CN103890404B - 分流引导装置尤其是磁力泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种输送件(1)，该输送件具有包括通孔(26)的轴（2）和滑动轴承(4,4a,4b)，在该轴(2)上设有第一驱动件(17)。在优选呈磁力泵(1)或屏蔽马达泵形式的实施方式中的所述输送件的特征在于，在第一驱动件(17)内和/或在内磁转子（17）内设有至少一个通道系统(41)，该通道系统连通于通入该轴(2)的通孔(26)内的连通孔(42)。

Description

分流引导装置尤其是磁力泵
技术领域
本发明涉及输送件，例如磁力泵或者例如屏蔽泵，在这里，该输送件具有包括通孔的轴以及叶轮侧的滑动轴承和远离叶轮的滑动轴承，并且在所述轴上设有第一驱动件。
背景技术
在呈磁力泵的示例性实施方式中的这种输送件是众所周知的，并且例如在DE102009022916A1中有所描述。在此，泵功率从驱动轴经装有磁体的转子(外转子)以无接触且基本无打滑的方式传递至泵侧的磁载体(内转子，第一驱动件)。内转子或者说第一驱动件驱动泵轴，该泵轴安装在由输送介质进行润滑的滑动轴承即流体动力滑动轴承中。具有圆筒形壁的密封外壳位于外转子和内转子之间，即位于外磁体和内磁体之间。密封外壳以其凸缘与泵组成部件例如壳盖相连并且与之对置地具有封闭的底部。密封外壳即磁力泵将产品空间与周围环境可靠地分离开，从而可以消除产品损失的风险和所有与之相关的不利结果。据此，磁力泵是传统的泵液压装置与磁力驱动系统的组合。该系统利用在两个半联轴器中的磁体之间的吸引力和排斥力来以无接触且无打滑的方式传递力矩。尤其在应对很昂贵或很危险的材料时，磁力泵因此有显著优点。
EP0814275B1致力于一种磁力泵的呈组合式推力向心轴承形式的流体动力滑动轴承。EP0814275B1的滑动轴承具有多个轴套、可在轴套上滑动的两个轴衬、设于轴套之间的间隔套和设于轴衬之间的间隔衬。轴套和轴衬由陶瓷材料构成，在这里，间隔套或间隔衬由金属构成。为了提供应以低成本制造且应被设计成由待输送介质实现的充分润滑直达滑动轴承的流体动力滑动轴承，EP0814275B1提出轴套内径大于间隔套内径。EP0814275B1还提出，输送介质的一股分流经过远离叶轮的滑动轴承地通过内磁转子的通孔被引导入密封外壳，从那里起该输送介质到达该轴的通孔，并且被回送到泵的抽吸区。此实施方式的缺点可能是，当例如相应的压力状况不利时，不会出现输送介质分流经内磁转子如期望的那样被强制导引入压力腔并从那里进入空心轴。在这样的情况下，因磁损耗功率而变热的输送介质可以与实际上由内磁转子或其通孔预定的(强制)流向相反地被压向远离叶轮的推力轴承件，从而相关的承受轴向推力的推力轴承件用已变热的输送介质分流来润滑，这在最糟糕情况下可能导致轴承受损。
发明内容
本发明基于以下任务，利用简单的手段改进或者说提供一种输送件例如前言所述类型的磁力泵或屏蔽泵，其中，总是保证利用输送介质进行可靠冷却和润滑。
要指出的是，在权利要求中单独描述的特征能以任意技术可行方式相互组合并且表明本发明的其它实施方式。说明书尤其还结合附图说明并详举了本发明的特点。
根据本发明，提出一种例如设计为磁力泵或屏蔽泵形式的输送件，其中，在第一驱动件，即例如内磁转子中开设至少一个通道系统，该通道系统与该轴的至少一个通至该通孔的连通孔相连接。
利用本发明实现了，尤其被用于润滑该滑动轴承的输送介质从最高压力点借助本发明通道系统和至压力较低点的连通孔被直接引导入该轴或其通孔中。借此消除了变热的输送介质可从密封外壳到达远离叶轮的滑动轴承的可能性，因为该通道系统配合该连通孔针对目的地如此布置和构成，使得该远离叶轮的滑动轴承尤其是其推力轴承件和向心轴承件没有用于冷却循环的流体连通以用于磁损耗功率的散热。两股输送介质分流(冷却流和润滑流)只在该轴的通孔内混合，以下还将对此做进一步介绍。
可以在有利实施方式中规定，该通道系统在第一驱动件或者说在内磁转子中具有就横截面看平行于该轴的中心轴线延伸的第一通道部，第一通道部过渡至相对于第一通道部成角度布置的第二通道部，第二通道部相对该轴的外周面来取向。
可行的是，第一通道部具有大于第二通道部的第一局部的净内径。还优选的是，第二通道部在其朝向轴取向的端部区域即在其第二局部处呈锥形构成，在这里，该端部优选呈锥形变化如扩大至连通孔的净内径值。就此可以想到这样的实施方式，第二通道部的第一局部具有小于第一通道部的净直径时，在这里，第二通道部的第二局部优选可变化或者说呈锥形扩大至连通孔的净内径值。当然也在本发明意义内的是，第二通道部在其整个延伸范围内具有不变的横截面，该横截面优选对应于连通孔的净内径或者说该连通孔的轴外表面侧孔口的净内径。
该连通孔就横截面看相对于中心轴线成角度延伸地开设到所述轴中，其中该连通孔在优选实施方式中以其中心轴线垂直于该轴的中心轴线来布置。就此而言，该连通孔也能被称为径向孔，它在本发明意义上从该轴的外表面起径向取向地延伸至其通孔。
该输送件或者说示例性的磁力泵具有第一驱动件或者说内磁转子和轴套。两者以相应的表面相贴，在此自然在两个表面(载体起动区)之间设有一个介质缝隙，其中漏流即一股分流可流过该介质缝隙。就此而言，该介质缝隙只有漏缝的功能，在这里不一定需要冷却或润滑。各滑动轴承具有向心轴承件即轴衬以及轴套和推力轴承件或者说轴承垫圈。在轴衬和轴套的彼此对置的滑动面之间设有润滑槽，其开设在轴衬的滑动面中。输送介质不仅经过远离叶轮的润滑槽在轴承垫圈旁流过，而且经过介质缝隙到达本发明的通道系统，在这里两股分流汇合。
另外，输送件或者说磁力泵具有也可被称为外磁转子的第二驱动件。在两个磁转子之间设有所述密封外壳。冷却介质流被用于磁损耗功率的散热，该冷却介质流在密封外壳内流入冷却缝隙并且在端侧通入该密封外壳的底部即压力腔。
冷却介质流在经过冷却缝隙后显然会变热，在这里，如已描述的那样，利用本发明有利地避免了变热介质从压力腔流向远离叶轮的滑动轴承，其做法是不存在远离叶轮的滑动轴承通过内磁转子直接流体连通至压力腔。冷却介质流总是从压力腔直接进入该轴的通孔并且被输送向输送件或者说磁力泵的吸进侧。流过空心轴在现有技术中是众所周知的。
为了增大在整个滑动轴承区域内的压力，针对目的地规定，靠近叶轮的润滑槽在其延伸向其出口侧的走向上朝向靠近叶轮的轴承垫圈呈锥形地构成，在这里，靠近叶轮的润滑槽优选朝向出口侧减小。此时，相应配合即相应的锥形构成可以仅满足靠近叶轮的轴衬的表面即可。
在轴套和轴衬之间的(远离叶轮的)润滑槽的出口处的压力直接取决于送入汇集腔的供应量，从这里近似分支出若干股分流(冷却介质流，润滑流)。当供应量增大时，在内磁转子的(内)端面上的背压增大，这导致朝向吸进侧的轴向推力减小，其中所述(远离叶轮的)推力轴承件或者说(远离叶轮的)轴承垫圈被卸除。
还有利的是，就百分比而言与流过介质缝隙相比有更多的输送介质流过冷却缝隙。为了实现进一步减小流过介质缝隙的分流，其中流过冷却缝隙的冷却介质流同时被进一步增加，而马上造成在介质缝隙出口朝向轴承垫圈的压力降低，从而使得润滑介质流流过轴承垫圈地被强制导入通道系统的低压区域以便润滑(远离叶轮的)滑动轴承，针对目的地规定，介质缝隙具有优选是呈节流件形式构成的流动改变件。利用该流动改变件或者说节流件，在介质缝隙或者说载体起动区内的分流量减少。流动改变件能以迷宫形式构成，在此适当规定将迷宫槽引入轴承箱的相应表面即不转动的构件中。利用该措施，作用于内磁转子的内端面的端侧压力也同时增大，借此实现流过冷却缝隙的分流量或者说冷却介质流，如上所述，被增大，由此一来，例如在易蒸发的待输送介质时，输入介质中的热通过流过冷却缝隙的较大切向流量被减少。另外，可利用有利措施更好地控制泵的轴向推力，因为作用于内磁转子的端面的压力从量上讲被增大，由此将远离叶轮的推力轴承件或者说远离叶轮的轴承垫圈卸载。
当然肯定在本发明意义内的是，并非仅唯一的通道系统设置在第一驱动件或者说内磁转子内，其提供用于所述分流经相应的连通孔进入该轴的通孔的流动路径，绕过了密封外壳压力腔。可以想到设有多个通道系统，它们通入各自对应的连通孔。例如四个通道系统和四个连通孔可相应开设在相关的组成部件中，其中这些连通孔以其周向侧通口以均匀周侧分布的方式开设在所述轴中。
还在本发明意义内的是，从最高压力区取出的输送介质的若干股分流近似从汇集腔被分支出，以便一方面实现在冷却缝隙内的磁损耗功率的散热且另一方面实现在介质缝隙内的漏流或者说在靠近叶轮的和远离叶轮的润滑槽内的润滑。汇集腔由内磁转子的内端面、密封外壳和轴承箱界定。在本发明中针对的目的是，尤其是远离叶轮的滑动轴承的润滑介质流经过推力轴承件或轴承垫圈通过该通道系统被强制导入低压区域，而没有流入密封外壳的压力腔。
附图说明
本发明的其它有利实施方式在从属权利要求和以下的附图说明中被公开，其中：
图1以剖视图示出了磁力泵，
图2以放大局部视图示出了图1的磁力泵。
在不同的附图中，相同的零部件总是带有相同的附图标记，因而一般也只描述一次所述零部件。
具体实施方式
图1示出了在呈磁力泵1形式的示例性实施方式中的输送件1，其具有例如呈不锈钢轴2形式的泵轴2，该泵轴上装有叶轮3并且该泵轴安装在流体动力滑动轴承4中，其中，流体动力滑动轴承4可以由输送介质来外部润滑，但也可用由产品决定的其它流体来外部润滑。
磁力泵1具有靠近叶轮的滑动轴承4a和远离叶轮的滑动轴承4b。各滑动轴承4具有轴套6、轴衬7和推力轴承件8或者说轴承垫圈8，在这里，以下作为相关附图标记的后缀，选择字母a用于靠近叶轮的部件，选择字母b用于远离叶轮的部件。
在各轴衬7和各轴套6之间分别设有润滑槽9(靠近叶轮)和11(远离叶轮)，见图2，该润滑槽开设在轴衬7中。各润滑槽9或11可被设计成具有倒圆走向，其具有相对于轴衬7的中心轴线由此远离地取向的隆起，就是说优选呈凸形构成。轴承箱12以延长部13伸入彼此对置的轴衬7的间隙中。延长部13沿径向看与间隔套14间隔，从而形成润滑剂槽16(图2)。
轴2上装有以抗转动方式与之连接的第一驱动件17，第一驱动件以下被称为内磁转子17。内磁转子17局部罩住轴承箱12，从而形成所谓的载体起动区18，介质缝隙19(图2)设置在载体起动区内。即，介质缝隙19设置在轴承箱12和内磁转子17的彼此对置的表面之间。
内磁转子17与被驱动的第二驱动件21有效连接，第二驱动件以下也被称为外磁转子21。在两个磁转子17和21之间设有密封外壳22，密封外壳与叶轮3对置地具有底部，从而形成压力腔23。在密封外壳22和内磁转子17之间设有冷却缝隙24，该冷却缝隙通至压力腔23。
在轴2内开设有朝向压力腔23敞口的通孔26。与之对置地，通孔26具有至示例性磁力泵1的叶轮3的依靠介质的连通机构或者说另一通道系统。
示例性的磁力泵1是本身已知的，故未详加说明。
本发明的目的是有利地分流引导以便例如用输送介质来冷却和润滑该磁力泵1。
输送介质在最高压力点27(图2仅示例性示出)被取出并通过穿过箱盖29的孔28被引导入收集槽31。收集槽31由密封外壳22的局部、轴承箱12的局部和内磁转子17的靠近叶轮的端面32构成。
被引导入收集槽31的介质流(总供应量，箭头33)被分为冷却介质流(箭头34)和润滑介质流(箭头36)。冷却介质流34以一股分流37经冷却缝隙24流入压力腔23并且以另一股分流38，即漏流38经过介质缝隙19被引导。润滑介质流36通过轴承箱12内的孔39从收集槽31被引导向润滑剂槽16，所述两个润滑槽9、11的入口侧与该润滑剂槽相通。
针对目的地在本发明中规定，在内磁转子17内远离叶轮地设有至少一个通道系统41，该通道系统通至设于轴2内的连通孔42。连通孔42以其中心轴线如举例所示的那样垂直于轴2的中心轴线延伸，并且通至轴2的通孔26。连通孔42以其另一开口结束于该轴2的外周面。
通道系统41具有两个通道部43、44。第一通道部43就横截面看例如平行于轴2的中心轴线延伸并过渡至第二通道部44，第二通道部可以首先在第一局部46中具有与第一通道部43相比较小的内径。第一局部46过渡至第二局部47，第二局部可以呈锥形构成。在可能的实施方式中，第二通道部44的第二局部47或者说端部就横截面来看在一侧呈锥形扩大至连通孔42的直径大小。图2示出了第二通道部44的一个优选实施方式，它在其两个局部46、47分别具有连续保持不变的横截面，该横截面优选对应于连通孔42的内径。第二通道部44以其两个局部46、47例如以径向取向的孔或槽的形式一直延伸到内磁转子17的内周面，并且与连通孔42相接，从而形成也用于自滑动轴承4b起避过压力腔23直接进入通孔26的分流的流动路径。如图2所示，不是只能设置一个连通孔42。相反，可以设置多个例如四个连通孔42(图2清楚可见地示出其中三个)，从而也能相应地在内磁转子17中开设四个通道系统41。各相邻的连通孔42的中心轴线分别相互垂直(90°)。
润滑剂流36被分为两股润滑剂分流48、49。第一润滑剂分流48经过远离叶轮的润滑槽11围绕远离叶轮的推力轴承件8b流入本发明的通道系统41并从那里经连通孔42直接流入轴2的通孔26。
被引导入压力腔23的冷却介质流34或37也到达通孔26，从而使得该冷却介质分流与第一润滑剂分流48在通孔26内混合，第一润滑剂分流与流经介质缝隙19的分流38在本发明的通道系统42内混合。混合的介质流50通过该通孔26被引导向叶轮3。
此时有针对性的是，冷却介质流34和第一润滑剂分流48的混合只在轴2的通孔26内发生，在这里，排除了在压力腔23内的混合，因而也在任何情况下避免了将变热的冷却介质流供应给远离叶轮的滑动轴承4b。
为了提高在整个滑动轴承区域内的压力，在本发明的一个实施方式中规定，靠近叶轮的润滑槽9呈锥形构成。此时优选规定，靠近叶轮的润滑槽9的内径从朝向润滑剂槽16的入口侧起朝向对置的出口侧呈锥形渐缩，在这里，轴衬7a(靠近叶轮)只在其表面被如此加工，即，得到了靠近叶轮的润滑槽9的锥形走向。润滑剂分流49与从轴2中被引出的介质流50混合形成合流51，该合流被供给叶轮3。
在远离叶轮的润滑槽11的出口处的介质压力直接取决于被送入收集槽31的介质供应量。当送入收集槽31的供应量增大时，在内磁转子17的靠近叶轮的端面32处的背压增大，这导致朝向吸进侧的轴向推力减弱，由此，远离叶轮的轴承垫圈8被卸载。
如上所述，被送入收集槽31的量分为冷却介质流34或者说分流37、38和润滑介质流36。例如，作用于端面32的端面压力具有磁力泵1的输送压力的80％的大小。冷却介质流34的一部分(分流37)例如65％流过冷却缝隙24，在这里，另一部分如35％(分流38)经过介质缝隙19流向通道系统41。对此要指出的是，在此只给出了冷却介质流34即这两股分流37、38的百分比数量，其中分流38不一定必然造成冷却或润滑，而是可以只是漏流。当然在本发明意义内的是，冷却介质流34，即分流37和分流38的合流也只与被供给收集槽31的量的一个百分比量相对应。因而可以出现以下情况，在被送入收集槽31的总供应量为100％时，总供应量的例如10％-40％、优选是20％-30％且进一步优选是25％作为润滑介质流36经过所述孔39到达润滑剂槽16，其中冷却介质流34，即两股分流37、38合在一起对应于送入收集槽31的总供应量的例如90％-60％、优选是80％-70％且进一步优选是75％的量。
为了减小流过介质缝隙19(箭头34、38)的分流量，介质缝隙可以在本发明的其它实施方式中具有流动改变件52且优选是节流件，在示例性实施例中呈迷宫52形式，从而使得流过介质缝隙19的分流38的量减小了例如10％-30％，如20％，在这里，经过冷却缝隙24的冷却介质流34的量同时增加例如10％-30％，如20％。由此，同时增大作用于内磁转子17的靠近叶轮的端面32的端面压力，结果，减小介质缝隙19出口处的压力，从而使得第一润滑剂分流48被强制送入低压区域以润滑远离叶轮的滑动轴承11。通过增大作用于靠近叶轮的端面32的端面压力，冷却介质流34或37的量增加，从而例如对于易蒸发材料，通过较大的切向流量来减少冷却介质流34或37中的热输入，在这里，还可以更好地控制磁力泵1的轴向推力，这是因为远离叶轮的轴承垫圈8b被卸载。节流件52也能够以输送螺杆形式构成。有针对性地将节流件52安置在不转动的构件内。呈迷宫52形式的节流件52具有沿轴向看相互间隔的多个槽54，它们布置或开设在优选是轴承箱12的相应表面内。仅是示例性设有四个前后相继的槽54，在这里使分流38涡旋，这影响到流通量的减少。这在图2中用槽54上方的较小箭头来表示。节流件52造成在介质缝隙19的入口处的压力增大和在相对的介质缝隙19出口处的压力降低。在介质缝隙19处的入口侧的压力增大也使在内磁转子17的靠近叶轮的端面32处的端面压力增大。当然也可以规定比举例所示的四个槽更多或更少的槽。
利用本发明，实现了在磁力泵内的分流引导，借此总是保证冷却和润滑。此时，尤其为第一润滑剂分流48提供沿通道系统41和连通孔42直接到达轴2或其通孔26的流动路径，在此避免引导每股润滑剂分流进入密封外壳22的压力腔23。由此，同时排除压力腔23直接连通至远离叶轮的滑动轴承4b，从而也避免变热的介质进入远离叶轮的滑动轴承4b。在最高压力点27处被取出的介质被送回到叶轮3后(合流51)，在这里，通过有利的压力叠加来阻止磁力泵内的介质蒸发。通过优选在压力较高点处的叶轮3内的补偿孔53，将所取用的介质流送回到叶轮3的叶片组。
示例性磁力泵1的分流引导装置具有以下流动路径：
在最高压力点处，输送介质被取出并被送至收集槽31。润滑介质流从收集槽31进入润滑剂槽16，其中，分流37、38一方面通过冷却缝隙24被引入压力腔23且另一方面通过介质缝隙19被引向至少一个通道系统41。润滑剂流被分为两股分流48、49，其中的第一分流48通过远离叶轮的润滑槽11沿朝向本发明的通道系统41的方向被引导。在通道系统41内，两股分流48、38混合并经连通孔42被引导入轴2的通孔26。只有在这里才允许流38、48与冷却介质流34或37的混合。合流50沿朝向叶轮3的方向流过所述轴2并与流过呈锥形构成的靠近叶轮的润滑槽9的第二润滑剂分流48混合。所取出的冷却润滑用输送介质流因此被送回，在这里，当然可以期望较小的损耗。
附图标记列表
1磁力泵
2泵轴
3叶轮
4流体动力滑动轴承
5
6轴套
7轴衬
8推力轴承件
9润滑槽(靠近叶轮)
10
11润滑槽(远离叶轮)
12轴承箱
13延长部
14间隔套
15
16润滑剂槽
17第一驱动件
18载体起动区
19介质缝隙
20
21第二驱动件
22密封外壳
23压力腔
24冷却缝隙
25
26通孔
27最高压力点
28孔
29箱盖
30
31收集槽
3217的靠近叶轮端面
33介质流
34冷却剂流
35
36润滑剂流
3734的流过24的分流
3834的流过19的分流
39孔
40
41通道系统
42连通孔
4341的第一通道部
4441的第二通道部
45
4644的第一局部
4744的第二局部/44的端部
48流过11的第一润滑剂分流
49流过9的第二润滑剂分流
50引出的介质流
51合流
52流动改变件/节流件
53补偿孔
5452的槽

Claims (9)

1.一种磁力泵，该磁力泵包括轴(2)，该轴(2)具有朝向密封外壳(22)的压力腔(23)敞口的通孔(26)，并且该磁力泵具有滑动轴承(4,4a,4b)，其中所述轴(2)上设有内磁转子(17)，在所述内磁转子(17)内设有至少一个通道系统(41)，其特征在于，所述至少一个通道系统(41)与至少一个从所述轴(2)的外周面起延伸通入所述轴(2)的所述通孔(26)内的连通孔(42)连通，其中在轴承箱(12)的表面中引入被设计为迷宫形式的节流件(52)，并且该节流件被设置在位于所述轴承箱(12)和所述内磁转子(17)之间的介质缝隙(19)中。
2.根据权利要求1所述的磁力泵，其特征在于，所述至少一个通道系统(41)具有就横截面看平行于所述轴(2)的中心轴线延伸的第一通道部(43)，所述第一通道部过渡至第二通道部(44)，所述第二通道部沿朝向该轴(2)的外周面方向取向。
3.根据权利要求1或2所述的磁力泵，其特征在于，所述至少一个通道系统(41)在其第二通道部(44)处被构造成具有连续保持不变的横截面。
4.根据权利要求1或2所述的磁力泵，其特征在于，所述至少一个通道系统(41)在其第二通道部(44)处具有就横截面看呈锥形构成的端部(47)。
5.根据权利要求1或2所述的磁力泵，其特征在于，所述连通孔(42)以其中心轴线相对于所述轴(2)的中心轴线成角度地布置。
6.根据权利要求1或2所述的磁力泵，其特征在于，在所述至少一个通道系统(41)内，流过在所述轴承箱(12)和所述内磁转子(17)之间的所述介质缝隙(19)的介质流(34,38)与流过远离叶轮的滑动轴承(4b)的远离叶轮的润滑槽(11)的第一润滑剂分流(48)合流。
7.根据权利要求1或2所述的磁力泵，其特征在于，在所述内磁转子(17)和密封外壳(22)之间设有冷却缝隙(24)，冷却介质流(34,37)通过所述冷却缝隙到达所述密封外壳(22)的压力腔(23)并且从此处通向所述轴(2)的所述通孔(26)，其中冷却介质流(34,37)与介质流(34,38)和与之混合的第一润滑剂分流(48)只在所述通孔(26)内相互混合。
8.根据权利要求1或2所述的磁力泵，其特征在于，远离叶轮的滑动轴承(4a)的远离叶轮的润滑槽(9)从入口侧沿朝向对置的出口侧的方向呈锥形构成。
9.根据权利要求1或2所述的磁力泵，其特征在于，远离叶轮的滑动轴承(4a)的远离叶轮的润滑槽(9)从入口侧沿朝向对置的出口侧的方向呈锥形渐缩。
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