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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine mit
einem Laufrad.
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Eine
solche Strömungsmaschine ist aus der
EP 1 557 566 A1 bekannt.
Diese europäische Offenlegungsschrift beschreibt eine Pumpe
mit einem drehbeweglich in einer Pumpenkammer angeordneten Laufrad.
Das Laufrad ist über ein Lager auf einer Welle angeordnet,
die an einem unteren Teil des Pumpengehäuses befestigt
ist. Am Umfangsbereich des Laufrads sind ringförmige Magnete
angebracht, die als Rotor dienen. Koaxial um das Laufrad ist ein ebenfalls
ringförmiger Stator vorhanden, der zusammen mit dem Rotor
einen Motor zum Drehen des Laufrads bildet. Wenn sich das Laufrad
dreht, wird in der Pumpenkammer eine sich drehende Strömung einer
transportierten Flüssigkeit entlang der Umfangsrichtung
des Laufrads erzeugt. Dadurch wird die Flüssigkeit über
eine Aussparung zwischen dem Rotormagneten und der Laufradbasis
zu einem unteren Ende des Außenumfangs des Laufrads und
von dort in eine Zuführkammer geleitet. Von der Zuführkammer
gelangt die Flüssigkeit dann in eine Nebenkammer und wird über
eine Auslassöffnung aus der Pumpe ausgegeben.
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Die
Patentschrift
US 6,220,832
B1 beschreibt eine Kreiselpumpe, bei der ein Laufrad den Rotor
eines Motors aufweist, der zum Drehen des Laufrads dient. Ein Stator
des Motors ist in einem Pumpengehäuse gelagert, in dem
sich das Laufrad befindet. Das Laufrad ist in dem Pumpengehäuse rein
magnetisch und ohne Kontakt zu dem Pumpengehäuse angeordnet.
Das Laufrad ist um eine Drehachse drehbar, die die Zentralachse
der Pumpe darstellt und entlang der die zu befördernde
Flüssigkeit fließt. Der Stator stellt im Betrieb
der Pumpe sowohl ein Lager für das Laufrad als auch den
Antriebsstator des Motors dar, mit dem das Laufrad gedreht wird. Die
be schriebene Pumpe soll insbesondere im medizinischen Bereich als
Blutpumpe eingesetzt werden.
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Die
Patentschrift
GB 1,033,601 beschreibt eine
motorgetriebene Pumpe mit einer zentralen Welle, die sowohl als
Pumpen- als auch als Motorwelle dient. Im Motorbereich ist ein Rotor
auf der Welle gelagert. Der Rotor ist von einem Stator umgeben, so
dass im Betrieb das Drehen der Welle veranlasst wird. Im zweistufigen
Pumpenbereich sind zwei Laufräder auf der Welle angeordnet.
Die Laufräder werden über die gemeinsame Welle
von dem Motor gedreht. In der Welle sind Bohrungen vorhanden, in
die von der Pumpe zu fördernde Flüssigkeit eingeleitet wird.
Dadurch sollen die beiden Lager, die zum Lagern der Welle dienen,
geschmiert werden.
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Die
Offenlegungsschrift
DE
27 54 840 A1 beschreibt eine Spaltrohrpumpe, bei der die
zentrale Welle eine Längsbohrung aufweist. Diese Längsbohrung
wird von einem Teilstrom des zu fördernden Mediums durchflossen,
der zum Schmieren von Lagern und/oder zum Kühlen des in
dem Spaltrohr angebrachten Motors oder Teilen davon dient.
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Die
Patentschrift
DE 904 636 offenbart
eine Pumpe, mit der staubförmiges Material befördert werden
soll. Dazu ist in einer Hohlwelle eine drehbare Förderschnecke
angeordnet, die zum Verschieben des staubförmigen Materials
durch die Hohlwelle dient. Zum Antreiben der Förderschnecke
kann eine aus der Hohlwelle herausragende, weitere Welle verwendet
werden. Die Förderschnecke sitzt auf dieser weiteren Welle,
die wiederum von außerhalb der Hohlwelle angetrieben wird.
Auf der Hohlwelle sitzt ein Gebläse mit dem Gas aus einem
Druckraum angesaugt wird. Dieses Gas vermischt sich mit dem aus der
Hohlwelle herausgeschleuderten staubförmigen Material,
um ein geordnetes Weiterführen des ausgeschleuderten staubförmigen
Materials zu erreichen.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zuverlässig
und sicher funktionierende Strömungsmaschine zur Verfügung
zu stellen, die einen einfachen Aufbau aufweist und kostengünstig herstellbar
ist.
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Diese
Aufgabe wird gemäß der technischen Lehre des Anspruchs
1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können
den abhängigen Ansprüchen entnommen werden.
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Erfindungsgemäß enthält
die Strömungsmaschine eine drehbar gelagerte Hohlwelle,
die eine Eintrittsöffnung zum Eintritt eines Fluids ins
Innere der Hohlwelle und eine Austrittsöffnung zum Austritt des
Fluids aus dem Inneren der Hohlwelle aufweist. Das Laufrad ist dabei
im Inneren der Hohlwelle angeordnet.
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Aufgrund
der vorliegenden Erfindung kann vorteilhafterweise eine sehr kompakte
Bauweise der Strömungsmaschine ermöglicht werden.
Auf kleinem Bauraum können hohe Leistungen der Strömungsmaschine
erreicht werden. Ferner kann ein hoher, insbesondere mechanischer
Wirkungsgrad gewährleistet werden. Unter dem Fluid wird
hier insbesondere eine Flüssigkeit, ein Gas oder eine Mischung
daraus und/oder mit einem Feststoff verstanden. Insbesondere bildet
die Hohlwelle der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine
in ihrem Inneren einen Strömungskanal oder -raum für
das Fluid aus, in dem das Laufrad vorteilhafterweise platzsparend
angeordnet ist. Die Strömungsmaschine weist vorteilhafterweise ein
Gehäuse auf, wobei die Hohlwelle in dem Gehäuse
angeordnet ist. Dadurch können die Bestandteile der Strömungsmaschine
besonders gut geschützt vor schädlichen äußeren
Einflüssen angeordnet werden.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Laufrad
an der drehbar gelagerten Hohlwelle befestigt. Dadurch kann auf
technisch einfache Weise eine Drehbewegung der Hohlwelle auf das
Laufrad übertragen werden. Die Befestigung des Laufrads
an der Hohlwelle ist einfachheitshalber insbesondere an der inneren
Mantelfläche der Hohlwelle realisiert.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Laufrad mittels
wenigstens einer seiner Schaufeln an der Hohlwelle befestigt. Dies
ermöglicht eine besonders einfache Befestigung des Laufrads
an der Hohlwelle. Die wenigstens eine der Schaufeln erstreckt sich
vorteilhafterweise radial in Richtung der Hohlwelle und kommt dieser
zumindest sehr nahe.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das
Laufrad mittels einer Hülse an der Hohlwelle befestigt.
Dadurch ist auf kostengünstige Weise eine besonders sichere
und langlebige Fixierung des Laufrads an der Hohlwelle gewährleistet.
Bei dieser Art der Befestigung kontaktieren insbesondere die in
radialer Richtung äußeren Enden von Schaufeln
des Laufrads die Hülse. Eine stabile Verbindung zwischen
diesen Schaufeln und der Hülse wird vorteilhafterweise über
einen Druckkontakt erreicht. Die Hülse ist vorteilhafterweise
platzsparend im Innern der Hohlwelle insbesondere an ihrer inneren
Mantelfläche angeordnet. Die Hülse ist insbesondere
ring- oder rohrförmig ausgestaltet. Die Hülse
kann vorteilhafterweise zweigeteilt sein, so dass, in axialer Richtung
betrachtet, ein Teil der Hülse auf der einen Seite und
ein anderer Teil der Hülse auf der anderen Seite des Laufrads
angeordnet ist. Das Laufrad ist dann in axialer Richtung zwischen
die beiden Teile der Hülse geklemmt.
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Besonders
vorteilhaft ist die Hülse so ausgestaltet und angeordnet,
dass mit ihr eine Kraft in radialer Richtung nach außen
ausübbar ist. Dadurch wird vorteilhafterweise ein besonders
guter und sicherer Zusammenhalt der Anordnung erreicht. Vorteilhafterweise
ist die Hülse bei ihrer Montage in radialer Richtung vorgespannt
und übt in eingebautem Zustand eine Druckkraft auf die
innere Mantelfläche der Hohlwelle aus.
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Vorteilhafterweise
greift eine elektrische Maschine an der Hohlwelle an. Dabei kann
einfachheitshalber eine Drehbewegung von der elektrischen Maschine
auf die Hohlwelle oder von dieser auf die elektrische Maschine übertragen
werden. Vorteilhafterweise ist die elektrische Maschine dabei insbesondere
unmittelbar mit der Hohlwelle verbunden. Vorzugsweise ist die elektrische
Maschine ein Motor. Dieser Motor dient zum sicheren Antreiben der
drehbar gelagerten Hohlwelle. Bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung
stellt die Hohlwelle eine Motorwelle dar, die selbst aktiver Strömungsraum
ist und so ausgestaltet ist, dass sie im Betrieb von dem Fluid durchströmt wird.
Der Motor selbst wird somit, insbesondere axial, von dem Fluid durchströmt.
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Bevorzugt
weist die elektrische Maschine einen Läufer auf, der an
der Hohlwelle angeordnet ist. Dies gewährleistet eine besonders
kompakte Ausführung der erfindungsgemäßen
Strömungsmaschine. Die elektrische Maschine ist vorteilhafterweise eine
Asynchronmaschine. Diese ist besonders robust, wartungsarm und zuverlässig.
Vorteilhafterweise ist der Läufer außen an der
Hohlwelle angeordnet.
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Besonders
bevorzugt ist der Läufer ring- oder rohrförmig
ausgestaltet und koaxial an der äußeren Mantelfläche
der Hohlwelle angeordnet. Dadurch wird eine noch kompaktere Ausgestaltung
der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine
möglich. Ferner kann eine besonders gute und sichere Übertragung
der Antriebskraft von dem Läufer auf die Hohlwelle gewährleistet
werden.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Stator der
elektrischen Maschine benachbart zum Läufer angeordnet.
Der Stator ist dabei, in radialer Richtung betrachtet, auf der der
Hohlwelle abgewandten Seite des Läufers angeordnet. Dadurch
kann vorteilhafterweise eine zuverlässige Funktionsweise
der elektrischen Maschine gewährleistet werden. Ferner
wird eine noch weiter verbesserte Kompaktheit der Strömungsmaschine
erreicht. Der Stator ist insbesondere ring- oder rohrförmig
und vorteilhafterweise koaxial um den Läufer herum angeordnet.
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Vorzugsweise
ist die Hohlwelle zumindest teilweise aus einem flexiblen Material.
Dadurch kann die Hohlwelle besonders gut montiert werden. Das Material
ist insbesondere in radialer Richtung nach außen biegsam.
Damit kann eine besonders gute und zuverlässige Lagerung
der Hohlwelle erreicht werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn
eine in radialer Richtung nach außen wirkende Druckkraft auf
die Hohlwelle ausgeübt wird, die von dieser aufgrund ihres
flexiblen Materials auf eine an ihrer äußeren
Mantelfläche angeordnete Lagerung übertragen wird.
Insbesondere im Zusammenspiel mit der im Innern der Hohlwelle angeordneten
Hülse zum Fixieren des Laufrads ist diese Ausgestaltung
der Hohlwelle besonders vorteilhaft.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Hohlwelle zumindest
teilweise aus einem Kunststoffmaterial. Dies ist vorteilhafterweise
kostengünstig. Durch ein solches Material lässt
sich ferner auf besonders einfache Weise eine ausreichend gute Flexibilität
oder Biegsamkeit der Hohlwelle erreichen. Des Weiteren kann ein
solches Kunststoffmaterial für den zuverlässigen
Betrieb der elektrischen Maschine zum Antreiben der Hohlwelle unter
Umständen vorteilhaft sein, indem es die Induktionsverläufe
der elektrischen Maschine nicht beeinflusst.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein
Dichtungselement, insbesondere eine Gleitringdichtung, zum Abdichten
der drehbar gelagerten Hohlwelle gegenüber einem ortsfest
in der Strömungsmaschine angeordneten Trägerbauteil
zum Halten eines Lagerelements zum drehbaren Lagern der Hohlwelle
vorhanden. Dadurch kann die Hohlwelle und vorteilhafterweise das zu
ihrem drehbaren Lagern eingesetzte Lagerelement insbesondere vor
schädlichen Umwelteinflüssen geschützt
werden.
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Besonders
vorteilhaft ist ein Versorgungskanal zum Versorgen des Dichtungselements
mit einem Teil des Fluids vorhanden. Dadurch kann vorteilhafterweise
ein zuverlässiges Erhalten der Funktionalität
des Dichtungselements gewährleistet werden. Es kann zumindest
weitgehend sichergestellt werden, dass ein Eindringen von z. B.
Luft in das Dichtungselement verhindert wird. Einfachheitshalber
wird diese Funktion mit dem Teil des Fluids selbst erreicht.
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Bevorzugt
weist der Versorgungskanal eine, in eine Strömungsrichtung
des Fluids betrachtet, vor der Eintrittsöffnung der Hohlwelle
ausgebildete Abzweigung zum Abzweigen des Teils des Fluids vor dessen
Eintritt in die Hohlwelle und eine, in die Strömungsrichtung
des Fluids betrachtet, hinter der Austrittsöffnung der
Hohlwelle ausgebildete Zusammenführung zum Zusammenführen
des aus der Hohlwelle austretenden Fluids mit dem abgezweigten Teil des
Fluids auf. Dadurch kann der Versorgungskanal und dessen Füllen
mit dem Teil des Fluids besonders einfach und zuverlässig
erreicht werden. Ferner kann durch das Zusammenführen des
aus der Hohlwelle austretenden Fluids mit dem abgezweigten Teil
des Fluids auf einfache Weise gewährleistet werden, dass
das abgezweigte Fluid nach Ausführen seiner Funktion aus
dem Versorgungskanal ausfließen kann. Die Strömung
des Fluids kann vorteilhafterweise dazu ausgenutzt werden, das Dichtungselement mit
dem Fluid zu versorgen.
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Besonders
bevorzugt ist die Strömungsmaschine eine Pumpe. Eine solche
Pumpe kann aufgrund der erfindungsgemäßen Bauweise
besonders effizient arbeiten und zuverlässig insbesondere
in einem engen Bauraum das Fluid fördern.
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Die
Erfindung und ihre Vorteile werden nachfolgend anhand des in den
schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiels näher
erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen
Strömungsmaschine, die hier eine Pumpe ist, und
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2 eine
Darstellung eines Querschnitts der Strömungsmaschine nach 1.
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Im
Folgenden werden, sofern nicht anders angegeben, für gleiche
oder gleichwirkende Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.
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1 zeigt
eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen
Strömungsmaschine. Die Strömungsmaschine ist hier
als Pumpe 10 realisiert. Die Pumpe 10 dient zum
Fördern eines Fluids, das insbesondere eine Flüssigkeit, ein
Gas oder eine Mischung daraus und/oder mit einem Feststoff sein
kann. Die Pumpe 10 hat hier eine in etwa kreiszylindrische
Grundform. Die Pumpe 10 weist eine kreisförmige
Eintrittsöffnung 12 zum Eintritt des Fluids in
ihr Inneres und eine kreisförmige Austrittsöffnung 14 zum
Austritt des Fluids aus der Pumpe 10 auf. Die Eintrittsöffnung 12 ist
auf der linken Seite der Pumpe 10 in einem äußeren
Deckel 16 und die Austrittsöffnung 14 auf
der rechten Seite der Pumpe 10 in einem weiteren äußeren
Deckel 18 realisiert. In axialer Richtung zwischen den
beiden äußeren Deckeln 16 und 18 sind
ein Lagerträger 20 und ein weiterer Lagerträger 22 angeordnet.
Der Lagerträger 20 ist dabei dem äußeren
Deckel 16 und der Lagerträger 22 dem äußeren
Deckel 18 benachbart angeordnet. In axialer Richtung zwischen
den beiden Lagerträgern 20 und 22 ist
eine elektrische Maschine vorhanden. Die elektrische Maschine ist
hier ein Motor 24. Der Motor 24 ist zum Abführen
von Wärme, die sich bei seinem Betrieb entwickelt, mit
Kühlrippen 26 versehen. Die beiden äußeren
Deckel 16, 18, die Lagerträger 20, 22 und
der in radialer Richtung äußere Teil des Motors 24 sind
hier Bestandteile eines Gehäuses 28 der Pumpe 10.
Das Gehäuse 28 ist vorzugsweise aus einem metallenen
Material, insbesondere aus Stahl. Die Pumpe 10 wird mittels
mehrerer, axial verlaufender, stabförmiger Gewindebolzen 30 zusammengehalten.
Die Gewindebolzen 30 sind dazu jeweils mit ihrem einen
Ende an dem äußeren Deckel 16 und mit
ihrem anderen Ende an dem äußeren Deckel 18 befestigt.
Die Gewindebolzen 30 pressen die beiden äußeren
Deckel 16, 18 in ent gegengesetzte axiale Richtungen
zusammen. Die Pumpe 10 weist ferner mehrere Befestigungsfüße 32 auf, mit
denen sie an einem Gegenstand befestigt werden kann.
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2 zeigt
eine Darstellung eines Querschnitts der Pumpe 10 nach 1.
Auf der linken Seite ist der äußere Deckel 16 und
auf der rechten Seite der weitere äußere Deckel 18 dargestellt.
Eine zentrale Bohrung im äußeren Deckel 16 stellt
die Eintrittsöffnung 12 und eine zentrale Bohrung
im äußeren Deckel 18 die Austrittsöffnung 14 dar.
Die äußeren Deckel 16 und 18 haben
an ihrer jeweiligen zentralen Bohrung ein Gewinde 34 bzw. 36, über
die insbesondere Rohre oder Schläuche angeschraubt werden
können. Diese Rohre oder Schläuche dienen zum
Leiten und zum Zu- und Abführen des Fluids.
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Im
Innern der Pumpe 10 ist eine Hohlwelle 38 vorhanden.
Die Hohlwelle 38 hat hier eine kreiszylindrische Form.
Einfachheitshalber ist die Hohlwelle 38 im Wesentlichen
zentral um eine Längsachse 40 der Pumpe 10 angeordnet.
Die Hohlwelle 38 ist hier zumindest teilweise aus einem
in radialer Richtung nach außen biegsamen, d. h. flexiblen,
Material, insbesondere einem Kunststoffmaterial. Es ist prinzipiell aber
auch möglich, die Hohlwelle 38 aus einem anderen
Material herzustellen. Die Hohlwelle 38 hat an ihrer linken
Seite eine insbesondere kreisförmige Eintrittsöffnung 42 zum
Eintritt oder Einlassen des Fluids ins Innere der Hohlwelle 38.
An ihrer rechten Seite hat die Hohlwelle 38 eine insbesondere
kreisförmige Austrittsöffnung 44 zum
Austritt oder Auslassen des Fluids aus dem Inneren der Hohlwelle 38.
Die Eintrittsöffnung 42 der Hohlwelle 38 ist
hier axial benachbart zu der Eintrittsöffnung 12 des äußeren
Deckels 16 angeordnet und hat eine kleinere Querschnittsfläche als
diese. Die Austrittsöffnung 44 der Hohlwelle 38 ist axial
benachbart zu der Austrittsöffnung 14 des äußeren
Deckels 18 angeordnet und hat eine kleinere Querschnittsfläche
als diese.
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Im
Inneren der Hohlwelle 38 ist ein Laufrad 46 angeordnet.
Das Laufrad 46 dient zum Fördern des Fluids. Das
Laufrad 46 hat eine Vielzahl von in Umfangsrichtung nebeneinander
angeordneten Schaufeln 48, die sich in radialer Richtung
von einem Zentrum 50 des Laufrads 46 nach außen
erstrecken. Das Zentrum 50 des Laufrads 46 liegt
dabei im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf der Längsachse 40 der
Pumpe 10. Das Laufrad 46 ist an der Hohlwelle 38 befestigt.
Dies ist hier mittels der in radialer Richtung äußeren
Enden der Schaufeln 48 umgesetzt, die an der Hohlwelle 38 befestigt
sind. Dazu ist eine innerhalb der Hohlwelle 38 platzierte
Passhülse 52 vorgesehen, die einen ersten, axial
innen liegenden Hülsenteil 54 und einen zweiten,
axial außen liegenden Hülsenteil 56 aufweist.
Die äußeren Enden der Schaufeln 48 sind
zwischen die beiden Hülsenteile 54, 56 geklemmt.
Die Hülse 52 übt eine Kraft in radialer
Richtung nach außen auf die Hohlwelle 38 aus. Dadurch
wird das Laufrad 46 an und in der Hohlwelle 38 fixiert.
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Die
Hohlwelle 38 ist in der Pumpe 10 drehbar gelagert.
Dazu sind ein erstes Kugellager 58 und ein zweites Kugellager 60 vorgesehen,
deren Innenringe außen an der Mantelfläche der
Hohlwelle 38 angreifen. Der Außenring des ersten
Kugellagers 58 ist fest an dem Lagerträger 20 und
der Außenring des zweiten Kugellagers 60 fest
an dem Lagerträger 22 angeordnet. Der Lagerträger 20 ist
axial an den äußeren Deckel 16 und der
Lagerträger 22 axial an den äußeren
Deckel 18 gepresst. Dabei ist sowohl zwischen dem Lagerträger 20 und
dem äußeren Deckel 16 als auch zwischen
dem Lagerträger 22 und dem äußeren
Deckel 18 eine Dichtung vorgesehen. Die Dichtungen dichten
die Übergänge zwischen den Lagerträgern 20, 22 und
den äußeren Deckeln 16, 18 vor schädlichen äußeren
Einflüssen ab und sind hier einfachheitshalber Papierflachdichtungen 62.
Insbesondere zum Schutz der Kugellager 58, 60 vor
Verschmutzungen sind diese mittels Dichtungen nach außen
abgedichtet. Eine erste Gleitringdichtung 64 dichtet das
Kugellager 58 zur Eintrittsöffnung 12 hin ab
und eine zweite Gleitringdichtung 66 dichtet das Kugellager 60 zur
Austrittsöffnung 14 hin ab. Die Gleitringdichtung 64 ist
dabei zwischen dem Lagerträger 20 und der Hohlwelle 38 und
die Gleitringdichtung 66 zwischen dem Lagerträger 22 und
der Hohlwelle 38 angeordnet. Die Gleitringdichtung 64 wird mittels
einer Schraubendruckfeder 68 und einer Spannmutter 70 gegen
den Lagerträger 20 gedrückt. Dabei sind
die Schraubendruckfeder 68 und die Spannmutter 70 außen
auf die Mantelfläche der Hohlwelle 38 aufgesetzt.
Vorteilhafterweise ist die Hohlwelle 38 dazu an ihrem linken
axialen Ende mit einem Gewinde versehen, in das die Spannmutter 70 geschraubt
ist. Gleiches gilt für die Gleitringdichtung 66,
die mittels einer Schraubendruckfeder 72 und einer Spannmutter 74 gegen
den Lagerträger 22 gedrückt wird. Dabei
sind die Schraubendruckfeder 72 und die Spannmutter 74 außen
auf die Mantelfläche der Hohlwelle 38 aufgesetzt.
Vorteilhafterweise ist die Hohlwelle 38 dazu auch an ihrem
rechten axialen Ende mit einem Gewinde versehen, in das die Spannmutter 74 geschraubt
ist.
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Der
axial außen liegende Hülsenteil 56 der Passhülse 52 dient
zusätzlich zur Fixierung des Laufrads 46 an der
Hohlwelle 38 auch als Gegendruckelement für die
Spannmuttern 70, 74. Der axial innen liegende
Hülsenteil 54 der Passhülse 52 dient
zusätzlich zur Fixierung des Laufrads 46 an der
Hohlwelle 38 auch zum Anpressen der in radialer Richtung
nach außen biegsamen Hohlwelle 38 an die Kugellager 58, 60.
Dies gilt insbesondere für das Kugellager 60,
da der Hülsenteil 54 dessen Innenring in radialer
Richtung benachbart ist, wobei ausschließlich die Hohlwelle 38 zwischen
dem Innenring des Kugellagers 60 und dem Hülsenteil 54 liegt.
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Zwischen
den beiden Lagerträgern 20, 22 ist im
vorliegenden Ausführungsbeispiel der Motor 24 angeordnet.
Der Motor 24 ist hier ein Asynchronmotor. Der Motor 24 weist
einen Stator 76 und einen Läufer 78 auf.
Der Läufer 78 ist ring- oder rohrförmig ausgestaltet
und erstreckt sich koaxial um die in radialer Richtung äußere
Mantelfläche der Hohlwelle 38. Der Läufer 78 ist
an der Hohlwelle 38 angeordnet und steht mit dieser in
Verbindung, so dass im Betrieb eine Kraft- oder Drehmomentübertragung
von dem Läufer 78 auf die Hohlwelle 38 stattfindet.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel nach 2 sind
zum Fixieren der Hohlwelle 38 an dem Läufer 78 eine
Hülse 80 und eine weitere Hülse 82 vorgesehen.
Die Hülsen 80, 82 sind jeweils außen
an der Hohlwelle 38 angeordnet und erstrecken sich um deren
Mantelfläche herum. Die Hülse 80 ist
zwischen den Innenring des Kugellagers 58 und die linke
Seite des Läufers 78 geklemmt. Die Hülse 82 ist
zwischen die rechte Seite des Läufers 78 und den
Innenring des Kugellagers 60 geklemmt. Die Hülsen 78, 80 übertragen
in axialer Richtung Druckkräfte zwischen dem Läufer 78 und
den Kugellagern 58, 60.
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Der
Stator 76 ist in radialer Richtung benachbart zum Läufer 78 angeordnet.
Dabei befindet sich der Stator 76 auf der, in radialer
Richtung betrachtet, äußeren Seite, d. h. der
der Hohlwelle 38 abgewandten Seite, des Läufers 78.
Der Stator 76 ist mit den Lagerträgern 20, 22 fest
verbunden und somit innerhalb der Pumpe 10 ortsfest angeordnet.
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Um
eine gute Funktionsfähigkeit der Anordnung, insbesondere
der Drehbarkeit der Hohlwelle 38 und der Gleitringdichtungen 64, 66,
zu gewährleisten, wird ein kleiner Teil des geförderten
Fluids in die Gleitringdichtungen 64, 66 eingeleitet.
Dazu ist zwischen der Eintrittsöffnung 12 im äußeren
Deckel 16 und der Eintrittsöffnung 42 der
Hohlwelle 38 ein schmaler Durchgang 84 vorgesehen,
durch den der kleine Teil des Fluids aus dem normalen Förderkanal des
Fluids abgezweigt wird. Das Abzweigen des kleinen Teils des Fluids
in den Durchgang 84 erfolgt hier somit, in eine Strömungsrichtung
S des Fluids betrachtet, vor dem Eintreten des geförderten
Fluids in die Hohlwelle 38. Der Durchgang 84 stellt
eine Abzweigung zum Abzweigen des kleinen Teils des Fluids dar.
Der Durchgang 84 verbindet die Eintrittsöffnung 12 mit
einem Aufnahmeraum 86 des äußeren Deckels 16,
der zur Aufnahme des linken Endbereichs der Hohlwelle 38 mitsamt
der auf diesem angebrachten Spannmutter 70, Schraubendruckfeder 68 und
Gleitringdichtung 64 dient. Das abgezweigte Fluid kann
durch den Durchgang 84 in den Aufnahmeraum 86,
und somit in die Gleitringdichtung 64, gelangen. Durch
das Einleiten des Fluids wird vorteilhafterweise verhindert, dass
Luft eindringt.
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Das
in den Aufnahmeraum 86 eingeleitete abgezweigte Fluid wird
von dort aus in einen weiteren Aufnahmeraum 88 eingeleitet,
der in dem äußeren Deckel 18 ausgebildet
ist. Dieser Aufnahmeraum 88 dient zum Aufnehmen des rechten
Endbereichs der Hohlwelle 38 mitsamt der auf diesem angebrachten Spannmutter 74,
Schraubendruckfeder 72 und Gleitringdichtung 66.
Das Einleiten des abgezweigten Fluids in den Aufnahmeraum 88 erfolgt über
eine Verbindung zwischen dem Aufnahmeraum 86 und dem Aufnahmeraum 88.
Zum Realisieren dieser Verbindung ist in den äußeren
Deckel 16 ausgehend von dem Aufnahmeraum 86 ein
in radialer Richtung verlaufender Kanal 90 vorhanden, der
in einen Schneidringanschluss 92 zum Anschließen
eines Endes eines Rohrs mündet. Ferner ist in den äußeren
Deckel 18 ausgehend von dem Aufnahmeraum 88 ein
in radialer Richtung verlaufender Kanal 94 vorhanden, der
in einen Schneidringanschluss 96 zum Anschließen
eines anderen Endes des Rohrs mündet. Das Rohr ist in der 2 nicht
dargestellt und verläuft außerhalb des Gehäuses 28 der
Pumpe 10 von dem Schneidringanschluss 92 zu dem
Schneidringanschluss 96. Das über die Verbindung
in den Aufnahmeraum 88 eingeleitete Fluid wird somit in
die Gleitringdichtung 66 eingefüllt. Zwischen
der Austrittsöffnung 14 im äußeren
Deckel 18 und der Austrittsöffnung 44 der Hohlwelle 38 ist
ein schmaler Durchgang 98 vorgesehen. Der Durchgang 98 verbindet
die Austrittsöffnung 14 mit dem Aufnahmeraum 88 des äußeren
Deckels 18. Dadurch kann das in den Aufnahmeraum 88 über die
Verbindung mit dem Aufnahmeraum 86 eingeleitete Fluid in
Richtung der Austrittsöffnung 14 abfließen.
Der Durch gang 98 stellt daher eine, in die Strömungsrichtung
S des Fluids betrachtet, hinter der Austrittsöffnung 44 der
Hohlwelle 38 ausgebildete Zusammenführung zum
Zusammenführen des aus der Hohlwelle 38 austretenden
Fluids mit dem abgezweigten Teil des Fluids dar. Die Verbindung
zwischen den beiden Aufnahmeräumen 86, 88 kann auch
auf eine andere Weise als die oben beschriebene realisiert werden.
Beispielsweise ist es möglich, dass über den Durchgang 98 ein
kleiner Teil des aus der Hohlwelle 38 austretenden Fluids
in den Aufnahmeraum 88 eingeleitet wird. Auf die beschriebene Verbindung
zwischen den beiden Aufnahmeräumen 86, 88 kann
dann ggf. verzichtet werden.
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In
dem obigen Ausführungsbeispiel ist eine Pumpe als erfindungsgemäße
Strömungsmaschine beschrieben. Die Erfindung ist allerdings
nicht auf eine Pumpe als Strömungsmaschine beschränkt.
Es ist ebenso möglich, die vorliegende Erfindung für eine
andere Strömungsmaschine, wie z. B. eine Turbine oder einen
Verdichter, einzusetzen. Beispielsweise lässt sich die
Erfindung auch bei einem Generator einsetzen, der dadurch vorteilhafterweise
besonders kompakt realisierbar ist. Insbesondere ist die Erfindung
für eine Strömungsmaschine, wie z. B. ein Gebläse
oder ein Windrad, etc., besonders vorteilhaft, die mit einem kompressiblen
Fluid betreibbar ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1557566
A1 [0002]
- - US 6220832 B1 [0003]
- - GB 1033601 [0004]
- - DE 2754840 A1 [0005]
- - DE 904636 [0006]