CN107002689B - 电动泵 - Google Patents

Abstract

电动泵(1)包括：马达构件(6)，该马达构件倾向于围绕泵轴(8)的纵向轴线(A)旋转操作该泵轴；至少一个泵级(4)，其包括连接至泵轴(8)的叶轮(9)和相对于叶轮(9)固定的扩散器构件(71)；以及冷却装置(10)，通过回路引起冷却液体的循环，影响马达构件(6)。冷却剂通过轴(8)沿着沿主轴线(A)的中心通道(24)的旋转而朝向排出口(26)移动，在该排出口处，借助于旋转，流体被喷射在马达构件(6)的转子(62)和定子(61)上，从而为电动马达提供闭环冷却循环，其中，大幅度减少了摩擦损失。

Description

电动泵

技术领域

本发明涉及一种电动泵。

背景技术

使用离心式泵构件将流体从第一高度输送到高于第一高度的第二高度是已知的。离心泵通常包括一个或多个泵级，该一个或多个泵级趋向于被待输送的流体穿过，每个泵级均包括适当地安装在轴(所谓的“泵轴”)上的叶轮和扩散器并被插入到封闭盖(containment cover，密封盖)内。

特别地，使用离心泵来输送废流体(例如污水、废水或工业流体)是已知的，该废流体通常是液体部分中的固体部分(例如沙子或废料)的分散体，通常为水性的。

特别是在这种泵构件中，重要的是确保电部件的正确冷却，所述电部件倾向于控制(commend，指令)泵轴以所需的速度旋转。事实上，这些泵构件或电动泵通常由包括操作马达构件的电部件、包括扩散器构件的液压部件以及储油室构成，该储油室通过例如机械类型的密封装置被置于电部件和液压部件之间，以保护马达构件。

通常，这些泵构件被完全或部分浸入地安装在待输送液体的收集罐内，以便当液体达到收集罐中的确定水平时自动启动。

在这些情况下，通过积液来分散由运转产生的热能而进行电部件的冷却，只要泵构件实际上被浸入积液中，积液就从外部接触泵构件。通常设置控制装置(commend means，指令装置)，当液面降低到最小阈值(在该最小阈值下，电部件未被适当浸入)以下时，控制装置使泵构件停止，以确保充分散热。因此，待传送的液体永远不能完全从收集罐中移除，因此必须相应地增加收集罐的尺寸以将不能被移除的液体的体积考虑在内，从而需要比所需更多的空间。

为了提高冷却效率，已经提出了一些解决方案，例如US 3,371,613中公开的方案。该文件示出了用于废水的泵构件，其包括在马达构件外部的冷却箱，该冷却箱倾向于经由在叶轮中获得的通路室通过强制循环而接收来自泵送液体的水。这些室还倾向于从被泵送液体的液体部分中分离出固体部分，以用作过滤器并引起上述强制循环。

固体颗粒(主要是沙子)的存在可能显著地影响冷却液体的循环效率，因为颗粒可能阻塞通路室，从而增加电刷摩擦(brushing friction)并因此增加热量的产生，不管泵的机械性能如何。

根据一种不同类型的组装，已知类型的泵构件可以以“干式”(即相对于待传送的液体处于显现状态)工作。在这些情况下，例如，通过合适的连接管道将液体从相邻的室泵送到安装有泵构件的室。所产生的热量可以借助于与同一泵构件适当关联的通风构件通过空气进行冷却。

相反，专利US5,616,973公开了一种泵构件，特别是用在用于处理水的设备中，其中，通过在电部件外部的壳体内部获得的闭合回路内的空气的强制循环实现马达构件的冷却。

专利US2003/0143093公开了一种由电动马达操作的离心泵，该电动马达与液压冷却系统相关联，该液压冷却系统以热交换方式与设置在马达内部的油路冷却系统连接以用于热控制。

专利EP2604860公开了一种由马达构件操作的离心泵，该马达构件包括嵌入在容纳空气的室中的转子和与上述室分离的定子。通过穿过与马达构件的定子分离的上述室的冷却流体的循环来冷却转子。专利US2009/0324436公开了一种离心泵，特别是一种浸入式离心泵，其包括由离心泵的同一电动马达构件操作的辅助冷却泵，以在该同一马达构件外部的间隙中进行冷却流体的循环。

专利US2014/0105769公开了一种具有高热阻的离心泵，而专利WO2014/090613公开了用于离心泵的冷却系统的另一实例，其中填充有气体的间隙介于泵的外部壳体和内部壳体之间，其包裹泵的电动马达构件的定子。

最后，专利JP2002/017071公开了一种与离心泵连接的电动马达，其中定子设置有注入开口以向转子提供冷却空气。喷嘴被布置在同一开口的内部，以在转子和定子之间的空间中提供连同冷却空气一起的水滴。

这些解决方案特别复杂，因此昂贵。

因此，所提出的这些解决方案结由于构复杂且不是在所有使用条件下都是完全可靠的，因而不能完全满足特定技术领域的需求。

发明内容

本发明的任务是，通过提供具有可靠功能的离心泵来解决所提到的问题，其允许马达构件的有效冷却。

在这种任务中，本发明的另一个目的是提供一种在任何应用领域中均具有最佳功能的电动泵。

本发明的另一个目的是提供一种电动泵，其可以以最佳的液压和机械性能，以有效且通用的方式被使用。

本发明的又一个目的是提供一种简单的建设性和功能性概念的电动泵，其具有确实可靠的功能以及相对经济的成本。

通过根据本发明的电动泵达到所提到的目的。

根据本发明的电动泵包括：具有纵向轴线的驱动轴(也称为泵轴)；容纳空气的室；马达构件，该马达构件被容纳在上述容纳空气的室中并且包括固定的定子和连接至上述泵轴的转子，以围绕所述纵向轴线旋转操作同一驱动轴。

电动泵包括至少一个泵级，该至少一个泵级包括连接至泵轴的叶轮和相对于叶轮固定的扩散器构件，以将泵送液体从电动泵的抽吸部件泵送至传送部件。电动泵还包括用于冷却上述马达构件的冷却装置。

根据本发明，冷却装置包括用于冷却液体的容纳体以及用于引起容纳体中容纳的冷却液体的强制循环的输送回路，该输送回路包括与容纳空气的室连通的至少一个排放口，所述容纳空气的室包括待冷却的马达构件。实质上，上述回路允许将冷却液体以喷射状态排放至容纳空气的室中，从而有效地冷却马达构件。

更准确地说，上述输送回路直接穿过电动马达的转子和定子。来自输送回路的上述排放口的冷却液体的特定状态(喷射状态)的排放允许在不损害直接受喷射流体作用的马达构件的性能的情况下进行马达构件的有效冷却。更准确地说，根据本发明，以喷射状态穿过马达构件的转子和定子的冷却流体不会减慢在驱动轴处产生的相对旋转运动。

容纳体优选地被设置在操作单元和液压单元之间(特别是泵级和马达构件之间)，以优选地通过强制对流使冷却液体循环通过回路，该回路包围并从而冷却马达构件。

本发明的一个特征在于，冷却装置的容纳体以固定的方式被安装至电动泵的被固定部，例如被安装至液压单元。

容纳体可以包括输送部分，该输送部分倾向于围绕所述纵向轴线布置。

装置还包括围绕容纳体的上述输送部分布置并且固定至泵轴的输送构件，以继泵轴的操作在所述输送部分和输送构件之间引起旋转相对运动。

根据本发明，借助于所述旋转相对运动，在输送部分和输送构件之间限定用于冷却液体的通路区域，以通过上述回路输送冷却液体。

根据本发明的一个特定方面，由输送部分和输送构件之间的旋转相对运动所允许的循环，引导从上述容纳体抽吸的抽出液体通过围绕同一纵向轴线的上述回路的螺旋部分。

继所述通过上述螺旋部分的循环，冷却液体沿泵轴“上升”，但不一定是在竖直方向上。

在同一回路的前进路径的后续部分的端部处，冷却液体被最终喷射在马达构件的头部处，并且沿返回路径(例如下降的返回路径)返回到由所述容纳体限定的容纳室。

特别地，通过以下事实这是允许的，所述事实即，泵轴本身包括回路的在前进路径中的一部分，回路的该部分优选地由轴向孔形成，倾向于使由容纳室(冷却液体从该容纳室中“抽出”)供给的上述螺旋部分与马达构件的头部连通。

冷却液体优选地为油类，以液态被收集在容纳室中。

本发明的一个特征是“强制”进入如此限定的冷却回路的上述前进路径和返回路径的冷却液体在上述旋转相对运动被抽出，并通过与穿过的“热”部件的热交换而逐步变热。然后将抽出的液体从轴喷射出，与存在于容纳电机构件的室内的空气混合。喷射状态的液体在朝向容纳体的返回路径中接触马达构件的转子部分和定子部分两者，从而将它们有效地冷却。

由马达构件周围的冷却液体和空气之间的相互作用而产生的喷射状态对于泵的运行(functioning，功能)非常有利，因为它优化了热交换。

事实上，喷射状态下的冷却液体的交换表面相对于液体状态下更大，从而更快速且更大量地吸收由马达构件的运转产生的热量。

此外，如前所述，喷射状态下的冷却液体相对于液体状态具有降低的摩擦系数，因此对抗泵轴的降低的旋转阻力。这有助于优化离心泵的整体性能。

本发明的一个特定方面是，输送构件优选地具有钟形形状，并且在内壁处包括至少一个螺旋槽，该至少一个螺旋槽倾向于对上述冷却回路的上述螺旋部分进行成形。这种螺旋槽倾向于在上述前进路径中接收从容纳室“抽出”的冷却液体。

重要的是强调根据本发明的电动泵允许通过在容纳体处安装检测探针来控制冷却液体的完整性。该探针倾向于适时地用信号表示液体的下降，以便允许进行可能的预防性维护操作。

附图说明

本发明的细节将从附图中举例说明的根据本发明的电动泵的优选实施例的详细描述中更加明显，在附图中：

图1示出了根据本发明的离心泵的轴向横截面图；

图2示出了在同一电动泵中使用的冷却装置的细节的立体图；

图3示出了图2所示的细节的部件的立体轴向横截面图。

具体实施方式

特别参考这些附图，离心泵整体用1表示，该离心泵适于通过至少一个泵级4将液体(例如工业液体或废水)从入口或抽吸部件2泵送至出口或传送部件3。

电动泵1具有纵向轴线A，在举例说明的情况下，该电动泵倾向于为竖直组件。作为替代方案，电动泵1可以安装成具有水平纵向轴线A或以不同方式倾斜的轴线。

电动泵1设置有电动操作单元5和液压单元7，该电动操作单元包括马达构件6，该液压单元包括所述泵级4以及泵送液体的抽吸部件2和传送部件3。马达构件6包括固定至电动泵本体1的定子61和连接至驱动轴(也被称为泵轴)8的转子62，该驱动轴根据纵向轴线A布置以操作泵级4。特别地，泵级4包括连接至泵轴8的叶轮9，以将抽吸的液体从抽吸部件2传送至传送部件3。

操作单元5包括根据纵向轴线A布置的盖51，马达构件6容纳于所述盖中。

液压单元7包括固定体71，该固定体成形为扩散器构件，叶轮9容纳于扩散器构件中以操作待泵送的液体的传送。

冷却装置10优选地被设置在操作单元5和液压单元7之间。

冷却装置10包括用于冷却液体(优选地为油)的容纳体11以及用于同一液体的输送构件12，所述输送构件与泵轴8相关联(参见图1)。

更准确地说，容纳体11限定用于所述冷却液体的容纳室，该容纳室通过合适的密封装置与液压单元7和操作单元5隔开。

容纳体11倾向于被固定(即被连接)至电动泵1的被固定部。为此，容纳体11在外围形成有固定部分13，用于分别与操作单元5的盖51和液压单元7的扩散器构件71的相应端部(优选地，带凸缘)联接。优选地通过固定装置14(例如螺纹型的)和环形密封装置15实现上述联接。

容纳体11形成有优选基本圆柱形的侧壁16，上述固定部分13从该侧壁向外突出，在图示的情况下固定部分为6个，但是固定部分的数量可以不同，只要它们适合于固定功能。

容纳体11还形成有例如具有中心套筒的形状的输送部分17，该输送部分设置有用于插入泵轴8的中心开口18。中心套筒和侧壁16根据电动泵1的同一纵向轴线A布置为同轴的。基本上圆柱形的侧壁16与中心套筒通过相对于液压单元7用作分离段的环形基座19连接(参见图1和2)。

容纳体11优选地包括多个连接翅片20，该多个连接翅片例如围绕纵向轴线A以基本上径向的方式布置，以增加与由同一容纳体11限定的所述容纳室中容纳的冷却液体之间的热交换表面，与电动泵1的被固定部成一体。

优选地，翅片20在侧壁16和中心套筒之间以连续且有序的方式延伸。

容纳体11优选地与封闭盖21相关联，通过密封装置22的介入，该封闭盖以可旋转的方式围绕泵轴8被插入，以确保液压单元7的密封闭合，以防止容纳体11中的泵送液体的任何泄漏，反之亦然，防止液压单元7内的冷却液体的任何泄漏。

输送构件12被固定至泵轴8，以通过同一泵轴8将收集在容纳体11的室内的冷却液体输送至马达构件6的头部。

更准确地说，输送构件12优选地形成有管状元件，该管状元件例如为钟形的围绕固定容纳体11的输送部分17被布置为同轴。

在输送钟形件12的内壁和输送部分17的外壁之间限定有用于所述冷却液体的至少一个通路区域23，从而有助于实现所述冷却液体从同一容纳体11朝向马达构件6的头部(优选地通过泵轴8)的强制循环回路，如下面更好地描述的。

所述回路特别地包括前进路径和返回路径，在前进路径中，冷却液体通过泵轴8从收集室朝向位于泵轴8的端部处的马达构件的头部被抽吸，而在返回路径中，冷却液体从驱动轴的头部返回到收集室，以开始新的循环。

那么，优选地，所述通路区域23具有螺旋形状并且属于冷却回路的所述前进路径，在该通路区域处，所输送的仍然“冷的”液体开始沿工作电动泵1的“热”部分上升，以进行有效的热交换。

优选地，所述通路区域23由螺旋部分构成，该螺旋部分是一个或多个螺旋槽，倾向于借助于同一固定容纳体11和与泵轴8一体旋转的输送钟形件12之间的相对旋转，通过“抽吸”容纳体11中收集的冷却液体朝向泵轴8上升，而引导上述强制循环。

在回路的上述前进路径中，通过泵轴8继续上述循环。

特别地，泵轴8适当地包括回路的一部分30，该部分倾向于将从螺旋部分(helicalstretch)23“被抽吸”的冷却液体带到马达构件6的头部。更准确地说，回路的该部分30可形成在同一轴上，优选地穿过优选为轴向的上升通道24并且穿过与通路区域23连接的至少一个横向通道25，并且穿过与容纳马达构件6的室6’连通的至少一个排放口26(优选地在头部高度处)。

上述回路(通过所述回路实现冷却液体的强制循环)基本上包括容纳体11的收集容积(collection volume)、通路区域23、回路的位于泵轴8内部的部分30以及操作单元5的内部部分，由于同一泵轴8的连续旋转，如此抽吸的冷却液体通过该操作单元的内部部分落入容纳体11的收集容积中以使冷却液体再次循环。

在实践中，在上述前进路径的端部处，冷却液体通过马达构件6的头部处的排出口26喷射出，直接到达定子61和转子62。因此，冷却液体与存在于操作单元5中的空气相互作用，从而在回路的所述返回路径中以喷射状态冷却同一马达构件6，这对于热交换更有效。

输送钟形件12还包括用于例如直接从通路区域23供应冷却液体的入口27。入口开口27可以与所述横向通道25同轴设置。此外，开口设置有可移除的封闭盖28。

在实践中，借助于由同一泵轴8以及然后钟形件12的旋转而产生的牵引，冷却液体从箱体11的容纳室出现马达构件6的头部被抽吸。随后，继沿所述前进路径的牵引和从横向通道26的强制退出，冷却液体与存在于操作单元5内的空气相互作用，从而被喷射。因此，马达构件6的转子部分在喷射液体中旋转工作，相对于未被喷射的底部液体具有降低的摩擦系数，从而有利于电动泵1的性能。

在容纳体11或箱体上，可以有用地为检测探针提供壳体座31，所述检测探针检测冷却液体的状态，以便检测可能的下降，然后将信号发送到泵的控制单元，该控制单元允许进行维护预防操作。

从前面的描述中，容易理解根据本发明的电动泵的运行。

在开始准备步骤中，冷却装置10准备组装于电动泵1中。特别地，围绕泵轴8组装容纳体11和输送构件12。

然后将冷却装置10插在液压单元7上并通过引入开口28填充冷却液体。

最后，在电动操作单元5和液压单元7之间密封冷却装置10。

然后，将电动泵1布置在收集罐或干燥空间中，以泵送泵送液体(例如废水)。为了冷却装置10的运行，泵1可以安装有纵向轴线A，该轴线是竖直的、水平的或是其他方式的都无关紧要。在任何情况下，通过冷却装置10以有效的方式进行冷却。

当离心泵1被启动时，旋转操作泵轴8，将泵送液体从抽吸部件2抽吸到传送部件3。

同时，固定的容纳体11的输送部分17与随泵轴8一体旋转的输送构件12之间的旋转相对运动从由同一容纳体11所形成的室中“抽吸”冷却液体。然后冷却液体被抽进穿过在输送部分17和输送构件12之间限定的螺旋部分23的回路中，以通过回路的位于轴8内的一部分30上升。

然后，通过在同一轴8中获得的横向通道26将冷却液体以喷射状态喷出到马达构件6的头部上。

最后，在高效地冷却马达构件6之后，冷却液体到达上述回路，位于返回路径中，朝向由容纳体11限定的收集室。

然后，通过轴8的连续旋转的作用，再次在连续循环中从上述室“抽出”冷却液体。

在实践中，所使用的材料以及尺寸和形状可以根据需要而变化。

如果权利要求中提到的技术特征后面带有参考标号，包括这些参考标号的唯一目的是帮助理解权利要求，因此它们不应被视为限制由该标号以示例的方式标示的要素的范围。

Claims (12)

1.电动泵，包括：具有纵向轴线(A)的驱动轴(8)；容纳空气的室(6’)；电动马达构件(6)，包括连接至所述驱动轴(8)的转子(62)以及围绕所述转子(62)固定的定子(61)，所述转子(62)和所述定子(61)被布置在容纳空气的所述室(6’)的内部，所述电动马达构件(6)被配置成围绕所述纵向轴线(A)旋转操作所述驱动轴(8)；至少一个泵级(4)，所述泵级包括锁定至所述驱动轴(8)的叶轮(9)和相对于所述叶轮(9)固定的扩散器构件(71)，以将泵送液体从所述泵的抽吸部件(2)泵送至传送部件(3)；冷却装置(10)，用于冷却所述电动马达构件(6)，

其特征在于，所述冷却装置(10)包括用于冷却液体的容纳体(11)和输送回路，所述输送回路倾向于产生容纳于所述容纳体(11)中的所述冷却液体的强制循环，所述输送回路包括与容纳空气的所述室(6’)连通的至少一个排出口(26)，并且直接穿过所述电动马达构件(6)的所述转子(62)和所述定子(61)两者，从而借助于电动马达构件(6)周围的所述空气和所述冷却液体的相互作用，直接在容纳于容纳空气的所述室(6’)中的所述电动马达构件(6)的所述转子(62)和所述定子(61)上以喷射状态进行所述冷却液体的排放。

2.根据权利要求1所述的电动泵，其特征在于，所述容纳体(11)包括围绕所述纵向轴线(A)设置的输送部分(17)，输送构件(12)围绕所述输送部分(17)布置并且固定至所述驱动轴(8)，以便在所述驱动轴(8)启动时确定所述输送部分(17)和所述输送构件(12)之间的相对旋转运动，在所述输送部分(17)和所述输送构件(12)之间限定有用于所述冷却液体的通路区域(23)，以便在所述相对旋转运动下通过所述输送回路输送所述冷却液体。

3.根据权利要求2所述的电动泵，其特征在于，在所述驱动轴(8)上获得所述排出口(26)，并且所述排出口被布置成在使用中与所述电动马达构件(6)的前侧连通，所述驱动轴(8)还形成有布置成与所述排出口(26)以及与所述通路区域(23)连通的用于所述冷却液体的至少一个前进路径通道(24)，从而包括用于所述冷却液体的所述强制循环的所述输送回路的一部分(30)。

4.根据权利要求3所述的电动泵，其特征在于，所述前进路径通道(24)为轴向的并且位于所述驱动轴(8)的内部。

5.根据权利要求4所述的电动泵，其特征在于，所述通路区域(23)围绕所述纵向轴线(A)形成有用于抽吸所述冷却液体的螺旋部分。

6.根据权利要求5所述的电动泵，其特征在于，所述输送部分形成有围绕所述纵向轴线(A)布置的中心套筒，所述输送构件(12)围绕所述中心套筒同轴地设置。

7.根据权利要求6所述的电动泵，其特征在于，所述容纳体(11)包括容纳侧壁(16)，多个翅片(20)被布置在所述侧壁(16)与所述中心套筒之间以增加与所述容纳体(11)内部的冷却液体的热交换表面。

8.根据权利要求6或7所述的电动泵，其特征在于，所述输送构件(12)与所述容纳体(11)的所述中心套筒之间的所述通路区域(23)包括至少一个螺旋槽，所述冷却液体倾向于通过所述螺旋槽从所述容纳体(11)行进到所述驱动轴(8)。

9.根据权利要求3所述的电动泵，其特征在于，所述输送构件(12)被制成钟形的形状。

10.根据权利要求3所述的电动泵，其特征在于，所述驱动轴(8)包括连接在所述前进路径通道(24)和所述通路区域(23)之间的至少一个横向通道(25)，以允许所述冷却液体的所述强制循环。

11.根据前述权利要求1至7中的一项所述的电动泵，其特征在于，所述容纳体(11)介于所述泵级(4)和所述电动马达构件(6)之间。

12.根据前述权利要求1至7中的一项所述的电动泵，其特征在于，所述容纳体(11)被限制于所述电动泵的被固定部。