WO1993016284A1 - Aggregat zum fördern eines flüssigen mediums, insbesondere eines wärmeträgers, in dem zu einem kraftfahrzeug gehörenden kühl-heizkreislauf - Google Patents

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Gerd Lentz
Christoph Heier
Klaus Kiefer
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Robert Bosch Gmbh
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    • H02K13/006—Structural associations of commutators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
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    • B60H1/02—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
    • B60H1/04—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant from cooling liquid of the plant
    • B60H1/08—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant from cooling liquid of the plant from other radiator than main radiator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/021—Units comprising pumps and their driving means containing a coupling
    • F04D13/024—Units comprising pumps and their driving means containing a coupling a magnetic coupling
    • F04D13/025—Details of the can separating the pump and drive area

Definitions

  • the invention relates to an aggregate according to the type of the main claim.
  • a unit is already commercially available, in which there is a moisture-proof partition between the coupling halves of the magnetic coupling. This prevents moisture from escaping from the circuit.
  • the task-related arrangement of the delivery unit in the area of the radiant heat of the internal combustion engine of a motor vehicle results in a very dry atmosphere in the engine compartment of the drive motor, which is known to greatly promote wear on the grinding brushes if so-called carbon brushes are used as grinding brushes .
  • the conveyor unit according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage over the known unit that the small amount of liquid emerging from the circuit and entering the engine compartment creates such a favorable atmosphere because this amount of liquid is vapor stepping through the wall.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a cooling and heating circuit belonging to a motor vehicle, to which an auxiliary motor-driven auxiliary pump supporting the heating circuit belongs
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through a representatively illustrated delivery unit with the auxiliary pump and the electric drive motor.
  • a cooling-heating circuit 9 of a motor vehicle internal combustion engine 10 shown in FIG. 1 includes a cooler 12, which is conductively connected to the internal combustion engine via the cooling circuit 14.
  • the cooling circuit 14 are a driven by the internal combustion engine 10 water pump 16 and a thermostatic valve 18.
  • the water pump 16 conveys the liquid serving as a heat carrier in the direction of the arrows 20 through the cooler 12, where the cooling water emits a large part of its heat and is again suitable as a coolant.
  • the thermostatic valve 18 ensures that the coolant circuit 14 initially remains limited to a small line circuit 22 until the coolant has been heated accordingly.
  • thermostatic valve 18 opens and the coolant flows through the large coolant circuit 24, being passed through the cooler 18.
  • a heating circuit 26 is associated with this coolant circuit 22 or 24.
  • the heating circuit 26 leads through the passenger compartment 28 of the motor vehicle, not shown, through which it flows through a heat exchanger 30.
  • the heat exchanger 30 emits heat to the passenger compartment 28.
  • a delivery unit 32 is arranged, which contains a water pump 34. This feed pump supports the flow of the heated coolant coming from the internal combustion engine 10 and presses it via a valve 36 through the heat exchanger 30 back to the cooling circuit 22, 24.
  • the heat exchanger 30 is thus the maximum heated coolant during operation of the internal combustion engine and after overcoming the start-up time supplied, which quickly heats the passenger compartment 28 via the heat exchanger 30.
  • the additional delivery unit 32 ensures a sufficient throughput of heated liquid through the heat exchanger 30.
  • the valve 36 blocks the heating line 26. At the same time, the delivery unit 32 is shut down.
  • the structure of the conveyor unit 32 is shown in Figure 2. It has an electric drive motor 36, the motor armature 38 of which is mounted in the front housing walls 40 and 42. Furthermore, the electric drive motor 36 has a tubular housing part 44 which, together with the components 40 and 42, forms a motor housing. Inside the motor housing 40, 42, 44 there is a space 46 in which essential parts of the electric motor 36 are accommodated. In addition to the motor armature 38 with the armature package 39, permanent magnets 48 are arranged there on the housing part 44.
  • a commutation device 50 of the drive motor 36 which, in addition to a drum collector 52, has grinding brushes 54 designed as carbon brushes, which have connection means 56 arranged on the outside of the housing part 42, which do not have a connection lead electrical working circuit shown for the drive motor 36.
  • the housing parts 40 and 42 serve to accommodate bearings 58, 60 for the shaft 62 of the motor armature 38.
  • the motor shaft 62 passes through the housing wall 40, 58 with an end section 64 to which the first, motor-side half 66 of a magnetic coupling 68 is fastened. This first coupling half 66 is cup-shaped.
  • the second, roller-shaped coupling half 70 of the magnetic coupling 68 is arranged in the interior of the pot.
  • a pump shaft 72 which also carries the delivery member 74 of a delivery pump 34 designed as a flow pump.
  • the conveyor member 74 rotates in a pump chamber 76 which is connected to the heating circuit 26 via a suction nozzle 78.
  • the delivery chamber 76 also has an outlet 80, via which the heated cooling water leaves the pump chamber 76 and returns to the neck circuit 26.
  • the inflowing liquid is symbolized by the arrow 82 in FIG.
  • the pump chamber 76 and the connecting piece 78 belong to a pump housing 84. Between the motor housing 40, 42, 44 and the pump housing 48 there is an intermediate housing 84 which connects the pump housing and the motor housing to one another.
  • This intermediate housing 84 encloses essential parts of the magnetic coupling 68, so that it can also be referred to as a coupling housing.
  • a pot-shaped wall 86 is arranged in the area of the magnetic coupling 68, which wall plunges far into the pot shape of the first coupling half 66.
  • This cup-shaped intermediate wall 86 is clamped between the two housing parts 48 and 84 via an annular flange 88 located on the cup edge.
  • This Intermediate wall 86 serves as a carrier for one end of axis 72, the other end of which is held in a wall 90 of pump housing 48.
  • the delivery member 74 of the delivery pump 34 is connected in a rotationally fixed manner to the second coupling half 70 and is rotatably mounted on the axis 72 via a common bushing 92.
  • the cup-shaped intermediate wall 86 is made of a plastic which allows a small amount of the heating fluid to be pumped to pass through. This small amount of liquid or vapor reaches an intermediate space 94 which is delimited by the intermediate wall 86 on the one hand and by the motor housing part 40 and by the housing part 84.
  • the first coupling half 66 which is made of a plastic material, rotates during the operation of the conveying unit 32.
  • the other second coupling half 70 consisting of a hard ferrite is taken along by the existing magnetic values which pass through the intermediate wall 86, the conveying member 74 of the conveying pump 34 also being set in rotation, so that the conveying movement of the member 74 begins.
  • the housing wall 40 of the electric motor 36 there are several openings 96 which connect the intermediate chamber 94 to the engine compartment 46. Through these openings 96, air from the intermediate chamber 94 enters the space 46 of the electric motor. This passage through the openings 96 is supported by the rotating motor armature 38.
  • an atmosphere enriched with moisture forms in the space 46, which leads to the advantages mentioned at the outset of the configuration of the conveyor unit according to the invention.
  • the intermediate wall 86 can be dimensioned such that the degree of air humidity is within the limits mentioned at the beginning. In such a consideration, there is undoubtedly also the respective distance with which the delivery unit, in particular the collector side of the electric motor 36, is removed from the internal combustion engine 10. This is because the space 46 of the electric motor 36 can be heated up considerably by the radiant heat of the internal combustion engine 10, which contributes to an unfavorable atmosphere with regard to the wear of the carbon brushes 54.

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Abstract

Es wird ein Aggregat vorgeschlagen, das zum Fördern eines flüssigen Mediums, insbesondere eines Wärmeträgers, in dem zu einem Kraftfahrzeug gehörenden Kühl-Heizkreislauf dient. Das Förderaggregat hat einen elektrischen, einen Kollektor (52) und and dessen Lauffläche angelegten Schleifbürsten (54) aufweisenden Antriebsmotor (36) für eine in den Kreislauf liegende Förderpumpe (34), deren Förderglied (74) mit der einen Kupplungshälfte (70) und der Motoranker mit der anderen Kupplungshälfte (66) einer Magnetkupplung (68) drehfest verbunden sind und ein vorzugsweise mehrteiliges Aggregatgehäuse einen den Motor aufnehmenden Raum (46) und eine das Förderglied der Pumpe aufweisende Kammer (76) umgibt. Eine hinsichtlich des Bürstenverschleisses günstige Atomsphäre im Motorraum (46) ergibt sich, wenn zwischen den beiden Kupplungshälften eine feuchtigkeitsdurchlässige Wand (86) angeordnet ist, welche die Pumpkammer (76) von dem Motorraum (46) trennt.

Description

Aggregat zum Fördern eines flüssigen Mediums, insbesondere eines Wärmeträαers, in dem .zu einem Kraftfahrzeug gehörenden Kühl-Heizkreislauf
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Aggregat nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein solches Aggregat im Handel, bei dem sich eine feuchtigkeitsdichte Trennwand zwischen den Kupplungs¬ hälften der Magnetkupplung befindet. Dadurch kann keine Feuchtigkeit aus dem Kreislauf entweichen. Durch die aufgabenbedingte Anordnung des Förderaggregats im Bereich der Strahlungswärme der Brennkraft¬ maschine eines Kraftfahrzeuges ergibt sich im Motorraum des An¬ triebsmotors eine sehr trockene Atmosphäre, durch welche der Ver¬ schleiß an den Schleifbürsten bekanntermaßen sehr begünstigt wird, wenn als Schleifbürsten sogenannte Kohlebürsten Verwendung finden.
Es hat sich gezeigt, daß ein Feuchtigkeitsgehalt der im Bereich der
3 Kohlenbürsten vorhandene Luft von 3 Gramm pro m bis 25 Gramm pro m 3, insbesondere aber von 8 bis 15 Gramm pro m3 hinsichtlich des Kohlenbürstenverschleisses optimale hygrometrische Bedingungen schafft. Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße F rderaggregat mit den kennzeichnenden Merk¬ malen des Hauptanspruchs hat gegenüber dem bekannten Aggregat den Vorteil, daß die durch die Trennwand aus dem Kreislauf austretende und in den Motorraum gelangende geringe Flüssigkeitsmenge eine sol¬ che, günstige Atmosphäre schafft, weil diese Flüssigkeitsmenge als Dampf durch die Wand hindurchtritt.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor¬ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Förderaggregats möglich. Besonders vorteilhaft ist die feuchtigkeitsdurchlässige Wand aus einem Kunststoff herzustellen.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar¬ gestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine schematische Darstellung eines zu einem Kraft¬ fahrzeuge gehörenden Kühl-Heizkreislaufes, zu dem eine den Heiz¬ kreislauf stützende, elektromotorisch angetriebene Zusatzpumpe ge¬ hört und Figur 2 einen Längsschnitt durch ein gegenständlich dar¬ gestelltes Forderaggregat mit der Zusatzpumpe und dem elektrischen Antriebsmotor.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Zu einem in Figur 1 dargestellten Kühl-Heizkreislauf 9 einer Kraft¬ fahrzeug-Brennkraftmaschine 10 gehört ein Kühler 12, der über den Kühlkreislauf 14 mit der Brennkraftmaschine leitend verbunden ist. In den Kühlkreislauf 14 liegen eine von der Brennkraftmaschine 10 angetriebene Wasserpumpe 16 und ein Thermostatventil 18. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine 10 fördert die Wasserpumpe 16 die als Wärmeträger dienende Flüssigkeit in Richtung der Pfeile 20 durch den Kühler 12, wo das Kühlwasser einen großen Teil seiner Wärme ab¬ gibt und wieder als Kühlmittel geeignet ist. Das Thermostatventil 18 sorgt bei noch kalter Brennkraftmaschine dafür, daß der Kühlmittel¬ kreislauf 14 zunächst auf einen kleinen Leitungskreis 22 beschränkt bleibt, bis eine entsprechende Erwärmung des Kühlmittels eingetreten ist. Danach öffnet das Thermostatventil 18 und das Kühlmittel strömt über den großen Kühlmittelkreis 24, wobei es durch den Kühler 18 hindurchgeführt wird. Diesem Kühlmittelkreislauf 22 bzw. 24 ist ein Heizkreislauf 26 ist zugeordnet. Der Heizkreislauf 26 führt durch den Fahrgastraum 28 des nicht dargestellten Kraftfahrzeuges, wobei es einen Wärmetauscher 30 durchströmt. Der Wärmetauscher 30 gibt Wärme an den Fahrgastraum 28 ab. Zur Unterstützung des Heizkreis¬ laufs 26 ist ein Forderaggregat 32 angeordnet, das eine Wasserpumpe 34 enthält. Diese Förderpumpe unterstützt den Durchfluß des von der Brennkraftmaschine 10 kommenden, erwärmten Kühlflüssigkeit und drückt diese über ein Ventil 36 durch den Wärmetauscher 30 zurück zum Kühlkreislauf 22, 24. Dem Wärmetauscher 30 wird also während des Betriebs der Brennkraftmaschine und nach Überwindung der Anlaufzeit maximal erwärmte Kühlflüssigkeit zugeführt, die dem Fahrgastraum 28 -über den Wärmetauscher 30 rasch erwärmt. Das Zusatz-Förderaggregat 32 sorgt dabei für einen ausreichenden Durchsatz von erwärmter Flüssigkeit durch den Wärmetauscher 30. Bei entsprechender Erwärmung des Fahrgastraumes 28 sperrt das Ventil 36 die Heizleitung 26. Gleichzeitig wird das Förderaggregat 32 stillgesetzt.
Der Aufbau des Förderaggregats 32 ist in Figur 2 dargestellt. Es weist einen elektrischen Antriebsmotor 36 auf, dessen Motoranker 38 in stirnseitigen Gehäusewänden 40 und 42 gelagert ist. Weiter hat der elektrische Antriebsmotor 36 ein rohrförmiges Gehäuseteil 44, das zusammen mit den Bauteilen 40 und 42 ein Motorgehäuse bildet. Innerhalb des Motorgehäuses 40, 42, 44 ergibt sich ein Raum 46, in welchem wesentliche Teile des Elektromotors 36 untergebracht sind. Neben den Motoranker 38 mit dem Ankerpaket 39 sind dort an dem Ge¬ häuseteil 44 angeordnete Permanentmagnete 48 untergebracht. Auch be¬ findet sich in diesem Raum eine Kommutiereinrichtung 50 des An¬ triebsmotors 36, die neben einem Trommelkollektor 52 als Kohle¬ bürsten ausgebildte Schleifbürsten 54 hat, die über an der Außen¬ seite des Gehäuseteils 42 angeordnete Anschlußmittel 56 verfügen, welche zu einem nicht dargestellten elektrischen Arbeitsstromkreis für den Antriebsmotor 36 führen. Die Gehäuseteile 40 und 42 dienen zur Aufnahme von Lagerungen 58, 60 für die Welle 62 des Motorankers 38. Die Motorwelle 62 durchsetzt die Gehäusewand 40, 58 mit einem Endabschnitt 64, an dem die erste, otorseitige Hälfte 66 einer Magnetkupplung 68 befestigt ist. Diese erste Kupplungshälfte 66 ist topfförmig ausgebildet. In dem Topfinneren ist die zweite, walzen¬ förmige Kupplungshälfte 70 der Magnetkupplung 68 angeordnet. Sie sitzt auf einer Pumpenwelle 72, die auch das Förderglied 74 einer als Strömungspumpe ausgebildeten Förderpumpe 34 trägt. Das Förder¬ glied 74 läuft in einer Pumpenkammer 76 um, die über einen Saug¬ stutzen 78 mit den Heizkreislauf 26 verbunden ist. Weiter hat die Förderkammer 76 einen Ausgang 80, über welchen das erwärmte Kühl¬ wasser die Pumpenkammer 76 verläßt und wieder in den Halskreislauf 26 gelangt. Die einströmende Flüssigkeit ist in Figur 2 durch den Pfeil 82 symbolisiert. Die Pumpenkammer 76 sowie der Anschlußstutzen 78 gehören zu einem Pumpengehäuse 84. Zwischen dem Motorgehäuse 40, 42, 44 und dem Pumpengehäuse 48 befindet sich ein Zwischengehäuse 84, welches das Pumpengehäuse und das Motorgehäuse miteinander ver¬ bindet. Dieses Zwischengehäuse 84 umschließt wesentliche Teile der Magnetkupplung 68, so daß es auch als Kupplungsgehäuse bezeichnet werden kann. Wie Figur 2 weiterzeigt ist im Bereich der Magnet¬ kupplung 68 eine topfförmige Wand 86 angeordnet, welche weit in die Topfform der ersten Kupplungshälfte 66 eintaucht. Diese topfförmige Zwischenwand 86 ist über einen am Topfrand befindlichen Ringflansch 88 zwischen den beiden Gehäuseteilen 48 und 84 eingespannt. Diese Zwischenwand 86 dient als Träger für das eine Ende der Achse 72, deren anderes Ende in einer Wand 90 des Pumpengehäuses 48 gehalten ist. Das Förderglied 74 der Förderpumpe 34 ist drehfest mit der zweiten Kupplungshälfte 70 verbunden und über ein gemeinsame Lauf¬ buchse 92 auf der Achse 72 drehbar gelagert. Die topfförmige Zwi¬ schenwand 86 ist aus einem Kunststoff gefertigt, welcher eine ge¬ ringfügige Menge von der zu pumpenden Heizflüssigkeit durchtreten läßt. Diese geringe Flüssigkeits- oder Dampfmenge gelangt in einen Zwischenraum 94, welcher durch die Zwischenwand 86 einerseits und durch das Motorgehäuseteil 40 sowie durch das Gehäuseteil 84 be¬ grenzt--Ist. In der so gebildeten Zwischenkammer 94 läuft während des Betriebs des Förderaggregats 32 die aus einem Plastoferrάt gefer¬ tigte erste Kupplungshälfte 66 um. Dabei wird durch die vorhandenen Magnetwerte, welche durch die Zwischenwand 86 hindurchtreten, die andere zweite, aus einem Hartferrit bestehende Kupplungshälfte 70 mitgenommen, wobei auch das Förderglied 74 der Förderpumpe 34 in Drehbewegung versetzt wird, so daß die Förderbewegung des Glieds 74 einsetzt. In der Gehäusewand 40 des Elektromotors 36 befinden sich mehrere Durchbrechungen 96, welche die Zwischenkammer 94 mit dem Motorraum 46 verbinden. Durch diese Durchbrechungen 96 gelangt Luft aus der Zwischenkammer 94 in den Raum 46 des Elektromotors. Dieses Hindurchtreten durch die Durchbrechungen 96 wird dabei von dem um¬ laufenden Motoranker 38 unterstützt. Somit bildet sich im Raum 46 eine mit Feuchtigkeit angereicherte Atmosphäre aus, welche zu den eingangs erwähnten Vorteilen der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Förderaggregats führt. Die Zwischenwand 86 kann dabei in Abhängig¬ keit von den gewählten Kunststoff so dimensioniert werden, daß sich der Grad der Luftfeuchtigkeit in den eingangs erwähnten Grenzen be¬ wegt. Dabei geht in eine solche Überlegung zweifellos auch noch der jeweilige Abstand ein, mit dem das Forderaggregat, insbesondere die Kollektorseite des Elektromotors 36 von der Brennkraftmaschine 10 entfernt ist. Dies deshalb, weil der Raum 46 des Elektromotors 36 durch die Strahlungswärme der Brennkraftmaschine 10 erheblich auf¬ geheizt werden kann, was zu einer hinsichtlich des Verschleisses der Kohlenbürsten 54 zu einer ungünstigen Atmosphäre beiträgt.

Claims

Ansprüche
1. Aggregat zum Fördern eines flüssigen Mediums, insbesondere eines Wärmeträgers, in dem zu einem Kraftfahrzeug gehörenden Kühl-Heiz- kreislauf, mit einem elektrischen, einen Kollektor und an dessen Lauffläche angelegten Schleifbürsten aufweisenden Antriebsmotor für eine in den Kreislauf liegende Förderpumpe, deren Förderglied mit der einen Kupplungshälfte und der Motoranker mit der anderen Kupplungshälfte einer Magnetkupplung drehfest verbunden sind und ein vorzugsweise mehrteiliges Aggregatgehäuse einen den Motor aufnehmen¬ den Raum und eine das Förderglied der Pumpe aufweisende Kammer um¬ gibt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Kupplungs¬ hälften (66, 70) eine feuchtigkeitsdurchlassige Wand (86) angeordnet ist, welche die Pumpkammer (76) von dem Motorraum (46) trennt.
2. Aggregat nach Anspruch 1, bei dem der Anker des Antriebsmotors in einer flanschartigen, zwischen dem Ankerpaket und der Magnetkupplung angeordnetem Gehäusewand gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß diese Zwischen-Gehäusewand (40) wenigstens eine Durchbrechung (96) aufweist, welche den Motorraum (46) mit einer die motorseitige Kupplungshälfte (66) aufnehmende Zwischenkammer (94) verbindet.
3. Aggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zwischen-Gehausewand (40) mehrere Durchbrechungen (96) angeordnet sind.
4. Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die feuchtigkeitsdurchlassige Wand (86) aus einem Kunststoff besteht.
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