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Dokumentenidentifikation DE60123855T2 06.09.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001124062
Titel Elektrisch angetriebene Axialpumpe
Anmelder Toshiba Tec K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Toshiyasu, Takura, Hino-shi, Tokyo, JP;
Yoshifumi, Tanabe, Tagata-gun, Shizuoka-ken, JP
Vertreter Fuchs Patentanwälte, 65201 Wiesbaden
DE-Aktenzeichen 60123855
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 02.02.2001
EP-Aktenzeichen 011023801
EP-Offenlegungsdatum 16.08.2001
EP date of grant 18.10.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.09.2007
IPC-Hauptklasse F04D 13/06(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse F04D 3/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   F04D 13/08(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Motorpumpe mit Axialströmungslaufrädern gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Eine derartige elektrische Motorpumpe ist aus FR-A-2 732 412 bekannt und in den 4 und 5 gezeigt.

Wohingegen diese bekannte elektrische Motorpumpe im Grunde eine Aufhebung von von dem Laufrad auf die Ausgabewelle des Motors ausgeübten Schubkräften gestattet, besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, diesen Effekt weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.

Bei der elektrischen Motorpumpe mit den Axialströmungslaufrädern gemäß der vorliegenden Erfindung weist jedes des Paares von Pumpgehäusen einen Fluidauslaßanschluß an einem Ort weiter weg als die Axialströmungslaufradeinheit entsprechend jedem der Pumpgehäuse zu dem Elektromotor und gleichzeitig einen Fluideinlaßanschluß an einem Ort näher als die entsprechende Axialströmungslaufradeinheit zu dem Elektromotor auf. Wenn in diesem Fall jede des Paares von Axialströmungslaufradeinheiten von der Ausgabewelle des Elektromotors in einer vorbestimmten Richtung gedreht wird, wird das Fluid durch den Fluideinlaßanschluß angesaugt und mit kinetischer Energie ausgestattet, so daß das Fluid aus dem Auslaßanschluß ausgetragen wird.

In dem Fall, wenn die vorliegende Erfindung auf diese Weise aufgebaut ist, ist bevorzugt jeder der Fluidauslaßanschlüsse des Paares von Pumpgehäusen nach außen entlang der Längsrichtung des Endabschnitts der Ausgabewelle des Elektromotors gerichtet, wobei der Endabschnitt jedem der Pumpgehäuse entspricht, und jeder der Fluideinlaßanschlüsse des Paares von Pumpgehäusen ist nach außen entlang der radialen Richtung des entsprechenden Endabschnitts der Ausgabewelle des Elektromotors gerichtet.

Bei diesem Aufbau können die Bewegungen der Fluide entlang der Längsrichtung an den beiden Endabschnitten der Ausgabewelle eine Vereinfachung der Struktur jedes des Paares von Pumpgehäusen bewirken zum gegenseitigen Aufheben der Schubkräfte entlang der Längsrichtung, ausgeübt auf die Ausgabewelle von dem Paar von Axialströmungslaufradeinheiten.

Außerdem weist jedes des Paares von Pumpgehäusen mehrere Fluideinlaßanschlüsse auf, und bevorzugt sind die Fluideinlaßanschlüsse an jedem der Pumpgehäuse in einem vorbestimmten Intervall in einer Umfangsrichtung des Endabschnitts der Ausgabewelle des Elektromotors angeordnet, wobei der Endabschnitt jedem der Pumpgehäuse entspricht.

Bei dieser oben beschriebenen Struktur kann das in einen Innenraum jedes des Paares von Pumpgehäusen durch jeden der mehreren Fluideinlaßanschlüsse gesaugte Fluid aktiviert werden, um die auf die Ausgabewelle über jede des Paars von Axialströmungslaufradeinheiten in der radialen Richtung der Ausgabewelle ausgeübten Kräfte aufzuheben. Folglich kann die Stärke jedes der Radiallager verringert werden, das Gewicht und die Außengröße der elektrischen Motorpumpe mit den Axialströmungslaufrädern gemäß der vorliegenden Erfindung kann weiter reduziert und der Preis davon kann weiter verbilligt werden. Zudem kann der von der elektrischen Motorpumpe erzeugte Lärm weiter reduziert und die Lebensdauer davon weiter verlängert werden.

Bei der elektrischen Motorpumpe mit den Axialströmungslaufrädern gemäß der vorliegenden Erfindung, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, kann jedes des Paares von Pumpgehäusen einen Fluideinlaßanschluß an einem Ort weiter weg als die Axialströmungslaufradeinheit entsprechend jedem der Pumpgehäuse zu dem Elektromotor aufweisen und gleichzeitig kann jedes der Pumpgehäuse einen Fluidauslaßanschluß an einem Ort näher als die Axialströmungslaufradeinheit entsprechend jedem der Pumpgehäuse zu dem Elektromotor aufweisen. Wenn in diesem Fall jede des Paares von Axialströmungslaufradeinheiten von der Ausgabewelle des Elektromotors in einer vorbestimmten Richtung gedreht wird, wird das Fluid in den Innenraum jedes der Pumpgehäuse durch den Fluideinlaßanschluß angesaugt und mit kinetischer Energie ausgestattet, so daß das Fluid aus dem Fluidauslaßanschluß ausgetragen wird.

Wenn die elektrische Motorpumpe der vorliegenden Erfindung auf diese Weise aufgebaut ist, ist bevorzugt, daß der Fluideinlaßanschluß jedes des Paares von Pumpgehäusen nach außen entlang der Längsrichtung jedes der Endabschnitte der Ausgabewelle des Elektromotors gerichtet ist und der Fluidauslaßanschluß jedes des Paares von Pumpgehäusen nach außen entlang der radialen Richtung jedes der Endabschnitte der Ausgabewelle des Elektromotors gerichtet ist.

Bei dieser Struktur können die Bewegungen der Fluide entlang der Längsrichtung an den beiden Endabschnitten der Ausgabewelle eine Vereinfachung der Struktur jedes des Paares von Pumpgehäusen bewirken zum gegenseitigen Aufheben der Schubkräfte entlang der Längsrichtung, ausgeübt auf die Ausgabewelle von dem Paar von Axialströmungslaufrädern.

Weiterhin ist bevorzugt, daß jedes des Paares von Pumpgehäusen mehrere Fluidauslaßanschlüsse aufweist und die mehreren Fluidauslaßanschlüsse an jedem der Pumpgehäuse in einem vorbestimmten Intervall in der Umfangsrichtung des Endabschnitts der Ausgabewelle des Elektromotors in jedem des Paares von Pumpgehäusen angeordnet sind.

Bei dieser Struktur kann das aus dem Innenraum jedes des Paares von Pumpgehäusen durch jeden der mehreren Fluidauslaßanschlüsse ausgetragene Fluid dahingehend wirken, daß auf die Ausgabewelle über das Paar von Axialströmungslaufradeinheiten in der radialen Richtung der Ausgabewelle ausgeübte Kräfte sich gegenseitig aufheben. Folglich kann die Stärke jedes der Radiallager weiter reduziert werden und das Gewicht und die Außengröße der elektrischen Motorpumpe mit den Axialströmungslaufrädern kann reduziert werden und der Preis davon kann weiter verbilligt werden. Zudem kann der von der elektrischen Motorpumpe erzeugte Lärm weiter reduziert und die Lebensdauer davon weiter verlängert werden.

Diese Zusammenfassung der Erfindung beschreibt nicht notwendigerweise alle erforderlichen Merkmale, so daß die Erfindung auch eine Teilkombination dieser beschriebenen Merkmale sein kann.

Ein vollständigeres Verständnis der Erfindung ergibt sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen. Es zeigen:

1 eine schematische Vertikalschnittansicht, die eine erste Ausführungsform einer elektrischen Motorpumpe mit Axialströmungslaufrädern gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

2 eine schematische Stirnansicht, die einen der Endabschnitte entlang einer Längsrichtung der ersten Ausführungsform von 1 zeigt;

3 eine schematische Horizontalschnittansicht entlang einer Linie III-III von 1;

4 eine schematische Schnittansicht, die einen Elektromotor nach dem Stand der Technik mit Axialströmungslaufrädern zeigt, und

5 eine schematische Horizontalschnittansicht entlang einer Linie V-V von 4.

Eine erste Ausführungsform einer elektrischen Motorpumpe mit Axialströmungslaufrädern gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 in den beigelegten Zeichnungen ausführlich erläutert.

Diese elektrische Motorpumpe 10 umfaßt einen Elektromotor 12. Der Elektromotor 12 enthält einen Rahmen 14, eine Ausgabewelle 16, deren beide Endabschnitte von dem Rahmen 14 in entgegengesetzten Richtungen vorstehen, ein Paar Radiallagereinheiten 18, die an beiden Endabschnitten des Rahmens 14 in einer Längsrichtung der Ausgabewelle 16 vorgesehen sind und die Ausgabewelle 16 drehbar stützen, einen an der Ausgabewelle 16 fixierten Rotor 20 in einem von dem Rahmen 14 umgebenen Innenraum, einen in einer Außenseite des Rahmens 14 derart angeordneten Stator 22, daß der Stator 22 den Rotor 20 in dem Innenraum umgibt und mit einem isolierenden Harz 21 an dem Rahmen 14 fixiert ist, und eine um den Stator 22 gewickelte Erregungsverdrahtung 24.

Nicht gezeigte wohlbekannte wasserdichte Mittel sind in Öffnungen des Rahmens 14 vorgesehen, in die beide Endabschnitte der Ausgabewelle 16 vorstehen, und ein isolierendes Harz 21 fixiert den Stator 22 an einer Außenseite des Rahmens 14. Die wasserdichten Mittel und das isolierende Harz 21 dichten den Innenraum des Rahmens 14 wasserdicht ab. Die Erregungsverdrahtung 24 des Stators 22 ist mit Zuleitungen, die nicht gezeigt sind und das isolierende Harz 21 durchdringen, mit einer Wechselstromversorgung verbunden.

Eine Struktur eines Elektromotors 12 vom wasserdichten Typ, der auf die oben beschriebene Weise aufgebaut ist und bei dem beide Endabschnitte der Ausgabewelle 16 nach außen vorstehen, ist wohlbekannt. Bei dieser Ausführungsform wird die Ausgabewelle 16 in einer vorbestimmten Richtung gedreht, wenn über die nicht gezeigten Zuleitungen ein elektrischer Strom an die Erregungsverdrahtung 24 des Stators 22 von der Wechselstromquelle aus angelegt wird, und die Anzahl der Drehungen der Ausgabewelle 16 kann durch Ändern der Frequenz des angelegten Wechselstroms geändert werden.

Bei dieser Ausführungsform stellen der Rotor 20, der Stator 22 und die Erregungsverdrahtung 24 einen Mechanismus zum Drehen und Antreiben der Ausgabewelle 16 dar.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es nicht erforderlich, den Mechanismus zum Drehen und Antreiben der Ausgabewelle 16 in dem Elektromotor 12 zu spezifizieren.

Ein Paar Pumpgehäuse 26 sind lösbar an beiden Endabschnitten des Elektromotors 12 fixiert, wo beide Endabschnitte der Ausgabewelle 16 vorspringen. Die Formen und die Größen des Paares von Pumpgehäusen 26 sind auf symmetrische Weise an beiden Endabschnitten des Elektromotors 12 ausgebildet.

An beiden Endabschnitten der Ausgabewelle 16 in den Innenräumen des Paares von Pumpgehäusen 26 ist ein Paar von Axialströmungslaufradeinheiten 28 durch wohlbekannte lösbare Fixiermittel fixiert, beispielsweise über Muttern 29 oder dergleichen. Jede des Paares von Axialströmungslaufradeinheiten 28 ist derart aufgebaut, daß, wenn die Ausgabewelle 16 in der vorbestimmten Richtung gedreht wird, das Fluid auf der Endabschnittsseite des Elektromotors 12 entsprechend jeder der Laufradeinheiten 28 in jedem der Innenräume der Pumpgehäuse 26 zu der von dem entsprechenden Endabschnitt des Elektromotors 12 entfernt liegenden Seite bewegt wird. Zudem ist eine Menge des Fluids, das von jeder des Paars der Axialströmungslaufradeinheiten 28 wie oben beschrieben pro Zeiteinheit bewegt wird, jeweils auf die gleiche Höhe eingestellt.

Jede des Paars der Axialströmungslaufradeinheiten 28 kann als ein Block mit mehreren Blättern dargestellt werden, die sich in einer radialen Richtung der Ausgabewelle 16 an der gleichen Längsrichtungsposition an dem entsprechenden Endabschnitt der Ausgabewelle 16 radial erstrecken. Außerdem kann jede des Paars von Axialströmungslaufradeinheiten 28 gebildet werden durch lösbares Fixieren der mehreren solcher Blöcke an mehreren Längsrichtungspositionen an dem entsprechenden Endabschnitt der Ausgabewelle 16.

Jedes des Paars von Pumpgehäusen 26 weist mehrere Fluideinlaßanschlüsse 30 an einem Ort näher als die Axialströmungslaufradeinheit 28 entsprechend jedem der Pumpgehäuse 26 zu dem Elektromotor 12 auf und weist gleichzeitig einen Fluidauslaßanschluß 32 an einem Ort weiter weg als die Axialströmungslaufradeinheit 28 entsprechend jedem der Pumpgehäuse 26 zu dem Elektromotor 12 auf.

Bei dieser Ausführungsform sind mehrere Fluideinlaßanschlüsse 30 jedes des Paars von Pumpgehäusen 26 nach außen in der Längsrichtung des entsprechenden Endabschnitts der Ausgabewelle 16 des Elektromotors 12 gerichtet und in einem vorbestimmten Intervall, beispielsweise einem gleichen Intervall, in einer Umfangsrichtung des entsprechenden Endabschnitts angeordnet.

Ein Fluidauslaßanschluß 32 jedes des Paars von Pumpgehäusen 26 ist nach außen entlang der Längsrichtung des entsprechenden Endabschnitts der Ausgabewelle 16 gerichtet. Ein nicht gezeigter Kanal ist mit dem Fluidauslaßanschluß 32 verbunden.

Als nächstes wird eine Funktionsweise der elektrischen Motorpumpe 10 gemäß einer auf diese Weise aufgebauten Ausführungsform erläutert.

Die elektrische Motorpumpe 10 wird in ein Fluid eingetaucht, das bewegt werden wird, beispielsweise eine Flüssigkeit wie Wasser. Wenn die Ausgabewelle 16 des Elektromotors 12 in der vorbestimmten Richtung gedreht wird, gibt jede des Paars der Axialströmungslaufradeinheiten 28 kinetische Energie an das Fluid auf der Elektromotorseite im Innenraum des Pumpgehäuses 26 entsprechend jeder der Laufradeinheiten 28, um das Fluid in einer Richtung auf den Fluidauslaßanschluß 32 zu bewegen, wie in 1 durch einen Pfeil X1 angegeben. Das aus dem Fluidauslaßanschluß 32 ausgetragene Fluid bewegt sich zu dem distalen Ende des Kanals durch den oben beschriebenen Kanal (nicht gezeigt).

Mit der elektrischen Motorpumpe 10 wird das um die elektrische Motorpumpe 10 herum vorhandene Fluid in die Elektromotorseite im Innenraum jedes des Paars von Pumpgehäusen 26 gesaugt, wobei die Elektromotorseite näher zu dem Elektromotor 12 als die Axialströmungslaufradeinheit 28 im Innenraum jedes der Pumpgehäuse 26 liegt, durch die mehreren Fluideinlaßanschlüsse 30, wie in 1 durch einen Pfeil X2 gezeigt, dann wird die kinetische Energie durch die entsprechende Axialströmungslaufradeinheit 28 an das angesaugte Fluid abgegeben.

Bei dieser Ausführungsform sind die Menge und der Druck des Fluids, das aus dem Fluidauslaßanschluß 32 jedes des Paares von Pumpgehäusen 26 der elektrischen Pumpe 10 ausgetragen wird, pro Zeiteinheit einander gleich. Zudem sind die Richtungen, in denen die Fluide in dem Paar von Pumpgehäusen 26 von dem Paar von Axialströmungslaufradeinheiten 28 bewegt werden, in der Längsrichtung der Ausgabewelle 16 des Elektromotors 12 zueinander entgegengesetzt. Folglich heben sich die Schubkräfte, die von dem Paar Axialströmungslaufradeinheiten 28 in dem Paar von Pumpgehäusen 26 auf die Ausgabewelle 16 ausgeübt werden, gegenseitig auf.

Somit wird bei dieser Ausführungsform das Schublager zum Stützen der Ausgabewelle 16 gegenüber den Schubkräften nicht benötigt.

Da die mehreren Fluideinlaßanschlüsse 30 jedes des Paares von Pumpgehäusen 26 auf beiden Seiten des Elektromotors 12 in einem gleichen Intervall in der Umfangsrichtung des entsprechenden Endabschnitts der Ausgabewelle 16 angeordnet sind, heben sich zudem die Kräfte gegenseitig auf, die auf den entsprechenden Endabschnitt der Ausgabewelle 16 durch die entsprechende Axialströmungslaufradeinheit 28 in der radialen Richtung des entsprechenden Endabschnitts der Ausgabewelle 16 von dem Fluid, das von den mehreren Fluideinlaßanschlüssen 30 in jedem des Paares von Pumpgehäusen 26 in jeden Innenraum angesaugt wird, ausgeübt werden. Deshalb kann die Struktur jedes der Radiallager 18 zum drehbaren Stützen der Ausgabewelle 16 verkleinert werden.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, ist das Schublager nicht erforderlich und auch die Radiallager können von der Größe her selbst in dem Fall verringert werden, wenn die elektrische Motorpumpe 10 mit der gleichen Austragsmenge und dem gleichen Austragsdruck im Vergleich zu der herkömmlichen elektrischen Motorpumpe mit dem Paar von Axialströmungslaufradeinheiten auf beiden Seiten des Elektromotors arbeitet. Deshalb wird die Größe der externen Form der elektrischen Motorpumpe 10 reduziert und ihre Herstellungskosten können herabgesetzt werden. Zudem ist der von der elektrischen Motorpumpe 10 erzeugte Lärm gering und die Lebensdauer davon länger.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Fluideinlaßanschluß 30 einer in jedem des Paares von Pumpgehäusen 26 sein.

Zudem können mehrere Fluidauslaßanschlüsse 32 an jedem des Paares von Pumpgehäusen 26 vorgesehen werden. Wenn jedoch in diesem Fall das Fluid von den mehreren Fluidauslaßanschlüssen 32 des Paares von Pumpgehäusen 26 ausgetragen wird, müssen sich die Schubkräfte gegenseitig aufheben, die auf die Ausgabewelle 16 mit dem Paar von Axialströmungslaufradeinheiten 28 in dem Paar von Pumpgehäusen 26 ausgeübt werden.


Anspruch[de]
Elektrische Motorpumpe (10) mit Axialströmungslaufrädern, umfassend:

ein Paar Axialströmungslaufradeinheiten (28);

einen Elektromotor (12) einschließlich einer Ausgabewelle (16), bei der beide Endabschnitte mit dem Paar Axialströmungslaufradeinheiten verbunden sind, Radiallagern (18) zum drehbaren Unterstützen der Ausgabewelle und eines Mechanismus (20, 22, 24) zum Drehen der Ausgabewelle und

ein Paar Pumpgehäuse (26), die an beiden Seiten des Elektromotors in der Längsrichtung der Ausgabewelle vorgesehen sind und jeweils einen Fluideinlaßanschluß (30) und einen Fluidauslaßanschluß (32) enthalten, wobei die Pumpgehäuse in Zusammenarbeit mit den Axialströmungslaufradeinheiten ein um die elektrische Motorpumpe herum vorhandenes Fluid durch die Einlaßanschlüsse in die Gehäuse saugen, das angesaugte Fluid in den Gehäusen in der Längsrichtung der Ausgabewelle (16) bewegen und das Fluid aus den Ausgangsanschlüssen austragen, so daß auf die Ausgabewelle von den Laufradeinheiten ausgeübte Schubkräfte sich aufheben, wobei die Motorpumpe dadurch gekennzeichnet ist, daß

jeder der Fluidauslaßanschlüsse (32) sich an einem Ort weiter weg als die Axialströmungslaufradeinheit (28) entsprechend jeder der Pumpgehäuse zu dem Elektromotor (12) befindet und

jeder der Fluideinlaßanschlüsse (30) sich an einem Ort näher als die entsprechende Axialströmungslaufradeinheit zu dem Elektromotor befindet.
Elektrische Motorpumpe nach Anspruch 1, wobei der Fluidauslaßanschluß (32) jedes Paars von Pumpgehäusen (26) nach außen entlang der Längsrichtung des Endabschnitts der Ausgabewelle (16) des Elektromotors (12) gerichtet ist, wobei der Endabschnitt jedem der Pumpgehäuse entspricht, und der Fluideinlaßanschluß (30) jedes Paars von Pumpgehäusen (26) nach außen entlang der radialen Richtung des entsprechenden Endabschnitts der Ausgabewelle (16) des Elektromotors (12) gerichtet ist. Elektrische Motorpumpe nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei jedes Paar von Pumpgehäusen (26) mehrere Fluideinlaßanschlüsse (30) aufweist, angeordnet an jedem der Pumpgehäuse in einem vorbestimmten Intervall in einer Umfangsrichtung des Endabschnitts der Ausgabewelle (16) des Elektromotors (12).






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