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Die Erfindung befasst sich mit einer Pumpenanordnung mit einer Mikropumpe, die magnetisch angetrieben werden kann (Anspruch 1). Diese Mikropumpe arbeitet zur Förderung eines Volumenstroms eines liquiden Fördermediums, das mehr oder weniger viskos sein kann. Die Erfindung betrifft auch ein zugehöriges Arbeitsverfahren einer solchen magnetisch angetriebenen Mikropumpe, welches Verfahren den Strömungsfluss der Zwangsströmung beanspruchen kann, da dieser nur im Betrieb der Mikropumpe auftritt (Anspruch 25). Mit der Zwangsströmung ist der Fluss des mehr oder weniger viskosen Fördermediums gemeint. Schließlich betrifft die Erfindung eine Mikropumpe, die angepasst ist, mit einem Magnetantrieb angetrieben zu werden, wobei Innenmagnet und Außenmagnet die Magnetbauteile sind (Anspruch 20).
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Im Stand der Technik stellt sich die Lagerung der genannten Mikropumpen als problematisch dar. Mikropumpen sind in einer Größenordnung, die kaum grösser als ein Daumennagel ist. Abmessungen unter 20 mm, insbesondere unter 10 mm (Höchstmaß einer Abmessung der Mikropumpe) sind vorgegeben und solche Mikropumpen genannten Pumpeneinrichtungen sind passend zu lagern.
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Zugehörig sind Vorschläge im Stand der Technik unterbreitet worden, vgl.
WO 02/057631 A2 (HNP Mikrosysteme). Dort sind Präzisions-Lagerbauteile gesondert gefertigt und in einen weniger präzisen Träger oder Halter eingesetzt. Die dortige Erfindung, vgl. dort Seite 2, die ersten vier Absätze, spricht von ungenau gefertigtem Stator und von einfachen, präzisen Hülsen, die mechanisch präzise gefertigt sind. Letztere werden in Ersteren eingesetzt und durch Fügen mit ihm verbunden (Löten, Kleben, Einpressen). Dadurch kann erreicht werden, dass höchste Genauigkeit mit überschaubaren Kosten und geringe Fertigungstiefe oder Fertigungskomplexität geschaffen werden. In den dortigen
2,
5 wird ein axialer Kanalabschnitt, dort
22b, gezeigt, der eine Rückströmung von Fluid von einer Zwischenkammer (dort
2, zwischen 10 und 24) zur Saugseite ermöglicht. Der Kanal ist in der Wand 30i als nach innen offene Stufenbohrung vorgesehen und verbindet die Zwischenkammer mit der Saugseite zur Rückführung von Fluid in das Mikrosystem, vgl. dort auch Absatz [74].
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Es ist eine technische Problemstellung (Aufgabe) der beanspruchten Erfindung, einen kostengünstigen Aufbau einer Pumpenanordnung mit der Mikropumpe zu erreichen und mit einer minimalen Anzahl von Komponenten auszukommen, die fertigungstechnisch möglichst einfach ausgeführt sind und montagetechnisch präzise zusammengefügt werden können. In einem besonderen Aspekt der Aufgabenstellung soll Fertigungsaufwand durch Montageaufwand zumindest teilweise substituiert werden, wodurch notwendige enge Toleranzen auch erreicht werden. Diese sind für Mikrosysteme und Mikropumpen ein sinequa-non. In einem primären Aspekt der Aufgabenstellung ist die Mikropumpe im Lagerbereich zu spülen oder zu schmieren, was bei Drehzahlen oberhalb von 5.000 U/min ein durchaus beachtenswertes Problem darstellt.
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Als (erste) Lösung wird eine Pumpenanordnung mit einer Mikropumpe vorgeschlagen, die magnetisch angetrieben werden kann (Anspruch 1).
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Sie fördert ein liquides Fördermedium.
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Die Mikropumpe wird von einem Lagerträger gehalten, der Basisteil genannt wird. Der magnetische Antrieb erfolgt von einem Außenmagneten auf einen Innenmagneten, und Letzterer überträgt das auf ihn übertragene Drehmoment über die axiale Welle auf die Mikropumpe. Der Lagerträger hat drei Lagerstücke eingesetzt, die durch Fügen mit ihm verbunden sind. Diese "Radiallagerstücke" bewirken die Drehlagerung (auch: Führung) der axialen Welle und auch der Mikropumpe. Die Radiallagerstücke sind positioniert und im Lagerträger festgelegt, wobei eines der drei Radiallager den Außenrotor der Mikropumpe drehfähig aufnimmt. Dieses Radiallager für den Außenrotor ist exzentrisch zur Welle angeordnet. Die zumindest zwei weiteren Radiallagerstücke sind für die Welle vorgesehen. Eines dieser Radiallager ist dem Innenmagnet näher und das andere der Lager (jeweils Wellenlager) ist der Mikropumpe näher. Bevorzugt sind beide Radiallager möglichst weit voneinander entfernt, um der axialen Welle eine gute Stabilität und Konzentrizität zu geben.
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Der Innenrotor der Mikropumpe, der mit der axialen Welle angetrieben wird, ist zentrisch zur axialen Welle angeordnet. Die Mikropumpe selbst beinhaltet den Innenrotor und den Außenrotor, wobei beide miteinander verzahnt sind und miteinander drehen, indes mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Der Außenrotor wird im "exzentrischen Radiallager" aufgenommen und stirnseitig von einem Deckel dort lagernd gehalten.
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Mit den Begriffen, dass sich ein Radiallager näher am Magneten und ein anderes Radiallager näher der Mikropumpe jeweils befindet, wird eine Relativbeziehung zum Ausdruck gebracht. Natürlich kann dabei das eine Lager "nahe" dem Innenmagneten sein, oder aber von einem ringförmigen Magneten umgeben sein (dann hat das Radiallager ein geringes radiales Maß).
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Das ist vom Begriff der Relation durchaus umfasst. Das andere Lager ist näher der Mikropumpe und dieser Begriff umfasst auch, dass es nahe oder bei der Mikropumpe, sogar unmittelbar an der Mikropumpe zur stirnseitigen Stützung und Lagerung angeordnet ist. Beansprucht ist indes nicht der Begriff "nahe", sondern eine Relation der Lager zueinander mit Blick auf den Innenmagneten und die Pumpe.
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Zur Ermöglichung einer Spülung oder Schmierung ist eine Kanalstruktur vorgesehen (Anspruch 1). Diese sorgt (im Betrieb) für eine Zwangsströmung. Die Kanalstruktur hat mehrere Abschnitte, von denen zumindest drei hervorgehoben werden sollen. Zwei Kanalabschnitte sind im Deckel angeordnet. Ein dritter Kanalabschnitt ist im Lagerträger angeordnet. Damit ermöglicht die Kanalführung im Sinne der Kanalstruktur ein Ableiten des fluiden Fördermediums auf der Druckseite über den Deckel und den Lagerträger zur Ermöglichung einer Spülung und/oder Schmierung aller drei genannten Lager.
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Mit einer weiteren, unabhängigen Lösung (Anspruch 20) werden dieselben Probleme gelöst, nur mit einer anderen Art von Lagern und Lagerträgern. Der Lagerträger ist durch ein Spritzgießen aus Metall oder Kunststoff hergestellt. Während des Spritzgießens werden die Lager im Lagerträger integriert gebildet, sodass sie keine gesonderten Präzisionsbauteile sind, sondern unmittelbar bei der Herstellung des Lagerträgers entstehen. Sie werden dabei aus entweder Metall oder Kunststoff gebildet. Die entstehenden zumindest drei axial beabstandeten Radiallager können hierbei auch Lagerbereiche benannt werden, die einstückig oder integriert mit dem Lagerträger ausgebildet sind.
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Sie sind an zwei Stellen für die Lagerung der Welle und an einer Stelle für die Lagerung des Außenrotors und der Mikropumpe ausgebildet und angepasst. Diese ist drehfähig in dem exzentrischen Lager (bezogen zur Welle) angeordnet.
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Angetrieben wird auch diese Mikropumpe von einem Außenmagnet, der ein Drehmoment auf einen von der Mikropumpe axial beabstandeten Innenmagnet überträgt. Dies kann als "magnetische Kupplung" angesehen werden, oder aber als eine magnetische Drehmoment-Übertragung (Anspruch 2).
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Auch bei dieser Variante der Erfindung wird die Pumpe von einem stirnseitig angeordneten Deckel im exzentrischen Lager gehalten. Auch hier sorgt die Kanalstruktur, wie zuvor umschrieben, für die Zwangsströmung, um die Lager aktiv mit dem Fördermedium (dem geförderten Volumenstrom) zu spülen und/oder zu schmieren.
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Die beiden Lager für die Welle sind deutlich beabstandet. Ein Lager ist nahe, insbesondere sogar innerhalb des Innenmagneten, und Bestandteil des Lagerträgers. Das andere Lager ist nahe oder unmittelbar bei der Mikropumpe und Bestandteil des Lagerträgers.
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Die Kanalstruktur führt dazu, dass das von der Pumpe geförderte Fördermedium aktiv spült oder schmiert, und zwar die vorhandenen Lager, von denen der Anspruch 1 zumindest drei nennt. Zwei Radiallager sind Wellenlager, eines dieser Lager ist das Lager für den Außenrotor der Mikropumpe. Zumindest ein Kanalabschnitt der Kanalstruktur liegt im genannten Deckel, ein weiterer Kanalabschnitt liegt in dem Lagerträger und ist druckseitig angeordnet. Weitere Kanalabschnitte können hinzutreten.
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Die funktionsbestimmenden Toleranzen sind auf drei Präzisionslager vereint. Wichtige Maße werden durch eine präzise Montage dieser Präzisionslager zueinander hergestellt. Nach Positionierung erfolgt die Verbindung der Präzisionslager mit dem Lagerträger durch ein Fügeverfahren (eine Fügetechnik, Anspruch 7, 10). Beispielsweise wird eine Klebung, ein Schweißen oder ein Löten angewendet, um die hohen Anforderungen an die Toleranz montagetechnisch zu erreichen. Die Fertigungskosten der Einzelteile können dabei gesenkt werden.
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Es kann bei dem genannten Aufbau auch eine Reduzierung der Anzahl notwendiger Axiallager stattfinden. Der Deckel, der stirnseitig die Mikropumpe in dem exzentrischen Lager hält, ist ein solches Axiallager. Bevorzugt kommt hier Keramik als Werkstoff zum Einsatz, um Verschleiß zu minimieren. Auf der Wellenseite am rotorfernen (pumpenfernen) Ende der Welle ist kein Axiallager erforderlich. Die auf die Welle wirkenden Kräfte werden so eingestellt, dass eine solche Lagerung entbehrlich ist.
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Es kommen folgende Kräfte in Betracht, die auf die Welle wirken können. Eine axiale Kraftkomponente des Innenrotors der Pumpe. Durch den Schiebesitz (Polygon) werden bei der Drehung der Pumpe indes keine axialen Kräfte auf die Welle übertragen. Der magnetische Antrieb (also die Drehmoment-Übertragung vom Außenmagnet auf den Innenmagnet, der über einen Lagerträger mit der Welle drehfest gekoppelt ist), könnte eine axiale Kraftkomponente entstehen lassen. Wenn die axialen Positionen von Innenmagnet und Außenmagnet aber so abgestimmt werden, dass keine axiale Kraftkomponente entsteht, fehlt auch hier die Notwendigkeit, eine solche Kraftkomponente von einem Axiallager aufzunehmen. Stützend für das Fehlen eines solchen weiteren Axiallagers ist das entstehende Druckgefälle des Fördermediums innerhalb der Gehäuseanordnung, die aus dem Lagerträger, einem darauf aufgesetzten, haubenförmigen Kappenteil und einem gegenüberliegenden Deckel gebildet wird (Ansprüche 19, 21).
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Es ergeben sich eine hermetische Abdichtung und ein sich aufbauender Druck innerhalb des Gehäuses, der durch die Arbeit der Pumpe und die vorhandenen Kanalabschnitte zur Zwangsströmung entsteht. Am pumpenfernen Ende der Welle, dies ist das antriebs- oder magnetseitige Ende der Welle, wird ein sich aufbauender Druck ein Druckgefälle zum rotorseitigen Ende der Welle erzeugen, wodurch die Welle im Betrieb durch das sich dabei aufbauende Druckgefälle in Richtung zur Pumpe gedrückt wird. Dort ist für die Pumpe und für das pumpenseitige Ende der Welle ein Axiallager durch den Deckel gegeben. Ein weiteres Axiallager am anderen Ende der Welle kann entfallen.
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Zu erwähnen wäre, dass die Welle naturgemäß drehstarr oder drehfest mit dem Innenmagneten gekoppelt sein muss, was über einen Magnetträger geschieht (Anspruch 6). Magnetträger und Innenmagnet sind konzentrisch aufgebaut und bevorzugt mittig zum Innenmagneten ist das eine, pumpenferne Lager vorgesehen. Der Außenmagnet ist bevorzugt konzentrisch zum Innenmagneten, außerhalb der haubenförmigen Kappe, der auch Spalttopf genannt wird.
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Störanfällige Bauteile können durch den Aufbau bevorzugt entbehrlich werden (Ansprüche 19, 22). Es sind dies dynamische Dichtungen oder Wellendichtungen. Dadurch, dass die Pumpe einerseits von dem Deckel hermetisch abgedichtet ist und ihren Sitz im Lagerträger hat, der Lagerträger andererseits gegenüber dem Deckel und konzentrisch zur Welle eine haubenförmige Kappe als Spalttopf besitzt, der ebenfalls über statische Dichtungen mit dem Lagerträger verbunden ist, kann der Haubenbereich den Innenmagneten aufnehmen und vollständig von dem fluiden Fördermedium durchströmt werden, das auf der Druckseite der rotierenden Pumpe über die genannten Kanalabschnitte austritt. Hierdurch kann zusätzlich eine Kühlung der Haube (haubenförmigen Kappe) von innen her erfolgen.
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Durch den hermetischen Aufbau mit ausschließlich statischen Dichtungen (Spalttopf zum Lagerträger und Deckel zum Lagerträger) kann die Mikropumpe auch gefährliche Medien, kristallisierende Medien oder leicht flüchtige Medien fördern.
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Auch Langzeitanwendungen werden möglich, wenn die genannten verschleißanfälligen dynamischen Dichtungen wegfallen. Die Folge davon ist das aktive Durchströmen des Fördermediums durch den Spalttopf (das haubenförmige Gehäuseteil), indes mit weiteren Vorteilen. Das Totvolumen wird minimiert und das zu fördernde Medium (oder besser: das geförderte Medium) dient gleichzeitig der Kühlung des Spalttopfes, der Lagerflächen und der Magnete, wie auch der Schmierung der Lagerflächen.
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Die zuvor umschriebene Kraftauswirkung durch Druckunterschied (Druckgefälle) ist ein weiterer sich ergebenden Vorteil. Entlang der Welle kann durch den gegebenen Druckunterschied zwischen dem Bereich des Spalttopfes (oder besser: Dem Bereich des Innenmagneten) und dem rotorseitigen Wellenende ein Spülstrom entstehen, der durch die Lagerbauteile der Welle führt.
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Die Welle ist dabei dennoch in den Lagerbauteilen gelagert, dreht sich aber in einem Hohlraum zwischen den Lagerbauteilen, durch den der axiale Spülstrom verläuft.
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Bei der Lösung der Erfindung, die mit integrierten Lagern im Lagerträger arbeitet (Anspruch 20), wird zumindest die Kanalstruktur und die Zwangsströmung zur Kühlung, Spülung und Schmierung der Lagerstellen ermöglicht.
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Durch Einsatz eines statischen Antriebes mit einem Stator, der ein rotierendes Magnetfeld erzeugt, ohne rotierende Bauteile zu haben, wird ein minimaler Bauraum erzielt. In einer solchen Anwendung kann der Spalttopf entfallen und es wird ein außenliegendes Gehäuse verwendet. Durch eine Öffnung kann ein elektrischer Anschluss hermetisch dicht hineingeführt werden, der den Stator mit Strom versorgt zur Ausbildung des rotierenden Magnetfeldes und zur Übertragung auf den Innenmagneten, der über den Magnetträger mit der Welle drehstarr gekoppelt ist.
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Der Innenmagnet und der Außenmagnet werden dann beide zu Innenmagneten, die innerhalb des umliegenden Gehäuses gelegen sind. Sie unterscheiden sich als Stator und Rotor. Der Außenmagnet erzeugt ein drehendes Magnetfeld und bleibt statisch. Der Innenmagnet dreht die Welle und liegt innerhalb des Außenmagneten.
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Bei dieser Art des Antriebs wird ein minimaler Bauraum erzielt, allerdings sollte bei Wegfall des haubenförmigen Gehäuseteils (des Spalttopfes) eine Beschichtung der Antriebswicklung des Außenmagneten erfolgen, um gegenüber den Fördermedien Resistenz zu haben und Langzeitanwendungen zu ermöglichen.
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Das haubenförmige Gehäuseteil (auch: Kappe) muss auch bei stehendem Stator (mit rotierendem Magnetfeld) nicht entfallen, sondern kann zusätzlich anwesend sein. Aufgrund des verwendeten Werkstoffs (meist metallischer Natur) sind Wirbelströme in diesem Spalttopf nicht zu vermeiden, die zu Wärmeentwicklung führen. Einer solchen Wärmeentwicklung wird indes durch die Innenkühlung auf einer sehr großen Innenfläche des Spalttopfes entgegengewirkt. In bevorzugter Ausführung kann über 50%, meist wesentlich mehr, der Innenfläche der Kappe gekühlt werden. Ein Reststück wird dazu verwendet, die Kappe mit dem Lagerträger zentrierend zu verbinden.
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In einer Option wird die erste Lösung so gestaltet, dass der Lagerträger durch ein Spritzgießen aus Metall oder Kunststoff hergestellt wird (Anspruch 8). Gleichwohl werden die Radiallagerstücke noch immer gesondert hergestellt und als Präzisionslagerteile ausgebildet (Anspruch 10). Sie werden nachträglich in dem aus Spritzguss hergestellten Lagerträger platziert und dabei positioniert und festgelegt, wozu ein Verfahren der Fügetechnik Anwendung finden kann, die Radiallagerstücke zuverlässig und genau in den Lagerträger anzuordnen.
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Auch eine Option und bevorzugte Gestaltung ist bei der ersten Lösung die Anwesenheit eines Heizelementes, das indes in einem spritzgegossenen Lagerträger anzuordnen ist (Anspruch 9). Mit ihm wird eine Erwärmung des noch wenig liquiden oder kaum liquiden Fördermediums erreicht, um die Kaltstartfähigkeit der Mikropumpe zu verbessern.
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Zur Umschreibung des begrifflichen Inhalts der Mikropumpe wird auf Anspruch 14 verwiesen. Dieser ist mit Bezug auf die Erfindungen (Anspruch 1, 20) hier stützend einbezogen, und zwar auf jede der Erfindungen gesondert. Mit Bezug auf die Kühlfähigkeit der haubenförmigen Kappe ist eine große Innenfläche so zu verstehen, dass sie zumindest 50% einer gesamten Innenfläche der Kappe beträgt. Bevorzugt ist aber mehr als 70% der gesamten Innenfläche der Kappe kühlfähig. Bei der Ausführungsform mit einem stehenden Stator, der ein Drehfeld erzeugt, kann die haubenförmige Kappe wegfallen und ein anderes, hermetisch dichtes Gehäuse auf den Lagerträger aufgesetzt werden. Da keine mechanischen Drehungen in das so gebildete Gehäuse eingekoppelt werden müssen, sondern nur über elektrische Leitungen Strom zugeführt wird, befinden sich Innenrotor und Außenrotor gemeinsam in einem – von solcher Art gebildeten – Gehäuse.
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Im Rahmen der zweiten Lösung (Anspruch 20) ist der Lagerträger im Spritzgussverfahren aus bspw. einem Duromer hergestellt. Eine Heizspule – als Beispiel eines Heizelements (Anspruch 21) – kann integriert werden. Durch Erwärmung des Fördermediums kann die Kaltstartfähigkeit der Pumpe verbessert oder sogar ermöglicht werden. Die Erwärmung erfolgt über den Fest/Flüssig-Phasenübergang.
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Der kompakte Aufbau bei allen Aspekten der Erfindung schafft kurze Toleranzketten und kurze Kraftschlusswege. Die präzisen Lagerstücke erfüllen die Anforderungen an geringe Toleranzen für die zuverlässige Funktion der Mikropumpe und den Einsatz in Langzeitanwendungen.
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Mit den beschriebenen Pumpen (Anspruch 5) können praktisch (oder nahezu) alle Arten von fluiden Fördermedien gefördert werden: Besonders gefährliche Medien, kristallisierende Medien, bspw. Harnstoff, oder leicht flüchtige Medien, bspw. Methanol, und bei bevorzugtem Einsatz eines Heizelementes auch solche Medien, die in kaltem Zustand nicht förderbar sind, bspw. Harnstoff, Wasser oder Methanol (wie im Automobil).
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Die Drehmoment-Übertragung von Außenmagnet und Innenmagnet (Anspruch 2) kann bevorzugt als Zentraldrehkupplung ausgebildet sein (Anspruch 3, 11).
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Das erzeugte Magnetfeld des Außenmagnets kann von einem Stator erzeugt werden (Anspruch 4). Hierbei kann der haubenförmige Gehäuseteil wegfallen.
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Als Mikropumpe kann eine Innenzahnringpumpe Verwendung finden (Anspruch 5), vgl.
WO 97/12147 A . Die Welle ist drehstarr mit dem Innenrotor verbunden und ebenso drehstarr mit dem Magnetträger und dem auf ihm sitzenden Innenmagnet. Alternativ findet eine Innenzahnradpumpe mit Evolventen-Verzahnung Einsatz.
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Der Innenmagnet kann einteilig oder mehrteilig sein (Anspruch 13). Er ist auf einem Träger angeordnet (Anspruch 6). Bevorzugte Materialien des Innenmagnets sind Hart-Ferrit oder höherwertige Magnetwerkstoffe. Bei einem mehrteiligen Innenmagnet können mehrere ringförmig angeordnete Einzelmagnete aneinandergesetzt werden. Wird nur ein Innenmagnet verwendet, kann bevorzugt ein Ringmagnet Anwendung finden. Auch "plättchenförmige" Magnete (als Magnetstücke) aus höherwertigem Magnetwerkstoff, z.B. NdFeB (als Beispiel eines Seltene-Erden-Magnets) oder SmCo (Samarium-Cobalt) können als Segmente zur Bildung eines ringförmigen Innenmagneten zusammengesetzt werden.
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Beispiele für solche Segmente sind die genannten Ringsegmente, die gemeinsam (aneinandergesetzt) den Ringmagnet als Innenmagneten ergeben. Im Beispiel sind Größenordnungen von 2mm Stärke (Dicke, radial gemessen) und bis zu 10mm Höhe (axial gemessen) möglich.
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Eine Kapselung oder die Beschichtung dieses Magnets (ein- oder mehrteilig) empfiehlt sich für die Förderung von aggressiven Fördermedien (Anspruch 13).
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Die Kanalstruktur, die – abgezweigt von der Druckseite der Mikropumpe – für die Zwangsströmung sorgt, hat zumindest zwei Kanalabschnitte. Einer liegt im Deckel und ein weiterer liegt im Lagerträger. In diesem Lagerträger kann noch ein weiterer Kanalabschnitt liegen (Anspruch 15), der ebenfalls axial verläuft aber in entgegengesetzter Richtung von den Fördermedien durchströmt wird (Anspruch 16). Am Punkt des Wechsels der Strömungsrichtung, also zwischen den beiden axialen Kanalabschnitten findet sich ein flächiger, bevorzugt ringförmiger Aufnahmeraum, der sich axial zwischen einem unteren Ende des Innenmagneten und einer oberen Oberfläche des Lagerträgers ausbildet (Anspruch 18).
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Gespeist von der Druckseite der Mikropumpe füllt sich das Gehäuse von diesem Kanalabschnitt ausgehend praktisch vollständig mit dem Druckniveau der Ausgangsseite der Mikropumpe. Als Begrenzungswand dient der Spalttopf.
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Entsprechend der haubenförmigen Ausbildung des Spalttopfes hat der Lagerträger um die Achse herum eine konzentrisch ausgebildete Erhöhung oder Verlängerung, die bevorzugt an ihrem Ende das erste Lager trägt, dem gegenüber der Magnetträger liegt und an der Welle drehstarr befestigt ist. Durch ein reduziertes Radialmaß der Erhöhung oder Verlängerung bildet sich umlaufend ein Ringraum, in den axial ein deutlich längerer Innenmagnet eingesetzt werden kann, dessen axiale Länge länger ist, als diejenige des Magnetträgers.
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Durch Verwendung der Erhöhung oder Verlängerung kann der Abstand der beiden Lagerstücke, welche die Wellenlagerung bilden, größtmöglich gewählt werden.
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Zum Verlauf der Zwangsströmung des Fördermediums kann angemerkt werden, dass die saugseitige Öffnung im Gehäusedeckel ebenso liegt, wie der druckseitige Auslass. Nur der Einlass ist indes in Fluchtung der Mikropumpe. Der Auslass ist radial gegenüber der Mikropumpe versetzt. Bevorzugt sind auch die axialen Kanalabschnitte im Lagerträger zueinander umfänglich versetzt angeordnet.
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Durch eine solche Fluidführung können alle Bereiche der Pumpe aktiv durchflossen werden und das Totvolumen der Pumpe ist begrenzt. Der sich ausbildende Druckunterschied im Spalttopf gegenüber der Mikropumpe im Ansaugbereich sorgt für einen axialen Spülstrom entlang der Welle. Diese "Zwangsspülung" sorgt auch für eine Schmierung der Wellenlager und des exzentrischen Pumpenlagers und bei Anwesenheit eines Spalttopfes für dessen Kühlung.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an den folgenden Figuren erläutert. Das Verständnis der Erfindung(en) wird mit ihnen vertieft und ergänzt.
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1 ist ein vertikaler Schnitt durch ein erstes Beispiel einer magnetisch antreibbaren Pumpenanordnung mit Mikropumpe. Der Lagerträger 22 ist Zentrum des Aufbaus, oberhalb ist ein haubenförmiger Gehäuseabschnitt 24 und unten ein Deckel 26, der axial-lagernd an der Mikropumpe P mit dem Außenrotor 80 anliegt. Der haubenförmige Gehäuseabschnitt, der im Folgenden auch Spalttopf genannt wird, ist Teil eines Gehäuses 20, welches Spalttopf 24, Lagerträger 22 und Deckel 26 umfasst.
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2 ist eine Ansicht von der Deckelseite (in 1 von unten), wobei die Richtungen oben, unten lediglich auf die Darstellung in den Figuren Bezug nehmen und den Aufbau als solches nicht hinsichtlich seiner Einbaurichtung präjudizieren. In 2 ist eine Schnittebene III-III eingezeichnet, die in 3 dargestellt ist, wobei die Schnittführung drei Knicklinien A, B und C aufweist, die bei der Betrachtung der 3 zu berücksichtigen sind. Dadurch wird die Kanalführung 23, die im Folgenden näher erläutert wird, in 3 deutlicher, als sie in 1 gezeigt werden kann, welche einem Schnitt III'-III' entspricht, der keine Knickstellen hat, sondern mittig eben verläuft.
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2a ist eine Ausschnitts-Vergrößerung des Zentrums der 2, um die zur 2 gemachten Aussagen zu verdeutlichen. Besonders tritt hier die Mikropumpe P hervor, die einen Außenrotor 80 und einen Innenrotor 82 aufweist. Die Welle 10 als Axialbezug der Anordnung greift formschlüssig mit einem Mehrkant-Abschnitt 10a in eine entsprechend geformte Innenöffnung des Innenrotors 82, um diesen anzutreiben.
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3 ist die Schnittansicht mit der Schnittführung III-III aus 2 und den zu berücksichtigenden Knicklinien A, B und C, wie dort dargestellt. Zusätzlich ist in 3 eine Fluidführung F von der Saugseite zur Druckseite der Mikropumpe ebenso eingezeichnet, wie eine Spülströmung F'. Die zugehörige Kanalstruktur 23 wird oft synonym für die Strömungsführung des liquiden Fördermediums verwendet, das der Kanalstruktur 23 folgt. Die Kanalstruktur 23 besteht aus mehreren zu erläuternden Abschnitten.
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4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel, wie die Anordnung nach 1 und 2 in ein Gehäuse 20* eingesetzt ist und von einem Antriebsmotor 95 über einen drehbaren Außenmagneten 44 angetrieben wird. Als Referenz dienen die Welle 10 und der haubenförmige Abschnitt 24 des hier innen liegenden Gehäuses 20.
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5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem stehenden Statormagneten 48, der ein magnetisches Drehfeld zu erzeugen vermag und den Innenmagneten 40 bei Übertragung eines Drehmoments antreibt. Durch die elektrische Erzeugung des Drehfeldes ist der Zugang zu dem modifizierten Gehäuse 20' über einen Anschlussstecker 91 erreicht, der von außen keine drehbare Welle in das Gehäuse 20' überführen muss. Zusätzlich ist eine integrierte Heizung 71, 72 dargestellt, die eine besondere Ausführungsart ist.
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Zu fördern ist ein physisch nicht dargestelltes liquides Fördermedium, welches verschiedene stoffliche Zusammensetzungen haben kann, aber zum Fördern mit einer Mikropumpe geeignet ist. Für den Automobilbau ist das beispielsweise Harnstoff, Wasser oder Methanol. Gefährliche Medien, beispielsweise in der Chemie, kristallisierende Medien, beispielsweise der genannte Harnstoff im Automobilbau, oder leicht flüchtige Medien, beispielsweise Methanol in der Brennstoffzellentechnik, können gleichermaßen mit den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen gefördert werden.
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Die Förderung ist eine kontinuierliche Förderung, während die Mikropumpe P läuft, die in einem Lager 3 eingesetzt ist, das Rotorenaufnahme in 1 genannt wird.
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1 zeigt als zentrales Bauteil eine Welle 10, die in der Achse des Aufbaus angeordnet ist. Sie ist in zwei weiteren Lagern 1 und 2 drehbar gelagert, wobei die beiden Lager einen Abstand 'a' voneinander besitzen.
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Alle drei genannten Lager 1, 2 und 3 sind als Lagerstücke ausgebildet, die Präzisionslagerteile sind. Sie sind gesondert in den Lagerträger 22 eingesetzt und dort mittels einer Fügetechnik nach der Positionierung festgelegt. Als Fügetechnik eignet sich ein Kleben, ein Löten oder ein Schweißen.
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Als Werkstoff für die Präzisionslager, die gesondert auf Präzision gefertigt sind, kommen Oxidkeramiken, Nicht-Oxidkeramiken, Metall oder sogar Kunststoff in Betracht. Beispiele von Oxidkeramiken sind Aluminiumoxid oder Zirkonoxid. In besonderer Ausgestaltung, bei einem zu erwartenden hohen Verschleiß oder bei erwünschter langer Lebensdauer werden Keramiken eingesetzt. In normalen, verschleißärmeren Anwendungen kann indes auf Metall zurückgegriffen werden. Auch Kunststoff ist für die Lager möglich, die bevorzugt bei einer einstückigen Ausbildung des Lagerträgers 22 durch Spritzguss unmittelbar mit der Herstellung des Lagerträgers 22 als Kunststoff-Lagerbereiche hergestellt werden, aber dabei keine gesonderte Lagerstücke sind, sondern eben nur Lagerbereiche, oder – funktionell betrachtet – "Lager".
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Der Aufbau des Gehäuses 20 in 1 umfasst zunächst die drei Komponenten: Haubenförmige Kappe 24, Lagerträger 22 und Deckel 26. Der Lagerträger ist so gestaltet, dass er die drei genannten Radiallager 1, 2 und 3 aufnimmt und das Kernstück der magnetisch angetriebenen Mikropumpe, respektive des zugehörigen Gehäuseaufbaus darstellt. Der Lagerträger kann dabei relativ grob toleriert sein und aus weniger festen Werkstoffen gefertigt sein, beispielsweise Aluminium oder Kunststoff. Die zu erhaltende Präzision und Genauigkeit wird durch Einbau der Lagerstücke erreicht, die mit dem Lagerträger 22 durch Fügen verbunden werden.
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Der Lagerträger 22 dient darüber hinaus als Aufnahme aller statischen Dichtungen, die in den Figuren nicht gesondert benannt, sondern für den Fachmann unmittelbar ersichtlich sind. Diese sind O-Ringe und Dichtungen zur Befestigung des Deckels 26, der haubenförmigen Kappe 24 (auch: Spalttopf genannt) und der magnetischen Antriebseinheit, die beispielsweise in 4 mit ihrem unteren Abschnitt und einem drehbaren Außenmagnet 44 zu ersehen ist.
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Die Montage des Deckels 26 von der Unterseite des Lagerträgers 22 ist in 1 symbolisch mit einer eingreifenden Schraubvorrichtung 22' gezeigt. Diese Montage kann indes auch so erfolgen, wie zur Montage der haubenförmigen Kappe 24 auf der anderen Seite des Lagerträgers 22 gezeigt, und zwar mittels Niederhalter 21, über den eine Montagekraft einer weiteren Schraubvorrichtung 22" gleichmäßig auf den Umfang des unteren Montageflansches der Haube 24 übertragen wird. Ist der Deckel 26 beispielsweise aus Keramik, empfiehlt sich eine solche Anordnung mit Niederhalter, die in 1 nicht gesondert dargestellt ist.
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Das magnetische Antriebssystem ist innerhalb der haubenförmigen Kappe 24 um die Welle 10 an deren oberen Ende platziert. Die Welle hat hier ein "pumpenfernes" oder "rotorfernes" Ende, das auch "antriebs- oder magnetseitiges" Ende der Welle 10 genannt wird. Das andere Ende 10a der Welle 10 greift formschlüssig in den Innenrotor 82 ein, wie an 2a ersehen werden kann. Hier ist das pumpenseitige Ende der Welle 10, welches gegen den Deckel 26 axial gelagert ist.
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Der Antrieb erfolgt von außen (in 1 nicht dargestellt) und wirkt als Einkopplung eines Drehmoments, insbesondere als Zentraldrehkupplung, wobei der Innenmagnet 40 und ein in den 4 und 5 dargestellter Außenmagnet 44 oder 48 konzentrisch zueinander angeordnet sind. Von einer Zentraldrehkupplung spricht man, wenn der Außenmagnet und der Innenmagnet gemeinsam rotieren. Sie sind dann zueinander konzentrisch angeordnet. Der Innenmagnet 40 ist axial länger ausgebildet, als ein Träger 42 für diesen Innenmagnet, der drehfest mit der Welle 10 verbunden ist und der ebenfalls drehfest mit dem Innenmagnet 40 verbunden ist. Dieser Innenmagnetträger ist axial kürzer ausgestaltet und liegt am oberen Ende, aber nicht berührend, sondern unter Belassung eines Spaltes nahe der oberen Wand 24b der haubenförmigen Kappe 24.
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Zu erwähnen ist ein erreichbarer "relativ großer" Abstand, den die beiden ersten Lager 1 und 2, welche zur Drehlagerung der Welle 10 vorgesehen sind, voneinander haben. Das untere Lager liegt nahe der Mikropumpe P, eigentlich unmittelbar an der Mikropumpe P und dient als ein gegenüberliegendes Axiallager für die beiden Rotoren 80, 82. Das diesen Rotoren gegenüberliegende axiale Lager ist der Deckel 26 mit seinem Innenbereich. Ein erreichbarer Abstand 'a' ist mehr als dreimal grösser als die axiale Höhe eines der beiden Wellenlager 1, 2.
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Die Platzierung des pumpenfernen Lagers 2 erfolgt an einer konzentrisch zur haubenförmigen Kappe angeordneten Erhöhung oder Verlängerung 22a. An ihrem (oberen) Ende trägt sie das genannte Lagerstück 2 und belässt einen Ringspalt gegenüber dem Innenmagnetträger 42. Die Erhöhung oder Verlängerung ist geometrisch auch so ausgebildet, dass sie einen zylindrischen Ringspalt gegenüber dem Innenmagnet 40 bildet. Der Innenmagnet 40 wiederum hat einen axialen Abstand zur Belassung eines Ringraums 23d, der einen Abschnitt einer Kanalstruktur 23 bildet, die noch zu beschreiben sein wird.
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Nachdem der Innenmagnet 40 auch einen zylindrischen Ringspalt zur Innenfläche der haubenförmigen Kappe 24 (Spalttopf) belässt, ist der gesamte Innenraum dieser haubenförmigen Kappe von einem Fluid durchströmbar, soweit keine geometrischen Teile, die oben beschrieben sind, dort Platz nehmen. Insbesondere ist eine Innenwand der haubenförmigen Kappe 24 zu erwähnen, die durch eine zu beschreibende Fluidströmung gekühlt werden kann, wozu der genannte zylindrische Ringspalt außerhalb des Innenmagneten 40 vorgesehen ist.
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Die Welle 10 hat zwischen den beiden Lagerstücken 1, 2 einen Ringraum 22b, der radial grösser dimensioniert ist, als ein Durchmesser der Welle 10.
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Die Welle 10 ist zentrisch gegenüber der haubenförmigen Kappe 24 angeordnet, die Rotoraufnahme als Lagerstück 3 dagegen exzentrisch. Dieses Lagerstück 3 nimmt den Außenrotor 80 exzentrisch gelagert gegenüber dem zentrisch gedrehten Innenrotor 82 auf.
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2, 2a zeigen die Pumpe P mit Innenrotor und Außenrotor 80, 82 und auch die für eine Zahnringpumpe charakteristische Erweiterung und Verjüngung der sich drehenden Förderkammern. Alternativ kann statt der Zahnringpumpe gemäß 2a auch eine Innenzahnradpumpe verwendet werden, die in den Figuren nicht gesondert dargestellt ist.
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Die Zufuhr des Fluids (auf der Saugseite) erfolgt über einen Kanalabschnitt 23a (Saugseite). Der Auslass der Pumpe P mündet in einer in 2a ersichtlichen Druckniere, die in einen radialen Kanalabschnitt 23b überleitet. Die genannten Abschnitte 23a, 23b sind weitere Abschnitte der Kanalstruktur 23, welche die Fluidführung vom Einlass Fu (Saugseite) bis zum Auslass FD führt (Druckseite). Am Auslass der Pumpe P im radialen Kanalabschnitt 23b liegt die Druckseite FD'. Zwischen FD' und FD liegt ein weiterer Abschnitt einer Kanalführung, die durch den Lagerträger 22 reicht und aus im Beispiel zwei axialen Kanalabschnitten 23c und 23e besteht. Diese beiden Kanalabschnitte sind in 2a deutlich ersichtlich. Sie sind umfänglich gegeneinander versetzt, erstrecken sich aber in Axialrichtung im Lagerträger 22.
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Der Axialschnitt der 3 ist anhand der 2 zu erläutern. Die Schnittebene III-III hat drei Knickstellen oder Linien A, B und C. A liegt im Zentrum der Achse, respektive der Welle 10. Die zweite Knicklinie B liegt im Zentrum des ersten axialen Abschnitts 23c der Fluidführung 23 (der Kanalstruktur). Die zweite Knicklinie liegt in dem zweiten axialen Abschnitt 23e der Kanalstruktur 23.
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Im Deckel 26 sind weitere axiale Abschnitte der Kanalstruktur 23 zu ersehen. Auf der Einlassseite (Saugseite) des Fluids F ist ein Abschnitt 23a vorgesehen. Auf der Druckseite der Anordnung der 3 ist ein axialer Abschnitt 23f im Deckel 26 vorgesehen.
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Ein weiterer radialer Abschnitt der Kanalführung 23 ist die Überleitung des unmittelbaren Druckauslasses der Pumpe P entlang des Abschnitts 23b der Kanalstruktur 23, hin zum ersten axialen Abschnitt 23c im Lagerträger 22.
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Mit der Kanalstruktur 23 wird eine Zwangsströmung erzeugt, die bei Betrieb der Pumpe P eintritt und nicht nur für eine Nutzförderung des Fluids F sorgt, sondern begleitend mehrere Aufgaben erfüllt.
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Die beschriebenen Lager 1, 2 und 3 werden geschmiert oder gespült. Auch beides. Der Spalttopf 24 (als haubenförmige Kappe des Gehäuses 20) wird von der Innenseite gekühlt, wobei die Kühlfläche zumindest 50 % der gesamten Innenfläche der Haube 24 ist, bevorzugt aber oberhalb von 70 % liegt.
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Ersichtlich ist dies an einer ersten Erhöhung 22c des Lagerträgers 22, die verjüngend in die Erhöhung oder Verlängerung 22a überleitet, die zuvor beschrieben war. An der randseitigen Oberfläche liegt die Haube 24 ein Stück weit berührend an und wird mit dem umfänglichen Niederhalter 21 und entsprechend positionierten Schrauben, von denen in 1 eine Schraube 22" ersichtlich ist, am Lagerträger 22 befestigt. Bevorzugt können drei solcher Montageschrauben vorgesehen sein (nicht dargestellt). Umlaufende, nicht gesondert bezifferte, aber an der Schraffur zu erkennende, statische Dichtungen sind in allen Figuren zu erkennen.
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Mit dem ersten axialen Kanalabschnitt 23c wird das Fluid F auf der Druckseite als unter Druck stehendes Fluid FD' nicht gleich dem Auslass im Deckel 26, zugeführt, sondern erst dem vorerwähnten Ringraum 23d, der zwischen einer oberen Fläche des Lagerträgers (zwischen den Absätzen 22c und 22a verläuft, und einer nach unten weisenden Fläche des Innenmagneten 40 gebildet wird. Dieser Abschnitt 23d ist flächig und gehört zur Kanalstruktur 23. Der axiale Abschnitt 23c führt diesem flächigen Ringraum 23d unter Druck stehendes Fluid zu, das sich in die übrigen freien Räume innerhalb der "Haube" 24 verteilt und dort durchströmt. Es kann über den zweiten axialen Kanalabschnitt 23e wieder abfließen und über den axialen Kanalabschnitt 23f im Deckel 26 der Auslassseite oder Druckseite der Mikropumpenanordnung mit Lager nach den Figuren zugeführt werden.
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Ein Großteil der Innenfläche der zylindrischen Wand 24a der haubenförmigen Kappe 24 kann so gekühlt werden.
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Ist in 1 aufgrund der Lage des Schnittes nur der axiale Kanalabschnitt 23e der Kanalstruktur 23 im Lagerträger ersichtlich und ist im Deckel 26 kein wirklich radial reichendes Kanalsegment 23b erkennbar, so wird bei geänderter Schnittführung nach 2a der radiale Abschnitt 23b und der erste axiale Abschnitt 23c ersichtlich.
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Zu erwähnen ist neben der Hauptströmung des Fluids F auch eine Spülströmung F'. Sie dringt durch die Lagerflächen der Präzisionslager entlang des Weges F' von 3. Sie spült dabei beide Lager 1, 2 und erreicht aufgrund des Druckunterschieds die Pumpe P auf deren Saugseite. Auch eine Schmierung der Lager wird erreicht.
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Die Spülströmung F' führt entlang der Welle und in den zentralen Hohlraum 22b, durch den die Welle 10 hindurchgreift, respektive in dem sie dreht, während sie von den beiden – um 'a' beabstandeten – Lagerstücken 1, 2 drehgelagert ist.
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Der Weg entlang der Fluidführung 23 soll nochmals übersichtlich zusammengefasst und dargestellt werden.
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Das liquide Fördermedium wird auf der Saugseite durch den Gehäusedeckel 26 angesaugt und dem axialen Kanalabschnitt 23a in der Mikropumpe P mit Rotoren 82, 80 zugeleitet, respektive von diesem angesaugt. Es folgt den drehenden Förderkammern gemäß 2a der Mikropumpe (auch kurz "Pumpe" genannt) und wird dem druckseitigen Abschnitt der Fluidführung zugeleitet. Der druckseitige Auslass der Pumpe P endet im radialen Kanalabschnitt 23b. An dessen Ende wird er dem internen Kanal 23c im Lagerträger 22 zugeführt und in den Spalttopf 24 geleitet. Das Fluid durchflutet diesen Spalttopf (die haubenförmige Kappe 24) und gelangt über einen weiteren axialen Kanalabschnitt 23e zur druckseitigen Öffnung im Gehäusedeckel 26.
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In dem Deckel 26 ist ein fluchtender Kanalabschnitt 23f vorgesehen, der die Fortführung des axialen Kanalabschnitts (oder Kanalsegments) 23e ist. Durch diese Fluidführung werden alle Bereiche der Pumpe aktiv durchflossen. Das Totvolumen der Pumpe ist dagegen begrenzt. Der Druckunterschied zwischen dem rotorseitigen Wellenende und dem antriebsseitigen Wellenende der Welle 10 sorgt für eine Zwangsspülung F' und damit einhergehend eine Schmierung der Lager 1, 2 durch das liquide Fördermedium.
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Die beschriebene Bypass-Strömung, welche Spülstrom F' genannt wird, folgt dem Druckgefälle zwischen einem Förderdruck im Spalttopfbereich (innerhalb der Haube 24) und dem niederen Druck im Bereich der Rotorlagerung (der Saugseite). Das den Spalttopf 24 durchfließende Medium dient gleichzeitig der Kühlung des Spalttopfs und des Innenmagneten 40.
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Aufgrund des magnetischen Drehfeldes und der meist metallischen Ausbildung der haubenförmigen Kappe 24 wird über Wirbelströme eine Wärme erzeugt, deren Abführung der Fluidstrom dient.
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In einer anderen Ausführungsform, die sich aus 5 ergibt, kann der Spalttopf auch weggelassen werden. In 5 ist die haubenförmige Kappe noch dargestellt, ist aber aufgrund des dort dargestellten Antriebs entbehrlich und könnte weggelassen werden. Diese nicht dargestellte Ausführungsform wird dadurch möglich, dass ein Außengehäuse 20' gebildet ist, welches außerhalb des Außenmagneten 48 entsteht und mit dem Lagerträger dichtend verbunden ist. Dies kann durch eine Schraubvorrichtung geschehen, von der zwei Schrauben 22'" sichtbar sind. Der Niederhalter 21 und die haubenförmige Kappe 24 fallen weg.
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Sowohl der Außenmagnet 48, der Strom führende Wicklungen 49 trägt (die nicht dargestellt ist), wie auch der Innenmagnet 40 sind dann im gleichen Raum angeordnet und mit ihrer Benennung als außenliegend und innenliegend charakterisiert. Aufgrund der fehlenden Drehbewegung des Außenmagneten 48 wird das Drehmoment über das Drehfeld auf dem Innenmagneten 40 übertragen.
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Die elektrische Energie wird über den Anschlussstecker 91 zugeführt, der eine Durchbrechung im Motorgehäuse 28 darstellt, welches Teil des modifizierten Gehäuseaufbaus 20' ist. Eine integrierte Steuerung 90 auf einer Platine ist dargestellt und erzeugt die Stromflüsse in den räumlich verteilten Wicklungen 49 zur Erzeugung des Drehfeldes.
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In einer besonderen Ausführungsart, die aber nicht verbindlich nur für dieses Beispiel gilt, sondern auch für die anderen Beispiele verwendet werden kann, ist eine Heizwicklung 72 um die Welle herum im Lagerträger 22 angeordnet. Eine weitere Heizwicklung 71 kann näher zum Deckel 26 gelegen sein und die Pumpe P umgeben.
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Die Heizwicklungen 71, 22 sind elektrisch leitfähige Widerstands-Wicklungen, welche mit Strom beaufschlagt werden. Dieser kann auch über den Anschlussdeckel 91 zugeführt werden.
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In weiteren Bereichen der 5 entspricht dieses Beispiel der Ausführung demjenigen der 1 und 2.
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Die integrierten Heizungen 71 und/oder 72, die einzeln oder kombiniert vorhanden sein können, verbessern die Kaltstartfähigkeit der Pumpe, wenn dick- oder zähflüssige Fördermedien zu fördern sind, die aufgrund herabgesetzter Umgebungstemperatur noch nicht förderbar sind, bspw. in dem Automobilbau.
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Besonders vorteilhaft kann die Heizung in Verbindung mit einem Lagerträger 22 verwendet werden, der im Spritzgussverfahren hergestellt wird, bspw. aus Metall oder Kunststoff.
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4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, welches den Aufbau der 1/3 verwendet. Hier ist ein Motor 95 als Antrieb auf einem übergeordneten Gehäuseaufbau 20* zu sehen, der mit einer Motorwelle 94 mechanisch in eine Deckelplatte 29 dieses Gehäuseaufbaus 20* eingreift und über einen sich radial aufweitenden Außenmagnetträger 45 einen drehenden Außenmagneten 44 rotieren lässt. Dieser nimmt, gekoppelt über ein magnetisches Feld und durch die haubenförmige Kappe 24, den Innenmagnet 40 drehend mit und bildet eine Zentraldrehkupplung. Der Motor 95 wird von einer elektrischen Steuerung 96 angesteuert, die in 2 im Ausschnitt zu sehen ist und bevorzugt am oberen Ende des Motors 95 platziert ist.
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Vorteilhaft sind Innenmagnet 40 und Außenmagnet 44 konzentrisch zueinander und in axialer Richtung nicht gegeneinander versetzt. Dadurch minimieren sich axiale Kräfte, die auf die Welle 10 durch das Magnetfeld wirken könn(t)en.
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Der übergeordnete Gehäuseaufbau 20* ist mit dem Lagerträger 22 mechanisch abdichtend verbunden. Dies kann erneut durch eine Schraubvorrichtung geschehen, von der zwei Schrauben 22'" sichtbar sind, wie auch in 5 dargestellt.
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Bemerkenswert, auch an dieser Ausführung, ist die Verwendung nur eines Axiallagers der Welle 10, namentlich am Deckel 26 und das freie Wellenende nahe der oberen horizontalen Wand 24b der haubenförmigen Kappe 24. Ebenfalls bemerkenswert, nicht nur an dieser Ausführungsform, sondern auch bei den anderen Ausführungsformen, ist die Verwendung keiner dynamischen Dichtung, also keiner vorzusehenden Wellendichtung, die gegenüber einem rotierenden Teil abzudichten hat.
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Die Unterseite des Deckels 26 ist 26d und an ihr sind Einlass und Auslass vorgesehen, die hier mit O-Ring Dichtungen versehen sind und einen gegenüber dem Durchmesser der abgehenden Kanalabschnitte vergrößerten Durchmesser besitzen.
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Die untere Oberfläche des Lagerträgers 22 ist 22d. Auf ihr wird der Deckel 26 aufgesetzt, um sowohl die Axialführung der Kanalabschnitte 23e und 23b zu erreichen, wie auch den axialen Abschnitt 23a zur Saugseite der Pumpe P führen und auch den radialen Kanalabschnitt 23b zur druckseitigen Auslassseite der Pumpe P zu führen.
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Zu den antriebsseitigen Magnetkonstruktionen aus Außenmagnet 44 und Innenmagnet 40 ist folgendes zu sagen, was auch für die Beispiele der 1 bis 3 Geltung beansprucht.
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Am antriebsseitigen Ende der Welle 10 ist der dort über den Magnetträger 42 angeordnete Innenmagnet 40 bevorzugt einstückig (aus einem Stück gefertigt). Er kann aus Hartferrit bestehen. Eine andere Aufbauweise ist die Verwendung der Umspritzung eines kunststoffgebundenen Magnetwerkstoffs um das Wellenende (im Bereich des Außenmagneten 44) und ohne wellenseitigen Magnetträger. Weiter alternativ kann der Innenmagnet 40 aus mehreren Teilen ausgeführt sein. Diese mehreren Teile werden auf dem Magnetträger 42 gehalten. Dazu können mehrere – ringförmig angeordnete – Einzelmagnete (als Segmente oder Sektoren) verwendet werden, die auf dem Magnetträger 42 zusammengesetzt werden. Ist nur ein Stück eines Magneten vorgesehen, so sitzt er als Ringmagnet auf dem Magnetträger 42 und ist mit ihm drehfest gefügt.
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Die Assemblierung der mehreren Einzelmagnetstücke (in Form "plättchenförmiger" Magnete), die aus höherwertigem Magnetstoff gefertigt sind, kann auf dem Magnetträger 42 erfolgen. Seltene-Erden-Magnete sind Beispiele für solche plättchenförmige Magnete.
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Sind aggressive Medien zu fördern, können die Einzelmagnete (als Magnetstücke) zusätzlich beschichtet oder gekapselt sein. Solche Magnete würden sich aber nur dann als zu beschichten oder zu kapseln herausstellen, wenn sie mit dem geförderten aggressiven Fluid physisch in Berührung kommen. Für den Innenmagnet 40 ist das in allen Ausführungsbeispielen der Fall. Für den Außenmagnet 44 ist das nur dann der Fall, wenn er als Stator 48 und ohne haubenförmige Kappe 24 von dem Förderfluid umströmt wird.
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Das anhand der 5 erläuterte Ausführungsbeispiel der Herstellung des Lagerträgers 22 im Spritzgussverfahren bringt mit sich, dass gesondert zu fügende Lagerstücke wegfallen und Lagerbereiche als "funktionelle Lager" vorgesehen sind. Drei dieser Lager (einstückig oder integriert als Lager hergestellt), sind vorgesehen. Zwei dieser Lagerbereiche führen und lagern die Welle 10. Ein weiterer lagert den Außenrotor 80 der Mikropumpe P.
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Schon bei der Herstellung durch Spritzguss können die Lager im Lagerträger integriert entstehen, ohne dass zusätzliche Lagerbauteile (zuvor "Lagerstücke" genannt) hinzutreten müssen. Diese Ausführungsform ist nicht gesondert dargestellt, sondern sinngemäß mitzulesen.
