DE19952902A1 - Motorisch angetriebene Pumpvorrichtung - Google Patents

Abstract

Es wird eine motorisch angetriebene Pumpvorrichtung vorgeschlagen mit einer Pumpeinheit zum Pumpen eines Fluids in einem geschlossenen Raum oder einer Kammer, einem elektrischen Antriebsmotor zum Antrieb der Pumpeinheit über eine Übertragungseinheit, einem an den elektrischen Antriebsmotor angebauten Umrichter zum einstellbaren Verändern der Ausgangsleistung des elektrischen Antriebsmotors, so daß der Pumpbetrieb der Pumpeinheit einstellbar verändert werden kann, und mit einem Kühlkreislauf zum Kühlen der Pumpeinheit, der Übertragungseinheit, des elektrischen Antriebsmotors und des Umrichters mittels eines gemeinsamen Kühlfluids.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpvorrichtung mit einer motorisch angetriebenen Pumpe, zum Beispiel einer motorisch angetriebenen Wälzkolbenpumpe.

Übliche Pumpvorrichtungen, zum Beispiel Pumpvorrichtun­ gen mit einer Wälzkolben- oder Rootspumpe, sind derart aufgebaut und angeordnet, daß sie über geeignete Kraftübertragungseinheiten von Elektromotoren angetrie­ ben werden können. Die üblichen Wälzkolbenpumpvorrich­ tungen umfassen hierbei eine Wälzkolbenpumpe mit einem Paar gegenseitig in Eingriff befindlicher Rotoren, wo­ bei die Rotoren Stützwellen aufweisen, die drehbar an einem Gehäuse gehalten sind. Eine der beiden parallel zueinander ausgerichteten Stützwellen der Rotoren ist mit einem Ende mit einer Antriebsquelle verbunden und weist an ihrem anderen Ende eine Steuermechanik auf, die mit einer weiteren Steuermechanik in Eingriff steht, welche an einem Ende der anderen Stützwelle mon­ tiert ist. Im Falle einer einstufigen Wälzkolbenpumpe wird eine einzige Pumpkammer bereitgestellt, in der das Paar von Rotoren drehbar angeordnet ist. Im Falle eines mehrstufigen Wälzkolbenpumpgeräts werden mehrere gegen­ seitig miteinander verbundene Pumpkammern in axialer Richtung angeordnet, und mehrere Paare von Rotoren wer­ den auf einem Paar axial ausgerichteter Stützwellen montiert und derart angeordnet, daß sie jeweils in ei­ ner der Pumpkammern in Drehung versetzt werden können.

Bei einer Pumpvorrichtung mit entweder der einstufigen oder der mehrstufigen Wälzkolbenpumpe werden die Stütz­ wellen in Drehung versetzt, um die in gegenseitigem Eingriff befindlichen Rotoren in der bzw. in den Pump­ kammern zu drehen, wenn ein Elektromotor eingeschaltet wird, der an eine der beiden parallel ausgerichteten Stützwellen der Wälzkolbenpumpe angeschlossen ist. Da­ durch wird ein zu pumpendes Fluid, zum Beispiel Luft, über eine Einlaßöffnung in die Pumpkammer eingesaugt . und über eine Auslaßöffnung aus der Pumpkammer heraus­ gepumpt. Die Pumpvorrichtung kann so zum Beispiel dazu benutzt werden, Luft aus einem bestimmten geschlossenen Raum oder einer Kammer herauszupumpen, um diese in Un­ terdruck zu versetzen.

Der zum drehenden Antrieb der Wälzkolbenpumpe üblicher Pumpvorrichtungen zum Einsatz kommende Elektromotor kann jedoch nur mit einer gleichbleibenden Geschwindig­ keit rotieren. Wird die Pumpvorrichtung zum Beispiel dazu benutzt, Luft aus einem geschlossenen Raum heraus­ zupumpen, um einen gleichbleibenden Unterdruck in dem Raum aufrechtzuerhalten, so kann die Drehgeschwindig­ keit des Elektromotors selbst dann nicht verringert werden, wenn der geforderte gleichbleibende Unterdruck des geschlossenen Raums erreicht wurde. Somit wird elektrische Energie verschwendet, so daß die übliche Pumpvorrichtung aus wirtschaftlicher Sicht fehlerhaft ist. Da die Leistung der üblichen Pumpvorrichtung nicht einstellbar verändert werden kann, ist es außerdem un­ möglich, der Anforderung nach einer schnellen Herstel­ lung eines Unterdrucks in einem geschlossenen Raum oder einer geschlossenen Kammer zu genügen.

Um den voranstehend genannten Nachteil üblicher Pump­ vorrichtungen mit einer motorisch angetriebenen Wälz­ kolbenpumpe zu überwinden, kann ein Umrichter (Inverter) an den die Wälzkolbenpumpe antreibenden Elektromotor angeschlossen werden. Der Umrichter kann die Leistungsaufnahme des Motors einstellen, so daß die Drehgeschwindigkeit des Elektromotors und dementspre- . chend die Leistung der Pumpvorrichtung einstellbar ver­ ändert werden können. Folglich kann ein wirtschaftli­ cher Betrieb der Pumpvorrichtung erreicht werden. Die Aufnahme eines vom Elektromotor getrennten Umrichters erfordert jedoch zusätzlichen Einbauraum und Platz zur Anordnung des Umrichters in einer dem Elektromotor be­ nachbarten Stellung. Somit wird der zum Einrichten der Pumpvorrichtung erforderliche Einbaubereich (d. h. die Stellfläche zum Aufbau der Pumpvorrichtung) größer. Dies macht es schwierig, die Pumpvorrichtung in geeig­ neter Weise an einem Benutzungsort zu installieren. Üb­ liche Umrichter werden entweder mit einem Kühlgebläse oder mit Kühlrippen versehen, um die Wärme abzuführen, die zum Beispiel von einem innen untergebrachten elek­ trischen Transformator erzeugt wird, und dementspre­ chend ist die Gesamtausdehnung üblicher Umrichter eher groß, was zu einer Vergrößerung im Gesamtausmaß der Pumpvorrichtung führt.

Wird andererseits ein Elektromotor mit eingebautem Um­ richter zum Antrieb einer Wälzkolbenpumpe einer Pump­ vorrichtung eingesetzt, so kann die Kühlung des Umrich­ ters und des Elektromotors, die zur Beseitigung der vom Transformator im Umrichter erzeugten Wärme sowie der im Elektromotor erzeugten Reibungswärme erforderlich ist, von einem Kühlgebläse nicht erzielt werden, solange das Kühlgebläse nicht groß genug ist, um eine geeignete Kühlleistung bereitzustellen, so daß in wirksamer Weise die genannte Wärme abgeführt werden kann. Dies hat zur Folge, daß der Elektromotor mit eingebautem Umrichter während des Betriebs der Pumpvorrichtung allmählich er­ wärmt wird. Dadurch werden verschiedene im Elektromotor mit eingebautem Umrichter untergebrachte Gummielemente beansprucht und es kommt zu einer unzureichenden Schmierung verschiedener beweglicher Teile des Elektro­ motors mit eingebautem Umrichter, was eine Verringerung von dessen Standzeit bewirkt. Außerdem wird Wärme vom Elektromotor zur Wälzkolbenpumpe der Pumpvorrichtung übertragen. Dadurch kann die Wälzkolbenpumpe keinen ausreichenden Kompressionsgrad aufweisen. Es erfolgt eine Verschlechterung der Pumpleistung der Pumpvorrich­ tung.

Hinzu kommt, daß zusätzliche Kühlmittel zur Kühlung der Wälzkolbenpumpe und der Übertragungsvorrichtung in Er­ gänzung zum Kühlgebläse des Elektromotors mit eingebau­ tem Umrichter eine Erhöhung der Herstell- und Betriebs­ kosten der Pumpvorrichtung verursachen.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pumpvorrichtung bereitzustellen, die eine moto­ risch angetriebene Pumpe umfaßt und einen wirtschaftli­ chen und wirksamen Betrieb ermöglicht in Reaktion auf eine Änderung der Anforderung zum Pumpen, zum Beispiel entsprechend den Bedingungen in einem geschlossenen Raum, einer Kammer oder einem Behälter.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Pumpvorrichtung mit einer motorisch ange­ triebenen Pumpe bereitzustellen, die in einem eher kleinen Einbauraum aufgestellt werden kann, d. h. die eine geringere Stellfläche an einem Benutzungsort er­ fordert.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Pumpvorrichtung mit motorisch angetriebener Pumpe bereitzustellen, die mit eher geringen Kosten hergestellt und zusammengebaut werden kann, die aber eine sehr zuverlässige Pumpleistung aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgaben wird erfindungsgemäß eine Pumpvorrichtung bereitgestellt mit einer Pumpeinheit und einem elektrischen Antriebsmotor, der über eine Übertragungseinheit an die Pumpeinheit angeschlossen ist, umfassend:

• - einen an den elektrischen Antriebsmotor angebauten und an diesen angeschlossenen Umrichter zur Aufnahme einer elektrischen Antriebsenergie von einer exter­ nen Antriebsenergiequelle zum Antrieb des elektri­ schen Antriebsmotors; und
• - einen Kühlkreislauf, durch den ein Kühlfluid hin­ durch strömen kann, um nacheinander die Pumpeinheit, die Übertragungseinheit, den elektrischen Antriebs­ motor und den Umrichter zu kühlen.

Bei der beschriebenen erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung wird der elektrische Antriebsmotor über den Umrichter mit elektrischer Antriebsenergie versorgt, wobei der Umrichter derart betrieben werden kann, daß die dem elektrischen Antriebsmotor zugeführte elektrische An­ triebsenergie einstellbar verändert werden kann, um da­ durch die Drehgeschwindigkeit der Abtriebswelle des elektrischen Antriebsmotors einstellbar verändern und auf eine gewünschte Geschwindigkeit festlegen zu kön­ nen. Damit kann ein wirtschaftlicher und angepaßter Be­ trieb der Pumpvorrichtung erzielt werden. Da der Um­ richter und der elektrische Antriebsmotor zusammenge­ baut sind, um eine gemeinsame Einheit auszubilden, die der Pumpeinheit benachbart angeordnet werden kann, er­ fordert die gesamte Pumpvorrichtung nur eine kleine Stellfläche am Benutzungsort.

Hinzu kommt, daß bei der erfindungsgemäßen Pumpvorrich­ tung die Pumpeinheit, die Übertragungseinheit, der elektrische Antriebsmotor und der Umrichter andauernd von dem durch den Kühlkreislauf strömenden Kühlfluid gekühlt werden können. Dadurch können Reibungswärme und aufgrund der Kompression eines Fluids, wie zum Beispiel Luft, auftretende Wärme, die von der Pumpeinheit wäh­ rend des Pumpbetriebs erzeugt werden, vom Kühlfluid ab­ geführt werden. In entsprechender Weise kann Reibungs­ wärme, die in der Übertragungseinheit und dem elektri­ schen Antriebsmotor erzeugt wird, mittels des Kühl­ fluids schnell abgeführt werden. Auch Wärme, zum Bei­ spiel Joule'sche Wärme, die im Transformatorschaltkreis des Umrichters erzeugt wird, kann vom Kühlfluid abge­ führt werden. Die entsprechenden Bauteile und Einheiten der Pumpvorrichtung werden folglich nicht erwärmt. Ver­ schiedene aus Gummi hergestellte Teile, die in den ent­ sprechenden Bauteilen und Einheiten der Pumpvorrichtung untergebracht sind, können so sicher vor einer thermi­ schen Abnützung geschützt werden. Es erfolgt auch keine unzureichende Schmierung innerhalb der Pumpvorrichtung, was eine lange zuverlässige Standzeit der Pumpvorrich­ tung zur Folge hat. Auch eine Verringerung des Kompres­ sionsgrades des Fluids kann vermieden werden, so daß gleichbleibend eine hohe Pumpleistung vorliegt.

Der in die Pumpvorrichtung gemäß der vorliegenden Er­ findung eingebaute Kühlkreislauf ist derart angeordnet, daß das Kühlfluid während seines Umlaufes die Pumpein­ heit, die Übertragungseinheit, den elektrischen An­ triebsmotor und den Umrichter gemeinsam kühlen kann. Dies ermöglicht eine wirtschaftlichere Kühlung der Pumpvorrichtung verglichen mit einer Ausgestaltung, bei der die entsprechenden Bauteile und Einheiten separat von einzelnen Kühlkreisläufen gekühlt werden. Die Pump­ vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann somit über eine lange Standzeit bei niedrigen Betriebskosten betrieben werden.

Vorzugsweise ist der Umrichter derart angeordnet, daß er in mechanischem Kontakt mit dem elektrischen An­ triebsmotor steht, so daß die vom Umrichter erzeugte Wärme direkt auf den elektrischen Antriebsmotor über­ tragen wird, der andauernd und gemeinschaftlich vom Kühlfluid im Kühlkreislauf gekühlt wird. Dies hat zur Folge, daß selbst in dem Falle, daß der Kühlkreislauf nicht im Umrichter selbst angeordnet ist, die Kühlung des Umrichters erzielt werden kann. Außerdem ist für den Umrichter kein zusätzliches Kühlgerät, beispiels­ weise ein Kühlgebläse oder Kühlrippen erforderlich. Hinzu kommt, daß eine Vergrößerung der Ausmaße des Um­ richters vermieden werden kann, und dementsprechend kann eine Verringerung in den Herstellungskosten und eine Verkleinerung der Stellfläche für die Pumpvorrich­ tung erzielt werden. Die Installation der Pumpvorrich­ tung an einem Benutzungsort kann somit vereinfacht wer­ den. Die Kontaktfläche des Umrichters und des elektri­ schen Antriebsmotors wird vorzugsweise durch die vom Umrichter erzeugte Wärmemenge festgelegt.

Wird der Umrichter derart angeordnet, daß er in Kontakt steht mit dem elektrischen Antriebsmotor, der die Pump­ einheit antreibt, die aus einer Wälzkolbenpumpe mit mehreren Stützwellen besteht, dann sollte der Umrichter quer zu einer Ebene aufgestellt sein, in der die Stützwellen der Wälzkolbenpumpe angeordnet sind. Sind die Stützwellen der Wälzkolbenpumpe beispielsweise in vertikaler Richtung parallel zueinander in einer Verti­ kalebene angeordnet, dann ist der Umrichter vorzugswei­ se derart angeordnet, daß er mit einem oberen Bereich des elektrischen Antriebsmotors in Kontakt steht, so daß er quer zur Vertikalebene ausgerichtet ist. Sind die Stützwellen der Wälzkolbenpumpe jedoch seitlich parallel zueinander in einer Horizontalebene angeord­ net, dann steht der Umrichter vorzugsweise mit einem Seitenbereich des elektrischen Antriebsmotors in Kon­ takt, so daß er quer zur Horizontalebene ausgerichtet ist. Gemäß dieser Anordnung kann der Umrichter derart positioniert werden, daß er nur einen Raum beansprucht, der zwischen der Wälzkolbenpumpe und dem elektrischen Antriebsmotor ausgebildet ist. Somit kann eine kompakte Anordnung des elektrischen Antriebsmotors, des Umrich­ ters und der Wälzkolbenpumpe erzielt werden.

Insbesondere dann, wenn die Stützwellen der Wälzkolben­ pumpe in vertikaler Richtung parallel zueinander in der Vertikalebene angeordnet sind, kann die Stellfläche der Pumpvorrichtung klein sein, dies ermöglicht es, die Pumpvorrichtung auf einem kleinen Platz anzuordnen.

Die voranstehenden und anderen Ziele, Merkmale und Vor­ teile der vorliegenden Erfindung werden noch deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausfüh­ rungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht einer Pump­ vorrichtung gemäß einer ersten Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Pumpvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform;

Fig. 3 eine Seitenansicht auf die Pumpvorrich­ tung gemäß der ersten Ausführungsform;

Fig. 4 eine Vorderansicht der Pumpvorrichtung entlang der Linie IV-IV in Fig. 3; und

Fig. 5 eine ähnliche Vorderansicht auf eine Pumpvorrichtung gemäß einer zweiten Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 1 ist eine Pumpvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform dargestellt mit einer Grundplatte 1, auf der eine Wälzkolbenpumpe 3 mit einer angebauten Übertragungseinheit 2, ein elektrischer Antriebsmotor 4, eine Steuer- und Regeleinheit 5 und ein Strömungs­ messer 6 montiert sind. Die Wälzkolbenpumpe 3 umfaßt fünf Paare von Rotorelemente (nicht dargestellt), wobei jedes Paar der Rotorelemente eine Pumpstufe ausbildet. Wie am besten aus Fig. 4 deutlich wird, weist die Wälzkolbenpumpe 3 eine drehbare Stützwelle 3a auf, die sich in einer unteren Position der Pumpe 3 horizontal und in axialer Richtung erstreckt, und eine andere drehbare Stützwelle 3b erstreckt sich parallel zur un­ teren Stützwelle 3a in einer oberen Position der Wälz­ kolbenpumpe 3. Die Wälzkolbenpumpe 3 umfaßt ein äußeres Gehäuse, das eine Außenschale ausbildet und fünf axial hintereinander angeordnete Pumpkammern (nicht darge­ stellt) definiert; die miteinander in Strömungsverbin­ dung stehen. Die Stützwelle 3a trägt fünf übliche Ro­ torelemente (nicht dargestellt), die in den fünf Pump­ kammern jeweils gedreht werden können. Die drehbare Stützwelle 3b trägt ebenfalls fünf übliche Rotorelemen­ te (nicht dargestellt), die in den fünf Pumpkammern je­ weils gedreht werden können. In jeder der fünf Pumpkam­ mern stehen die beiden Rotorelemente, die das voranste­ hend genannte Paar von Rotorelemente ausbilden, gegen­ seitig in Eingriff, um eine Pumpwirkung auszubilden, die auf das zu pumpende Fluid ausgeübt werden kann. Die Vielzahl der Paare von Rotorelemente, die drehbaren Stützwellen 3a und 3b und die Pumpkammern bilden näm­ lich einen Pumpmechanismus der Wälzkolbenpumpe 3.

Das voranstehend genannte Gehäuse der Wälzkolbenpumpe 3 definiert außerdem einen Kühlmantel 3c, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, der einen nachstehend be­ schriebenen Pumpkühlkreislauf ausbildet, durch den ein Kühlfluid hindurch strömen und die Wälzkolbenpumpe 3 kühlen kann. Das Gehäuse weist außerdem einen Fluidein­ laß auf, nicht dargestellt, durch den das zu pumpende . Fluid eingeführt werden kann. Der Fluideinlaß steht mit einer ersten der fünf aufeinanderfolgenden Pumpkammern in Verbindung, die am hintersten Teil der Wälzkolben­ pumpe 3 positioniert ist. Das Gehäuse umfaßt außerdem einen Fluidauslaß, nicht dargestellt, durch den das Fluid herausgepumpt wird. Der Fluidauslaß steht mit der fünften der aufeinanderfolgenden fünf Pumpkammern in Verbindung, die am vordersten Teil der Wälzkolbenpumpe 3 der Übertragungseinheit 2 benachbart positioniert ist.

Die Übertragungseinheit 2 ist an einer dem vordersten Ende der Wälzkolbenpumpe 3 benachbarten Stelle an die Wälzkolbenpumpe 3 angebaut und nimmt zwei Steuermecha­ niken auf, die ein Satz zusammenwirkender Übertragungs­ getriebe ausbilden, welche in vertikaler Richtung in­ einander eingreifen. Das vordere Ende der Stützwelle 3a der Wälzkolbenpumpe 3 ist an das in vertikaler Richtung untere Getriebe des Satzes der zusammenwirkenden Über­ tragungsgetriebe angeschlossen, und das vordere Ende der Stützwelle 3b ist an das in vertikaler Richtung obere Getriebe des Satzes der zusammenwirkenden Über­ tragungsgetriebe angeschlossen. Die Übertragungseinheit 2 weist ein äußeres Gehäuse auf, das eine Außenschale ausbildet. Das äußere Gehäuse der Übertragungseinheit 2 definiert einen Kühlmantel 2a, der einen nachstehend beschriebenen Kühlkreislauf ausbildet, durch den das Kühlfluid hindurch strömen kann.

Der elektrische Antriebsmotor 4 ist in axialer Richtung vor der Übertragungseinheit 2 angeordnet und umfaßt ei­ ne nicht dargestellte Ausgangs- oder Antriebswelle, welche über eine Kopplungseinheit (nicht dargestellt) an die untere Steuermechanik der Übertragungseinheit 2 angeschlossen ist. Der elektrische Antriebsmotor 2 um­ faßt ein äußeres Gehäuse, das eine Außenschale ausbil­ det. Das äußere Gehäuse des elektrischen Antriebsmotors 4 umfaßt eine Oberseite, die eine obere Kontaktfläche 4a definiert, wie in Fig. 4 dargestellt. Die obere Kontaktfläche 4a des äußeren Gehäuses des elektrischen Antriebsmotors 4 ermöglicht einen dauernden mechani­ schen Kontakt mit einem Umrichter 7, sofern dieser an die obere Kontaktfläche angebaut und festgelegt ist. Das äußere Gehäuse des elektrischen Elektromotors 4 de­ finiert außerdem einen Kühlmantel 4b, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, zur Ausbildung eines nachste­ hend beschriebenen Motorkühlkreislaufs.

Die Steuereinheit 5 ist axial vor dem elektrischen An­ triebsmotor 4 und benachbart zu diesem angeordnet und mittels elektrischer Verbindungsleitungen an den elek­ trischen Antriebsmotor 4 und den Strömungsmesser 6 an­ geschlossen. Der Strömungsmesser 6 ist auf einer Seite der Steuereinheit 5 positioniert und umfaßt einen Ein­ laßkanal 6a zum Einführen eines Kühlfluids und einen Auslaßkanal 6b zum Rückführen des Kühlfluids. Hierbei sind der Einlaßkanal 6a und der Auslaßkanal 6b an eine Seite angeschlossen. Der Einlaßkanal 6a kann an eine Fluid-Vorratsquelle angeschlossen werden (nicht darge­ stellt) zur Versorgung mit einem Kühlfluid. Der Strö­ mungsmesser 6 ist zur Messung der Stromstärke des Kühl­ fluids vorgesehen, das durch den Einlaßkanal 6a oder den Auslaßkanal 6b fließt. Der Strömungsmesser 6a lie­ fert an die Steuereinheit 5 über die elektrische Ver­ bindungsleitung ein Signal, das das Ergebnis der Mes­ sung angibt. Der Einlaßkanal 6a ist an eine Verbin­ dungsleitung 8 angeschlossen, die zu einer in ein Vor­ derteil des Kühlkreislaufs eingeformten Einlaßöffnung führt, das durch den Kühlmantel 4b innerhalb des Gehäu­ ses des elektrischen Antriebsmotors 4 definiert wird. Der Motorkühlkreislauf des elektrischen Antriebsmotors 4, der durch den Kühlmantel 4b ausgebildet ist, er­ streckt sich in einem Umfangsbereich innerhalb des Ge­ häuses des Antriebsmotors 4 vor und zurück, so daß ein Kühleffekt ausgeübt wird auf alle Bereiche des elektri­ schen Antriebsmotors 4, und ist schließlich an eine Auslaßöffnung angeschlossen, die in einer der Rückseite des Gehäuses des elektrischen Antriebsmotors 4 benach­ barten Stellung eingeformt ist, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt. An der Ausgangsöffnung des Gehäuses des elektrischen Antriebsmotors 4 ist der Motorkühl­ kreislauf an eine Verbindungsleitung 9 angeschlossen, de zu einer Einlaßöffnung der Übertragungseinheit 2 führt, d. h. zu einem Einlaßende des Übertragungskühl­ kreislaufs, der durch den Kühlmantel 2a der Übertra­ gungseinheit 2 ausgebildet ist. Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, bildet der Übertragungskühlkreislauf der Übertragungseinheit 2a ein erstes, nach oben ge­ richtetes Teilstück, das entlang einer Seite des Gehäu­ ses verläuft, ein zweites seitliches Teilstück, das entlang einer Oberseite des Gehäuses verläuft, und ein drittes nach unten gerichtetes Teilstück, das entlang der Außenseite des Gehäuses der Übertragungseinheit verläuft. Das dritte Teilstück des Kühlkreislaufs der Übertragungseinheit 2 ist an eine Einlaßöffnung der Wälzkolbenpumpe 3 angeschlossen, d. h. an ein Einlaßende des Kühlkreislaufs, der durch den Kühlmantel 3a ausge­ bildet ist. Der Pumpkühlkreislauf der Wälzkolbenpumpe 3 bildet ein erstes Teilstück, das sich rückseitig von der Einlaßöffnung zu einer ersten Endstellung er­ streckt, die der ersten Stufe der Pumpkammern der Pumpe 3 benachbart angeordnet ist. Ein zweites Teilstück er­ streckt sich nach oben von der ersten Endposition des ersten Teilstücks zu einer zweiten Endposition, die der Oberseite der Pumpe 3 benachbart angeordnet ist, ein drittes Teistück erstreckt sich seitlich von der zwei­ ten Endposition des zweiten Teilstücks in Richtung auf eine dritte Endposition, die einer Seitenwand der Pumpe 3 benachbart angeordnet ist. Ein viertes Teilstück er­ streckt sich nach unten von der dritten Endposition des dritten Teilstücks zu einer vierten Endposition, die einem Boden der Pumpe 3 benachbart angeordnet ist. Ein fünftes Teilstück erstreckt sich von der vierten Endpo­ sition des vierten Teilstücks zu einer fünften Endposi­ tion, die in einem vorbestimmten Abstand von der voran­ stehend genannten vierten Endposition angeordnet ist, und wiederholt einen ähnlichen Verlauf wie die ersten bis fünften Teilstücke, so lange bis der Kühlkreislauf eine Auslaßöffnung erreicht, die an einer der Vorder­ seite der Wälzkolbenpumpe 3 benachbarten Stellung aus­ gebildet ist. An der Auslaßöffnung ist der Kühlkreis­ lauf der Wälzkolbenpumpe an eine Verbindungsleitung 10 angeschlossen, die sich bis zum Auslaßkanal 6b des Strömungsmessers 6 erstreckt. Es sollte verständlich sein, daß der Kühlkreislauf der Wälzkolbenpumpe 3 der­ art angeordnet sein kann, daß er andere als die voran­ stehend beschriebenen ersten bis fünften Teilstücke ausbildet, sofern der Kühlkreislauf nur in der Lage ist, eine Kühlwirkung auf alle Bereiche der Wälzkolben­ pumpe 3 auszuüben. Es sollte außerdem verständlich sein, daß der Kühlkreislauf, der von den Wassermänteln 4b, 2a und 3c, den Einlaß- und Auslaßkanälen 6a und 6b und den Verbindungsleitungen 8 bis 10 ausgebildet wird, derart angeordnet ist und sich derart erstreckt, daß eine Kühlwirkung sowohl auf den elektrischen Antriebs­ motor 4 als auch den Umrichter 7, die Übertragungsein­ heit 2 und die Wälzkolbenpumpe 3 durch Verwendung eines gemeinsamen Kühlfluids ausgeübt werden kann.

Wird bei der beschriebenen Pumpvorrichtung ein Anlaß­ schalter der Steuereinheit 5 betätigt, so wird der elektrische Antriebsmotor 4 vom Umrichter 7 mit elek­ trischer Energie versorgt. Somit kann die Abtriebswelle des elektrischen Antriebsmotors 4 mit einer Drehge­ schwindigkeit gedreht werden, die entsprechend dem Be­ trieb des Umrichters 7 verändert werden kann. Der Um­ richter 7 trägt somit dazu bei, eine Vergeudung elek­ trischer Energie, die zum Antrieb des elektrischen An­ triebsmotors 4 verwendet wird, zu verhindern. Die Wälz­ kolbenpumpe 3 wird über die Übertragungseinheit 2 vom elektrischen Antriebsmotor 4 drehend angetrieben, so daß die Paare von Rotoren in den aufeinanderfolgenden Pumpkammern in Rotation versetzt werden. Ein zu pumpen­ des Fluid, zum Beispiel Luft, wird folglich vom Fluid­ einlaß in die eine erste Stufe ausbildende Pumpkammer eingesaugt und wird nacheinander in den eine zweite bis eine fünfte Stufe ausbildenden Pumpkammern komprimiert und schließlich über den Fluidauslaß aus der die fünfte Pumpstufe ausbildenden Pumpkammer herausgepumpt. Wird die Pumpvorrichtung an einen geschlossenen Raum oder eine geschlossene Kammer angeschlossen, so kann die ge­ schlossene Kammer evakuiert werden, um eine Unterdruck­ kammer auszubilden.

Da die Pumpvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform mit einem an den elektrischen Antriebsmotor angebauten Umrichter ausgerüstet ist, kann die Pumptätigkeit der Wälzkolbenpumpe 3 einstellbar verändert werden, indem die Drehgeschwindigkeit des elektrischen Antriebsmotors verändert wird. Soll in der geschlossenen Kammer für eine nennenswerte Zeitspanne ein gleichbleibendes Un­ terdruckniveau aufrechterhalten werden, so kann die Pumpvorrichtung einstellbar ihre Pumptätigkeit verrin­ gern, um das geforderte Unterdruckniveau aufrechtzuer­ halten. Folglich wird eine Vergeudung elektrischer Energie verhindert, dies trägt zu einer wirtschaftli­ chen Betriebsweise der Pumpvorrichtung bei. Günstiger­ weise kann die Pumpvorrichtung außerdem dazu benutzt werden, einen geschlossenen Raum oder eine Kammer abzu­ pumpen, um innerhalb kurzer Zeit in der geschlossenen Kammer ein gewünschtes Unterdruckniveau einzurichten.

Während des Pumpbetriebs der Pumpvorrichtung werden der elektrische Antriebsmotor 4, der Umrichter 7, die Über­ tragungseinheit 2 und die Wälzkolbenpumpe 3 in gleicher Weise gekühlt durch die Zufuhr eines gemeinsamen Kühl­ fluids aus einer einzigen Fluid-Versorgungsquelle. Folglich kann Wärme, zum Beispiel Reibungswärme, Jou­ le'sche Wärme und Kompressionswärme, die in den Einhei­ ten der Pumpvorrichtung erzeugt werden, in gleichblei­ bender und ausreichender Weise abgeführt werden, so daß ein Erwärmen der jeweiligen Einheiten verhindert wird. Somit wird vermieden, daß sich aus Gummi gebildete Tei­ le, die in den jeweiligen Einheiten der Pumpvorrichtung untergebracht sind, thermisch abnützen. Außerdem wird eine unzureichende Schmierung des elektrischen An­ triebsmotors 4, der Übertragungseinheit 2 und der Wälz­ kolbenpumpe 3 verhindert. Dementsprechend können eine zuverlässige Betriebsweise und eine lange Standzeit der Pumpvorrichtung garantiert werden, wobei sie eine gute Pumpleistung aufweist, indem ein hoher Kompressionsgrad für ein Fluid, wie zum Beispiel Luft, aufrechterhalten wird.

Da der Umrichter 7 derart angeordnet ist, daß er in me­ chanischem Kontakt steht mit der Oberseite des elektri­ schen Antriebsmotors 4, wird die im Umrichter 7 erzeug­ te Wärme zuverlässig an den elektrischen Antriebsmotor übertragen, der mittels des Kühlfluids, welches durch den Kühlkreislauf fließt, vollständig gekühlt wird. Selbst dann, wenn der Umrichter 7 weder einen einge­ formten Kühlkreislauf noch ein zusätzliches Kühlgerät, wie zum Beispiel ein Kühlgebläse oder Kühlrippen, auf­ weist, kann somit der Umrichter 7 selbst angemessen ge­ kühlt werden über den elektrischeh Antriebsmotor 4. Dies hat zur Folge, daß das Ausmaß und die Form des Um­ richters 7 verringert werden kann. Darüber hinaus kön­ nen die Herstellkosten beider gesamten Pumpvorrichtung verringert werden sowie die Stellfläche, die zum Ein­ richten der Pumpvorrichtung am Benutzungsort erforder­ lich ist.

Der Einsatz eines zirkulierenden, gemeinsamen Kühl­ fluids zur Kühlung der Bauteile der Pumpvorrichtung, d. h. des elektrischen Antriebsmotors 4, des Umrichters 7, der Übertragungseinheit 2 und der Wälzkolbenpumpe 3, kann zu einer beträchtlichen Reduzierung der Herstel­ lungskosten der Pumpvorrichtung beitragen verglichen mit einer Ausgestaltung, bei der die jeweiligen Bautei­ le der Pumpvorrichtung unabhängig voneinander mittels jeweiliger Kühlmittel gekühlt werden.

Da die drehbaren Stützwellen 3a und 3b der Wälzkolben­ pumpe 3 in einer Vertikalebene parallel zueinander aus­ gerichtet sind und da der Umrichter 7 derart angeordnet ist, daß er mit der Oberseite des elektrischen An­ triebsmotors 4 in Kontakt steht, kann der Umrichter 7 in einem Zwischenraum (Vertiefung) montiert werden zwi­ schen der Wälzkolbenpumpe 3 und dem elektrischen An­ triebsmotor 4. Beim Zusammenbau der Pumpvorrichtung ge­ mäß der ersten Ausführungsform kann ein Raum zuverläs­ sig ausgenutzt werden, so daß die Stellfläche der Pump­ vorrichtung verringert werden kann. Die Einrichtung der Pumpvorrichtung an einem bestimmten Ort wird somit ver­ einfacht.

In Fig. 5 ist eine Pumpvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Diese umfaßt dieselben Baueinheiten 2 bis 6 wie die Pumpvorrichtung der ersten Ausführungsform. Die Wälz­ kolbenpumpe 3 ist jedoch auf der Grundplatte 1 derart montiert, daß ihre drehbaren Stützwellen 3a und 3b seitlich parallel zueinander angeordnet sind und in ei­ ner Horizontalebene liegen. Außerdem ist der Umrichter 7 derart angeordnet, daß er in direktem Kontakt mit ei­ ner Seite des elektrischen Antriebsmotors 4 steht. Die Kontaktebene 4a, in der der Umrichter 7 und der elek­ trische Antriebsmotor 4 in Kontakt miteinander stehen, bildet eine Vertikalebene.

Es wird aus Fig. 5 deutlich, daß die Pumpvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform bezogen auf die Ver­ tikale ein geringeres Ausmaß aufweist als die Pumpvor­ richtung der ersten Ausführungsform. Die Pumpvorrich­ tung der zweiten Ausführungsform ist folglich dazu ge­ eignet, an einem Benutzungsort installiert zu werden, an dem die Höhe der Pumpvorrichtung auf eine erheblich geringere Höhe begrenzt werden muß, obgleich die Stell­ fläche der Pumpvorrichtung größer sein kann als bei der Pumpvorrichtung der ersten Ausführungsform. Im übrigen ist der Aufbau und die Anordnung der Pumpvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform derselbe wie bei der Pumpvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.

Aus der voranstehenden Beschreibung der beiden bevor­ zugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird deutlich, daß die erfindungsgemäße Pumpvorrichtung eine zuverlässige Pumpvorrichtung darstellt, die über eine lange Standzeit eine wirksame Pumpleistung ausbil­ det aufgrund der Ausbildung eines Kühlkreislaufs, der es einer gemeinsamen Kühlflüssigkeit ermöglicht, alle Baueinheiten der Pumpvorrichtung zu kühlen, einschließ­ lich einer Pumpeinheit, eines elektrischen Antriebsmo­ tors, eines Umrichters und einer zwischen dem elektri­ schen Antriebsmotor und der Pumpeinheit angeordneten Übertragungseinheit. Außerdem kann die Pumpvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auf einfache Weise an einem Benutzungsort installiert werden aufgrund der Tatsache, daß die Stellfläche für die Pumpvorrichtung ziemlich klein sein kann. Hinzu kommt, daß die Pumplei­ stung der Pumpeinheit zur Anpassung an geänderte Pump­ anforderungen einstellbar verändert werden kann, da die Pumpvorrichtung der vorliegenden Erfindung einen Um­ richter aufweist, der an den für den Antrieb der Pump­ einheit vorgesehenen elektrischen Antriebsmotor ange­ baut ist.

Ein Fachmann kann eine Vielzahl von Änderungen und Mo­ difikationen der beschriebenen Ausführungsformen vor­ nehmen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, wie er in den beiliegenden Ansprüchen festgelegt ist.

Claims (9)

1. Pumpvorrichtung umfassend:

• 1. eine Pumpeinheit (3) mit einem Gehäuse zur Aufnahme eines Pumpmechanismus, einem Fluid­ einlaß zum Einführen eines zu pumpenden Fluids und einem Fluidauslaß zum Ausgeben des Fluids;
• 2. einen an die Pumpeinheit (3) angeschlossenen elektrischen Antriebsmotor (4) zum Antrieb des Pumpmechanismus über eine Übertragungseinheit
• 3. einen an den elektrischen Antriebsmotor (4) angebauten und an diesen angeschlossenen Um­ richter (7) zur Aufnahme elektrischer Energie aus einer externen Energiequelle zum Antrieb des elektrischen Antriebsmotors (4); und
• 4. ein Kühlkreislauf (6a, 6, 8, 4b, 9, 2a, 3c, 10, 6b), durch den ein Kühlfluid hindurch strömen kann, um nacheinander die Pumpeinheit (3), die Übertragungseinheit (2), den elektri­ schen Antriebsmotor (4) und den Umrichter (7) zu kühlen.

2. Pumpvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Umrichter (7) derart angeordnet ist, daß er mit dem elektrischen Antriebsmotor (4) in mechanischem Kontakt steht.

3. Pumpvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Umrichter (7) in einem Zwi- . schenraum zwischen dem elektrischen Antriebsmotor (4) und der Pumpeinheit (3) angeordnet ist, wobei der elektrische Antriebsmotor (4) und die Pump­ einheit (3) mechanisch miteinander verbunden sind.

4. Pumpvorrichtung nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühl­ kreislauf zumindest folgendes umfaßt:

• 1. einen Einlaßkanal (6a) zum Einströmen des Kühlfluids in den Kühlkreislauf aus einer ex­ ternen Fluidquelle;
• 2. einen Auslaßkanal (6b) zum Ausströmen des Kühlfluids aus dem Kühlkreislauf;
• 3. einen Motorkühlkreislauf (4b), der von einem Kühlmantel eines Gehäuses des elektrischen An­ triebsmotors (4) ausgebildet ist;
• 4. einen Übertragungskühlkreislauf (2a), der von einem Kühlmantel eines Gehäuses der Übertra­ gungseinheit (2) ausgebildet ist;
• 5. einen Pumpkühlkreislauf (3c), der von einem Kühlmantel eines Gehäuses der Pumpeinheit (3) ausgebildet ist; und
• 6. einen Satz Verbindungsleitungen (8, 9, 10), die nacheinander den Einlaßkanal (6a), den Mo­ torkühlkreislauf (4b), den Übertragungskühl­ kreislauf (2a), den Pumpkühlkreislauf (3c) und den Auslaßkanal (6b) miteinander verbinden.

5. Pumpvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kühlkreislauf einen Strömungs­ messer (6) umfaßt zum Messen der Stromstärke des durch den Kühlkreislauf hindurch strömenden Kühl­ fluids.

6. Pumpvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Strömungsmesser (6) den Einlaß­ kanal (6a) und den Auslaßkanal (6b) aufweist.

7. Pumpvorrichtung nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpein­ heit (3), die Übertragungseinheit (2), der elek­ trische Antriebsmotor (4) und der Umrichter (7) auf einer gemeinsamen Grundplatte (1) montiert sind.

8. Pumpvorrichtung nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpein­ heit eine Wälzkolbenpumpe (3) umfaßt.

9. Pumpvorrichtung nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpvor­ richtung eine Steuereinheit (5) aufweist zur Steuerung des Betriebs des elektrischen Antriebs­ motors (4), wobei die Steuereinheit (5) an der gemeinsamen Grundplatte (1) montiert ist.