DE4330648A1 - Radialpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Radialpumpe mit einem ein Pumpenrad enthaltenden, die Pumpenkammer bildenden mehrteiligen Pumpengehäuse, bei dem ein Gehäuseteil als ein Einsatz ausgebildet ist, welcher ein Motorgehäuse gegen die Pumpenkammer abschließt und mit einem Pumpenrad, das mit einem zu einer Magnetdrehkupplung gehörenden Magneten verbunden ist.

Eine derartige Pumpe kann beispielsweise als Kühlwasserpumpe in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden. Hierbei ist die Pumpe Druckspitzen von 6 bis 7 bar und Kühlmediumstemperaturen von bis zu 180 Grad Celsius ausgesetzt. Des weiteren ist die Kühlflüssigkeit häufig mit chemisch aggressiven Substanzen, durch magnetische Späne oder durch feinkörnige oder sehr harte Schwebstoffe, wie zum Beispiel Sand oder auskristallisierte Frostschutzmittel (Natriummetasilicat), verunreinigt, welche insbesondere die Lager einer Pumpe zerstören können. Trotz dieser extremen Betriebsbedingungen werden hohe Anforderungen an die Funktionssicherheit und Lebensdauer einer solchen Pumpe gestellt. Um dies zu erreichen, ist der Stand der Technik, den Antriebsteil, insbesondere den Antriebsmotor, weitestgehend vom hydraulischen Teil der Pumpe, insbesondere unter Verwendung einer Magnetdrehkupplung, zu trennen.

Eine deartige Radialpumpe ist beispielsweise aus der DE-OS 40 08 278 bekannt. Diese Radialpumpe weist zwei miteinander verbundene Gehäuseteile auf, und zwar das Pumpengehäuse und das Motorgehäuse. Zwischen dem Pumpengehäuse und dem Motorgehäuse ist ein Einsatz eingefügt, welcher das Innere des Motorgehäuses gegen das Innere des Pumpengehäuses abschließt. Die aus dem Pumpengehäuse und dem Einsatz gebildete Pumpenkammer wird durch ein Zwischenstück in zwei voneinander getrennte Kammern geteilt, wobei sich in der ersten Kammer das Pumpenrad befindet und in der zweiten Kammer der zur Magnetdrehkupplung gehörende Innenmagnet angeordnet ist. Der Innenmagnet ist mit dem Pumpenrad über eine Welle verbunden. Die Welle ist an einer an das Zwischenstück angeformten Lagerbuchse gelagert.

Das Zwischenstück wird im Einsatz und der Einsatz wiederum von den Gehäuseteilen klemmend gehalten. Ein O-Ring unterstützt die Abdichtung zwischen Pumpenkammer und Motorgehäuse.

Die beschriebene Radialpumpe weist dabei eine Reihe von Vorteilen auf. So wird beispielsweise durch die Verwendung des Einsatzes eine sehr gute Abdichtung zwischen der Pumpenkammer und dem Inneren des Motorgehäuses erreicht. Durch Einsatz der Magnetdrehkupplung besteht keine körperliche Verbindung zwischen der Welle des Pumpenrades und der Motorwelle, wodurch der Motor gut gegen das Eindringen von Kühlmedium aus dem Bereich der Pumpenkammer geschützt ist. Durch die einseitige Lagerung der Pumpenradwelle wird keine weitere Lagerstelle im Bereich des Einlaufstutzens benötigt. Hierdurch läßt sich ein besonders hoher hydraulischer Wirkungsgrad erzielen.

Nachteilig an einer solchen vorbekannten Pumpe ist, daß der Motor, bedingt durch die vollständige Einkapselung, durch seine im Betrieb entstehende Abwärme thermisch stark belastet ist. Insbesondere bei sehr leistungsstarken Pumpen können hohe Temperaturen, insbesondere im Bereich des Motorlagers, den Motor längerfristig schädigen und so die Lebensdauer der gesamten Pumpe stark verringern.

Weiterhin kann durch Temperaturwechsel des Motors in der Motorkammer ein Unterdruck entstehen, wodurch Feuchtigkeit von außen über die Verbindungsstellen zwischen dem Pumpengehäuse und dem Motorgehäuse in das Motorgehäuse gesaugt werden kann.

In das Motorgehäuse eingebrachte Lüftungslöcher oder Lüftungsschlitze stellen hierbei keine brauchbare Lösung des Problems dar, da hierdurch der Motor von außen durch die Lüftungslöcher oder Lüftungsschlitze eindringendem Spritzwasser ausgesetzt würde, was ebenfalls eine schädigende Wirkung auf den Motor hätte.

Der Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, eine Radialpumpe zu schaffen, deren Lebensdauer durch konstruktive Maßnahmen vergrößert ist und bei der insbesondere der Motor gegen die schädigende Wirkung hoher Temperaturen und Feuchtigkeit besser geschützt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Innere des Motorgehäuses eine Motorkammer ausbildet, von der mindestens ein Belüftungskanal ausgeht, welcher an einer Außenfläche der Pumpe mündet, und daß der mit der Welle des Antriebsmotors verbundene Antriebsmagnet mindestens einen Flügel aufweist.

Durch die Anbringung von mindestens eines, vorzugsweise aber mehreren Flügeln am Außenmagneten, erzeugt dieser während des Betriebes der Pumpe einen Luftstrom, welcher den Motor und insbesondere auch das Motorlager kühlt, wodurch die Temperatur des Motors gesenkt und dessen Lebensdauer erhöht wird. Unterstützt wird diese Maßnahme durch Lüftungskanäle, über welche die Wärme gut nach außen abgeführt werden kann.

Die Lüftungskanäle bewirken zudem, daß sich in der Motorkammer kein Unterdruck ausbilden kann, wodurch Flüssigkeit über die Verbindung zwischen dem Pumpengehäuse und dem Motorgehäuse angesaugt werden kann.

Weiterhin sorgen die Lüftungskanäle, besonders wenn sie sich entlang des Pumpengehäuses erstrecken, besonders im Vergleich zu Lüftungslöchern, für einen sehr guten Spritzwasserschutz.

Spritzwasser kann in die Lüftungskanäle nur schwer eindringen und fließt gegebenenfalls auch durch die Lüftungskanäle leicht wieder ab, was zudem durch die Anbringung der Pumpe in einer geeigneten Anbaulage weiter unterstützt werden kann.

Falls durch geringfügige Undichtigkeiten, beispielsweise durch kleine Risse im Einsatz oder Undichtigkeit im Bereich des O-Rings, Tröpfchen des Fördermediums aus der Pumpenkammer in die Motorkammer gelangen, so können diese Tröpfchen durch die Lüftungskanäle die Motorkammer verlassen, bevor sie über das Motorlager in den Motor dringen und den Motor schädigen. Dieses Entfeuchten der Motorkammer wird dadurch unterstützt, daß die Tröpfchen durch die Flügel am Außenmagneten in Richtung auf die Lüftungskanäle verwirbelt werden.

Weiterhin ist vorteilhaft, daß im Falle von größeren Undichtigkeiten das Fördermedium durch die Lüftungskanäle auch nach außen gelangt und so ein Benutzer der Pumpe von dem aufgetretenen Fehler Kenntnis nehmen kann, bevor eine Zerstörung der Pumpe eingetreten ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Radialpumpe gehen aus den Unteransprüchen hervor.

So läßt sich eine besonders gute Belüftung des Motorgehäuses dadurch erreichen, daß mehrere Belüftungskanäle vorgesehen werden.

Diese Belüftungskanäle sind vorteilhafterweise parallel zur Längsrichtung der Pumpe entlang deren Gehäusewänden geführt und münden als Durchbrüche an der Stirnfläche des Pumpengehäuseteiles.

Durch diese Ausgestaltung ist neben einer sehr guten Belüftung auch ein sehr guter Spritzwasserschutz der Pumpe gewährleistet. Zudem begünstigt die Mündung der Kanäle in der Stirnfläche des Pumpengehäuseteiles für die bevorzugten Einbaulagen der Pumpe (senkrecht mit dem Einlaufstutzen nach unten bis waagerecht) ein selbständiges Abfließen von in die Belüftungskanäle eingedrungenem Spritzwasser.

Durch eine lange und schmale Ausgestaltung der Kanäle wird zudem verhindert, daß Spritzwasser weit ins Pumpeninnere und insbesondere bis ins Motorgehäuse vordringen kann.

Besonders vorteilhaft ist es auch, daß die Pumpenkammer aus zwei durch ein Zwischenstück voneinander getrennten Räumen besteht und daß die das Pumpenrad mit einem pumpenseitigen Innenmagneten verbindende Welle im Zwischenstück, und zwar einseitig gelagert ist. Durch die so ausgeführte einseitige Lagerung kann auf eine weitere Lagerstelle im Bereich des Einlaufstutzens verzichtet werden, wodurch Strömungsverluste im Bereich des Einlaufstutzens wirksam vermieden werden. Dadurch ergibt sich ein besonders hoher hydraulischer Wirkungsgrad, wodurch bei gleicher Pumpleistung die elektrische Leistungsaufnahme des Motors und damit die Erwärmung der Pumpe vermindert werden kann, was deren Lebensdauer zugute kommt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Zwischenstück, welches die Lagerung für die Pumpenwelle enthält, als deckelförmiges Teil ausgebildet, daß ebenfalls einen umlaufenden Kragen aufweist, welcher einen umlaufenden Randabschnitt des Einsatzes umgreift. Da das Zwischenstück formschlüssig zwischen dem Pumpengehäuse und Einsatz gehalten wird, ergibt sich ein mechanisch wesentlich stabilerer Aufbau gegenüber einem im Einsatz verrasteten Zwischenstück, was insbesondere beim Aufbau von besonders leistungsstarken Radialpumpen von Vorteil ist.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Radialpumpe ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Radialpumpe;

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Pumpengehäuseteil;

Fig. 3 einen Blick auf das Motorgehäuse (bei einer nicht montierten Radialpumpe).

In der Fig. 1 bilden ein erstes Gehäuseteil (4) und ein hierin eingesteckter Einsatz (13) zusammen die Pumpenkammer. Ein Zwischenstück (8) umgreift mit seinem Kragen (22) einen umlaufenden Randbereich (23) am Einsatz (13). Das Zwischenstück (8) wird zwischen Pumpengehäuse (4) und dem Einsatz (13) klemmend gehalten und teilt dabei die Pumpenkammer in die Pumpenradkammer (3) und die Innenmagnetkammer (12).

In der Innenmagnetkammer (12) sitzt ein Innenmagnet (10) im Preßsitz auf der Welle (6), die einseitig in der in das Zwischenstück eingepaßten Lagerbuchse (7), welche vorzugsweise als Kohlebuchse ausgebildet ist, gelagert ist. Der zum Innenmagneten (10) entgegengesetzt liegende Abschnitt der Welle (6) ragt in die Pumpenradkammer (3) hinein und trägt an seinem vorzugsweise mit einer Rändelung versehenen Ende ein als Flügelrad ausgebildetes Pumpenrad (5).

Dieses Pumpenrad (5) fördert das zumeist mit körnigen und/oder chemisch aggressiven Substanzen beladene Fördermedium vom Einlaufstutzen (1) zu einem in der Fig. 1 nicht dargestellten tangential zum Pumpenradumfang an das Pumpengehäuseteil (4) angeformten Auslaufstutzen. Zur sicheren Befestigung von ebenfalls nicht dargestellten Schläuchen sind beide Stutzen vorzugsweise mit Nasen oder Schultern (2) versehen.

Die Pumpenradkammer (3) und Innenmagnetkammer (12) sind lediglich durch eine kleine Bohrung (18) miteinander verbunden. Dadurch wird zum einen der Druckausgleich zwischen den Kammern (3, 12) ermöglicht, zum anderen ist der Innenmagnet (10) in einer flüssigkeitsgefüllten Kammer besser gelagert. Der Durchmesser der Bohrung (18) wird so klein gewählt, daß zwar die Flüssigkeit des Fördermediums, nicht jedoch mitgeführte aufgeschwemmte Verunreinigungen in die Innenmagnetkammer (12) eindringen können, so daß der Innenmagnet (10) insbesondere vor magnetischen Partikeln und das Lager vor körnigen Stoffen geschützt ist.

Die Lagerbuchse (7) wird an dem pumpenradseitigen Lagerende (20) der Welle (6) durch eine Fettkammer (19) geschützt.

Im Falle, daß das Fördermedium auch gelöste aggressive Substanzen enthält, kann der Innenmagnet (10) in Kunststoff eingegossen werden.

Die Magnetdrehkupplung (10, 14) ist als Zentraldrehkupplung ausgeführt, das heißt, ein auf die Motorwelle (17) gepreßter glockenförmiger Antriebsmagnet (14) umgibt den Einsatz (13) und überträgt so über magnetische Kräfte das Drehmoment des Antriebsmotors (16) auf den Innenmagneten (10).

Die Ausführung als Zentraldrehkupplung bietet im Vergleich zu einer Stirndrehkupplung mit einer kürzeren Baulänge den Vorteil, daß die auf die Welle (6) einwirkenden axialen Kräfte gering sind.

Die axialen Kräfte, die beim Anlaufen des Pumpenrades (5) auf die Welle (6) wirken, werden durch eine Anlaufscheibe (9) zwischen Innenmagnet (10) und Zwischenstück (8) aufgenommen.

Das Pumpengehäuseteil (4) ist mit dem Motorgehäuse (15) verschraubt. Das Motorgehäuse (15) umschließt nicht nur den Antriebsmotor (16), sondern zusammen mit dem Einsatz (13) auch den Antriebsmagneten (14). Zwischen Pumpengehäuseteil (4) und dem Motorgehäuse (15) ist der Einsatz (13) eingefaßt. Ein auf dem Umfang des Einsatzes (13) aufgebrachter O-Ring (11) dient zur Abdichtung des Motorgehäuses (15) gegenüber der Pumpenkammer.

Der Antriebsmotor (16) und der auf der Motorwelle (17) sitzende Antriebsmagnet (14) sind in der Motorkammer (21) angeordnet. Diese Motorkammer (21) kann, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, durch eine Zwischenwand (24) in zwei Abschnitte (21a, 21b) unterteilt sein, wobei in dem ersten Abschnitt (21a) der Antriebsmotor (16) und in dem zweiten Abschnitt (21b) der Antriebsmagnet (14) angeordnet sind.

Die Zwischenwand (24) bewirkt eine verbesserte Abschottung und mechanische Stabilisierung des Antriebsmotors (16).

Vom zweiten Abschnitt (21b) der Motorkammer (21) gehen mehrere Belüftungskanäle (26) aus, welche an der Stirnseite des Pumpengehäuseteiles (4) münden.

Die Belüftung der Motorkammer (21 bzw. 21b) wird durch mehrere an dem Antriebsmagneten (14) angeformte Flügel (25) deutlich unterstützt.

Im folgenden soll anhand der Fig. 2 und 3 die Ausgestaltung der Belüftungskanäle im Motorgehäuse (15) und im Pumpengehäuseteil (4) näher dargestellt werden.

Die Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Stirnseite des Pumpengehäuseteiles (4). Erkennbar ist die Öffnung des Einlaufstutzens (1) sowie der in der Fig. 1 nicht dargestellte Auslaufstutzen (27).

Weiterhin sind 4 Bohrungen (28) dargestellt, welche zur Verschraubung des Pumpengehäuseteiles (4) mit dem Motorgehäuse (15) verwendet werden.

Zwischen diesen Bohrung (28) sind entlang des Umfangs schlitzförmige Durchbrüche (29a) in das Pumpengehäuseteil (4) eingebracht, welche die Mündungen der Belüftungskanäle (26) darstellen.

Die Unterseite des Pumpengehäuseteiles (4) sitzt auf dem in der Fig. 3 dargestellten Motorgehäuse (15) auf.

Die Fig. 3 zeigt das Motorgehäuse (15) vor dem Zusammenbau der Radialpumpe, das heißt, ohne Antriebsmotor, Innenmagnet und Einsatz. Dargestellt ist ein Blick in den zweiten Abschnitt (21b) der Motorkammer (21). Erkennbar ist der Durchbruch (33) in der Zwischenwand (24) in den bei der fertig montierten Pumpe die Wellenlagerung des Antriebsmotors (16) eingepaßt ist und durch welchen die Motorwelle (17) in den zweiten Abschnitt (21b) der Motorkammer geführt ist.

Weiterhin sind die mit einem Innengewinde versehenen Bohrungen (28) dargestellt, welche zusammen mit den Bohrungen (28a) des in der Fig. 2 dargestellten Pumpengehäuseteiles (4) die Verschraubung beider Gehäuseteile (4, 15) ermöglichen.

Zwischen den Bohrungen (28b) sind im wesentlichen schlitzförmige Hohlräume (29b) angeordnet, welche bei der fertig montierten Pumpe die Belüftungskanäle (26) ausbilden.

Diese schlitzförmigen Hohlräume (29b) werden abschnittsweise durch mehrere Stege (30) begrenzt, welche nach Zusammenbau der Pumpe in das Pumpengehäuseteil (4) hineinragen.

Zwischen den Stegen (30) sind die Verbindungsstücke zwischen der Zwischenwand (24) und der Innenseite der Gehäusewand (31) des Motorgehäuses (15) als schrägstehende Flächen (32) ausgebildet.

Bezugszeichenliste

1 Einlaufstutzen
2 Schulter
3 Pumpenradkammer
4 Pumpengehäuseteil
5 Pumpenrad
6 (Pumpenrad-) Welle
7 Lagerbuchse
8 Zwischenstück
9 Anlaufscheibe
10 pumpenseitiger Innenmagnet
11 O-Ring
12 Innenmagnetkammer
13 Einsatz
14 Antriebsmagnet
15 Motorgehäuse
16 Antriebsmotor
17 Motorwelle
18 Bohrung
19 Fettkammer
20 pumpenradseitiges Lagerende
21 Motorkammer (Inneres des Motorgehäuses (15))
21a, 21b Abschnitte (der Motorkammer (21))
22 Kragen (am Zwischenstück (8))
23 umlaufender Randbereich (am Einsatz (13))
24 Zwischenwand (im Motorgehäuse (15))
25 Flügel (am Antriebsmagneten (14))
26 Belüftungskanäle
27 Auslaufstutzen
28a Bohrungen (im Pumpengehäuseteil (4))
28b Bohrungen (im Motorgehäuse (15))
29a schlitzförmige Durchbrüche (im Pumpengehäuseteil (4))
29b schlitzförmige Hohlräume (im Motorgehäuse (15))
30 Stege
31 Gehäusewand (des Motorgehäuses (15))
32 schrägstehende Flächen
33 Durchbruch (in der Zwischenwand (24))

Claims (7)

1. Radialpumpe mit einem ein Pumpenrad enthaltenden, die Pumpenkammer bildenden mehrteiligen Pumpengehäuse, bei dem ein Gehäuseteil als ein Einsatz ausgebildet ist, welcher ein Motorgehäuse gegen die Pumpenkammer abschließt und mit einem Pumpenrad, das mit einem zu einer Magnetdrehkupplung gehörenden Magneten verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des Motorgehäuses (15) eine Motorkammer (21) ausbildet, von der mindestens ein Belüftungskanal (26) ausgeht, welcher an einer Außenfläche der Pumpe mündet und daß der mit der Welle (17) des Antriebsmotors (16) verbundene Antriebsmagnet (14) mindestens einen Flügel (25) aufweist.

2. Radialpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenkammer aus zwei durch ein Zwischenstück (8) voneinander getrennten Räumen (3, 12) besteht und daß die das Pumpenrad (5) mit einem pumpenseitigen Innenmagneten (10) verbindende Welle (6) im Zwischenstück (8), und zwar einseitig gelagert ist.

3. Radialpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der Motorkammer (21) mehrere Belüftungskanäle (26) ausgehen.

4. Radialpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorkammer (21) aus zwei Abschnitten (21a, 21b) besteht, wobei der erste Abschnitt (21a) den Antriebsmotor (16) und der zweite Abschnitt (21b) den mit der Motorwelle (17) verbundenen Antriebsmagneten (14) beinhaltet.

5. Radialpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungskanäle (26) von dem zweiten Motorkammerabschnitt (21b) ausgehen.

6. Radialpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungskanäle (26) parallel zur Längsrichtung und entlang einer Außenfläche der Pumpe geführt sind.

7. Radialpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungskanäle (26) in schlitzförmigen Durchbrüchen (29a) münden, die entlang des Umfangs an einer Stirnfläche des Pumpengehäuseteils (4) angeordnet sind.