DE19856096A1 - Antrieb für eine Pumpe - Google Patents
Antrieb für eine PumpeInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Antrieb
für eine Pumpe, genauer gesagt auf einen verstellbaren An
trieb für eine hydraulische Pumpe.
Aus dem Stand der Technik sind Verstellpumpen bekannt,
bei denen das Hubvolumen und der Volumenstrom mechanisch
veränderbar sind. Flügelzellenpumpen und Kolbenpumpen sind
für eine Verstellung auf diesem Wege geeignet. Diese Pumpen
fördern nur soviel Fluid wie gebraucht, wobei die Verstel
lung innerhalb der Pumpe erfolgt. Nachteilig wirkt sich je
doch aus, daß bewegliche Teile mechanisch verstellt werden
müssen, was die Genauigkeit negativ beeinflußt, daß für die
Volumenstromregelung Meßblenden zum Einsatz gelangen, die
den Wirkungsgrad verringern, und daß die Drehzahl stärker
begrenzt ist als bei Konstantpumpen.
Zur Lösung dieser Probleme werden im Stand der Technik
Drehfeldmaschinen zum Pumpenantrieb verwendet, deren Ein
gangsspannung und Eingangsfrequenz durch einen Frequenzum
richter änderbar sind. Der Frequenzumrichter kann dabei von
der Drehfeldmaschine räumlich getrennt sein oder mit dieser
verschraubt sein. Als Frequenzumrichter sind Direktumrich
ter verwendbar, durch die die Motorwicklung auf unter
schiedliche Außenleiterspannungen geschaltet wird. Von
Nachteil ist jedoch, daß die Ausgangsfrequenz nur in großen
Stufen verstellbar ist und daß nur Frequenzen unterhalb der
Netzfrequenz möglich sind.
Diese Nachteile sind bei einem Frequenzumrichter mit
Zwischenkreis beseitigt. Bei einem solchen Zwischenkreisum
richter wird die Netzspannung zu einer Gleichspannung
gleichgerichtet, geglättet und an eine Wechselrichter ange
legt. Am Ausgang des Wechselrichters steht dann ein Wech
selstrom mit einer anderen Spannung und einer anderen Fre
quenz zur Verfügung, der dann in die Drehfeldmaschine ge
langt. Bevorzugte Drehfeldmaschinen sind aus wirtschaftli
chen Überlegungen heraus die weit verbreiteten Drehstrom
asynchronmotoren. Ein solcher Motor zeichnet sich dadurch
aus, daß eine Vielzahl an Typen zur Verfügung stehen und
daß bei diesem keine Anlaufhilfen benötigt werden.
Durch Wirbelströme und Ummagnetisierungen im magneti
schen Material und durch die Wirkung des elektrischen Stro
mes in den Wicklungswiderständen der vorstehend angeführten
Drehfeldmaschinen entsteht Wärme, die die nutzbaren
Leistung begrenzt. Zum Abführen dieser Wärme gelangt beim
Drehstromasynchronmotor typischerweise die Oberflächenküh
lung zum Einsatz, durch die zusätzlich Lüfterverluste ent
stehen.
Eine Eigenkühlung, die die Temperatur an der Oberfläche
verringert, ist in Fig. 1 gezeigt. Dabei befinden sich in
einem Gehäuse 106 ein Läufer 102 und die Statorwicklung
101, an denen Wärme entsteht. Auf dem Gehäuse 106 sind
Kühlrippen 105 vorgesehen, die die entstandene Wärme auf
einer großen Oberfläche der Luft aussetzen. Ein Lüfter 103
erhöht die Strömungsgeschwindigkeit der angesaugten Luft
und leitet diese an Schutzkappen 104 vorbei über die Kühl
rippen 105, wo die Luft die entstandene Wärme aufnehmen
kann.
Da das verwendete Kühlmedium ein Gas ist und in der Um
gebung in ausreichendem Umfang zur Verfügung steht, ist die
Oberflächenkühlung ein ökonomisch günstiges Verfahren, wenn
die Kühlung drehzahlabhängig erfolgen kann, die abzufüh
rende Wärmemenge einen bestimmten Grenzwert nicht über
schreitet und die Luftreinheit und Leuchtfeuchtigkeit be
stimmten Mindestanforderungen genügt.
Auch am Frequenzumrichter wird Energie erzeugt, die
nicht zur Pumpe übertragbar ist. Generatorische Energie
wird bei sehr großen Antrieben ab ungefähr 30 kW in das Netz
zurückgespeist. Bei Antrieben im mittleren und unteren Lei
stungsbereich wird ein Bremswiderstand in den Zwischenkreis
geschaltet, sobald die Zwischenkreisspannung über einem be
stimmten Wert liegt. An diesem Bremswiderstand erfolgt die
Umsetzung der Überschußenergie in Wärme, die vom Gehäuse an
die Umgebungsluft übertragen wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,
die Kühlung eines Antriebs für eine Pumpe mit einem An
triebsmotor zu optimieren und effektiv auszuführen, wobei
eine hohe Kompaktheit der Vorrichtung abgesichert werden
soll.
Darüber hinaus soll bei der vorliegenden Erfindung der
Wirkungsgrad eines Standardasynchronmotors verbessert wer
den und eine große Wärmemenge vom Standardasynchronmotor ab
geführt werden.
Es wird ferner angestrebt, die Luftschallemission einer
Kombination aus Antriebsmotor und Pumpe zu verringern.
Diese Aufgabe wird durch einen Antrieb für eine Pumpe
mit einem Antriebsmotor nach Anspruch 1 erfüllt. Dabei ist
ein Frequenzumrichter zur Ansteuerung eines Antriebsmotors
auf einen Kühlkörper montiert, der mit der Hydraulikflüs
sigkeit, die von der Pumpe zu fördern ist, gekühlt wird.
Somit können ohne ein zusätzliches Kühlmedium die Tempera
tur des Frequenzumrichters verringert und die Arbeitsweise
von diesem effektiver gestaltet werden.
Bevorzugt befindet sich der Kühlkörper am Sauganschluß
der Pumpe, damit sich der Druck und der Volumenstrom am
Druckanschluß der Pumpe auf den gewünschten Werten befin
den.
Wenn auch eine stärkere Kühlung des Antriebsmotors ge
wünscht oder erforderlich ist, ist es günstig, diesen An
triebsmotor in einer solchen Weise im Kühlkörper anzuord
nen, daß eine maximale Umströmung auftritt. Dadurch kann
die Wärmeübertragung vom Antriebsmotor zur Druckflüssig
keit, die somit ebenfalls als Kühlflüssigkeit verwendet
wird, optimiert werden.
Für den Kühlkörper ist die Rohrform gut geeignet, da
auf diese Weise die Anzahl der Totzonen minimiert wird und
gleichzeitig eine gleichmäßige Umströmung des Antriebsmo
tors im Kühlkörper stattfinden kann. Ferner sind dadurch
auch Problemstellungen bezüglich der Abdichtung des Kühl
körpers in günstiger Weise lösbar.
Bei Verwendung eines Standardasynchronmotors können der
A-Flansch und der B-Flansch an Flanschdeckeln an beiden
Seiten des rohrförmigen Hauptabschnitts des Kühlkörpers be
festigt werden, so daß der Antrieb entsprechend der vorlie
genden Erfindung in einfacher Weise bei schon vorhandenen
Antriebsmotoren einsetzbar ist. Bevorzugt werden dabei
Dichtungen zwischen den zylindrischen Abschnitt des Motors
und die jeweiligen Flansche eingebracht, um das Motorinnere
vom Innenraum des Kühlkörpers zu isolieren.
Wenn die elektrische Verbindung zwischen dem Antriebs
motor und dem Frequenzumrichter durch einen Flanschdeckel
hindurchgehend erfolgt, wird die Beeinflussung des Kabels
zur elektrischen Ansteuerung des Antriebsmotors durch die
hydraulische Strömung im Kühlkörper vermieden.
Ein Lüfter kann an einer Lüfterwelle des Antriebsmotors
außerhalb des Kühlkörpers vorgesehen sein, um eine Luftbe
wegung um den Kühlkörper herum zu verursachen. Dadurch wird
die Temperatur der Druckflüssigkeit, die der Pumpe zuge
führt wird, verringert.
Der Anschluß zum Tank und der Anschluß zur Pumpe befin
den sich vorzugsweise außerhalb der mechanischen Verbindung
zwischen den Flanschen und den Flanschdeckeln. Durch eine
solche Anordnung wird der mechanisch stabile Einbau des An
triebsmotors in den Kühlkörper ermöglicht und wird eben
falls eine schnelle Druckflüssigkeitsbewegung durch den
Kühlkörper hindurch gestattet.
Zur Vermeidung geradliniger, bevorzugter Strömungspfade
im Kühlkörper sind die Anschlüsse in einem weiteren Ausfüh
rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bezüglich der Ab
triebswelle des Antriebsmotors versetzt, d. h. sind an un
terschiedlichen Relativpositionen auf den Flanschdeckeln
ausgebildet. Eine gleichmäßige Durchströmung aller Bereich
des Kühlkörpers wird dadurch erzielt.
Eine hohe Kompaktheit des Antriebs entsprechend der
vorliegenden Erfindung wird in der vorliegenden Erfindung
dadurch sichergestellt werden, daß der stirnseitige Deckel
des Antriebsmotor gleichzeitig als Abschlußdeckel der Pumpe
verwendet wird.
Vorzugsweise verläuft in dem stirnseitigen Deckel eine
Fluidleitung, die den Raums in der Umgebung des Antriebsmo
tors und mit dem Sauganschluß der Pumpe verbindet. Dadurch
werden die Leitungsführung außerhalb des Antriebs vermieden
und die Betriebssicherheit erhöht.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Raum in
der Umgebung des Antriebsmotors der Innenraum im Kühlkör
per, wodurch eine raumsparende Anordnung von Pumpe, An
triebsmotor und Frequenzumrichter bei gleichzeitig effekti
ver Kühlung von Motor und Frequenzumrichter ermöglicht wer
den.
Von Vorteil ist es ferner, daß die Pumpe eine Axialkol
benpumpe ist und eine Stützvorrichtung am stirnseitigen
Deckel für ein Widerlager der Axialkolben vorgesehen ist.
Durch diese Stützvorrichtung bedingt können die Schwingun
gen der Pumpe minimiert werden, da eine allein an den me
chanischen Eigenschaften ausgerichtete Gestaltung der
Stützvorrichtung erfolgen kann.
Radial außerhalb der Stützvorrichtung kann sich ein am
stirnseitigen Deckel befestigtes Gehäuse aus schalldämmen
dem Material befinden. Da dieses Gehäuse nur an einem End
abschnitt mit der Stützvorrichtung, vorzugsweise körper
schallisoliert, mechanisch verbunden ist, ist die Schall
emission der Pumpe geringer.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die
entgegengesetzten Endabschnitte des Antriebsmotor über
Flanschdeckel aus flexiblem Material am Kühlkörper befe
stigt. Eine solche Struktur trägt zur weiteren Geräusch
dämpfung des Antriebs bei.
Erfindungsgemäße Weiterbildungen sind Gegenstand der
Unteransprüche.
Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf
die beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben.
Fig. 1 stellt einen Querschnitt eines herkömmlichen
Drehstromasynchronmotors mit Oberflächenkühlung dar.
Fig. 2 ist eine Prinzipdarstellung eines erfindungsge
mäßen Antriebs und einer angetriebenen Pumpe bei Einbindung
in einen Hydraulikkreislauf.
Fig. 3 zeigt den Querschnitt durch den Antrieb für eine
Pumpe entsprechend der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 ist die Seitenansicht von links des erfin
dungsgemäßen Antriebs aus Fig. 3 gezeigt.
Fig. 5 stellt ein zweites Ausführungsbeispiel des er
findungsgemäßen Antriebs dar.
Fig. 6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des erfin
dungsgemäßen Antriebs.
Fig. 7 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel des erfin
dungsgemäßen Antriebs.
Fig. 8 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel der vor
liegenden Erfindung.
Fig. 9 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel der vor
liegenden Erfindung.
Zu Beginn wird der relevante Abschnitt eines hydrauli
schen Systems mit einem Antrieb entsprechend der vorliegen
den Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert.
In einem Kühlkörper 40 ist ein Antriebsmotor 20 vorge
sehen, dessen Abtriebswelle 24 mit der Antriebswelle 12
einer hydraulischen Pumpe 10 verbunden ist. Ferner befindet
sich am Kühlkörper 40 ein Frequenzumrichter 30, der eine
gewünschte Spannung und Frequenz am Antriebsmotor 20 über
ein Kabel 46a vorsieht. Somit können die Drehzahl der Pumpe
und in Folge davon auch das Drehmoment von dieser durch
eine geeignete Ansteuerung des Frequenzumrichters 30 ver
stellt werden.
Der Kühlkörper 40 ist über einen ersten Leitungsab
schnitt 51 mit einem Tank 50 verbunden, durch den ein
Druckmedium, das Öl, Wasser oder ein anderes von der Pumpe
zu förderndes Fluid sein kann, eingespeist wird. Der Tank
50 kann durch ein beliebiges hydraulisches System ersetzt
sein, durch das Druckflüssigkeit zur Verfügung gestellt
wird.
Die Druckflüssigkeit gelangt aus dem Kühlkörper 40 über
einen zweiten Leitungsabschnitt 52 zum Sauganschluß 11 der
Pumpe 11, durch die die gewünschte Änderung des Volumen
stromes und des Drucks von der Druckflüssigkeit vorgenommen
wird.
Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, den Tank 50
direkt mit dem Sauganschluß 11 der Pumpe 10 zu verbinden
und den Kühlkörper 40 erst hinter einem Druckanschluß 13
der Pumpe 10 vorzusehen. In diesem Fall muß der Kühlkörper
40 druckfest ausgeführt werden.
Nachfolgend wird die Baugruppe aus Kühlkörper 40, An
triebsmotor 20 und Frequenzumrichter 30 unter Bezugnahme
auf Fig. 3 näher beschrieben.
Der Antriebsmotor 20, der sich im Kühlkörper 40 befin
det und vorzugsweise ein Standardasynchronmotor ist, weist
einen mittleren zylindrischen Abschnitt 21 auf, an dem
Kühlrippen vorgesehen sind. An den beiden Stirnseiten die
ses zylindrischen Abschnitts 21 sind ein A-Flansch 22 bzw.
ein B-Flansch 23 vorgesehen, die die Stirnseiten schließen.
Der zylindrische Abschnitt 21, der A-Flansch 22 und der B-Flansch
23 sind aus dem Stand der Technik bekannt. Dadurch
wird ermöglicht, daß herkömmliche Standardasynchronmotoren
bei der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, wobei der
Lüfter, der in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 103 bezeichnet
ist, in Fig. 3 abzumontieren ist.
Um den Eintritt von Druckflüssigkeit in den Raum zwi
schen Läufer und Statorwicklung im Antriebsmotor 20 zu ver
hindern, sind an den Fügestellen zwischen dem zylindrischen
Abschnitt 21 und den A-Flansch 22 bzw. B-Flansch 23 umlau
fende Dichtungen 44, 45 ausgebildet.
Der Kühlkörper 40 weist im ersten Ausführungsbeispiel,
wie dieses in Fig. 3 gezeigt ist, einen rohrförmigen Ab
schnitt 42 auf, wobei das Rohr im Querschnitt Kreisform
hat, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, oder eine beliebige an
dere eckige, ovale oder ellipsenartige Form haben kann. Es
ist jedoch sicherzustellen, daß der Innendurchmesser des
rohrförmigen Abschnitts 42 größer als der Außendurchmesser
des zylindrischen Abschnitts 21 vom Antriebsmotor 20 ein
schließlich den dort angebracht Kühlrippen ist, damit die
Druckflüssigkeit den gesamten Außenumfang des Antriebsmo
tors 20 kühlen kann.
An den axialen Endabschnitten des rohrförmigen Ab
schnitts 42 befinden sich, wie es in Fig. 3 gezeigt ist,
Flanschdeckel 47a, 47b, die gegenüber dem rohrförmigen Ab
schnitt 42 und dem A- und B-Flansch (22, 23) abgedichtet
sind. Am Flanschdeckel 47b ist ein Einlaßanschluß 48 ange
ordnet, durch den die Druckflüssigkeit in einen Innenraum
43 des Kühlkörpers 40 gelangt, der durch den rohrförmigen
Abschnitt 42 und die Flanschdeckel 47a, 47b gebildet wird.
Ferner ist ein Kabelanschluß 46 im Flanschdeckel 47b vorge
sehen, durch den die elektrische Verbindung zwischen dem
Antriebsmotor 20 und einem Verbindungskabel 46a zum Fre
quenzumrichter 30 erfolgt. Ein Auslaßanschluß 49, der die
Druckflüssigkeit aus dem Innenraum 43 des Kühlkörpers 40
leitet, ist am Flanschdeckel 47a angeordnet. Darüber hinaus
befindet sich eine kreisförmige Öffnung 49a im Flansch
deckel 47a, deren Funktion nachstehend beschrieben wird.
Wenn der Antriebsmotor 20 in den Kühlkörper 40 einge
baut werden soll, wird zuerst der B-Flansch 23 des An
triebsmotors 20 am Flanschdeckel 47b in einer solchen Weise
befestigt, daß ermöglicht wird, die elektrische Verbindung
zum Frequenzumrichter 30 über den Kabelanschluß 46a herzu
stellen. Nun wird der rohrförmige Abschnitt 42 am Flansch
deckel 47a fluiddicht befestigt. Im Anschluß wird ein zy
lindrischer Vorsprung 27 am A-Flansch 22 des Antriebsmotors
20 in die kreisförmige Öffnung 49a im Flanschdeckel 47a
eingebracht und gegenüber dieser abgedichtet, wobei
gleichzeitig der Flanschdeckel 47b auf den rohrförmigen Ab
schnitt 42 aufgesetzt und gegenüber diesem abgedichtet
wird. Als Ergebnis steht die Antriebswelle 24 des Antriebs
motors 20 an der Seite des Flanschdeckels 47a aus dem Kühl
körper 40 hervor und kann mit der Pumpenantriebswelle 12
entsprechend Fig. 2 verbunden werden. Alternativ dazu kön
nen jedoch auch der Kühlkörper 40 und die Pumpe 10 in einem
größeren Abstand als in Fig. 2 gezeigt angeordnet werden.
Der Frequenzumrichter 30 befindet sich am Umfang des
rohrförmigen Abschnitts 42 des Kühlkörpers 40 und berührt
die Außenumfangsfläche am Abschnitt 42 mit einer möglichst
großen Fläche.
Somit wird der Frequenzumrichter 30 durch einen Flüs
sigkeitsstrom vom Einlaßanschluß 48 zum Auslaßanschluß 49
gekühlt. Gleichzeitig erfolgt auch eine Kühlung der gesam
ten Außenumfangsfläche des Antriebsmotors 20 mit diesem
Flüssigkeitsstrom.
Um einen gleichmäßigen Wärmeaustausch im gesamten In
nenraum 43 des Kühlkörpers 40 vorzusehen, können im bevor
zugten Ausführungsbeispiel der Erfindung zwischen der In
nenumfangswand am rohrförmigen Abschnitt 42 und der Außen
umfangswand des zylindrischen Abschnitts 21 des Antriebsmo
tors 20 einschließlich den Kühlrippen Einbauten 41 vorgese
hen sein, wie es in Fig. 3 dem Prinzip nach gezeigt ist.
Im zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin
dung, das in Fig. 5 gezeigt ist, sind der Einlaßanschluß
48' und der Auslaßanschluß 49' zueinander in Radialrichtung
des rohrförmigen Abschnitts 42 versetzt. Dadurch können so
wohl eine gleichmäßige Umströmung des Antriebsmotors 20 als
auch ein ausreichender Wärmeaustausch der Druckflüssigkeit
mit dem Frequenzumrichter 30 ohne Einbauten im Innenraum 43
vorgesehen werden.
Entsprechend dem in Fig. 6 gezeigten dritten Ausfüh
rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann durch den
Flanschdeckel, an dem der Einlaßanschluß 48'' vorgesehen
ist, eine Lüfterwelle 25'' des Antriebsmotors verlaufen, an
der ein Lüfter 26'' befestigt ist. Dieser Lüfter 26'' bewirkt
eine drehzahlabhängige Luftzirkulation um den Kühlkörper
herum, wodurch die Außenwand des Kühlkörpers 40 gekühlt
wird. Als Ergebnis ist die Temperatur der Druckflüssigkeit,
die in die Pumpe 10 gelangt, niedriger. Der Lüfter 26'' ist
vorzugsweise mit einer luftdurchlässigen Schutzkappe 29''
verkleidet, um die Verletzungsgefahr bei rotierendem Lüfter
26'' zu beseitigen. Das Kabel 46'' muß in diesem Fall radial
außerhalb des Lüfters 26'' angeordnet werden.
In Fig. 7 ist ein viertes Ausführungsbeispiel der vor
liegenden Erfindung gezeigt, bei dem der konstruktive Auf
bau des Kühlkörpers verändert ist. Die Flanschdeckel aus
dem ersten Ausführungsbeispiel sind hier in den Kühlkörper
240 integriert. Um die Montage des Antriebsmotors 220, der
auch hier ein Standardasynchronmotor sein kann, zu ermögli
chen, wird am B-Flansch 223 des Antriebsmotors 220 ein Ein
bringflansch 228 befestigt, der einen größeren Außendurch
messer als der zylindrische Abschnitt 221 des Antriebsmo
tors 220 hat. In diesem Einbringflansch 228 ist der ent
sprechende Anschluß für das Kabel 246 zum Frequenzumformer
230 vorgesehen. Folglich müssen bei der Montage nur der An
triebsmotor 220 in die kreisförmige Öffnung 49a eingebracht
und der Einbringflansch 228 am B-Flansch 223 angebracht
werden. Als Ergebnis ist die Anzahl der abzudichtenden Fü
gestellen am Kühlkörper 240 verringert.
Den Ausführungsbeispielen, die in den Fig. 2 bis 7 ge
zeigt sind, ist gemeinsam, daß die zu pumpende Druckflüs
sigkeit sowohl den Frequenzumrichter als auch den Antriebs
motor kühlt. Es erfolgt also eine Fremdkühlung, die gegen
über der Eigenkühlung bei herkömmlichen Asynchronmaschinen
sowohl bezüglich der Kühlwirkung als auch der Effektivität,
da die Druckflüssigkeit ohnehin durch die Pumpe unter Druck
gesetzt werden soll, von Vorteil ist. Eine weitere Steige
rung der Effektivität ist durch die zusätzliche Lüfterküh
lung entsprechend dem in Fig. 6 gezeigten dritten Ausfüh
rungsbeispiel möglich.
Ferner ist bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 2 bis
7 ebenfalls von Vorteil, daß Axialkräfte, die von der Pumpe
zum Antriebsmotor übertragen werden, durch die Druckflüs
sigkeit in der Umgebung des Antriebsmotors gedämpft werden.
Dabei kann eine Dämpfung der Luftschallemission um zusätz
liche 6dB erfolgen.
Darüber hinaus ist die Kühlung bei den Antrieben für
eine Pumpe entsprechend den Fig. 2 bis 5 und Fig. 7 unab
hängig von der Umgebungsluft. Somit ist auch eine effi
ziente Kühlung für den Fall möglich, bei dem die Luft stark
verunreinigt oder feucht ist und der Antriebsmotor mit Lüf
ter angegriffen werden würde.
Die einfachste Nutzung des Erfindungsgedankens der vor
liegenden Erfindung ist jedoch in Fig. 8 gezeigt, die das
fünfte Ausführungsbeispiel darstellt. Beim fünften Ausfüh
rungsbeispiel befindet sich ein Frequenzumformer 330 auf
einem Leitungsabschnitt 351, der eine hydraulische Quelle
mit einer Pumpe verbindet. Die im Frequenzumformer erzeugte
Wärmemenge wird dabei an die im Leitungsabschnitt 351 strö
mende Flüssigkeit abgegeben. Die Kühlung des Antriebsmotors
kann in diesem Ausführungsbeispiel in herkömmlicher Weise
über die Oberflächenkühlung mit einem Lüfter erfolgen.
In Fig. 9 ist als sechstes Ausführungsbeispiel der vor
liegenden Erfindung eine Weiterbildung des zweiten Ausfüh
rungsbeispiels gezeigt. Das sechste Ausführungsbeispiel un
terscheidet sich vom zweiten Ausführungsbeispiel darin, daß
ein A-Flansch 122 als stirnseitiger Deckel des Antriebsmo
tors vorgesehen ist, der zugleich den Abschlußdeckel einer
Pumpe 110 bildet.
Bei einer solchen Struktur ist die Pumpe 110 vorzugs
weise eine Axialkolbenpumpe. Genauer gesagt weist der A-Flansch
122 einen zylindrischen Vorsprung 127 auf, an dem
Bauteile der Pumpe 110 befestigt sind. Diese Bauteile sind
beispielsweise eine Stützvorrichtung 114 für ein verstell
bares oder nicht verstellbares axiales Widerlager 115 der
Axialkolben und ein Gehäuse 116. Die Stützvorrichtung 114
weist zu den Axialkolben parallele, längliche Abschnitt
114a und zum zylindrischen Vorsprung 127 entgegengesetzt
liegende abgewinkelte Abschnitte 114b auf, mit denen sich
das Widerlager 115 der Axialkolben in Anlage befindet.
Das Gehäuse 116 ist vorzugsweise becherförmig ausgebil
det und umschließt in der auf den zylindrischen Vorsprung
127 aufgebrachten Position die Stützvorrichtung 114 ohne
diese zu berühren. Somit können durch das Gehäuse 116
Lecköl aufgefangen und Geräusche gedämpft werden. Zur Ver
besserung der Körperschall- und Schwingungsisolierung wird
das Gehäuse aus Mineralguß (Reaktionsharzbeton) gefertigt,
das auch aufgrund seiner vorzüglichen Formgebungseigen
schaften und seines geringen Gewichts verstärkt im Stand
der Technik Anwendung findet.
Zwischen den zylindrischen Vorsprung 127 und das Gehäu
se 116 wird vorzugsweise körperschallisolierendes Material
(nicht dargestellt) eingebaut.
Die doppelte Funktion des A-Flansches 122 bezüglich dem
Anbau von hydraulischen und elektrischen. Komponenten ist
jedoch nicht der einzige Vorteil des A-Flansches. Über den
A-Flansch 122 kann auch die hydraulische Verbindung zwi
schen dem Innenraum des rohrförmigen Abschnitts 42 und den
Axialkolben erfolgen. Dazu befindet sich im A-Flansch 122
in radialer Richtung der Auslaßanschluß 149, der über eine
Fluidleitung im A-Flansch mit dem Sauganschluß 111 der
Pumpe 110 in Verbindung steht. Im Gegensatz dazu ist beim
zweiten Ausführungsbeispiel von Fig. 5 der Auslaßanschluß
49'' axial herausgeführt ist.
Der Druckanschluß 113 der Pumpe 110 ist radial aus dem
zylindrischen Vorsprung 127 geführt, so daß das Druckfluid
über geringe Leitungslängen und folglich mit geringeren
Energieverlusten zur Verfügung stellbar ist.
Beim sechsten Ausführungsbeispiel kann der Auslaßan
schluß 149 bezüglich dem Einlaßanschluß 48 im Verhältnis
zur Abtriebswelle des Antriebsmotors versetzt sein, wie es
in Fig. 9 gezeigt ist, oder in Abhängigkeit von der ge
wünschten Fluidführung im Kühlkörper 40 an einer beliebigen
anderen Stelle am Umfang des A-Flansches 122 angeordnet
sein. Die Position des Druckanschlusses 113 am Außenumfang
des zylindrischen Vorsprungs 127 richtet sich nach dem ge
wünschten Entnahmeort für das Druckfluid.
Ferner kann der Frequenzumrichter 30 statt am Kühlkör
per auch an einer Leitung, die vom Druckanschluß 113 der
Pumpe 110 weg führt, vorgesehen sein.
Mit dem sechsten Ausführungsbeispiel wird daher ein An
trieb für eine Pumpe zur Verfügung gestellt, bei dem die
Fluidleitungen verkürzt sind und die Saugleitung zum Saug
anschluß der Pumpe von außen nicht sichtbar sind. Dadurch
erhöht sich der Kompaktheit der Gesamtvorrichtung.
Zusammenfassend kann ausgesagt werden, daß das Prinzip
des sechsten Ausführungsbeispiels, insbesondere die Ausbil
dung eines stirnseitigen Deckels für den Antriebsmotor als
Abschlußdeckel der Pumpe, mit den besonderen Merkmalen der
vorhergehenden Ausführungsbeispiele kombinierbar ist.
Beim ersten bis dritten sowie fünften und sechsten Aus
führungsbeispiel können Körperschall und Schwingungen des
Antriebsmotors stärker isoliert werden, wenn die Flansch
deckel aus einem schalldämmenden Material, wie z. B. Gummi
oder Kunststoff, gefertigt werden. Als Kunststoff gelangt
dabei bevorzugt Polyurethan zum Einsatz.
Die Vorteile des schalldämmenden Material werden beim
sechsten Ausführungsbeispiel besonders deutlich, da durch
die einstückige Ausführung von Antriebsmotor und Pumpe 110
die Amplitude der vom Antriebsmotor erzeugten Schwingungen
erhöht wird. Flanschdeckel 147a, 147b aus schalldämmendem
Material ermöglichen somit, daß trotz kompakter Bauweise
ein geräuscharmer Betrieb möglich ist.
Mit der vorliegenden Erfindung entsprechend den Fig. 1
bis 9 kann jedoch noch ein weiterer Vorteil erzielt werden,
wenn in den Innenraum, der in Fig. 3 das Bezugszeichen 43
hat und in Fig. 8 als Leitungsabschnitt 351 bezeichnet ist,
von Kühlwasser durchflossene Kühlrohre vorgesehen werden.
Dieser Vorteil besteht darin, daß bei einer Vorrichtung,
die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung aufweist, wie
z. B. bei einer Kunststoffgießmaschine, kein separater Öl
kühler vorgesehen werden muß.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich somit auf einen
Antrieb einer Pumpe, der mittels eine Antriebsmotors er
folgt, dessen Drehzahl und Drehmoment durch einen Frequenz
umrichter beeinflußt wird. Der Frequenzumrichter ist auf
einem Kühlkörper angeordnet, der von der Druckflüssigkeit,
die zur Pumpe geführt wird, durchströmt wird. Vorteilhaft
ist es, auch den Antriebsmotor in diesem Kühlkörper anzu
ordnen, da somit eine intensive Fremdkühlung eine Pumpe-An
triebsmotor-Systems ohne die Notwendigkeit einer zusätzli
chen Kühlflüssigkeit vorgenommen werden kann. Vorzugsweise
ist der Antriebsmotor zentral in einem rohrförmigen Kühl
körper angeordnet und wird über seinem gesamten Umfang der
Druckflüssigkeit ausgesetzt. Einbauten oder versetzte An
schlußstutzen gestatten eine gleichmäßige Durchströmung des
gesamten Kühlkörpers.
Claims (18)
1. Antrieb für eine Pumpe (10), mit einem Antriebsmotor
(20), der zur Drehzahländerung und Drehmomentbeeinflussung
über einen Frequenzumrichter (30) angesteuert ist, dadurch
gekennzeichnet, daß der Frequenzumrichter (30) auf einem
Kühlkörper (40) mit einem von Kühlflüssigkeit durchströmten
Innenraum (43) befestigt ist, der in den Fluidkreislauf der
Pumpe (10) eingebunden ist.
2. Antrieb nach Anspruch 1, wobei der Kühlkörper (40)
in der Saugleitung (51, 52) von einem Tank (50) zur Pumpe
(10) angeordnet ist.
3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, wobei der
Antriebsmotor (20) im Innenraum (43) des Kühlkörpers
gelagert ist und von der Kühlflüssigkeit umströmt wird.
4. Antrieb nach Anspruch 3, wobei der Kühlkörper (40)
ein rohrförmiges Gehäuse hat, auf dessen Mantel der
Frequenzumrichter (30) befestigt ist und in dem der
Antriebsmotor (20) koaxial angeordnet ist.
5. Antrieb nach Anspruch 4, wobei der Kühlkörper (40)
stirnseitig durch Flanschdeckel (47a, 47b) verschlossen
ist, die einen A-Flansch (22) bzw. einen B-Flansch (23) des
Antriebsmotors (20) tragen, wobei die Abtriebswelle (24)
des Antriebsmotors (20) einen der Flanschdeckel (47a)
durchsetzt.
6. Antrieb nach Anspruch 5, wobei zwischen den
Flanschen (22, 23) und einem zylindrischen Abschnitt (21)
des Motors (20) umlaufende Dichtungen (44, 45) angeordnet
sind, die den Eintritt der Kühlflüssigkeit in den Innenraum
des Antriebsmotors (20) verhindern.
7. Antrieb nach Anspruch 6, wobei der Kabelanschluß
(46) für den Antriebsmotor (20) durch einen der
Flanschdeckel (47b) geführt ist.
8. Antrieb nach Anspruch 7, wobei durch den
Flanschdeckel (47b), durch den der Kabelanschluß (46)
geführt ist, eine Lüfterwelle (25) verläuft, die mit der
Abtriebswelle (24) des Antriebsmotors (20) einstückig
ausgebildet ist und mit einem Lüfter (26) versehen ist.
9. Antrieb nach den Ansprüchen 5 bis 8, wobei die
Anschlüsse (48, 49) zum Tank (50) und zum Sauganschluß (11)
der Pumpe (10) in den beiden Flanschdeckeln (47a, 47b)
außerhalb der mechanischen Verbindung zwischen
Flanschdeckel (47a, 47b) und dem jeweiligen Flansch (22,
23) ausgebildet sind.
10. Antrieb nach Anspruch 9, wobei die Anschlüsse (48,
49) bezüglich der Abtriebswelle (24) des Antriebsmotors
(20) versetzt angeordnet sind.
11. Antrieb nach Anspruch 1, wobei ein stirnseitiger
Deckel (122) des Antriebsmotors (20) zugleich auch
Abschlußdeckel der Pumpe (10) ist.
12. Antrieb nach Anspruch 11, wobei ein von
Kühlflüssigkeit durchströmter Raum in der Umgebung des
Antriebsmotors (20) mit einem Sauganschluß (111) der Pumpe
(10) über eine im stirnseitigen Deckel (122) verlaufende
Fluidleitung verbunden ist.
13. Antrieb nach Anspruch 11, wobei der von
Kühlflüssigkeit durchströmte Raum in der Umgebung des
Antriebsmotors (20) der Innenraum (43) im Kühlkörper (40)
ist.
14. Antrieb nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei
die Pumpe (10) eine Axialkolbenpumpe ist und ein axiales
Widerlager (115) der Axialkolben durch eine am
stirnseitigen Deckel (122) vorgesehene Stützvorrichtung
(114) gehalten wird.
15. Antrieb nach Anspruch 14, wobei radial außerhalb
der Stützvorrichtung (114) ein am stirnseitigen Deckel
(122) befestigtes Gehäuse (116) aus schalldämmendem
Material vorgesehen ist.
16. Antrieb nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei
der stirnseitige Deckel (122) und der entgegengesetzt
liegenden Endabschnitt des Motors durch Flanschdeckel
(147a, 147b) am Kühlkörper (40) befestigt sind.
17. Antrieb nach einem der Ansprüche 5 bis 15, wobei
die Flanschdeckel (47a, 47b; 147a, 147b) aus flexiblem
Material gefertigt sind.
18. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Antriebsmotors (20) ein Standard-Asynchronmotor
ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: BOSCH REXROTH AG, 70184 STUTTGART, DE Owner name: BOSCH REXROTH AG, 70184 STUTTGART, DE |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |