DE3500817A1

DE3500817A1 - Tauchmotorpumpe mit selbstausrichtendem lager

Info

Publication number: DE3500817A1
Application number: DE19853500817
Authority: DE
Inventors: William Arthur Pine City N.Y. Carleton
Original assignee: Purolator Products Co LLC
Current assignee: Purolator Products Co LLC
Priority date: 1984-04-25
Filing date: 1985-01-11
Publication date: 1985-10-31
Also published as: GB8427072D0; GB2157766B; CA1241867A; FR2563868B1; ES541462A0; FR2563868A1; ES8701312A1; IN162538B; JPS60230581A; GB2157766A

Description

Tauchmotorpumpe mit selbstausrichtendem Lager.

Die Erfindung betrifft Tauchmotorpumpen zur Förderung von Brennstoff und zwar insbesondere Tauchmotorpumpen mit Einlaßgehäusen und Pumpelementen, die genau ausgerichtet werden müssen.
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Die Erfindung betrifft auch die Gegenstände der am selben Tag eingereichten US-Anmeldungen mit der Serial Number 603 564, 603 599, 603 611 und 603 585.

Bekannte Tauchmotorpumpen besitzen eine große Anzahl von Präzisionsbauteilen, die eine präzise Ausrichtung, Montage und Wechselwirkung untereinander erfordern. Bei derartig bekannten Tauchmotorpumpen werden das Einlaßende und das Auslaßende der Motorwellen genau in dem entsprechenden Einlaßgehäuse und Auslaßgehäuse gelagert, so daß die Wellenachse präzise fixiert ist. Eine solche präzise Wellenlagerung ist erforderlich, um zu verhindern, daß Ankerwicklungen mit umgebenden Bauteilen, wie etwa öffnungsplatten und Magneten in Berührung gelangen. Dennoch sind bei einer solchen präzisen Wellenlagerung die Toleranzen ausreichend zu halten, um einem Verschleiß Rechnung tragen zu können.

Diese hieraus ergebenden Zwänge kommen insbesondere bei einer Rotorpumpe der sogenannten Gerotorbauart zu tragen, weil dort extrem kleine Spielräume ständig zwischen den Spitzen der kämmenden Zahnräder zueinander und zum umgebenden Pumpenhohlraum sowie zwischen den Seiten eines jeden der Zahnräder zu den beiden Axialseiten des Pumpenhohlraums eingehalten werden müssen. Jede Verschlechterung des Zwischenraums zwischen den

Spitzen oder der Parallelität der Seiten verringert den Wirkungsgrad der Pumpe.

Ein weiteres den Wirkungsgrad der Pumpe verringerndes und ferner den Lärm erhöhendes Element stellt die konventionelle Triebanordnung zwischen Motor und dem angetriebenen Zahnrad der Pumpe dar. Bislang verwendete Antriebskupplungen sind Nut/Federverbindungen, die nicht nur erfordern, daß die Welle präzise mit der Bohrung des angetriebenen Zahnrades ausgerichtet wird, sondern die auch erfordern, daß die Feder/Nut-Kupplung von gleicher Genauigkeit ist. Der Verschleiß in der Keilnutkupplung ist nicht nur eine hauptsächliche Fehlerquelle, sondern trägt auch bei zu einer verschleißbedingten Verschlechterung des ZahneZwischenraums und der Parallelität. Somit sind Brennstoffpumpen der Rotorbauart normalerweise vergleichsweise teuer aufgrund der erforderlichen zusätzlichen Genauigkeit. Darüber hinaus müssen die Rotorbauteile normalerweise unabhängig voneinander hergestellt und separat vom Einlaßgehäuse ausgerichtet werden, um die erforderliche Genauigkeit zu erhalten.

Aufgabe der Erfindung ist es, die aufgezeigten Nachteile des bekannten Standes der Technik zu beheben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil der nebengeordneten Patentansprüche enthaltenen Merkmale gelöst, wobei zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Merkmale gekennzeichnet sind.

Nach Maßgabe der Erfindung ist ein Stützlager für das Auslaßende einer Motorankerwelle in Abschnitten einer bogenförmigen Bohrung eines Auslaßgehäuses einer Brennstoffpumpe vorgesehen. Das Lager besitzt

einen Außenumfang mit einem erhabenen bzw. verdickten Abschnitt, der sich in Umfangsrichtung erstreckt und radial weg vom Auslaßendabschnitt der Ankerwelle sich erstreckt. Dieser erhabene Abschnitt sitzt mit Preßsitz in der Bohrung um eine Schwenkbewegung von sowohl dem Lager wie auch dem drehbar darin gelagerten Wellenende zu ermöglichen. Der Linienkontakt zwischen dem erhabenen Abschnitt und der Bohrung erlaubt, daß ersteres relativ zu letzterem schlüpft bzw. gleitet durch Verschwenken um einen bekannten axialen Punkt. Eine Nut/Feder-Verbindung koppelt das Lager mit dem Auslaßgehäuse, so daß zwischen den beiden Bauteilen eine relative Drehung unterbunden ist. Feder und Nut besitzen einen ausreichenden Freiraum in Umfangsrichtung und in Radialrichtung (Spiel), um ein leichtes Verschwenken der Wellenachse aufzunehmen.

Nach Maßgabe der Erfindung können die Enden der Motorwelle in Einlaß- und Auslaßgehäuse so gelagert sein, daß die Motorwelle eine begrenzte Selbstausrichtung gegenüber den präziser gelagerten Pumpenelemente ausführen kann. Hierbei ist eine präzise Positionierung gerade der Pumpenelemente und gerade des Auslaßendes der Motorwelle erwünscht, wobei das Einlaßende der Motorwelle eine leichte Selbstausrichtung relativ zu den Pumpenelementen ausführen können soll, um die Toleranzen des Einlaßendes der Welle relativ zu den Pumpenbauteilen und auch zum Einlaßgehäuse aufzuschließen bzw. zu lockern, Erreicht wird dies durch eine neue Lagerung des Auslaßendes der Motorwelle relativ zum Auslaßgehäuse, wobei das Einlaßende eine leichte Selbstjustierung relativ zu einem bekannten Schwenkpunkt ausführen kann. Eine solche präzise Anordnung eines Punktes auf der Wellenachse kann mit geringen Kosten durch ein rohrförir.iges Lager erreicht werden, welches einen erhabenen Abschnitt in Form einer balligen Überhöhung bzw. Scheitel besitzt,

um einen Linienkontakt mit einem wesentlichen Abschnitt der Bohrung herzustellen, welche das Auslaßende der Welle aufnimmt. Ein solches Lager in der Bohrung des Auslaßgehäuses ist nach Maßgabe der Erfindung gegen eine Drehung des Lagers verriegelt, jedoch ist es möglich, daß dieses von Ende zu Ende mit dem Auslaßende der Motorwelle kippen kann.

Ferner kann nach Maßgabe der Erfindung das Einlaßgehäuse mit der. Aufbau kombiniert sein, welcher normalerweise die Pumpenbauteile aufnimmt, und zwar so, daß ein einstückiges kombiniertes Einlaß- und Pumpengehäuse entsteht. Ein solcher Aufbau nutzt den Umstand aus, daß die Präzision zwischen dem Einlaßende der Motorwelle aemindert ist relativ zum konventionellen Einlaßgehäuse in Zusammenwirkung mit der gemindert (relaxed) Genauigkeit relativ zu den Pumpenbauteilen.

Nach Maßgabe der Erfindung wird ein Lager für ein Ende einer Motorwelle einer Brennstoffpumpe geschaffen zum Zwecke einer präzisen Zentrierung eines Punktes auf der Wellenachse, wobei gleichzeitig eine leichte Schwenkbewegung um diesen bekannten Punkt in Abhängigkeit einer axialen Ausrichtung der Welle ermöglicht bzw. zugelassen ist. Nach Maßgabe der Erfindung kann der erhabene Abschnitt in Axialrichtung in der Lagerbohrung gleiten, um die erforderliche Verschwenkung um einen axialen Punkt zu bewirken. Ferner wirkt das Gehäuse mit dem Lager zur Begrenzung und im wesentlichen zur Verhinderung der axialen Drehung zwischen den beiden Teilen zusammen. Ferner ist ein Linienkontakt zwischen dem erhabenen Abschnitt des Lagers und der Bohrung gewährleistet, wodurch eine Stirnkammer in Auslaßgehäuse gebildet wird.

Die nach Maßgabe der Erfindung verwendete Drehsperre ist eine Keilnut-Verbindung bzw. Nut/Feder-Verbindung mit einem ausreichenden Spiel in Umfangsrichtung

und in Radialrichtung zwischen Nut und Feder, um die End-zu-End-Ausrichtung der Motorwelle zuzulassen, während der erhabene Abschnitt relativ zur Bohrung schlüpft bzw. gleitet, wenn die Welle bzw. der Abschnitt um einen festen axialen Punkt schwenkt. Das Einlaßgehäuse nach Maßgabe der Erfindung ist mit einem Pumpengehäuse zu einer einstückigen Einheit aus Druckguß kombiniert, die keine weitere Bearbeitung erfordert. Dieses einstückige Einlaß- und Pumpengehäuse/kurz mit Einlaßgehäuse im folgenden bezeichnet, ersetzt vier eigene Präzisionsbauteile.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen

Fig. 1 eine Stirnansicht einer Ausführungsform einer Tauchmotorpumpe,

Fig. 2 eine axiale Schnittansicht der Rotorbrennstoffpumpe nach Fig. 1 längs Linie 2-2,

Fig. 3 ein querverlaufender radialer Schnitt der Pumpe

nach Fig. 2 längs Linie 3-3,

Fig. 4 ein Schnitt der Pumpe nach Fig. 2 längs Linie 4-4,

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung von Teilen einer

Ankerwelle und eines inneren Pumpenzahnrades

der Rotorpumpe,
Fig. 6 eine Schnittansicht des Auslaßgehäuses mit einem Auslaß-Rückschlagventil und einem Entlüftungsventil der Brennstoffpumpe nach Fig. 1 längs

Linie 6-6,

Fig. 6A eine Schnittansicht eines nicht vollständigen Ventilsitzes und eines Kugelventils des Entlüftungsventils nach Fig. 6 längs Linie 6A-6A,

Fig. 7 eine Ansicht der Pumpe nach Fig. 2 längs Linie 7-7,

Fig. 8 eine teilweise Draufsicht auf einen Abschnitt

der Fig. 2 zur Darstellung der Ausrichtung des Auslaßgehäuses durch Verwendung eines Indexgliedes zwischen den beiden Motormagneten,

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«. V. J, A f * *

Fig. 9 eine aufgelöste Darstellung in perspektivischer Ansicht der in den Fig. 1 bis 8 dargestellten Pumpe,

Fig. 9A eine perspektivische Ansicht der Kupplung der

Ankerwelle und des inneren Pumpenzahnrades nach den Fig. 1 bis 9,

Fig. 9B eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführunsform der Ankervorrichtung nach den Fig. 7 und 9

Fig. 10 eine teilweise Schnittansicht eines Teils einer weiteren Ausführungsform eines Auslaßgehäuses, welches ein Entlüftungs/Entlastungsventil und ein Lager zur drehbaren Lagerung eines Endabschnittes der Ankerwelle besitzt,

Fig. 1OA eine perspektivische Ansicht von Teilen einer

weiteren Ausführungsform des Stützlagers und des Auslaßgehäuses nach Fig. 10, welche die Nut/Federanordnung zur Begrenzung der Umfangsdrehung des

Lagers zeigt,

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht eines sogenannten pop-off-

Ventils des Entlüftungs/Entlastungsventils nach Fig.10 25

Fig. 12 eine Draufsicht auf eine weitere Au ε führung ε form des Auslaßgehäuses nach Fig. 10,

Fig. 13 eine Ansicht von unten des Innenaufbaus des Auslaßgehäuses nach Fig, 12,

Fig. 14 eine Schnittansicht durch das Auslaßgehäuse nach den Fig. 10, 12 und 13 längs Linie 14-14 von Fig. 12,

Fig. 15 eine Ansicht des Auslaßgehäuses nach den Fig. 10, 12,

13 und 14 längs Linie 15-15 von Fig. 12 sowie

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Fig. 16 eine aufgelöste perspektivische Darstellung von bestimmten Teilen des Auslaßgehäuses, wobei bestimmte Teile desselben gebrochen dargestellt sind.

Die Fig. 2 und 9 zeigen eine naß arbeitende, sogenannte Motor-Gerotorpumpe 10 zur Förderung eines Fluids, wie etwa Brennstoff von einer Quelle, wie etwa einen nicht dargestellten Brennstoffbehälter, und zur Abgabe von unter Druck gesetztem Fluid zu einem Verbraucher, wie etwa einem nicht dargestellten Verbrennungsmotor. Der Einfachheit halber wird im folgenden die naß arbeitende Motorpumpe bzw. Naßmotorpumpe kurz mit Tauchmotorpumpe bezeichnet. Die Tauchmotorpumpe 10 umfaßt ein rohrförmiges gestuftes Gehäuse 12, welches im wesentlichen ein Einlaß- und Pumpengehäuse 14, im fol- genden kurz mit Einlaßgehäuse bezeichnet, eine sogenannte Gerotorpumpe 16, also eine Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor, im folgenden kurz Rotorpumpe genannt, einen Motorflußring 17 sowie einen Pumpenauslaß bzw. eine mit öffnung versehene Platte 180 (Pumpenauslaßplatte) umgibt und gegen ein Auslaßgehäuse 18 mit einem Elektromotor 20 abgedichtet ist, welcher zwischen dem Einlaßgehäuse 14 und dem Auslaßgehäuse angeordnet ist.

Das rohrförmige gestufte Gehäuse 12 mündet an einem Ende in 5 eine Dichtlippe 22 in Art eines nach innen gerichteten Flansches, der gegen eine sich nach außen erstreckende Ringschulter 24 des Auslaßgehäuses 18 abdichtet. An seinem anderen Ende besitzt das Gehäuse 12 eine äußere Bohrung 26, die im wesentlichen eine Motorkammer 28 begrenzt, eine Pumpenbohrung 30, die von der äußeren Bohrung 26 über eine Ringschulter 32 wahlweise nach innen abgestuft ist und im wesentlichen eine Pumpenkamner 34 begrenzt,sowie eine Einlaßbohrung 36,die gegenüber der äußeren Bohrung. 26 und der Pumpenbohrung 30 nach innen abgestuft ist und im wesentlichen eine Einlaßkammer 38 begrenzt. Die Einlaßkainmer 38 ist so ausgebildet,daß sie in an sich bekannter Weise mit einer nicht dargestellten Brennstoffquelle in Verbindung steht,wie etwa mittels einer an sich bekannten Fluidkupplung, Leitung und Filter, wobei diese

Bauteile jedoch nicht dargestellt sind.

Das zweckmäßigerweise durch Druckguß aus Zinn hergestellte einstückige Einlaßpumpengehäuse 14 besitzt einen zylindrischen Außenumfang 40, der in die Pumpenbohrung in der Pumpenkammer 34 des Gehäuses 12 eingepaßt ist. Am Einlaßende mündet das Pumpeneinlaßgehäuse 14 in einer rohrförmigen Nabe 42, die in die Einlaßbohrung 36 und die Einlaßkammer 38 des rohrförmigen Gehäuses 12 vorsteht und gleichfalls eine abgestufte Bohrung 44 besitzt, deren Aufbau und Funktion noch beschrieben wird. Der zylindrische Außenmantel 45 der Nabe 42 ist durch einen Ringraum 46 von einer umgebenden ringförmigen Federscheibe 48 getrennt, die einen inneren Durchmesserabschnitt 50 besitzt, mit dem sie gegen einen ringförmigen Nabensitz 52 anliegt, der von der Innenseite des Gehäuses 12 axial nach innen vorsteht. Die Federscheibe 48 besitzt ferner einen äußeren Durchmesserabschnitt bzw. Ringabschnitt 54, der axial und radial in einer ringförmigen Senkbohrung 56 aufgenommen ist, die auf der Einlaßseite'58 des Einlaßpumpengehäuses 14 gerade innerhalb des zylindrischen Außenumfangs 40 des Gehäuses ausgebildet ist.

Der Elektromotor 20 umfaßt eine Ankerwelle 60 mit einem Einlaßende'€2 und einem AusLaßende 64. Jedes Wellenende ist drehbar in einem entsprechenden Lager 66 und 68 gelagert, wobei die Lager mit Schiebesitz aufgebracht und nachgiebig durch O-Ringe 70 und 72 abgestützt sind, welche jeweils in einer Bohrung 74 im Einlaßpumpengehäuse 14 bzw. in einer Bohrung 76 im Auslaßgehäuse 18 angeordnet sind. Das rohrförmige Lager 66 wird durch den Brennstoff in der Einlaßkammer 38 geschmiert und gekühlt. Das rohrförmige Lager 68 wird durch ein Fluid geschmiert, welches durch axiale Schlitze zugeführt wird, welche mit Abstand über dem Umfang der Bohrung 74 angeordnet sind. Die Ankerwelle 60 ist im allgemeinen längs einer zentralen Ströiiuingsachse 78 durch die Tauchmotorpumpe 10 angeordnet und dort durch eine Druckscheibe 182 positioniert, welche gegen den

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Druckscheibenitz 184 wirkt» der Teil des Pumpauslaßes bzw. der Auslaßplatte 180 ist. Dies erfolgt mittels magnetischerAnziehung zwischen den Magneten 240 und 24 2 und dem Ankerpaket. Das Lager 66 am Einlaß ist in seiner Lage mittels einer Schulter 80, die sich vom Lager 66 nach außen erstreckt, und einer Ringschulter 82 angeordnet, die sich von der rohrförmigen Nabe 42 nach innen erstreckt, so daß der O-Ring 70 zwischen den beiden Schultern aufgenommen ist.

Der Elektromotor 20 besitzt einen drehbar in der Motorkammer angeordneten Anker 84 aus einer Anzahl von Ankerwicklungen 86, die über eine Anzahl von nit Schlitzen versehenen, nicht dargestellten Ankerblechen gewickelt sind, die auf einem nicht dargestellten gerändelten Abschnitt der Ankerwelle 60 mit Preßsitz angeordnet sind. Jede Ankerwicklung 86 besitzt jeweils ein erstes und zweites Ende, welche in an sich bekannter Weise an einem Komnutator 88 abgeschlossen sind/der gleitend mit einem Paar von diametral gegenüberliegend angeordneten Kommutatorbürsten 90 und 92 zusammenwirkt, die elektrisch mit entsprechenden napfförmigen Anschlüssen 91 und 93 verbunden sind.

Auf dem gerändelten Abschnitt der Ankerwelle 60 sind axial außerhalb der gegenüberliegenden Enden der Ankerbleche ein erstes und zweites Endteil ( end fiber ) 100 und 102 mit Preßsitz angeordnet, von denen jedes acht Finger 104 besitzt, die von einer faserigen mittleren röhrenförmigen Nabe 106 mit gleichem Winkelabstand zueinander radial nach außen vorstehen. Jeder Finger 104 besitzt an seiner Spitze eine sich axial erstreckende Zunge 108, die sich axial nach innen zu den Ankerblechen erstreckt, um hierfür eine Stütze zu bilden. Die axiale Außenseite eines jeden Fingers 104 besitzt eine glattgewölbte Außenfläche, so daß sie abriebfrei mit den Endschleifen der Ankerwicklungen 86 zusammenwirkt und diese stützt. Die Nabe 106 des Endteils 102 bestitzt eine ringförmige Druck-

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schulter 110, die sich von der Nabe radial nach außen erstreckt und axial in einem Paar von Mitnehmern bzw. Klauen und 114 endet, die am besten aus Fig. 9 ersichtlich sind und die Form von diametral gegenüberliegenden bogenförmigen Abschnitten aufweisen, die sich axial in Richtung auf und in das Einlaß- und Pumpengehäuse 14 erstrecken.

Wie am besten aus den Fig. 2, 3 und 9 ersichtlich ist, besitzt das Pumpeneinlaßgehäuse 14 eine Senkbohrung 116, die sich zum Anker 84 hin öffnet und einen Hohlraum 118 zur Aufnahme einer Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor bildet und besitzt ferner eine zentrale Durchgangsbohrung 120. Die Senkbohrung 116, der Aufnahmeraum 118 für die Rotorpumpe und die mittlere Bohrung 120 sind um eine versetzte Achse 122 konzentrisch, wie am besten aus den Fig. 3 und 9 hervorgeht. Es handelt sich hierbei um eine vorbestimmte radiale Versetzung 124 von der zentralen Strömungsachse 78 längs einer ersten Radialrichtung im wesentlichen senkrecht zur Verschiebeachse 94 der Bürsten. Wie am besten im Zusammenhang mit den Fig. 2, 4 und 9 verständlich ist, sind in einer Bodenfläche 130 der Senkbohrung 116 ein Langschlitz 126 in Form einer Vertiefung sowie ein Langloch 128 im wesentlichen konzentrisch um die zentrale Bohrung 120 vorgesehen. Wie am besten aus Fig. 4 hervorgeht.,, besitzt die Einlaßseite 58 des Pumpeneinlaßgehäuses 14 eine langgestreckte einlaßseitige erste Vertiefung 132, die sich axial darin erstreckt. Die erste einlaßseitige Vertiefung bzw. Einlaßvertiefung 132 auf der Einlaßseite 58 wirkt mit dem Langloch 128 in der Bodenfläche 130 der Senkbohrung 116 zusammen. Eine zweite einlaßseitige langgestreckte Vertiefung 136 an der Einlaßseite 58 des Pumpeneinlaßgehäuse 14 wirkt gleichfalls mit dem gesamten Langloch 128 in der Bodenfläche 130 zusammen. Die erste und zweite einlaßseitige Vertiefung bzw. Einlaßvertiefung 132 und 136 wirken zusammen, um nicht unter Druck stehendes Fluid zum Raum 118 für das Ansaugenlassen der Rotorpumpe 16 und unter Druck zu setzendes Fluid zuzuführen.

Im Aufnahmeraum T18 für die sogenannte Gerotorpumpe, also die mit innenverzahntem Rotor versehene Rotorpumpe 16 sind ein inneres Pumpenζahnrad 142 und ein äußeres Pumpenzahnrad 144 angeordnet, welches lediglich in Fig. 3 dargestellt ist. Die inneren und äußeren Pumpenzahnräder 142 und 144 besitzen entsprechende Reihen von inneren und äußeren Pumpenzähnen 154 und 156 sowie Pumpenzahnlücken und 160 zwischen den Zähnen. Die Pumpeninnenzähne 154 des Pumpeninnenzahnrades 152 sind so ausgebildet, daß die Verzahnung beim Pumpen abdichtet und mit den Pumpenaußenzähnen 156 sowie den Zahnlücken des Außenzahnrades 144 zusammenwirkt während die Außen zähne 156 des äußeren Pumpenzahnrades 144 so gebildet sind, daß sie beim Pumpen dichten und mit den inneren Pumpenzähnen .154 sowie den Zahnlücken 158 des inneren PumpenZahnrades 142 zusammenwirken. Das äußere Pumpenzahnrad 144 besitzt einen zylindrischen Außenumfang 162 und ist darüber mit Schiebesitz in der Senkbohrung 116 des Aufnahmeraumes 118 aufgenommen. Das Pumpeninnenzahnrad 142 besitzt eine zentrale Durchgangsbohrung 164, welche gemäß den Fig. 2 und 5 eine verjüngte öffnung 166 besitzt, welche zur Bodenfläche der Senkbohrung 116 des Pumpeneinlaßgehäuses 14 weist. Der Innendurchmesser der Steuerbohrung 164 des inneren Zahnrades ist etwas größer (beispielsweise 0,0025 cm) als der Außendurchmesser der Ankerwelle 60, die sich durch die Bohrung erstreckt. Die axiale Länge der Steuerbohrung 164 des Innenzahnrades ist vergleichsweise kurz (beispielsweise 0,0125 cm) bezüglich des Innendurchmessers des Zahnrades gewählt, so daß die Ankerwelle 60 leicht bezüglich ihrer Enden relativ zur Steuerbohrung 164 verschwenken kann und dadurch der O-Ring 70 das Ankerwellenende 62 in der Bohrung 74 der Nabe 42 selbst ausrichten kann. Aufgrund dieser Selbstausrichtung kann die Ankerwelle 60 kleine Winkelbewegungen gegenüber der zentralen Strömungsachse 78 ausführen, wobei diese Winkel mit zunehmenden Herstell- und Montagetoleranzen steigen.

Trotz der Möglichkeit der Selbstausrichtung der Ankerwelle relativ zum Zahnrad 142 treibt die Ankerwelle 60 das innere Pumpenzahnrad 142 an (Fig. 3 und 9A). Das innere Pumpenzahnrad 142 besitzt ein Paar von angetriebenen Mitnehmern oder Klauen 172 und 174, die sich vom Zahnrad radial nach innen in den Kupplungsraum 170 erstrecken. Zur Bildung einer Antriebskupplung 177 haben jeder der antreibenden Mitnehmer bzw. Mitnehmerlappen 112 und 114 (vgl. Fig. 3 und 9A) einen eingeschlossenen Winkel von etwa 118° und haben jeder der Mitnehmer 172 und 174 einen eingeschlossenen Winkel von etwa 58°. Die vier lappen- bzw. stegartigen Mitnehmer 112, 114, 172 und 174 besitzen demnach einen gesamten Zwischenbzw. Freiraum über den Umfang von etwa 8°. Ein solcher Freiraum erlaubt ein ausreichendes Umfangsspiel, um einen leichten Zusammenbau der Antriebskupplung, aber auch eine leichte axiale Versetzung zuzulassen und damit die End-zu-End-Selbstausrichtung der Ankerwelle 60 relativ zum inneren Pumpenzahnrad 142 zu ermöglichen.

Die Rotorpumpe 16 wird vervollständigt durch einen ringförmigen Pumpenauslaß in Art einer mit öffnung versehenen Platte 180 und einer Druckscheibe 182 aus mit Teflon beschichtetem Ultem. Die Pumpenauslaßplatte 180 besitzt eine ringförmige Druckfläche 184, die durch eine Senkbohrung in der Auslaßseite 1'86 der Platte gebildet ist, sowie eine Durchgangsbohrung 188 mit einem ausreichenden Durchmesser, so daß die Mitnehmer 112 und 114 der Nabe 106 frei mit einem ausreichenden Spiel hindurchgeführt werden können (beispielsweise 0,0125 cm). Die ringförmige Pumpenauslaßplatte 180 besitzt ferner einen zylinderförmigen Außenumfang 190 sowie eine ringförmige Radialnut 192, die sich innen erstreckt, wobei die Platte über die äußere ümfangsflache 190 in der äußeren Bohrung 26 des abgestuften Gehäuses 12 aufgenommen und an der Fläche der im Gehäuse ausgebildeten Ringschulter anliegt,wodurch sich so eine sowohl radiale wie auch axiale Halte· rung bezüglich des Motorflußringes 17 ergibt.Die Druckscheibe ist gegen die ringförmige Druckfläche 184 der Pumpenauslaß-

BAD ORiGiNAL

platte 180 durch die ringförmige Druckschulter 110 der Nabe 106 gedrückt. Die Druckscheibe 182 besitzt ein Paar von diametral gegenüberliegend angeordneten bogenförmigen Mitnehmern oder Klauen 193a unä 193b, die sich radial nach innen erstrecken und mit den Mitnehmern 112 und 114 der Nabe 106 zusammenwirken, um durch diese mitgenommen zu werden.

Auf einer axialen Seite, die auf die Zahnräder 142 und zuweist, besitzt die Pumpenauslaßplatte 180 auch eine langgestreckte Vertiefung 196 und eine Auslaßöffnung 198, die in. wesentlichen der Form und Lage der langgestreckten Vertiefung 126 und des Langloches 128 in der Bodenfläche der Senkbohrung 116 des Aufnahmeraumes 118 des Pumpengehäuses 14 angepaßt ist. Um die richtige Pumpenansaugung und andere gewünschte Pumpeigenschaften zu gewährleisten, stehen das Langloch 128 und die langgestreckte Vertiefung 196 über geeignete radiale Schlitze 200 und 202 jeweils mit der Bohrung 120 und 188 in Verbindung, wie am besten aus den Fig. 2 und 9 hervorgeht. Zur Bildung einer geeigneten Auslaßöffnung für das im Rotoraufnahmeraum 118 auf einen Fluiddruck gepumpte Fluid besitzt die ringförmige Pumpenauslaßplatte 180 das darin ausgebildete als Auslaß dienende Langloch 198> welches entsprechend der langgestreckten Vertiefung 126 angeordnet und geformt ist. Um die Pumpenauslaßplatte 180 in Umfangsrichtung gegenüber dem Pumpeneinlaßgehäuse richtig anzuordnen, sind am Gehäuse ein Paar von Stiften und 206 angeordnet, die sich axial von einer ringförmigen Radialfläche 208 erstrecken und mit geeigneten öffnungen 205 und 207 an einer ringförmigen Radialfläche 209 der Pumpenauslaßplatte zusammenwirken.

Die Keiterführung des Druckfluids von der langgestreckten AuslaBöffnung 198 der Pumpenauslaßplatte 180 erfolgt geschützt gegen Windeinwirkungen aufgrund des Ankers 84 mittels einer tunnelartigen Magnetankervorrichtung 210, die am besten aus

den Fig. 7 und 9 hervorgeht. Die Magnetankervorrichtung 210 besteht aus einem ersten gegenüber dem Anker abgeschirmten Kanal oder Durchgang 211, der sich im wesentlichen über die gesamte axiale Länge der Motorkammer 28 zwischen der Pumpenauslaßplatte 180 und der Ringschulter 24 des Auslaßgehäuses 18 erstreckt. Die Magnetankervorrichtung 210, die im wesentlichen die Form eines umgekehrten Bügels aufweist,besitzt einen zentralen Steg 212, welcher von einem Paar von Schenkeln 214 und 216 .eingegrenzt ist . Der zentrale Steg 212 besitzt eine leicht konvexe Form, bei einer Betrachtung von einer Stelle außerhalb der Pumpe, um eine Angleichung an die Kreiskontur des ümfangs des Ankers 84 zu erhalten. Die Schenkel 214 und 216 erstrecken sich vom Steg 212 radial nach außen und liegen an einer inneren Umfangsflache 218 des zylindrischen Magnetflußringes 17 an. Der Flußring 17 erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte axiale Länge zwischen der Pumpenauslaßplatte 180 und der sich nach außen erstreckenden Ringschulter 24 des Auslaßgehäuses 18.

Um einen im wesentlichen unbehinderten Strom des Druckfluids von der Auslaßöffnung 198 in die Magnetankervorrichtung 210 zu ermöglichen und auch der Vorrichtung eine gewünschte Umfangslage geben, ist das Einlaßende 222 der Vorrichtung mit zwei sich axial erstreckenden Vorsprüngen 227 und 226 versehen, die einen radialen Abstand voneinander aufweisen und einen Einlaß 228 für das Fluid zwischen sich bilden. Der axiale Vorsprung 224 endet in einem stumpfen Ende 230, welches unmittelbar an der ringförmigen Radialfläche 209 der Pumpenaulaßplatte 180 anliegt. Der axiale Vorsprung 226 endet in einer abgestuften Zunge 232 mit einem stumpfen Ende 232a, welches gegen die ringförmige Radialfläche 209 anliegt>und in einen, stif tförmigen Abschnitt 232d, der sich in die Auslaßseite der Öffnung 207 erstreckt, die

- BAD ORIGINAL

zur genauen Ausrichtung der Pumpenauslaßplatte 180 mit dem Puinpeneinlaßgehäuse 14 vorgesehen ist, wie oben bereits beschrieben ist.

Die Schenkel 214 und 216 der Magnetankervorrichtung 210 wirken mit einem Paar von Zungen 234 und 236 zusammen, die sich in Umfangsrichtung bezüglich der entsprechenden axialen Vorsprünge 224 und 226 nach außen erstrecken, um das Paar halbmondförmiger Motormagnete 240 und 242 sowohl in Umfangsrichtung wie auch axial gegenüber dem Anker 84 zu positionieren. Es geht am besten aus den Fig. 7, 8 und 9 hervor, daß jeder halbmondförmige Motormagnet 240 und 242 über seine axiale Länge durch einen ersten und einen zweiten Satz von nebeneinander angeordneten axialen Flächen 240a,240b 242a und 242b und jeder Motormagnet 240 und 242 an seinem Einlaß- und Auslaßende durch Stirnflächen 240c, 242c, 24Od, und 242d begrenzt ist.

Bei der Montage wird die tunnelartige Magnetankervorrichtung 210 zuerst derart eingesetzt, daß der stiftförmige Abschnitt 232b in der Paßöffnung 207 der Pumpenauslaßplatte 280 angeordnet ist. Danach werden die halbmondförmigen Motormagnete 240 und 242 so eingesetzt, daß die Axialflächen 240a und 242a jeweils in Anlage an die Schenkel 214 und 216 und die Stirnflächen 240c und 242c jeweils an die Zungen 234 und in Anlage gelangen. Für den richtigen Abstand der Motormagneten 240 und 242 zur Auslaßplatte 180, um einen zweiten Axialkanal 211a zwischen den Magneten zu schaffen, wird eine V-förmige Druckfeder 246 zwischen dem zweiten Satz von gegenüberliegend angeordneten Axialflächen 240b und 242b angeordnet, um die Axialflächen 240a und 242a in umfangsrichtung in Anlage an die Schenkel 214 und 216 der Magnetankervorrichtung 210 zu drücken.

Schließlich wird das Auslaßgehäuse 18 in das röhrenförmige

BAD CF,." m

Gehäuse 12 eingesetzt. Die Umfangsausrichtung des Auslaßgehäuses 18 relativ zur Magnetankervorrichtung 210 wird gemäß Fig. 8 durch eine bogenförmige Zunge 248 bestimmt, die sich zwischen den axialen Flächen 240b und 242b der halbmondförmigen Motormagnete 240 und 242 erstreckt. Eine Pumpenauslaßöffnung oder ein Nippel 252 des Auslaßgehäuses 18 wird dadurch längs derselben Axialebene ausgerichtet, welche die Mitte der Magnetankervorrichtung 210 und die Mitte der Auslaßöffnung 198 durch die Pumpenauslaßplatte 180 schneidet.

Die beschriebene genaue Umfangsausrichtung des Auslaßgehäuses 18 relativ zur Magnetankervorrichtung 210 gewährleistet einen ruhigen Strom an unter Druck stehendem Fluid unmittelbar von der Auslaßöffnung 198 durch den ersten Strömungskanal 211 zur Pumpenauslaßöffnung 252 des Auslaßgehäuses 18.

Aufgrund von Testergebnissen unter Standardbedingungen hat sich gezeigt, daß die Vorrichtung wesentlich die Pumpenfunktion und Pumpenleistung verbessert. Im Vergleich zu Naßbzw. Tauchpumpen gleicher Größe und Kapazität erzeugt die beschriebene Tauchmotorpumpe den gewünschten Fluiddruck bei wesentlich höheren Durchflußmengen und wesentlich verhinderten Ankerströmen. Beispielsweise ergibt sich bei einer Anwendung auf einen Verbrennungsmotor eines konventionellen Personenkraftfahrzeuges eine gleichmäßige Erhöhung der Durchflußleistungen um mindestens drei Galionen pro Stunde, wobei die entsprechenden Ankerströme um mindestens 12 % reduziert worden sind.

Ein gewisser Anteil an dieser Verbesserung ist bereits bloß dem axialen Durchflußkanal, wie etwa dem Magnetanker (magnet keeper) 21Oe der in Fig. 9B gezeigten Art zuzuschreiben. Ein solcher Anker besitzt einen Mittelsteg 212a, welcher radial außen am Flußring 17 anliegt und durch ein Paar von Schenkeln 214a und 216a begrenzt wird, welche sich radial nach innen

gegen den Anker 84 öffnen. Allerdings würde ein solcher Anker ermöglichen, daß der Ankerwind (armature windage) radial gerichtete Hydraulikwirbel in den Strömungskanälen 211b induziert. Eine solche Turbulenz würde die effektive Querschnittsfläche des axialen Strömungskanals 211b auf einen kleinen Teil der tatsächlichen Querschnittsfläche desselben reduzieren. Um derartige Wirbel und Turbulenzen zu vermeiden und wesentlich die wirksame Fläche zu erhöhen, ist die Magnetankervorrichtung 210 des bevorzugten Ausführungsbeispiels so ausgebildet, daß der Mittelsteg 212 der Vorrichtung den hindurchfließenden Strom gegen Ankerwind schützt. Sollten weitere Verbesserungen erwünscht sein, um induzierte Druckölwirbel mit einer Ausrichtung im Kanal 211 durch die durch die Umfangsweite auferlegte Strömungsdrosselung zu vermeiden, könnte der Kanal 211 weiter in Unterkanäle in Form einer Anzahl von Rohren oder Schlitze unterteilt werden. Derartige Unterkanäle wurden eine laminare Strömung bedingen, die wesentlich die wirksame Querschnittsfläche des Stroms zur tatsächlichen Querschnittsfläche des Kanals erhöht.

Wie am besten aus den Fig. 1 und 6 ersichtlich ist, umfaßt das aus Kunststoff, wie etwa Ultem geformte Auslaßgehäuse 18 ein Pumpenauslaßventil 250 mit der rohrförmigen Auslaßöffnung oder Nippel 252, der so ausgebildet ist, daß er an einen Verbrennungsmotor anschließbar ist. Der rohxförmige Nippel 252 besitzt einen inneren Auslaßkanal 251 mit einer geschlitzten Dichtung 253, die in eine Auslaßbohxung 254 eingesetzt ist, um eine Ventilkugel 255 eines Einwege-Rückschlagventils 256 zu umgeben. Das Auslaßgehäuse 18 bildet einen ringförmigen Sitz 257, der mit der Ventilkugel 255 zusammenwirkt, um einen Rückstrom des Fluids aus dem Motor in die Pumpe zu verhindern. Um eine normale Strömung von der Pumpe 10 zum Motor zu ermöglichen, endet der rohrförmige Auslaßnippel 252 in vier verjüngten

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Klauen 258, die zwischen sich Schlitze 259 bilden. Die sich verjüngenden bzw. kegeligen Klauen 258 verhindern normalerweise die Auswärtsbewegung der Ventilkugel 255 und die Schlitze 259 ermöglichen den Durchstrom des Brennstoffs. Der durch die Klauen 258 gebildete Winkel ist derart, daß die Ventilkugel 255 gekammert wird, um eine Schwingung der Kugel bei bestimmten Strömungsgeschwindigkeiten oder Durchsätzen zu verhindern.

Ein weiteres Merkmal der Tauchmotorpumpe ist ein im Auslaßgehäuse 18 vorgesehenes Dampfentlüftungsventil 26 0, das am besten aus den Fig. 6 und 6A hervorgeht. Das Dampfentlüftungsventil 260 ist diametral gegenüber dein Auslaßventil 250 angeordnet und enthält eine Kugel 262, welche in einer Ventilbohrung 264 eines rohrförmigen Entlüftungsnippels 266 aufgenommen ist, welcher einen Entlüftungskanal 268 und eine ringförmige Nabe 270 aufweist, die gegen eine ringförmige Sitzfläche 272 des Auslaßgehäuses 18 anliegt. Eine Schraubenfeder 274 spannt die Kugel 262 von einer Schulter 276 weg, welche einen ringförmigen inneren Abschnitt 278 des Nippels 266 umgibt, und zwar in einen unvollständigen Dichtsitζ in Form eines quadratischen Sitzes 280 gemäß Fig. 6A am Ende einer Entlüftungsbohrung 282, welche im Auslaßgehäuse ausgebildet ist. Falls sich die Kugel in Kontakt mit dem quadratischen Sitz 280 befindet, berührt sie diesen Sitz 280 lediglich an vier Punkten 284a, 284b, 284c und 284d. Dadurch ergeben sich vier geeignete Bypass-Kanäle 286a, 286b, 286c und 286d. Bei diesem Aufbau wird ein Dampfdruck, der sich durch die Rotorpumpe insbesondere während des sogenannten Selbstansaugens einer Pumpe (self-priming) aufgebaut hat, durch die Bypass-Kanäle 286a, 286b, 286c und 266d abgebaut bis die Flüssigkeit die Ausgangsseite der Pumpelemente und die Entlüftungsbohrung 282 erreicht.Danach

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BAD

überwindet der auf die Kugel 262 wirkende Fluiddruck die durch die Schraubenfeder 274 ausgeübte Vorspannung, um die Kugel 262 in Sitz auf den ringförmigen Abschnitt 278 zu bringen, der am inneren Ende des rohrförmigen Entlüftungsnippels 266 ausgebildet ist. Dadurch wird der Entlüftungskanal 268 geschlossen und wird der normale Pumpbetrieb sowie der Auslaß über die AuslaBöffnung 252 ermöglicht.

Der quadratische Sitz 280 im zuvor beschriebenen Dampfentlüftungsventil 260 kann durch andere geeignete nicht kreisförmige oder nicht vollständig abdichtende Ventilsitze ersetzt werden, einschließlich beispielsweise kreisförmige Ventilsitze, wie sie etwa durch einen kreisfönnigen Ventilsitz mit sich axial hindurcherstreckenden Schlitzen bewirkt werden können.

Ein weiterer Anwendungsfall eines nicht vollständigen Ventilsitzes ergibt sich in Kombination mit einem Entluftungs- und überdruckventil 290, welches in einer abgeänderten Ausführungsfonr, eines Auslaßgehäuses 19 nach den Fig. 10 und 11 eingeformt dargestellt ist. Hierbei ist eine Kugel 292 in einer Bohrung 294 aufgenommen, welche im Auslaßgehäuse 19 vorgesehen ist. Die Bohrung 294 begrenzt im Gehäuse eine Ventilkammer 295.

Ein Ende der Bohrung 294 befindet sich in ständiger Verbindung mit einem Entlüftungs- bzw. Entlastungskanal 296, der durch das Ende des Auslaßgehäuses 19 vorgesehen ist, und das andere Ende der Bohrung 294 ist in geeigneter Weise,wie etwa durch ültraschallschweißung_/ an einem Ventilsitzelement 298 mit einem zentralen Durchgangskanal 300 in ständiger Verbindung mit der Motorkammer 28 befestigt. Der zentrale Kanal mündet in einen langgestreckten Ventilsitz 301 in Form einer langgestreckten Senkbohrung mit einer Breite gleich dem Durchmesser des zentralen Kanals 300 und einer zweifachen Länge desselben. Bei einem Kontakt mit dem Ventilsitzelement 298 kann die Kugel 292 den langgestreckten Ventilsitz 301 entweder an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen

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kontaktieren, falls sie zentral darauf angeordnet ist, oder in einem halbkreisförmigen Linienkontakt, falls sie auf jede der äußersten Seiten derselben verschoben ist. In jedem Fall entsteht ein ständig offener Bypass-Kanal zwischen der Kugel 292 und dem langgestreckten Ventilsitz 301.

Ebenfalls in der durch die Bohrung 294 und das Ventilsitzteil 298 gebildeten Ventilkammer 295 ist ein rohrförmiges sogenanntes Pop-Off- bzw. Springventil oder Entlastungs-bzw, überdruckventil 302, eine erste Schraubenfeder 304, eine zweite Schraubenfeder 306 sowie ein O-Ring 308 angeordnet. Ein Ende der ersten Schraubenfeder 304 ist gegen eine Ringschulter 310 vorgespannt, die im Entlastungskanal 296 ausgebildet ist. Das andere Ende der ersten Schraubenfeder 304 ist gegen eine ringförmige Deckfläche 312 vorgespannt, die an der oberen Seite des Pop-Off-Ventils 302 gebildet ist und einen zentralen Entlüftungskanal 314 durch das Ventil umgibt. Die erste Schraubenfeder 304 spannt das rohrförmige Pop-Off- bzw. Springventil 302 in eine Stellung vor, in welcher das Ventil normalerweise gegen den O-Ring 308 abdichtet. Der O-Ring 308 sitzt normalerweise auf einer ringförmigen Sitzfläche 316, die auf dem Ventilsitzelement 298 um den langgestreckten Ventilsitz -301 vorgesehen ist. Wenn das Springventil 302 auf diese Weise normalerweise gegen den O-Ring 308 gedrückt wird, um gegen die ringförmige Sitzfläche 316 abzudichten, wird ein normalerweise offener Bypass-Kanal vom zentralen Kanal 300 des Ventilsitzelementes 298 durch den zentralen Entlüftungskanal 314 des Springventils 302 und dem Entlastungskanal 296 des Auslaßgehäuses 19 errichtet. Dieser Entlüftungs-Bypass-Kanal ist geschlossen, wenn die Pumpe 10 einen Fluiddruck erzeugt, der einen vorbestimmten maximalen Entlüftungsdruck in Form einer Flüssigkeit an der Kugel 292 übersteigt.

Dieses rohrförmige Ventil 302 besitzt ferner einen außen geschlitzten rohrförmigen Abschnitt 318 mit einer rohr-

artigen Bohrung 320, die an einem Ende den Außendurchmes- ser der Kugel 292 freigibt und einen ringförmigen Naben sitz 322 aufweist, der innen vom anderen Ende herab sich erstreckt. Ein Ende der zweiten Schraubenfeder 306 sitzt um den ringförmigen Nabensitz 322 und das andere Ende wirkt mit einer Umfangsflache der Kugel 292 zusammen, um diese in Normalstellung in einen Sitz auf dem langgestreckten Ventilsitz 301 zu drücken. Wenn allerdings der durch die Pumpe 10 erzeugte Fluiddruck den maximalen Entlüftungsdruck übersteigt, so wird aufgrund dieses übermäßigen Drucks die Vorspannung der zweiten Schraubenfeder 306 auf die Kugel 292 überwunden und die Kugel 292 in Richtung auf den ringförmigen Nabensitz 322 bewegt, so daß die Kugel dort zur Anlage gelangt, wenn der Pumpendruck den vorbestimmten maximalen Entlüftungsdruck übersteigt. Bei Pumpdrücken zwischen dem maximalen Entlüftungsdruck und einem vorbestimmten Entlastungs- bzw. Überdruck schließt die Kugel 292 den Fluiddurchgang zwischen dem zentralen Kanal 300 und dem Entlastungskanal 296.

Zur Herstellung eines Entlastungsvermögens oder -zustands, wenn die Pumpe einen Fluiddruck über den vorbestimmten Entlastungsdruck hinaus erzeugt, ist der axiale Umfang 324 des Springventils 302 mit sechs Rippen 326a, 326b, 326c, 326d, 326e und 326f versehen¹, die sich radial nach außen erstrecken und in gleichen Winkelabständen zueinander auf dem Rohrabschnitt 318 angeordnet sind. Die Rippen 326 bis 326f führen ferner das Ventil 302 bezüglich der Bohrung 294 und zentrieren auch dieses. Jede der Axialrippen 326a bis 326f grenzt an einen entsprechenden Abstandsdorn 328a bis 328f an, welche axial nach oben vorstehend und um die ringförmige Deckfläche 312 und den zentralen Entlüftungskanal angeordnet sind. Die Dorne 328a bis 328f dienen zur Anlage gegen und zur Abstandshaltung des übrigen Teils des Pop-Off-Ventils 302 axial von einer ringförmigen Anschlagfläche 330,die durch eine Senkbohrung im Auslaßgehäuse 19 um den Entlastungskanal 296 angebracht ist.Die Rippen 396a bis 326f und die entsprechenden Dorne 328 bis 328f bilden zwischen sich Kanäle oder Schlitze

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332a bis 332f, die mit gleichmäßigem Winkelabstand um den axialen Umfang 324 des Pop-Off-Ventils 302 angeordnet sind. Die Schlitze 332a bis 332f wirken mit dem Entlastungskanal 296 zusammen, um kontinuierlich den gesamten Raum zwischen der Bohrung 294 und dem axialen Umfang 324 des Ventils 302 mit dem Entlastungskanal 296 zu verbinden. Allerdings ist dieser Raum nicht mit dem zentralen Kanal 300 verbunden bis die Pumpe einen Fluiddruck über dem Entlastungsdruck erzeugt, wobei ein solcher überdruck dann die Sitzvorspannung der ersten Schraubenfeder 304 gegen den O-Ring 308 überwindet, um das Ventil 302 weg von der ringförmigen Sitzfläche 316 in Richtung auf die ringförmige Anschlagfläche 330 zu bewegen. Ein solcher übermäßiger Pumpendruck drückt somit das Pop-off-Ventil vom O-Ring 308 weg, so daß es die ringförmige Sitzfläche 316 frei gibt und dadurch einen Kanal durch die Schlitze 332a bis 332f von dem zentralen Kanal 300 zwischen der Bohrung 294, dem axialen Umfang 324 des Ventils 302 durch die Schlitze 332a bis 332f und nach außen durch den Entlastungskanal 296 öffnet.

Weitere Abänderungen der Pumpe 10 gemäß den Fig. 10 und 10A sind abgeänderte rohrförmige Lager 340 und 34 0a, wobei die axiale Länge des Lagers eine konvexe Form oder einen erhabenen bzw. verdickten Abschnitt in Form, eines balligen Teils 342 besitzt, welcher in Kontakt mit der Bohrung 344 im Auslaßgehäuse 18 steht,um eine leichte End-zu-End-Selbstausrichtung der Ankerwelle 60 ζ u ermöglichen. Um das rohrförmige Lager gegen eine Drehung in der Bohrung 344 zu sichern, ist eine Drehsperreinrichtung in Form einer Nut/Federanordnung 348 vorgesehen, wobei eine Nut 348a im Lager 340 in Umfangsrichtung etwas breiter und in Radialrichtung etwas tiefer als eine Feder 348b ist.

— 35 Ein weiteres Merkmal der Tauchmotorpumpe 10 ist die Ver-

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Wendung eines ansonsten vorhandenen Aufbaus in dem abgeänderten Auslaßgehäuse 19 in Kombination mit zusätzlichen darin ausgebildeten Kanälen, um einen Teil des rohrförmigen Lagers 340 zwischen dem Kontaktpunkt des verdickten Ab-Schnitts 346 mit der Bohrung 344 und dem Dachelement 360 des Auslaßgehäuses zu kühlen und zu schmieren. Wie im Zusammenhang mit dem in den Fig. 10 bis 16 dargestellten Auslaßgehäuse 19 hervorgeht, ist eine Lagerschmier- und Kühleinrichtung 350 in Form eines Strömungsnetzes 354 zwischen einem erhabenen Kappenabschnitt 352, einer zylindrischen Umfangsflache 89 des Kommutators 88, der Bohrung 344 und einem Paar von Stützrippen 356 und 358 für die Bürsten und 92 vorgesehen.

Wie am besten aus Fig. 12 hervorgeht, stützt der erhabene Kappenabschnitt 352 das Auslaßventil 350 und den Anschluß für das Entlastungsventil 290 und umfaßt die im wesentlichen ebene Decke 360, welche die Auslaßöffnung 250 und den Schlauchanschlußstutzen des Entlastungsventils 290 aufnimmt. Der Kappenabschnitt umfaßt ferner ein Paar von Seitenwänden 362 und 364 sowie ein Paar von gewölbten Stirnwänden 366 und 368.

Das Strömungsnetzwerk 354 besitzt bei einer Ansicht in der querverlaufenden Radialebene der Fig. 13 die Form der römischen Zahl X. Insbesondere umfaßt das Strömungsnetz 354 vier. Zweige 370, 372, 374 und 376, jeder in Form eines sogenannten Hundeschenkels (dog leg) und jeder in Verbindung mit der axialen Länge der Bohrung 344. Das Netz umfaßt ferner eine ringförmige Aussparung 378, welche einen Anschlag 380 umgibt, der in die Bohrung 344 von der Decke 360 vorsteht. Jeder der Zweige 370 bis 376 erstreckt sich axial längs der Bohrung zur inneren Fläche 361 der Decke 360. Jeder umfaßt einen Sextenwandabschnitt 370a, 372a, 374a und 376a. Jeder dieser Seitenwandabschnitte verläuft im allgemeinen parallel zu einer der Seitenwände 362 und 364, wobei die Seitenwandab-

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schnitte 370a und 372a aas Entlastungsventil 290 überspannen, wohingegen die Seitenwandabschnitte 374a und 376a im wesentlichen die Auslaßöffnung 250 überspannen. Jeder der Zweige 370, 372, 374 und 376 umfaßt ferner einen radialen Zweigabschnitt 370b, 372b, 374b und 376b, von denen jeder in einen entsprechenden Seitenwandabschnitt mit einem entsprechenden radialen Schlitz 370c, 372c, 374c und 376c endet, welche über den Umfang durch eine Bohrungswand 382 gebildet sind, welche die Bohrung 344 begrenzt.

Die Stützstege 356 und 358 für die Bürsten besitzen einen bogenförmigen Stegscheitel oder Stegwandelement 356a und 358a, welche radial nach innen weisen. Der bogenförmige Stegscheitel 356a ist durch ein Paar von radialen Stegseitenwänden 356b und 356c eingegrenzt, wohingegen der bogenförmige Stegscheitel 358a durch ein Paar von radialen Stegseitenwänden 358b und 358c eingegrenzt ist. Jede Gruppe der radialen Stegseitenwände 356b, 356c, 358b und 358c sind um einen eingeschlossenen Winkel von ungefähr 90° radial voneinander beabstandet und erstrecken sich zusammen mit ihren entsprechenden bogenförmigen Stegscheite lwänden 356a und 358a axial zu einer bogenförmigen Stegwand-Senkbohrung 384 mit einer Tiefe entsprechend der axialen Weite des Kommutators 88. Die bogenförmigen Stegscheitel oder Wände 356a und 358a besitzen einen etwas größeren Durchmesser als der der Kommutatoren 88 so daß dazwischen ein Freiraum für eine geeignete Wechselwirkung von Bürste und Kommutator verbleibt. Die Bohrung 344 beginnt am Boden der bogenförmigen Stegsenkbohrung 384 und erstreckt sich axial zur Innenseite 361 der Deckenwand 360. Dadurch, daß die Bohrung 344 unter den Bürstenstützstegen 356 und 358 beginnt, ergibt sich eine bogenförmige öffnung von etwa 90° zwischen den radialen Stegseitenwänden der gegenüberliegenden Bürstenstützstege 356 und 358, d. h., es ist ein Umfangsspalt von etwa gebildet, der sich über die axiale Länge des Kommutators 88 zwischen den radialen Stegseitenwänden 356b und 358b

erstreckt, und es ist ein ähnlicher Spalt vorhanden, der sich in Unifangsrichtung zwischen den radialen Stegseitenwänden 356c und 358c erstreckt. Unter der Vorgabe, daß der Anker 84 so erregt ist, daß er in Gegenuhrzeigerrichtung gemäß Fig. 13 dreht, zieht die zylindrische Umfangsflache 89 des Kommutators 88 viskoses Fluid mit sich, wobei das Fluid durch die Drehung des Kommutators an den Radialschlitzen 376c und 372c aufgenommen wird, die jeweils die radialen Stegseitenwände 356c und 358b haben. Das Fluid wird jeweils auf die nächsten radialen Stegseitenwände 358c und 356c der radialen Schlitze 374c und 370c gegeben bzw. auf diese geworfen. Das an den diametral gegenüberliegenden radialen Stegseitenwänden 356c und 358b aufgenommene Fluid erhält somit eine höhere Geschwindigkeit als das auf den diametral gegenüberliegenden radialen Stegseitenwänden 356b und 358c auftreffende und sich dort sammelnde Fluid. Dieser Unterschied in den Geschwindigkeiten hat zur Folge, daß das Fluid in den radialen Schlitzen 370 und 374c langsamer sich bewegt und somit auf einem höheren Druck steht als das Fluid an den radialen Schlitzen 372c und 376c. Ein ähnlicher Druckunterschied könnte durch andere Anordnungen bewirkt werden, wie etwa durch einen Flügel oder eine andere Form eines Strömungswiderstands, wobei die Stegwände im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine zweifache Funktion besitzen, nämlich die Bürstenstützen und ferner das erforderliche Druckdifferential bewirken.

In jedem Fall bewirkt das durch die Schleppkräfte am Kommutatorumfang 89 auf das Fluid an den angegebenen radialen Stegseitenwänden erzeugte Druckdifferential eine Pumpwirkung für Fluid in den radialen Zweigabschnitten 370 und 374b. Eine solche Pumpwirkung ergibt sich axial nach außen in Richtung auf die Innenfläche 361 der Decke,dann radial nach innen in die ringförmige Aussparung 378, dann axial um das rohrförmige Lager 340, dann radial nach außen aus der ringförmigen Aussparung 378 und schließlich zurück durch die gegenüberliegenden radialen Zweigabschnitte 372b und 376b. Das heißt,die zylindrische Kommutator-

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umfangsflSche 89, die Bürstenstützstege 356 und 358 sowie das Strömungsnetz 354 ergeben zwei parallele Pumpkammern oder Pumpkreise, die durch den Kommutator 88 getrennt, jedoch an der ringförmigen Aussparung 378 vereinigt sind. Die Druckunterschiede, die durch den Unterschied in den Geschwindigkeiten an den angegebenen radialen Stutζseitenwänden erzeugt werden, ergeben zwei hereingehende und zwei herausgehende Fluidströme, wobei beide Strömungen sich vereinigen, um das rohrförmige Lager 340 und die Bohrung 344 zu kühlen und zu schmieren. Durch eine solche Kühlung und Schmierung ergibt sich eine wesentliche Erhöhung der Lebensdauer des oberen rohrförmigen Lagers 340 gegenüber vergleichbaren Lagern ohne eine solche Schmierung und Kühlung. Ferner ergibt sich ein guter Schmiereffekt auch bei lediglich einem einzelnen Kreis, der mit der ringförmigen Aussparung 378 in Verbindung steht und mit dem oberen Endabschnitt des rohrförmigen Lagers 340 kommuniziert und zwar oberhalb der Stelle, wo der Scheitel bzw. der ballige Teil 342 die Bohrung 344 berührt. Eine solche Schmierung ist geringer als im Falle von zwei parallelen Kreisläufen. Auch könnte eine leichte Fluidströmung durch solch einen einzelnen Kreis vorgesehen sein, falls der innere Aufbau durch Zufall ein ausreichendes Druckdifferential zwischen Einlaß und Auslaß zur ringförmigen Aussparung 378 erzeugt, ohne die Nutzung zusätzlicher Druckaufbauanordnungen.

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Leerseite -

Claims

Patentansprüche

1. Tauchmotorpumpe mit innenverzahntem Rotor zum Pumpen von Brennstoff von einer Brennstoffquelle zu einem Verbrennungsmotor, gekennzeichnet durch ein Pumpen-Gehäuse (12) mit einer Einlaßbohrung (36) an einem Ende des Gehäuses, welche mit der Brennstoffquelle verbindbar ist, eine de-r Einlaßbohrung benachbarte Einlaßkammer (38) , eine am gegenüberliegenden Ende des Pumpengehäuses angeordnete Motorkammer (28), eine zwischen der Motorkammer (28) und der Einlaßkammer (38) angeordnete Pumpenkammer (34), durch eine erste Einrichtung zur Abdichtung de,£ Pumpencrehäuses (12), welche am gegenüberliegenden Ende des Pumpengehäuses angeordnet ist, ein in der Pumpenkammer (34) angeordnetes Einlaßgehäuse (14) mit einer ringförmigen, in der Einlaßkammer vorstehenden Nabe (42), wobei das Einlaßgehäuse einen Rotoraufnahmeraum (118) um eine Rotorpumpenachse aufweist, die parallel zur Strömungsachse des Pumpengehäuses und um einen vorbestimmten Abstand in Radialrichtung exzentrisch zu dieser versetzt ist, durch ein Auslaßgehäuse (18) mit einer Pumpenauslaßeinrichtung (180) für den Anschluß an den Verbrennungs-

motor und mit einer zweiten Einrichtung zur Abdichtung, welche mit der ersten Abdichteinrichtung gekoppelt ist, durch einen Elektromotor (20) mit einem Anker bzw. Ankereinrichtung umfassend eine mit beiden Enden (62, 64) am Einlaßgehäuse und am Auslaßgehäuse drehbar gelagerte Ankerwelle (60), wobei der Anker ferner eine Antriebsnabe (106) mit einer ersten Mitnehmereinrichtung aufweist, die sich in einer ersten radialen Richtung relativ zur Ankerwelle erstreckt, und durch eine Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor (Gerotor), welche im Aufnahmeraum (118) angeordnet ist und ein inneres Pumpenzahnrad (142), ein äußeres Pumpenzahnrad (144) und eine zweite Mitnehmereinrichtung aufweist, die auf einem der Pumpenzahnräder angeordnet ist, wobei die zweite Mitnehmereinrichtung sich in einer (zweiten) radialen Richtung erstreckt, die radial zur (ersten) radialen Richtung versetzt ist, und so ausgebildet ist, daß sie mit der ersten Mitnehmereinrichtung derart kuppelbar ist, daß die Brennstoffpumpe Brennstoff aus der Brennstoffquelle in die Einlaßkammer (38) durch die Rotorpumpe am Elektromotor vorbei in das Auslaßgehäuse im wesentlichen längs der Strömungsachse zum Verbrennungsmotor pumpt, wobei das Auslaßgehäuse ferner umfaßt eine Bohrung .(344) mit einer mittleren Achse, ein in dieser Bohrung angeordnetes Lager (340; 340a) zur Lagerung des zweiten Endes der Ankerwelle (60) relativ zur mittleren Achse der Bohrung (344), wobei das Lager einen Außenumfang mit einem erhabenen bzw. verdickten Abschnitt (342; 346) besitzt, der sich radial von der mittleren Achse weg erstreckt und sich in Kontakt mit der Bohrung (344) befindet, so daß die Wellenachse um den erhabenen Abschnitt abhängig von einer axialen Äusrichtbewegung des ersten Endes der Ankerwelle am Einlaßgehäuse (14) verschwenken kann, sowie eine Drehsperreinrichtung, welche das Lager (340) und das Auslaßgehäuse (18) derart kuppelt, daß eine Drehung des Lagers in Umfangsrichtung gegenüber dem

Auslaßgehäuse verhindert, jedoch eine Drehung des zweiten Endes der Welle innerhalb des Gehäuses sowie eine Schwenkung relativ zur Wellenachse ermöglicht ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ze lehnet., daß die Drehsperreinrichtung eine Feder (348b) im Auslaßgehäuse und eine Nut (348a) im Lager (340; 340a) aufweist, wobei die Feder ein radiales Spiel sowie ein Spiel in Umfangsrichtung bezüglich der Nut besitzt, um die Schwenk- und Ausfluchtbewegungen zu ermöglichen.

3. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ende (62) der Welle (60) mit einer Rotorpumpe gekoppelt ist und daß die Drehsperreinrichtung eine am Lager angeordnete Schulter mit einer vorbestimmten Breite sowie eine Senkbohrung in der Bohrung des Auslaßgehäuses mit einer vorbestimmten Tiefe hat, die größer als die vorbestimmte Breite der Schulter ist,und daß Schulter und Senkbohrung für eine axiale Bewegung des Lagers in einer Richtung relativ zum Gehäuse zusammenwirken, wobei die Schulter eine Nut und eine Senkbohrung einen Federabschnitt besitzt und Nut und Federabschnitt zusammenwirken, um eine Drehbwegung des Lagers gegenüber der Bohrung im Auslaßgehäuse zu verhindern.

4. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehsperreinrichtung eine auf dem Lager angeordnete Feder und eine im Auslaßgehäuse angeordnete Nut aufweist, und daß die Feder ein radiales Spiel sowie ein Spiel in Umfangsrichtung bezüglich der Nut besitzt, um Schwenk- und Ausfluchtbewegungen zu ermöglichen.

5. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ze lehnet , daß das erste Ende der Welle (60) mit

einer Rotorpumpe gekoppelt ist, und daß die Drehsperreinrichtung eine am Lager angeordnete Schulter mit einer vorbestimmten Breite sowie eine Senkbohrung in der Bohrung des Auslaßgehäuses besitzt, wobei die Senkbohrung eine vorbestimmte Tiefe aufweist, die größer als die vorbestimmte Breite der Schulter ist, wobei Schulter und Senkbohrung für eine axiale Bewegung des Lagers in einer Richtung relativ zum Gehäuse zusammenwirken, und daß die Schulter mit einer Feder und die Senkbohrung mit einem Nutabschnitt ausgebildet ist, wobei Feder und Nutabschnitt derart zusammenwirken, daß eine Drehbewegung des Lagers relativ zur Bohrung im Auslaßgehäuse verhindert ist.

6. Selbstausrichtendes Lager, welches mit Preßsitz in eine Gehäusebohrung anordbar ist, gekennze ichnet durch einen ringförmigen Körper mit einer Achse und einem konturierten Umfang mit einem erhabenen, sich radial von der Achse weg erstreckenden Abschnitt (342, 346),einer axial mit der Achse des ringförmigen Körpers ausgerichteten zylindrischen Bohrung (344), wobei der erhabene Abschnitt des Außenumfangs zwischen den beiden axialen Enden des ringförmigen Körpers angeordnet ist, sowie durch eine Drehsperreinrichtung, die am Außenumfang des Lagers angeordnet ist, um eine Drehung des Lagers relativ zur Gehäusebohrung in Umfangsrichtung zu verhindern.

7. Lager nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Drehsperreinrichtung (348) eine in der Gehäusebohrung angeordnete Feder und eine im konturierten Umfang des ringförmigen Körpers angeordnete Nut aufweist, wobei die Feder ein radiales Spiel sowie ein Spiel in Umfangsrichtung zur Nut zum Zwecke der Selbstausrichtung des Lagers besitzt.

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8. Lager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet ,daß die Drehsperreinrichtung (348) eine auf dem konturierten Umfang des ringförmigen Körpers angeordnete Feder und eine in der Gehäusebohrung angeordnete Nut aufweist, wobei die Feder ein radiales Spiel sowie ein Spiel in Umfangsrichtung zur Nut zum Zwecke der Selbstausrichtung des Lagers besitzt.