CN100460680C - 具有集成驱动器的偏心螺杆泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种偏心螺杆泵，它包括定子(2)、在该定子中旋转的转子(1)以及用于驱动该转子的驱动电机。该驱动电机的电枢(3)与该转子非旋转地连结在一起，并且在偏心轨道上于圆柱形罐(5)内旋转。用于驱动转子的转矩由定子绕组(4)产生。

Description

具有集成驱动器的偏心螺杆泵
技术领域
本发明涉及诸如尤其用于传送高粘度介质或介质与固体的混合物的螺杆泵或偏心螺杆泵。
背景技术
现有技术中的偏心螺杆泵通常具有固定的外部定子和在该定子中运转的转子。转子通常由通过万向轴或挠性轴连接到转子的外部电动机驱动。在以下描述中，不再对螺杆泵和偏心螺杆泵作进一步的区分，因为这对形成本发明基础的原理没有任何作用。
但是，已知的偏心螺杆泵具有较长的整体形状，并且因为在电机、万向轴和泵中具有大量活动零件，所以需要保养维护。另外，在这样的布置中，在泵的至少一侧上，需要对万向轴的密封。
DE 102 51 846 A1中的布置提供了对此的实质改进。其中，偏心螺杆泵的转子同时又是电机的一部分。因此，尤其可以省略万向轴。该布置的缺点是，只有装配有昂贵的磁性材料的特殊转子才可以使用。而且，由于定子的螺旋形布置，获得相对复杂的定子绕组，而这也会使制造成本相对较高。
DE 43 13 442 A1中介绍了另一种解决方法。例如，如其中的图24所公开，提供了这样一种偏心螺杆泵，它具有弹性定子和由电磁联轴节驱动的转子。由于该布置，可以使用简单的轴承来安装该电磁联轴节，因为螺杆的运动由弹性定子补偿。因为不带护套的定子具有高弹性，所以这些泵不适合高压力。
EP 0 357 317 B1公开了这样一种电机，它与偏心螺杆泵结合同时实现旋转运动和提升运动。其中，也使用不带护套的弹性定子来补偿螺杆的偏心运动。因此，该泵不适合高压力。
发明内容
本发明的目的是构型一种偏心螺杆泵，其构型方式使得可以在没有用于延长泵的整体形状的额外构件且没有轴密封和轴承的情况下提供驱动泵所需的转矩，同时该泵还适合于高压力。
根据本发明，提供一种偏心螺杆泵，包括定子和在所述定子中运转的转子以及连接到所述转子用以驱动所述转子的驱动电机，所述驱动电机包括定子绕组和电枢，所述电枢构造成近似圆柱形的电枢，并且在近似圆柱形的罐内于偏心轨道上旋转，所述定子绕组布置在所述罐上，其中，所述电枢和所述转子刚性连接在一起。
由于这样的布置，得以采用极其节省空间的方式将驱动器和泵集成在单个单元内。同时，机械构造得到大大简化。因此，无需易损坏的万向轴，因为转子完全封闭在包括定子和相连线路的系统中运转。从转子到系统外的各点之间，无需任何连接或接触。因此，由转子和定子组成的该泵可以用凸缘安装在现有管子中，而无需额外的连接和轴密封。
由于根据本发明的布置，也可以省略诸如万向轴或挠性轴之类的用于将驱动电机的中心旋转变换为转子的偏心运动的转化部件。
附图说明
下文参照附图利用示范性实施例描述本发明，但不限制一般性的发明想法。
图1是示出了根据本发明的一般形式的装置的示意图。
图2是示出了根据本发明的一般形式的装置的透视图。
图3示出了根据本发明的带有第二电枢的装置。
图4是根据本发明的带有第二电枢的装置的透视图。
具体实施方式
图1是示出了根据本发明的装置的垂直于旋转轴的截面的示意图。偏心螺杆泵具有转子1，该转子1在定子2内运动。转子1刚性连接至电枢3。该电枢在罐5内于偏心轨道上旋转。在此情况下，将要传送的介质穿过罐5。提供了至少一个定子绕组4，以便产生转矩。在该示范性实施例中，该定子绕组集成在罐内，但也可以优选地将它布置在罐外，且因为使其位于介质外。但是，也可以视情况将它集成在罐中，例如灌装式。该定子绕组包括个别线圈。可视情况通过控制单元为这些线圈提供电流。
优选提供指示转子或电枢相对于定子或罐的精确位置的位置传感器，以便正确控制线圈。例如，可以通过或借助于集成在转子内的磁体来实施该位置传感器。
图2示出了之前示出的布置的透视图。
图3示出了根据本发明的带有第二电枢3a的另一装置。该第二电枢布置在与第一电枢相反的转子一端。因此，为该第二电枢分配了第二罐5a和第二定子绕组4a，以便产生转矩。在该布置中，如果将两个电枢构造成使得它们产生相互指向的轴向推力以便将两个电枢和转子固定在预定位置，那么将具有优势。为此目的，可有利地将这两个电枢构造成至少略微为锥形。
图4示出了之前示出的布置的透视图。
在本发明的一个尤其有利的实施例中，提供了第二电枢3a作为近似圆柱形的电枢3。该第二电枢3a设置在与电枢3相反的转子1一端。该第二电枢3a刚性连接至转子1，因而也在第二罐5a内于偏心轨道上旋转。该第二罐5a同样由第二定子绕组4a包围，或包含第二定子绕组4a。
本发明的另一个有利实施例在于，将包括电枢3和定子绕组4的电机实施为磁阻电机的形式。为此目的，定子绕组4具有用于产生旋转磁场的线圈。位于电枢内的是一个由磁导或软磁材料(如铁)制成的优选为齿形的零件。在此情况下，各齿根据磁场对准。因此，通过磁场的旋转，可以实现转子的旋转。
提供了控制单元用以控制定子绕组4的相应零件。这现在控制着流过定子绕组4的电流，它所采用的控制方式是，为了产生转矩，优选将通量引导穿过那些与电枢3的表面相距最近的罐5区域。
优选提供指示转子或电枢相对于定子的精确位置的位置传感器，以便正确控制线圈。例如，可以使用集成在转子中的磁体来实施该位置传感器。
在本发明的另一个有利实施例中，将电机设计成异步电机的形式。为此目的，将电枢3实施为电阻电枢，优选实施为短路电枢。此外，在定子绕组4中提供了用于产生旋转场的绕组。该旋转场在转子绕组中或在导电转子结构中诱导电压，由此取决于绕组或导电转子结构的电阻而产生相应电流。这些电流又产生磁场，且因此产生转矩。提供了可选控制电路，有利为频率变换器，用以控制绕组产生可变频率的相移信号，从而产生具有所需旋转频率的旋转场。
可以视情况在转子1中提供用于容纳转子绕组的凹槽(未示)。
本发明的一个不同实施例提供了这样一种结构，其中优选在电枢3中提供可供介质流过的轴向孔(未示)。因此，不再需要用于介质的转向通道。由此获得尤其紧密且节省空间的结构布置。
在本发明的另一个有利实施例中，将电枢3中的磁性组件或永磁体以及定子中的线圈布置成使得在转子1上沿轴向施加预定力。如果该轴向力抵消具有相同强度的泵压力，那么尤其有利。优选用于监测转子位置的是位置控制器，它使用至少一个位置传感器来控制转子的位置。
本发明的另一个实施例提供了可因轴向力而沿轴向发生偏移的转子1。通过该偏移性，可以使发动泵时的起步转矩减小。类似地，例如，泵出口可因而由转子本身封闭。或者，阀体也可自然地由转子的轴向运动致动。尤其在计量泵的情况下，这允许进行尤其精密的计量，而不会超出。
在本发明的另一个有利实施例中，电枢1中的线圈的极性与用于将转矩传递给转子1的线圈的极性相反。由于该可控的反极性，在转子中1产生这样一种力，该力沿与抽运介质的流向相反的方向作用，且因而补偿或减小由介质在转子前侧上所产生的液压力。可以根据所产生的传送压力可变地调节具有相反极性的线圈的所需数量。

Claims (13)

1.一种偏心螺杆泵，包括定子(2)和在所述定子中运转的转子(1)以及连接到所述转子(1)用以驱动所述转子的驱动电机，所述驱动电机包括定子绕组(4)和电枢(3、3a)，所述电枢构造成近似圆柱形的电枢，并且在近似圆柱形的罐(5)内于偏心轨道上旋转，所述定子绕组(4)布置在所述罐上，其中，所述电枢和所述转子刚性连接在一起。
2.如权利要求1所述的偏心螺杆泵，其特征在于，第二电枢(3a)作为近似圆柱形的电枢布置在与电枢(3)相反的所述转子(1)的一端，并且在近似圆柱形的罐(5a)内于偏心轨道上旋转，第二定子绕组(4a)布置在该罐上。
3.如权利要求1所述的偏心螺杆泵，其特征在于，各自具有跟踪电枢(3)的多个转子(1)布置在电枢和转子链中。
4.如权利要求2所述的偏心螺杆泵，其特征在于，各自具有跟踪电枢(3)的多个转子(1)布置在电枢和转子链中。
5.如权利要求1至4中任一项所述的偏心螺杆泵，其特征在于，在所述电枢(3)中设有永磁体、磁阻磁体或软磁材料。
6.如权利要求1至4中任一项所述的偏心螺杆泵，其特征在于，提供了控制单元，所述控制单元依据所述电枢(3)的位置采用使得在所述转子上施加转矩的方式控制所述定子绕组(4)的相应零件，其中，将磁通量引导穿过与所述电枢(3)的表面相距最小距离的所述罐(5)的那些区域。
7.如权利要求1至4中任一项所述的偏心螺杆泵，其特征在于，所述电枢(3)具有可供介质流过的孔。
8.如权利要求1至4中任一项所述的偏心螺杆泵，其特征在于，在所述电枢(3)中，采用使得在所述转子(1)上施加预定轴向力的方式布置永磁体及另外的定子绕组(4)。
9.如权利要求8所述的偏心螺杆泵，其特征在于，在所述电枢(3)中，分组布置永磁体或定子绕组(4)，其中，各个组的轴向力沿相反的方向作用在所述转子上。
10.如权利要求9所述的偏心螺杆泵，其特征在于，所述转子可因所述轴向力而沿轴向发生偏移。
11.如权利要求9所述的偏心螺杆泵，其特征在于，施加额外的轴向力，或做额外的轴向运动，以便降低发动所述泵时的起步转矩。
12.如权利要求9所述的偏心螺杆泵，其特征在于，利用额外的轴向运动来封闭所述泵的出口或来致动阀体。
13.如权利要求9所述的偏心螺杆泵，其特征在于，利用额外的轴向运动来封闭所述泵的出口或来致动阀体。
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