CN108431418B - 泵阻塞的解决方案 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于解决泵阻塞、特别是机动车泵阻塞的方法，其中，所述泵具有定子和相对于所述定子能够旋转式转动地布置的转子。根据本发明，当所述转子阻塞时，产生所述转子的旋转式振动用于解决阻塞。

Description

泵阻塞的解决方案

背景技术

用于解决泵阻塞的方法是已知的。应用了阻塞解决方法的泵也是已知的。

在DE102010043391A1中公开了一种泵，其构造有驱动单元、耦合单元以及具有泵转子的泵单元。耦合单元使驱动单元与泵转子耦合。泵转子以推移路径轴向能推移地受支承。耦合单元构造为磁性离合器，其中，如此选择磁性离合器的极布置，即，在泵转子阻塞时泵转子会沿着推移路径行驶，以便解决泵转子的阻塞。已知的泵具有用于解决阻塞的、额外的运动自由度，由此使得泵的制造成本高昂。

发明内容

与此相反，根据本发明具有根据权利要求15所述的特征的泵以及在根据权利要求1的特征的根据本发明的方法中使用的泵具有明显简化的制造并且降低了生产成本。

通过在从属权利要求中列举的措施可以得出在独立权利要求中记载的特征的有利扩展方案和改善。

尤其有利的是，转子的旋转式振动是通过力或扭矩在第一转动方向上与另一个力或另一个扭矩在第二转动方向上的交替作用产生的，第二转动方向是与第一转动方向相反的转动方向。这样产生旋转式振动在技术上是能够简单应用的。

有利的是，力或扭矩通过给泵通电（Bestromung）而产生。优选地，力或扭矩通过给至少一个绕组通电而产生。有利的是，由此能够实现制造简单并且应用成本低廉的泵。

有利的是，旋转式振动通过给泵的经脉宽调制的通电而产生，或者通过具有至少一次脉冲的脉冲形式的通电而产生。大多数电子仪器、特别是电的操控/调节部、优选是操控部件通常以泵的经脉宽调制的操控来工作，因此本方法能够被简单地补入。

有利的是，在力或扭矩的交替作用之间形成间歇。在间歇中不产生作用于转子的力或扭矩。特别地，间歇能够实现泵的冷却。

尤其有利的是，重复振动。在振动之间形成振动间歇，在振动间歇中不产生作用于转子的力或扭矩。振动间歇能够以简单的方式实现冷却以及阻塞的检测。特别地，可根据转子的继续转动推断出阻塞已解决。此外有利的是，特别是从振动到振动的振动间歇变长，由此能够以简单的方式补偿持续升温。

有利的是，振动被划分成一个或多个序列。在一个序列期间，产生的力或产生的扭矩的强度以及产生力或扭矩的时长基本相同。

有利的是，一个序列以内的间歇基本一样长，在间歇中不产生作用于转子的力或扭矩。

尤其有利的是，在单个的序列之间插入序列间歇，在序列间歇中没有力作用于转子。

有利的是，力或扭矩的值以及形成对于转子的力或扭矩的时长在单个的序列之间变化。优选地，力或扭矩的值以及形成对于转子的力或扭矩的时长从序列到序列地增大。通过这种增大也提高了解决阻塞的可能性。

有利的是，产生的作用于转子的力或扭矩的次数从序列到序列地减少。

有利的是，在识别到转动时该方法就结束。特别地，转动可借由霍尔传感器、特别是霍尔沿（Hallflanke）的识别进行。转动也可根据泵的通电走势的评估进行。

有利的是，对转动的监测连续地进行。此外，对转动的监测可在力对转子的作用之间的间歇中、特别是振动间歇或序列间歇中进行。

尤其有利的是，当识别到阻塞时，通电中断并且插入通电间歇，其中，紧接着通电间歇就开始旋转式振动。

附图说明

由附图以及接下来的说明进一步阐述本发明的其他特征。其中：

图1示出了现有技术中已知的已知泵的截面示意图；

图2示出了第一实施例；

图3示出了根据图2所示的根据本发明的泵的分解图；

图4示出了方法流程的示例图；以及

图5示出了根据本发明的泵的另一个实施例。

具体实施方式

图1中示出了由现有技术中已知的、或者由申请文件DE102010043391A1已知的泵100。泵具有驱动单元109、耦合单元112以及泵转子113，其中，泵转子113是泵单元110的一部分。耦合单元112使泵转子113与驱动单元109耦合。泵转子113以预先确定的推移路径d轴向能推移地受支承。耦合单元112构造为磁性离合器，其中，如此选择磁性离合器112的极布置，即，在泵转子113阻塞时泵转子113会沿着推移路径行驶，以便解决泵转子113的阻塞。

图2中示出了根据本发明的泵1的第一实施例。特别地，根据本发明的泵1可作为冷却液泵应用在机动车中。在此优选地，泵布置在冷却液循环的内部。泵1包括泵壳体10和马达壳体30。泵壳体10和马达壳体30借由螺丝彼此固定连接。泵壳体10具有第一开口12和第二开口14。特别地，第一开口12构成用于待输送的流体的入口，第二开口14构成用于待输送的流体的出口，待输送的流体特别是在移动设施、优选是运输工具中用于冷却内燃机马达和/或电动马达的冷却液体。

图3中示出了根据图2所示的根据本发明的泵的分解图。泵1具有泵壳体10和马达壳体30。此外，泵1还具有泵锅20。泵锅20与泵壳体10一起构成针对流体的穿流区域22。在泵壳体10与泵锅20之间构造有密封件18。密封件18避免了流体从穿流区域22中出来、特别是从泵锅20与泵壳体10之间出来。密封件18特别是构造为O-环、优选是O-环密封件。特别地，泵锅20具有锅的形状。

泵锅20具有法兰26。法兰26被配置给泵壳体10。优选地，法兰26包括沟槽，沟槽中布置密封件18。法兰26还具有凹部，凹部能够实现泵锅20与泵壳体10的连接。特别地，凹部构造为在法兰的边缘区域中的四个孔。

泵锅20还包括迷宫式密封装置27。迷宫式密封装置27避免污染物、特别是砂砾侵入到布置有转子的泵锅20区域中。特别地，迷宫式密封装置27构造为圈形。迷宫式密封装置具有径向向内延伸的刻度。刻度呈圆环形且环绕地构造。

例如在法兰26与迷宫式密封装置27之间构造有环29。环29环绕地布置。环29将法兰区域26与迷宫式密封装置27分隔开。

泵锅20具有轴24。轴24在泵锅20的纵向上或在泵1的纵向上延伸。轴24与泵锅20固定连接。转子50布置在穿流区域22内部。转子50具有凹部，轴24布置在凹部内部。转子50通过轴24能转动地支承。此外，转子50包括磁体51，磁体能够实现与定子40的共同作用。与泵1的类型无关，转子50具有至少一个磁体、优选是多个磁体。

转子50具有叶片52用于输送流体。叶片52如此构造，即，转子50将流体沿轴向吸入并沿径向压出泵壳体10。特别地，流体的吸入通过泵入口12进行，并且流体的径向压出通过出口14进行。叶片24布置在转子50的沿轴向面对泵壳体10的一侧上。特别地，叶片布置在穿流区域22的由泵壳体10构成的部分中。转子50的包括磁体的那一部分基本上布置在泵锅20内部。转子52通过启动盘（Anlaufscheibe）28能转动地保持在轴24上。启动盘28同时构成用于转子24的滑动轴承。启动盘28具有三只足，以便将启动盘固定在泵壳体10处。轴24延伸通过启动盘28的凹部28。

转子50和迷宫式密封装置27避免污染物侵入到泵锅22内部的穿流区域中。

泵锅20的法兰26用于连接马达壳体30与泵锅20。在马达壳体30内部布置有定子40。定子40由两个极板42组成，极板具有在轴向上彼此相对折弯（abgebogenen）的极齿44。极板42在安装完成的状态中以彼此间微小的切向间距这样彼此嵌套，即，定子40的两个极板42的极、特别是在通电时的磁极在圆周处彼此交替。两个极板42的极齿44在此这样彼此嵌套地布置，即，在周向上在单个的极齿44之间构造有均匀的微小的间距。极或极板齿44被至少一个绕组46缠绕。优选地，极板齿44或极被至少两个方向相反的绕组46缠绕。

环绕定子40地构造有接地环48。接地环由传导磁场的材料组成。特别地，接地环48由变形为环形的板组成。

为了确定相对于定子40的转子位置，在马达壳体30内部布置有霍尔传感器32。转子位置确定的精确度与转子50的磁体数量有关。霍尔传感器32在磁体51转动经过时输出霍尔沿。电子仪器60识别到霍尔沿并且能够根据霍尔沿识别之间的频率和间距推断出转子50的速度。也可推断出转子50是否转动。

在泵锅20的法兰26与马达壳体30之间布置有另一个密封元件34。该另一个密封元件34避免流体、特别是液体或气体进入定子40的区域中。由此特别是避免了定子40通电期间通过流体引起的短路。

在马达壳体30的背离泵壳体10的一侧上，马达壳体30具有电子仪器区域36。在电子仪器区域30内部布置有被马达壳体30和盖38保护的电子仪器60或操控部件或调节部。

电子仪器60用于电操控泵1。特别地，电子仪器60具有第一和第二输出级。其中，每个输出级都与至少一个绕组46串联。特别地，第一输出级与第一绕组46串联，第二输出级与第二绕组46串联。输出级彼此并联。绕组也彼此并联。根据第一或第二绕组46的通电，力或扭矩作用于转子50、特别是转子50的磁体51。例如，如果借由第一输出级给第一绕组46通电，那么就会在第一转动方向上形成转动。反之，如果借由第二输出级给第二绕组通电，那么就会在第二转动方向上形成转子50的转动，其中，第二转动方向与第一转动方向相反。

待输送的流体可能会具有污染物。污染物可能会使转子50或叶片52卡住。特别地，流体中的颗粒可能会夹在转子50和泵锅20的迷宫式密封装置27之间并且阻塞泵1。此外还可想到的是，污染物位于转子50与泵锅20之间并且导致泵1阻塞。特别地，污染物可妨碍泵1重新启动。此外，污染物在泵1的运行期间会导致转子50静止从而导致泵1故障。

通过根据本发明的方法能够解决泵1的阻塞。特别地，该方法应用于输送冷却液体的机动车泵。阻塞的解决通过转子50的旋转式振动82进行。在转子50的旋转式振动82中，力或扭矩在第一转动方向上与另一个力或另一个扭矩在第二转动方向上交替作用于转子50，第二转动方向是与第一转动方向相反的转动方向。力或扭矩通过给泵1通电、特别是给定子40的绕组通电而产生。通过给定子40的绕组通电来产生磁场，磁场吸引或排斥转子50的磁体。因此，力或扭矩通过磁场作用于转子50。

图4中示例性示出了方法流程。走势70示出了泵1何时接通或关断。走势72示出了在第一转动方向上脉冲的产生或者说通电或者说力或扭矩的产生。走势74示出了在第二转动方向上脉冲的产生或者说通电或者说力或扭矩的产生。

此外，例如根据走势72和74可获知通过输出级给绕组通电。在泵1启动时，借由第二输出级给第二绕组通电。相应的通电作为模块80在图4中示出。一开始，泵为了正常转动的需要而通电。但是如果在限定的时间后识别不到转动，即可判断出泵1阻塞，该限定的时间如此选择，即，不会导致绕组或泵破坏的时间、特别是300至1000ms、优选是500ms。如果确定了阻塞，那么根据权利要求1所述的根据本发明的方法会自动启动。

该方法在间歇后启动，间歇如此选择，即，在定子40内部的升温的绕组46能够足够冷却。特别地，第一间歇持续时间在100ms和20s之间、优选是1秒。该方法随着在与之前的启动试验相反的转动方向上力或扭矩的产生而启动。通过电子仪器60如此操控泵1，即，可形成转子50的振动。特别地，当单次脉冲能够解决阻塞时，振动也可特别仅由单次脉冲、特别是电脉冲、力脉冲或扭矩脉冲组成。根据转子50的阻塞，振动可限于第一力在第一方向上与第二力第二转动方向上的交替作用，但是其中在第一或第二转动方向上转子50并不进行值得注意的运动。

振动是通过力或扭矩在第一转动方向上与另一个力或另一个扭矩在第二转动方向上的交替作用产生的，其中，第一转动方向与第二转动方向相反。在力或扭矩的交替作用之间形成间歇86。间歇86的长度根据方法的进程而变化。

此外，间歇86避免了给两个或者所有绕组56同时通电。在一个间歇86期间（在该间隙中在一个转动方向上不产生力或扭矩），可以在相反的转动方向上产生力或扭矩。在一个转动方向上产生力或扭矩期间，在相反的转动方向上插入间歇86。

振动82被划分成一个或多个序列。根据图4，振动82例如被划分成三个序列84a、84b和84c。在一个序列期间，产生的力或扭矩的强度以及产生力或扭矩的时长基本相同。这可以如此达到，即，在一个序列期间的通电基本上具有相同的振幅以及相同的通电时间。特别地，通电时间在序列84a中为3ms并且在序列84b中通电时间为5ms。

作用于转子50的力或扭矩在给绕组通电期间形成。优选地，使用脉冲调制方法，其中，力或扭矩在脉冲期间形成，而且在脉冲间歇期间没有力或扭矩作用于转子。第一输出级或第一绕组以及第二输出级或第二绕组的经脉宽调制的操控彼此同步化。同步化避免了第一和第二绕组的同时通电。特别地，在第一序列84a中在第一输出级的通电间歇90期间给第二输出级通电。

在第一序列期间，第一方向的力或扭矩特别是作用35次，第二转动方向上的力或扭矩特别是作用35次。特别地，通电进行1到10ms、优选是3ms。根据一种扩展方案，力作用的次数并非固定为35次。在第一序列84a期间应进行快速振动。第二序列84b衔接在第一序列84a上。在第二序列84b中，脉冲长度或通电的长度或者力或扭矩作用于转子50的长度增加了。在此特别地，脉冲长度或通电的长度为3-15ms、优选是5ms。特别地，脉冲之间的间歇为10-50ms、优选是20ms。第三序列84c衔接在第二序列上。在第三序列84c中，力或扭矩以比在前面两个序列84a、84b中更长的时间作用于转子50。特别地，给绕组通电100-1000ms、优选是300ms。因此在通电的时间段内有力或扭矩作用于转子50。在脉冲、特别是通电脉冲之间形成间歇86，该脉冲导致作用于转子的力或扭矩的形成。特别地，间歇介于10和100ms之间，优选为20ms。

此外在单个的序列84a、84b和84c之间可形成序列间歇。在序列间歇中不进行通电从而不形成作用于转子50的力或扭矩。

力或扭矩的值通过脉冲的延长而增大。力或扭矩以及形成作用于转子50的力或扭矩的时长在单个的序列之间变化。根据图4，通电脉冲以及进而力或扭矩从序列到序列地增大。

产生的作用于转子50的力或扭矩的次数从序列到序列地减少，例如根据图4在第一序列84A中每次转动还分别产生35次脉冲，而在第二序列84b中仅还分别产生5次脉冲。在第三序列84c中分别仅还产生一次脉冲。如果第一次脉冲就可使转子解开（Lösung），那么根据本发明的振动82就仅由一次脉冲组成。特别地，随着序列数的增加，产生的力或扭矩的次数减少，作用的时长反而增加。

如果在第一次振动82之后并没有解决阻塞，那么振动82会任意多次地重复。在振动82之间形成振动间歇88，其中，在振动间歇88之间没有力或扭矩作用于转子50。振动间歇88用于冷却定子50、特别是冷却绕组和输出级。一开始振动间歇88可能较小，因为特别是在重新启动时泵1是冷的。但是随着振动82的增加，泵1会升温。特别是绕组和输出级会升温。为了避免绕组和输出级受损而插入间歇。例如，第一和第二振动之间的第一振动间歇88持续一秒，反之，第二振动间歇就已持续5秒，其他三个振动间歇持续10秒，其他五个振动间歇持续20秒，其他10个振动间歇88持续2分钟。根据本发明，振动间歇88可围绕上面给出的值变化。

一旦识别到转子50的转动，该方法会立即结束。特别地，通过识别霍尔传感器32的霍尔沿来识别转动。如果识别到转动，那么阻塞就被解决了并且泵1可以输送流体了。除了借由霍尔传感器32识别转动之外，还可以通过泵1的通电走势的评估识别转动。在此监测给绕组通电的通电走势。对转动的监测在振动82期间、特别是在间歇期间以及在通电期间连续地进行。

根据本发明的一种扩展方案，对转动的监测可以在间歇期间、特别是振动间歇期间进行。

总体上，振动82的重复次数限定为固定值。如果在限定于固定值的重复结束之后并没有确定马达的转动，那么该方法会中断并且不再尝试启动泵1。

根据本发明的方法也可应用于不具有齿形电极（Klauenpol）定子的泵，特别是具有EC或DC驱动装置的泵。定子也可具有多于两个的绕组。

图5中示出了根据本发明的泵200的另一种实施方式。泵200包括大量与图2和3中的泵1相同的构件或者功能相似的构件。特别地，泵壳体210、密封件218、泵锅220、马达壳体230这些构件基本上相应于图2和3中的相应构件。因此对于作用方式以及与其他构件的共同作用请参见图3和4的说明。跟转子50相比，转子250具有略微改变的构造。转子250具有装备有磁体的部分，该部分布置在泵锅220的内部。转子250的承载磁体251的该部分通过连接元件253与叶轮254连接。叶轮254具有输送流体的叶片。叶轮在转动时输送流体。

根据权利要求1所述的根据本发明的方法可应用在相应于该另一种实施例的泵中。

定子240具有叠片铁芯，叠片铁芯具有多个径向向内指向的定子齿。定子齿分别被至少一个绕组缠绕。为了避免绕组滑下，定子齿分别具有定子头。定子头指向转子250的方向。此外，定子头用于改善到转子250的磁流导引。定子240布置在马达壳体230的内部。固定元件264在轴向上朝着止动器的方向挤压定子，止动器构造在马达壳体230上。固定元件264对此具有多个弹簧元件，多个弹簧元件分别围绕一导引销钉布置。固定元件自身按压在泵锅法兰226处。

在泵1的背离泵壳体的一侧上布置有电子仪器260。电子仪器被盖239保护。在盖与马达壳体230之间的密封环237避免了流体侵入电子仪器260。

通过在第一或第二转动方向上力或扭矩的相应产生从而产生振动82。借由输出级以桥接、特别是B6桥的操控来产生力或扭矩。一个转动方向上的力或扭矩在此是通过根据在该转动方向上期望的转动而进行的通电所产生的。优选地，借由经脉宽调制的电流进行操控。其中，操控进程相应于图4以及所属的说明进行。

另一种实施方式的泵锅220同样可具有相应于图3的环29和/或迷宫式密封装置27。作用方式和构造是相应相同的。

特别地，输出级可包括金属-氧化物半导体场效应晶体管（MosFET）或晶体管。

Claims (19)

1.用于解决泵（1、200）阻塞的方法，其中，所述泵（1、200）具有定子（40、240）和相对于所述定子（40、240）能够旋转式转动地布置的转子（20、220），其特征在于，当所述转子（20、220）阻塞时，产生所述转子（20、220）的旋转式振动（82）用于解决阻塞，其中，所述转子（20、220）的旋转式振动（82）是通过力或扭矩在第一转动方向上与另一个力或另一个扭矩在第二转动方向上交替作用于所述转子（20、220）而产生的，所述第二转动方向是与所述第一转动方向相反的转动方向，所述旋转式振动（82）被划分成一个或多个序列（84a、84b、84c），其中，在一个序列（84a、84b、84c）期间产生的力或产生的扭矩的强度基本相同以及产生所述力或所述扭矩的时长基本相同，并且其中，所述力或所述扭矩的值以及形成对于所述转子（20、220）的力或扭矩的时长在单个的序列（84a、84b、84c）之间变化，其中，在单个的序列（84a、84b、84c）之间插入序列间歇，在所述序列间歇中没有力作用于所述转子（20、220）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述力或所述扭矩的值以及形成对于所述转子（20、220）的力或扭矩的时长从序列（84a、84b、84c）到序列（84a、84b、84c）地增大。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述泵（1、200）是机动车泵。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述力或所述扭矩通过给所述泵（1、200）通电而产生。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述力或所述扭矩通过给至少一个绕组（46）通电而产生。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述旋转式振动（82）通过给所述泵（1、200）的经脉宽调制的通电而产生，或者通过具有至少一次脉冲的脉冲形式的通电而产生。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在所述力或所述扭矩的交替作用之间形成间歇（86），在所述间歇中不产生作用于所述转子（20、220）的力或扭矩。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，重复所述旋转式振动（82），其中，在所述旋转式振动之间形成振动间歇（88），其中，在所述振动间歇（88）中不产生作用于所述转子（20、220）的力或扭矩。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述振动间歇（88）从振动到振动地变长。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，一个序列（84a、84b、84c）以内的间歇（86）基本一样长，在所述间歇中不产生作用于所述转子（20、220）的力或扭矩。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，产生的作用于所述转子（20、220）的力或扭矩的次数从序列（84a、84b、84c）到序列（84a、84b、84c）地减少。

12.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在识别到转动时该方法结束。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述转动的识别借由霍尔传感器（32）或者根据所述泵（1、200）的通电走势的评估进行。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述转动的识别通过霍尔沿的识别进行。

15.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，对转动的监测连续地进行，或者在力对所述转子（20、220）的作用之间的间歇中进行。

16.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，对转动的监测在所述间歇（86）、所述振动间歇（88）或所述序列间歇中进行。

17.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，当识别到阻塞时，通电中断并且插入通电间歇（90），其中，紧接着所述通电间歇（90）就开始所述旋转式振动（82）。

18.电机，包括泵（1、200），其具有转子（20、220）和定子（40、240）以及用于操控所述泵（1、200）的操控部件（60），其特征在于，所述电机执行根据前述权利要求中任一项所述的方法，以便解决识别到的所述转子（20、220）的阻塞。

19.根据权利要求18所述的电机，其特征在于，所述泵（1、200）是机动车泵。

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