DE2413691A1 - Druckoelpumpe - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckölpumpe gemäß der Gattung
des Anspruchs 1.
Es sind eine ganze Reihe verschiedener Arten von Druckölpumpen
bekannt. Wenn es auf sehr hohen hydraulischen Druck ankommt, verwendet man Radialkolbenpumpen. Wenn es auf hohen Durchsatz ankommt,
verwendet man Zellenpumpen, früher Flügelpumpen genannt. Ferner sind beispielsweise Schraubenpumpen und Zahnradpumpen bekannt.
Die Erfindung bezieht sich auf alle derartige Bauarten
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ORIGINAL INSPECTED
von Druckölpumpen, insbesondere jedoch auf vorzugsweise einreihige
Radialkolbenpumpen.
Bei konventionellen derartigen, durch einen Elektromotor angetriebenen
Druckölpumpen werden das Pumpenaggregat und der Elektromotor als gesonderte Baueinheiten gefertigt und dann aneinander
angeflanscht. Meistens" werden die Elektromotoren vom Pumpenbauer sogar von gesonderten Elektromotorenfabriken fertig bezogen. Sowohl
der Raumbedarf als auch der Materialaufwand sind dabei verhältnismäßig
groß. Auch müssen besondere Maßnahmen vorgesehen werden, um den Elektromotor zu kühlen, beispielsweise eins besondere
Luftkühlung. Auch erhebt sich das Problem der Geräuschdämpfung beim Elektromotor.
Um die letztgenannten Schwierigkeiten des zusätzlichen Kühlaufwandes
und einer befriedigenden Geräuschdämpfung zu vermeiden, sind bereits gattungsgemäße Druckölpumpen bekannt geworden, die
mit sogenannten Unterölmotoren arbeiten. Bei dieser bekannten Anordnung ist ein Ölbehälter mit dem drucklosen Öl auf einen verhältnismäßig
hohen Pegel, gegebenenfalls vollständig, gefüllt, und eine Baueinheit aus dem Motor mit daran angeflanschtem Pumpenaggregat
ist in dem Drucköl frei aufgehängt (vgl. z.B. DT-OS 1 938 813). Es ist auch bereits bekannt, dabei das von dem Ölbehälter
völlig unabhängige Motorgehäuse mit solchen Aussparungen zu versehen, daß das im Ölbehälter befindliche Öl die aktiven
Teile des Elektromotors zu deren Kühlung direkt beaufschlagen kann (vgl. z.B. Liste HYDT - 1973 "Unterölmotoren" der Firma
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Ziehl-Abegg. Spezialmotoren. 7118 Künzelsau, insbesondere Bild 1
auf Seite 1 mit dazugehöriger Beschreibung unter Nr. 1. und Seite 3, Nr. 5., Satz 1), Da der Wirkungsgrad einer ölkühlung größer als
der einer Luftkühlung ist und die ganze Druckö!pumpe aus aneinander
geflanschtem olpumpenaggregat und Elektromotor völlig im Öl eingebettet
ist, sind bei dieser bekannten gattungsgemäßen Anordnung die Kühlungs- und Geräuschprobleme bereits befriedigend gelöst.
Der bauliche Aufwand ist jedoch immer noch relativ erheblich, desgleichen der Raumbedarf, da der Ölbehälter mit allseitigem
Abstand das eingehängte Aggregat umgeben muß.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße
Druckölpumpe mit geringem Raumbedarf und geringem baulichen Aufwand zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine gattungsgemäße Druckölpumpe gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs gestaltet.
Bei dieser Anordnung wird zunächst ein gesondertes Motorgehäuse vermieden. Durch die Verwendung des Ölbehälters direkt als Motorgehäuse
wird auch der erforderliche Raumbedarf gering. Während bei der gattungsgemäßen vorbekannten Konstruktion nicht im einzelnen
ersichtlich ist, wie das öl direkt mit dem aktiven Material des Motors in Berührung kommt, wird bei der Erfindung zur optimalen
Kühlung gleichzeitig Vorsorge dafür getroffen, daß der
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- 4 Elektromotor unmittelbar vom öl um- und durchspült wird.
Eine konstruktiv besonders einfache Bauweise zeigt Anspruch 2.
Man kann dabei entweder gemäß Anspruch 3 den Stator des Elektromotors noch über Rippen im Abstand von der eigentlichen Wandung
des Ölbehälters halten r wobei das öl zwischen den Rippen zirkulieren
kann, oder einfach gemäß Anspruch 3 den Elektromotor unmittelbar im Bereich der Wandung des Motorgehäuses halten und
diesem lediglich eine rechteckige Konfiguration geben, wobei ölkanäle
in den Eckbereichen vorgesehen sind. Insbesondere kommt im Hinblick auf den üblichen Kreisumriß eines Stators und eines
daran angepaßten Halterings als kleinstes umschriebenes Rechteck ein Quadrat in Frage.
Wie Anspruch 5 zeigt, braucht der Haltering kein gesondertes Halteelement zu sein, sondern kann im Grenzfall sogar auf schmale,
über den Umfang verteilte Bereiche der Wandung des Ölbehälters reduziert sein.
Die Ansprüche 6 und 7 geben zwei verschiedenartige Aufbaumöglichkeiten
einer erfindungsgemäßen Druckölpumpe wieder.
Die Maßnahme des Anspruchs 8, Pumpenaggregat und Elektromotor
von derselben Antriebswelle antreiben zu lassen, ist an sich bei anderen Pumpenaggregaten, bei denen der Elektromotor außen an
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- 5 eine Radialkolbenpumpe angesetzt ist, bekannt.
Die Ansprüche 9 und Io zeigen eine besonders vorteilhafte Lagerung
einer solchen einzigen Antriebswelle in einer erfindungsgemäßen
Druckölpumpe.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel einer einreihigen Radialkolbenpumpe noch naher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen axialen vertikalen Querschnitt durch eine Druck-ölpumpe
gemäß der Erfindung?
Fig. 2 eine Draufsicht auf-die untere Hälfte der Druckölpumpe
gem. Fig. 1 bei abgenommen gedachter oberer Hälfte;
Fig. 3 einen Schnitt durch einen Ausschnitt des Deckels der Druckölpumpe gem. Fig. 1 in einer gemäß der Zeichnungsebene von Fig. 1 versetzten Ebene und
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 2.
Die gezeigte Druckölpumpe v/eist einen im ganzen mit Io bezeichneten
Ölbehälter auf, der aus einer topfförmigen unteren Schale und einer ebenfalls topfförmigen oberen Schale 14 besteht, die
stirnseitig aufeinandergesetzt sind, durch eine Stufe 16 an der Stirnseite gegeneinander zentriert sind und durch einen Dichtungsring
18 gegeneinander abgedichtet sind. Die obere Schale hat
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eine etwas größere axiale Länge als die untere Schale. Beide Schalen
sind ein wenig in Richtung zu ihrer Stirnseite hin nach außen hin konisch zulaufend. Die Bodenwand 2o und die Deckelwand 22 des
Ölbehälters sind flach. Die den Mantel des Ölbehälters bildende Wand 24 beschreibt im großen ein Quadrat. Dabei ist dieses Quadrat
an zwei Ecken gemäß Fig. 2 jeweils mit einer abgeschrägten Wand oberhalb des Bodens 2o versehen. Der Boden weist in diesem Bereich
ebenso wie an den beiden anderen Ecken jeweils einen leicht doppeiförmigen Fuß 3o auf. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, läuft von diesem
Sockel aus eine eingelassene Befestigungsschraube 32 durch das Material der Außenwand der unteren Schale 12 bzw. das Material
der Außenwand der oberen Schale 14.
In der Deckelwand 22 der oberen Schale 14 ist gemäß Fig. 3 ein Öleinfülloch 34 ausgespart, in welches ein Luftfilter 36
eingeschraubt ist. Außerdem ist in der Deckelwand 22 noch eine öldichte Kabeldurchführung 38 vorgesehen.
In der unteren Schale 12 ist eine einreihige, dreiarmige, sternförmige
Radialkolbenpumpe 4o eingebaut. In der oberen Schale 24 ist ein Elektromotor 42 eingebaut, für den die obere Schale zugleich
als Motorgehäuse dient.
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Der Elektromotor 42 ist über die Kabeldurchführung 38 durch den Ölbehälter hindurch elektrisch angeschlossen. Der mindestens teilweise
gefüllte Ölbehälter erhält sein Öl durch die Öleinfüllöffnung
34. Das Öl bildet sowohl einen ölsumpf zur Versorgung der Radialkolbenpumpe 4o als auch einen den Elektromotor unmittelbar
umspülenden und durchspülenden Kühlmittelvorrat für den Elektromotor 42. Hierauf wird noch weiter unten mehrmals im einzelnen
eingegangen.
Dem Elektromotor 4 2 und der Radialkolbenpumpe 4o ist dieselbe einstückige Antriebswelle 44 gemeinsam, die an ihrem oberen Ende
46 und an ihrem unteren Ende 48 am Deckel bzw. Boden des Ölbehälters gelagert ist. Das untere Lager ist dabei als Drucklciger
in einem radialen Kugellagerkranz 5o ausgebildet, der von einem zentralen hülsenförmigen Fortsatz oberhalb des Bodens des Ölbehälters
gehalten ist. Das obere Ende ist als Radiallager mit einer einfachen radialen Lagerhülse 51 ausgebildet, die ihrerseits
in einem hülsenförmigen zentralen Fortsatz, des Deckels des Ölbehälters
gehalten ist. Die Antriebswelle 44 ist längs der vertikalen Achse des Ölbehälters.angeordnet.
Oberhalb des Bodens 2o des Ölbehälters sind Sockel 52 ausgeformt, auf denen drei mit gleichmäßigen Winkelabständen verteilte Kolben-Zylindereinheiten
radial zur Antriebswelle 44 jeweils mittels zweier Befestigungsschrauben 56 befestigt sind.
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Die Kolben-Zylinder-Einheiten 54 weisen jeweils einen Kolben 58 auf, der durch eine am Zylindergehäuse abgestützte Druckfeder 6o
in Richtung zur Antriebswelle 44 vorgespannt ist. An der Antriebswelle 44 ist ein Nocken 62 befestigt, der über ein axial versetztes
Kugellager 64 gegen die Kraft der Druckfeder 6o wirkt und die drei Kolben bei der Umdrehung der Antriebswelle 44 im zeitlich versetzten
Takt antreibt. Die Kolben-Zylinder-Einheiten 54 saugen das Öl aus dem ölbehälter jeweils über ein gegenüber der äußeren Stirnseite
des Kolbens 58 angeordnetes Ansaugventil 64 an und geben es unter Druck jeweils über ein seitlich an der Kolben-Zylinder-Eiri™
heit 54, das heißt hier oben, angeordnetes Auslaßventil 66 ab. Alle drei Auslaßventile 66 sind über Hochdruckleitungen 68 untereinander
und mit einem gemeinsamen Druckausgang 7o verbunden, der zu einem am äußeren Gehäuse der Druckolpumpe vorgesehenen Druckölanschluß
72 weiterführt. Um sicherstellen zu können, daß die Radialkolbenpumpe nicht nur bei der dargestellten aufrechten Lage,
sondern auch wenigstens auf einer Seite liegend funktionsfähig ist, ist nur das Ansaugventil einer Kolben-Zylinder-Einheit 54
durch ein Sieb 74 direkt mit dem ölsumpf in dem ölbehälter verbunden.
Die Ausgänge der beiden anderen Ansaugventile 64 sind jeweils durch eine Ansaugleitung 76, die ihrerseits wiederum
jeweils mit einem Sieb verbunden sein können, jeweils mit einem Ansaugbereich gegenüber derselben Seitenwand des Ölbehälters verbunden,
der auch das Sieb 74 der erstgenannten Kolben-Zylinder-
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Einheit gegenüberliegt. In den Darstellungen der Fig. 1 und 2 erfolgt demnach die Ansaugung jeweils gegenüber der linken Seitenwand
des Ölbehälters.
Bezüglich der Schnittführung im oberen Bereich von Fig. 1 sei bemerkt, daß hier der..Schnitt zur besseren Darstellung auf einer
Seite radial durch eine Ecke verläuft, während er auf der anderen Seite zwischen den Ecken verläuft, wobei die beiden Schnittebenen
einen Winkel von 45 miteinander einschließen. Von der Wand des Mantels der oberen Schale 14 stehen acht über den Umfang verteilte
Rippen 8o radial nach innen ab, die einen kranzartigen Haltering 82 mit Abstand zur Wand des Ölbehälters halten, so' daß in
den vertikalen Kanälen (83) zwischen den Rippen das öl strömen kann, mit freiem Anschluß an den Ölsumpf sowohl oben als auch unten.
Diese Rippen 8o verlaufen, wie im einzelnen in Fig. 1 zu sehen ist, von dem stirnseitigen Rand der oberen Schale 14 aus bis etwa
über zv/ei Drittel der Höhe der Schale und halten den Haltering etwas gegenüber der Anschlußfläche der beiden Schalen nach oben
versetzt. Wenn, was möglich ist, die Schalen aus Druckguß hergestellt werden, muß man bei 84 den Bereich 86 ausstechen, wobei
jedoch noch Rippenfragmente 88 am Deckel der oberen Schale 14 verbleiben, die von diesem Deckel nach unten hin abstehen. Bei
Herstellung der Schalen aus dem gußtechnisch hier vorzuziehenden Sandguß kann man von vorneherein die Rippen und den Haltering
in der gewünschten Weise zusammen mit dem Mantel der Schalen herstellen. In jedem Falle sind Haltering, Rippen und Mantel
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- Io -
aus einem Stück, desgleichen die Sockel und hülsenförmigen Fortsätze
am Boden und Deckel des Ölbehälters, auf denen das Pumpenaggregat ruht und die zur Befestigung der Lager für die Antriebswelle
dienen.
Nachgetragen sei hier noch, daß in der Bohrung, die den Kopf der eingelassenen Schraube 32 in Fig. 4 aufnimmt, eine Gewindehülse
33 eingelassen sein kann, um die ganze Druckölpumpe auf einer Basis aufschrauben zu können.
Der Elektromotor weist einen Rotor 9o auf, dessen Lamellen£)aket
mit Preßsitz 92 in üblicher Weise auf der Antriebswelle 4 4 gehalten
ist.
Der den Rotor umgebende Stator 94, dessen Wickelkopf 96 auch in
Fig. 1 zu sehen ist, sitzt seinerseits mit Preßsitz in dem Haltering 82, wobei die axiale Stellung durch eine obere Schulter 98
anschlagmäßig fixiert ist. Man erkennt, daß die Lamellenpakete und die Wicklungen des Elektromotors frei im Sumpf innerhalb des
Ölbehälters angeordnet sind und somit nicht nur umspülbar, sondern auch durchspülbar sind. Eine Strömungswirkung wird dabei durch
die ständige Ansaugung des Öls aus dem Sumpf und über den hier nicht im einzelnen dargestellten Pumpenrücklauf zum Sumpf erzeugt.
Der Preßsitz der Lamellen des Stators 94 im Haltering 82 kann beispielsweise durch Wärmeschrumpfung erzeugt sein. Das gleiche
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ν - 11 -
gilt für die Befestigung der Lamellen des Rotors auf der Antriebswelle
44. Da diese Antriebswelle auch ohne Kupplung die Antriebsverbindung zum Gruppenaggregat herstellt, bilden der
elektromotorische und der druckpumpenmaßige Teil der.beschriebenen
Druckölpumpe eine Einheit mit wenigen Teilen und teilweise mehrfachen Funktionen...
Anstelle der Anordnung des Elektromotors im Ölbehälter durch
Preßsitz kann im Rahmen der Erfindung auch eine andere Halterung vorgesehen sein. Wesentlich erscheint, daß auf ein gesondertes
SO /
Gehäuseelement für den Elektromotor völlig verzichtet ist, die der Erwärmung ausgesetzten Teile nicht nur durch Durchbrechungen
in einem Gehäuse sondern frei der Beaufschlagung durch
das öl im ölbehälter atisgesetzt sind. Durch geeignete Führung der" ölströmung im ölbehälter kann man dabei noch die Kühlwirkung
verbessern.
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Claims (12)
1) Druckölpumpe mit einem Ö!pumpenaggregat, das im Öl seines
Ölbehälters angeordnet und von diesem getragen und durch einen Elektromotor angetrieben ist, der mit einem den Elektromotor
tragenden Motorgehäuse versehen und am ölbehälter abgestützt ist, wobei das aktive Material des Motors mit dem Öl dtrekt
in Berührung kommt, dadurch gekennzeichnet ,
daß das Motorgehäuse von den Ölbehälter (12, 14) gebildet irst,
in dessen Öl der Elektromotor (42) unmittelbar, vom Öl um- und
durchspülbar, eintaucht.
2) Druckölpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Stator (94) des Elektromotors (42) mit Preßsitz in einem Haltering (82) eingepaßt ist, der mit dem Ölbehälter unter Aussparung
von ölkanälen (83) an seinem äußeren Umfang verbunden
ist.
3) Druckölpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltering (82) durch über seinen Umfang verteilte Rippen
(8o) mit der Wandung (24) des Ölbehälters (12, 14) verbunden ist,
4) Druckölpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (24) des Ölbehälters (12, 14) ein Polygon, vorzugs-
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weise ein Quadrat, beschreibt, der Haltering längs des größten einbeschriebenen Kreises verläuft und die ölkanäle in den Bereichen
ausgespart sind, in denen das Polygon über den Kreis nach außen übersteht.
5) Druckölpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Haltering mit einem Bereich der Wandung des Ölbehälters einstückig ausgebildet ist.
6) Druckölpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ölbehälter eine erste Schale (12) und eine an diese abgedichtet angesetzte komplementäre zweite Schale
(14) aufweist, und daß das ölpumpenaggregat (54) von der ersten Schale und der Elektromotor (42) von der zweiten Schale
getragen ist'.
7) Druckölpumpe nach einander Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wandung des Ölbehälters einen einstückigen Mantel und zwei stirnseitige Abschlußteile aufweist, von
denen mindestens einer als abgedichtet angesetzter Deckel ausgebildet ist,und daß der Elektromotor von dem Mantel und das
Pumpenaggregat alternativ auch von dem Mantel oder dem bzw. einem Deckel getragen ist.
8) Druckölpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß das Pumpenaggregat (54) und der Elektromotor
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(42) von derselben Antriebswelle (44) angetrieben sind.
9) Druckölpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Antriebswelle (44) an ihren beiden Enden (46, 48) in der Wandung (22) des Ölbehälters (12, 14) gelagert ist.
10) Druckölpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das eine stirnseitige Lager der Antriebswelle (44) als Drucklager (5o) und das andere als Radiallager (51) ausgebildet ist.
11) Druckölpumpe nach Anspruch Io, dadurch gekennzeichnet, daß
das Pumpenaggregat (54) als, vorzugsweise einreihige, Radialkolbenpumpe (4o) ausgebildet ist.
12) Druckölpumpe nach Anspruch Io, dadurch gekennzeichnet,
daß das Pumpenaggregat als Zellenpumpe, Zahnradpumpe oder Schraubenpumpe ausgebildet ist.
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