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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Staurohrpumpe mit wenigstens
einer zuführenden
Leitung und wenigstens einer abführenden
Leitung sowie einer Hydraulikkammer und einem Antrieb.
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Derartige
Staurohrpumpen sind auch als Pitotpumpen, Jet-Pumpen, Turbopumpen
oder Pumpen mit einem Pitotelement bekannt. Herkömmliche Pumpen nach dem Staurohrprinzip
werden mittels eines Lagerträgers
und eines hieran gekuppelten Motors angetrieben. Auf der gegenüberliegenden
Seite der Hydraulikkammer befinden sich Fluidanschlüsse sowie
die durch eine dynamische Dichtung abgedichtete Durchführung des
Staurohres in die Hydraulikkammer. Die dynamische Dichtung wird
dabei über ein
die Hydraulikkammer umschließendes
Gehäuse, welches
mit dem Lagerträger
verbunden ist, zur Hydraulikkammer hin ausgerichtet.
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Die
Nachteile der beschriebenen Ausführung ergeben
sich durch fertigungsbedingte Fluchtungsfehler zwischen Lagerung
der Hydraulikkammer mittels des Lagerträgers und der durch das Gehäuse getragenen
gegenüberliegenden
dynamischen Dichtung des Staurohres. Um die Funktion der Anordnung gewährleisten
zu können,
sind enge Fertigungstoleranzen sowie eine aufwändige Montage notwendig. Außerdem haben
unvermeidliche Fluchtungsfehler zur Folge, dass ein erhöhter Verschleiß der dynamischen
Dichtung stattfindet, was wiederum zwangsläufig bei längerer Standzeit zu einer Leckage
bzw. einem Totalausfall der Dichtung führen kann. Somit sind regelmäßige Wartungsintervalle
zwingend, um die dynamische Dichtung rechtzeitig auswechseln zu können. Ein
weiterer Nachteil ist der große
Platzbedarf der herkömmlichen
Anordnungen.
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Aus
der
US 4,875,826 A ist
eine Staurohrpumpe bekannt, die mehrere Pitotelemente in einer gekapselten
Pumpkammer aufweist. Dabei sind Zulauf und Ablauf der Hydraulikkammer
auf unterschiedlichen Seiten der Pumpe angeordnet.
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Aus
der
DE 10 2007
033 644 A1 ist eine Staurohrpumpe bekannt, bei der Motor
und Zu- bzw. Ablauf von bzw. zu der Pumpkammer auf unterschiedlichen
Seiten der Pumpkammer angeordnet sind.
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Aus
der
DE 10 2006
028 597 A1 ist eine Staurohrpumpe bekannt, bei der Motor
und Zu- bzw. Ablauf von bzw. zu der Pumpkammer auf unterschiedlichen
Seiten einer innerhalb eines Gehäuses befindlichen
Pumpkammer angeordnet sind.
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Die
US 5,145,314 A beschreibt
eine Staurohrpumpe, wobei Antrieb und fluidführende Leitung auf unterschiedlichen
Seiten der Pumpkammer angeordnet sind. Dagegen zeigt die
US 1,032,892 A eine
Staurohrpumpe mit wenigstens einer zuführenden Leitung und wenigstens
einer abführenden
Leitung sowie einer Hydraulikkammer und einem Antrieb. Antrieb,
zuführende
Leitung und abführende Leitung
sind auf einer gemeinsamen Seite der Hydraulikkammer angeordnet.
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Die
DE 11 2006 000 496
T5 beschreibt eine Staurohrpumpe mit einer Pumpkammer,
bei der ein Verschleißring
benachbart zum Staurohr innerhalb der Pumpkammer in einer Nut eingesetzt
ist. Antrieb und fluidführende
Leitungen sind bei dieser Staurohrpumpe auf unterschiedlichen Seiten
der Pumpe angeordnet.
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Die
WO 03/089788 A1 beschreibt
eine Staurohrpumpe, bei der Pumpantrieb und Zu- bzw. Ablauf von/zur
Pumpkammer auf unterschiedlichen Seiten einer innerhalb eines Gehäuses befindlichen
Pumpkammer angeordnet sind.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Staurohrpumpe
der eingangs genannten Art in vorteilhafter Weise weiterzubilden,
insbesondere dahingehend, dass eine Staurohrpumpe einfacher und
verschleißärmer aufgebaut
werden kann, eine einfachere Wartung bzw. Inspektion ermöglicht ist
und die Staurohrpumpe insgesamt kompakter ausgebaut ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Staurohrpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach
ist vorgesehen, dass in der stehenden Achse die zuführende und/oder
die abführende
Leitung angeordnet ist, insbesondere dass zuführende und abführende Leitung
nur in der Achse angeordnet sind und dass der Elektromotor wenigstens
einen Stator und wenigstens einen Rotor aufweist, wobei der Stator
drehfest mit der Achse verbunden ist und/oder wobei der Rotor Bestandteil
der Hydraulikkammer ist und/oder der Rotor drehfest mit der Hydraulikkammer
verbunden ist. Dabei sind Antrieb, zuführende Leitung und abführende Leitung
auf einer gemeinsamen Seite der Hydraulikkammer angeordnet. Bei
den Seiten der Hydraulikkammer kann es sich um die Breitseiten der
Hydraulikkammer handeln. Üblicherweise
ist in der Hydraulikkammer zumindest ein Staurohr angeordnet. Dieses
Staurohr ist dabei vorzugsweise ortsfest angeordnet, wobei sich die
Hydraulikkammer bzw. Komponenten der Hydraulikkammer relativ um
das Staurohr rotieren, um das zu pumpende Fluid radial zu beschleunigen.
Vorteilhaft ist es, wenn in der stehenden Achse die zuführende und/oder
die abführende
Leitung angeordnet sind, insbesondere wenn zuführende und abführende Leitung
nur in der Achse angeordnet sind. Die zuführende und/oder die abführende Leitung
können vorzugsweise
durch Axialbohrungen entlang der Längsachse der Achse ausgebildet
sein. Vorteilhafterweise ist bzw. sind diese Axialbohrung(en) mit dem
bzw. den im Ansatz befindlichen Anschluss bzw. Anschlüsse, die
vorzugsweise als Radialbohrungen ausgeführt sind, konnektiert. Beispielsweise
kann die im Ansatz der Achse angeordnete Radialbohrung senkrecht
auf die den Ansatz nicht durchbrechende Axialbohrung der zu- bzw.
abführenden
Leitung treffen und somit einen Ablauf bzw. Zulauf zur Hydraulikkammer
schaffen.
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Weiter
vorteilhaft ist es, dass der Elektromotor wenigstens einen Stator
und wenigstens einen Rotor aufweist, wobei der Stator drehfest mit
der Achse verbunden ist und/oder wobei der Rotor Bestandteil der
Hydraulikkammer ist und/oder der Rotor drehfest mit der Hydraulikkammer
verbunden ist. Der Stator kann dabei beispielsweise ebenfalls Bestandteil der
Achse sein. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der Stator formschlüssig und/oder
reibschlüssig drehfest
mit der Achse verbunden ist, etwa durch eine Presspassung oder durch
eine Nut-Passfeder-Verbindung.
Der Rotor kann beispielsweise durch eine Wandung bzw. Wandungsausformung
der Hydraulikkammer ausgebildet sein. Genauso gut ist jedoch ebenso
möglich,
dass der Rotor formschlüssig
und/oder reibschlüssig
drehfest, z. B. mittels Presspassung oder durch eine Nut-Passfeder-Verbindung
mit der Hydraulikkammer verbunden ist. Dabei ist es auch denkbar,
dass die Verbindung mit der Hydraulikkammer mittelbar und/oder unmittelbar
verwirklicht ist. Ausreichend kann es beispielsweise sein, wenn
der Rotor an einem Bauteil befestigt ist, dass mit einem eine Wandung
der Hydraulikkammer ausbildenden Element verbunden ist oder ein
eine Wandung der Hydraulikkammer ausbildendes Element ist.
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Durch
die erfindungsgemäße Anordnung
ergibt sich der Vorteil, dass die Staurohrpumpe sehr kompakt aufgebaut
werden kann. Beispielsweise kann eine Lagerung zu beiden Seiten
der Hydraulikkammer entfallen. Dadurch, dass die wesentlichen Komponenten
der Staurohrpumpe auf einer gemeinsamen Seite von der Hydraulikkammer
angeordnet sind, ergibt sich eine verbesserte Zugänglichkeit
zur Hydraulikkammer. Hierdurch wird die Wartung und Inspektion vereinfacht.
Vorteilhafterweise ist kein gesondertes Gehäuse für die Hydraulikkammer und die übrigen Komponenten
der Staurohrpumpe vorgesehen.
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Weiter
ist denkbar, dass wenigstens ein Lager, vorzugsweise die Lagerung
der beweglichen Komponenten der Staurohrpumpe auf der gemeinsamen
Seite angeordnet ist. Insbesondere ergibt sich dadurch der Vorteil,
dass sämtliche
beweglichen und auch unbeweglichen Komponenten der Staurohrpumpe
nur auf einer Seite der Hydraulikkammer angeordnet sind, so dass
die Hydraulikkammer über
die frei bleibende Seite grundsätzlich
frei zugänglich
ist. Hierdurch wird die Wartung bzw. Inspektion deutlich vereinfacht.
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Es
kann vorgesehen sein, dass die Staurohrpumpe eine stehende Achse
aufweist. Eine derartige stehende Achse kann eine zentrale Achse
sein, um die die beweglichen Komponenten der Staurohrpumpe sich
drehen.
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Ferner
ist möglich,
dass die stehende Achse einen Ansatz aufweist, der in die Hydraulikkammer ragt,
wobei die zuführende
und abführende
Leitung in dem Ansatz mündet
bzw. einen Anschluss aufweist. Beispielsweise können die Anschlüsse durch
Radialbohrungen im Ansatz verwirklicht werden.
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Des
Weiteren kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Staurohr vorgesehen
ist, das an dem Ansatz angeordnet ist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass
das Staurohr an dem am Ansatz befindlichen Anschluss der abführenden
Leitung angeschlossen ist.
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Darüber hinaus
kann vorgesehen sein, dass der Antrieb ein Elektromotor ist. Hierdurch
lässt sich eine
besonders vorteilhafte Antriebsart nutzbar machen. Auch die Steuerung
bzw. Regelung der Staurohrpumpe kann hierdurch einfach und vorteilhaft
gestaltet werden. Hierzu kann eine fachübliche Ansteuerung bzw. eine
fachübliche
Steuerungs- und/oder Reglungseinheit verwendet werden.
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Ferner
ist möglich,
dass eine dynamische Dichtung vorgesehen ist, die einen Spalt zwischen den
beweglichen und unbeweglichen Komponenten der Staurohrpumpe dichtet.
Vorzugsweise dichtet die dynamische Dichtung den Spalt zwischen
Achse und einem beweglichen Rotorträger. Eine dynamische Dichtung
ist dabei als weit gefasster Begriff zu verstehen, der beispielsweise
ein oder mehrere Radial-Wellendichtringe
umfassen kann. Des Weiteren kann Bestandteil einer dynamischen Dichtung
ein mit der dynamischen Dichtung in funktionalem Zusammenhang stehendes
Dichtlabyrinth sein. Grundsätzlich
kann es jedoch bereits ausreichen, wenn die dynamische Dichtung
durch einen Radial-Wellendichtring
ausgebildet ist. Ein Rotorträger
kann beispielsweise ein um die stehende Achse der Staurohrpumpe
drehbares Bauteil sein, das vorzugsweise mit der drehenden Hydraulikkammer
in Verbindung steht. Der Rotorträger
kann Bestandteil der Hydraulikkammer sein oder mit dieser drehfest
verbunden sein. Vorteilhafterweise kann in diesem Zusammenhang vorgesehen
sein, dass der Rotorträger
eine Wandung der Hydraulikkammer ausbildet bzw. durch eine Wandung
der Hydraulikkammer ausgebildet wird.
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Des
Weiteren kann vorgesehen sein, dass eine einzige dynamische Dichtung
vorgesehen ist und/oder dass die dynamische Dichtung auf der stehenden
Achse bzw. auf dem Ansatz der Achse sitzt und/oder läuft. Vorzugsweise
weist die Staurohrpumpe nur einen einzigen abzudichtenden Spalt
zwischen der stehenden Achse und dem Rotorträger auf. Somit ergibt sich
der Vorteil, dass nur an dieser Stelle eine dynamische Dichtung
vorzusehen ist. Vorzugsweise wird ein Radial-Wellendichtring derart eingesetzt, dass
die Dichtlippe drehfest Rotorträger bzw.
dem um die Achse drehenden Bauteil der Staurohrpumpe verbunden ist
und auf dem Ansatz umläuft.
Dadurch ist es beispielsweise ausreichend, nur den Ansatz zu härten, wodurch
die Standzeit der dynamischen Dichtung erhöht werden kann. Zugleich ist
das Härten
des Ansatzes vergleichsweise einfach und kostengünstig möglich.
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Es
ist möglich,
dass die Hydraulikkammer einen abnehmbaren Deckel aufweist. Dadurch
ergibt sich der Vorteil, dass die Hydraulikkammer einfach zugänglich ist.
Hierdurch kann beispielsweise eine Wartung oder Inspektion schnell
und unproblematisch durchgeführt
werden.
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Darüber hinaus
ist denkbar, dass der Deckel die Hydraulikkammer im Wesentlichen
umgreift bzw. ausbildet und/oder dass der Deckel an einer Wandung
der beweglichen Komponenten der Staurohrpumpe, vorzugsweise an dem
Rotorträger
befestigt ist.
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Ferner
ist möglich,
dass der Deckel das Staurohr übergreift.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass bei einer Wartung oder Inspektion
der Zustand des Staurohres einfach überprüft werden kann. Ferner kann
gegebenenfalls das Staurohr einfach gereinigt oder ausgetauscht
werden, da es aufgrund des das Staurohr übergreifenden Deckels bei Entfernung des
Deckels frei zugänglich
ist.
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Bevorzugt
wird es, wenn der Deckel auf der der gemeinsamen Seite gegenüberliegenden
Seite der Hydraulikkammer angeordnet ist. Dadurch ist eine einfache
Entfernung des Deckels möglich.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn nach Demontage des Deckels die Hydraulikkammer
und/oder das Staurohr zugänglich
ist und/oder wenn der Rotorträger
derart zugänglich
wird, dass er von der stehenden Achse abziehbar ist.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand eines
in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
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Es
zeigt:
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1:
eine Schnittzeichnung durch eine erfindungsgemäße Staurohrpumpe.
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1 zeigt
eine Schnittzeichnung durch eine erfindungsgemäße Staurohrpumpe 10.
Bei dieser Staurohrpumpe 10 sind auf der in 1 links
dargestellten Seite der Hydraulikkammer 20 die Fluidanschlüsse 30 und 32,
also die zuführende
Leitung 30 und die abführende
Leitung 32 angeordnet. Außerdem befinden sich in diesem
Teil der Staurohrpumpe 10 bzw. auf dieser Seite auch die
dynamische Dichtung 40 sowie die Lagerung 50 und
der Antrieb 60.
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Die
Lagerung 50 und der Antrieb 60 sind als integrierte
Lager- und Antriebseinheit 70 ausgeführt, d. h. die Lagerung 50 übernimmt
sowohl die Aufgabe der Lagerung der rotierenden Hydraulikkammer 20 als
auch die Lagerung des Antriebs 60. Dadurch ergibt sich
der Vorteil eines wesentlich geringeren Platzbedarfs sowie erheblicher
Kostenvorteile, da eine Vielzahl von bislang zwingend erforderlichen Komponenten
wie Kupplung und Lagerträger
erfindungsgemäß nicht
mehr notwendig ist.
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Das
stehende Staurohr 80 ist in die rotierende Hydraulikkammer 20 eingeführt und
mittels einer dynamischen Dichtung 40 abgedichtet. Das
Staurohr 80 ist dabei auf dem Ansatz 92 der stehenden
Welle 90 aufgesetzt und an eine im Ansatz 92 angeordneten
Radialbohrung 33 angeschlossen. Diese Radialbohrung 33 ist
dabei mit der abführenden
Leitung 32 verbunden. Auch die zuführende Leitung 30 ist
mit einer im Ansatz 92 angeordneten Radialbohrung 31 verbunden,
wobei die Radialbohrung 32 ein Einströmen des zugeführten Fluids
in die Hydraulikkammer 20 ermöglicht. Die Radialbohrungen 31 und 33 stehen
jeweils senkrecht auf den zugehörigen
Leitungen bzw. Bohrungen 30 und 32.
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Der
Antrieb 60 ist als Außenläufermotor
ausgeführt
und befindet sich auf der gleichen Seite wie die Fluidanschlüsse 30 und 32.
Der Rotor 62 des Antriebs 60 ist vorzugsweise
bereits ein Bestandteil der Hydraulikkammer 20 bzw. wie
in 1 dargestellt, direkt bzw. drehfest an die Hydraulikkammer 20 gekoppelt,
so dass eine zusätzliche
Kupplung entfallen kann. Der Stator 64 des Antriebs 60 ist
drehfest an der stehenden Achse 90 der Staurohrpumpe 10.
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Im
in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Rotor 62 auf
einem Rotorträger 100 drehfest
befestigt. Der Rotorträger 100 bildet
dabei mit einer flanschartigen Wandung 102 eine Wandung
der Hydraulikkammer 20 aus. Darüber hinaus ist der Deckel 22 der
Hydraulikkammer 20 an dieser flanschartigen Wandung 102 des
Rotorträgers 100 befestigt. Der
eigentliche Innenraum der Hydraulikkammer 20 wird durch
die Ausnehmung im Deckel 22 ausgebildet. Der Deckel 22 übergreift
sowohl den Ansatz 92 als auch das Staurohr 80,
so dass beim Abnehmen des Deckels 22 die in der Hydraulikkammer 20 befindlichen
Komponenten frei zugänglich
sind.
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Von
besonderem Vorteil bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist, dass der
einzige abzudichtende Spalt zwischen bewegten und unbewegten Teilen
der Staurohrpumpe 10 der Spalt zwischen Ansatz 92 der
stehenden Achse 90 und dem Rotorträger 100 ist. Hierzu
ist in diesem Spalt die als druckbeständiger Radial-Wellendichtring ausgeführte dynamische
Dichtung 40 eingesetzt, wobei die Dichtlippe des Radial-Wellendichtrings
beispielsweise auf dem gehärteten
Ansatz 92 laufen kann.
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In
der stehenden Achse 90 der Staurohrpumpe 10 wird
das zu pumpende Fluid über
die in der Achse 90 angeordnete zuführende Leitung 30 zur Hydraulikkammer 20 zugeführt und
nach Eintritt in das stehende Staurohr 80, das mit der
abführenden Leitung 32 endseitig
verbunden ist, über
die ebenfalls in der Achse 90 angeordnete abführenden
Leitung 32 abgeführt.
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Grundsätzlich ist
denkbar, dass in der stehenden Achse 90 eine nicht näher dargestellte
Zuführ-
und Abführleitung
für ein
Kühlmedium
vorgesehen sein kann, mittels dessen der Antrieb 60 und/oder
die Hydraulikkammer 20 gekühlt werden kann.
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Durch
die aufgrund der Anordnung stark verkürzte Toleranzkette zwischen
Lagerung 50 und Einbauraum der dynamischen Dichtung 40 lässt sich eine
einfachere und kostengünstigere
Herstellung erreichen. Des Weiteren ist ein zuverlässigerer
Betrieb bei verlängerten
Standzeiten möglich,
insbesondere aufgrund der weniger belasteten dynamischen Dichtung 40.
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Durch
die Gesamtanordnung der Komponenten der Staurohrpumpe 10 ist
eine einfache Montage möglich.
Die Wartung der Hydraulikkammer 20 bzw. des Staurohres 80 ist
deutlich vereinfacht. Nach Entfernen des Deckels 22 der
Hydraulikkammer 20 sind sowohl die Hydraulikkammer 20 als
auch das Staurohr 80 frei zugänglich.
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Nach
einer Demontage des Staurohres 80 kann durch Herunterziehen
des Rotors 62 vom Stator 64 bzw. von der Achse 90 eine
vollständige
Inspektion des Antriebs 60 und der Lagerung 50 durchgeführt werden.
Die Montage bzw. das Zusammensetzen der Staurohrpumpe 10 erfolgt
nach Wartung bzw. Inspektion sodann in umgekehrter Reihenfolge wie
bei der Demontage.