CN107091249A - 离心泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种离心泵，尤其是用于车辆中的冷却剂输送的离心泵，该离心泵具有由可原始成型的材料生产的泵壳体，该泵壳体由泵头组成，该泵头与抽吸接管、压力接管、辐条和轴承架是一体的，在该轴承架中装配有对应轴承，其中支撑有轴的第一区域，泵工作轮围绕该轴地通过固定于泵工作轮中的滑动轴承可转动运动地支承，其中辐条将轴承架保持在泵头内的中心位置；并且该离心泵具有缝隙罐，该缝隙罐将湿空间与干空间分离并且轴的第二区域支撑于缝隙罐中，其中经缠绕的定子容纳于干空间中并且电子换向的直流电动机的永磁转子容纳于湿空间中，并且永磁转子与泵工作轮形成结构单元。

Description

离心泵
技术领域
本发明涉及一种离心泵(1)，尤其是用于车辆中的冷却剂输送的离心泵，该离心泵具有由可原始成型的材料生产的泵壳体，该泵壳体由泵头(16)组成，该泵头与抽吸接管(2)、压力接管(3)、辐条(11)和轴承架(12)是一体的，在该轴承架中装配有对应轴承(10)，其中支撑有轴(5)的第一区域(4)，泵工作轮(6)围绕该轴地通过固定于泵工作轮(6)中的滑动轴承(7)以可转动运动的方式支承，其中辐条(11)将轴承架(12)保持在泵头(16)内的中心位置；并且该离心泵具有缝隙罐(30)，该缝隙罐将湿空间与干空间分离并且轴(5)的第二区域(28)支撑于缝隙罐中，其中，经缠绕的定子(19)容纳于干空间中并且电子换向的直流电动机的永磁转子(20)容纳于湿空间中，并且永磁转子(20)与泵工作轮(6)形成结构单元。
背景技术
在机动车领域的内燃机中，通常存在由曲轴通过齿条驱动的机械离心泵作为主冷却水泵。作为辅助或者替代性地在关停的内燃机的情况下，使用电动的附加冷却水泵，该附加冷却水泵通常构造为电子换向的直流电动机。因为它毗邻地或者直接地布置于内燃机上，所以它经受内燃机的高温和振动负荷。附加的振动可以由电动机和冷却水泵本身的液压部分产生。主冷却水泵也可以电动地工作并具有相同的问题。即使在电动汽车的情况下也需要例如负责蓄电池冷却的冷却水泵。
由DE 10 2010 019502A1已知按类属的冷却水泵，其中泵工作轮在中心轴上可转动运动地支承，该中心轴于一侧在缝隙罐中并且于另一侧在泵头中支撑并固定。空心柱体形的滑动轴承是泵工作轮的组成部分，该滑动轴承可以在轴向上支撑于对应轴承的平的端面上。对应轴承之一在泵头中容纳于轴承架中，该轴承架通过直的辐条与泵头连接。这样，在运行中产生的振动基本不衰减地由泵工作轮传递到泵头上。此外，还由于泵工作轮围绕轴的径向位置的波动而产生噪音。
发明内容
因此，本发明的任务是在按类属的离心泵中提供对泵工作轮的定心和对振动的衰减从而应当在很大程度上避免令人不快的噪音，其中该振动由泵工作轮传递到泵头上并因此传递到离心泵的壳体上。
根据本发明，该任务通过权利要求1的特征得以解决。滑动轴承的凸形的或者凹形的轴向支承面与对应轴向的凹形的或者凸形的对应支承面共同作用并促成泵工作轮在泵空间内的自定心。由此将径向波动运动最小化，并且使得由泵工作轮导致的振动减小。此外产生的振动通过轴承架和抽吸接管之间的至少一个振动方向变化得以衰减。在这种情况下，将通过内摩擦所产生的振动能转化成热能并通过冷却剂运走。以这种方式，尽可能避免或者抑制令人不快的噪音。
本发明的改进方案呈现于从属权利要求中。通过将辐条和轴承架之间的第一过渡区域沿轴向方向明显地与同一辐条和抽吸接管之间的第二过渡区域间隔开，振动可以较少地直接发生耦合和传递，从而导致衰减效果。
尤其当第一过渡区域不与第二过渡区域在轴向上重叠时实现该效果。
已证明有利的是：辐条基本上在径向上从抽吸接管突出并且在轴向上过渡到轴承架中。由此实现了约90°的针对振动传播的至少一个方向变化。任一方向变化导致振动的衰减。
方向变化表现为曲线中的拐点。因此提出轴承架和抽吸接管之间的辐条呈现为具有至少一个拐点的曲线。
因而，如果轴承架和抽吸接管之间的辐条呈现为具有至少两个拐点的曲线，则实现更好的衰减。
为了从根本上减少振动倾向，要求泵工作轮的自定心。因此应当将滑动轴承的轴向支承面构造为凸形的并且将对应轴承的对应支承面构造为凹形的。也可以考虑将滑动轴承的轴向支承面构造为凹形的并且将对应轴承的对应支承面构造为凸形的。
凸形的轴向支承面或者凸形的对应支承面实施为球环区段，在其上各自连接一个空心柱体形的内表面和一个柱体形的外表面。
符合目的的是在轴承架和抽吸接管之间存在三个辐条并且它们与泵头是一体的。但是也可以考虑一个或者两个辐条。
本发明的第二种实施方式提出滑动轴承和/或对应轴承具有用作轴向止挡的环形凸缘。
尤其是在第二种实施方式的情况下有利的是，滑动轴承的和对应轴承的轴向支承面的半径彼此略微不同，使得优选在近轴区域中发生碰触。在该区域中摩擦半径较小，因此存在较小的机械阻力。此外，抵靠面比在半径相同的情况下更小，因此可以对制造精度产生较小的负面影响。通过使用寿命期间的磨损，抵靠面会变大。
为了避免超定，在轴(5)和滑动轴承(7)之间存在微小的环形间隙，并且径向支承在运行中经由对应轴承(10)实现。由于压力差，存在在抽吸接管方向上对泵工作轮的轴向牵引，由此使滑动轴承(7)与对应轴承(10)保持抵靠。通过轴向支承面的球状几何形状可以承受相对较小的径向支承力。泵工作轮(6)因此在对应轴承(10)上定心。滑动轴承(7)的径向支承面主要用作在静止状态下或者在冲击从外部作用于离心泵的情况下的支撑部。
根据本发明的一种有利的改进方案，将滑动轴承(7)和/或对应轴承(10)通过原始成型来接合。这产生很稳固且紧密的连接。为了进一步提高连接的坚固性，滑动轴承(7)和/或对应轴承(10)在外周边上具有滚花。周围的材料因此可以在原始成型的情况下更好地与相应的轴承连接。
对于滑动轴承(7)和对应轴承(10)可使用不同的材料配对，例如钢材与钢材或者钢材与塑料或者陶瓷与陶瓷或者陶瓷与塑料。已证明碳纤维塑料是合适的塑料材料，尤其是具有30％的碳纤维的聚苯硫醚(PPS)。在使用钢材作为轴承材料的情况下，轴承通常通过冷压成型进行生产。为了达到高耐磨强度，可以将该轴承实施为硬化的钢轴承。
泵头可以由能注塑技术加工的塑料材料组成，或者在对强度和散热性能有更高要求的情况下由能压铸的金属材料例如铝(铝压铸件)组成。
附图说明
下面参照实施例说明本发明，这些实施例参照附图进行详细阐述。其中：
图1示出根据本发明的离心泵的剖视图，
图2示出图1的放大片段A，
图3示出根据现有技术的离心泵，
图4示出具有环形凸缘的对应轴承，
图5示出具有环形凸缘的滑动轴承，
图6示出第二种实施方式的剖视图，
图7示出辐条的示意图，
图8示出辐条的一种变型方案，并且
图9示出辐条的第二种变型方案。
注意：具有撇号的附图标记和相应的没有撇号的附图标记表示附图中和附图说明中名称相同的细节。它涉及在其它实施方式中、现有技术中的应用并且/或者该细节是一种变型方案。
具体实施方式
图1示出具有对于本发明而言基本的离心泵部件的剖视图。尤其示出了：泵头16，它具有抽吸接管2、压力接管3、辐条11、轴承架12和泵头法兰26；还示出一个布置在轴5上的泵工作轮6，在该泵工作轮中固定有滑动轴承7，该滑动轴承将泵工作轮6可转动运动地支承在轴5上的径向支承面8上，并且该滑动轴承在轴向上支撑于容纳在轴承架12中的对应轴承10上。滑动轴承7在其端侧上具有凸形构造的球状轴向支承面9，该轴向支承面与对应轴承10的凹形构造的对应支承面23相互适配并共同作用。对应轴承10固定于轴承架12中，并且既用于轴向支承也用于泵工作轮6的定心。泵工作轮6在这里没有呈现出永磁体，该永磁体直接联接于叶轮27上。轴5在第一区域4处支撑于轴承架12中并且在另外的第二区域28处支撑于这里不可见的缝隙罐中。
图2略微放大地示出图1的细节A的轴承区域，其具有泵头16、抽吸接管2、辐条11、轴承架12、具有轴的第一区域(末端区域)4的轴5、滑动轴承7、对应轴承10、泵工作轮6。这里可以比图1中更清楚地看出径向支承面8，以及滑动轴承7的球状轴向支承面7和对应轴承10的凹形构造的对应支承面23。
图3示出一种由现有技术已知的离心泵1‘，它具有泵头16‘、缝隙罐30‘、泵工作轮6‘、定子19‘、永磁转子20‘、电路板35‘和定子壳体32‘，该泵头包括抽吸接管2‘、辐条11‘、轴承架12‘和泵头法兰26‘，该缝隙罐包括罐底29‘、缝隙管17‘、缝隙罐法兰31‘和由罐底29‘突出的轴容纳件18‘，该泵工作轮包括磁环33‘和连接于其上的叶轮27‘以及滑动轴承7‘。定子19‘和电路板35‘容纳于干空间中，该干空间由缝隙罐30‘和定子壳体32‘界定。定子由环形绕组36‘和爪极板37‘组成。泵工作轮6‘在一个由泵头16‘和缝隙管30‘形成的泵空间34‘中可转动运动地容纳于轴5‘上，该轴容纳并支撑于轴容纳件18‘和轴承架12‘中。在轴承架12‘中容纳有对应轴承10‘，该对应轴承用作滑动轴承7‘的轴向止推件。辐条11‘将泵头16‘与轴承架12‘以直线连接。
图4示出对应轴承10“的一种替代性实施方式，该对应轴承包括第一空心柱体24“以及在其端侧上的凹形的环形凸缘22“。轴向对应支承面23“通过第一空心柱体24“和环形凸缘22“的端侧形成。
图5示出滑动轴承7“的一种替代性实施方式，该滑动轴承包括第二空心柱体25“以及在其端侧上的凸形的环形凸缘21“。轴向支承面9“通过第二空心柱体25“和环形凸形缘21“的端侧形成。
图6示出本发明的第二种实施方式的剖视图，其中使用来自图4和图5的对应轴承10“和滑动轴承7“的替代性实施方式。示出了泵头16“、泵工作轮6“和轴5“，该泵头包括辐条11“、轴承架12“和对应轴承10“，该泵工作轮包括叶轮27“、滑动轴承7“和磁环33“，该轴以第一区域4“容纳于对应轴承10“中。滑动轴承7“与泵工作轮6“固定连接并且对应轴承10“与轴承架12“固定连接。凸形的轴向支承面9“和凹形的对应支承面23“导致泵工作轮6“的自定心。凹形的以及凸形的面的半径在这里略微彼此不同，使得两个面主要在其近轴区域中接触。由于磨损，接触的面的大小在寿命期间变大。凸形的环形凸缘21“和凹形的环形凸缘22“在安装于泵工作轮6“或者轴承架12“中时也充当轴向止挡。
图7示出辐条11“‘的示意图，该辐条不具有拐点15，而是在径向上由抽吸接管2“‘突出并且在轴向上联接在轴承架12“‘上。辐条11“‘和轴承架12“‘之间的过渡区域13“‘与抽吸接管2“‘和辐条11“‘之间的过渡区域14“‘间隔了长度D“‘。
图8示出图7的一种变型方案的示意图，它具有抽吸接管2““、辐条11““和轴承架12““。辐条11““具有拐点15““。辐条11““在径向上从抽吸接管2““突出并且在径向上联接在轴承架12““上。辐条11““和轴承架12““之间的过渡区域13““与抽吸接管2““和辐条11““之间的过渡区域14““间隔了长度D““。
图9示出图7和8的另一种变型方案的示意图，它具有抽吸接管2““‘、辐条11““‘和轴承架12““‘。辐条11““‘具有两个拐点15““‘。辐条11““‘在径向上从抽吸接管2““‘突出并且在径向上联接在轴承架12““‘上。辐条11““‘和轴承架12““‘之间的过渡区域13““‘与抽吸接管2““‘和辐条11““‘之间的过渡区域14““‘间隔了长度D““‘。
也可以考虑这些实施例之间的过渡几何形状。辐条的形状也可以明显不同于图示，尤其是辐条的横截面可以沿着其走向明显变化。
附图标记列表
1 离心泵
2 抽吸接管
3 压力接管
4 第一区域
5 轴
6 泵工作轮
7 滑动轴承
8 径向支承面
9 轴向支承面
10 对应轴承
11 辐条
12 轴承架
13 第一过渡区域
14 第二过渡区域
15 拐点
16 泵头
17 缝隙管
18 轴容纳件
19 定子
20 永磁转子
21 凸形的环形凸缘
22 凹形的环形凸缘
23 轴向的对应支承面
24 第一空心柱体
25 第二空心柱体
26 泵头法兰
27 叶轮
28 第二区域
29 罐底
30 缝隙罐
31 缝隙罐法兰
32 定子壳体
33 磁环
34 泵空间
35 电路板
36 环形绕组
37 爪极板

Claims (17)

1.离心泵(1)，尤其是用于车辆中的冷却剂输送的离心泵，所述离心泵具有由能原始成型的材料生产的泵壳体，所述泵壳体由泵头(16)组成，所述泵头与抽吸接管(2)、压力接管(3)、辐条(11)和轴承架(12)是一体的，在所述轴承架中装配有对应轴承(10)，其中支撑有轴(5)的第一区域(4)，泵工作轮(6)围绕所述轴地通过固定于泵工作轮(6)中的滑动轴承(7)以能转动运动的方式支承，其中辐条(11)将轴承架(12)保持在泵头(16)内的中心位置；并且所述离心泵还具有缝隙罐(30)，所述缝隙罐将湿空间与干空间分离并且轴(5)的第二区域(28)支撑于所述缝隙罐中，其中，经缠绕的定子(19)容纳于干空间中并且电子换向的直流电动机的永磁转子(20)容纳于湿空间中，并且永磁转子(20)与泵工作轮(6)形成结构单元，
其特征在于，滑动轴承(7)具有内柱体周侧面状的径向支承面(8)和凸形的或者凹形的轴向支承面(9)，所述轴向支承面(9)在轴向上能支撑于凹形的或凸形的对应轴承(10)的对应支承面(23)上，所述对应轴承保持于轴承架(12)中，并且轴承架(12)和抽吸接管(2)如下地连接，使得能促成轴承架(12)和抽吸接管(2)之间的至少一个振动方向变化。
2.根据权利要求1所述的离心泵，其特征在于，辐条(11)和轴承架(12)之间的第一过渡区域沿轴向方向明显地与同一辐条(11)和抽吸接管(2)之间的第二过渡区域(14)间隔开。
3.根据权利要求2所述的离心泵，其特征在于，第一过渡区域(13)不与第二过渡区域(14)在轴向上重叠。
4.根据权利要求2或3所述的离心泵，其特征在于，一个或多个辐条(11)基本上在径向上从抽吸接管(2)突出并且在轴向上过渡到轴承架(12)中。
5.根据权利要求1、2或3所述的离心泵，其特征在于，轴承架(12)和抽吸接管(2)之间的一个或多个辐条(11)呈现为具有至少一个拐点(15)的曲线。
6.根据权利要求1、2、3或5所述的离心泵，其特征在于，轴承架(12)和抽吸接管(2)之间的一个或多个辐条(11)呈现为具有至少两个拐点(15)的曲线。
7.根据上述权利要求中至少一项所述的离心泵，其特征在于，滑动轴承(7)的轴向支承面(9)凸形地构造并且对应轴承(10)的对应支承面(23)凹形地构造。
8.根据上述权利要求中至少一项所述的离心泵，其特征在于，轴向支承面(9)或者对应支承面(23)为球环区段。
9.根据上述权利要求中至少一项所述的离心泵，其特征在于，在轴承架(12)和抽吸接管(2)之间存在一个、两个或者三个辐条(11)并且与泵头(16)是一体的。
10.根据上述权利要求中至少一项所述的离心泵，其特征在于，滑动轴承(7)和/或对应轴承(10)具有环形凸缘(21、22)。
11.根据上述权利要求中至少一项所述的离心泵，其特征在于，滑动轴承(7)的和对应轴承(10)的轴向支承面(9、23)的半径彼此间略微不同，使得优选在近轴区域中发生接触。
12.根据上述权利要求中至少一项所述的离心泵，其特征在于，在轴(5)和滑动轴承(7)之间存在一个微小的环形间隙，并且径向支承在运行中通过对应轴承(10)进行。
13.根据上述权利要求中至少一项所述的离心泵，其特征在于，滑动轴承(7)和/或对应轴承(10)通过原始成型来接合。
14.根据权利要求13所述的离心泵，其特征在于，滑动轴承(7)和/或对应轴承(10)在外周边上具有滚花。
15.根据上述权利要求中至少一项所述的离心泵，其特征在于，滑动轴承(7)由钢材组成并且对应轴承(10)由塑料、尤其是碳纤维塑料组成，或者对应轴承(10)由钢材组成并且滑动轴承(7)由塑料、尤其是碳纤维塑料组成。
16.根据上述权利要求中至少一项所述的离心泵，其特征在于，滑动轴承(7)和/或对应轴承(10)由钢材组成。
17.根据上述权利要求中至少一项所述的离心泵，其特征在于，滑动轴承(7)和/或对应轴承(10)由陶瓷组成。
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