CN116670397A - 具有用于散热的元件的定距器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有定距器(2)的泵系统。定距器(2)布置在泵壳体(1)和马达壳体(4)之间。定距器(2)处布置了增大表面的元件(9)以用于散热。

Description

具有用于散热的元件的定距器

技术领域

本发明涉及一种带有定距器的泵系统，所述定距器布置在泵壳体和马达壳体之间。

背景技术

这种泵系统例如能够是离心泵系统。离心泵基于的作用原理是，通过由于从均匀旋转的叶轮到流经该叶轮的流体引起的转矩导致的涡流变化将能量传输到流体。

离心泵大多由电动机驱动。除了这种电驱动之外，在离心泵技术中活塞发动机也用作驱动器。在此，电动机产生均匀的转矩。电动机是一种将电能转化为机械能的机电换能器。根据可供用的电能的形式，使用直流马达、交流马达或三相马达。在此，电能通常被转换成旋转运动。

驱动离心泵的电动机大多通过定距器以一定距离与泵连接。在此，马达驱动轴居中地穿过两个法兰或者说盖子中开口，以用于固定在马达上和在泵壳体上。定距器通常通过铸造制成。

例如在EP 1038611A2中描述了这种定距器和相应的制造方法。所描述的连接片的类型和数量实现了定距器的一种特别稳定的定距器方案。

当泵系统用于输送高温流体时，会出现从泵壳体开始朝电动机方向的高的热量输入。这会导致电动机的多种问题。高温降低了能量转换的效率。马达的构件，特别是定子和转子的绕组受到热负荷，由此会缩短它们的使用寿命。转子的磁铁也可能损坏。对于带有集成功率电子装置的泵系统来说，电子构件的发热尤为关键。由于这些原因，电动机调节装置有时必须降低功耗以及转速，以防止电动机和/或功率电子装置过热，因此泵不再能够在期望的运行范围内工作。

通常试图通过特别长的定距器来实现热的泵壳体和电动机之间的大的距离，从而避免列出的问题。大的距离也意味着泵系统的尺寸较大，则泵系统不能再在任意使用位置安装。此外，大的距离还导致长的驱动轴，这需要适当的支承，以便能够应对在运行期间出现的不平衡。结果可能会增加整个系统的振动。

发明内容

本发明的目的是，提供一种定距器作为泵壳体和驱动马达之间的连接元件。该连接元件应该能够尽可能良好地排出在输送热流体时从泵壳体散发的热量，并且仅微小地朝马达和/或功率电子装置的方向上传导。此外，连接元件的特征应该在于紧凑的构造形式。连接元件的设计应该有利于替换部件的更换。连接元件应该能够简单且成本低廉地实现。

根据本发明，该目的通过具有定距器的泵系统实现。优选的变型方案能够由从属权利要求、说明书和附图中得到。

根据本发明，用于散热的增大表面的元件布置在泵系统的定距器上，所述定距器布置在泵壳体和马达壳体之间。所述增大表面的元件理想地设计为冷却肋，以便优化定距器的散热。冷却肋设计为板状和/或梯形和/或三角形和/或弧形和/或环形。由于定距器经过优化的散热，由于输送热流体而会具有高温的泵壳体与马达壳体几乎热解耦。

定距器的散热的优化是通过定距器的有利的结构实现的。马达系统的风扇产生冷却空气流，该冷却空气流冷却了马达壳体的肋片，并且随后流经定距器。在此，定距器构造为，使得内直径在定距器基体的长度上保持不变，而外直径增大。以这种特别有利的方式，冷却空气流流过定距器的冷却肋并有效地耗散热量。同时，定距器的结构引导冷却空气流经过泵壳体离开，从而流向泵壳体展示出减小的流动阻力。

在本发明的一个变型方案中，定距器基体的外直径朝向泵侧增大，由此改进了由马达风扇产生的冷却空气流的流态()。更小的流动阻力意味着更高的流速，更高的流速则又有利于改善马达壳体和定距器的散热。

根据本发明的一个变型方案，定距器设计为旋转对称的。定距器的对称的构造有利于冷却空气流的流动优化的引导，并加强了定距器的散热。通过定距器的对称的设计有利地支持了泵壳体与马达壳体的热解耦。

在本发明的一个变型方案中，实施为冷却肋的增大表面的元件布置在定距器的空心柱形的基体上。

定距器的侧面优选具有开口，该开口优选实施为窗户。对安装来说，这能够用于轴的可接近性和/或用于冷却空气的流入和/或用于增加定距器的热阻。

定距器有利地直接连接泵壳体和马达壳体。原则上，不需要其它的构件以建立此连接。构件数量的减少大多有利于降低制造成本。

在本发明的一个变型方案中，定距器实施为多部件式。这例如能够利用可拆卸的叶片和/或冷却肋发生和/或通过定距器的分体式构造实现。此外，还能够设想一种具有不同的套筒的解决方案，所述套筒能够被推动到彼此叠置，其中冷却肋布置在套筒的外侧。

根据本发明，定距器材料的导热率小于40W/m·K，优选小于20W/m·K，尤其小于10W/m·K。

定距器优选由灰口铸铁或铝或不锈钢制成。

定距器能够借助于铸造工艺或3D打印制造。

理想地，冷却肋的导热率大于150W/m·K，尤其是大于200W/m·K，优选大于250W/m·K。

增大表面的元件尤其设计为用于引导冷却空气流的引导元件。冷却空气流的流动优化的引导提高了定距器的散热，散热从泵壳体引导到定距器中。

根据本发明的一个设计方案，增大表面的元件轴向地定向。冷却肋的轴向的定向在减小流动阻力的同时有助于冷却空气流的溢流，并导致了特别理想的定距器的散热。

在本发明的一个变型方案中，增大表面的元件有利地径向地定向。这种定向实现了冷却空气流以流动优化的方式被导出经过泵壳体离开，并且同时实现了定距器的高效的散热。由此优选实现了泵壳体和马达壳体的热解耦。

理想情况下，定距器具有增大表面的元件。这些元件能够设计成冷却肋的形式。通过增大定距器的表面促进了泵壳体与马达壳体的热解耦。在此，增大表面的元件以冷却肋的形式设计为板状和/或梯形和/或三角形和/或弧形和/或环形。

定距器优选设计成柱形和/或喇叭漏斗形。这种空间设计特别有利于，通过由马达风扇产生的冷却空气流实现定距器的额外的冷却。在本发明的备选的变型方案中，定距器也能够设计成锥体形和/或长方体形。

在本发明的一个变型方案中，定距器与泵壳体的马达侧的压力盖一体式设计和/或与泵侧的马达盖一体式设计。因此，定距器有利地能够实施得特别紧凑并且实现了一种泵系统，该泵系统具有也能够应用在具有有限的空间情况的安装地点的尺寸。

根据本发明，定距器在泵侧和/或在马达侧设计为轴承座。这导致了定距器的特别紧凑的构造方式并且同时由于部件数量的减少而导致装配工作量的减少。

有利地，窗形式的切口能够布置在定距器中，以用于冷却空气流进入定距器内部以用于轴的冷却。

附图说明

本发明的其它特征和优点从对基于附图的实施例的描述以及从附图本身得出。

在此示出：

图1示出了根据现有技术的离心泵单元的示意图，

图2示出了具有增大表面的元件的离心泵单元的示意图，

图3示出了具有增大表面的弧形元件的离心泵单元的示意图，

图4示出了具有喇叭漏斗形的定距器和增大表面的元件的离心泵单元的示意图，

图5示出了具有喇叭漏斗形的定距器和增大表面的弧形元件的离心泵单元的示意图，

图6示出了具有径向定向的、增大表面的元件的离心泵单元的示意图，

图7示出了具有增大表面的元件的另一实施方式的离心泵单元的示意图。

具体实施方式

图1示出了根据现有技术的离心泵单元的示意图。定距器2布置在泵壳体1和马达壳体4之间并将它们相互连接。在实施例中所示的离心泵用于输送在某些情况下可能具有高温的流体。

流体通过吸入口7进入离心泵的泵壳体1。在泵壳体3内部布置了叶轮。叶轮将动能传递给流体，流体通过压力管接头8离开离心泵。被流体和叶轮填充的空间由泵壳体1和壳体盖界定。叶轮以旋转固定的方式与轴连接，该轴借助于马达系统驱动叶轮。马达系统包括马达电子装置3、转子、定子、轴、泵侧的马达盖和马达壳体4。承载轴承的轴承座布置在马达盖中。

布置在轴上的风扇叶轮6通过风扇壳体5轴向地抽吸冷却空气流，以用于溢流出马达壳体4以及用于流经马达壳体4和马达电子装置3之间的空间。在图1中利用箭头示出的冷却空气流溢流过定距器2并撞击到泵壳体1。由此对冷却空气流的流态产生负面影响并减少了散热。

图2示出具有增大表面的元件9的离心泵单元的示意图。在本发明的该实施例中，增大表面的元件9设计为冷却肋。冷却肋在定距器2的基体的长度上轴向延伸并且布置在空心柱体形的定距器2的外侧上。根据本发明，轴向的冷却肋的宽度大于1mm，优选大于2mm，特别是大于3mm，和/或小于14mm，优选小于12mm，特别是小于1 0mm。轴向的冷却肋的高度大于3mm，优选大于5mm，特别是大于7mm，和/或小于50mm，优选小于45mm，特别是小于40mm。

在该实施例中，定距器材料的导热率小于40W/m·K，优选小于20W/m·K，尤其是小于10W/m·K，并且冷却肋的导热率大于150W/m·K，尤其是大于200W/m·K，优选大于250W/m·K。定距器2的基体优选由灰口铸铁或铝或不锈钢制成。

根据本发明，增大表面的元件9轴向地定向。在减小流动阻力的同时，冷却肋的轴向的定向促进了冷却空气流的溢流，如附图中以箭头所示，并且导致定距器2的特别理想的散热。

此外，在定距器2中布置了窗形式的切口10，以用于冷却空气流进入定距器内部以冷却所述轴。

图3示出了具有增大表面的弧形元件9的离心泵单元的示意图。多个增大表面的元件9布置在定距器2的基体上，在该实施例中，所述增大表面的元件设计成弧形的或者说弯曲的冷却肋。冷却肋的尺寸对应于图2中的尺寸。由风扇叶轮6产生的冷却空气流溢流过马达壳体4的冷却肋，并且接着流过定距器2的冷却肋。由于定距器2的冷却肋的弧形的形状，冷却空气流经历了以图3中箭头示出的转向并且不垂直地撞击到泵壳体1上。由此，整体改善了冷却空气流的流态，并且提高了定距器2的以及马达壳体4的散热性能。

图4示出了具有喇叭漏斗形的定距器2和增大表面的元件9的离心泵单元的示意图。定距器2的实施例的喇叭漏斗形状尤其在由风扇叶轮6产生的冷却空气流方面是流动优化的。在图4中以箭头示出的冷却空气流不垂直地撞击到泵壳体1上，而是通过定距器2的喇叭漏斗形状被引导越过泵壳体1。流动优化导致了冷却空气流的更高的流速，由此也改善了轴向地布置在定距器2上的增大表面的元件9的散热。同时，增大了定距器2的散热的表面，由此再次提高了散热性能。

在本发明的一种变型方案中，喇叭漏斗形的定距器2也能够设计成非对称的，以便理想地形成非对称地设计的泵壳体1的溢流。在此，定距器2的形状与泵壳体1的形状相适应。

图5示出了具有喇叭漏斗形的定距器2和增大表面的弧形元件9的离心泵单元的示意图。在该实施例中所示的定距器2在很大程度上对应于图4中的定距器2。此外，增大表面的元件9以弧形的冷却肋的形式设计。由此，以箭头示出的冷却空气流被引导越过泵壳体1并同时产生涡流，该涡流改善了散热性能。

图6示出了具有定距器2的离心泵单元的示意图，其增大表面的元件9径向地定向。定距器2具有多个径向布置的增大表面的元件9，其在该实施例中设计为径向的冷却肋环。图6中定距器2的基体对应于图2中的定距器2。在此，在该实施例中，额外地在空心柱形的基体上布置了四个冷却肋环。冷却肋环具有不同的高度，所述高度在朝泵壳体1的方向上增加，使得定距器2通过冷却肋环获得了截锥形的外形。

根据本发明，冷却肋环的宽度为大于1mm，优选大于2mm，特别是大于3mm，和/或小于14mm，优选小于12mm，特别是小于10mm。在此，最小的冷却肋环的高度为大于3mm，优选大于5mm，特别是大于7mm，和/或小于30mm，优选小于25mm，特别是小于20mm。同时，最大的冷却肋环的高度为大于20mm，优选大于25mm，特别是大于30mm，和/或小于100mm，优选小于90mm，特别是小于80mm。

根据本发明，冷却肋环以相同的间距垂直布置在定距器2上并且同时冷却肋环的高度在朝泵壳体1的方向上对称地增加。在本发明的备选的变型方案中，冷却肋环的布置不是相对彼此间隔相同的距离和/或不是垂直于定距器2定向。在此，冷却肋环的定向能够采用流动优化的角度。

定距器2的材料厚度为大于1mm，优选大于2mm，特别是大于3mm，和/或小于14mm，优选小于12mm，特别是小于10mm。

在本发明的一个实施例中，冷却肋环能够布置在套筒上，该套筒装配在定距器2的空心柱形的基体上。

增大表面的元件9有利地以冷却肋环的形式径向地定向。这种定向实现了，流动优化地引导冷却空气流经过泵壳体1离开，并且同时通过在各个冷却环处的湍流形成实现了定距器2的有效的散热。由此优选实现了泵壳体和马达壳体的热解耦。

图7示出了具有增大表面的元件9的另一实施方案的离心泵单元的示意图，所述增大表面的元件设计成径向定向的冷却环的形式。在此，始终以90°错开的入口通道引导冷却空气流通过定距器2的用于冷却驱动轴的窗10进入定距器内部。冷却肋环在窗10的区域中具有断开部并且设计为不是完全旋转对称的。

Claims (12)

1.一种泵系统，特别是离心泵系统，具有布置在泵壳体(1)和马达壳体(4)之间的定距器(2)，其特征在于，在所述定距器(2)上布置了增大表面的元件(9)以用于散热。

2.根据权利要求1所述的泵系统，其特征在于，在所述定距器(2)的基体的长度上，内直径保持不变而外直径变大。

3.根据权利要求2所述的泵系统，其特征在于，所述定距器(2)的基体的外直径朝向泵侧变宽。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的泵系统，其特征在于，所述定距器(2)设计为旋转对称的。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的泵系统，其特征在于，所述增大表面的元件(9)布置在所述定距器(2)的基体上。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的泵系统，其特征在于，所述定距器(2)直接连接所述泵壳体(1)和所述马达壳体(4)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的泵系统，其特征在于，所述增大表面的元件(9)的导热率为大于150W/m·K，优选大于200W/m·K，特别是大于250W/m·K。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的泵系统，其特征在于，所述定距器(2)的所述导热率为小于40W/m·K，优选小于20W/m·K，特别是小于10W/m·K。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的泵系统，其特征在于，所述增大表面的元件(9)设计为用于引导冷却空气流和/或用于减小流动阻力的引导元件。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的泵系统，其特征在于，所述增大表面的元件(9)轴向地定向。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的泵系统，其特征在于，所述增大表面的元件(9)径向地定向。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的泵系统，其特征在于，所述增大表面的元件(9)设计为板状和/或梯形和/或弧形和/或三角形和/或环形。