WO2021190975A1 - Elektrische schraubenspindelpumpe für flüssigkeiten - Google Patents

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WO2021190975A1
WO2021190975A1 PCT/EP2021/056518 EP2021056518W WO2021190975A1 WO 2021190975 A1 WO2021190975 A1 WO 2021190975A1 EP 2021056518 W EP2021056518 W EP 2021056518W WO 2021190975 A1 WO2021190975 A1 WO 2021190975A1
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spindle
driver
transmission element
drive shaft
drive
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PCT/EP2021/056518
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Inventor
Daniel Döhler
Stephan Steinke
Original Assignee
Nidec Gpm Gmbh
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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
    • 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
    • F04C15/0061—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions
    • F04C15/0073—Couplings between rotors and input or output shafts acting by interengaging or mating parts, i.e. positive coupling of rotor and shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
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    • F04C2/14—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C2/16—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/0042—Driving elements, brakes, couplings, transmissions specially adapted for pumps
    • F04C29/005—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions
    • F04C29/0071—Couplings between rotors and input or output shafts acting by interengaging or mating parts, i.e. positive coupling of rotor and shaft

Definitions

  • the invention relates to an electric screw pump for liquids.
  • Electric screw pumps typically have a drive shaft that is rotatably mounted in relation to a pump housing and can be driven by an electric motor, as well as two screw spindles, namely a drive spindle and a running spindle. Both screw spindles are arranged in the pump housing and form the pumping chambers of the pump.
  • the drive shaft and the drive spindle are usually not designed as a one-piece or one-piece component, but are manufactured separately for manufacturing reasons and then connected or coupled to one another in order to ensure torque transmission between the drive shaft and the drive spindle. If this coupling is implemented by a rigid metallic coupling, a certain amount of play must be provided to compensate for any angular or axial misalignment that may occur between the drive shaft and the drive spindle. This play-prone execution in turn leads to undesired noises.
  • DE 43 08 755 A1 describes an electric screw spindle pump in which a coupling piece made of an elastic plastic or rubber is provided between the drive shaft and the drive spindle.
  • This coupling piece has a first recess in which the flattened end of the drive shaft is received, and two second recesses in each of which a claw formed on the end face of the drive spindle is received.
  • the design chosen in DE 43 08 755 Al requires that the diameter of the drive shaft and the diameter of the drive spindle must be approximately the same. For example, if the diameter of the drive shaft would be significantly smaller (e.g. half) than the diameter of the drive spindle, a relatively high surface pressure would arise on the flattened contact surface between the drive shaft and the coupling piece and the coupling piece would deform with increasing torque until no more torque transmission takes place.
  • DE 102015 101 443 B3 describes a further screw pump with a deformable coupling piece made of a plastic material.
  • the drive shaft and the drive spindle have approximately the same diameter.
  • the above-mentioned problem of low torque transferability with a relatively small diameter of the drive shaft thus also occurs in DE 10 2015 101 443 B3.
  • the object of the present invention is to create an electric screw pump for liquids with a low-noise coupling between the drive shaft and drive spindle, which has good torque transmission properties even with a relatively thin drive shaft.
  • an electric screw pump according to claim 1.
  • This has, in particular, a coupling for transmitting the torque between the drive shaft and the drive spindle, which has a driver attached to an outer jacket surface of the drive shaft in a rotationally fixed manner, and a torsionally elastic and transversely elastic transmission element which connects to the driver and at least one claw which is attached to one end of the drive spindle is formed eccentrically to the axis of rotation, is in engagement, has.
  • the invention thus provides a coupling which, on the one hand, has a driver arranged on the drive shaft and, on the other hand, has an elastic transmission element.
  • the driver is non-rotatably attached to the outer surface of the drive shaft. brings and thus allows an expansion of the relatively thin running on drive shaft in the coupling area.
  • the elastic transmission element in turn engages with the driver.
  • the torque of the drive shaft is first transmitted to the driver, which due to its rigidity (the driver is a component with relatively high rigidity and strength compared to the transmission element, e.g. a metallic component) can absorb the transmitted torque well.
  • the torque is then introduced into the transmission element by the driver.
  • the contact area between the driver and the transmission element is larger than it would be in the case of direct contact between the relatively thin drive shaft and the transmission element.
  • the torque that can be transmitted is correspondingly higher.
  • the drive spindle preferably has a diameter which is at least twice as large as the diameter of the drive shaft.
  • the transmission element itself is designed to be torsionally elastic and transversely elastic and in this way can compensate for an angular and / or axial offset between the drive shaft (with the driver) and the drive spindle without having to provide for play.
  • the operation of the screw pump is correspondingly quiet.
  • the invention provides that the drive shaft and the drive spindle are aligned with one another on an axis of rotation, the drive shaft being rotatably mounted to a pump housing, while the drive spindle is rotatably mounted in a spindle track of the pump housing.
  • the drive spindle is loosely mounted in relation to the pump housing.
  • the outer circumferential surface of the drive shaft has at least one flat and the driver and / or the transmission element encompasses the outer circumferential surface of the drive shaft in the area of the flat in a form-fitting manner.
  • the connection between the drive shaft and the driver or the transmission element is thus made by a form fit, which enables a high transmittable torque.
  • a non-positive connection for example by pressing on, or a material connection, for example by welding, is also possible.
  • the driver and the transmission element can be designed in one piece, in particular in the form of a 2-component component. This increases the ease of assembly.
  • the transmission element has a torsionally elastic and transversely elastic behavior and is accordingly made of a material which has a more elastic material behavior compared to the drive shaft, the driver and the drive spindle.
  • the transmission element can consist of a rubber-elastic material, while the drive shaft, the driver and / or the drive spindle consist of a metallic material or a thermoplastic / duroplastic material.
  • the transmission element can be arranged under tension between the driver and the at least one claw of the drive spindle.
  • This bias can be achieved in particular by manufacturing the transmission element with a certain oversize or undersize. In this way, a backlash-free coupling between the drive shaft and the drive spindle can be ensured. This reliably prevents undesired noise development.
  • Screw pump in such a way that at least one of the surfaces of the transmission element, which are in engagement with the driver and / or the at least one claw of the drive spindle, is conical or oblique in the direction of the axis of rotation. In this way, an elastic pre-tension can be applied by an axial tension force.
  • the driver has at least one claw formed eccentrically to the axis of rotation and the transmission element has at least one first recess that engages with at least one claw of the drive spindle, and at least one second recess that engages with at least one claw of the
  • the torque is introduced into the transmission element element via the claw of the driver.
  • the contact surface between the driver and the transmission element is relatively large here.
  • the torque that can be transmitted is correspondingly large.
  • the transmission element is designed as a sleeve which engages around (i.e. encompasses) the driver on its outer circumferential surface.
  • the driver has at least one bulge on its outer peripheral surface.
  • the transmission element can enclose the outer circumferential surface of the driver like a sleeve and in this way act as an elastic coupling element between the drive shaft and the drive spindle.
  • the design of the driver and the transmission element as a common 2-component component is suitable.
  • the transmission element can be designed as a cup-shaped sleeve, the cup bottom of which is arranged between an axial end of the drive shaft and the end of the drive spindle. This also ensures damping in the axial direction between the drive shaft and the drive spindle.
  • Fig. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of the coupling between the drive shaft and drive spindle of an electric screw spindle pump;
  • FIG. 2 shows a perspective view of the coupling between the drive shaft and drive spindle from FIG. 1;
  • Fig. 3 is a cross-sectional view of a further embodiment of the coupling between the drive shaft and drive spindle of an electric screw spindle pump;
  • FIG. 4 shows a perspective view of the coupling between the drive shaft and drive spindle from FIG. 3.
  • Fig. 1 and Fig. 2 show a drive shaft 1 and a drive spindle 2 shown roughly schematically (i.e. without a screw turn).
  • the drive shaft 1 is rotatably mounted in a pump housing not shown in the figures and can be driven by means of an electric motor (also not shown in the figures).
  • the drive spindle 2 in turn is rotatably mounted in a housing bore / spindle track of the pump housing, the drive shaft 1 and the drive spindle 2 being arranged on an axis of rotation A in alignment with one another.
  • the drive spindle 2 is loosely supported in relation to the pump housing by means of a bore in the spindle track in which the drive spindle 2 is received.
  • two flattened areas 3 are formed on its outer jacket surface.
  • the drive spindle 2 in turn has, at its end facing the drive shaft 1, two claws 4 which are eccentric to the axis of rotation A.
  • the diameter of the drive spindle 2 is more than twice the diameter of the drive shaft 1.
  • a coupling for transmitting the torque between the drive shaft 1 and the drive spindle 2 is provided between the drive shaft 1 and the drive spindle 2.
  • This coupling consists of a driver 5 and a transmission element 6.
  • the driver 5 is essentially ring-shaped and is attached non-rotatably to the outer jacket surface of the drive shaft 1. Furthermore, the driver 5 has two claws 7 which are eccentric to the axis of rotation A
  • the transmission element 6 is made of a rubber elastic material and has a torsionally elastic and transversely elastic material behavior.
  • the transmission element 6 has a concentric opening so that the transmission element 6 can be pushed onto the flattened area of the drive shaft 1.
  • Two first recesses 8 and two second recesses 9 are formed on the outer jacket surface of the transmission element 6.
  • the first recesses 8 each engage with one of the claws 4 of the drive spindle 2, while the second recesses 9 each engage with one of the claws 7 of the driver 5.
  • a torque applied to the drive shaft 1 is accordingly first transmitted to the driver 5.
  • the torque is then primarily introduced into the transmission element 6 via the claws 7 of the driver 5.
  • the contact areas between the claws 7 of the driver and the second recesses 9 of the transmission element 6 are larger than would be the case with direct contact between the relatively thin drive shaft 1 and the transmission element 6.
  • the torque that can be transmitted is correspondingly higher.
  • the transmission element 6 is torsionally elastic and transversely elastic and in this way can compensate for an angular and / or axial offset between the drive shaft 1 and the drive spindle 2 without having to provide for play.
  • the operation of the screw spindle pump is correspondingly quiet.
  • FIGS. 3 and 4 show a further embodiment of a coupling between drive shaft 1 and drive spindle 2 of an electric screw spindle pump. This differs from the previously described embodiment only in the design of the clutch.
  • the drive shaft 1 and the drive spindle 2 remain unchanged, so that reference can be made to the previous description of these components.
  • the driver 5 and the transmission element 6, however, are replaced by the driver 105 and a transmission element 106 designed as a sleeve.
  • the driver 105 has a concentric opening so that the driver 105 engages around the flattened area of the drive shaft 1 in a form-fitting manner. Two bulges 10 are formed on the outer circumferential surface of the driver 105.
  • the transmission element 106 is designed as a sleeve and made of a rubber-elastic material. It thus exhibits a torsionally elastic and transversely elastic material behavior.
  • the transmission element 106 engages around the outer circumferential surface of the driver 105 and thus forms a coating over the driver 105. In this way, a bulge 10 of the driver 105 is in engagement with a claw 4 of the drive spindle 2 with the interposition of the sleeve-shaped transmission element 106.
  • the transmission element 106 is designed more precisely as a cup-shaped sleeve, de Ren cup base between the facing ends of the drive shaft 1 and the drive spindle 2 is arranged.
  • the bottom of the bowl thus serves as a damping element between the drive shaft 1 and the drive spindle 2 in the direction of the axis of rotation A.
  • a torque applied to the drive shaft 1 is first transmitted to the driver 105.
  • the torque is then introduced into the transmission element 106 designed as a sleeve.
  • the contact areas between the driver 105 and the transmission element 106 are larger here due to the full-surface contact of these two components than would be the case with direct contact between the relatively thin drive shaft 1 and an elastic transmission element.
  • the torque that can be transmitted is correspondingly higher.
  • the transmission element 106 designed as a sleeve is designed to be torsionally elastic and transversely elastic and in this way can compensate for an angular and / or axial offset between the drive shaft 1 and the drive spindle 2 without having to provide for play.
  • the above-mentioned damping takes place in the axial direction through the cup base of the transmission element 106. Accordingly, the operation of the screw pump according to the invention is quiet.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schraubenspindelpumpe für Flüssigkeiten, mit: einer Antriebswelle (1), die zu einem Pumpengehäuse drehbar gelagert ist; einer Antriebsspindel (2), die in einer Spindellaufbahn des Pumpengehäuses drehbar gelagert ist; wobei die Antriebswelle (1) und die Antriebsspindel (2) auf einer Rotationsachse (A) fluchtend zueinander angeordnet sind; die Antriebsspindel (2) vermittels einer Bohrung der Spindellaufbahn, in der die Antriebsspindel (2) aufgenommen ist, in Bezugzum Pumpengehäuse lose gelagert ist; und eine Kupplung zur Übertragung des Drehmoments zwischen der Antriebswelle (1) und der Antriebsspindel (2) vorgesehen ist. Die Kupplung weist auf: einen drehfest an einer äußeren Mantelfläche der Antriebswelle (1) angebrachten Mitnehmer (5, 105), und ein drehelastisches und querelastisches Übertragungselement (6, 106), welches mit dem Mitnehmer (5, 105) und mit mindestens einer Klaue (4), die an einem Ende der Antriebsspindel (2) exzentrisch zur Rotationsachse (A) ausgebildet ist, in Eingriff steht.

Description

Beschreibung
ELEKTRISCHE SCHRAUBENSPINDELPUMPE FÜR FLÜSSIGKEITEN
Die Erfindung betrifft eine elektrische Schraubenspindelpumpe für Flüssigkeiten.
Elektrische Schraubenspindelpumpen weisen typischerweise eine Antriebswelle, die zu einem Pumpengehäuse drehbar gelagert und durch einen Elektromotor antreibbar ist sowie zwei Schraubenspindeln, nämlich eine Antriebsspindel und eine Laufspindel S chraubenspindel auf. Beide Schraubenspindeln sind hierbei im Pumpengehäuse angeordnet und bilden die Förderräume der Pumpe aus. Die Antriebswelle und die Antriebsspindel sind in der Regel nicht als einteiliges bzw. einstückiges Bauteil ausgebildet, sondern werden aus fertigungstechnischen Gründen getrennt hergestellt und anschließend miteinander verbunden bzw. gekoppelt, um eine Drehmomentübertragung zwischen der Antriebswelle und der Antriebsspindel zu gewährleisten. Wird diese Kopplung durch eine starre metallische Kupplung realisiert, so muss zur Kompensation eines etwaig auftretenden Winkel- oder Achsversatzes zwischen der Antriebswelle und der Antriebsspindel ein gewisses Spiel vorgesehen werden. Diese spielbehaftete Ausführung wiederum führt zu ungewünschten Geräuschen.
Anstelle einer starren metallischen Kupplung können auch elastische Kupplungen verwendet werden. Die DE 43 08 755 Al beispielsweise beschreibt eine elektrische S chraubenspindelpumpe, in der zwischen der Antriebswelle und der Antriebsspindel ein Kupplungsstück aus einem elastischen Kunststoff oder Gummi vorgesehen ist. Dieses Kupplungsstück weist eine erste Ausnehmung auf, in die das abgeflachte Ende der An triebswelle aufgenommen wird, sowie zwei zweite Ausnehmungen, in die jeweils eine stimseitig an der Antriebsspindel ausgebildete Klaue aufgenommen wird. Die in DE 43 08 755 Al gewählte Konstruktion bedingt jedoch, dass der Durchmesser der Antriebs welle und der Durchmesser der Antriebsspindel annähernd gleich groß sein müssen. Würde beispielsweise der Durchmesser der Antriebswelle bedeutend geringer sein (z.B. die Hälfte) als der Durchmesser der Antriebsspindel, so würde an der abgeflachten Kon taktfläche zwischen der Antriebswelle und dem Kupplungsstück ein relativ hohe Flächen pressung entstehen und das Kupplungsstück würde sich mit steigendem Drehmoment so weit verformen, bis keine Drehmomentübertragung mehr stattfindet.
Die DE 102015 101 443 B3 beschreibt eine weitere Schraubenspindelpumpe mit einem verformbaren Kupplungsstück aus einem Kunststoffmaterial. Auch in DE 102015 101 443 B3 besitzen die Antriebswelle und die Antriebsspindel jedoch einen annähernd gleichen Durchmesser. Die oben genannte Problematik einer geringen Drehmomentübertragbarkeit bei relativ geringem Durchmesser der Antriebswelle tritt damit auch in DE 10 2015 101 443 B3 auf.
Aus Strömungs- und Gewichtsgründen wird jedoch allgemein eine möglichst dünne Antriebswelle angestrebt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Schraubenspindelpumpe für Flüssigkeiten mit einer geräuscharmen Kupplung zwischen Antriebswelle und Antriebsspindel zu schaffen, die auch bei relativ dünner Antriebswelle gute Drehmomentübertragungseigenschaften aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elektrische Schraubenspindelpumpe nach dem Anspruch 1 gelöst. Diese besitzt insbesondere eine Kupplung zur Übertragung des Drehmoments zwischen der Antriebswelle und der Antriebsspindel, die einen drehfest an einer äußeren Mantelfläche der Antriebswelle angebrachten Mitnehmer und ein drehelastisches und querelastisches Übertragungselement, welches mit dem Mitnehmer und mit mindestens einer Klaue, die an einem Ende der Antriebsspindel exzentrisch zur Rotationsachse ausgebildet ist, in Eingriff steht, aufweist.
Die Erfindung sieht somit eine Kupplung vor, die zum einen an der Antriebwelle angeordneten Mitnehmer und zum anderen ein elastisches Übertragungselement aufweist. Der Mitnehmer ist drehfest an der äußeren Mantelfläche der Antriebswelle ange- bracht und ermöglicht damit eine Aufweitung der an sich relativ dünn ausgeführten An triebswelle im Kupplungsbereich. Das elastische Übertragungselement wiederum steht mit dem Mitnehmer in Eingriff. Auf diese Weise wird das Drehmoment der Antriebswelle zunächst auf den Mitnehmer übertragen, der aufgrund seiner Steifigkeit (der Mitnehmer ist ein Bauteil mit im Vergleich zum Übertragungselement relativ hoher Steifigkeit und Festigkeit, z.B. ein metallisches Bauteil) das übertragene Drehmoment gut aufhehmen kann. Anschließend wird das Drehmoment vom Mitnehmer in das Übertragungselement eingeleitet. Die Kontaktfläche zwischen Mitnehmer und Übertragungselement ist hierbei jedoch größer als diese bei einem direkten Kontakt zwischen der relativ dünnen Antriebs- welle und dem Übertragungselement wäre. Entsprechend höher ist auch das übertragbare Drehmoment.
Dieser Vorteil wirkt sich umso mehr aus, je größer der Unterschied zwischen dem Durchmesser der Antriebswelle und dem Durchmesser der Antriebsspindel ist. In bevor- zugter Weise ist besitzt die Antriebsspindel einen Durchmesser, der mindestens doppelt so groß ist wie der Durchmesser der Antriebswelle.
Das Übertragungselement selbst ist drehelastisch und querelastisch ausgeführt und kann auf diese Weise einen Winkel- und/oder Achsversatz zwischen der Antriebs- welle (mit dem Mitnehmer) und der Antriebsspindel ausgleichen, ohne ein Spiel vorsehen zu müssen. Entsprechend geräuscharm ist der Betrieb der Schraubenspindelpumpe.
Ferner sieht die Erfindung vor, dass die Antriebswelle und die Antriebsspindel auf einer Rotationsachse fluchtend zueinander angeordnet sind, wobei die Antriebswelle zu einem Pumpengehäuse drehbar gelagert ist, während die Antriebsspindel in einer Spindellaufbahn des Pumpengehäuses drehbar gelagert ist. Die Antriebsspindel ist in Bezug zum Pumpengehäuse lose gelagert.
Vorteilhafte W eiterbildungen der erfindungsgemäßen elektrischen Schrauben- spindelpumpe sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die äußere Mantelfläche der Antriebswelle mindestens eine Abflachung auf und der Mitnehmer und/oder das Übertra gungselement umgreift die äußere Mantelfläche der Antriebswelle im Bereich der Abflachung formschlüssig. Die Verbindung zwischen der Antriebswelle und dem Mitnehmer bzw. dem Übertragungselement erfolgt also durch Formschluss, was ein hohes übertragbares Drehmoment ermöglicht. S elbstverständlich ist auch eine kraftschlüssige Verbin dung, z.B. durch Aufpressen, oder eine stoffschlüssige Verbindung, z.B. durch Schweißen, möglich.
In einer bevorzugten Ausführungsform können der Mitnehmer und das Übertra gungselement einstückig ausgebildet sein, insbesondere in Form eines 2-Komponenten- Bauteils. Dies erhöht die Montagefreundlichkeit.
Das Übertragungselement weist ein drehelastisches und querelastisches Verhalten auf und ist demgemäß aus einem Werkstoff gefertigt, welcher ein im Vergleich zur Antriebswelle, zum Mitnehmer und zur Antriebsspindel elastischeres WerkstoffVerhalten aufweist. Insbesondere kann das Übertragungselement aus einem gummielastischen Werkstoff bestehen, während die Antriebswelle, der Mitnehmer und/oder die Antriebsspindel aus einem metallischen Werkstoff oder einem thermoplastischen/duroplastischen W erkstoff bestehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Übertragungselement unter Vor spannung zwischen dem Mitnehmer und der mindestens einen Klaue der Antriebsspindel angeordnet sein. Diese Vorspannung kann insbesondere durch Fertigen des Übertragungselements mit einem gewissen Übermaß bzw. Untermaß erreicht werden. Auf diese Weise kann eine spielfreie Kopplung zwischen der Antriebswelle und der Antriebsspin del sichergestellt werden. Eine ungewünschte Geräuschentwicklung wird dadurch zuverlässig vermieden.
Eine weitere Möglichkeit, eine spielfreie - und damit geräuscharme - Kopplung zwischen Antriebswelle und Antriebsspindel sicherzustellen, ist eine Ausgestaltung der Schraubenspindelpumpe derart, dass mindestens eine der Flächen des Übertragungsele ments, die mit dem Mitnehmer und/oder der mindestens einen Klaue der Antriebsspindel in Eingriff stehen, konisch bzw. schräg in Richtung der Rotationsachse ausgebildet ist. Auf diese Weise kann eine elastische Vorspannung durch eine axiale Spannkraft aufge- bracht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Mitnehmer mindestens eine ex zentrisch zur Rotationsachse ausgebildete Klaue und das Übertragungselement mindestens eine erste Ausnehmung, die mit mindestens einer Klaue der Antriebsspindel in Ein- griff steht, und mindestens eine zweite Ausnehmung, die mit mindestens einer Klaue des
Mitnehmers in Eingriff steht, auf. In dieser Ausgestaltung wird das Drehmoment über die Klaue des Mitnehmers in das Übertragungselementelement eingebracht. Die Kontaktflä che zwischen dem Mitnehmer und dem Übertragungselement ist hierbei relativ groß. Ent sprechend groß ist auch das übertragbare Drehmoment.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Übertragungselement als Hülse ausgebildet, die den Mitnehmer an dessen äußeren Umfangsfläche umgreift (d.h. umfasst). In besonders bevorzugter Weise weist der Mitnehmer an dessen äußeren Um fangsfläche mindestens eine Ausbuchtung auf. Mit anderen Worten kann das Übertra- gungselement die äußere Umfangsfläche des Mitnehmers wie eine Hülle umschließen und auf diese Weise als elastisches Koppelelement zwischen der Antriebswelle und der Antriebsspindel wirken. Insbesondere in dieser Ausführungsform bietet sich die Ausgestaltung des Mitnehmers und des Übertragungselements als gemeinsames 2-Komponen- ten-Bauteil an.
Ferner kann das Übertragungselement als napfformige Hülse ausgebildet sein, dessen Napfboden zwischen einem axialen Ende der Antriebswelle und dem Ende der Antriebsspindel angeordnet ist. Auf diese Weise ist zusätzlich eine Dämpfung in axialer Richtung zwischen der Antriebswelle und der Antriebsspindel gewährleistet.
Die Erfindung wird nachfolgend durch Ausfuhrungsbeispiele anhand der begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine Querschnittansicht einer Ausführungsform der Kopplung zwi schen Antriebswelle und Antriebsspindel einer elektrischen Schrauben spindelpumpe;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Kopplung zwischen Antriebswelle und Antriebsspindel aus Fig. 1 ;
Fig. 3 eine Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Kopplung zwischen Antriebswelle und Antriebsspindel einer elektrischen Schrau benspindelpumpe; und
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der Kopplung zwischen Antriebswelle und Antriebsspindel aus Fig. 3.
Nachfolgend wird der Aufbau zweier beispielhafter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen elektrischen S chraubenspindelpumpe für Flüssigkeiten in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei die Zeichnungen keine vollständige Schraubenspindelpumpe zeigen, sondern lediglich die Kopplung zwischen Antriebswelle und Antriebs- spindel.
Fig. 1 und Fig. 2 zeigen eine Antriebswelle 1 und eine grob schematisch (d.h. ohne S chraubenwindung) dargestellte Antriebsspindel 2 auf. Die Antriebswelle 1 ist drehbar in einem in den Figuren nicht dargestellten Pumpengehäuse gelagert und mittels eines elektrischen Motors (ebenfalls in den Figuren nicht dargestellt) antreibbar.
Die Antriebsspindel 2 wiederum ist in einer Gehäusebohrung/Spindellaufbahn des Pumpengehäuses drehbar gelagert, wobei die Antriebswelle 1 und die Antriebsspindel 2 auf einer Rotationsachse A fluchtend zueinander angeordnet sind. Die Antriebsspindel 2 ist vermittels einer Bohrung der Spindellaufbahn, in der die Antriebsspindel 2 aufgenommen ist, in Bezug zum Pumpengehäuse lose gelagert. An dem der Antriebsspindel 2 zugewandten Ende der Antriebswelle 1 sind an deren äußeren Mantelfläche zwei Abflachungen 3 ausgebildet. Die Antriebsspindel 2 wiederum weist an ihrem der Antriebswelle 1 zugewandten Ende zwei exzentrisch zur Rotationsachse A ausgebildete Klauen 4 auf. Der Durchmesser der Antriebsspindel 2 beträgt mehr als das Doppelte des Durchmessers der Antriebswelle 1.
Zwischen der Antriebswelle 1 und der Antriebsspindel 2 ist eine Kupplung zur Übertragung des Drehmoments zwischen der Antriebswelle 1 und der Antriebsspindel 2 vorgesehen. Diese Kupplung besteht aus einem Mitnehmer 5 und einem Übertragungs- element 6.
Der Mitnehmer 5 ist im Wesentlichen ringförmig ausgebildet und drehfest an der äußeren Mantelfläche der Antriebswelle 1 angebracht. Ferner weist der Mitnehmer 5 zwei exzentrisch zur Rotationsachse A ausgebildete Klauen 7 auf
Das Übertragungselement 6 ist aus einem gummielastischen Werkstoff gefertigt und weist ein drehelastisches und querelastisches W erkstoffVerhalten auf. Das Übertragungselement 6 besitzt einen konzentrischen Durchbruch, sodass das Übertragungselement 6 auf den abgeflachten Bereich der Antriebswelle 1 aufgeschoben werden kann. An der äußeren Mantelfläche des Übertragungselements 6 sind zwei erste Ausnehmungen 8 sowie zwei zweite Ausnehmungen 9 ausgebildet. Die ersten Ausnehmungen 8 stehen mit jeweils einer der Klauen 4 der Antriebsspindel 2 in Eingriff, während die zweiten Aus nehmungen 9 jeweils mit einer der Klauen 7 des Mitnehmers 5 in Eingriff stehen. Ein an der Antriebswelle 1 anliegendes Drehmoment wird demnach zunächst auf den Mitnehmer 5 übertragen. Anschließend wird das Drehmoment vorrangig über die Klauen 7 des Mitnehmers 5 in das Übertragungselement 6 eingeleitet. Die Kontaktflächen zwischen den Klauen 7 des Mitnehmers und den zweiten Ausnehmungen 9 des Übertragungselements 6 sind hierbei größer als dies bei einem direkten Kontakt zwischen der relativ dünnen Antriebswelle 1 und dem Übertragungselement 6 wäre. Entsprechend höher ist auch das übertragbare Drehmoment. Das Übertragungselement 6 ist drehelastisch und querelastisch ausgeführt und kann auf diese Weise einen Winkel- und/oder Achsver- satz zwischen der Antriebswelle 1 und der Antriebsspindel 2 ausgleichen, ohne ein Spiel vorsehen zu müssen. Entsprechend geräuscharm ist der Betrieb der S chraubenspindel- pumpe.
Fig. 3 und Fig. 4 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Kopplung zwischen Antriebswelle 1 und Antriebsspindel 2 einer elektrischen Schraubenspindelpumpe. Diese unterscheidet sich von der vorherig beschriebenen Ausführungsform lediglich in der Aus gestaltung der Kupplung. Die Antriebswelle 1 und die Antriebsspindel 2 bleiben unver ändert, sodass auf die vorhergehende Beschreibung zu diesen Komponenten verwiesen werden kann. Der Mitnehmer 5 und das Übertragungselement 6 hingegen sind durch den Mitnehmer 105 und eine als Hülse ausgebildetes Übertragungselement 106 ersetzt.
Der Mitnehmer 105 besitzt einen konzentrischen Durchbruch, sodass der Mitneh mer 105 den abgeflachten Bereich der Antriebswelle 1 formschlüssig umgreift. Auf der äußeren Umfangsfläche des Mitnehmers 105 sind zwei Ausbuchtungen 10 ausgebildet.
Das Übertragungselement 106 ist als Hülse ausgebildet und aus einem gummi elastischen Werkstoff gefertigt. Es weist somit ein drehelastisches und querelastisches W erkstoffVerhalten auf. Das Übertragungselement 106 umgreift dabei die äußere Umfangsfläche des Mitnehmers 105 und bildet somit einen Überzug über den Mitnehmer 105. Auf diese Weise steht jeweils eine Ausbuchtung 10 des Mitnehmers 105 unter Zwi schenschaltung des hülsenformigen Übertragungselements 106 mit einer Klaue 4 der Antriebsspindel 2 in Eingriff.
Das Übertragungselement 106 ist genauer als napfformige Hülse ausgebildet, de ren Napfboden zwischen den sich zugewandten Enden der Antriebswelle 1 und der Antriebsspindel 2 angeordnet ist. Der Napfboden dient somit in Richtung der Rotationsachse A als Dämpfung zwischen der Antriebswelle 1 und der Antriebsspindel 2.
In der in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellten Ausführungsform wird somit ein an der Antriebswelle 1 anliegendes Drehmoment zunächst auf den Mitnehmer 105 übertragen. Anschließend wird das Drehmoment in das als Hülse ausgebildete Übertragungselement 106 eingeleitet. Die Kontaktflächen zwischen dem Mitnehmer 105 und dem Übertragungselement 106 sind hierbei aufgrund des vollflächigen Kontaktes dieser beiden Komponenten größer als dies bei einem direkten Kontakt zwischen der relativ dünnen Antriebswelle 1 und einem elastischen Übertragungselement wäre. Entsprechend höher ist auch das übertragbare Drehmoment. Das als Hülse ausgebildete Übertragungselement 106 ist drehelastisch und querelastisch ausgeführt und kann auf diese Weise einen Winkel- und/oder Achsversatz zwischen der Antriebswelle 1 und der Antriebsspindel 2 aus- gleichen, ohne ein Spiel vorsehen zu müssen. Zusätzlich erfolgt durch den Napfboden des Übertragungselements 106 die oben angesprochene Dämpfung in axialer Richtung. Ent sprechend geräuscharm ist der Betrieb der erfindungsgemäßen Schraubenspindelpumpe.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Antriebswelle
2 Antriebsspindel
3 Abflachung
4 Klaue (an der Antriebsspindel)
5 Mitnehmer
6 Übertragungselement
7 Klaue (am Mitnehmer)
8 Erste Ausnehmung
9 Zweite Ausnehmung
10 Ausbuchtung
105 Mitnehmer
106 Übertragungselement
A Rotationsachse

Claims

Ansgiche 1. Elektrische S chraubenspindelpumpe für Flüssigkeiten, mit: einer Antriebswelle (1), die zu einem Pumpengehäuse drehbar gelagert ist; einer Antriebsspindel (2), die in einer Spindellaufbahn des Pumpengehäuses dreh- bar gelagert ist; wobei die Antriebswelle (1) und die Antriebsspindel (2) auf einer Rotationsachse (A) fluchtend zueinander angeordnet sind; die Antriebsspindel (2) vermittels einer Bohrung der Spindellaufbahn, in der die
Antriebsspindel (2) aufgenommen ist, in Bezug zum Pumpengehäuse lose gelagert ist; und eine Kupplung zur Übertragung des Drehmoments zwischen der Antriebswelle (1) und der Antriebsspindel (2) vorgesehen ist, aufweisend: einen drehfest an einer äußeren Mantelfläche der Antriebswelle (1) angebrachten Mitnehmer (5, 105), und ein drehelastisches und querelastisches Übertragungselement (6, 106), welches mit dem Mitnehmer (5, 105) und mit mindestens einer Klaue (4), die an einem Ende der Antriebsspindel (2) exzentrisch zur Rotationsachse (A) ausgebildet ist, in Ein griff steht.
2. Elektrische Schraubenspindelpumpe nach Anspruch 1, wobei die äußere Mantelfläche der Antriebswelle (1) mindestens eine Abflachung (3) aufweist und der Mitnehmer (5, 105) und/oder das Übertragungselement (6, 106) die äußere Mantelfläche im Bereich der Abflachung (3) formschlüssig umgreift.
3. Elektrische Schraubenspindelpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Mitnehmer (5, 105) und das Übertragungselement (6, 106) einstückig, insbesondere in Form eines 2-Komponenten-Bauteils, ausgebildet sind.
4. Elektrische S chraubenspindelpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Übertragungselement (6, 106) aus einem gummielastischen Werkstoff besteht.
5. Elektrische Schraubenspindelpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Übertragungselement (6, 106) unter Vorspannung zwischen dem Mit nehmer (5, 105) und der mindestens einen Klaue (4) der Antriebsspindel (2) angeordnet ist.
6. Elektrische Schraubenspindelpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine der Flächen des Übertragungselements (6, 106), die mit dem Mitnehmer (5, 105) und/oder der mindestens einen Klaue (4) der Antriebsspindel
(2) in Eingriff stehen, konisch in Richtung der Rotationsachse (A) ausgebildet ist.
7. Elektrische S chraubenspindelpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Mitnehmer (5) mindestens eine exzentrisch zur Rotationsachse (A) ausgebildete Klaue (7) aufweist, und das Ubertragungselement (6) mindestens eine erste Ausnehmung (8), die mit der mindestens einen Klaue (4) der Antriebsspindel (2) in Eingriff steht, und mindes tens eine zweite Ausnehmung (9), die mit der mindestens einen Klaue (7) des Mitnehmers (5) in Eingriff steht, aufweist.
8. Elektrische Schraubenspindelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das
Übertragungselement (106) als Hülse ausgebildet ist, die den Mitnehmer (105) an dessen äußeren Umfangsfläche umgreift.
9. Elektrische Schraubenspindelpumpe nach Anspruch 8, wobei der Mitnehmer (105) mindestens eine Ausbuchtung (10) aufweist, die unter Zwischenschaltung des Übertragungselements (106) mit der mindestens einen Klaue (4) der Antriebsspin del (2) in Eingriff steht.
10. Elektrische Schraubenspindelpumpe nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei das Übertragungselement (106) als napfförmige Hülse ausgebildet ist, deren Napfboden zwischen einem axialen Ende der Antriebswelle (1) und dem Ende der An triebsspindel (2) angeordnet ist.
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