CN112211827A - 用于制造罐的方法 - Google Patents

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Abstract

用于制造罐的方法。潜水泵组件包括电动马达(1)和由该电动马达(1)驱动的离心泵，该电动马达具有由塑料或复合材料制成的转子罐(4)，该转子罐以挤压成型或拉挤成型方法制造。

Description

用于制造罐的方法
技术领域
本发明涉及一种具有电动马达的潜水泵组件，该电动马达具有：定子；转子；轴杆，该轴杆以旋转固定的(rotationally fixed，抗旋转的)方式被连接到转子，并承载单级或多级离心泵的至少一个叶轮；以及处于转子和定子之间的转子罐(rotor can)。
背景技术
罐被应用在马达中，关于马达，转子空间相对于定子空间是流体密封的。为此原因，特别是对于离心泵组件，在转子和定子之间设有罐以便相对于定子空间密封转子空间被认为属于现有技术，该罐可以是在两侧开口的罐或者呈罐壶的形式。例如来自欧洲专利EP 1 768 233Al的这种罐被认为属于现有技术。特别是当转子空间被填充流体或者泵的输送流体的一部分流过转子空间时，由金属例如不锈钢制造罐是有利的。然而，这种金属罐的缺点是会产生使马达效率恶化的涡流。就这一点而言，塑料罐是更有利的，但是这些罐需要设置有额外的气密密封层，以便完全不漏流体，因为否则流体会从转子空间扩散到定子空间中。在泵组件布置在通风良好的环境中的情况下，少量扩散流体是可以接受的，使得低量的扩散流体可以通过蒸发的方式被引导到环境中。因此，这种由塑料制成的罐被应用于供热循环泵、洗衣机和洗碗机中的循环泵等，但不被应用于具有气密封闭壳体的潜水泵。此外，塑料罐仅与相对低功率的泵组件一起应用，因为通常是用注塑模制方法制造的这种罐的尺寸受到限制。由于罐应该尽可能是薄壁的，随着长度的增加，在可用的时间周期内用塑料以完全的方式填充注射模制工具变得越来越困难，这就是为什么大多数是金属罐被应用于较大结构类型的离心泵组件的原因。
发明内容
在这种背景下，本发明的目的是提供一种具有罐的潜水泵组件，该罐由塑料构成并且在经济上是可制造的。此外，还有修改这种罐的情况。
根据本发明，该目的通过本发明所述特征的潜水泵组件来实现。
根据本发明的潜水泵组件包括电动马达，该电动马达具有：定子；转子；轴杆，该轴杆以旋转固定的方式被连接到转子，并承载单级或多级离心泵的至少一个叶轮；以及位于转子和定子之间的转子罐。根据本发明，转子罐以挤压成型(extrusion)或拉挤成型(pultrusion)方法制造。这种方法允许由塑料或复合材料形成的罐以薄壁方式和几乎任意长度制造。在此，有利地连续进行制造类似于无穷尽的管，然后该管以期望的长度被分离并形成实际的罐。这里，在使用合适的塑料或复合材料时，罐可以被进一步地机器加工(处理)、特别是在端部区域中，或者通过焊接于横向壁而形成罐。在开口端部处焊接法兰也是可能的。也可以进行粘合连接或其他合适的非刚性的(non-positive)或材料配合的连接来代替焊接连接。以这种方式形成的罐还可以特别是在没有磁性负载的区域中通过一个或多个金属部件(例如用于接收轴承)来以加强的方式设计。
罐的挤压成型通常(但不是必须)在挤压成型机的应用过程中进行，关于挤压成型机，熔融材料在压力下被供给到环形喷嘴，在其脱离后冷却并分离成管段。
如果罐是拉挤成型的，则纤维从筒子架(creel)上被拉动穿过树脂，然后被拉动穿过已加热的模具(die)。模具完成纤维的浸渍，控制树脂含量，并在材料穿过模具时将其固化成最终形状。然后，该固化的型材被自动切割成一定长度。织物也可以被引入模具，以便为纤维提供不同于0°的方向。尽管拉挤成型是连续的过程，但产生恒定横截面的型材(被称为“拉动成型”的变体)允许在横截面中引入一些变化。该过程将材料拉动穿过用于浸渍的模具，然后将其夹在用于固化的模子中。这使得该过程不是连续的，但是可以适应横截面中的微小变化。
以挤压成型或拉挤成型方法制造的罐有利地由热塑性塑料构成，但是基本上本发明不限于这种材料。拉挤成型方法可以有利地被应用于纤维增强材料。
根据本发明的有利的另一改进方案，根据本发明的罐在其外侧设置有肋，所述肋在纵向方向上延伸，并且在安装状态下被设置成集成到纵向凹槽中，所述纵向凹槽被集成在电动马达的定子的相邻定子齿之间。罐的设置在外周上的这些肋通常可以平行于定子管的纵向轴线延伸，但是如果定子交叉，也可围绕该纵向轴线螺旋延伸。它们显著增加了罐的内在稳定性，而不增加罐的厚度，这对于磁传输是有效的。此外，这些肋具有有利的特征，即它们将定子槽封闭到内周，所述定子槽被形成在定子齿之间并且绕组位于其中。
根据本发明的罐有利地在其沿轴向方向的长度和壁厚之间具有大于150、优选大于180的尺寸比。特别优选地，尺寸比>200。因此，当罐的壁厚为1mm时，罐的长度超过200mm。例如，给定例如至少60mm的罐长，达到0.3mm的壁厚目前是现实的。
罐的壁厚应该尽可能薄且具有必要的厚度，有利地<1.5mm。应该理解，关于壁厚，是在罐的基部区域中形成厚度的情况，因此紧挨着可能存在的加强肋。
该罐有利地由液晶聚合物(LCP)和/或半结晶聚合物、例如聚苯硫醚(PPS)形成，优选地结合填充本体和/或纤维，这增加了强度。
如在WO2005/072928A1中所述那样，基于差示扫描量热(DSC)法，这种聚合物特别有利地包括其最大总体结晶度的50％、然而优选至少75％。这种结晶度确保材料的扩散不渗透性显著增加，使得这种罐也可以被应用于定子被相对于周围环境封装的情况(如潜水泵和水下泵的情况)。
由于涉及增加罐稳定性的填充物质和纤维，这些物质和纤维一方面应被确定尺寸，使得它们即使在小壁厚下也能完全埋入到塑料中，另一方面其尺寸应足够大，使得形成复合物或结合物，该复合物或结合物适应张力并增加罐的强度。实际上，横截面积<500μm2且长度<2000μm的填料颗粒已经证明了它们的价值。为了能够在潜水泵或其他气密封闭壳体或马达壳体中使用罐，聚合物应被设计或选择为，使得其透水性在20°时<5e-13kg/(ms)、在60°时<5e-12kg/(ms)、在100°时<3e-11kg/(ms)。罐的这种透水性在潜水泵领域中也是可以容忍的，特别是如果约束通过流体(尽管有这种高的扩散不渗透性)的吸收本体被集成在马达壳体内部、特别是定子壳体内部的话。
根据本发明的罐的一特别有利的应用目的是用于呈钻孔泵形式的泵组件。由于泵和马达它们的细长形状，特别是在具有较大功率消耗的马达的情况下，它们具有在轴向方向上相对较长的罐，并且预定由根据本发明制造的这种罐形成。这里，根据本发明的有利的另一改进方案，罐可以突出超过马达定子的轴向长度，并且可以在突出超过定子的该区域中形成或接收轴承座。
密封环形式的密封装置有利地被设置在罐和轴承座之间。这种密封环可以由O形环形成，该O形环位于轴承座的槽中并沿周缘支承在罐上。这里，密封环可以支承在罐的内周或外周上，这取决于用于罐的轴承座的或接收器的布置。在后一种布置的情况下，必须确保罐的外周在该区域中是光滑壁的，即通过填充或移除的方式中断肋结构。
为了在其设计方面将罐支撑在定子内，有利的是设置一种支撑元件，该支撑元件布置在罐和定子壳体之间，具体地说布置在突出超过定子的区域中。根据本发明的有利的另一改进方案，该支撑本体同时被设计为吸收本体，以便接收和约束穿过罐扩散的流体，即使这是低量的。该支撑本体有利地被设计为注塑模制部件，并且可以由例如ElantronEpoxi MC 622/W360、MC634/W342、MC 622/W342等构成。这种吸收和支撑本体可以由热塑性或硬塑性(热固性)材料形成。
附图说明
在下文中，通过附图中所示的实施例来更详细地解释本发明。其中：图1在大大简化的示意性纵向剖面图中示出了钻孔泵；
图2以放大显示方式示出了图1的细部II；以及
图3示出了穿过定子的横截面。
附图标记列表
0 钻孔泵
1 封闭马达(canned motor)
2 转子
3 定子
4 罐
4a 图2中的罐
5 定子壳体
6 壳体护套
7 壳体盖
8 壳体盖的突起部
9 O形环
10 径向轴承
11 轴杆端部
12 轴杆
13 盖
14 盖的突起部
15 呈O形环形式的密封环
16 环形本体
17 推力轴承
18 图2中的纵向肋
19 图2中的定子齿
20 图2中的定子槽
L 罐的长度
D 罐的厚度
具体实施方式
根据图1的图示示意性地示出了钻孔泵0的纵向截面，钻孔泵具有封闭马达1，封闭马达具有转子2和定子3，转子和定子被罐4彼此密封分离。定子3固定地被布置在定子壳体5内部，定子壳体的外侧由圆柱形壳体护套6限定，并且定子壳体的内侧由具有柱形内周的罐4限定。两侧开口的罐4在一侧被壳体盖7封闭，壳体盖7包括阶梯状的、柱形的、向内指向的突起部8，突起部的阶梯状部分接合到罐4的自由端部中，并且通过位于槽中的两个O形环9相对于罐密封。突起部8同时形成用于径向轴承10的轴承接收部，利用该径向轴承可旋转地安装形成转子2一部分的轴杆的自由端部11。
定子壳体5的另一端部由环形盖13密封，环形盖在其外周上与盖7一样密封且固定地连接到壳体护套6，并且同样包括向内指向的突起部14，突起部的端部包围罐4的另一自由端部，并且通过两个密封环15相对于罐4的外侧密封。在该区域中，环形本体16被布置在该突起部14内部和罐4内部。盖13同时形成支撑本体，该支撑本体一方面被支撑在定子3的壳体护套6上，另一方面支撑罐4的轴杆侧的端部的外侧。该本体由塑料形成，并且被设计为定子壳体内部的吸收本体，即，其处于约束穿过罐4扩散的任何流体的位置中。
所示的封闭马达1在这里仅通过示例的方式以其基本结构示出，并且它可以是永磁马达、异步马达或者也可以是另一种马达，但是这对于马达的设计结构、尤其是罐4的设计结构来说并不重要。因此，该运动学装置可以反过来，即它可以是外转器(outer-runner)。罐4是挤压成型管，其轴向长度L和壁厚D之比为220。它由纤维增强的热塑性塑料形成，并且具有最初规定的结晶度，这里是77％。
通过图3以横截面示出的定子，在视图中被限于罐和定子叠片组，并且在那里看不到外部的壳体部件和绕组。所示的罐4a在外周上设有纵向肋18，所述肋在罐4a的外周上沿轴向方向延伸。这些纵向肋18与定子形状相适应，并且特别是以这样一种方式，即在图3中所示的安装位置中，纵向肋被集成到形成在两个定子齿19之间的定子槽20中，并且该肋几乎完全填满该槽并因此封闭它。纵向肋18在其通过挤压成型制造后延伸到罐4a的整个长度。例如在根据图2的马达中，密封环15在外侧支承，在该区域中由纵向肋18形成的突出部被移除或者中间空间被填充材料填充，使得密封环15能够以完全的方式沿周缘支承。
纵向肋18增加了相对薄壁且细长的罐4的稳定性(特别是在安装状态下)，因为它们由于集成到定子槽20中而呈现与定子叠片组的紧密且主动的结合。

Claims (13)

1.一种潜水泵组件，其具有电动马达(1)，所述电动马达具有：定子(3)；转子(2)；轴杆(12)，所述轴杆以旋转固定的方式连接到所述转子(2)并且承载单级或多级离心泵的至少一个叶轮；以及位于所述转子(2)和所述定子(3)之间的转子罐(4)，其特征在于，所述转子罐(4)以挤压成型或拉挤成型方法制造。
2.根据权利要求1所述的潜水泵组件，其特征在于，所述潜水泵组件是钻孔泵组件。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的潜水泵组件，其特征在于，所述转子罐(4)由热塑性材料构成。
4.根据前述权利要求中任一项或多项所述的潜水泵组件，其特征在于，所述转子罐(4)在其外侧包括肋(18)，所述肋在纵向方向上延伸，并且被设置成集成到纵向凹槽(20)中，所述纵向凹槽被形成在所述电动马达(1)的定子(3)的相邻定子齿(19)之间。
5.根据前述权利要求中任一项或多项所述的潜水泵组件，其特征在于，所述罐(4)的罐长度(L)和壁厚(D)之比大于150、优选大于180、更优选大于200。
6.根据前述权利要求中任一项或多项所述的潜水泵组件，其特征在于，所述转子罐(4)的壁厚(D)小于1.5mm。
7.根据前述权利要求中任一项或多项所述的潜水泵组件，其特征在于，所述转子罐(4)由液晶聚合物和/或半结晶聚合物构成，优选由富含增强填料的聚合物构成。
8.根据权利要求7所述的潜水泵组件，其特征在于，当根据差示扫描量热程序测量时，所述聚合物包括其最大总体结晶度的至少50％、优选至少75％。
9.根据前述权利要求中任一项或多项所述的潜水泵组件，其特征在于，所述填料由横截面小于500μm2且长度小于2000μm的填料颗粒形成。
10.根据前述权利要求7至9中任一项或多项所述的潜水泵组件，其特征在于，所述聚合物在20℃时的透水性小于5e-13kg/(ms)，在60℃时的透水性小于5e-12kg/(ms)，在100℃时的透水性小于3e-11kg/(ms)。
11.根据前述权利要求中任一项或多项所述的潜水泵组件，其特征在于，所述转子罐(4)轴向突出超过所述马达(1)的所述定子(3)，并且在突出区域中相对于保持所述轴杆(12)的轴承的轴承保持器(7，13)被密封。
12.根据权利要求11所述的潜水泵组件，其特征在于，所述罐(4)和所述轴承保持器(7，13)之间的密封由弹性密封环(9，15)形成，优选由O形环形成。
13.根据前述权利要求中任一项或多项所述的潜水泵组件，其特征在于，所述转子罐(4)被支撑在定子壳体(5)中，并且支撑元件(16)由吸湿塑料或复合材料制成。
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