DE2735759C2 - - Google Patents
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- F04C11/005—Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations of dissimilar working principle
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Kraftstofförderpumpe nach der
Gattung des Hauptanspruchs. Eine bekannte Kraftstofförderpumpe
dieser Art (DE-OS 25 38 688) weist zwei hintereinander geschaltete
Strömungspumpenstufen auf, die in bestimmten Fällen, systembedingt,
nicht den geforderten Pumpen-Enddruck erbringen können. Darüber
hinaus sitzen die Rotoren der beiden Pumpenstufen fest auf einer
Verlängerung der Ankerwelle des Elektromotors, dessen Anker in einem
von Permanentmagneten erzeugten Feld umläuft, welche in einem den
Anker umgebenden Polrohr befestigt sind. Die zur Befestigung der
Magnete im Polrohr erforderlichen Toleranzen sind erheblich größer
als die zulässigen Toleranzen der Axialspalte zwischen den umlaufen
den und den gehäusefesten Bauteilen der Pumpenstufen. Der Motoranker
stellt sich im Betrieb der Kraftstofförderpumpe in axialer Richtung
selbsttätig auf das Magnetfeld ein und nimmt dabei beide Pumpen
rotoren mit, so daß die Axialspalte in den Pumpenstufen entweder zu
groß werden, was die Leistung der Pumpe beeinträchtigt, oder aber
die Rotoren an den gehäusefesten Bauteilen anschleifen, wodurch
neben der damit verbundenen Leistungsminderung der Pumpe ein erhöh
ter Verschleiß und störende Geräusche auftreten.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei einer Kraft
stofförderpumpe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bezeichneten Art
die Rotoren der Pumpenstufen, in Richtung der Drehachse gesehen, vom
Motoranker abzukoppeln, so daß die axiale Einstellbewegung des
Motorankers nicht auf die Rotoren der Pumpenstufen übertragen wird.
Bei der erfindungsgemäßen Kraftstofförderpumpe mit den kennzeichnen
den Merkmalen des Anspruchs 1 können die Pumpenrotoren alleine nach
der Forderung eines optimalen Axialspaltes gezielt montiert und ein
gestellt werden. Eine unbeeinflußbare Mitnahme durch den Motoranker
in axialer Richtung ist gewährleistet. Dadurch ist es möglich,
wenigstens eine der Pumpenstufen als Rollenzellenpumpe auszubilden,
welche ein besonders enges Axialspiel verlangt, die aber die
Leistung der Kraftstofförderpumpe entscheidend verbessert.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor
teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch
angegebenen Kraftstofförderpumpe möglich.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung darge
stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es
zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungs
beispiel des erfindungsgemäßen Kraftstofförderaggregats und
Fig. 2 einen Schnitt lediglich durch den hier allein interessierenden
Pumpenbereich bei einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Das in Fig. 1 gezeigte Krafstofförderaggregat besteht aus einem
Kraftstoffpumpenbereich 1 und einem Elektromotor 2. Da der den
Elektromotor 2 umfassende Bereich bei den beiden Ausführungsformen
der Fig. 1 und der Fig. 2 der gleiche ist, ist der Elektromotor in
Fig. 2 nicht mehr gesondert dargestellt; das Ausführungsbeispiel
der Fig. 2 ist sinngemäß wie die Kraftstofförderpumpe der
Fig. 1 mit sich an den Pumpenbereich 1 anschließenden Elektromo
tor 2 ausgebildet.
Der Kraftstoffpumpenbereich 1 und der Elektromotor 2 sind in
einem topfförmigen Gehäuse 3 untergebracht, welches auf der
Pumpenseite einen Sauganschluß 4 zum Anschluß eines nicht dar
gestellten Kraftstoffschlauchs aufweist und welches auf der
gegenüberliegenden Seite durch einen Deckel 5 verschlossen ist,
an dem ein Druckanschlußstutzen 6 sowie ein
Rückschlagventil 7 angeordnet ist. Zwischen dem Ge
häuse 3 und dem Deckel 5 ist eine Dichtung 8 angeordnet; der
Deckel 5 ist durch eine Bördelung 9 des offenen Endes des Ge
häuses 3 an diesem befestigt.
Im Gehäuse 3 sind von der Saugseite zur Druckseite zuerst der
beim vorliegenden Ausführungsbeispiel zweistufig ausgebildete
Pumpenbereich 1 und dann der Elektromotor 2 angeordnet, wobei
der von den beiden Stufen der Pumpe unter Druck geförderte
Kraftstoff den Elektromotor 2 auch zu dessen Kühlung durch
strömt.
Der Antrieb der beiden Pumpenstufen erfolgt von einer sich dre
henden, in geeigneten Lagern, beispielsweise sogenannten Ka
lottenlagern 10 a und 10 b gelagerten Ankerwelle 11 aus, die zum
kostengünstigen Aufbau des Elektromotorbereichs als Vollwelle
ausgebildet ist und den Anker oder Motorläufer 12 trägt, der
mit ihr fest verbunden ist. Die Stromzuführung zu den Wick
lungen des Motorläufers 12 erfolgt über einen Kollektor 13 auf
der Ankerwelle 11, auf welchem in Käfigen 14 gelagerte Kollektor
bürsten gleiten. Die Kollektorbürsten sind mit nicht darge
stellten, außerhalb des Gehäuses 3 angeordneten Anschlußklem
men verbunden. Vervollständigt wird der Elektromotor 2 durch
den Magnetteil 15, bestehend aus geeignet ausgebildeten
Permanentmagneten 16, der in einem aus magnetisch leitendem
Werkstoff bestehenden rohrförmigen Blech 17 angeordnet ist.
Über diese zylinderförmige oder rohrförmige Blech 17 als all
gemeinen Haltekörper werden auch die Bauelemente des Pumpen
systems über den Deckel 5 im Gehäuse 3 festgespannt; hierauf
wird weiter unten noch eingegangen.
Die Kalottenlager 10 a und 10 b für die Ankerwelle 11 sind in axialer
und radialer Richtung abgestützt, und zwar bezüglich des Ka
lottenlagers 10 b am zum Pumpenbereich abgewandten Ende durch
den Deckel 5 selbst, während die Abstützung auf der anderen
Seite durch eine stationäre Stütz- oder Halteplatte 18 erfolgt,
die, wie bei 19 angedeutet, zur Aufnahme des zugeordneten Ka
lottenlagers 10 a eine geeignete Konusform aufweist. Es ist die
se Stützplatte 18, die durch Abstützung an eine Schulter 20 des
rohrförmigen Halteblechs 17 gleichzeitig für die feste Einspan
nung und den sicheren Halt der den Pumpenbereich bildenden Bau
teile sorgt.
Im einzelnen besteht das Pumpensystem 1 aus einer ersten, un
mittelbar auf den Sauganschluß 4 wirkenden Vorstufenpumpe 25
und einer, dieser nachgeschalteten zweiten Pumpenstufe 26. Beim
bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Vorstufenpumpe 25 ge
bildet von einer Seitenkanalpumpe mit einem Laufrad 28 als Rotor, die im Zwischenbereich der
beiden Pumpen einen Druck von etwa 0,3 bar aufbaut, während die
zweite Pumpenstufe 26 eine Rollenzellenpumpe mit einem als Nutscheibe 29 ausgebildeten Pumpenrotor ist, die für
einen Kraftstoffenddruck sorgt, der beispielsweise 6 bar betragen
kann. Dieser Druck herrscht im Druckraum 27 hinter der zweiten
Pumpenstufe 26 in Richtung auf den Elektromotor gesehen.
Die als Seitenkanalpumpe aus
gebildete Vorstufenpumpe 25 verfügt ferner über eine stationä
re Grundplatte 30, die unter Zwischenlage einer Dichtung 31
und durch einander zugeordnete konusförmige Anschrägungen 32, 33
der Grundplatte 30 und des Gehäusebodens im Gehäuse 3 gehal
ten ist. Die Grundplatte 30 bildet gleichzeitig auch den mit
dem Laufrad 28 zusammenwirkenden, stationären Teil der Seiten
kanalpumpe. Im übrigen wird auf den speziellen Aufbau und die
Wirkungsweise der einzelnen Pumpen im folgenden nur soweit ein
gegangen, wie für das Verständnis der Erfindung notwendig, da
diese Pumpen für sich gesehen bekannt sind und keiner einge
henden Erläuterung mehr bedürfen. Die Grundplatte 30 bildet
auf ihrer anderen Seite gleichzeitig auch den Halte- oder Grund
plattenbereich für die sich anschließende Rollenzellenpumpe
26, die in axialer Folge von der Grundplatte 30 ausgehend
eine Zwischenplatte 35 sowie die schon erwähnte Stützplatte
18 umfaßt. Grundplatte 30, Zwischenplatte 35 und Stützplatte 18
sind durch Schrauben 36 zusammengespannt und nehmen zwischen
sich den Pumpenrotor oder die Nutzscheibe 29 der Rollenzellen
pumpe 26 auf. In der Grundplatte 30 befindet sich mindestens
eine kanalartige Verbindung 37 zwischen dem druckseitigen Ende
der ersten Seitenkanalpumpe 25 und der Saugseite der sich an
schließenden Rollenzellenpumpe 26.
In eine Mittelbohrung 38 der Grundplatte 30 ist eine
stationäre Hohlachse 39 eingepaßt, die in ihrem Inneren, bei
spielsweise mittels Lager 40 eine Hilfswelle 41 lagert, die
eine Antriebsverbindung herstellt vom abtriebsseitigen Ende
der Ankerwelle 11 des Elektromotors 2 bis zum vorderen Laufrad 28
der beim Ausführungsbeispiel die Vorstufenpumpe bildenden
Seitenkanalpumpe 25.
Die in die Grundplatte 30 eingepreßte Hohlachse 39 ermöglicht
in besonders vorteilhafter und einfacher Weise die radiale
und axiale Spieleinstellung der einzelnen, beim Druckaufbau
des zu fördernden Druckmediums, üblicherweise Kraftstoff, be
teiligten Pumpenbauteile. Hierzu ist auf einem beispielsweise
verjüngt ausgebildeten Lagerende 42 der Hohlachse 39 über
ein Lager 43 die Nutscheibe 29 der Rollenzellenpumpe 26 ge
lagert; da die Lagerung auf einer stehenden Welle erfolgt, kön
nen die Toleranzen, die sonst wegen der erforderlichen Beweg
lichkeit des Systems großzügiger bemessen werden müssen, zur
Spieleinstellung entsprechend eng ausgelegt werden.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Laufrad
28 der Seitenkanalpumpe 25 auf dem über die Hohlachse 39 hin
ausragenden Wellenstummel 45 angeordnet und von diesem getra
gen; hierbei erfolgt die axiale Spieleinstellung durch Aus
gleichsringe 46 a, 46 b zwischen dem Laufrad 28 und der Hohl
achse 39 einerseits bzw. einem in eine Nut 47 der Hilfswelle
eingreifenden Sicherungsring 48 und der Hohlachse 39 anderer
seits.
Zum Drehantrieb sowohl der Nutscheibe 29 als auch des Laufra
des 28 über die Hilfswelle 41 ist ein Mitnehmer 50 vorgesehen.
Dieser Mitnehmer 50 ist so ausgebildet, daß er formschlüssig
einerseits an der Ankerwelle 11 des Elektromotors 2 befestigt ist
und andererseits sowohl durch geeignete Mitnahmeverbindung die
Nutscheibe 29 als auch den über die Nut 47 hinausragenden Wel
lenstummel 51 der Hilfswelle 41 zur Durchführung einer Drehbe
wegung zusammen mit dem Motorläufer 12 veranlassen kann.
Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht der Mitnehmer 50
aus einem Kunststoffteil, welches in eine Bohrung 52 mit
nichtdargestellter Nut an der Ankerwelle 11 eingreift und anderer
seits den Wellenstummel 51 formschlüssig umgibt. Zur verdreh
sicheren Lagerung des Wellenstummel 51 der Hilfswelle 41 im
Kunststoffmaterial des Mitnehmers 50 kann der Wellenstummel 51
eine bei 53 angedeutete Abplattung aufweisen. Schließlich er
streckt sich ausgehend vom Hauptkörperbereich des Mitnehmers
50 ein Mitnahmezapfen 54 und greift in eine entsprechende Aus
nehmung 55 der Nutscheibe 29 ein.
Man erkennt, daß zur erleichterten und präzisen Spieleinstel
lung und zur Abdichtung der Pumpenbereich auf einer stationären
Achse gelagert ist, andererseits aber auch der Motorläufer 12
auf einer sich drehenden Vollwelle gelagert werden kann. Eine
solche Anordnung ist besonders vorteilhaft bei zweistufigem
Aufbau des Pumpensystems.
Ist daher beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 die Hilfswelle
41 mit ihrem Wellenstummel 51 mit dem Mitnehmer 50 lediglich
drehfest verbunden, während sie mit ihrem Wellenstummel 45 das
Laufrad 28 formschlüssig und kraftschlüssig hält und lagert,
so ist die spezielle Verbindung der Hilfswelle 41′ mit dem
Mitnehmer 50′ des Ausführungsbeispiels der Fig. 2 eher umge
kehrt so, daß die Hilfswelle 41′ bei diesem Ausführungsbei
spiel im Mitnehmer 50′ auch lagermäßig gehalten ist; sie dringt
weiter in den Mitnehmer 50′ vor und ist mit diesem vorzugs
weise so verbunden, daß der Mitnehmer 50′ an die Hilfswelle 41′
angespritzt ist. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der
Fig. 1 ist beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 die Hilfswelle
41′ nämlich nicht innerhalb der Hohlachse 39′ mittels Lager
gegenüber dieser gehalten, sondern frei hindurchgeführt und
dient bei diesem Ausführungsbeispiel lediglich zur Übertra
gung der Drehkräfte von der Ankerwelle 11 des Elektromotors auf das
Laufrad 28′ der Vorstufenpumpe. Auch bei diesem Ausführungs
beispiel ist die Vorstufenpumpe eine Seitenkanalpumpe, das
Laufrad 28′ ist jedoch insofern unterschiedlich ausgebildet,
als es in funktionsmäßiger Wirkverbindung steht mit einer noch
vor dem Laufrad 28′ liegenden Zusatzplatte 60, die im Gehäuse
3′ stationär gehalten ist. Gelagert ist das Laufrad 28′ auf
einem sich nach vorne erstreckenden Achsstummel 61 der Hohl
achse 39′, beispielsweise mittels zweier Lager 62. Hierzu ver
fügt das Laufrad 28′ über eine zentrale topfförmige Ausstülpung
63 bzw. eine Nabe, die die Form eines am Boden geschlossenen
Hohlzylinders aufweist. Diese topfförmige Nabe 63 ragt noch,
wie bei 64 angedeutet, über den Achsstummel 61 hinaus und ver
fügt über einen Boden 65.
Da bei diesem Ausführungsbeispiel saugseitig eine Zusatzplatte
60 vorhanden ist, die über einen angeschrägten Ringflansch
66 von einem ebenfalls angeschrägten, sich nach innen erstre
ckenden Ringflansch 67 des Gehäuses 3′ gehalten ist, erübrigt
sich an dieser Stelle der äußere Gehäuseabschlußboden. Das Ge
häuse ist daher, wie bei 68 angedeutet, offen. In diesen offe
nen Bereich ragen von der Zusatzplatte 60 ausgehend der aus
der Mitte versetzte Sauganschluß 4′, der einstückig mit der
Zusatzplatte 60 ausgebildet ist, und zentral eine Ausbauchung
69 der Zusatzplatte, die in komplementärer Form zur Ausstül
pung 63, 64, 65 des Laufrads 28′ ausgebildet ist und dieses
dadurch in einer vorgegebenen axialen, einjustierten Position
zur Erzielung entsprechend enger Spaltabstände hält, wofür zwi
schen dem Boden 65 der Laufradausstülpung 63 und dem Boden
innenteil 70 der Ausbauchung 69 der Zusatzplatte 60 eine oder
mehrere Beilegringe 71 geeigneter Dimensionierung angeordnet
sind. Die radiale Justierung und Lagerung erfolgt über die
Lager 62 auf dem Hohlachsenstummel 61 .
Zur axialen Abstützung und Einhaltung des eingestellten Ar
beitsspalts mit Bezug auf den zugeordneten stationären, von der
Zusatzplatte 60 gebildeten Pumpenbereich ist eine Feder 72 vor
gesehen, die sich einerseits abstützt am inneren Grund der
Ausstülpung oder zylindrischen, geschlossenen Verlängerung 63,
64, 65 des Laufrades 28′ und andererseits an einer geeigneten
Schulter 73 der Hilfswelle 41′, die ja, wie weiter vorn schon
erwähnt, auf ihrer anderen Seite in axialer und radialer Hin
sicht gelagert und gehalten ist von dem mit ihr verbundenen
Mitnehmer 50′, der seinerseits eine entsprechende axiale und
radiale Lagerung über die Ankerwelle 11 vom Kalottenlager 10 a er
fährt, welches sich an der Stützplatte 18′ abstützt. Daher ist
sinnvollerweise die Verbindung des Wellenstummels 45′ der Hilfs
welle 41′ mit dem Boden 65 des Laufrades 28′ auch nicht fest
oder kraftschlüssig ausgeführt wie beim Ausführungsbeispiel
der Fig. 1, wo der Wellenstummel 45 das Laufrad 28 effektiv hält
und lagert, sondern lediglich drehfest, damit die axiale Justie
rung des Laufrades 28′ nicht abhängig ist von der notwendiger
weise stärker zu tolerierenden Position und Beweglichkeit der
Kalottenlager 10′ a, 10′ b der Ankerwelle 11. Die Lagerung gegen
radiale Verschiebung erfolgt ohnehin von der stationären Hohl
achse 39′ aus. Es versteht sich, daß auch bei diesem Ausfüh
rungsbeispiel der Fig. 2 die Hohlachse 39′ bei 75 in die zentra
le Bohrung der Grundplatte 30′ eingepreßt ist. Grundplatte 30′,
Zwischenplatte 35′ und Stützplatte 18′ sind wiederum über
Schrauben 36 zusammengespannt, eine oder mehrere weitere
Schrauben 76 spannen die Grundplatte 30′ mit der Zwischenplatte
35′ zusammen. Die äußere Zusatzplatte 60 ist über eine zwi
schengelegte Dichtung 77 von einem vorspringenden Rand 78 der
Grundplatte 30′ gehalten, der in eine Schulter 79 der Zuatz
platte 60 eingreift. Eine weitere Dichtung 80 ist im Übergang
von der Zwischenplatte 35′ zur Stützplatte 18′ vorgesehen, die
dann ihrerseits wieder von dem rohrförmigen, zum Magnetbereich
des Elektromotors 2 gehörenden Stützblech 17 gehalten ist. Die
Nutscheibe 29 der Rollenzellenpumpe ist auch bei diesem Aus
führungsbeispiel auf einem vorspringenden Achsstummel der Hohl
achse 39′ gelagert.
Gegen eine axiale Verschiebung ist die in den Kalottenlagern
10 a und 10 b gelagerte Ankerwelle 11 des Elektromotors 2 durch beid
seitig in Ringnuten der Ankerwelle 11 eingreifende Sicherheitsring
anordnungen 85 a, 85 b gesichert, die an stationären Vorsprüngen
84 der Stützplatte 18, 18′ des Pumpensystems bzw. an entspre
chenden Vorsprüngen des Deckels 5 gehalten sind und gleichzei
tig auch die Kalottenlager gegen eine axiale Verschiebung schüt
zen.
Claims (5)
1. Kraftstofförderpumpe mit einer als Strömungspumpe ausgebildeten
Vorstufenpumpe und einer als Druckstufe nachgeschalteten Pumpe, die
mit einer von einem Elektromotor angetriebenen Ankerwelle drehfest
verbundene Rotoren aufweisen, wobei zwischen der axial außen ange
ordneten Strömungspumpe und der nachgeschalteten Pumpe eine gehäuse
feste Grundplatte vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der
Grundplatte (30) eine Hohlachse (39) befestigt ist, die mit einem
Lagerende (42) aus der dem Elektromotor (2) zugewandten Seite der
Grundplatte ragt, daß auf dem Lagerende (42) der Rotor (29) der als
Rollenzellenpumpe ausgebildeten Druckstufe gelagert ist und daß eine
in der Hohlachse drehbar gelagerte Hilfswelle (41) den Rotor (28)
der Strömungspumpe mit der Ankerwelle (11) drehfest verbindet.
2. Kraftstofförderpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Hohlachse (39) in die gehäusefeste Grundplatte (30) eingepreßt
ist und daß die Hilfswelle (41) mittels in der Hohlachse (39) ange
ordneten Lagerbuchsen (40) drehbar gelagert ist.
3. Kraftstofförderpumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Rotor (28) der Strömungspumpe (25) an einem
über die Grundplatte (30) hinausragenden Endstück der Hilfswelle
(41) befestigt ist.
4. Kraftstofförderpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ankerwelle (11) des Elektromotors vor den
Pumpenstufen (1) endet und in einen mit dem Ende der Ankerwelle (11)
drehfest verbundenen Mitnehmer (50) übergeht.
5. Krafstofförderpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der aus Kunststoff bestehende Mitnehmer (50) in eine Bohrung mit Nut
der Ankerwelle (11) eingreift und auf seiner gegenüberliegenden
Seite zentral einen vorstehenden Wellenstummel (51) der Hilfswelle
(41) drehfest aufnimmt sowie mit einem außermittigen Mitnehmerzapfen
(54) in eine Ausnehmung (55) des Rotors (29) der Rollenzellenpumpe
(26) greift.
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GB (1) | GB1595540A (de) |
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1977
- 1977-08-09 DE DE19772735759 patent/DE2735759A1/de active Granted
-
1978
- 1978-05-18 GB GB2033278A patent/GB1595540A/en not_active Expired
Also Published As
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