EP1914381B1

EP1914381B1 - Fördereinrichtung, insbesondere zum Fördern von Brennstoff zu einem Fahrzeugheizgerät

Info

Publication number: EP1914381B1
Application number: EP20070018128
Authority: EP
Inventors: Michael Humburg
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 2006-10-17
Filing date: 2007-09-14
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2027-09-14
Also published as: DE102006048989A1; EP1914381A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fördereinrichtung, insbesondere zum Fördern von Brennstoff zu einem Fahrzeugheizgerät, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der EP 0 617 753 B1 ( EP-A-0617753 ) ist eine Rotationskolbenpumpe bekannt, bei welcher in einem Gehäuse mit zylindrischer und zu einer Rotationsachse koaxialer Innenumfangsfläche ein Rotationskolben angeordnet ist. Der Rotationskolben weist in Umfangsrichtung aufeinander folgend mehrere in Richtung der Rotationsachse langgestreckte Erhebungsbereiche auf, die sich bis an die Innenumfangsfläche des Gehäuses heranerstrecken, so dass zwischen jeweils in Umfangsrichtung unmittelbar aufeinander folgenden Erhebungsbereichen ein Fördervolumenbereich gebildet ist. Der Rotationskolben ist auf einer in das Gehäuse sich erstreckenden Antriebswelle getragen, welche durch einen außerhalb der Gehäuses bzw. axial folgend auf das Gehäuse angeordneten Antrieb zur Drehung anzutreiben ist.
Eine Fördereinrichtung gemäß dem Ob begriff des Anspruchs 1 ist aus der WO 93/13296 (= EP-A-0 617 753 ) bekannt. Bei dieser bekannten Fördereinrichtung ist der um eine Rotationsachse drehbare Kolben auf einer diesen zur Drehung antreibenden Antriebswelle drehfest getragen und über diese gelagert. Diese Antriebswelle ist zur Innenumfangsfläche einer Gehäuseaußenwandung koaxial angeordnet.
Die GB-A-2 379 482 offenbart einen hydraulischen Motor mit einem in einem Gehäuse angeordneten Rotationskolben. Dieser ist ringartig ausgebildet und ist an seinem radial inneren Bereich über zwei in axialem Abstand zueinander angeordnete Lager an dem Gehäuse zur Drehung um eine Rotationsachse gelagert.
Die BE 414 448 offenbart eine Fördereinrichtung mit einem in einem Gehäuse zur Drehung angetriebenen und dabei fluidfördernden Kolben. Dieser ist auf einer am Gehäuse drehbar getragenen Welle drehfest gehalten und durch diese zur Drehung angetrieben.
Die DE 87 08 465 U1 offenbart eine mit einem Rotationskolben ausgebildete Fördereinrichtung. Der Rotationskolben ist in einem Gehäuse auf einer Antriebswelle drehfest getragen, die wiederum in stirnseitigen Gehäusewandungen gelagert ist.
Die JP 62 067 286 A offenbart eine Pumpe mit einem Rotationskolben mit grundsätzlich kreisrundem Außenumfang. Im radial äußeren Bereich des Kolbens sind radial bezüglich einer Rotationsachse verlagerbare Blätter vorgesehen, die einen im Wesentlichen fluiddichten Abschluss bezüglich einer Innenumfangsoberfläche einer Gehäuseaußenwandung herstellen können. Im Innenumfangsbereich des ringartig ausgebildeten Kolbens ist eine Spulenanordnung eines Antriebsmotors vorgesehen.
Die JP 10 184 568 A offenbart eine Pumpe mit einem Rotationskolben, der auf einer zu einer Rotationsachse konzentrisch angeordneten und am Gehäuse fest getragenen Welle über ein Lager drehbar getragen ist.
Die DE 25 03 575 A1 offenbart ein Mehrwegeventil mit einer darin integrierten Pumpe. Diese Pumpe umfasst einen zu einer grundsätzlich kreisringartig ausgestalteten Innenumfangswandung exzentrisch angeordneten Ringkolben mit ebenfalls kreisartigem Außenumfang. Im radial äußeren Bereich dieses Ringkolbens sind radial verlagerbare Blätter angeordnet, die einen fluiddichten Abschluss bezüglich der Gehäuseaußenumfangswandung herstellen.
Die GB 191209282 offenbart einen Druckfluidmotor mit einem in einem grundsätzlich kreisringartigen Gehäuse angeordneten Rotor. Am Gehäuse sind nach radial innen vorgespannte Blätter angeordnet, die gegen eine Außenumfangsfläche des Rotors vorgespannt sind. Der Rotor ist über zwei in axialem Abstand liegende Lager bezüglich des Gehäuses getragen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine mit einem rotierenden Kolben ausgebildete Fördereinrichtung, insbesondere zum Fördern von Brennstoff zu einem Fahrzeugheizgerät vorzusehen, welche bei einfachem Aufbau eine geringe Baugröße aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Fördereinrichtung, insbesondere zum Fördern von Brennstoff zu einem Fahrzeugheizgerät gemäß Anpruch 1. Diese umfasst ein Gehäuse mit einer zu einer Rotationsachse im Wesentlichen konzentrischen Gehäuseaußenwandung und einer zur Rotationsachse im Wesentlichen konzentrischen Gehäuseinnenwandung, wobei zwischen der Gehäuseaußenwandung und der Gehäuseinnenwandung ein Ringraum gebildet ist, einen in dem Ringraum um die Rotationsachse drehbar angeord-neten Ringkolben, welcher mit seinem radial inneren Bereich im Bereich einer Außenumfangsfläche der Gehäuseinnenwandung liegt und in seinem radial äußeren Bereich eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinander folgenden und in Richtung der Rotationsachse langgestreckten Erhebungsbereichen aufweist, welche im Bereich einer Innenumfangsfläche der Gehäuseaußenwandung enden, wobei zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Erhebungsbereichen ein Fördervolumenbereich gebildet ist, sowie eine Elektro-Antriebsanordnung mit einer im Wesentlichen in einem von der Gehäuseinnenwandung umgebenen Raumbereich angeordneten Statoranordnung und einer mit dem Ringkolben rotierenden und in Magnetwechselwirkung mit der Statoranordnung bringbaren Rotoranordnung.
Bei der erfindungsgemäßen Fördereinrichtung ist also der Ringkolben, welcher im Förderbetrieb um die Rotationsachse rotiert, nicht auf einer mit diesem festgekoppelten und zur Drehung angetriebenen Welle getragen, sondern ist in dem zwischen der Gehäuseaußenwandung und der Gehäuseinnenwandung gebildeten Ringraum eingeschlossen und ohne jedwede feste Kopplung zu einer Antriebswelle drehbar. Der Antrieb erfolgt durch die magnetische Wechselwirkung zwischen der ebenfalls innerhalb des Gehäuses, nämlich in dem von der Gehäuseinnenwandung umschlossenen Raum, angeordneten Statoranordnung mit der am Ringkolben vorgesehenen Rotoranordnung. Auf diese Art und Weise ist es einerseits nicht erforderlich, eine fluiddichte Durchführung für eine Antriebswelle in das Gehäuse vorzusehen, und kann andererseits auf den axialen Anbau eines Antriebs für eine Welle verzichtet werden.
Weiter ist vorgesehen, dass der Ringkolben mit seinen Erhebungsbereichen an der Innenumfangsfläche der Gehäuseaußenwandung zur Drehung um die Rotationsachse gelagert ist. Durch diese Lagerung an der Innenumfangsfläche der Gehäuseaußenwandung wird gleichzeitig auch ein im Wesentlichen fluiddichter Abschluss der Fördervolumenbereiche generiert. Am radial inneren Bereich kann der Ringkolben dann zur Außenoberfläche der Gehäuseinnenwandung einen geringen, spaltartigen Zwischenraum aufweisen, der eine Überbestimmung und somit Zwängungen vermeidet, gleichzeitig jedoch eine ausreichend starke magnetische Wechselwirkung zwischen der Statoranordnung und der Rotoranordnung gewährleistet.
Die Statoranordnung kann eine Mehrzahl von eine sternartige Konfiguration bereitstellenden Anker/Spulen-Bereichen umfassen, wobei diese Anker/Spulen-Bereiche derart orientiert sein können, dass bei Erregung in einem radial äußeren Endbereich derselben, je nach Polung, ein magnetischer Nordpol oder ein magnetischer Südpol entsteht.
Um den Aufbau möglichst einfach und unempfindlich zu halten, wird vorgeschlagen, dass die Rotoranordnung eine Mehrzahl von an dem Ringkolben nahe der Außenumfangsfläche der Gehäuseinnenwandung vorgesehenen und in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Permanentmagneten umfasst. Bei Erregung der Statoranordnung bzw. der Anker/Spulen-Bereiche derselben wird also eine magnetische Wechselwirkung zwischen diesen Anker/Spulen-Bereichen und den mit dem Ringkolben rotierenden Permanentmagneten generiert, wodurch eine Vortriebskraft erzeugt werden kann.
Um im Rotationsbetrieb des Ringkolbens die um die Rotationsachse sich bewegenden Fördervolumenbereiche mit dem zu fördernden Medium zu füllen bzw. dieses auch wieder abziehen zu können, wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein Einlasskanal durch die Gehäuseaußenwandung hindurch zu dem Ringraum offen ist und wenigstens ein Auslasskanal durch die Gehäuseaußenwandung hindurch zum Ringraum offen ist.
Um dafür Sorge zu tragen, dass insbesondere bei Pumpwirkung das in den Fördervolumenbereich eingeschlossene Medium zwangsweise in den wenigstens einen Auslasskanal gefördert wird, wird vorgeschlagen, dass ein in Umfangsrichtung auf den wenigstens einen Auslasskanal folgender, radial bewegbarer Schieber gegen eine Außenoberfläche des Ringkolbens vorgespannt ist.
Weiter ist es möglich, dass der Umfangsabstand desjenigen Bereichs, in welchem der wenigstens eine Einlasskanal zu dem Ringraum offen ist, zu demjenigen Bereich, in welchem der wenigstens eine Auslasskanal zu dem Ringraum offen ist, größer ist, als der Umfangsabstand der Scheitelbereiche zweier in Umfangsrichtung unmittelbar aufeinander folgender Erhebungsbereiche. In diesem Fall ist sichergestellt, dass der wenigstens eine Einlasskanal und der wenigstens eine Auslasskanal in keiner Drehpositionierung des Ringkolbens über einen Fördervolumenbereich unmittelbar in Verbindung kommen können.
Wenn das Gehäuse zwei in Richtung der Rotationsachse aufeinander folgende und miteinander fest verbundene Gehäuseelemente umfasst, kann einerseits der Aufbau sehr einfach gehalten werden, andererseits ist dafür gesorgt, dass lediglich in einem einzigen Bereich, nämlich dort, wo die beiden Gehäuseelemente aneinander anliegen, für einen dichten Abschluss gesorgt werden muss.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: eine Querschnittansicht einer erfindungsgemäß aufgebauten Fördereinrichtung, geschnitten quer zu einer Rotationsachse;
Fig. 2: die in Fig. 1 dargestellte Fördereinrichtung in einer anderen Drehpositionierung eines Ringkolbens;
Fig. 3: eine Schnittansicht der in Fig. 1 gezeigten Fördereinrichtung, geschnitten längs einer Linie III - III in Fig. 1;
Fig. 4 bis 8: in prinzipartiger Darstellung die erfindungsgemäße Fördereinrichtung in verschiedenen Betriebsphasen;
Fig. 9: eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht einer alternativ ausgestalteten Fördereinrichtung.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine erfindungsgemäß aufgebaute Fördereinrichtung 10, mit welcher beispielsweise flüssiger Brennstoff von einem Brennstoffreservoir zu einem Brenner eines mit Brennstoff betriebenen Fahrzeugheizgerätes geleitet werden kann.
Die Fördereinrichtung 10 umfasst ein allgemein mit 12 bezeichnetes Gehäuse, das, wie in Fig. 3 erkennbar, aus zwei Gehäuseelementen 14 und 16 zusammengesetzt sind. Diese beiden Gehäuseelemente 14 und 16 sind an einer zu einer Rotationsachse R beispielsweise senkrecht stehenden Trennebene E aneinander angesetzt und miteinander beispielsweise durch Verklebung, Verlötung, Verschweißung oder in sonstiger Art und Weise fluiddicht verbunden. Insbesondere können bei derartigem Aufbau die beiden Gehäuseteile 14, 16 mit zueinander im Wesentlichen identischem, bezüglich der Trennebene E jedoch spiegelsymmetrischem Aufbau bereitgestellt werden.
Das mit den beiden Gehäuseelementen 14 und 16 aufgebaute Gehäuse 12 weist eine Gehäuseaußenwand 18 im Wesentlichen konzentrisch zur Rotationsachse R und eine Gehäuseinnenwand 20 auf, die zur Rotationsachse R ebenfalls konzentrisch liegt. Zwischen diesen beiden Gehäusewandungen 18, 20 ist somit ein Ringraum 22 gebildet, in welchem ein Ringkolben 24 aufgenommen ist. Jedes der Gehäuseelemente 14, 16 weist weiter eine Stirnwandung 15, 17 auf, wobei diese Stirnwandungen 15, 17 einerseits den Ringraum 22 in axialer Richtung abschließen, und andererseits einen radial innerhalb der Gehäuseinnenwandung 20 gebildeten Raumbereich 52 abschließen.
Der Ringkolben 24 liegt mit seinem radial inneren Bereich einer Außenumfangsfläche 26 der Gehäuseinnenwandung 20 gegenüber liegend angeordnet. In seinem radial äußeren Bereich weist der Ringkolben 22 eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung mit Abstand zueinander liegenden und in Richtung der Rotationsachse R sich über die Länge des Ringkolbens 24 erstreckende Erhebungsbereiche 28 auf. Diese Erhebungsbereiche 28 bilden in Umfangsrichtung zwischen sich Einsenkungen 30, die zusammen mit einer Innenumfangsfläche 32 der Gehäuseaußenwandung 18 Fördervolumenbereiche 34 begrenzen.
Es ist möglich, in den Erhebungsbereichen 28 nach radial außen offene, spaltartige Einsenkungen 38 bereitzustellen, wie in Fig. 1 links erkennbar, in welchen ein klingenartiges Dichtungselement 40 aufgenommen ist. Im Drehbetrieb des Ringkolbens 34 wird dieses durch Fliehkrafteinwirkung nach radial außen gedrängt und liegt somit an der Innenumfangsfläche 32 dichtend an. Auch geringste Fertigungstoleranzen können auf Grund der radialen Bewegbarkeit des Dichtungselements 40 ausgeglichen werden. Das zu fördernde Medium, also beispielsweise Dieselkraftstoff, sieht insbesondere im Kontakt der Erhebungsbereiche 28 bzw. der Dichtungselemente 40 zur Innenumfangsfläche 32, jedoch auch zur Außenumfangsfläche 20 eine Schmierwirkung vor.
Ein Einlasskanal 42 ist über eine Öffnung 44 zum Ringraum 22 offen. Ein dem Einlasskanal 42 unmittelbar benachbarter Auslasskanal 46 ist über eine in Bewegungsrichtung bzw. Drehrichtung des Ringkolbens 22 der Öffnung 44 unmittelbar vorangehende Öffnung 48 zum Ringraum offen. Zwischen dem Auslasskanal 46 und dem Einlasskanal 42 ist ein Schieber 50 vorgesehen, der durch die Wirkung einer Vorspannfeder 52 nach radial innen und gegen die Außenoberfläche 54 des Ringkolbens 24 gepresst wird. Dieser Schieber 50 stellt bei der in Fig. 1 erkennbaren Anordnung, bei welcher die beiden Öffnungen 44 und 48 des Einlasskanals 42 bzw. des Auslasskanals 46 in Rotationsrichtung unmittelbar aufeinander folgend, eine zuverlässige Trennung des Einlasskanals 42 und des Auslasskanals 46 voneinander sicher, und zwar auch dann, wenn ein Fördervolumenbereich 34 sowohl zum Einlasskanal 42 als auch zum Auslasskanal 46 offen ist. Dieser Zustand ist in Fig. 2 gezeigt. In dieser Betriebsphase wird also über die Öffnung 44 zu förderndes Fluid in dem hier oben liegenden Fördervolumenbereich 34 aufgenommen bzw. angesaugt, während aus dem der Öffnung 48 zugewandt liegenden Bereich dieses Fördervolumenbereichs Fluid durch die Öffnung 48 hindurch in den Auslasskanal 46 gefördert wird. Dabei hat der Schieber 50 auch die Funktion, dass mit fortschreitender Bewegung des Ringkolbens 24 durch die Anlage des Schiebers 50 an der Außenoberfläche 54 das zur Verfügung stehende Volumen des Fördervolumenbereichs immer kleiner wird und somit das darin enthaltene Fluid zwangsweise in den Auslasskanal 46 treten muss. Zu diesem Zwecke ist es vorteilhaft, dass der Schieber 50 eine Erstreckungslänge in Richtung der Rotationsachse R aufweist, die näherungsweise auch der Erstreckungslänge des Ringkolbens 24 bzw. der Fördervolumenbereiche 34 entspricht. Um dabei dann, wenn ein Dichtungselement 40, wie in Fig. 1 links erkennbar, an den Erhebungsbereichen 28 vorgesehen ist, ein Verhaken dieses Dichtungselements 40 mit dem Schieber 50 zu vermeiden, kann an den Umfangsenden des Ringkolbens 24 die Innenumfangsfläche 32 in Umfangsrichtung vollständig durchlaufend geschlossen sein, so dass dort zwangsweise dafür gesorgt ist, dass das Dichtungselement 40 in seiner so weit als möglich in die Aussparung 38 eingeschobenen Positionierung gehalten ist.
Um den Ringkolben 24 zur Drehung um die Rotationsachse R anzutreiben, ist eine allgemein mit 50 bezeichnete Elektro-Antriebsanordnung vorgesehen. Diese umfasst in dem von der Gehäuseinnenwandung 20 umschlossenen Raumbereich 52 eine Statoranordnung 54. Im dargestellten Beispiel weist die Statoranordnung 54 vier mit einem Winkelabstand von 90° zueinander angeordnete Anker/Spulen-Bereiche 56, 58, 60, 62 auf. Jeder dieser Anker/Spulen-Bereiche 56, 58, 60, 62 kann durch Bestromung so erregt werden, dass in seinem radial äußeren und der Gehäuseinnenwandung 20 unmittelbar benachbarten Bereich entweder ein magnetischer Nordpol oder ein magnetischer Südpol generiert wird. Mit dieser sternartigen Konfiguration kann, wie im Folgenden dargelegt, über den Umfang verteilt auch eine alternierende Verteilung von magnetischen Nordpolen und magnetischen Südpolen der Statoranordnung 54 generiert werden, wozu es vorteilhaft ist, wenn die Anzahl der Anker/Spulen-Bereiche einer geraden Zahl entspricht.
Eine am Ringkolben 24 vorgesehene Rotoranordnung 64 umfasst vier Permanentmagnete 66, 68, 70, 72. Diese können in das Aufbaumaterial des Ringkolbens 24 eingebetettet sein und können beispielsweise auch auf Grund ihrer gekrümmten Konfiguration einen Teil der Innenumfangsfläche desselben bereitstellen. Man erkennt in Fig. 1, dass die Anzahl der Permanentmagnete der Anzahl der Anker/Spulen-Bereiche entspricht und dass die Umfangserstreckung der Permanentmagnete ebenfalls näherungsweise der Umfangserstreckung der radial äußeren Bereiche der Anker/Spulen-Bereiche entspricht.
Die Elektro-Antriebsanordnung 50 zum Bewegen des Ringkolbens 24 um die Rotationsachse R wird nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 4 bis 8 erläutert.
Diese Fig. 4 bis 8 zeigen in schematischer Art und Weise die radial äußeren Abschnitte der Anker/Spulen-Bereiche 56, 58, 60, 62 sowie die am Ringkolben vorgesehenen Permanentmagnete 66, 68, 70, 72. Dabei ist in Fig. 4 die Relativpositionierung der Fig. 1 dargestellt, bei welcher also beispielsweise der Permanentmagnet 66 dem Anker/Spulen-Bereich 56 radial außen gegenüber liegt und in Umfangsrichtung näherungsweise auch zentriert zu diesem liegt. Auf Grund der in Fig. 1 auch erkennbaren symmetrischen Ausgestaltung liegt also jedem der Anker/Spulen-Bereiche 56, 58, 60, 62 in Umfangsrichtung näherungsweise zentrisch jeweils einer der Permanentmagnete 66, 68, 70, 72 gegenüber. Es sei dabei weiter angenommen, dass die Polung der Permanentmagnete so wie in Fig. 4 dargestellt ist. Die magnetischen Pole der Permanentmagnete 66, 68, 70, 72 liegen also in Umfangsrichtung aufeinander folgend, wobei jeweils an den Umfangsenden zweier unmittelbar aufeinander folgender Permanentmagnete jeweils der gleiche magnetische Pol vorhanden ist.
Soll nun die Fördereinrichtug 10 ausgehend von der in Fig. 4 dargestellten Positionierung in Betrieb gesetzt werden, und zwar derart, dass der Ringkolben 24 sich ausgehend von der in Fig. 1 auch erkennbaren Positionierung im Uhrzeigersinn dreht, so wird die Statoranordnung 54 bzw. deren Anker/Spulen-Bereiche 56, 58, 60, 62 derart erregt, dass bei dem Anker/Spulen-Bereich 56 radial außen ein magnetischer Südpol erzeugt wird, ebenso wie bei dem Anker/Spulen-Bereich 60, der dem Anker/Spulen-Bereich 56 direkt gegenüber liegt. Die beiden anderen Anker/Spulen-Bereiche 58, 62 werden so erregt, dass radial außen jeweils ein magnetischer Nordpol erzeugt wird. Zwischen jedem Anker/Spulen-Bereich und dem ihm zugeordneten bzw. unmittelbar radial außerhalb davon positionierten Permanentmagnet wird eine Magnetwechselwirkung erzeugt, die eine Vortriebskraft im Uhrzeigersinn generiert. Beispielsweise wird der magnetische Nordpol des Permanentmagneten 66 vom Anker/Spulen-Bereich 56 angezogen, während der magnetische Südpol dieses Permanentmagneten 66 abgestoßen wird. Eine entsprechende Wechselwirkung wird auch bei den anderen Paarungen generiert. Der Ringkolben 24 wird in Bewegung gesetzt, so dass die Umfangszentrierung der paarweise einander zugeordneten Permanentmagnete und Anker/Spulen-Bereiche aufgehoben wird. Dabei bewegt sich beispielsweise der magnetische Südpol des Permanentmagneten 66 nunmehr näher an den magnetischen Nordpol des Anker/Spulen-Bereichs 58 heran und wird verstärkt von diesem angezogen. In entsprechender Weise wird der magnetische Nordpol des Permanentmagneten 58 verstärkt vom magnetischen Südpol des Anker/Spulen-Bereichs 60 angezogen usw..
Im Fortlauf dieser Umfangsbewegung des Ringkolbens 24 wird dann die in Fig. 6 erkennbare Relativpositionierung erreicht, in welcher beispielsweise der Permanentmagnet 66 in gleichem Ausmaß mit dem Anker/Spulen-Bereich 56 und dem Anker/Spulen-Bereich 58 überlappt. Würde in dieser Positionierung bzw. Bewegungsphase die in den Fig. 4 und 5 erkennbare Erregung und somit Polung der Statoranordnung 54 aufrecht erhalten werden, so würde die Weiterbewegung des Ringkolbens 24 tatsächlich gebremst werden, da beispielsweise der magnetische Nordpol des Permanentmagneten 66 vom magnetischen Nordpol des Anker/Spulen-Bereichs 58 abgestoßen würde, jedoch von dem magnetischen Südpol des Anker/Spulen-Bereichs 56 angezogen würde.
Es ist daher vorteilhaft, bei bzw. bereits kurz vor Erreichen der in Fig. 6 erkennbaren Positionierung die Erregung der Statoranordnung 54 zu beenden, so dass in der in Fig. 6 erkennbaren Bewegungsphase vorübergehend keine magnetische Wechselwirkung zwischen der Statoranordnung 54 und der Rotoranordnung 64 existiert. Die Rotoranordnung 64 wird sich kurzzeitig auf Grund der Massenträgheit weiterbewegen, und zwar in einer Richtung, in welcher dann beispielsweise der Permanentmagnet 66 sich mit dem Anker/Spulen-Bereich 58 stärker überlappen wird, als mit dem Anker/Spulen-Bereich 56.
Wird bei bzw. kurz nach Durchflaufen der in Fig. 6 gezeigten Positionierung die Polung der Statoranordnung 54 umgekehrt, so dass nunmehr die Anker/Spulen-Bereiche 56 und 60 radial außen einen magnetischen Nordpol bilden, während die Anker/Spulen-Bereiche 58 und 62 radial außen einen magnetischen Südpol bilden, so wird beispielsweise der magnetische Südpol des Permanentmagneten 66 vom magnetischen Südpol des Anker/Spulen-Bereichs 58 in Umfangsrichtung weiter abgestoßen, während der magnetische Nordpol des Permanentmagneten 66 vom magnetischen Südpol des Anker/Spulen-Bereichs 58 angezogen wird. Entsprechendes gilt selbstverständlich auch bei den weiteren Anker/Spulen-Bereichen und Permanentmagneten. Es findet also ein Übergang in die in Fig. 7 erkennbare Positionierung statt, in welcher nunmehr beispielsweise wieder der Permanentmagnet 66 stärker mit dem Anker/Spulen-Bereich 58 überlappt. Bei weiterer Rotation wird wieder eine Relativpositionierung erhalten, wie sie bereits in Fig. 4 vorhanden war, nämlich mit umfangsmäßiger Ausrichtung jeweils eines Anker/Spulen-Bereichs mit einem Permanentmagneten, nunmehr im Vergleich zur Fig. 4 jedoch umgekehrter Polung.
Man erkennt aus der vorangehenden Erläuterung, dass durch das alternierende Wechseln der Polung der Anker/Spulen-Bereiche ein um die Rotationsachse R rotierendes und den Ringkolben 24 vorantreibendes Magnetfeldmuster erhalten werden kann. Dabei kann vorgesehen sein, dass jeweils einander diametral gegenüber liegende Anker/Spulen-Bereiche bzw. all diejenigen Anker/Spulen-Bereiche, welche jeweils den gleichen magnetischen Pol radial außen bilden sollen, gleichphasig bzw. mit der gleichen Spannung beaufschlagt werden und alle Anker/Spulen-Bereiche, die einen anderen Magnetpol bilden sollen, mit einer dazu gegenpoligen Spannung erregt werden. Beispielsweise könnten diese beiden Gruppen von Anker/Spulen-Bereichen mit sinusartig oszillierenden Spannungen erregt werden, die zueinander eine Phasenlage von 180° aufweisen. Durch die Frequenz dieser Wechselspannungen kann auf Grund der dadurch auch beeinflussten Rotationsgeschwindigkeit des Magnetfeldes gleichermaßen die Rotationsgeschwindigkeit des Ringkolbens vorgegeben werden. Selbstverständlich ist es nicht zwingend erforderlich, hier sinusartige Spannungsverläufe zu verwenden. Beispielsweise könnten auch sägezahnartige oder rechteckartige Spannungsverläufe gewählt werden.
Man erkennt aus der vorangehenden Beschreibung, dass es selbstverständlich auch möglich ist, die Statoranordnung und in entsprechender Weise auch die Rotoranordnung mit einer anderen Anzahl an Stator/Spulen-Bereichen bzw. Permanentmagneten auszustatten, wobei vorzugsweise jedoch die Anzahl der Permanentmagneten auch der Anzahl der Anker/Spulen-Bereiche entspricht. Je größer diese Anzahl ist, desto gleichmäßiger kann der Antrieb erfolgen. Selbstverständlich ist auch eine Konfiguration mit nur zwei Anker/Spulen-Bereichen und entsprechend zwei Permanentmagneten möglich, die zum Bereistellen der sternartigen Konfiguration dann einen Winkelabstand von 180° aufweisen.
Eine abgewandelte Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Fördereinrichtung 10 ist in Fig. 9 dargestellt. Dabei entsprechen mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnete Bauteile bzw. Baugruppen den vorangehend bereits erläuterten. Der wesentliche Unterschied bei dieser Ausgestaltungsform ist, dass der Ringkolben 24 eine größere Anzahl an Erhebungsbereichen 28 und mithin auch eine größere Anzahl an in Umfangsrichtung dazwischen gebildeten Fördervolumenbereichen 34 aufweist. Insbesondere erkennt man hier eine Konfiguration mit sechs in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Erhebungsbereichen 28 und entsprechend auch sechs dazwischen gebildeten Einsenkungen 30 bzw. Fördervolumenbereichen 34. Dies führt zu einer Vergleichmäßigung des geförderten Volumenstroms. Man erkennt jedoch, dass die Statoranordnung 54 und die Rotoranordnung 64 genauso aufgebaut sind, wie vorangehend beschrieben. Daraus geht hervor, dass die Anzahl der Erhebungsbereiche 28 völlig unabhängig ist von der Anzahl an Permanentmagneten der Rotoranordnung 64 und entsprechend auch der Anzahl an Anker/Spulen-Bereichen der Statoranordnung 54.
Der Ringkolben 24 ist an der Innenumfangsfläche 32 der Gehäuseaußenwandung 18 gelagert. Dabei ist die Ausgestaltung so, dass die Erhebungsbereiche 28 mit ihren Scheiteln an dieser Innenumfangsfläche 32 anliegen und sich gleitend entlang dieser Innenumfangsfläche 32 bewegen. Das zu fördernde Medium wird hier für eine sehr vorteilhafte Schmierwirkung sorgen. Radial innen weist der Ringkolben 24 dann einen geringen Abstand zur Außenumfangsfläche 26 der Gehäuseinnenwandung 20 auf, um Zwängungen zu vermeiden.
Weiter ist es selbstverständlich möglich, mehrere Einlasskanäle 42 bzw. Öffnungen 44 oder/und mehrere Auslasskanäle 56 bzw. Öffnungen 48 vorzusehen. Diese könnten dann in Richtung der Längsachse aufeinander folgend liegen, so dass über mehrere in Richtung der Längsachse verteilte Öffnungen 44 oder möglicherweise eine spaltartige Öffnung über die Länge des Ringkolbens 24 gleichmäßiger verteilt das zu fördernde Medium in die Fördervolumenbereiche 34 eintreten kann und bei entsprechender Ausgestaltung auf der Auslassseite dort austreten kann. Auch ist es selbstverständlich möglich, über den Umfang verteilt mehrere Paarungen jeweils eines Einlasskanals und eines Auslasskanals vorzusehen, so dass in Zuordnung zu einem einzigen Ringkolben 24 mehrere Förderabschnitte, jeder umfassend eine Paarung aus wenigstens einem Einlasskanal und wenigstens einem Auslasskanal, bereitgestellt werden können und somit gleichzeitig arbeiten können. Bei geeigneter Positionierung in Umfangsrichtung, auch in Abstimmung auf die Anzahl bzw. die Umfangspositionierung der Erhebungsbereiche 28, wird es dann möglich, ein phasenversetzes Ausstoßen aus diesen mehreren Förderbereichen zu erlangen, so dass beim Zusammenführen der ausgestoßenen Volumenströme dann ein weiter vergleichmäßigter Gesamtvolumenstrom erhalten werden kann. Bei einer weiteren Abwandlung ist es möglich, die Öffnungen 44 und 48 bzw. die zugeordneten Kanäle 42 und 46 so anzuordnen, dass ihr Umfangsabstand größer ist, als der Abstand zwischen zwei Scheiteln von in Umfangsrichtung unmittelbar aufeinander folgenden Erhebungsbereichen 28.

Claims

Fördereinrichtung, insbesondere zum Fördern von Brennstoff zu einem Fahrzeugheizgerät, umfassend:
- ein Gehäuse (12) mit einer zu einer Rotationsachse (R) im Wesentlichen konzentrischen Gehäuseaußenwandung (18),

- einen in dem Gehäuse drehbar angeordneten Kolben (24), der in seinem radial äußeren Bereich eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinander folgenden und in Richtung der Rotationsachse (R) langgestreckten Erhebungsbereichen (28) aufweist, welche im Bereich einer Innenumfangsfläche (32) der Gehäuseaußenwandung (18) enden, wobei zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Erhebungsbereichen (28) ein Fördervolumenbereich (34) gebildet ist,

- eine Elektro-Antriebsanordnung (50) mit einer Statoranordnung (54) und einer mit dem Kolben rotierenden und in Magnetwechselwirkung mit der Statoranordnung (54) bringbaren Rotoranordnung (64),
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuse ferner eine zur Rotationsachse (R) im Wesentlichen konzentrische Gehäuseinnenwandung (20) aufweist, wobei zwischen der Gehäuseaußenwandung (18) und der Gehäuseinnenwandung (20) ein Ringraum (22) gebildet ist und in dem Ringraum (22) der als Ringkolben (24) ausgebildete Kolben um die Rotationsachse (R) drehbar angeordnet ist und mit seinem radial inneren Bereich im Bereich einer Außenumfangsfläche (26) der Gehäuseinnenwandung (20) liegt,
dass die Statoranordnung (54) im Wesentlichen in einem von der Gehäuseinnenwandung (20) umgebenen Raumbereich (52) angeordnet ist, und
dass der Ringkolben (24) mit seinen Erhebungsbereichen (28) an der Innenumfangsfläche (32) der Gehäuseaußenwandung (18) zur Drehung um die Rotationsachse (R) gelagert ist.
Fördereinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Statoranordnung (54) eine Mehrzahl von eine stemartige Konfiguration bereitstellenden Anker/Spulen-Bereichen (56, 58, 60, 62) umfasst.
Fördereinrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Anker/Spulen-Bereiche (56, 58, 60, 62) derart orientiert sind, dass bei Erregung in einem radial äußeren Endbereich derselben, je nach Polung, ein magnetischer Nordpol (N) oder ein magnetischer Südpol (S) entsteht.
Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoranordnung (34) eine Mehrzahl von an dem Ringkolben (24) nahe der Außenumfangsfläche (26) der Gehäuseinnenwandung (20) vorgesehenen und in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Permanentmagneten (56, 58, 60, 62) umfasst.
Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Einlasskanal (42) durch die Gehäuseaußenwandung (18) hindurch zu dem Ringraum (22) offen ist und wenigstens ein Auslasskanal (46) durch die Gehäuseaußenwandung (18) hindurch zum Ringraum (22) offen ist.
Fördereinrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass ein in Umfangsrichtung auf den wenigstens einen Auslasskanal (46) folgender, radial bewegbarer Schieber (50) gegen eine Außenoberfläche (55) des Ringkolbens (24) vorgespannt ist.
Fördereinrichtung nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass der Umfangsabstand desjenigen Bereichs, in welchem der wenigstens eine Einlasskanal (42) zu dem Ringraum (22) offen ist, zu demjenigen Bereich, in welchem der wenigstens eine Auslasskanal (46) zu dem Ringraum (22) offen ist, größer ist, als der Umfangsabstand der Scheitelbereiche zweier in Umfangsrichtung unmittelbar aufeinander folgender Erhebungsbereiche (28).
Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) zwei in Richtung der Rotationsachse (R) aufeinander folgende und miteinander fest verbundende Gehäuseelemente (14, 16) umfasst.