JP5502904B2

JP5502904B2 - モータポンプユニット

Info

Publication number: JP5502904B2
Application number: JP2011549509A
Authority: JP
Inventors: シフォウアーヴァルター; ポルランフランコ
Original assignee: アルフレッドケルヒャーゲーエムベーハーウントコンパニーカーゲー
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2010-01-29
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2030-01-29
Also published as: US20120034111A1; US9046087B2; CN102292544B; JP2012518111A; WO2010091965A1; CN102292544A; DE102009010461A1; EP2396546A1

Description

本発明は、液体冷却型電気モータ及びポンプを有する、高圧洗浄装置用のモータポンプユニットであって、前記電気モータが、冷却ハウジングにより包囲されているカップ状のモータハウジングを有し、前記モータハウジングと前記冷却ハウジングとの間に、環状空間入口及び環状空間出口を有する環状空間が形成され、前記ポンプが、液体を引き込むための、前記環状空間出口に接続されている吸引入口と、液体を排出するための圧力出口とを有し、前記ポンプにより搬送されるべき前記液体が前記環状空間入口に供給され得る、モータポンプユニットに関する。

この種類のモータポンプユニットは、DE 10 2007 009 394 A1から知られている。これらのモータポンプユニットは、液体、好ましくは水を加圧し、その後、この水を圧力出口を介して排出することのできる高圧洗浄装置において使用される。圧力出口は、その自由端に例えばスプレーランス又はスプレーノズルを備えた高圧ホースをこの圧力出口に接続させることができる。このことは、例えば目的物を洗浄するために、高圧液体噴流を目的物の方に向ける可能性を与える。

ポンプは、ポンプに供給される液体により冷却される電気モータによって駆動される。この目的で、モータハウジングは円筒形シェル構造の形状の冷却ハウジングにより包囲されており、モータハウジングと冷却ハウジングとの間に、環状空間入口を介して液体を供給することのできる環状空間が形成されている。液体は環状空間を流通し、環状空間出口を経由してポンプの吸引入口に到達することができ、その後、この液体を加圧することができる。

多くの事例において、ポンプは公共の配水網に接続されている。配水網の内部で、液体は数バール、例えば３〜１０バールの送出圧力を受ける。結果として、配水網内部に存在する送出圧力が、環状空間内部にも存在する。このことにより、モータハウジングは、液体からの、径方向で内方へ向けられた相当の圧力に晒される。モータハウジングはこの圧力に抵抗しなければならない。しかし、製造の理由で、モータハウジングは極力小さい壁厚を有するべきである。従って、環状空間が内側で電気モータの固定子により支持されていないモータハウジングの領域にわたって延びていると、モータハウジングが、環状空間内で優勢である液体圧力により損傷し得るという危険がある。このことは、環状空間が、モータハウジングのシェルの一部領域のみにわたって延びるようにしておくことにより対抗することができよう。しかし、これにより冷却効果が制限されるであろう。

DE 36 03 423 A1 DE 10 2007 009 394 A1 (US 2010/047091 A1) EP 0 314 607 A1 US 5,938,389 A DE 10 2005 046 120 A1 DE 41 05 349 A1

本発明の根底にある目的は、前記モータハウジングが極力小さい壁厚を有することができ、且つ、このモータハウジングを、依然として大きい表面積にわたって効果的に冷却することができるように、冒頭に示されている種類のモータポンプユニットを改良することである。

本発明によれば、この目的は、一般的な種類のモータポンプユニットにおいて、前記モータハウジングが前部シェル領域において前記電気モータの固定子積層体に接触し且つ後部シェル領域において前記固定子の後部コイル頭部から距離を置いて配置され且つ前記後部シェル領域において剛性強化窪みを有する、一体型の深絞り部として構成され、前記前部シェル領域と前記後部シェル領域の双方が前記環状空間により包囲されていること、により達成される。

本発明により使用される前記モータハウジングは、一体型の深絞り部として製造される。即ち、このモータハウジングは、深絞り工程により比較的薄い板金から形成される。このモータハウジングはシェル及び底部を有し、前記シェルは、実際上、その長さ全体にわたって前記環状空間により包囲され、前記ポンプにより加圧されるべき前記液体がこの環状空間を通過する。前部シェル領域において、前記モータハウジングは、前記電気モータの固定子積層体に接触し、これによって径方向で支持される。一方、後部シェル領域において、前記モータハウジングは径方向の支持が不十分である。代わりに、前記モータハウジングは、前記後部シェル領域において、前記固定子の電圧を帯びた前記後部コイル頭部から距離を置いて位置決めされる。この領域において、前記モータハウジングは剛性強化窪みを有する。これらの窪みは、前記モータハウジングの変形を効果的に妨げる。従って、前記環状空間が前記モータの長手方向で前記モータハウジングの前記シェル全体にわたって延びることができるため、前記後部シェル領域において前記モータハウジングが前記液体圧力により変形するリスクを伴うことなく、非常に良好な熱放散が確実になる。

例えば、前記剛性強化窪みは、環状溝又はローレット目として構成することができる。一方、前記剛性強化窪みがビードの形態に構成されることは特に有利である。有利には、前記ビードは前記電気モータの長手方向に整列されている。これらのビードは、有利には、前記モータハウジングの前記後部シェル領域全体にわたって長手方向に延びており、この後部シェル領域は、前記固定子の前記後部コイル頭部から距離を置いて配置されている。

前記モータハウジングが、前記剛性強化窪みの、前記ポンプから離れる方を向く側で、密封リングにより密封して接触される密封面を形成することが有利である。前記密封リングは、軸方向に前記環状空間の境界を定める。従って、密封リングは前記剛性強化窪みの後に、好ましくは短い距離を置いて続く。

前記モータハウジングが、前記窪みの、前記ポンプから離れる方を向く側に配置されるカラーを有し、前記カラーが、前記モータシャフトと同心円状に整列し、密封リング用の密封面を形成することが実現される。

好ましくは、前記密封面に接触する前記密封リングは、前記モータハウジングと前記冷却ハウジングとの間で径方向に締め付けられる。このことは、前記モータポンプユニットの組立てを簡素化する。更に、前記密封リングを径方向に付勢することにより、前記モータハウジング及び前記冷却ハウジングの製造公差をその同心性の点で補償することができる。

前記冷却ハウジングが、前記モータハウジング上へと軸方向に摺動させることのでき且つ前記ポンプの方を向く前部領域と前記ポンプから離れる方を向く後部領域とにおいて前記モータシャフトと同心円状に整列されている円筒形シェル形状の密封面を有する、円筒形シェル構造のプラスチック部として構成され、各密封面が、前記環状空間を密封するための、径方向に締め付けられる密封リングにより接触されていることが有利である。前記モータポンプユニットを組立てるために、プラスチック材料製の前記冷却ハウジングは前記モータハウジング上へと摺動させることができ、前記冷却ハウジングと前記モータハウジングとの間に前部密封リング及び後部密封リングが介挿される。これによって、前記モータハウジングの前記シェル面に沿って環状空間が作り出され、前記環状空間は、前記２つの密封リングにより軸方向に密封される。前記密封リングを径方向に付勢することにより、前記モータポンプユニットの組立てが簡素化されるだけでなく、既述のように、前記モータハウジング及び前記冷却ハウジングの製造公差をその同心性の点で補償することも可能になる。

有利には、前記冷却ハウジングは、前記ポンプから離れる方を向くその端部領域において、密封リングに接触するための円筒形シェル形状の密封面を規定する環状突出部を含む。

径方向における前記突出部の前記密封面が、前記剛性強化窪みの底部と同じ高さのところに配置されることは特に有利である。

本発明の特に好適な実施形態において、前記環状空間入口に及び／又は前記環状空間出口に、前記モータシャフトと平行に整列される接続突起が配置され、前記冷却ハウジングが前記モータハウジング上へと摺動する際、前記接続突起は、液密のやり方で前記ポンプのドライブハウジングの冷却通路に接続されるよう適合されている。従って、前記冷却ハウジングを前記モータハウジング上へ同時に摺動させることは、前記環状空間入口及び／又は前記環状空間出口と、前記ドライブハウジングの冷却通路との間の液密な接続を確立する。少なくとも１つの前記冷却通路を設けることにより、前記ポンプにより加圧されるべき前記液体を、前記ドライブハウジングの直接冷却用に活用することも可能になる。前記冷却通路は、前記冷却ハウジングを前記モータハウジング上へと軸方向へ摺動させることにより、前記環状空間入口又は前記環状空間出口に単純なやり方で接続することができる。

前記環状空間入口と前記環状空間出口の双方が、前記ドライブハウジングの冷却通路に接続されていることが有利である。このような構成を用いれば、搬送されるべき前記液体が、まず前記ドライブハウジングの第１冷却通路を流通し、その後、前記モータハウジングを包囲する前記環状空間に前記環状空間入口を介して進入し、前記環状空間出口とこの環状空間出口に隣接する前記ドライブハウジングの第２冷却通路とを経由して前記吸引入口に進む。前記吸引入口は、接続導管を介して前記環状空間出口に接続することができる。

本発明をより詳細に説明するため、本発明の好適な実施形態を、図面を参照しつつ、以下に記載する。

モータポンプユニットの部分断面図。図１の線２‐２に沿って切り取った断面図。図１に示すモータポンプユニットの電気モータのモータハウジングの側面図。図３に示すモータハウジングの斜視図。

図１は、非同期モータとして構成されている液体冷却型電気モータ１１と、電気モータ１１により駆動されるポンプ１２とを有する、本発明によるモータポンプユニット１０を示す略図である。電気モータ１１は、従来のやり方で、固定子１５により包囲されている回転子１４を有する。固定子１５は、固定子積層体１７上で保持されている、及び、ポンプ１２の方を向く前部巻線頭部１８とポンプ１２から離れる方を向く後部巻線頭部１９とを形成する、固定子巻線１６を含む。

電気モータ１１は、深絞り工程により板金から形成されているカップ状のモータハウジング２２を有する。このモータハウジングは、円筒形シェル２３及び底部２４を含む。底部２４は、中に中央で一体的に形成されたモータシャフト２９の第１軸受２７を受ける受け部２６を有する。モータシャフト２９の第２軸受３１が、ポンプ１２のドライブハウジング３５上で一体的に形成された軸受シールド３３にて保持されている。

モータハウジング２２のシェル２３は、前部シェル区域３７により固定子積層体１７に直接接触し、後部シェル区域３８では、モータハウジング２２は、固定子１５からの径方向に距離を置いて固定子の後部巻線頭部１９を包囲する。この領域では、モータハウジング２２は、長手方向ビード４０の形態の、周方向で互いから均一な距離を置いて配置されている多数の剛性強化窪みを有する。長手方向ビード４０は、ポンプから離れる方を向く方向に、弓形の移行領域４２へと延びており、モータシャフト２９と同心円状に整列しているカラー４４が後に続く。前記カラーは、後部密封リング４６により接触している、モータ側の円筒形シェル形状の後部密封面４５を形成する。モータ側の後部密封面４５には、底部２４が後に続く。底部２４は、中央受け部２６を包囲する環状底部区域４８内部では、モータハウジング２２の底部２４の剛性を増加させる、径方向に延びる多数の溝４９を有する。

モータハウジング２２は、ポンプ１２の方を向くその面端部では、ポンプ１２から離れる方を向く側で前部密封リング５３により接触しているモータ側の円筒形シェル形状の前部密封面５２が後に続く、外方に突出する環状フランジ５１を有する。

モータハウジング２２は、プラスチック材料製の冷却ハウジング５５により周方向で包囲されており、前記冷却ハウジングは、円筒形シェル形状の構成であり、モータハウジング２２上へと軸方向に摺動する。カラー４４と同心円状に整列している冷却ハウジング５５の突出部５７が、モータハウジング２２の後部密封面４５に対応している冷却ハウジング５５の後部密封面５８を規定する。後部密封リング４６は、後部密封面４５、５８間で径方向に固定されている。冷却ハウジング５５の、円筒形シェル形状の前部密封面５９が、モータハウジング２２の前部密封面５２を包囲する。前部密封リング５３は、前部密封面５２、５９間で径方向に固定されている。モータハウジング２２を周方向で包囲する、及び環状空間入口６１を経由してこれに液体を供給し、環状空間出口６２を経由して液体をここから排出することのできる環状空間６０が、後部密封リング４６と前部密封リング５３との間の領域を延びている。

環状空間入口６１の上流に、ドライブハウジング３５の第１冷却通路６４が配置されており、下流側では、環状空間出口６２に、ドライブハウジング３５の第２冷却通路６５が後に続く。

２つの冷却通路６４及び６５は各々、一体となってドライブハウジング３５の基部本体６８に熱伝導性リブ６６を介して接続されている。このことは、基部本体６８から冷却通路６４、６５への特に良好な熱伝導性を与える。

基部本体６８は、モータシャフト２９上で保持されており斜板７１を有する斜板式ドライブ７０を包囲する。更に、基部本体６８は、斜板７１にその面端部で接触するポンプ１２のピストン７３を包囲する。明確にするために、ピストン７３は図面では斜板７１から距離を置いて配置されるものとして示しているが、実際には斜板７１に接触し、これによって往復運動するように駆動される。いずれの場合も、ピストン７３の、斜板７１から離れる方を向く端部は、従来のやり方でポンプ空間内へ延びており、ピストンの往復運動のため、ポンプ１２の吸引入口７５からポンプ空間へと液体を引き込み、ピストン７３の圧縮行程後には、この液体をそのポンプ空間からポンプ１２の圧力出口７６を介して排出することができる。

吸引入口７５は、導管配置８０の接続導管７８を介してドライブハウジング３５の第２冷却通路６５に接続されている。導管配置８０は更に、接続導管７８に加えて、パイプ接続片８４を介して液体を供給することのできる送り導管８２を有する。ポンプ１２により加圧されるべき液体はまず、パイプ接続片８４及び送り導管８２、ならびに第１冷却通路６４を流通し、その後、環状空間入口６１を介して環状空間６０に進入し、環状空間６０内部でモータハウジング２２を通って流れ、環状空間出口６２を介して第２冷却通路６５に進入する。液体は、第２冷却通路６５から接続導管７８を介して吸引入口７５に供給されるので、ポンプ１２により加圧することができる。

環状空間入口６１と第１冷却通路６４との間の液密な接続は、第１冷却通路６４と平行に整列され環状空間入口６１上に一体的に形成された接続突起６９を介して現実化され、前記接続突起は、冷却ハウジング５５がモータハウジング２２上へと摺動する際に第１冷却通路６４内へ延び、密封リング７２により包囲される。対応するやり方で、環状空間出口６２と第２冷却通路６５との間の液密な接続は、環状空間出口６２上に一体的に形成された接続突起７４によって実現化され、前記接続突起は第２冷却通路６５内へ延び、密封リング７７により包囲される。

冷却通路６４及び６５、ならびに環状空間６０を流通する液体は、ドライブハウジング３５及びモータハウジング２２から廃熱を吸収する。従って、ドライブハウジング３５及びモータハウジング２２は効果的に冷却される。

多くの事例において、パイプ接続片８４は加圧された配水網に接続されている。結果として、環状空間６０に進入する液体は、既に、数バールまで、例えば３〜１０バールの圧力まで加圧される。従って、実際上その長さ全体にわたって環状空間６０により包囲されているモータハウジング２２のシェル２３は、相当の圧力負荷を受ける。前部シェル区域３７の領域では、円筒形シェル２３は、固定子積層体１７に直接接触し、これによって確実に支持されている。一方、後部巻線頭部１９の領域では、円筒形シェル２３はこのような支持を持たない。このため、剛性強化する長手方向ビード４０が、モータハウジング２２の後部シェル区域３８において一体的に形成されている。このことにより、モータポンプユニット１０の使用期間が長期に及んだとしても、モータハウジング２２が公共の配水網にとって普通である圧力負荷に確実に抵抗できることが示された。従って、環状空間６０は、モータハウジング２２のシェル２３の長さ全体にわたって延びることができるのであり、前部シェル区域３７だけにわたってではない。前部シェル区域３７は、固定子積層体１７により支持されている。環状空間６０は、このように広げられるので、電気モータ１１の特に効果的な冷却を生じる。更に、搬送されるべき液体がドライブハウジング３５を冷却し、このドライブハウジングと共に、特に軸受シールド３３及び斜板式ドライブ７０をも冷却することから、本発明によるモータポンプユニット１０は、特に効果的な冷却効果により際立っている。モータポンプユニット１０が、入口空気穴及び出口空気穴を持たないハウジングにより包囲されている場合であっても、過熱のリスクはない。従って、モータポンプユニット１０は、高圧洗浄装置の防滴ハウジングでの使用に特に適している。

Claims

液体冷却型電気モータ及びポンプを有する、高圧洗浄装置用のモータポンプユニットであって、
前記電気モータが、冷却ハウジングにより包囲されているカップ状のモータハウジングを有し、前記モータハウジングと前記冷却ハウジングとの間に、環状空間入口及び環状空間出口を有する環状空間が形成され、
前記ポンプが、液体を引き込むための、前記環状空間出口に接続されている吸引入口と、液体を排出するための圧力出口とを有し、
前記ポンプにより搬送されるべき前記液体が前記環状空間入口に供給可能である、
モータポンプユニットにおいて、
前記モータハウジング（２２）が、前部シェル領域（３７）において前記電気モータ（１１）の固定子積層体（１７）に接触し且つ後部シェル領域（３８）において前記固定子（１５）の後部コイル頭部（１９）から距離を置いて配置され且つ前記後部シェル領域（３８）において剛性強化窪み（４０）を有する、一体型の深絞り部として構成され、前記前部シェル領域及び前記後部シェル領域（３７、３８）が前記環状空間（６０）により包囲されていること、
を特徴とするモータポンプユニット。
請求項１に記載のモータポンプユニットであって、前記剛性強化窪みが、前記電気モータ（１１）の長手方向に延在する帯状凹み（４０）の形態に構成されていること、を特徴とするモータポンプユニット。
請求項１又は２に記載のモータポンプユニットであって、前記モータハウジング（２２）が、前記窪み（４０）の、前記ポンプ（１２）から離れる方を向く側に配置されるカラー（４４）を有し、前記カラーが、モータシャフト（２９）と同心円状に整列され且つ密封リング（４６）用の密封面（４５）を形成すること、を特徴とするモータポンプユニット。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータポンプユニットであって、前記冷却ハウジング（５５）が、前記モータハウジング（２２）上へと軸方向に摺動するように適合され且つ前記ポンプの方を向く前部領域と前記ポンプから離れる方を向く後部領域とにおいて前記モータシャフト（２９）と同心円状に整列されている密封面（５９、５８）を有する、円筒形シェル構造のプラスチック部として構成され、各密封面が、前記環状空間（６０）を密封するための、径方向に締め付けられる密封リング（５３、４６）により接触されていること、を特徴とするモータポンプユニット。
請求項４に記載のモータポンプユニットであって、前記冷却ハウジング（５５）が、前記ポンプ（１２）から離れる方を向く端部領域において、密封リング（４６）に接触するための円筒形シェル状の密封面（５８）を規定する環状突出部（５７）を有すること、を特徴とするモータポンプユニット。
請求項５に記載のモータポンプユニットであって、径方向における前記突出部（５７）の前記密封面（５８）が、前記窪み（４０）の底部と同じ高さのところに配置されること、を特徴とするモータポンプユニット。
請求項４、５、又は６に記載のモータポンプユニットであって、
前記ポンプ（１２）が、前記環状空間入口（６１）の上流に配置された第１冷却通路（６４）と前記環状空間出口（６２）の下流に配置された第２冷却通路（６５）とを有するドライブハウジング（３５）を含み、
前記モータシャフト（２９）と平行に整列される第１接続突起（６９）が、前記環状空間入口（６１）に配置されると共に、前記モータシャフト（２９）と平行に整列される第２接続突起（７４）が、前記環状空間出口（６２）に配置されており、
前記第１接続突起（６９）が、液密のやり方で前記ポンプ（１２）の前記ドライブハウジング（３５）の前記第１冷却通路（６４）に接続可能であると共に、前記第２接続突起（７４）が、液密のやり方で前記ポンプ（１２）の前記ドライブハウジング（３５）の前記第２冷却通路（６５）に接続可能であること、
を特徴とするモータポンプユニット。