DE102017127851A1

DE102017127851A1 - Circulation pump with wet-rotor motor

Info

Publication number: DE102017127851A1
Application number: DE102017127851.6A
Authority: DE
Inventors: Franz Pawellek
Original assignee: Nidec GPM GmbH
Current assignee: Nidec GPM GmbH
Priority date: 2017-11-24
Filing date: 2017-11-24
Publication date: 2019-05-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Umwälzpumpe für Förderflüssigkeit mit einem mehrteiligen Gehäuse (1, 2), welches einen Kanal für die Förderflüssigkeit begrenzt, wobei das Gehäuse (1, 2) mit einem Gehäuseboden (11) und einem Gehäusedeckel (2) sowie mit einer umfangsseitigen Gehäusewand (12) versehen ist, mit einem Pumpenmotor umfassend einen in dem Gehäuse angeordneten Stator (3) und einen in dem Gehäuse um eine Drehachse drehbar gelagerten Rotor (5), wobei der Rotor (5) und der Stator (3) koaxial zueinander angeordnet sind und der Rotor (5) zentral gelagert ist, und wobei ein Pumpeneinlass (30) an einer Flachseite des Gehäuses koaxial zu der Drehachse des Rotors (5) angeordnet ist und ein Pumpenauslass (31) in einem Abstand von der Drehachse an dem Gehäuse (1) angeordnet ist, wobei der Stator (3) so innerhalb des Gehäuses (1, 2) angeordnet ist, dass sich im Betrieb Förderflüssigkeit zwischen dem Stator (3) und dem Gehäuseboden (11) des Gehäuses und zwischen dem Stator (3) und dem Gehäuseoberteil (2) des Gehäuses befindet.The invention relates to a circulating pump for pumped liquid with a multi-part housing (1, 2), which delimits a channel for the pumped liquid, wherein the housing (1, 2) with a housing bottom (11) and a housing cover (2) and with a peripheral housing wall (12), comprising a pump motor comprising a stator (3) arranged in the housing and a rotor (5) rotatably mounted in the housing about an axis of rotation, wherein the rotor (5) and the stator (3) are arranged coaxially with one another and the rotor (5) is supported centrally, and a pump inlet (30) is disposed on a flat side of the housing coaxially with the rotational axis of the rotor (5) and a pump outlet (31) is spaced apart from the rotational axis on the housing (1 ), wherein the stator (3) is arranged within the housing (1, 2), that in operation conveying fluid between the stator (3) and the housing bottom (11) of the housing and between the stator (3) and the upper housing part (2) of the housing.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Umwälzpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie eine Kühlvorrichtung mit einer Umwälzpumpe.The present invention relates to a circulation pump having the features of the preamble of claim 1 and a cooling device with a circulation pump.

Neben großen und leistungsstarken Umwälzpumpen zum Beispiel für Heizungsanlagen oder Schwimmbäder sind aus dem Stand der Technik auch relativ kleine Umwälzpumpen bekannt, die beispielsweise in Flüssigkeitskühlungen für Computerprozessoren Anwendung finden. Hier sind verschiedene Bauformen bekannt.In addition to large and powerful circulating pumps, for example, for heating systems or swimming pools, relatively small circulating pumps are known from the prior art, which are used, for example, in liquid cooling systems for computer processors. Here are different types known.

So beschreibt die US 2008/0104992 A1 eine Pumpe mit einem Gehäuse, einem Stator und einem in dem Stator angeordneten Rotor. Der Rotor als Innenläufer ist gegenüber dem Stator mit einem kleineren Durchmesser versehen, wodurch die Leistungsfähigkeit und der Wirkungsgrad der Pumpe eingeschränkt sind.That's how it describes US 2008/0104992 A1 a pump having a housing, a stator and a rotor arranged in the stator. The rotor as internal rotor is provided with a smaller diameter than the stator, whereby the performance and the efficiency of the pump are limited.

Die aus der US 7,016,195 B2 bekannte Pumpe ist als Spalttopfpumpe mit einem Außenläufer ausgebildet. Der Spalttopf bedingt einen Abstand zwischen dem Stator und dem Rotor, durch den der Wirkungsgrad eingeschränkt ist. Diese Bauart erfordert einen größeren Anteil an permanentmagnetischem Material im Rotor. Außerdem ist der Stator von der Förderflüssigkeit getrennt angeordnet, so dass der Stator nicht wirksam gekühlt wird.The from the US 7,016,195 B2 known pump is designed as a split-pot pump with an external rotor. The gap pot requires a distance between the stator and the rotor, through which the efficiency is limited. This design requires a larger proportion of permanent magnetic material in the rotor. In addition, the stator is separated from the conveyed liquid, so that the stator is not effectively cooled.

Aus der US 2004/0234399 A1 ist eine Pumpe bekannt, die als so genannter Scheibenläufer aufgebaut ist. Stator und Rotor liegen in Axialrichtung nebeneinander. Hier werden die magnetischen Kräfte durch die Axiallagerung aufgefangen, die dadurch aufwändig konstruiert sein muss.From the US 2004/0234399 A1 is known a pump which is constructed as a so-called pancake. Stator and rotor are side by side in the axial direction. Here, the magnetic forces are absorbed by the axial bearing, which must be designed consuming.

Der nächstkommende Stand der Technik ist aus der US 2005/0117298 A1 bekannt. Diese Schrift offenbart verschiedene Ausführungsformen von klein bauenden Umwälzpumpen, beispielsweise für die Flüssigkeitskühlung von Prozessoren. Die 46 zeigt eine Pumpe mit einem zentral gelagerten Außenläufer, der einen Stator umgibt. Der Stator ist dabei in ein Gehäuseteil integriert. Da der Stator kompakt aufgebaut ist und nur mit einem begrenzten Teil seiner Oberfläche über einen Spalttopf mit der Förderflüssigkeit in wärmeleitendem Kontakt steht, ist die Kühlung des Stators begrenzt. Dies begrenzt folglich auch die mögliche elektrische Leistungsaufnahme des Motors.The closest prior art is from the US 2005/0117298 A1 known. This document discloses various embodiments of small-sized circulating pumps, for example, for the liquid cooling of processors. The 46 shows a pump with a centrally mounted external rotor which surrounds a stator. The stator is integrated in a housing part. Since the stator is compact and only with a limited part of its surface via a split pot with the fluid in heat-conducting contact, the cooling of the stator is limited. This consequently also limits the possible electrical power consumption of the motor.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Umwälzpumpe zu schaffen, die bei höherer Leistungsfähigkeit dennoch kompakt aufgebaut ist.It is therefore an object of the present invention to provide a circulating pump, which is nevertheless constructed compact with higher performance.

Weil bei einer gattungsgemäßen Umwälzpumpe für Förderflüssigkeit der Stator so innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, dass sich im Betrieb Förderflüssigkeit zwischen dem Stator und dem Gehäuseboden des Gehäuses und zwischen dem Stator und dem Gehäuseoberteil des Gehäuses befindet, wird der Stator über einen besonders großen Teil seiner Oberfläche direkt gekühlt und kann deshalb mit einer größeren Leistungsdichte betrieben werden. Dies gilt insbesondere, wenn zwischen dem Gehäuseboden und dem Stator und zwischen dem Gehäuseoberteil und dem Stator jeweils ein Spalt gebildet ist, der mit dem Kanal für die Förderflüssigkeit kommuniziert.Because in a generic circulation pump for pumped liquid, the stator is disposed within the housing so that in operation delivery fluid between the stator and the housing bottom of the housing and between the stator and the housing top of the housing, the stator over a particularly large part of its surface directly cooled and can therefore be operated with a higher power density. This is especially true if between the housing bottom and the stator and between the upper housing part and the stator in each case a gap is formed, which communicates with the channel for the pumped liquid.

Dabei wird mechanische Wirkungsgrad besonders groß, wenn der Stator radial innerhalb des Rotors angeordnet ist.In this case, mechanical efficiency is particularly great when the stator is arranged radially inside the rotor.

Vorzugsweise sind der Pumpeneinlass und der Pumpenauslass mit einem geschlossenen Kreislauf für die Förderflüssigkeit verbunden. Dabei wird bevorzugt, wenn die Förderflüssigkeit eine inerte Flüssigkeit ist.Preferably, the pump inlet and the pump outlet are connected to a closed circuit for the pumped liquid. It is preferred if the pumped liquid is an inert liquid.

Es kann vorgesehen sein, dass auf dem dem Pumpeneinlass gegenüber liegenden Gehäuseboden des Gehäuses ein Treibergehäuse für elektronische Steuerung des Pumpenmotors, vorzugsweise in der Bauform eines ASIC, angeordnet ist, die mit dem Stator elektrisch verbunden ist. Die Steuerung wird dann durch den thermischen Kontakt mit dem Gehäuseboden ebenfalls von der Förderflüssigkeit gekühlt.It can be provided that a driver housing for electronic control of the pump motor, preferably in the design of an ASIC, which is electrically connected to the stator, is arranged on the housing bottom of the housing opposite the pump inlet. The controller is then also cooled by the thermal contact with the housing bottom of the pumped liquid.

Wenn der Rotor an einer axialen Stirnfläche, die dem Pumpeneinlass zugewandt ist, radial oder spiralförmig von der Drehachse nach außen verlaufende Oberflächenstrukturen trägt, die erhabene und zurückspringende Bereiche umfasst, wird die fluiddynamische Wirkung des Rotors verbessert.When the rotor bears on an axial end face, which faces the pump inlet, radially or helically from the axis of rotation outwardly extending surface structures comprising raised and recessed areas, the fluid dynamic effect of the rotor is improved.

Vorzugsweise ist der Rotor in einer fluiddynamischen Lageranordnung an dem Gehäuse gelagert, und vorzugsweise ist die fluiddynamische Lageranordnung mittels der Förderflüssigkeit geschmiert. Durch diese Lagerung ist die Pumpe sehr leise und langlebig.Preferably, the rotor is mounted in a fluid dynamic bearing assembly on the housing, and preferably the fluid dynamic bearing assembly is lubricated by means of the delivery liquid. This storage makes the pump very quiet and durable.

Wenn zwischen dem Pumpeneinlass und dem Pumpenauslass ein Hauptstrom verläuft und zusätzlich ein Bypass vorgesehen ist, in dem ein Teilstrom von dem Hauptstrom abgezweigt wird, wobei der Teilstrom durch wenigstens einen der Spalte zwischen dem Gehäuse und dem Stator verläuft und der Teilstrom in Strömungsrichtung stromabwärts von dem Spalt wieder dem Hauptstrom zugeführt wird, kann der Teilstrom gezielt geführt werden, so dass die im Betrieb Wärme erzeugenden Komponenten ebenso gezielt gekühlt werden können. Dabei ist es von Vorteil, wenn der Bypass durch wenigstens eine Durchgangsbohrung verläuft, die den Rotor von der dem Pumpeneinlass zugewandten Stirnfläche aus in Richtung auf den Stator durchsetzt. Eine solche Bohrung ist zur Dimensionierung besonders einfach kalibrierbar.When there is a main flow between the pump inlet and the pump outlet and in addition a bypass is provided in which a partial flow is diverted from the main flow, wherein the partial flow passes through at least one of the gaps between the housing and the stator and the partial flow in the flow direction downstream of the Gap is again fed to the main stream, the partial flow can be selectively guided, so that the heat-generating components during operation can also be selectively cooled. It is advantageous if the bypass by at least one Through hole extends, which passes through the rotor from the pump inlet facing the end face in the direction of the stator. Such a bore is particularly easy to calibrate for sizing.

Bevorzugt verläuft die wenigstens eine Durchgangsbohrung in einem Abstand von der Drehachse des Rotors, der nicht mehr als 50% des Rotorradius beträgt. Dadurch stellt sich im Betrieb eine vorteilhafte Druckdifferenz über den Teilstrom ein.Preferably, the at least one through-hole extends at a distance from the axis of rotation of the rotor, which is not more than 50% of the rotor radius. As a result, an advantageous pressure difference over the partial flow arises during operation.

Eine Vereinfachung der Fertigung ergibt sich, wenn das Gehäuse zweiteilig ist, wobei ein Gehäuseteil plattenförmig ausgebildet ist und der andere Gehäuseteil topfförmig zur Aufnahme des Stators und des Rotors ausgebildet ist.A simplification of the production results when the housing is in two parts, wherein a housing part is plate-shaped and the other housing part is cup-shaped for receiving the stator and the rotor.

Die Leistungsaufnahme des Pumpenmotors beträgt im Betrieb zwischen 1 W und 10 W, vorzugsweise zwischen 2 W und 4 W.The power consumption of the pump motor during operation is between 1 W and 10 W, preferably between 2 W and 4 W.

Die Aufgabe wird auch von einer Kühlvorrichtung mit einer Umwälzpumpe mit den oben beschriebenen Merkmalen und mit einem Wärmetauscher, der mit der Pumpe über Verbindungsleitungen verbunden ist und einen geschlossenen Kreislauf von Förderflüssigkeit aufweist, gelöst.The object is also achieved by a cooling device with a circulating pump having the features described above and with a heat exchanger which is connected to the pump via connecting lines and has a closed circuit of conveying liquid.

Dabei sind bevorzugt die Verbindungsleitungen und/oder der Wärmetauscher aus einem flexiblen Kunststoff gefertigt. Vorzugsweise kann der Wärmetauscher eine Elastizität aufweisen, die ausreichend ist, um die thermische Ausdehnung der Förderflüssigkeit im Betrieb aufzunehmen.In this case, the connecting lines and / or the heat exchanger are preferably made of a flexible plastic. Preferably, the heat exchanger may have an elasticity which is sufficient to accommodate the thermal expansion of the pumped liquid during operation.

Wenn das Gehäuse der Umwälzpumpe in thermischem Kontakt mit einem LED-Modul eines Kraftfahrzeugscheinwerfers steht und dass der Wärmetauscher an dem Gehäuse des Kraftfahrzeugscheinwerfers angeordnet ist, wird durch die verbesserte Kühlung des LED-Moduls eine kompaktere Leuchtenanordnung möglich. Mit Vorteil werden insbesondere die Umwälzpumpe und das LED-Moduls von derselben Betriebsspannung gespeist.If the housing of the circulation pump is in thermal contact with an LED module of a motor vehicle headlight and that the heat exchanger is arranged on the housing of the motor vehicle headlight, a more compact luminaire arrangement is made possible by the improved cooling of the LED module. Advantageously, in particular the circulation pump and the LED module are powered by the same operating voltage.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

1: eine erfindungsgemäße Umwälzpumpe in einem Querschnitt von der Seite; sowie
2: eine erfindungsgemäße Umwälzpumpe mit teilweise abgenommenem Gehäuse in einem Querschnitt in einer perspektivischen Darstellung.

Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Show it:

1 a circulation pump according to the invention in a cross section from the side; such as
2 : A circulation pump according to the invention with partially removed housing in a cross section in a perspective view.

Die 1 zeigt eine Umwälzpumpe für Förderflüssigkeit mit einem Gehäuseunterteil 1 und einem Gehäuseoberteil 2, wobei das Gehäuseunterteil 1 einen Stator 3 und eine Lageranordnung 4 für einen Pumpenrotor 5 trägt. Der Pumpenrotor 5 ist dabei drehbar in der Lageranordnung 4 und somit auch drehbar gegenüber dem unteren Gehäuseteil 1 und dem Stator 3 gelagert.The 1 shows a circulation pump for pumped liquid with a lower housing part 1 and an upper housing part 2 , wherein the lower housing part 1 a stator 3 and a bearing assembly 4 for a pump rotor 5 wearing. The pump rotor 5 is rotatable in the bearing assembly 4 and thus also rotatable relative to the lower housing part 1 and the stator 3 stored.

Der Stator 3 ist an dem unteren Gehäuseteil 1 mittels einer Hülse 6 befestigt, die die Lageranordnung 4 teilweise umgibt und die den Stator 3 innerhalb des unteren Gehäuseteils 1 positioniert. Dabei weist das untere Gehäuseteil 1 einen Gehäuseboden 11 und eine Gehäusewand 12 auf, die einen etwa zylindrischen Innenraum 13 begrenzen. In diesem Innenraum 13 ist der Stator 3 konzentrisch angeordnet und bildet gegenüber der Bodenwand 11 einen Spalt 15 aus. Ebenso ist zwischen dem Stator 3 und der Außenwand 12 des Gehäuses 1 ein umlaufender Spalt 16 gebildet, in dem der glockenförmige Rotor 5 mit Permanentmagneten 18 läuft. Schließlich ist auch ein Spalt 17 zwischen dem Stator 3 bzw. dem Rotor 5 und dem Gehäuseoberteil 2 gebildet.The stator 3 is on the lower housing part 1 by means of a sleeve 6 attached to the bearing assembly 4 partially surrounds and the the stator 3 within the lower housing part 1 positioned. In this case, the lower housing part 1 a caseback 11 and a housing wall 12 on, which has a roughly cylindrical interior 13 limit. In this interior 13 is the stator 3 arranged concentrically and forms opposite the bottom wall 11 a gap 15 out. Likewise, between the stator 3 and the outer wall 12 of the housing 1 a circumferential gap 16 formed in which the bell-shaped rotor 5 with permanent magnets 18 running. Finally, there is a gap 17 between the stator 3 or the rotor 5 and the upper housing part 2 educated.

Der Rotor 5 ist zentral in der Lageranordnung 4 gelagert, und zwar mit einem Lagerzapfen 20, der axial und radial ein fluiddynamisches Lager gegenüber der Lageranordnung 4 ausbildet. Zu diesem Zweck sind Fluidkanäle 21 für die Radiallagerung und 22 für die Axiallagerung in der Lageranordnung 4 ausgebildet. Die Fluidkanäle 21 und 22 stehen mit dem Innenraum 13 kommunizierend in Verbindung.The rotor 5 is central to the warehouse layout 4 stored, with a journal 20 , the axially and radially a fluid dynamic bearing relative to the bearing assembly 4 formed. For this purpose, fluid channels 21 for the radial bearing and 22 for the axial bearing in the bearing assembly 4 educated. The fluid channels 21 and 22 stand with the interior 13 communicating.

Der Rotor 5 weist weiter ausgehend von den Lagerzapfen 20 radial nach außen eine Rotorscheibe 25 auf, die im Wesentlichen kreisscheibenförmig ausgebildet ist und an ihrer Oberseite Nuten 26 aufweist. Die Nuten 26 verlaufen im Wesentlichen radial von innen nach außen. Die Kreisscheibe 25 ist im Bereich einer Nut 26 mit einer achsparallelen Durchgangsbohrung 27 versehen, die von der Außenseite des Rotors zu der Innenseite des Rotors im Bereich des Stators 3 verläuft.The rotor 5 points further starting from the journals 20 radially outwardly a rotor disk 25 on, which is formed substantially circular disc-shaped and grooves on its upper side 26 having. The grooves 26 extend substantially radially from the inside to the outside. The circular disk 25 is in the range of a groove 26 with an axis-parallel through hole 27 provided from the outside of the rotor to the inside of the rotor in the region of the stator 3 runs.

Der obere Gehäuseteil 2 weist Öffnungen für die Zufuhr und Abfuhr von Förderflüssigkeit auf, nämlich einen Einlass 30 und einen Auslass 31. Der Einlass 30 und der Auslass 31 sind koaxial bzw. achsparallel zu der Drehachse des Rotors 5 ausgebildet. Sie stehen kommunizierend in Verbindung mit dem Innenraum 13 des Gehäuses 1.The upper housing part 2 has openings for the supply and discharge of conveyed liquid, namely an inlet 30 and an outlet 31 , The inlet 30 and the outlet 31 are coaxial or parallel to the axis of rotation of the rotor 5 educated. They are communicating with the interior 13 of the housing 1 ,

An der Außenseite des Gehäusebodens 12 ist ein Treibergehäuse 35 angeordnet, das ein ASIC als Motortreiber enthält. Dieses ist über elektrische Verbindungen 36 mit dem Stator 3 verbunden.On the outside of the case bottom 12 is a driver housing 35 arranged containing an ASIC as a motor driver. This is about electrical connections 36 with the stator 3 connected.

Eine andere Bauform ist in der 2 perspektivisch dargestellt. Gleiche oder funktionsgleiche Bauelemente tragen gleiche Bezugsziffern. Bei der Bauform aus 2 ist das Gehäuseoberteil abgenommen. Der Rotor ist perspektivisch von seiner Oberseite her zu sehen. Die an der Oberseite im scheibenförmigen Teil des Rotors angeordneten Nuten 26 verlaufen hier radial. Einige der Nuten 26 weisen Durchgangsbohrungen 27 auf, die die kommunizierende Verbindung zwischen der Oberseite des Rotors 5 und dem Zwischenraum zwischen dem Rotor und dem Stator 3 herstellen.Another design is in the 2 shown in perspective. The same or functionally identical components bear the same reference numerals. In the design out 2 is the upper housing part decreased. The rotor is seen in perspective from its top. The grooves arranged on the upper side in the disk-shaped part of the rotor 26 run radially here. Some of the grooves 26 have through holes 27 on that the communicating connection between the top of the rotor 5 and the gap between the rotor and the stator 3 produce.

Im Betrieb wird die Umwälzpumpe aus den 1 oder 2 über den Einlass 30 und den Auslass 31 mit einem vorzugsweise geschlossenen Kühlkreislauf verbunden. Dies kann über Schlauchanschlüsse und flexible Kunststoffleitungen erfolgen, die zu einem Wärmetauscher führen. Das Kühlsystem ist bevorzugt geschlossen und mit einer Flüssigkeit gefüllt, die auch für die Lagerung des Rotors in der Lageranordnung 4 geeignet ist. Die Flüssigkeit ist insbesondere so auszuwählen, dass über die Fluidkanäle 21 und 22 eine Fluidversorgung der fluiddynamischen Lagerung des Rotors sichergestellt ist und keine Korrosion zu befürchten ist. In Frage kommen synthetische Kühlflüssigkeiten oder auch reines Wasser mit einem Zusatz von Schmiermitteln und/oder Korrosionsinhibitoren. Der Kühlkreislauf wird bei der Montage entlüftet, so dass der gesamte Innenraum der Umwälzpumpe ebenfalls mit der Förderflüssigkeit gefüllt ist.In operation, the circulation pump from the 1 or 2 over the inlet 30 and the outlet 31 connected to a preferably closed cooling circuit. This can be done via hose connections and flexible plastic pipes leading to a heat exchanger. The cooling system is preferably closed and filled with a liquid, which is also for the storage of the rotor in the bearing assembly 4 suitable is. The liquid is in particular to be selected such that via the fluid channels 21 and 22 a fluid supply of the fluid dynamic bearing of the rotor is ensured and no corrosion is to be feared. In question are synthetic coolants or pure water with the addition of lubricants and / or corrosion inhibitors. The cooling circuit is vented during assembly, so that the entire interior of the circulation pump is also filled with the pumped liquid.

Von einer externen Steuerung (nicht dargestellt) wird der Motortreiber in dem Treibergehäuse 35 nun angesteuert und bestromt über die elektrischen Verbindungsleitungen 36 den Stator 3, so dass der elektronisch kommutierte Pumpenmotor in Betrieb gesetzt wird. Der Rotor 5 beginnt, sich zu drehen. Durch die Drehbewegung wird die Förderflüssigkeit im Bereich der Nuten 26 radial nach außen gefördert, so dass an der Außenseite im Bereich des Auslasses 31 ein höherer Druck entsteht als im Bereich des konzentrisch angeordneten Einlasses 30. Diese Druckdifferenz beginnt, die Förderflüssigkeit von dem Auslass 31 durch den Kühlkreislauf und den nicht dargestellten Wärmetauscher zu dem Einlass 30 strömen zu lassen. Der rotierende Rotor 5 wirkt so als Pumpenläufer.From an external controller (not shown), the motor driver in the driver housing 35 now controlled and energized via the electrical connection lines 36 the stator 3 , so that the electronically commutated pump motor is put into operation. The rotor 5 starts to turn. Due to the rotational movement, the pumped liquid is in the region of the grooves 26 conveyed radially outwards, so that on the outside in the area of the outlet 31 a higher pressure is created than in the region of the concentrically arranged inlet 30 , This pressure difference begins, the pumped liquid from the outlet 31 through the cooling circuit and the heat exchanger, not shown, to the inlet 30 to flow. The rotating rotor 5 acts as a pump rotor.

Gleichzeitig wird auf Grund des höheren Drucks an der in Radialrichtung äußeren Seite des Pumpenrotors 5 ein Teilstrom an Förderflüssigkeit, der mit dem Pfeil 40 markiert ist, durch den Spalt 16 in Richtung auf die untere Flachseite 11 des Gehäuses 1 gefördert. Dort tritt der Teilstrom 40 radial nach innen unter dem Rotor 5 hindurch in Richtung auf den Stator 3 und insbesondere in den Spalt 15 zwischen dem Stator 3 und der unteren Flachseite 11 ein. Weiter strömt der Teilstrom 40 dann zwischen dem Rotor und dem Stator hindurch und oberhalb des Stators 3 weiter radial nach innen, bis der Teilstrom 40 schließlich über die Durchgangsbohrung oder die Durchgangsbohrungen 27 in der Nähe der Saugseite nahe dem Einlass 30 der Umwälzpumpe wieder mit dem Hauptförderstrom vereinigt wird. Der Teilstrom 40 folgt also dem Druckgefälle zwischen der Druckseite und der Saugseite der Pumpe. Das Verhältnis zwischen dem Hauptförderstrom und dem Teilstrom 40 kann über die Dimensionierung der Durchgangsbohrungen 27 gewählt werden. Im Betrieb umströmt der Teilstrom 40 den Stator 3 über einen großen Teil von dessen äußerer Oberfläche, so dass die dort entstehende Wärme des Stators 3 im Betrieb wirksam abgeführt werden kann. Der Stator 3 kann dadurch mit hoher elektrischer Leistung beaufschlagt werden, so dass insgesamt die Leistung der Umwälzpumpe gemessen an der Größe der dargestellten Bauform erhöht werden kann, ohne dass thermische Probleme des Stators 3 die mögliche Leistung einschränken. Der Teilstrom 40 versorgt außerdem auch die Fluidkanäle 21 und 22 und damit die fluiddynamische Lagerung des Rotors 5 in der Lagereinrichtung 4 mit Förderflüssigkeit und stellt dadurch dauerhaft die Lagerung des Rotors 5 sicher.At the same time, due to the higher pressure at the radially outer side of the pump rotor 5 a partial flow of pumped liquid, with the arrow 40 is marked, through the gap 16 towards the lower flat side 11 of the housing 1 promoted. There, the partial flow occurs 40 radially inward under the rotor 5 through in the direction of the stator 3 and especially in the gap 15 between the stator 3 and the lower flat side 11 on. Next flows the partial flow 40 then between the rotor and the stator and above the stator 3 continue radially inward until the partial flow 40 finally via the through-hole or the through-holes 27 near the suction side near the inlet 30 the circulation pump is reunited with the main flow rate. The partial flow 40 So follows the pressure gradient between the pressure side and the suction side of the pump. The ratio between the main flow and the partial flow 40 can be about sizing the through holes 27 to get voted. During operation, the partial flow flows around 40 the stator 3 over a large part of its outer surface, so that the resulting heat of the stator 3 can be effectively dissipated during operation. The stator 3 can be acted upon by high electrical power, so that the total power of the circulation pump can be increased measured by the size of the illustrated design without thermal problems of the stator 3 limit the possible performance. The partial flow 40 also supplies the fluid channels 21 and 22 and thus the fluid dynamic bearing of the rotor 5 in the storage facility 4 with pumped liquid and thus provides permanent storage of the rotor 5 for sure.

In anderen Ausführungsformen können die Nuten 26 an der Oberseite des Rotors auch anders gestaltet sein. Hier sind beispielsweise auch spiralförmig oder bogenförmig angeordnete Nuten oder Rippen denkbar.In other embodiments, the grooves 26 be designed differently on the top of the rotor. Here, for example, also spirally or arcuately arranged grooves or ribs are conceivable.

Ein nicht dargestelltes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst auch eine Kühlvorrichtung mit einer wie oben beschriebenen Umwälzpumpe. Die Kühlvorrichtung umfasst dann die Umwälzpumpe aus den 1 oder 2 und einen daran angeschlossenen Kühlkreislauf mit Verbindungsleitungen und wenigstens einem Wärmetauscher. Die Verbindungsleitungen und gegebenenfalls auch der Wärmetauscher können flexibel als Kunststoffelemente ausgebildet sein, die durch ihre eigene Elastizität die im Betrieb auftretende thermische Ausdehnung der Förderflüssigkeit kompensieren können. Der Wärmetauscher kann beispielsweise an einer Gehäuseaußenseite oder Gehäuseoberfläche angeordnet sein, wobei das Gehäuse ein wärmeproduzierendes Bauelement umgibt. Im Bereich der Umwälzpumpe oder durch einen zweiten Wärmetauscher kann die Wärme aufgenommen werden und dann über den an der Gehäusewand angeordneten Wärmetauscher abgegeben werden.An unillustrated embodiment of the present invention also includes a cooling device having a circulating pump as described above. The cooling device then comprises the circulation pump from the 1 or 2 and a cooling circuit connected thereto with connecting lines and at least one heat exchanger. The connecting lines and possibly also the heat exchanger can be flexibly configured as plastic elements, which can compensate for the thermal expansion of the conveying liquid occurring during operation by their own elasticity. The heat exchanger can be arranged for example on a housing outside or housing surface, wherein the housing surrounds a heat-generating component. In the region of the circulating pump or through a second heat exchanger, the heat can be absorbed and then released via the arranged on the housing wall heat exchanger.

Eine solche Kühlvorrichtung kann z. B. für die Kühlung von LED-Leuchtmitteln in Kraftfahrzeugscheinwerfern eingesetzt werden. Die Leuchtmittel benötigen im Betrieb eine Kühlung, die derzeit als Luftkühlung ausgeführt ist. Dadurch wird eine Bauform erforderlich, die der Luftkühlung ausreichend Raum verschafft, um die Kühlung wirksam zu ermöglichen. Mit der oben beschriebenen Kühlvorrichtung unter Verwendung der Umwälzpumpe kann eine Flüssigkeitskühlung realisiert werden, die neue Möglichkeiten bei der Gestaltung der Bauform von LED-Leuchten insbesondere für Kraftfahrzeuge ermöglicht.Such a cooling device can, for. B. are used for the cooling of LED bulbs in motor vehicle headlights. The bulbs require during operation cooling, which is currently designed as air cooling. As a result, a design is required, which gives the air cooling sufficient space to allow the cooling effectively. With the cooling device described above using the circulation pump, a liquid cooling can be realized, the new possibilities in the design of the design of LED lights especially for motor vehicles allows.

Dabei ist es vorteilhaft, den Pumpenmotor der Umwälzpumpe über die Steuerung 35 unmittelbar mit der Betriebsspannung des Leuchtmittels zu beaufschlagen, so dass bei eingeschaltetem Leuchtmittel automatisch auch die Umwälzpumpe und damit der Kühlkreislauf in Gang gesetzt wird. Eine solche Kühlvorrichtung kann vollständig in den LED-Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs integriert werden und zusammen mit dem Scheinwerfer geliefert werden. Für die Installation und den Betrieb eines solchen Scheinwerfers mit Kühlvorrichtung in einem Kraftfahrzeug ergeben sich dann keine Abweichungen gegenüber konventionellen Bauformen. Insbesondere sind keine zusätzlichen Anschlussarbeiten erforderlich und es ist nicht erforderlich, die Kühlvorrichtung separat anzusteuern.It is advantageous, the pump motor of the circulation pump via the controller 35 to be acted upon directly with the operating voltage of the lamp, so that when the lamp is switched on automatically the circulation pump and thus the cooling circuit is set in motion. Such a cooling device can be fully integrated into the LED headlight of a motor vehicle and delivered together with the headlight. For the installation and operation of such a headlamp with cooling device in a motor vehicle there are no deviations from conventional designs. In particular, no additional connection work is required and it is not necessary to control the cooling device separately.

Eine solche Kühlvorrichtung kann auch in anderen Bereichen, besonders bei Kraftfahrzeugen, eingesetzt werden. So ist auch die Kühlung von elektronischen Komponenten von Infotainmentsystemen oder Fahrassistenzsystemen mit einer solchen Kühlvorrichtung möglich und vorteilhaft, da auch dann die Bauformen kompakter gewählt werden können.Such a cooling device can also be used in other areas, especially in motor vehicles. Thus, the cooling of electronic components of infotainment systems or driver assistance systems with such a cooling device is possible and advantageous because even then the designs can be made more compact.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1.1.: GehäuseunterteilHousing bottom
2.Second: GehäuseoberteilHousing top
3.Third: Statorstator
4.4th: Lageranordnungbearing arrangement
5.5th: Pumpenrotorpump rotor
6.6th: Hülseshell
11.11th: Gehäusebodencaseback
12.12th: Gehäusewandhousing wall
13.13th: Innenrauminner space
15.15th: Spaltgap
16.16th: Spaltgap
17.17th: Spaltgap
18.18th: Permanentmagnetepermanent magnets
20.20th: Lagerzapfenpivot
21.21st: Fluidkanalfluid channel
22.22nd: Fluidkanalfluid channel
25.25th: Rotorscheiberotor disc
26.26th: Nutengroove
27.27th: DurchgangsbohrungThrough Hole
30.30th: Einlassinlet
31.31st: Auslassoutlet
35.35th: Treibergehäusedrivers housing
36.36th: Verbindungsleitungconnecting line
40.40th: Teilstrompartial flow

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 2008/0104992 A1 [0003]
US 7016195 B2 [0004]
US 2004/0234399 A1 [0005]
US 2005/0117298 A1 [0006]

Claims

Circulating pump for pumped liquid with a multi-part housing (1, 2), which defines a channel for the pumped liquid, wherein the housing (1, 2) with a housing bottom (11) and a housing cover (2) and with a peripheral housing wall (12) with a pump motor comprising a stator (3) arranged in the housing and a rotor (5) rotatably mounted in the housing about a rotation axis, the rotor (5) and the stator (3) being arranged coaxially with one another and the rotor ( 5) is centrally mounted, and wherein a pump inlet (30) is arranged on a flat side of the housing coaxial with the axis of rotation of the rotor (5) and a pump outlet (31) is arranged at a distance from the axis of rotation on the housing (1), characterized in that the stator (3) is arranged within the housing (1, 2) in such a way that, during operation, delivery fluid is arranged between the stator (3) and the housing bottom (11) of the housing and between the stator (3). and the upper housing part (2) of the housing.

Circulation pump after Claim 1 , characterized in that between the housing bottom (11) and the stator (3) and between the upper housing part (2) and the stator (3) in each case a gap (15, 17) is formed, which communicates with the channel for the conveying liquid.

Circulation pump after Claim 1 or 2 , characterized in that the stator (3) is arranged radially inside the rotor (5).

Circulation pump according to one of the preceding claims, characterized in that the pump inlet (30) and the pump outlet (31) are connected to a closed circuit for the pumped liquid.

Circulation pump according to one of the preceding claims, according to one of the preceding claims, characterized in that the conveying liquid is an inert liquid.

Circulation pump according to one of the preceding claims, characterized in that on the pump inlet (30) opposite the housing bottom (11) of the housing, an electronic control (35) for the pump motor, preferably in the design of an ASIC, is arranged with the stator (3) is electrically connected.

Circulation pump according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor (5) on an axial end face, which faces the pump inlet (30) radially or spirally from the axis of rotation carries outwardly extending surface structures comprising raised and recessed areas.

Circulation pump according to one of the preceding claims, characterized in that in a fluid dynamic bearing assembly (4) on the housing (1) is mounted, and that preferably the fluid dynamic bearing assembly (4) is lubricated by means of the conveying liquid.

Circulating pump according to one of the preceding claims, characterized in that between the pump inlet (30) and the pump outlet (31) has a main flow and that a bypass is provided, in which a partial flow (40) is branched off from the main flow, wherein the partial flow ( 40) through at least one of the gaps (15, 16) between the housing (1) and the stator (3) and the partial flow (40) in the flow direction downstream of the gap (15, 16) is fed back to the main stream.

Circulation pump after Claim 9 , characterized in that the bypass extends through at least one through hole (27) which passes through the rotor (5) from the face facing the pump inlet (30) in the direction of the stator (3).

Circulation pump after Claim 10 , characterized in that the at least one through-hole (27) is arranged at a distance from the axis of rotation of the rotor (5), which is not more than 50% of the rotor radius.

Circulation pump according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (1) is in two parts, wherein a housing part (2) is plate-shaped and the other housing part (11, 12) cup-shaped for receiving the stator (3) and the rotor (5 ) is trained.

Circulation pump according to one of the preceding claims, characterized in that the power consumption of the pump motor during operation is between 1 W and 10 W, preferably between 2 W and 4 W.

Cooling device with a circulation pump according to one of the preceding claims and with a heat exchanger which is connected to the pump via connecting lines and has a closed circuit of conveying liquid.

Cooling device after Claim 14 , characterized in that the connecting lines and / or the heat exchanger are made of a flexible plastic.

Cooling device according to one of the preceding Claims 14 - 15 , characterized in that the heat exchanger have an elasticity which is sufficient to accommodate the thermal expansion of the pumped liquid during operation.

Cooling device according to one of the preceding Claims 14 - 16 , characterized in that the housing of the circulating pump is in thermal contact with an LED module of a motor vehicle headlight and that the heat exchanger is arranged on the housing of the motor vehicle headlight.

Cooling device after Claim 17 , characterized in that the circulation pump and the LED module are powered by the same operating voltage.