somit nicht - wie üblich - über die Ritzelwelle, sondern über das Hohlrad. Hierdurch ist die Drehzahl des Ritzels um das Verhältnis der Anzahl der Zähne des Hohlrades zur Anzahl der Zähne des Ritzels größer.
    Die aus Rotor und Hohlrad bestehende Einheit ist im Gehäuse gelagert, und zwar in Flanschen, die Bestandteile der Gehäusedeckel sind - entweder diesen angeformt, oder einteilig mit diesen. Dabei kann entweder das Hohlrad oder der Rotor gelagert sein - je nachdem, welches dieser beiden Bauteile länger ist.
    Die Lagerung des Ritzels ist ebenfalls in die genannten seitlichen Flansche integriert. Aufgrund dieser Bauweise läuft das Hohlrad im Zentrum des Motors um, während das Ritzel zum Erzielen der notwendigen Exzentrizität außermittig angeordnet ist.
    Der Volumenstrom des zu fordernden und zu verdichtenden Mediums verläuft zur Saugseite und durch den Motor, wobei dieser gekühlt wird. Er strömt schließlich an der Druckseite aus. Damit lässt sich das Bauvolumen stark reduzieren.
    Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin sind zwei Ausführungsformen dargestellt, eine erste mit einer Innenzahnradpumpe großer axialer Baulänge, und eine zweite mit einer Innenzahnradpumpe mit geringer axialer Baulänge.
    Figur 1
    zeigt die erste Ausführungsform des kompletten Motorpumpenaggregats in einem Axialschnitt.
    Figur 2
    zeigt Rotor und Pumpe des Aggregats von Figur 1.
    Figur 3
    zeigt das komplette Motorpumpenaggregat gemäß der zweiten Ausführungsform, wiederum in einem Axialschnitt.
    Figur 4
    zeigt Rotor und Pumpe des Aggregats von Figur 3.
    Das in Figur 1 dargestellte Aggregat umfasst einen Elektromotor mit einem Stator 1 und einem Rotor 2.
    Der Rotor 2 umschließt eine Innenzahnradpumpe. In Figur 1 sieht man von dieser das Hohlrad 3 sowie die Ritzelwelle 4. Motor und Innenzahnradpumpe sind in einem Gehäuse 5 angeordnet. Dieses weist eine zylindrische Wand 5.1 sowie zwei Deckel 5.2, 5.3 auf. Die zylindrische Wand 5.1 weist einen Einlass 5.1.1 sowie einen Auslass 5.1.2 auf.
    Die beiden Deckel 5.2, 5.3 sind jeweils mit zwei Flanschen versehen, nämlich einem radial äußeren Flansch 5.2.1 beziehungsweise 5.3.1 und einem radial inneren Flansch 5.2.2 beziehungsweise 5.3.2.
    Die radial äußeren Flansche 5.2.1 und 5.3.1 tragen jeweils ein Lager 6, 7 zum Lagern des Hohlrades 3 der Pumpe, während die radial inneren Flansche 5.2.2 jeweils ein Lager 8, 9 zum Tragen der Ritzelwelle 4.1 umschließen.
    Man beachte die Pfeile, die den Förderweg des Mediums markieren. Die hellen Pfeile veranschaulichen den Saugstrom, und die dunklen Pfeile den Druckstrom.
    Man beachte, dass der Saugstrom nicht durch die stirnseitigen Deckel eingeleitet wird, sondern durch den Einlass 5.1.1 in der Umfangswand 5.1. Der Saugstrom führt somit zuerst durch den Elektromotor, um diesen zu kühlen, und gelangt erst dann zur Pumpe. Auf der Druckseite verhält es sich in umgekehrter Reihenfolge genau so.
    Wie man sieht, sind Kanäle für den Druckstrom in den beiden Deckeln 5.2 und 5.3 vorgesehen.
    Aus Figur 2 erkennt man wiederum den Rotor 2, das Hohlrad 3 sowie das Ritzel 4.
    Bei der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsform hat die Pumpe eine relativ große axiale Länge. Sie ist jedenfalls deutlich größer als die axiale Länge des Stators 2.
    Gemäß der Erfindung sind Rotor 2 und Stator 3 drehfest miteinander verbunden. Diese Verbindung ist dadurch hergestellt, dass die beiden Bauteile mit ihren entsprechenden Flächen satt und stramm aneinander anliegen.
    Bei der Ausführungsform gemäß der Figur 3 und 4 weist die Pumpe eine geringe axiale Baulänge auf. Sie ist deutlich geringer als die axiale Baulänge des Rotors 2.
    Man erkennt auch hier wiederum Flansche 5.2.2 und 5.2.3. Die Lager 8.9 zum ragen der Ritzelwelle 4.1 umschließen.
    Das Verhältnis der axialen Baulängen zwischen Rotor 2 und Pumpe kann - wie oben dargestellt - unterschiedlich gewählt werden. Ist die Pumpe relativ lang, so wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt, so eignet sich das Aggregat vorwiegend für relativ geringe Drücke. Ist die Pumpe hingegen relativ kurz, so eignet sich das Aggregat zum Erzeugen höherer Drücke. Das Verhältnis der Baulängen von Stator 2 und Pumpe kann in einem Bereich von 0,2 bis 2,5 liegen.
    Wie man sieht, sind bei den beiden hier dargestellten Ausführungsformen die Bauteile des Rotors, nämlich Stator 1 und Rotor 2, von derselben Gestalt und von denselben Abmessungen. Anders gestaltet sind die beiden Pumpen und das Gehäuse. Dies bedeutet, dass sich im Interesse einer rationellen Fertigung die Bauteile des Motors bei zahlreichen, ansonsten unterschiedlichen Aggregaten verwenden lassen.
    Im Folgenden sollen nochmals wesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung herausgestellt werden:
    • Bei dem erfindungsgemäßen Motorpumpenaggregat ist das aktive Bauteil, nämlich das Verdrängerelement Hohlrad mit dem Rotor drehfest verbunden. Es findet somit keine Einleitung von Drehmoment auf die Verdrängerelemente mittels eines Zahnringes oder eines Führungsringes statt. Die Drehmomentübertragung bedarf somit keiner zwischengeschalteten Bauteile.
    • Das Medium fließt durch den gesamten Motor und kühlt diesen. Die Stromführung ist optimal. Der gesamte Motor-Innenraum wird durchströmt.
    • Die integrierte Pumpe besteht allein aus der umlaufenden Einheit, umfassend Hohlrad und Ritzel.
    Es versteht sich, dass jegliches Medium in Betracht kommt, somit ein flüssiges Medium wie Öl oder Wasser und ein gasförmiges Medium wie Luft oder ein anderes Gas.

    Claims (7)

    1. Motorpumpenaggregat;
      1.1 mit einem Elektromotor, der einen Stator (1) und einen Rotor (2) aufweist;
      1.2 mit einer Innenzahnradpumpe, die ein Hohlrad (3) und ein Ritzel (4) aufweist;
      1.3 mit einem Gehäuse (5), in welchem die genannten Bauteile in der folgenden Reihenfolge, radial von außen nach innen gesehen, angeordnet sind:
      Stator (1)
      Rotor (2)
      Hohlrad (3)
      Ritzel (4)
      1.4 Rotor (2) und Hohlrad (3) sind unmittelbar drehfest miteinander verbunden;
      1.5 das Gehäuse weist einen Einlass (5.1.1) und einen Auslass (5.1.2) für ein zu förderndes Medium auf.
    2. Motorpumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsweg derart gestaltet ist, dass das Medium nacheinander die folgenden Bauteile durchströmt:
      2.1 den Einlass (5.1.1), der sich in einer Umfangswand (5.1) des Gehäuses (5) zwischen zwei Gehäusedeckeln (5.2, 5.3) befindet;
      2.2 einen Teil des Stators (1);
      2.3 den Arbeitsraum der Pumpe;
      2.4 einen Teil des Rotors (2);
      2.5 einen Auslass (5.1.2), der sich in der Umfangswand (5.1) zwischen den beiden Gehäusedeckeln (5.2, 5.3) befindet.
    3. Motorpumpenaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Lager (6, 7, 8, 9) der Pumpe von Medium durchströmt sind.
    4. Motorpumpenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Rotor (2) und Hohlrad (3) zum Erzielen einer drehfesten Verbindung unmittelbar oder unter Zwischenschaltung einer Zwischenlage aneinander befestigt sind.
    5. Motorpumpenaggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die drehfeste Verbindung zwischen Rotor (2) und Hohlrad (3) eine Schrumpfverbindung ist.
    6. Motorpumpenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit Rotor (2) - Hohlrad (3) am Hohlrad (3) gelagert ist.
    7. Motorpumpenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit Rotor (2) - Hohlrad (3) am Rotor (2) gelagert ist.
    EP04025166A 2003-10-24 2004-10-22 Motorpumpenaggregat Expired - Lifetime EP1526282B1 (de)

    Applications Claiming Priority (2)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    DE10349752A DE10349752B4 (de) 2003-10-24 2003-10-24 Motorpumpenaggregat
    DE10349752 2003-10-24

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP1526282A1 true EP1526282A1 (de) 2005-04-27
    EP1526282B1 EP1526282B1 (de) 2008-12-10

    Family

    ID=34384461

    Family Applications (1)

    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP04025166A Expired - Lifetime EP1526282B1 (de) 2003-10-24 2004-10-22 Motorpumpenaggregat

    Country Status (4)

    Country Link
    EP (1) EP1526282B1 (de)
    AT (1) ATE417202T1 (de)
    DE (2) DE10349752B4 (de)
    DK (1) DK1526282T3 (de)

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