WO2015086099A1 - Nassläufermotorpumpe - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a wet-rotor motor pump with one of a
- Stator surrounding the motor housing and a rotor separated from the stator by a split pot, which runs in the rotor space formed by the split pot and is connected via a shaft to the pump impeller.
- the object of the invention is to improve a wet-rotor motor pump of the type mentioned so that when using a split pot made of plastic, the advantages of the plastic material used and its disadvantages are compensated.
- the inwardly directed flange of the motor housing in particular with its inner voltage applied to the gap pot outside annular, sleeve or tubular extension essential sealing, strength and damping functions.
- the plastic sheathing pot at its end facing the pump impeller to the outside is proposed that the plastic sheathing pot at its end facing the pump impeller to the outside
- the hydraulic side rests directly or via an intermediate layer on the inwardly directed motor housing flange.
- the inwardly directed motor housing flange is doubly usable.
- the inner end of the motor housing flange forms a radial contact surface for the outside of the split pot and the side of the motor housing flange facing the pump forms an axial contact surface for the split top flange if the containment shell has a flange.
- the motor housing flange takes over essential functions of the gap top flange.
- the motor housing with the integrally formed flange on the hydraulic side performs the tasks of strength against the forces of radial, axial and compressive forces.
- the gap-top flange essentially continues to assume the function of sealing
- the flange can be made thinner on the split pot, which simplifies the production. Also improves the flange on the motor housing with the concentric recording of Spaltmastrohres the centering of the inner rotor. As a result, the split pot is much easier to manufacture.
- the hold of the split pot is improved when the split top flange is held on the motor housing flange by a positive connection, in particular by a latching connection to be fixed in both axial directions.
- the housing of the containment shell on the electronics side serves as the second one
- the containment shell is statically securely centered over two radial receptacles in front of and behind the stator and has a very good coaxial position with respect to the stator.
- Stiffening rings on the containment shell placed in front of and behind the stator, increase the applicability of the product to extreme conditions such as high temperatures and pressures.
- the geometric structure of the engine allows the implementation of a better tightness to the environment.
- Fig. 2 shows a second embodiment with Spalttopfflansch.
- the wet-rotor motor pump has on the hydraulic side a pump housing 1, which surrounds a pump chamber 2, in which a pump impeller 3 runs.
- a motor housing 4 is fixed, which surrounds a stator 5, in which a split pot 6 (or split tube) rests, which forms a rotor space in which the motor rotor 7 runs.
- the rotor 7 has a coaxial shaft 8, which is guided by two bearings 9, 10 arranged inside the gap pot 6 and carries the pump impeller 3 at one end.
- annular motor housing flange 12 On the outer wall 11 of the motor housing 4, an inwardly directed annular motor housing flange 12 is formed on the hydraulic side, at its inner end an annular extension 12a is formed, whose free end is directed to the stator 5 out.
- the annular extension 12a forms a coaxial central opening 13 which surrounds the containment shell 6 on the outside in such a way that the annular enlargement rests positively on the cylindrical outer surface of the containment shell or can.
- the free end of the annular extension 12a is directed towards the pump impeller 3 and in a further embodiment, not shown, the annular extension 12a projects beyond the motor housing flange 12 on both sides.
- the split pot 6 has in the embodiment of Figure 1 on the hydraulic side an outwardly directed, annular thin-walled integrally formed flange 14, the on the outer surface of the motor housing flange 12 fits tightly, which faces the pump impeller 3.
- the plastic gap pot 6 is centered coaxially via a radial fit in a recess of the motor housing wall 11.
- the containment shell thus has, in addition to the can, a molded flange 14, which nestles on the hydraulic side of the flange 12 of the motor housing.
- the flange 14 of the containment shell 6 which closely fits against the flange 12, essentially performs only the function of separating media and can therefore be made very thin-walled. The necessary pressure forces are from the flange 12 of the
- Motor housing flange prevents the movement of the containment shell in the direction of the electronics housing 15.
- the second embodiment shown in Fig. 2 differs from the previously described embodiment in that the spatter pot 6 on the
- Pump impeller 3 facing side has no outwardly directed flange and within a sleeve-shaped inner end 12 a of
- Motor housing flange 12 ends.
- the end of the gap pot forms with the end of the motor housing flange and thus with the annular
- Extension 12a a positive fluid-tight connection.
- At least one damping element is arranged between the motor housing flange 12 and the containment shell 6, in particular the gap top flange 14, which is not shown in the drawings.
- Pump housing 1 to prevent.
- the rear attachment of the can 6 to the motor housing 4 may, for. B. by means of bayonet, circlips, etc.
- this function is via a
- Fixing ring or centering ring 19 realized from plastic, which the
- the containment shell is positioned by means of a centering flange 19 and vibrations are reduced or damped. This centering can continue as a seal between the engine and
- the centering ring is integrally formed on the electronics housing.
- Radial bearing on the hydraulic side is positively connected by means of a bearing support 16 with the containment shell and / or non-positively.
- Heat exchanger between the rotor chamber and the hydraulic space is used. Furthermore, this element can have the seat for a dynamic seal, which closes the gap to the rotor shaft 8. By means of a secondary seal on the back side of the impeller coarse particles are kept away from the dynamic seal.
- the shaft is formed with a blind hole 26 and closed on the hydraulic side.
- Transverse bores 27 between radial bearing 9 and dynamic seal 25 allow internal circulation of the medium in the rotor space.
- stiffening rings can be optionally mounted on the containment shell 6 in front of and behind the stator 5.
- a ring stiffening the containment shell can be mounted on the containment shell 6 from the electronics side.
- the radial bearing 9 on the hydraulic side is positively connected by means of a bearing carrier 16 with the gap pot and / or non-positively.
- On the bearing carrier is a flat
- this element 21 includes the seat for a dynamic seal 25, which closes the gap to the rotor shaft 8.
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Nassläufermotorpumpe mit einem von einem Motorgehäuse (4) umgebenden Stator (5) und einem vom Stator durch einen Spalttopf (6) getrennten Rotor (7), der in dem vom Spalttopf gebildeten Rotorraum läuft und über eine Welle (8) mit einem Pumpenlaufrad (3) verbunden ist, wobei das Motorgehäuse an seinem dem Pumpenlaufrad zugewandten Ende einen nach innen gerichteten Motorgehäuseflansch (12) bildet, dessen inneres Ende eine ringförmige Erweiterung (12a) bildet, die direkt oder über eine Zwischenlage außen am Spalttopf anliegt.
Description
Nassläufermotorpumpe
Die Erfindung betrifft eine Nassläufermotorpumpe mit einem von einem
Motorgehäuse umgebenden Stator und einem vom Stator durch einen Spalttopf getrennten Rotor, der in dem vom Spalttopf gebildeten Rotorraum läuft und über eine Welle mit dem Pumpenlaufrad verbunden ist.
Nassläuferpumpen mit EC-Motoren werden oft mit einem Spalttopf aus
Kunststoff ausgerüstet. Bei einem Spalttopf aus technischem Kunststoff treten keine Wirbelstromverluste auf, was sich zugunsten des Wirkungsgrades des Motors auswirkt. Technische Thermoplaste besitzen aber im Vergleich zu Metallen eine geringere Festigkeit, welche stark von den Randbedingungen wie Temperatur, Betriebsdruck, Medium abhängt. Dies bedingt oftmals einen erhöhten technischen Aufwand bei der Gestaltung des Produktes und damit höhere Herstellungskosten der Komponenten und des Produktes und ein ungünstigeres Betriebsverhalten. Aufgrund der geringen Dichte von Kunststoffen werden mechanische Schwingungen unzureichend gedämpft weitergeleitet und können zu einer höheren Geräuschemission des Produktes führen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Nassläufermotorpumpe der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass bei Verwendung eines Spalttopfes aus Kunststoff die Vorteile des Kunststoffmaterials genutzt und dessen Nachteile kompensiert werden. Hierbei sollen eine hohe Dichtigkeit und Festigkeit bei einfacher Konstruktion erreicht werden.
Hierdurch übernimmt der nach innen gerichtete Flansch des Motorgehäuses insbesondere mit seiner inneren an der Spalttopfaußenseite anliegenden ringförmigen, buchsen- oder rohrförmigen Erweiterung wesentliche Abdichtungs-, Festigkeits- und Dämpfungsfunktionen.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass der aus Kunststoff bestehende Spalttopf an seinem dem Pumpenlaufrad zugewandten Ende einen nach außen
gerichteten Spalttopfflansch aufweist, der hydraulikseitig direkt oder über eine Zwischenlage an dem nach innen gerichteten Motorgehäuseflansch anliegt.
Damit ist der nach innen gerichtete Motorgehäuseflansch zweifach nutzbar. Das innere Ende des Motorgehäuseflansches bildet eine radiale Anlagefläche für die Außenseite des Spalttopfes und die der Pumpe zugewandte Seitenfläche des Motorgehäuseflansches bildet eine axiale Anlagefläche für den Spalttopfflansch, falls der Spalttopf einen Flansch besitzt.
Durch eine solche technische Lösung übernimmt der Motorgehäuseflansch wesentliche Funktionen des Spalttopfflansches. Das Motorgehäuse mit dem angeformten Flansch auf der Hydraulikseite übernimmt die Festigkeitsaufgaben gegenüber den wirkenden Radial-, Axial- und Druckkräften. Dabei übernimmt der Spalttopfflansch im Wesentlichen weiterhin die Funktion der Abdichtung
zwischen Nass- und Trockenraum. Die Festigkeitsaufgaben erfüllt dagegen im Wesentlichen das Motorgehäuse. Hierdurch kann der Flansch am Spalttopf dünner ausgeführt werden, was die Herstellung vereinfacht. Auch verbessert der Flansch am Motorgehäuse mit der konzentrischen Aufnahme des Spalttopfrohres die Zentrierung des innenliegenden Rotors. Hierdurch ist auch der Spalttopf wesentlich einfacher in der Herstellung.
Durch die Befestigung des Spalttopfes (Kartusche) im Motorgehäuse sind axiale Bewegungen in beide axiale Richtungen ausgeschlossen. Dies erhöht den
Wirkungsgrad des Produktes (Motor und Hydraulik).
Der Halt des Spalttopfes wird verbessert, wenn der Spalttopfflansch an dem Motorgehäuseflansch durch eine formschlüssige Verbindung insbesondere durch eine Rastverbindung gehalten ist, um in beide axiale Richtungen fixiert zu sein.
Vorhandene mechanische und elektromagnetische Unwuchten des Rotors werden über die Spalttopfzentrierung auf beiden Seiten im Motorgehäuse durch die dämpfenden Eigenschaften des Motorgehäusematerials effektiv reduziert. Das Geräuschniveau kann durch Integration von Dämpfungselementen, welche sich zwischen Spalttopf und dessen Zentrierungen befinden, weiter minimiert werden.
Die Aufnahme des Spalttopfes auf der Elektronikseite dient als zweite
Zentrierung des Spalttopfes. Beide Zentrierstellen am Motorgehäuse werden in einer Aufspannung gemeinsam mit dem Statorsitz bearbeitet. Somit ist der Spalttopf über zwei radiale Aufnahmen vor und hinter dem Stator statisch sicher zentriert und besitzt eine sehr gute koaxiale Lage zum Stator.
Versteifungsringe auf dem Spalttopf, platziert vor und hinter dem Stator, erhöhen die Anwendbarkeit des Produktes für extreme Randbedingungen wie hohe Temperaturen und Drücke.
Durch eine Montagerichtung der elektrischen Komponenten von derselben Seite, können Toleranzen der Baugruppen zueinander reduziert werden und
Fertigungsprozesse vereinfacht werden.
Der geometrische Aufbau des Motors ermöglicht die Umsetzung einer besseren Dichtheit zur Umgebung.
Durch die Befestigung des Spalttopfes (Kartusche) im Motorgehäuse ist dieser auch bei Demontage des Motors im gebrauchten Zustand ausreichend gegen Herausfallen fixiert.
Die Wärmeabfuhr aus dem Rotorraum mittels eines Wärmetauschers und in Kombination mit einer internen Zirkulation des Mediums im Rotorraum reduziert die Temperatur im Rotorraum.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen in axialen Schnitten dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit Spalttopfflansch,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel mit Spalttopfflansch.
Die Nassläufermotorpumpe weist auf der Hydraulikseite ein Pumpengehäuse 1 auf, das einen Pumpenraum 2 umgibt, in dem ein Pumpenlaufrad 3 läuft. An dem Pumpengehäuse ist koaxial ein Motorgehäuse 4 befestigt, das einen Stator 5 umgibt, in dem ein Spalttopf 6 (oder Spaltrohr) einliegt, der einen Rotorraum bildet, in dem der Motorenrotor 7 läuft. Der Rotor 7 besitzt eine koaxiale Welle 8, die durch zwei innerhalb des Spalttopfes 6 angeordnete Lager 9, 10 geführt ist und an einem Ende das Pumpenlaufrad 3 trägt.
An der Außenwand 11 des Motorgehäuses 4 ist hydraulikseitig ein nach innen gerichteter ringförmiger Motorengehäuseflansch 12 angeformt, an dessen innerem Ende eine ringförmige Erweiterung 12a angeformt ist, deren freies Ende zum Stator 5 hin gerichtet ist. Die ringförmige Erweiterung 12a bildet eine koaxiale mittige Öffnung 13, die den Spalttopf 6 außenseitig derart umgibt, dass die ringförmige Erweiterung auf der zylindrischen Außenfläche des Spalttopfes bzw. Spaltrohres formschlüssig aufliegt.
In einer nicht dargestellten Ausführung ist das freie Ende der ringförmigen Erweiterung 12a zum Pumpenlaufrad 3 hin gerichtet und in einer weiteren nicht dargestellten Ausführung überragt die ringförmige Erweiterung 12a auf beiden Seiten den Motorgehäuseflansch 12.
Der Spalttopf 6 besitzt in der Ausführung nach Figur 1 hydraulikseitig einen nach außen gerichteten, ringförmigen dünnwandigen angeformten Flansch 14, der auf
derjenigen Außenfläche des Motorgehäuse-Flansches 12 eng anliegt, die dem Pumpenlaufrad 3 zugewandt ist. Der Kunststoffspalttopf 6 wird über eine radiale Passung in einer Ausnehmung der Motorgehäusewandung 11 koaxial zentriert.
Der Spalttopf besitzt somit neben dem Spaltrohr einen angeformten Flansch 14, der sich auf der Hydraulikseite an den Flansch 12 des Motorgehäuses schmiegt. Der an dem Flansch 12 sich eng anschmiegende Flansch 14 des Spalttopfes 6 übernimmt im Gegensatz zu herkömmlichen Ausführungen im Wesentlichen nur die Funktion der Medientrennung und kann daher sehr dünnwandig ausgeführt werden. Die notwendigen Druckkräfte werden von dem Flansch 12 des
Motorgehäuses 4 aufgenommen. Die Anlage des Spalttopfflansches am
Motorgehäuseflansch verhindert die Bewegung des Spalttopfes in Richtung Elektronikgehäuse 15.
Die in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführung unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Ausführung dadurch, dass der Spatttopf 6 auf der dem
Pumpenlaufrad 3 zugewandten Seite keinen nach außen gerichteten Flansch aufweist und innerhalb eines buchsenförmigen inneren Endes 12a des
Motorgehäuseflansches 12 endet. Hierbei bildet das Ende des Spalttopfes mit dem Ende des Motorgehäuseflansches und damit mit der ringförmigen
Erweiterung 12a eine formschlüssige flüssigkeitsdichte Verbindung.
Vorzugsweise ist zwischen dem Motorgehäuseflansch 12 und dem Spalttopf 6 insbesondere dem Spalttopfflansch 14 mindestens ein Dämpfungselement angeordnet, das in den Zeichnungen nicht dargestellt ist.
Auf der innenliegenden Seite der Motorgehäusewandung 11 , zwischen
Motorgehäuseflansch 12 und Stator 5, wird der Spalttopf 6 axial fixiert, um die Bewegungen der Rotorbaugruppe mit dem Spalttopf in Richtung
Pumpengehäuse 1 zu unterbinden. Die rückwärtige Befestigung des Spaltrohres 6 am Motorgehäuse 4 kann z. B. mittels Bajonett, Sicherungsringen, usw.
erfolgen. In dem dargestellten Aufbau wird diese Funktion über einen
Befestigungsring bzw. Zentrierring 19 aus Kunststoff realisiert, welcher die
Verschiebung des Spalttopfes mittels Schnapphaken, die in Ausnehmungen am
Spalttopf greifen und einen axialen Anschlag am Motorgehäuseflansch
unterbinden.
Auf der Elektronikseite wird der Spalttopf mittels eines Zentrierflansches 19 in der Lage positioniert und Schwingungen werden reduziert bzw. gedämpft. Dieses Zentrierelement kann weiterhin als Dichtung zwischen Motor und
Elektronikmodul fungieren.
Alternativ ist der Zentrierring an das Elektronikgehäuse angeformt. Das
Radiallager auf der Hydraulikseite wird mittels eines Lagerträgers 16 mit dem Spalttopf form- und/oder kraftschlüssig verbunden.
Zwischen Laufrad und Radiallager befindet sich ein wärmeleitendes Element 21 , welches zudem den Radseitenraum zum Laufrad minimiert, um den
hydraulischen Wirkungsgrad zu erhöhen, der aber grundsätzlich als
Wärmetauscher zwischen Rotorraum und Hydraulikraum dient. Weiterhin kann dieses Element den Sitz für eine dynamische Dichtung aufweisen, welche den Spalt zur Rotorwelle 8 verschließt. Mittels einer Sekundärabdichtung auf der rückwertigen Seite des Laufrades werden grobe Partikel von der dynamischen Dichtung ferngehalten.
Die Welle ist mit einem Sackloch 26 ausgebildet und auf der Hydraulikseite verschlossen. Querbohrungen 27 zwischen Radiallager 9 und dynamischer Dichtung 25 ermöglichen eine interne Zirkulation des Mediums im Rotorraum. Um einen sehr druckstabilen Aufbau zu erhalten, können vor und hinter dem Stator 5 versteifende Ringe optional auf den Spalttopf 6 montiert werden.
Um einen druckstabilen Aufbau zu erhalten, kann von der Elektronikseite ein den Spalttopf versteifender Ring auf den Spalttopf 6 montiert sein. Das Radiallager 9 auf der Hydraulikseite wird mittels eines Lagerträgers 16 mit dem Spalttopf form- und/oder kraftschlüssig verbunden. An dem Lagerträger ist eine flächige
Ringscheibe angeformt.
Zwischen Laufrad 3 und Radiallager 9 befindet sich weiterhin ein wärmeleitendes Element 21 , welches den Radseitenraum zum Laufrad minimiert, um den hydraulischen Wirkungsgrad zu erhöhen und als Wärmetauscher zwischen Rotorraum und Hydraulikraum dient. Weiterhin beinhaltet dieses Element 21 den Sitz für eine dynamische Dichtung 25, welche den Spalt zur Rotorwelle 8 schließt. Mittels einer Sekundärabdichtung auf der rückwertigen Seite des Laufrades werden Partikel von der dynamischen Dichtung ferngehalten.
Claims
1. Nassläufermotorpumpe mit einem von einem Motorgehäuse (4) umgebenden Stator (5) und einem vom Stator durch einen Spalttopf (6) getrennten Rotor
(7) , der in dem vom Spalttopf gebildeten Rotorraum läuft und über eine Welle
(8) mit dem Pumpenlaufrad (3) verbunden ist, dadurch
gekennzeichnet, dass das Motorgehäuse (4) an seinem dem
Pumpenlaufrad (3) zugewandten Ende einen nach innen gerichteten
Motorgehäuseflansch (12) bildet, dessen inneres Ende eine ringförmige Erweiterung (12a) bildet, die direkt oder über eine Zwischenlage außen am Spalttopf (6) anliegt.
2. Nassläufermotorpumpe nach Anspruch 1 , d a d u r c h
gekennzeichnet, dass das freie Ende der ringförmigen Erweiterung (12a) zum Stator (5) hin gerichtet ist.
3. Nassläufermotorpumpe mit einem von einem Motorgehäuse (4) umgebenden Stator (5) und einem vom Stator durch einen Spalttopf (6) getrennten Rotor
(7) , der in dem vom Spalttopf gebildeten Rotorraum läuft und über eine Welle
(8) mit dem Pumpenlaufrad (3) verbunden ist insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der aus Kunststoff bestehende Spalttopf (6) an seinem dem Pumpenlaufrad (3) zugewandten Ende einen nach außen gerichteten Spalttopfflansch (14) aufweist, der hydraulikseitig direkt oder über eine Zwischenlage an dem nach innen gerichteten Motorgehäuseflansch (12) anliegt.
4. Nassläufermotorpumpe nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, dass der Spalttopfflansch (14) an dem
Motorgehäuseflansch (12) durch eine formschlüssige Verbindung
insbesondere durch eine Rastverbindung (20) gehalten ist.
5. Nassläufermotorpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u r c h gekennzeichnet, dass zwischen dem Motorgehäuseflansch (12) und dem Spalttopf (6) insbesondere dem Spalttopfflansch (14) mindestens ein Dämpfungselement angeordnet ist.
6. Nassläufermotorpumpe nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement ringförmig
insbesondere ringscheibenförmig zwischen dem Motorgehäuseflansch (12) und dem Spalttopf (6) insbesondere dem Spalttopfflansch (14) liegt.
7. Nassläufermotorpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalttopf (6) auf seiner zylindrischen Außenfläche Versteifungsringe aufweist.
8. Nassläufermotorpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der der Hydraulikseite zugewandten Öffnung des Spalttopfes (6) ein Lagerträger (16) einliegt, der das dort angeordnete Radiallager (9) umgibt.
9. Nassläufermotorpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorgehäuse (4) insbesondere die Motorgehäusewand (11) auf der dem Pumpenlaufrad (3) abgewandten Seite eine kreisförmige Öffnung (17) bildet, deren Durchmesser gleich oder größer ist als der Außendurchmesser des Motorenstators (5).
10. Nassläufermotorpumpe nach Anspruch 9, d a d u r c h
gekennzeichnet, dass in der Öffnung (17) ein Verschlussdeckel (18) einliegt, an dessen Innenseite ein Zentrierring (19) koaxial vorsteht, der das Ende insbesondere den Boden des Spalttopfes (6) umfasst.
11. Nassläufermotorpumpe nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, dass am Verschlussdeckel (18) ein
Elektronikgehäuse (15) befestigt ist.
12. Nassläufermotorpumpe nach Anspruch 1 ·, dadurch
gekennzeichnet, dass der Verschlussdeckel (18) ein Bestandteil des Elektronikgehäuses ist.
13. Nassläufermotorpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalttopf (6) über zwei radiale Aufnahmen zentriert gelagert ist, die vor und hinter dem Stator angeordnet sind.
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