DE10140613A1

DE10140613A1 - Naßläuferpumpe

Info

Publication number: DE10140613A1
Application number: DE10140613A
Authority: DE
Inventors: Andreas Knoll; Michael Weinert
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 2001-08-18
Filing date: 2001-08-18
Publication date: 2003-03-06
Also published as: US6939115B2; US20030035740A1; EP1286055B1; ES2253479T3; DE50205779D1; EP1286055A1

Abstract

Eine Naßläuferpumpe, die insbesondere zur Kühlmittelförderung in Kraftfahrzeugmotoren geeignet ist, weist ein Pumpenrad (10) auf. Durch das Pumpenrad (10) wird ein Fördermittel durch einen Ansaugkanal (14) in einen Abgabekanal (18) gefördert. Über eine gemeinsame Welle (22) ist mit dem Pumpenrad (10) ein Motorläufer (24) eines Elektromotors (26) verbunden. Der Motorläufer (24) ist von einem Spalttopf (34) umgeben, wobei der Motorläufer (24) zur Kühlung von Fördermittel umspült wird. Die Lagerung der Welle erfolgt durch zwei Radiallager (40, 48), wobei ein Radiallager in einem Abstützelement (44) angeordnet ist. Das Abstützelement (44), das innerhalb des Ansaugkanals (14) angeordnet ist, weist ferner eine Anlauffläche (50) auf, gegen die eine Anströmfläche (52) des Pumpenrades (10) zur Aufnahme von Axialkräften anläuft.

Description

Die Erfindung betrifft eine Naßläuferpumpe, d. h. eine Pumpen- Motor-Einheit, die beispielsweise aus einer Kreiselpumpe und einem elektrischen Gleichstrommotor besteht. Derartige Naßläuferpumpen sind insbesondere zur Kühlmittelförderung in Kraftfahrzeugmotoren geeignet.

Aus DE 195 45 561 ist eine Naßläuferpumpe mit einem Pumpenrad bekannt, das ein Fördermedium durch einen Ansaugkanal ansaugt und in Richtung eines Abgabekanals fördert. Das Pumpenrad ist auf einer Welle befestigt. Auf derselben Welle ist ein Motorläufer eines Motors befestigt. Zur Kühlung des Motors und ggf. vorgesehener elektronischer Bauteile wird das Fördermedium verwendet, das den Motorläufer umströmt. Zur Förderung elektrisch leitfähiger Flüssigkeiten ist der Motorläufer mit einem Spalttopf umgeben. Das Ständerpaket des Motors mit den Wicklungen ist außerhalb des Spalttopfs, der vorzugsweise aus Kunststoff besteht, angeordnet. Duch den Spalttopf, durch den zwischen dem Motorläufer und der Topfinnenseite ein Spalt ausgebildet ist, in dem Fördermedium strömen kann, ist ein Abdichten des Motorläufers gegenüber der Umgebung gewährleistet. Naßläuferpumpen, die zur Förderung von elektrisch nicht leitfähigen Flüssigkeiten, wie beispielsweise Benzin, eingesetzt werden, weisen keinen Spalttopf auf, da ein Abdichten gegenüber dem Ständerpaket und den Wicklungen nicht erforderlich ist.

Die gemeinsame den Motorläufer und das Pumpenrad tragende Welle ist durch zwei Radiallager im Bereich des Pumpenrades bzw. am gegenüberliegenden Ende der Welle im Spalttopf oder einem Gehäuse gelagert. Auf Grund von in dem Fördermedium auftretenden Druckdifferenzen treten Axialkräfte auf. Zusätzlich werden von dem Motor auf Grund der Magnetkräfte Axialkräfte auf die Welle übertragen. Zur axialen Lagerung ist es bekannt, ein Axiallager am Läufer zu befestigen, das sich an einem im Spalttopf eingesetzten Lagersitz abstützt. Sowohl als Radial- als auch als Axiallager können bei Naßläuferpumpen nur Gleitlager eingesetzt werden, da die Lebensdauer von Kugel- und Rollenlagern innerhalb von Flüssigkeiten zu gering ist. Das Vorsehen eines Axiallagers zwischen Spalttopf und Läufer erhöht den Montageaufwand der Naßläuferpumpe.

Aufgabe der Erfindung ist es, die axiale Lagerung der Welle einer Naßläuferpumpe zu vereinfachen und den Montageaufwand zu verringern.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Erfindungsgemäß weist die Naßläuferpumpe ein im Ansaugkanal vorgesehenes Abstützelement auf. Das Abstützelement, das in Strömungsrichtung dem Pumpenrad vorgeschaltet ist, dient zur Aufnahme von Axialkräften. Hierzu weist das Abstützelement eine Anlauffläche auf, gegen die eine Anströmfläche des Pumpenrades anläuft. Das erfindungsgemäße Axiallager weist somit lediglich eine Anlauffläche auf, da festgestellt wurde, dass die auftretenden Axialkräfte bei Naßläuferpumpen auf Grund der Druckdifferenz zwischen Ansaugkanal und dem hinter dem Pumpenrad, d. h. im Bereich des Motorläufers, angeordneten Raums nur entgegen der Strömungsrichtung des Fördermediums wirken. Eine Anlauffläche zur Aufnahme von Axialkräften ist somit ausreichend. Auch die auf Grund magnetischer Kräfte durch den Elektromotor hervorgerufenen Axialkräfte weisen bei der Montage des Motors in dieselbe Richtung.

Durch das Vorsehen eines Abstützelementes in dem Ansaugkanal ist die Montage der Naßläuferpumpe erheblich vereinfacht, da beim Zusammenbau der Pumpe die Anströmfläche des Pumpenrads automatisch an der Anlauffläche des Abstützelementes anliegt und somit die axiale Lagerung der Welle gewährleistet ist. Ein gesonderter Einbau eine zusätzlichen Axiallagers ist nicht erforderlich. Somit ist auch ein zusätzlicher Lagersitz nicht erforderlich.

Zur weiteren Verbesserung der Montierbarkeit der erfindungsgemäßen Naßläuferpumpe trägt das Abstützelement ein Radiallager der Welle. Vorzugsweise weist das Abstützelement hierzu eine zylindrische Öffnung auf, in der ein Radiallager vorgesehen ist. Da bei Naßläuferpumpen vorzugsweise Gleitlager eingesetzt werden, handelt es sich bei dem Radiallager vorzugsweise um eine in die Öffnung des Abstützelements eingesetzte Lagerhülse. Zur Montage wird somit die Welle, auf der das Pumpenrad vormontiert ist, in die Öffnung des Abstützelements eingesteckt. Hierbei erfolgt gleichzeitig die axiale Lagerung der Welle, da beim Einstecken der Welle die Anströmfläche des Pumpenrades an die Anlauffläche des Abstützelements angelegt wird. Somit ist innerhalb eines Montageschrittes gleichzeitig die radiale und die axiale Lagerung der Pumpenwelle erfolgt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine prinzipielle schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Naßläuferpumpe, und
Fig. 2-4 bevorzugte Ausführungsformen einer Anströmfläche.
Die Naßläuferpumpe weist ein Pumpenrad 10 auf, durch dessen Drehung Medium in Richtung eines Pfeils 12 durch einen Ansaugkanal 14 angesaugt und in Richtung eines Pfeils 16 durch einen Abgabekanal 18 gefördert wird. Der Ansaugkanal 14 und der Abgabekanal 18 sind Teil eines Pumpendeckels 20, in dem das Pumpenrad 10 angeordnet ist. Das Pumpenrad 10 ist mit einer Welle 22 fest verbunden.
Zum Antrieb des Pumpenrades ist mit der Welle 22 ein Motorläufer 24 eines Motors 26 fest verbunden. Der Motorläufer 24 ist von einem Wicklungen 28 aufweisenden Ständerpaket 30 umgeben. Das Ständerpaket 30 ist gegenüber dem Motorläufer bzw. Rotor 24 axial in Fig. 1 nach links versetzt, so dass der magnetische Axialzug in dieselbe Richtung wie der hydraulische Axialzug wirkt.
Zur Kühlung des Motors 26 dient das von dem Pumpenrad 10 geförderte Medium. Hierzu gelangt das Medium in Förderrichtung 12 hinter das Pumpenrad 10 in eine Läuferkammer 32. Bei der Förderung von elektrisch leitfähiger Flüssigkeit muss verhindert werden, dass die Wicklungen 28 oder andere elektronische Bauteile mit dem Fördermedium in Kontakt kommen. Hierzu ist der Motorläufer 24 mit einem Spalttopf 34 umgeben. Durch den Spalttopf 34 ist ein schmaler Spalt zwischen dem Motorläufer 24 und einer Innenseite des Spalttopfs 34 ausgebildet. Der Spalttopf 34 ist mit einer Gehäusehälfte 36 verbunden und gegenüber dieser abgedichtet. Der Spalttopf 34 und die Gehäusehälfte 36 können auch eine Einheit bilden. Eine zweite Gehäusehälfte 38 ist mit der ersten Gehäusehälfte 36 verbunden und umschließt den Motor 26.
Die Lagerung der Welle 22 erfolgt in einem ersten Radiallager 40, das eine in dem Spalttopf 34 gehaltene Lagerhülse 42 aufweist. Das gegenüberliegende Wellenende, an dem das Pumpenrad 10 befestigt ist, ist erfindungsgemäß in einem Abstützelement 44 gelagert. Hierzu weist das Abstützelement eine Öffnung 46 auf. Die Öffnung 46 ist zylindrisch und koaxial zu der Welle 22. In der Öffnung 46 ist eine Lagerhülse 48 angeordnet, durch die ein Gleitlager in dem Abstützelement 44 ausgebildet ist.
Die axiale Lagerung der Welle 22 erfolgt erfindungsgemäß durch die an dem Abstützelement vorgesehene, zur Welle 22 im wesentlichen radial verlaufende Anlauffläche. Bei der Anlauffläche handelt es sich um einen die Öffnung 46 umgebenden Kreisring. Gegen die Anlauffläche läuft eine Anströmfläche 52 des Pumpenrades 10 an, d. h. eine in Richtung des Ansaugkanals 14 entgegen der Strömungsrichtung 12 weisende Fläche. Da die auftretenden Axialkräfte auf Grund der Druckdifferenz zwischen Ansaugkanal 14 und Läuferkammer 32 entgegen der Strömungsrichtung 12 weisen, ist es ausreichend, als Axiallager eine Anlauffläche an dem Abstützelement vorzusehen. Axialkräfte in die andere Richtung, d. h. in der Figur nach rechts, treten nicht auf. Auch die durch den Motor 26 hervorgerufenen Axialkräfte weisen in der Figur nach links oder sind kleiner als die durch die Druckdifferenz auftretenden Kräfte.
Die Anströmfläche 52 ist vorzugsweise konvex (Fig. 2) ausgebildet, kann jedoch durch Geometrieelemente wie z. B. Nuten o. ä. (Fig. 3, 4), die einer verbesserten Benetzung der Kontaktfläche zwischen Anlauffläche 50 und Anströmfläche 52 dienen, ergänzt sein und berührt eine ebene, radial verlaufende Anlauffläche 50. Ggf. ist die Anlauffläche 50 konkav ausgebildet, so dass zusätzlich eine radiale Ausrichtung des Pumpenrades 10 erfolgt. Die Gestaltung von Anströmfläche 52 und Anlauffläche 54 können auch umgekehrt sein.
Das Abstützelement 44 ist über Stege 54 mit dem Ansaugrohr 14 verbunden. Vorzugsweise sind am Umfang des zur Mittelachse der Welle 22 rotationssymmetrischen Abstützelements drei Stege 54 vorgesehen. Die Außenkontur des Abstützelements 44 ist vorzugsweise stromlinienförmig, so dass das in Richtung des Pfeils 12 strömende Medium von dem Abstützelement auf das Pumpenrad 10 gelenkt wird.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die angeströmte Seite des. Abstützelements im Querschnitt teilellipsenförmig ausgebildet.
Zur Montage wird zuerst der Läufer 24 und das Pumpenrad 10 auf die Welle 22 aufgesteckt. Zur Fixierung können Nuten o. dgl. vorgesehen sein. Das Pumpenrad 10 wird so weit auf die Welle 22 aufgesteckt, bis es an einer Schulter 58 anstößt. Anschließend wird das Wellenende 60 der Welle 22 in die in dem Abstützelement 44 angeordnete Lagerhülse 48 eingesteckt. Nach dem Einstecken der Welle 22 in die Hülse 48 liegt die Anströmfläche 52 des Pumpenrades 10 an der Anlauffläche 50 des Abstützelements 44 an. Durch die Lagerung der Welle 22 im Bereich des Pumpenrades 10 ist eine sehr genaue Positionierung des Pumpenrades 10 in dem Pumpendeckel 20 möglich. Hierdurch ist ein minimaler Leckspalt gewährleistet. Da das Abstützelement 44 erfindungsgemäß über Stege 54 mit dem Ansaugkanal 14 verbunden ist, ist die Lage der Öffnung 46 bzgl. des Pumpendeckels 20 definiert. Somit ist Lage des Pumpenrades 10 gegenüber dem Pumpendeckel 20 eindeutig definiert. Durch diese Positionierung des Lagersitzes an dem Wellenende 60 kann insbesondere auch eine größere Unwucht des Pumpenrades 10 toleriert werden.

Claims

1. Naßläuferpumpe, insbesondere zur Kühlmittelförderung in Kraftfahrzeug-Motoren, mit
einem in Förderrichtung (12) einem Ansaugkanal (14) nachgeschalteten Pumpenrad (10),
einem über eine gemeinsame Welle (22) mit dem Pumpenrad (10) verbundenen Motorläufer (24),
einem den Motorläufer (24) umgebenden Spalttopf (34), wobei der Motorläufer (24) zur Kühlung von Fördermedium umspült wird, und
mindestens einem Radiallager (40, 48),
gekennzeichnet durch
ein im Ansaugkanal (14) vorgesehenes Abstützelement (44) mit einer Anlauffläche (50), gegen die eine Anströmfläche (52) des Pumpenrades (10) zur Aufnahme von Axialkräften anläuft.

2. Naßläuferpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlauffläche (50) und/oder die Anströmfläche (52) radial zur Welle (22) verlaufen.

3. Naßläuferpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlauffläche (50) oder die Anströmfläche (52) konvex ist.

4. Naßläuferpumpe nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlauffläche (54) oder vorzugsweise die Anströmfläche (52) durch Geometrieelemente, die einer Verbesserung der Schmierung der Kontaktfläche dienen, ergänzt sind.

5. Naßläuferpumpe nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (44) ein Radiallager (48) der Welle (22) trägt.

6. Naßläuferpumpe nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (44) über Stege (54) mit dem Ansaugkanal (14) verbunden ist.