CN101803150A - 用于泵机组的驱动电机的套管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于泵机组的驱动电机的套管，其中，套管(22)的至少一部分由塑料(52)制成，至少套管(22)中的部分塑料(52)通过分布在塑料(52)中的单独的纤维(32)得到强化，其中，套管(32)的至少一层(35)中的纤维(32)限定为沿着相对于该套管(22)纵轴线(Z)的周向分布。本发明还涉及一种制造这种套管的方法。

Description

用于泵机组的驱动电机的套管
技术领域
本发明涉及一种用于泵机组的驱动电机的套管(Spaltrohr)，以及制造该套管的方法。这种泵机组，例如，可以是供热循环泵机组。
背景技术
这种泵机组的驱动电机一般采用湿式电动机。其中，套管设置在定子空间和转子空间之间，将充满液体的转子空间与干燥的定子空间分开。迄今为止，这种套管大多数都是由金属制成的。这种金属套管的缺点在于它损害了定子和转子之间的磁场。基于上述原因，优选使用电绝缘的套管，例如塑料套管。但是，塑料套管的问题在于，要确保在较高的泵压力下其具有所期望的抗压强度。为此，套管必须具有一定的最小厚度。然而，随着套管在径向上厚度的增加，定子和转子之间的间距将加大，这将导致驱动电机的效率恶化。
因此，本发明的目的在于提供一种改进的驱动电机的套管，使它能够尽可能少的影响定子和转子之间的磁场；另外，套管能够尽可能的薄，从而减小定子和转子之间的距离。
具有权利要求1所述特征的套管，以及具有权利要求11所述特征的套管的制造方法，实现了上述目的。附属权利要求、说明书以及附图给出了本发明的优选实施例。
发明内容
根据本发明的套管的至少一部分由塑料制成。优选使用抗压强的材料制造所述的塑料，即使用能确保套管的机械强度的材料制造塑料。在塑料中可以使用强化元素，特别是纤维，而这种强化元素同样是由塑料或其他适用的材料制造。因此也可以将塑料复合材料作为塑料使用。另外，可以优选在套管的内侧和外侧涂覆金属层，从而形成密封套管。
根据本发明，至少套管中的一部分塑料通过分布在塑料中的一根根纤维得到强化。这种单独的纤维是指随机分布在塑料中的纤维，而不是相互连接成纺织品的纤维。这种纤维可以在加工，即注塑之前与塑料混合，从而通过注塑来加工由塑料和纤维组成的混合物，也就是将这种混合物制成套管的形状。如果纤维也随机地，优选均匀地分布在整个塑料中，然而这并不意味着它们是随机取向的。根据本发明，在套管的至少一层中的纤维限定为沿相对于定子纵轴的圆周方向分布。因此，所述单独的纤维在塑料的这一层中沿圆周方向或定子纵轴线的切线方向伸展。特别在套管的区域当中，纤维基本上围绕套管的纵轴线形成圆柱形。在这一区域中，纤维的周向分布的优点在于，套管因此通过纤维特别沿圆周方向得到了强化。在这个方向，纤维可以克服作用于套管内侧的压力，即给予材料必需的抗拉强度以承受这样的压力。还有一种可能，即纤维沿径向越过套管的整个厚度并以上述方法限定沿圆周方向分布。但是，套管也有可能沿径向看被设计成多层的，并且以上述方法分布的纤维只出现在一层或个别几层中。在其他层中的纤维或是限定沿其他方向分布，或是随机分布。
在壁厚较小时，套管通过纤维分布可以实现较大的强度。
所述纤维可以例如是碳纤维、玻璃纤维、金属纤维或芳纶纤维，但也可以例如是自然纤维，如麻、棉花或蚕丝。
优选套管的塑料具有至少两个相互毗连的层，其中，纤维在一层中沿周向分布，在第二个毗连的层中沿着与套管的纵轴线相关的轴向分布。所述的两个层沿径向看是上下重叠放置和彼此毗连的。所述的层在套管的圆柱形部分伸展，因此同样以圆柱形的形状重叠放置。如果套管在轴向端部呈锅底状，即具有封闭的底部，则根据本发明，纤维在那里可以在至少一层中沿圆周方向伸展。对于被设计为多层的情况，纤维可以至少在下一层中在底部沿径向伸展。而位于套管圆周部件中的纤维则正是在这一层中沿轴向伸展。通过由此所引起的在两个相互毗连的层中纤维的交叉分布，不仅沿轴向，还沿圆周方向，或在底部不仅沿圆周方向，还沿径向实现了套管的强化。
接下来，优选塑料具有至少三层，其中，纤维在中间层沿周向分布，纤维在毗连的外层以上述的方法沿轴向分布。在套管有底部的情况下，相应的在底部两个外层中纤维沿径向分布，而在中间层纤维则沿圆周方向分布。因此，优选建立外层、边缘层和具有较小层厚的中间层。由此就可以在圆周方向实现更大的强化。
根据另一个优选的实施方式，套管在至少一个轴向端部设计为开口的，并且在那里具有径向向外的凸缘，其中，至少在塑料的一层中的纤维相对于套管的纵轴线径向分布在凸缘中。通过所述的凸缘，套管以后可以固定在定子壳体上，或者与定子壳体产生深度的接触，以便于相对转子空间密封定子空间。通过纤维在凸缘中的径向分布，凸缘沿径向被强化，从而可以特别沿此方向发送或接受力。可以选择或附加另一种可能，在凸缘的一部分或一层中，纤维沿切线或周向分布。
根据本发明的另一个特别的实施方式，套管具有由预应力材料构成的外覆盖层和由塑料构成的内覆盖层，塑料通过分布在其中的单独的纤维得到强化，其中，在内覆盖层的至少一层中的纤维利用上述的方法限定为沿相对于定子纵轴线的圆周方向分布。由预应力材料构成的外覆盖层为套管和较小的壁厚提供了额外的强度。特别在套管的圆柱形部分中，通过外覆盖层可以产生周向拉应力，也可能产生轴向拉应力，拉应力用于抵消内覆盖层中的压应力和径向向内作用于内覆盖层上的压力。通过这样的设置可以相互防止内覆盖层和外覆盖层的脱落。此外，所述的压力反作用于来自内部作用于套管上的流体压力。也可以防止由于外覆盖层的预应力而在内覆盖层出现裂纹，并因此提高了套管的紧密度。
所述材料的预应力可以通过有弹性可伸展的材料来实现，在注入内覆盖层的塑料之前或期间对这种材料进行拉伸。由于所述材料在基于弹性而拉伸后将趋于再次回到起始位置，因此在与内覆盖层连接后将在材料中得到所希望的应力。经过足够大的拉伸，当内覆盖层的材料经冷却而收缩后也可以保持这种应力。另外，在注入内覆盖层的塑料材料之前和期间，对外覆盖层的材料的拉伸可以选择为，使得这种拉伸具有与固化时内覆盖层的塑料材料的收缩相比较大的值。通过这种方法，也可以在内覆盖层的塑料固化后保持外覆盖层材料的预应力。
利用上述方法，将在内覆盖层的塑料中纤维的分布与预张的外覆盖层的设置相结合，可以生产出特别牢固同时特别薄的套管。
根据另一种优选的实施方式，在套管的塑料中浇注支架或支架保持件(Lagerhalter)，支架用于安放转子，支架保持件用于接收安放转子的支架。通过这方法可以简化泵机组的装配，因为支架或用于安放支架的支架保持件可以在生产套管时直接限制性定位或固定在套管中。支架和支架保持件优选用具有大于套管塑料的硬度和/或刚度的材料制成，尤其用金属制成。因此，支架或支架保持件能够具有必需的强度，以确保无磨损的安放。
接下来优选为支架或支架保持件的至少一个与套管的塑料相接触的表面配备表面结构，特别是宏观结构(Makro-Strukturierung)或微观结构(Mikro-Strukturierung)。这种结构能够更好地与塑料接触或接合。理想状态下可以在塑料和支架或支架保持件之间实现形式配合的接合，其中，塑料与表面上的结构接合。通过相应的粗糙化处理也可以实现塑料材料在表面较好的粘附。这种结构或者如Mikro-结构一样设计的非常小，或者如Makro-结构一样设计的非常大。Makro-结构可以例如通过支架的圆锥形设计来实现，或者以其他的方法通过形成底切来实现宏观结构。所以支架或支架保持件的部件可以设计为，使得它们可以被塑料从后面抓住。
在表面可以特别的形成凸起、凹陷和/或孔。例如可以通过加工产生这种结构。表面也可以利用激光束或电子束处理成这种类型，以形成凹陷或凸起，这导致与周围的塑料相互连接。
根据一种优选的实施方式，在支架或支架保持件中构成槽口或通道，槽口或通道沿平行于套管纵轴线的方向在支架或支架保持件的轴向长度上伸展。槽口用于使套管内部的液体可以在周围冲刷支架或支架保持件。由此可以实现，使所有的部件通过环绕流动的液体保持在同样的温度，从而避免热应力。另一方面，可以通过环绕流动的液体使支架冷却。必要时液体还可以用于润滑支架。
此外，本发明涉及一种制造用于泵机组的驱动电机的套管的方法，特别是用于制造以上所述的套管的方法。
按照根据本发明的方法，套管的至少一部分是由塑料用注塑法制成，其中，为了强化的目的，塑料在被注塑之前与单独的纤维混合。此时，纤维优选均匀地分布在塑料材料中。随后，其中分布有纤维的液态塑料被引入或注入注塑模具中。注塑模具限定了待制造的套管的形状。在引入塑料期间和/或之后，注塑模具的内部成型件相对于注塑模具的外部成型件旋转。此时，旋转是围绕待成型的套管的纵轴线发生的。可以在注入塑料期间已经开始旋转。也可能最初开始旋转是在注入塑料之后，即优选在注入塑料之后直接开始旋转。在此，外部成型件和内部成型件之间的旋转发生在时间间隔内，此时塑料至少还不是完全固化的。通过内部成型件和外部成型件的相对旋转，可以在塑料中实现已限定的纤维分布。在此，通过旋转还将实现纤维沿旋转方向，即沿圆周方向或沿套管纵轴线的切线方向的分布。通过这种纤维的分布将提高塑料沿此方向的抗拉强度。因此，总体上可以形成既坚固同时又较薄的套管。关于这种设计方案的优点也请参考前面的描述。
根据喷射过程和内、外成型件之间旋转的变化以及对二者的控制，有可能在塑料中将超过整个径向厚度的纤维以公知的方法限定为沿圆周方向定向或形成不同的层，在这些层中纤维指向不同的方向。也就是说，在多个沿径向相互叠加的层中，纤维可能仅在一个或个别层中通过旋转沿圆周方向分布。
液态塑料优选沿平行于待制造的套管的纵轴线的轴向流入注塑模具的部件中，这个部件成型或限定了套管的环绕壁。由此可以实现，使塑料从轴向端部注入。然而，也可能将塑料注入套管中间，使塑料沿轴向以相反的方向流动。通过塑料沿轴向流入，首先可以实现与塑料交融的单独的纤维的相应的轴向分布。
随后，通过所描述的内部成型件相对于外部成型件的旋转可以实现，将部分或全部纤维的方向从轴向分布改为沿相对于套管纵轴线的周向分布或切线方向分布。随着流程参数的调整，能够在固化期间在注入的塑料中形成多个层。特别能够在成型件的壁上形成至少一层，在这一层中，如果塑料固化，则纤维保持沿轴向分布。这种现象的发生是因为塑料首先在位于内部成型件和外部成型件之间的套管的边缘区域，也就是所毗连的成型件的壁上固化。而在与成型件的壁隔开的下一个成型区域中，塑料保持较长的液态性或可流动性，从而通过成型件的相对旋转实现纤维的周向分布。优选形成第二个以后固化的层，其中纤维沿圆周方向分布。通过纤维在不同的层中不同的分布，可以通过纤维在不同的方向实现对套管有利的强化。相对于任意分布的纤维，将因此而实现套管的有利的强度，尤其在套管的坚固性不变或更高时可以确保一种较薄套管的设计方案。
根据一种特殊的实施方式可以实现塑料材料的三层结构，其中，在两个位于外侧且面对成型件的边缘层中，通过注入过程获得纤维的轴向分布，并通过固化过程保持所获得的结果。在位于两个边缘层中间的中部区域，通过成型件的相对旋转产生纤维的周向定向。因此，优选中间区域沿径向具有的厚度大于边缘区域，使得沿圆周方向的强化大于沿轴向的强化。优选中间区域的厚度为沿径向的塑料整体厚度的40％或更多，优选大于60％。
根据另一种优选的实施方式，在液态塑料被引入注塑模具之前，支架或支架保持件嵌入注塑模具中已限定好的位置。在接下来注入塑料期间，塑料环绕支架或支架保持件流过，使得支架或支架保持件被牢固地浇注在套管中。
优选将支架或支架保持件嵌入注塑模具的凹槽中，特别在注塑模具的内部成型件上。因此，凹槽可以被设置和设计为，将支架保持在限定的位置，从而使支架在浇铸的套管中被包含在塑料中并保持在限定的位置。
优选将支架或支架保持件嵌入位于内部成型件上的凹槽中，并在引入液态塑料期间，通过塑料的压力将支架或支架保持件附着在成型件的至少一个表面上。通过这种方法可以确保支架不从限定的位置移动离开。此外，可以实现支架和成型件之间的力配合(Kraftschluss)，使得例如在成型件旋转时，与成型件力配合地附着在一起的支架或支架保持件围绕待制造套管的纵轴旋转。这种在表面上附着的另一个优点是，可以实现密封的附着，并由此可以防止塑料进入支架或支架保持件和成型件表面之间的区域。
嵌入注塑模具之前，在支架或支架保持件的至少一个与塑料接触的表面上，相宜地形成一种结构，优选宏观结构或微观结构。可以利用上面根据套管所描述的方法生成这种结构。按照一种根据本发明的方法的特殊实施方式，在引入液态塑料之前，在注塑模具中嵌入预制材料覆盖层，其中，液态塑料因此优选被引入到注塑模具内部成型件和预制材料覆盖层之间。这导致材料覆盖层在关闭注塑模具之前就已经被嵌入注塑模具中，从而在注入液态塑料以及液态塑料固化后，使得材料覆盖层与所注入的塑料材料紧密地连接在一起。所述材料覆盖层优选形成待制造套管的外部材料覆盖层，为此塑料被注入位于材料覆盖层与内部成型件之间的空间内。材料覆盖层可以由例如纤维形成附加的强化元素。材料覆盖层优选纺织品。在这里的纤维可以使用例如热后可塑性纤维、碳纤维、玻璃纤维、金属纤维和/或芳纶纤维，或者其他的合适的纤维。此外也可以使用自然纤维，如麻、棉花或蚕丝。
特别优选预制材料覆盖层是有弹性的并且是可伸展的，并在注入塑料时使预制材料覆盖层伸展。通过这种方法可以在塑料处于固化状态时实现外部材料覆盖层的预应力。在外部材料覆盖层中的预应力导致指向内部的压力，并使外部覆盖层与内部覆盖层保持紧密的接触。这加强了套管的强度。关于这种方案的其他优点请参考上面地描述。
在注入塑料时优选使外部覆盖层有较大的拉伸，使得所述的拉伸在塑料固化时超过后面的塑料的收缩。通过这种方法也可以在套管处于固化状态时保持外部材料覆盖层的拉伸，由此引起公知的预应力。
根据另一种优选的实施方式，可以对注塑模具的部件加热。所述部件，例如，可以是内部成型件和/或外部成型件。通过对成型件的加热，可以使塑料的边缘层变暖或放慢边缘层的冷却，从而可以延缓所述边缘层的固化。通过这种方法，也可以在边缘层中使纤维通过成型件的相互旋转沿圆周方向定向。因此可以在整个塑料材料中从径向厚度方向看，纤维是沿圆周方向定向。也可以完全形成边缘层，其中，正如上面所描述的那样，纤维沿轴向定向。
根据本方法的另一种特殊的实施方式，用于形成套管的注塑模具具有间隙，用于在待制造套管的开口的端部上形成其自身沿径向伸展的凸缘。在注入注塑模具并因此也注入所述间隙的塑料固化期间，会对注塑模具的至少一个限定所述间隙的壁施加压力，所述压力指向与限定所述间隙的壁相对的间隙的壁。也就是说，间隙在它的宽度内会通过壁的相向移动而变窄。为此，模具优选具有位于外部成型件对面的底板，底板被外部成型件隔开，用以限定形成凸缘的间隙。在塑料固化期间，底板向外部成型件移动，使得间隙变小。这种方法的优点特别在于，如果间隙具有较大的宽度，则作为位于外部成型件和内部成型件之间的间隙限定了待制造套管的环绕壁。通过这种方法能够制造具有非常薄的环绕壁的套管，但是这种套管在它的开口的端部的凸缘具有较大的材料厚度。通过对塑造凸缘的间隙的壁施加压力或者通过在固化期间减小间隙的宽度，可以防止：在固化期间，由于塑料的收缩而在这一宽度内形成收缩腔或类似的凹洞。
附图说明
以下将结合附图对本发明做进一步详细的描述。
图1示出了本发明的套管注塑模具示意图；
图2示出了在本发明的套管中纤维的分布；
图3示出了设置在注塑模具上的外部纺织品覆盖层的示意图；
图4示出了已嵌入纺织品覆盖层的封闭的注塑模具的示意图；
图5a到图5d示出了本发明的第二种实施方式的套管注塑模具示意图；
图6a到图6c示出了本发明的一种优选实施方式的套管应力分布；
图7示出了本发明的另一种实施方式的套管喷铸过程示意图；
图8示出了本发明的另一种实施方式的套管注塑模具示意图；
图9示出了根据图8制造出的套管在注塑模具中截面图；
图10a到图10b示出了具有支架的支架保持件的设计方案；
图11示出了一种根据本发明制造的套管截面图；以及
图12示出了本发明另一种实施方式的套管截面图。
具体实施方式
首先，根据图1a到图1d说明本发明的套管的制造步骤。图1a示出了用于制造套管的注塑模具的内部成型件2或内核2。内部成型件2限定了待制造套管的内部空间的形状。此外，第一轴向端面4限定了待制造套管的底部内侧。这种套管在一端的轴向端部上形成封闭的底部，即呈锅底状。与所述被封闭的端部相对的套管的轴向端部设计为开口状，并且这个端部以后将被安装在泵的壳体上。为了使套管的轴向端部形成这种开口，将内部成型件2的、与端面4相对的一端安装在底板6上。通常，底板6朝着待制造套管或内部成型件2的纵轴线Z的径向向外延伸。在轴向端面4上设计有用于插入支架10的中间凹槽8，如图1d所示。以后在套管中支架10用于安装设置在套管中的转子的转子轴。如果仅描述了支架10，则应当这样理解，用同样的方法也可以在凹槽8中插入支架保持件作为支架10的替代。然后，将支架安装在支架保持架上。
在将支架10插入凹槽8后，用外部成型件12封闭注塑模具。外部成型件12在其内部具有凹槽14，用于限定待制造套管的轮廓。在注塑模具封闭状态下，外部成型件12的凹槽14壁与内部成型件2的外壁之间形成与待制造套管的形状相吻合的间隙16。底板6和外部成型件12之间也形成间隙18，该间隙18从间隙16出发，以环形或凸缘形沿着相对于纵轴线Z的径向延伸。间隙18用于在套管22的轴向开口端部上形成凸缘20，如图1d所示。
内部成型件2与环形底板6不是紧密地连接在一起，而是设置在底板6的圆形凹槽中，使底板6和内部成型件2之间形成环形的间隙24。环形间隙24一方面用于排除间隙16的空气，另一方面它可以使内部成型件2围绕纵轴线Z沿箭头A的方向相对于外部成型件12以及底板6旋转。
为了注塑套管，液态塑料材料沿纵轴线Z的方向被注入到注射通道26。该注射通道26正对着内部成型件2的轴向端面4，即正对着凹槽8，沿纵轴线Z与间隙16的中心部位贯通。因此，在注入液态塑料时，首先直接挤压所设置的支架10，并将支架10固定在凹槽8中，或者将远离注射通道26的支架10的端面与凹槽8的底部密封地附着在一起。
接下来，液态塑料进一步通过间隙16流入环形间隙24，以及径向伸展的间隙18。
根据本发明，在注入注塑模具中的塑料中添加单独的纤维，纤维优选均匀地分布在塑料中。在注入塑料期间或直接在注入塑料之后，内部成型件2将沿箭头A的方向围绕纵轴线Z旋转，此时外部成型件12和底板6固定地保持不变。据此可以实现纤维的特别定向，稍后将参照图2对此加以说明。
图1d示出了完成了的套管22，其中支架10被浇注在套管中。此时支架10被由塑料材料制成的环28围绕，环28优选嵌接在支架10表面上的结构中。在与支架10相对的开口端部29上，设计有沿圆周方向，即沿径向向外伸展的套管的凸缘20。参照图2a到图2c，下面对通过内部成型件2的旋转所实现的纤维在塑料中的分布做进一步的说明。
图2a示出了套管22的底部27的俯视示意图。图2b示出了套管22的底部27和环绕壁30之间的连接区的界面。图2c示出了环绕壁30的截面示意图。纤维32以限定的方式布置在壁的塑料中。在所示出的举例中，从纵轴线Z的径向看，在塑料材料中设计了三个重叠的层34、35和36。所述的层相应地沿轴向相叠地位于底部27中。层34和层36形成了朝向注塑模具的壁的边缘层。这意味着，层34与位于外部成型件12中的凹槽14的内壁毗连，而层36则与内部成型件的外侧毗连。在所述两个外层34和36中，纤维在注入塑料时沿塑料材料的流向指向注塑模具中的间隙16。这意味着，离开注射通道26后，所述的流向在底部27中首先基本上是沿着径向方向，而在环绕壁30中则是沿着与纵轴线Z相关的轴向方向。因为边缘区域34和36首先固化，所以停留在那里的纤维维持沿流向的分布。层35与内部成型件2和外部成型件12的壁呈最宽的间隔，在层35中的固化稍后开始。通过内部成型件2相对外部成型件12的旋转，使得纤维32在中间层35中沿与纵轴线Z相关的圆周方向定向。通过纤维32的这种分布，套管可以获得较大的强度。尤其中间层可以设计的特别厚，例如，总计超过整体厚度的40％，优选超过整体厚度的60％，以致于大部分纤维沿圆周方向定向，并沿圆周方向提高了套管的强度。在图2b所示出的实施方式中，边缘层34和边缘层36被设计的相对较厚，优选将边缘层34和边缘层36如前面所述的那样设计的较薄，从而出现较厚的中间层35，如图2c所示。
在以上示出的实施例中设置有两个具有轴向分布纤维的边缘层34和36。但是通过相应的参数调整，特别通过对内部成型件2和/或外部成型件12的加热，也可能只形成一层或没有形成这种边缘层34和36。另外，在注入之后和注入期间，位于注塑模具的壁附近的塑料必须首先保持是可流动的，从而可以通过内部成型件2和外部成型件12的旋转实现纤维的圆周分布。例如，如果在内部成型件2的表面上对内部成型件2加热，也可以在层36中实现纤维32的圆周分布。相应的，如果在凹槽14中的外部成型件12的内壁上对外部成型件12加热，也可以在层34中实现纤维32的圆周分布。如果在塑料注入期间旋转已经发生，也可能放弃加热。
前面已经说过，可以转动内部成型件。相应的也能够转动外部成型件12。它只取决于两个部分的相对运动。
在注入塑料时压迫支架10并将支架10紧密地保持在凹槽8中，由此将实现，支架10与内部成型件2共同旋转或转动。
图3示出了具有已插入的支架10和底板6的内部成型件2。如图3所示，由可编织的纤维材料40构成的外覆盖层38戴在内部成型件2上。因此外覆盖层38基本上已经具有待制造套管的形状。这意味着，外覆盖层38基本被设计为锅状的并具有封闭端部42。在底部或在封闭端部42中设计有开口44，如图5所示，以后通过开口44，液态塑料被注入注塑模具中。
在对面的开放性轴向端部46上，外覆盖层38具有径向向外延伸的凸缘50，凸缘50位于注塑模具的间隙18中并在以后强化了套管22的凸缘20。由纺织品构成的外覆盖层38用于套管的补充强化。例如，这里可以使用热后可塑性纺织品，也可以使用由金属纤维、芳纶纤维、碳纤维或玻璃纤维构成的纺织品。
图4示出了具有嵌入的纺织品覆盖层38的注塑模具的截面图，纺织品覆盖层38定义了套管壁的外覆盖层。此外，注塑模具符合图1c所示出的注塑模具。在图4所示出的实施例中，外覆盖层38直接紧贴在外部成型件12的凹槽14的内壁上。塑料材料被注入位于内部成型件2和外覆盖层38之间的间隙16中，后面参照图5将对此加以说明。上述过程沿轴向或者通过内部成型件2的只能关键开口进行，或者通过如图1所示的注入通道26进行，其中，注入通道26未在图4中示出。如果在内部成型件2上设计有中间开口，优选将内部成型件设计为由两个部件组成，并且在一个固定的中间部件中设计有开口。内部成型件的其他的面对外部成型件的部分设置为围绕所述固定的中间部分可转动的，并且可以以所描述的方式相对于外部成型件12转动。因此，通过固定的中间部分可以确保用于注入塑料的开口不旋转。
在内部成型件2中，具有支架10的支架保持件11插入前面的凹槽8中。可以看出，在对着凹槽内壁的支架保持件11的圆周上形成以后将被塑料填满的间隙，使得支架保持件11被塑料成圆周状地包围。
图5a示出了具有插入支架10的内部成型件2的示意图，其中支架10与图1d所示出的支架相符。在已做出的描述中曾以其为参照。此外，在图5a的右边示出了具有开口44的外覆盖层38。外覆盖层38放在内部成型件2上。随后外部成型件12放在内部成型件2上，如图5b所示。外覆盖层38的材料是有弹性可伸展的材料。这可以通过相应的有弹性的个别纤维的构造来实现，这些纤维制造了外覆盖层38；或者通过外覆盖层38的特殊的纺织品设计方案实现。正如所看到的那样，外覆盖层38的厚度小于间隙16的宽度。覆盖层38嵌入间隙16，使得覆盖层38至少紧贴在待成型的套管部分，尤其紧贴在待成型套管的环绕壁30部分，而没有紧贴在位于外部成型件12中的凹槽14的内壁上。因而在外覆盖层38和外部成型件12之间出现了间隙16b。但是同时外覆盖层38在环绕壁的区域也不紧贴在内部成型件2的壁上，从而在那里形成间隙16a。外覆盖层38只通过设置了开口44的轴向端部紧贴围绕凹槽14的内壁的注入通道26的开口。
此外，正如在图5b中所看到的，外覆盖层38的圆周区域不完全设计为圆柱形，而是从端面42开始与相对的轴向端部以角度a扩开。由此可以使外覆盖层38在面向轴向端部的底板6上没有紧贴内部成型件2的外壁。因此通过环形间隙24可以排除空气。
正如根据图1c已经说明的那样，作为其结果，如图5c所示，液态塑料被注入注射通道26，并在那里通过外覆盖层38上的开口44流入位于外覆盖层38和内部成型件2之间的间隙16。由此造成外覆盖层38伸展，这导致间隙16a扩大而间隙16b消失，即外覆盖层38直接附着在外部成型件12中的凹槽14的内壁上。因此，外覆盖层38特别沿着相对于纵轴线Z的圆周方向延伸。外覆盖层38的凸缘50位于底板6和外部成型件2之间的间隙中。在注入塑料52期间和/或之后，内部成型件2相对于外部成型件12沿方向A围绕纵轴线Z转动，如图1所示。因此出现了前面所描述的纤维32的分布，其中纤维32与塑料52混合。此外，外覆盖层38相对于外部成型件12是抗扭的。就此而言，内部成型件2也相对于外覆盖层38旋转。因此按照图2所示，优选将外边缘层34设计在外覆盖层38的内侧。图5d示出了按照图5a到图5c所描述的已生产完成的套管22。在套管22中尤其已经在环绕壁30中存在特殊的应力分布，将根据图6对此进行说明。
如图5d所示，凸缘20具有凸缘部件53，凸缘部件53沿径向越过外覆盖层38在凸缘20上的扩张径向向外延伸。只利用内覆盖层的塑料52注塑凸缘部件53。为了在凸缘20的所述部件中获得足够厚度的材料，尤其为了避免在固化时由于塑料52的收缩而出现收缩腔，优选沿外部成型件12的方向对底板6施加压力，这导致间隙18缩小。
如图6c所示，塑料52构成内覆盖层54，内覆盖层54紧贴在外覆盖层38的内壁上。两个覆盖层38和54共同构成了套管22的环绕壁30。
在注入塑料52时，通过外覆盖层38的拉伸将获得预应力。根据图6a，首先考虑外覆盖层38没有拉伸的情况，即没有预应力的情况。在图6a中，上面是外覆盖层38和由塑料52形成的内覆盖层54，外覆盖层38和内覆盖层54被描述为相互分开的。可以看到，在固化时内覆盖层54在外覆盖层38的对面收缩。如果外覆盖层38和内覆盖层54如图6a中的6a下所示的那样牢固地连接在一起，这会导致由于内覆盖层54的收缩，使内覆盖层释放出拉应力56，以及外覆盖层38释放出压应力58。这将导致相互连接的外覆盖层38和内覆盖层54会趋向彼此分开，或开裂(deleminieren)。
图6b示出了将外覆盖层38设计为有弹性、可伸展的改进方案。在图6b中，上面首先概略示出了外覆盖层38和内覆盖层54在没有相互连接的状态下的情况。在图6b中的下面则示出了两个覆盖层38和54在连接状态下的情况。在注入塑料52时，如上所述，外覆盖层38首先有弹性的拉伸或扩张。稍后，当塑料52在固化收缩时，外覆盖层38会强烈地伸展。如果塑料52现在固化并收缩，这意味着，外覆盖层38保持一定的拉伸并由此而保持一定的预应力。总之，由此可以实现，在内覆盖层54在固化状态下受到压应力58时，外覆盖层38在固化状态下受到拉应力56。所述的应力导致内覆盖层54和外覆盖层38沿纵轴线Z的径向相互挤压并保持连接状态。此外，通过发生在套管22内部的挤压，拉应力56可以反作用于外覆盖层38。通过这些方法将提高套管22的稳定性，同时可以最低限度地保持壁厚。此外，外覆盖层38中的拉应力56可以抵抗在内覆盖层54中的开裂，因此，可以实现套管22的较大的密度。
在图5的实施例中，塑料通过注射通道52注入，注射通道52面对待制造套管的封闭端部或底板27。图7现在示出了一种实施方式的示意图，其中，液态塑料52从相反的端部注入。如图7所示，按照图5的描述，外覆盖层38嵌入位于外部成型件和内部成型件2之间的间隙16。但是，外覆盖层38不具有开口44，塑料将通过开口59从轴向端部，即从应该被铸造的套管22的开口端部29注入。因此，塑料沿轴向，即平行于纵轴线Z的方向通过间隙16流入待制造的套管的底部，也就是外部成型件12的凹槽14的底部。由此，外覆盖层38也经历了沿轴向，即平行于纵轴线Z的方向的延伸。另外，外覆盖层38在它的起始位置在间隙16中被设置为，外覆盖层38紧贴在凹槽14的底部，而不是在凹槽14的壁上，凹槽14的底部与内部成型件2的轴向端面4相对。此外，通过塑料52的流动，外覆盖层38也沿轴向延伸，从而附着在凹槽14的底部。通过这种方法也可以在沿轴向产生预应力。为了纤维在塑料52中的定向，按照上述其他附图所描述的方法转动内部成型件2。
图8示出了由内部成型件2和外部成型件12组成的注塑模具，外部成型件12中已经被注入用于构成套管22的塑料52。这种实施方式与按照图1c和图1d以及图4所描述的实施方式基本上一致，从而可以参考与之有关的描述。与图4的实施方式的区别在于，在图8的实施方式中没有设置外覆盖层38。这与图1所描述的方法一致。但是与图1所述方法的区别在于，在图8的实施方式中支架10没有直接设置在塑料52中，而是设置在附近的、塑料52环绕流过的支架保持件11中。为了形成图1d所述的由塑料构成的环28，如果具有支架10的支架保持件11插入内部成型件2的凹槽8中，则在凹槽8的环绕壁和支架10或支架保持件11的外壁之间保留由塑料组成且用于限定环28的间隙。
图9示出了根据图8制造的套管。套管22基本上与在图1中示出的套管一样，区别在于，支架10不是被直接注塑，而是被支架保持件11围绕。在支架保持件11中，设计有沿圆周分布的、平行于纵轴线Z的轴向上延伸的槽口60，该槽口60用于在之后能够由套管22内部的液体通过槽口60在周围冲刷支架10。因而，液体以后可以涌进位于支架10和支架保持件11之间的自由空间中。这主要是考虑到支架10能够获得更好的冷却，此外，为了避免热应力，尽可能使支架10和支架保持件11保持相同的温度。
可以参照图10a说明所述槽口的设计。在图10a的实施方式中，支架保持件11具有3个基本被设计为环状的外翻边(Ausstülpungen)，通过所述外翻边可以在外翻边的内圆周上设计3个槽口60。所插入的支架10在其外部结构上被设计为圆柱形的。从而在槽口60上出现位于支架保持件和支架10之间的自由空间
图10b示出了第二种实施方式，其中，槽口60没有设计在支架保持件11的内部圆周上，而是在支架10的外部圆周上。
图11示出了根据本发明所形成的套管的示意图。图11的套管22的纤维定向与前面所提到的纤维32在上面所述的套管22的内部的定向一致。与之前所述套管的不同之处在于，图11的套管没有一个统一的直径。根据图11的套管具有环绕壁的两个部分30a和30b，部分30a和30b沿纵轴线Z的方向一个接一个的设置。所形成的部分30a的直径和壁厚小于部件30b的直径和壁厚。由此相应地以不同的宽度和等级在内部成型件2和外部成型件12之间形成间隙16。
图12示出了另一种本发明的套管22的实施例，其中，所述实施例中的纤维定向也与前面所述的纤维定向一致。图12中的套管没有被注塑的支架。在套管22的远离开口端部29的部分，设有沿内圆周分布且平行于纵轴线Z延伸的凸起64，这些凸起以后将附着在支架10的外壁上。即，优选将支架紧紧地固定在凸起64之间并位于他们的中心位置。因而，沿凸起64之间的圆周方向形成了自由空间65，自由空间65具有与上述槽口60相同的功能。
附图标记列表
2-内部成型件
4-轴向端面
6-底板
8-凹槽
10-支架
11-支架保持件
12-外部成型件
14-凹槽
6，16a，16b-间隙
18-间隙
20-凸缘
22-套管
24-环形间隙
26-注射通道
27-底部
28-环
29-开口端部
30，30a，30b-环绕壁
32-纤维
34，35，36-层
38-外覆盖层
40-纤维材料
42-端部
44-开口
48-轴向端部
50-凸缘
52-塑料
53-凸缘部件
54-内覆盖层
56-拉应力
58-压应力
59-开口
60-槽口
62-外翻边
64-凸起
Z-纵轴线
R-径向
A-转动方向

Claims (21)

1.用于泵机组的驱动电机的套管，其中，该套管(22)的至少一部分由塑料(52)制成，其特征在于，至少在该套管(22)的一部分中的塑料(52)通过在该塑料(52)中分布的单独的纤维(32)被强化，其中，该套管(22)的至少一层(35)中的纤维(32)被限定为沿着相对于该套管(22)的纵轴线(Z)的周向分布。
2.如权利要求1所述的套管，其特征在于，所述套管(22)的塑料(52)具有至少两个相互毗连的层(34，35，36)，其中，所述纤维(32)在一层(35)中沿周向分布，并且在第二个毗连的层(34，36)中沿着与所述套管(22)的纵轴线(Z)相关的轴向分布。
3.如权利要求2所述的套管，其特征在于，所述塑料(52)具有至少三层(34，35，36)，其中，所述纤维(32)在中间层(35)中沿周向分布，并且在毗连的外层(34，36)中沿轴向分布。
4.如前面任一项权利要求所述的套管，其特征在于，所述套管(22)在轴向端部(29)上设计成是开口的，并具有径向向外指向的凸缘(20)，其中，在所述塑料(52)的至少一层中的纤维(32)相对于该套管(22)的纵轴线(Z)径向分布在该凸缘(20)中。
5.如前面任一项权利要求所述的套管，其特征在于，该套管(22)具有由预应力材料构成的外覆盖层(38)和由所述塑料(52)构成的内覆盖层(54)，所述塑料(52)通过分布在所述塑料中的单独的纤维(32)得到强化，其中，在所述内覆盖层(54)的至少一层(35)中的纤维(32)被限定为沿着相对于该套管(22)的纵轴线(Z)的周向分布。
6.如前面任一项权利要求所述的套管，其特征在于，在该套管(22)的塑料(52)中浇注支架(10)或支架保持件(11)，所述支架(10)被设计成用于安放转子，所述支架保持件(11)被设计成接纳用于安放转子的支架(10)。
7.如权利要求6所述的套管，其特征在于，所述支架(10)或所述支架保持件(11)由具有大于该套管(22)的塑料(52)的硬度和/或刚性的材料制成，优选由金属制成。
8.如权利要求6或7所述的套管，其特征在于，所述支架(10)或所述支架保持件(11)的、与所述套管(22)的所述塑料(52)相接触的至少一个表面设置有表面结构，特别是宏观结构或微观结构。
9.如权利要求8所述的套管，其特征在于，在所述至少一个表面中形成凸起、凹陷和/或孔。
10.如权利要求6到9中任一项所述的套管，其特征在于，在所述支架(10)或所述支架保持件(11)中形成槽口(60)或通道，所述槽口(60)或通道沿平行于所述套管(22)纵轴线(Z)的方向在所述支架(10)或所述支架保持件(11)的轴向长度上延伸。
11.一种用于制造用于泵机组的驱动电机的套管的方法，其特征在于，为了强化的目的与单独的纤维(32)混合的液态塑料(52)被引入注塑模具中，所述注塑模具限定了待制造的套管(22)的形状，其中，在引入所述塑料(52)期间和/或之后，使所述注塑模具的内部成型件(2)相对于所述注塑模具的外部成型件(12)旋转。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述液态塑料(52)沿平行于所述待制造的套管(22)的纵轴线的轴向流入所述注塑模具的部件中，所述部件用于成型所述套管(22)的环绕壁(30)。
13.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于，在所述液态塑料(52)被引入所述注塑模具之前，将支架(10)或支架保持件(11)嵌入所述注塑模具中已限定好的位置。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，将所述支架(10)或所述支架保持件(11)嵌入所述注塑模具的凹槽(8)中，特别是在所述注塑模具的内部成型件(2)上。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，将所述支架(10)或所述支架保持件(11)嵌入位于所述内部成型件(2)上的凹槽(8)中，并在此处在引入所述液态塑料(52)期间，通过所述塑料(52)的压力将所述支架(10)或所述支架保持件(11)保持为贴靠在所述成型件(2)的至少一个表面上。
16.如权利要求13到15中任一项所述的方法，其特征在于，在嵌入所述注塑模具之前，所述支架(10)或所述支架保持件(11)的、被设置为与所述塑料(52)接触的至少一个表面上，形成一种结构，尤其形成宏观结构和/或微观结构。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，利用激光束或电子束在所述表面中形成所述的结构。
18.如权利要求11到17中任一项所述的方法，其特征在于，在引入所述液态塑料(52)之前，在所述注塑模具中嵌入预制材料覆盖层(38)，随后优选将所述液态塑料(52)引入到所述注塑模具的内部成型件(2)和所述预制材料覆盖层(38)之间。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述预制材料覆盖层(38)是弹性的并且是能伸展的，并在注入所述塑料(52)时被拉伸。
20.如权利要求11到19中任一项所述的方法，其特征在于，对所述注塑模具的至少一部分进行加热。
21.如权利要求11到20中任一项所述的方法，其特征在于，所述注塑模具具有间隙(18)，用于在所述待制造的套管(22)的开口端部上形成沿径向伸展的凸缘(20)，其中，在所述塑料固化期间，所述注塑模具的至少一个限定所述间隙(18)的壁会被施加压力，所述压力指向相对应的壁。
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