DE102019121005A1

DE102019121005A1 - Pump comprising magnetocaloric material

Info

Publication number: DE102019121005A1
Application number: DE102019121005.4A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dominik Ossadnik
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2019-08-02
Filing date: 2019-08-02
Publication date: 2021-02-04

Abstract

Pumpe (1), zumindest umfassend ein erstes Zahnrad (2) mit einer ersten Verzahnung (3) sowie einen ersten Einlass (4) und einen ersten Auslass (5) für ein erstes Fluid (6), dass durch Rotation des ersten Zahnrads (2) durch die erste Verzahnung (3) vom ersten Einlass (4) zum ersten Auslass (5) entlang eines ersten Förderkanals (7) zwischen erstem Zahnrad (2) und einem Gehäuse (8) der Pumpe (1) entlang einer Umfangsrichtung (9) förderbar ist; wobei ein sich in der Umfangsrichtung (9) erstreckender Abschnitt (10) des ersten Förderkanals (7) von einem Magnetfeld (11) überdeckt ist und zumindest ein Teil (12) des ersten Zahnrads (2) aus einem magnetokalorisch aktivem Material besteht; wobei unmittelbar benachbart zumindest zum Abschnitt (10) ein erster Fluidkanal (13) angeordnet ist, der mit einem zweitem Fluid (14) zum Wärmeaustausch mit dem im Abschnitt (10) des ersten Förderkanals (7) erwärmten ersten Fluid (6) beaufschlagbar ist.Pump (1), at least comprising a first gear (2) with a first toothing (3) as well as a first inlet (4) and a first outlet (5) for a first fluid (6) that by rotation of the first gear (2 ) through the first toothing (3) from the first inlet (4) to the first outlet (5) along a first conveyor channel (7) between the first gear (2) and a housing (8) of the pump (1) along a circumferential direction (9) is eligible for funding; wherein a section (10) of the first conveying channel (7) extending in the circumferential direction (9) is covered by a magnetic field (11) and at least part (12) of the first gearwheel (2) consists of a magnetocalorically active material; directly adjacent at least to the section (10) a first fluid channel (13) is arranged, which can be acted upon with a second fluid (14) for heat exchange with the first fluid (6) heated in the section (10) of the first conveying channel (7).

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe zur Förderung eines Fluids. Die Pumpe wird insbesondere in einem Kühlkreislauf eines Kraftfahrzeuges eingesetzt. Insbesondere weist das Kraftfahrzeug einen Traktionsantrieb und eine Batterie zur Speicherung von elektrischer Energie auf. Der Kühlkreislauf ist insbesondere zur Temperierung der Batterie vorgesehen. Die Pumpe kann auch für andere Anwendungen verwendet werden.The invention relates to a pump for delivering a fluid. The pump is used in particular in a cooling circuit of a motor vehicle. In particular, the motor vehicle has a traction drive and a battery for storing electrical energy. The cooling circuit is provided in particular for temperature control of the battery. The pump can also be used for other applications.

Das zunehmende Aufkommen von elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen stellt neue Herausforderungen an deren Kühlkreisläufe, da die Komponenten von derartigen Kraftahrzeugen in der Regel niedrigere Temperaturen benötigen als Verbrennungsmotoren. Damit besteht ein geringer Temperaturunterschied (oder sogar ein negativer Temperaturunterschied, wenn eine Umgebungstemperatur höher ist als eine Temperatur des durch den Kühlkreislauf geförderten Fluids) zur Umgebungstemperatur, wodurch ein Kühlen mit einer konventionellen Kühlkreislaufanordnung teilweise nicht mehr möglich ist.The increasing emergence of electrically powered motor vehicles poses new challenges for their cooling circuits, since the components of such motor vehicles usually require lower temperatures than internal combustion engines. There is thus a small temperature difference (or even a negative temperature difference if an ambient temperature is higher than a temperature of the fluid conveyed through the cooling circuit) to the ambient temperature, as a result of which cooling with a conventional cooling circuit arrangement is in some cases no longer possible.

Aus der WO 2015/139711 A1 ist eine Pumpe bekannt, deren Förderelement, z. B. ein Zahnrad oder ein Schleuderrad einer Schleuderpumpe, aus einem magnetokalorischen Material besteht. Das Förderelement wird teilweise in einem Magnetfeld angeordnet, so dass sich ein in das Magnetfeld hineinbewegter Teil des Förderelements erwärmt und ein aus dem Magnetfeld herausbewegter Teil des Förderelements wieder abkühlt. Über das Förderelement kann so eine Wärmepumpe hergestellt werden, über die ein Teil eines Fluids erwärmt und ein anderer Teil eines Fluids abgekühlt wird. Die unterschiedlich temperierten Teile des Fluids können über separate Wärmetauscher zum Abkühlen bzw. Aufheizen von Wärmetauschermedien verwendet werden.From the WO 2015/139711 A1 a pump is known whose delivery element, for. B. a gear or a centrifugal wheel of a centrifugal pump, consists of a magnetocaloric material. The conveying element is partially arranged in a magnetic field, so that a part of the conveying element moved into the magnetic field is heated and a part of the conveying element moved out of the magnetic field cools down again. A heat pump can thus be produced via the conveying element, via which part of a fluid is heated and another part of a fluid is cooled. The differently tempered parts of the fluid can be used via separate heat exchangers for cooling or heating heat exchanger media.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik angeführten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll eine Pumpe vorgeschlagen werden, durch die ein Fluid auf eine niedrige Temperatur heruntergekühlt und die in einem Kühlkreislauf eines Kraftfahrzeuges integriert werden kann.The object of the present invention is to at least partially solve the problems cited with reference to the prior art. In particular, a pump is to be proposed by means of which a fluid can be cooled down to a low temperature and which can be integrated into a cooling circuit of a motor vehicle.

Zur Lösung dieser Aufgaben trägt eine Pumpe mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 bei. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und/oder Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.A pump with the features according to claim 1 contributes to achieving these objects. Advantageous further developments are the subject of the dependent claims. The features listed individually in the patent claims can be combined with one another in a technologically meaningful way and can be supplemented by explanatory facts from the description and / or details from the figures, with further design variants of the invention being shown.

Die Verwendung unbestimmter Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und der diese wiedergebenden Beschreibung, ist als solche und nicht als Zahlwort zu verstehen. Entsprechend damit eingeführte Begriffe bzw. Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und insbesondere aber auch mehrfach vorhanden sein können.The use of indefinite articles (“a”, “an”, “an” and “an”), especially in the patent claims and the description reflecting them, is to be understood as such and not as a numerical word. The terms or components thus introduced are to be understood in such a way that they are present at least once and, in particular, can also be present several times.

Es wird eine Pumpe vorgeschlagen, zumindest umfassend ein erstes Zahnrad mit einer ersten Verzahnung sowie einen ersten Einlass und einen ersten Auslass für ein erstes Fluid. Das erste Fluid ist durch Rotation des ersten Zahnrads durch die erste Verzahnung vom ersten Einlass zum ersten Auslass entlang eines ersten Förderkanals zwischen erstem Zahnrad und einem Gehäuse der Pumpe entlang einer Umfangsrichtung förderbar. Ein sich in der Umfangsrichtung erstreckender Abschnitt des ersten Förderkanals ist von einem Magnetfeld überdeckt und zumindest ein Teil des ersten Zahnrads besteht aus einem magnetokalorisch aktivem Material. Unmittelbar benachbart zumindest zum Abschnitt ist ein erster Fluidkanal angeordnet, der mit einem zweitem Fluid zum Wärmeaustausch mit dem im Abschnitt des ersten Förderkanals erwärmten ersten Fluid beaufschlagbar ist.A pump is proposed, at least comprising a first gear with a first toothing and a first inlet and a first outlet for a first fluid. The first fluid can be conveyed by rotating the first gear through the first toothing from the first inlet to the first outlet along a first conveying channel between the first gear and a housing of the pump along a circumferential direction. A section of the first conveying channel extending in the circumferential direction is covered by a magnetic field and at least a part of the first gear consists of a magnetocalorically active material. A first fluid channel is arranged immediately adjacent at least to the section, to which a second fluid can be applied for heat exchange with the first fluid heated in the section of the first conveying channel.

Magnetokalorisch aktives Material ist z. B. aus der DE 10 2010 063 061 B3 bekannt. Wird ein magnetokalorisch aktives Material in einem Magnetfeld magnetisiert, so steigt seine atomare Ordnung und es erwärmt sich. Diese Wärme kann er an ein Medium, hier an das erste Fluid und darüber an das zweite Fluid, abgeben, wodurch sich das Material wieder abkühlt. Wird das Material aus dem Magnetfeld entfernt, nimmt der Ordnungszustand wieder ab und das Material kann eine tiefere Temperatur als zu Beginn des Zyklus erreichen. Das Material kann somit Wärme aus einem Medium, dem ersten Fluid, entnehmen und damit abkühlen.Magnetocalorically active material is e.g. B. from the DE 10 2010 063 061 B3 known. If a magnetocalorically active material is magnetized in a magnetic field, its atomic order increases and it heats up. It can transfer this heat to a medium, here to the first fluid and above it to the second fluid, whereby the material cools down again. If the material is removed from the magnetic field, the state of order decreases again and the material can reach a lower temperature than at the beginning of the cycle. The material can thus extract heat from a medium, the first fluid, and thus cool down.

Das erste Zahnrad weist insbesondere an einer äußeren Umfangsfläche die erste Verzahnung auf. Der erste Förderkanal erstreckt sich insbesondere an der äußeren Umfangsfläche entlang der Umfangsrichtung über einen Winkelbereich um die Drehachse. Das erste Zahnrad erstreckt sich zwischen zwei Stirnseiten entlang einer Drehachse und entlang einer axialen Richtung. Das erste Fluid wird durch die Verzahnung in der Umfangsrichtung entlang des Gehäuses gefördert.The first gear has the first toothing in particular on an outer circumferential surface. The first conveying channel extends in particular on the outer circumferential surface along the circumferential direction over an angular range around the axis of rotation. The first gear extends between two end faces along an axis of rotation and along an axial direction. The first fluid is conveyed through the teeth in the circumferential direction along the housing.

Insbesondere sind zwei Magneten, einer an jeder Stirnseite des ersten Zahnrads, vorgesehen, wobei zwischen den Magneten ein Magnetfeld erzeugbar ist. Insbesondere sind die Magnete unterschiedlich polarisiert (ein Pluspol, ein Minuspol), so dass sich die Magnete gegenseitig anziehen. Das Magnetfeld erstreckt sich insbesondere entlang der axialen Richtung durch das erste Zahnrad. Dabei überdeckt das Magnetfeld einen Abschnitt des ersten Förderkanals. Der Teil des ersten Zahnrads, der aus dem magnetokalorisch aktiven Material besteht, ist insbesondere zumindest teilweise in dem Abschnitt des ersten Förderkanals angeordnet, so dass er bei Eintreten in das Magnetfeld erwärmt wird.In particular, two magnets are provided, one on each end face of the first gear, a magnetic field being able to be generated between the magnets. In particular, the magnets are polarized differently (a positive pole, a negative pole) so that the magnets attract each other. The magnetic field extends in particular along the axial direction through the first gear. The magnetic field covers a section of the first conveyor channel. The part of the first gear which consists of the magnetocalorically active material is in particular arranged at least partially in the section of the first conveying channel, so that it is heated when it enters the magnetic field.

Insbesondere ist das erste Zahnrad so ausgeführt, dass bei Rotation des ersten Zahnrads um die Drehachse ständig magnetokalorisch aktives Material in dem Magnetfeld angeordnet ist. Insbesondere ist zumindest die erste Verzahnung bzw. zumindest ein Teil der ersten Verzahnung aus dem magnetokalorisch aktiven Material ausgeführt.In particular, the first gear is designed such that when the first gear rotates about the axis of rotation, magnetocalorically active material is constantly arranged in the magnetic field. In particular, at least the first toothing or at least a part of the first toothing is made from the magnetocalorically active material.

Das magnetokalorisch aktive Material wird bei Eintreten in das Magnetfeld erwärmt. Die Wärme kann über das erste Fluid, das in dem Abschnitt das erste Zahnrad beaufschlagt, aufgenommen werden. Die Wärme kann von dem ersten Fluid an das zweite Fluid weitergegeben werden. Dafür ist insbesondere ein erster Fluidkanal vorgesehen, der unmittelbar benachbart zum ersten Förderkanal angeordnet ist. Der erste Fluidkanal ist insbesondere nur durch eine Gehäusewand des Gehäuses der Pumpe von dem ersten Förderkanal getrennt.The magnetocalorically active material is heated when it enters the magnetic field. The heat can be absorbed via the first fluid that acts on the first gear in the section. The heat can be passed on from the first fluid to the second fluid. For this purpose, a first fluid channel is provided in particular, which is arranged directly adjacent to the first conveying channel. The first fluid channel is in particular only separated from the first delivery channel by a housing wall of the housing of the pump.

Insbesondere wird das zweite Fluid auf eine Temperatur erwärmt, die höher ist als eine Temperatur des ersten Fluids im Bereich des ersten Einlasses.In particular, the second fluid is heated to a temperature which is higher than a temperature of the first fluid in the region of the first inlet.

Das magnetokalorisch aktive Material kühlt sich beim Austreten aus dem Magnetfeld wieder ab. Das erste Fluid kann in einem, sich an den vom Magnetfeld überdeckten Abschnitt, anschließenden Teil des ersten Förderkanals durch das erste Zahnrad abgekühlt werden, so dass das erste Fluid bei Austritt aus dem ersten Auslass insbesondere eine niedrigere Temperatur aufweist als beim Eintritt in die Pumpe am ersten Einlass.The magnetocalorically active material cools down again when it leaves the magnetic field. The first fluid can be cooled by the first gearwheel in a part of the first conveying channel that adjoins the section covered by the magnetic field, so that the first fluid has a lower temperature when it emerges from the first outlet than when it enters the pump first admission.

Insbesondere erstreckt sich zumindest der Abschnitt des ersten Förderkanals über einen Winkelbereich von mindestens 90 Winkelgrad, bevorzugt von mindestens 120 Winkelgrad, besonders bevorzugt von mindestens 150 Winkelgrad oder sogar von mindestens 180 Winkelgrad. Insbesondere erstreckt sich zumindest der Abschnitt des ersten Förderkanals über einen Winkelbereich von höchstens 270 Winkelgrad, bevorzugt von höchstens 210 Winkelgrad.In particular, at least the section of the first conveyor channel extends over an angular range of at least 90 degrees, preferably of at least 120 degrees, particularly preferably of at least 150 degrees or even of at least 180 degrees. In particular, at least the section of the first conveyor channel extends over an angular range of at most 270 angular degrees, preferably of at most 210 angular degrees.

Insbesondere erstreckt sich ein zweiter Fluidkanal durch das erste Zahnrad entlang einer Drehachse des ersten Zahnrads. Der zweite Fluidkanal ist mit einem dritten Fluid zum Wärmeaustausch zumindest mit dem im Abschnitt des ersten Förderkanals erwärmten ersten Fluid beaufschlagbar. Der zweite Fluidkanal erstreckt sich insbesondere über die Stirnseiten des ersten Zahnrads hinweg durch das erste Zahnrad hindurch. Insbesondere bildet das erste Zahnrad einen hohlzylindrischen Körper, der an der äußeren Umfangsfläche die erste Verzahnung aufweist.In particular, a second fluid channel extends through the first gear along an axis of rotation of the first gear. The second fluid channel can be acted upon with a third fluid for heat exchange at least with the first fluid heated in the section of the first conveying channel. The second fluid channel extends in particular over the end faces of the first gear through the first gear. In particular, the first gear forms a hollow cylindrical body which has the first toothing on the outer circumferential surface.

Insbesondere ist zur Ausbildung des Magnetfeldes an jeder Stirnseite des ersten Zahnrads zumindest ein Magnet angeordnet.In particular, at least one magnet is arranged on each end face of the first gear to form the magnetic field.

Insbesondere weist die Pumpe entlang einer axialen Richtung mehrere Teilbereiche auf, wobei jeder Teilbereich durch jeweils ein eigenes Magnetfeld überdeckt ist. Mit einer derartigen Ausführung der Pumpe kann ein möglichst starkes Magnetfeld erreicht werden. Damit kann vermieden werden, in axialer Richtung zu lange Zahnräder einzusetzen. Stattdessen kann ein langes erstes Zahnrad in mehrere kurze erste Zahnräder aufgeteilt werden, wobei an Stirnseiten jedes kurzen ersten Zahnrads Magnete angeordnet werden können, so dass für jedes kurze erste Zahnrad ein eigenes Magnetfeld erzeugt ist. Die kurzen ersten Zahnräder sind insbesondere drehfest miteinander verbunden oder sogar einteilig ausgeführt, wobei lediglich die ersten Verzahnungen in der axialen Richtung durch Anordnung der Magnete voneinander beabstandet angeordnet sind.In particular, the pump has a plurality of sub-areas along an axial direction, each sub-area being covered by its own magnetic field. With such a design of the pump, the strongest possible magnetic field can be achieved. This avoids using gears that are too long in the axial direction. Instead, a long first gear wheel can be divided into several short first gear wheels, with magnets being able to be arranged on the end faces of each short first gear wheel, so that a separate magnetic field is generated for each short first gear wheel. The short first gears are in particular connected to one another in a rotationally fixed manner or are even embodied in one piece, with only the first toothing being arranged at a distance from one another in the axial direction by arranging the magnets.

Insbesondere umfasst die Pumpe zumindest ein zweites Zahnrad mit einer zweiten Verzahnung, die mit der ersten Verzahnung kämmt. Durch Rotation des zweiten Zahnrads ist das erste Fluid durch die zweite Verzahnung vom ersten Einlass zum ersten Auslass entlang eines zweiten Förderkanals zwischen zweitem Zahnrad und dem Gehäuse der Pumpe entlang einer Umfangsrichtung förderbar. Ein sich in der Umfangsrichtung erstreckender Abschnitt des zweiten Förderkanals ist von einem Magnetfeld überdeckt und zumindest ein Teil des zweiten Zahnrads besteht aus einem magnetokalorisch aktivem Material. Unmittelbar benachbart zumindest zum Abschnitt des zweiten Förderkanals ist ein dritter Fluidkanal angeordnet, der mit einem vierten Fluid zum Wärmeaustausch mit dem im Abschnitt des zweiten Förderkanals erwärmten ersten Fluid beaufschlagbar ist.In particular, the pump comprises at least one second gear with a second toothing that meshes with the first toothing. By rotating the second gear, the first fluid can be conveyed through the second toothing from the first inlet to the first outlet along a second conveying channel between the second gear and the housing of the pump along a circumferential direction. A section of the second conveyor channel extending in the circumferential direction is covered by a magnetic field and at least a part of the second gear consists of a magnetocalorically active material. Immediately adjacent at least to the section of the second conveyor channel is arranged a third fluid channel which can be acted upon with a fourth fluid for heat exchange with the first fluid heated in the section of the second conveyor channel.

Insbesondere wird das eine Zahnrad über die miteinander kämmenden Verzahnungen von dem anderen Zahnrad angetrieben.In particular, the one gear is driven by the other gear via the intermeshing teeth.

Die Ausführungen zu dem ersten Zahnrad und zu dessen Anordnung in der Pumpe gelten insbesondere in gleicher Weise für das zweite Zahnrad. Dabei entsprechen der erste Förderkanal dem zweiten Förderkanal, der erste Fluidkanal dem dritten Fluidkanal, das zweite Fluid dem vierten Fluid. Das zweite Zahnrad ist insbesondere achsparallel zum ersten Zahnrad angeordnet. Das Kämmen der Verzahnungen erzeugt insbesondere die Trennung von Einlassseite und Auslassseite der Pumpe. Jedes Zahnrad erzeugt einen eigenen Volumenstrom, der ausgehend von einem zentral angeordneten ersten Einlass hin zu dem zentral angeordneten ersten Auslass gefördert wird. Die Volumenströme werden über den jeweils nicht kämmenden Teil der Verzahnungen der Zahnräder zwischen Gehäuse und Verzahnung gefördert. Die Zahnräder drehen gegensinnig zueinander um die Drehachsen.The statements about the first gear and its arrangement in the pump apply in particular in the same way to the second gear. The first delivery channel corresponds to the second delivery channel, the first fluid channel to the third fluid channel, and the second fluid to the fourth fluid. The second gear is arranged in particular axially parallel to the first gear. The meshing of the gears creates in particular the separation of the inlet side and outlet side of the pump. Each The gearwheel generates its own volume flow, which is delivered from a centrally arranged first inlet to the centrally arranged first outlet. The volume flows are conveyed via the non-meshing part of the toothing of the gear wheels between the housing and the toothing. The gears rotate in opposite directions to each other about the axes of rotation.

Insbesondere erstreckt sich ein vierter Fluidkanal durch das zweite Zahnrad entlang einer Drehachse des zweiten Zahnrads. Der vierte Fluidkanal ist mit einem fünften Fluid zum Wärmeaustausch zumindest mit dem im Abschnitt des zweiten Förderkanals erwärmten ersten Fluid beaufschlagbar. Die Ausführungen zum zweiten Fluidkanal und zum dritten Fluid gelten entsprechend für den vierten Fluidkanal und das fünfte Fluid.In particular, a fourth fluid channel extends through the second gear along an axis of rotation of the second gear. The fourth fluid channel can be acted upon with a fifth fluid for heat exchange at least with the first fluid heated in the section of the second conveying channel. The statements relating to the second fluid channel and the third fluid apply accordingly to the fourth fluid channel and the fifth fluid.

Insbesondere ist es ist nicht zwingend erforderlich, dass das komplette erste und/oder zweite Zahnrad aus dem magnetokalorisch aktivem Material besteht. Wenn z. B. nur die Verzahnung aus dem magnetokalorisch aktiven Material besteht, würde auch eine Erwärmung des ersten Fluids im Abschnitt erfolgen. Allerdings ist es vorteilhaft, wenn ein möglichst großer Teil des jeweiligen Zahnrads aus dem magnetokalorisch aktivem Material besteht.In particular, it is not absolutely necessary for the entire first and / or second gearwheel to consist of the magnetocalorically active material. If z. If, for example, only the toothing consists of the magnetocalorically active material, the first fluid would also be heated in the section. However, it is advantageous if the largest possible part of the respective gear consists of the magnetocalorically active material.

Das magnetokalorisch aktive Material kann auch in dem jeweiligen Zahnrad eingeschlossen angeordnet sein, so dass eine korrosive Wechselwirkung mit dem ersten Fluid, dem dritten Fluid oder dem fünften Fluid verhindert werden kann. Für diesen Fall kann z. B. eine Beschichtung für das magnetokalorisch aktive Material an dem jeweiligen Zahnrad vorgesehen sein.The magnetocalorically active material can also be arranged so as to be enclosed in the respective gear wheel, so that a corrosive interaction with the first fluid, the third fluid or the fifth fluid can be prevented. In this case, for. B. a coating for the magnetocalorically active material can be provided on the respective gear.

Insbesondere wird das erste Fluid über das erste und das zweite Zahnrad gefördert.In particular, the first fluid is conveyed via the first and the second gear.

Durch das Magnetfeld kommt es zu einer starken und sehr schnellen Erwärmung des magnetokalorisch aktiven Materials und somit auch zu einer entsprechenden Erwärmung des ersten Fluids, das durch das mindestens eine Zahnrad befördert wird. Durch diese Erwärmung kann nun eine Wärmeabgabe ausgehend von dem ersten Fluid an mindestens ein anderes Fluid erfolgen, z. B. an ein zweites Fluid, ein drittes Fluid, ein viertes Fluid und/oder ein fünftes Fluid. Nachdem das erste Fluid den Bereich des Magnetfeldes, also den jeweiligen Abschnitt, wieder verlassen hat, kommt es zu einer starken Abkühlung des magnetokalorisch aktiven Materials, wodurch auch dem ersten Fluid Wärme entzogen wird und es eine geringere Temperatur erreicht als im Bereich des ersten Einlasses. Das heruntergekühlte erste Fluid kann dann weiter in Richtung des ersten Auslasses befördert werden.The magnetic field causes a strong and very rapid heating of the magnetocalorically active material and thus also a corresponding heating of the first fluid that is conveyed through the at least one gearwheel. As a result of this heating, heat can now be given off from the first fluid to at least one other fluid, e.g. B. to a second fluid, a third fluid, a fourth fluid and / or a fifth fluid. After the first fluid has left the area of the magnetic field, i.e. the respective section, there is strong cooling of the magnetocalorically active material, whereby heat is also extracted from the first fluid and it reaches a lower temperature than in the area of the first inlet. The cooled down first fluid can then be conveyed further in the direction of the first outlet.

Hinsichtlich der Volumenströme der einzelnen Fluide sind verschiedene Ausführungsarten möglich. Z. B. können der erste Fluidkanal und der dritte Fluidkanal in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sind. Weiter können der zweite Fluidkanal und der vierte Fluidkanal in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sein. Die Fluidkanäle können in gleichen oder einander entgegengesetzten Richtungen durchströmt werden. Es können unterschiedliche Fluide oder gleichartige Fluide verwendet werden. Bevorzugt ist, dass der erste und der dritte Fluidkanal sowie der zweite und der vierte Fluidkanal jeweils parallel geschaltet sind. Die zueinander parallel geschalteten Fluidkanäle werden insbesondere von einem gleichen Fluid beaufschlagt.Various designs are possible with regard to the volume flows of the individual fluids. For example, the first fluid channel and the third fluid channel can be connected in series or in parallel with one another. Furthermore, the second fluid channel and the fourth fluid channel can be connected in series or in parallel with one another. The fluid channels can flow through in the same or in opposite directions. Different fluids or fluids of the same type can be used. It is preferred that the first and third fluid channels and the second and fourth fluid channels are each connected in parallel. The fluid channels connected in parallel to one another are in particular acted upon by the same fluid.

Insbesondere werden über den zweiten Fluidkanal und (wenn vorhanden) den vierten Fluidkanal das erste Fluid im Abschnitt gekühlt, jedoch außerhalb des Magnetfeldes (und des Abschnitts) das inzwischen abgekühlte erste Fluid wieder erwärmt, so dass ein Wirkungsgrad hierdurch reduziert werden kann. Insbesondere ist dann der Abschnitt, der von dem Magnetfeld überdeckt wird, entlang der Umfangsrichtung möglichst groß auszuführen, z. B. über einen Winkelbereich von mehr als 180 Winkelgrad, so dass dort genug Wärme aus dem ersten Fluid aufgenommen werden kann.In particular, the first fluid in the section is cooled via the second fluid channel and (if present) the fourth fluid channel, but outside of the magnetic field (and the section) the first fluid, which has now been cooled, is heated again, so that efficiency can be reduced as a result. In particular, the section that is covered by the magnetic field is to be made as large as possible along the circumferential direction, e.g. B. over an angular range of more than 180 degrees, so that there enough heat can be absorbed from the first fluid.

Insbesondere kämmen die erste Verzahnung und die zweite Verzahnung in einem von dem ersten Fluid beaufschlagten Pumpenraum berührungslos miteinander. Damit kann ein Kontakt von magnetokalorisch aktivem Material, das nicht unbedingt geeignete tribologische Eigenschaften aufweist, verhindert werden. Die Verzahnungen greifen dann also insbesondere ineinander, so dass ein möglichst geringer Leckagestrom gewährleistet werden kann, wobei aber eine Berührung der Zahnräder gerade nicht erfolgt.In particular, the first toothing and the second toothing mesh with one another in a contactless manner in a pump space acted upon by the first fluid. Contact of magnetocalorically active material that does not necessarily have suitable tribological properties can thus be prevented. The gears then mesh in particular with one another, so that the lowest possible leakage flow can be guaranteed, but the gear wheels do not come into contact with one another.

Ein Antrieb zumindest eines Zahnrads kann z. B. außerhalb der Verzahnungen oder auch nur außerhalb des magnetokalorisch aktiven Materials erfolgen, z. B. über ein Antriebszahnrad. Eine Übertragung der Antriebsleistung auf das jeweils andere Zahnrad der Pumpe kann z. B. über ein Synchronisierungszahnrad erfolgen, so dass eine gegenseitige Kontaktierung der Zahnräder der Pumpe, insbesondere unter Berücksichtigung eines Spiels des mindestens einen Synchronisierungszahnrads, vermieden wird.A drive of at least one gear can, for. B. take place outside of the teeth or just outside of the magnetocalorically active material, for. B. via a drive gear. A transfer of the drive power to the other gear of the pump can, for. B. take place via a synchronization gear, so that mutual contacting of the gears of the pump, in particular taking into account play of the at least one synchronization gear, is avoided.

Insbesondere sind der erste Einlass und der erste Auslass in einem Bereich der Pumpe angeordnet, die außerhalb des mindestens einen, von dem Magnetfeld überdeckten, Abschnitts liegen.In particular, the first inlet and the first outlet are arranged in a region of the pump that is outside of the at least one section covered by the magnetic field.

Es wird weiter eine Kühlkreislaufanordnung vorgeschlagen, zumindest umfassend

• einen ersten Kühlkreislauf mit der beschriebenen Pumpe, wobei durch die Pumpe das erste Fluid durch den ersten Kühlkreislauf förderbar ist; sowie
• einen zweiten Kühlkreislauf mit einer weiteren Pumpe, wobei durch die weitere Pumpe zumindest das zweite Fluid (ggf. zusätzlich das dritte, vierte und fünfte Fluid) förderbar ist.

A cooling circuit arrangement is also proposed, at least comprehensively

A first cooling circuit with the described pump, the first fluid being able to be conveyed through the first cooling circuit by the pump; such as
• a second cooling circuit with a further pump, at least the second fluid (possibly also the third, fourth and fifth fluid) being able to be conveyed by the further pump.

Über die Pumpe kann Wärme aus dem ersten Fluid bzw. aus dem ersten Kühlkreislauf hin zum zweiten Fluid bzw. zum zweiten Kühlkreislauf abgeführt werden.The pump can be used to dissipate heat from the first fluid or from the first cooling circuit to the second fluid or to the second cooling circuit.

Insbesondere ist mit dem ersten Kühlkreislauf zumindest eine Batterie eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs durch das erste Fluid temperierbar. Die Batterie ist insbesondere ein Speicher für elektrische Energie, die zum Antrieb eines Traktionsantriebs eingesetzt wird.In particular, the temperature of at least one battery of an electrically driven motor vehicle can be controlled by the first fluid with the first cooling circuit. The battery is in particular a store for electrical energy that is used to drive a traction drive.

Insbesondere sind der erste Kühlkreislauf und der zweite Kühlkreislauf so miteinander verbindbar, dass die Batterie auch ausschließlich über die weitere Pumpe mit einem Fluid beaufschlagbar ist. Insbesondere kann der Kühler dann mit einem von der Pumpe geförderten Fluid beaufschlagt werden.In particular, the first cooling circuit and the second cooling circuit can be connected to one another in such a way that the battery can also be supplied with a fluid exclusively via the further pump. In particular, a fluid conveyed by the pump can then be acted upon by the cooler.

Insbesondere kann der zweite Kühlkreislauf einen Kühler aufweisen, über den Wärme z. B. an eine Umgebung abgeführt werden kann. Insbesondere kann die Batterie (auch) ausschließlich über die weitere Pumpe mit einem Fluid beaufschlagt werden. Insbesondere kann der Kühler dann mit einem von der Pumpe geförderten Fluid beaufschlagt werden. Damit kann Wärme aus der Umgebung über die Pumpe auf den von der weiteren Pumpe geförderten Volumenstrom übertragen und der Batterie zugeführt werden, wobei das in der Pumpe abgekühlte erste Fluid ggf. am Kühler erwärmt wird. Damit kann ein Heizbetrieb für die Batterie realisiert werden.In particular, the second cooling circuit can have a cooler via which heat z. B. can be discharged to an environment. In particular, the battery can (also) have a fluid applied to it exclusively via the additional pump. In particular, a fluid conveyed by the pump can then be acted upon by the cooler. In this way, heat from the environment can be transferred via the pump to the volume flow conveyed by the further pump and fed to the battery, the first fluid cooled in the pump being heated on the cooler if necessary. A heating mode for the battery can thus be implemented.

Insbesondere kann die Kühlkreislaufanordnung auch so betrieben werden, dass über die weitere Pumpe ein Fluid zum Kühler und über die beschriebene Pumpe ein Fluid zur Batterie gefördert wird. Damit kann Wärme der Batterie über die beschriebene Pumpe hin zum zweiten Kühlkreislauf und über den Kühler an die Umgebung abgeführt werden. Damit kann ein Kühlbetrieb für die Batterie realisiert werden.In particular, the cooling circuit arrangement can also be operated in such a way that a fluid is conveyed to the cooler via the further pump and a fluid is conveyed to the battery via the described pump. In this way, heat from the battery can be dissipated via the pump described to the second cooling circuit and via the cooler to the environment. A cooling mode for the battery can thus be implemented.

Die Ausführungen zur Kühlkreislaufanordnung können auf die Pumpe übertragen werden und umgekehrt.The statements on the cooling circuit arrangement can be transferred to the pump and vice versa.

Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann („mindestens ein“), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.As a precaution, it should be noted that the numerals used here (“first”, “second”, ...) primarily (only) serve to distinguish between several similar objects, sizes or processes, so in particular no dependency and / or sequence of these objects, sizes or prescribe processes to each other. Should a dependency and / or sequence be required, this is explicitly stated here or it is obvious to the person skilled in the art when studying the specifically described embodiment. If a component can occur several times (“at least one”), the description of one of these components can apply equally to all or part of the majority of these components, but this is not mandatory.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:

1: eine Pumpe in einer Ansicht entlang der Drehachsen der Zahnräder;
2: die Pumpe nach 1 in einer Seitenansicht im Schnitt;
3: eine Kühlkreislaufanordnung in einem ersten Betriebszustand; und
4: die Kühlkreislaufanordnung in einem zweiten Betriebszustand.

The invention and the technical environment are explained in more detail below with reference to the accompanying figures. It should be pointed out that the invention is not intended to be restricted by the exemplary embodiments cited. In particular, unless explicitly stated otherwise, it is also possible to extract partial aspects of the facts explained in the figures and to combine them with other components and findings from the present description. In particular, it should be pointed out that the figures and in particular the size relationships shown are only schematic. Show it:

1 : a pump in a view along the axes of rotation of the gears;
2 : the pump after 1 in a side view in section;
3 : a cooling circuit arrangement in a first operating state; and
4th : the cooling circuit arrangement in a second operating state.

Die 1 zeigt eine Pumpe 1 in einer Ansicht entlang der Drehachsen 17 der Zahnräder 2, 23. 2 zeigt die Pumpe 1 nach 1 in einer Seitenansicht im Schnitt. Die 1 und 2 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben.The 1 shows a pump 1 in a view along the axes of rotation 17th the gears 2 , 23 . 2 shows the pump 1 after 1 in a side view in section. The 1 and 2 are described together below.

Die Pumpe 1 umfasst ein erstes Zahnrad 2 mit einer ersten Verzahnung 3 sowie einen ersten Einlass 4 und einen ersten Auslass 5 für ein erstes Fluid 6. Das erste Fluid 6 ist durch Rotation des ersten Zahnrads 2 durch die erste Verzahnung 3 vom ersten Einlass 4 zum ersten Auslass 5 entlang eines ersten Förderkanals 7 zwischen erstem Zahnrad 2 und einem Gehäuse 8 der Pumpe 1 entlang einer Umfangsrichtung 9 förderbar. Ein sich in der Umfangsrichtung 9 erstreckender Abschnitt 10 des ersten Förderkanals 7 ist von einem Magnetfeld 11 überdeckt und zumindest ein Teil 12 des ersten Zahnrads 2 besteht aus einem magnetokalorisch aktivem Material. Unmittelbar benachbart zumindest zum Abschnitt 10 ist ein erster Fluidkanal 13 angeordnet, der mit einem zweitem Fluid 14 zum Wärmeaustausch mit dem im Abschnitt 10 des ersten Förderkanals 7 erwärmten ersten Fluid 6 beaufschlagbar ist.The pump 1 includes a first gear 2 with a first toothing 3 as well as a first entry 4th and a first outlet 5 for a first fluid 6 . The first fluid 6 is by rotating the first gear 2 through the first toothing 3 from the first entry 4th to the first outlet 5 along a first conveyor channel 7th between the first gear 2 and a housing 8th the pump 1 along a circumferential direction 9 fundable. One in the circumferential direction 9 extending section 10 of the first conveyor channel 7th is from a magnetic field 11 covered and at least a part 12 of the first gear 2 consists of a magnetocalorically active material. Immediately adjacent at least to the section 10 is a first fluid channel 13 arranged with a second fluid 14th for heat exchange with the in section 10 of the first conveyor channel 7th heated first fluid 6 can be acted upon.

Weiter umfasst die Pumpe 1 ein zweites Zahnrad 23 mit einer zweiten Verzahnung 24, die mit der ersten Verzahnung 3 kämmt. Durch Rotation des zweiten Zahnrads 23 ist das erste Fluid 6 durch die zweite Verzahnung 24 vom ersten Einlass 4 zum ersten Auslass 5 entlang eines zweiten Förderkanals 25 zwischen zweitem Zahnrad 23 und dem Gehäuse 8 der Pumpe 1 entlang der Umfangsrichtung 9 förderbar. Ein sich in der Umfangsrichtung 9 erstreckender Abschnitt 10 des zweiten Förderkanals 25 ist von einem Magnetfeld 11 überdeckt und zumindest ein Teil 12 des zweiten Zahnrads 23 besteht aus einem magnetokalorisch aktivem Material. Unmittelbar benachbart zumindest zum Abschnitt 10 des zweiten Förderkanals 25 ist ein dritter Fluidkanal 26 angeordnet, der mit einem vierten Fluid 27 zum Wärmeaustausch mit dem im Abschnitt 10 des zweiten Förderkanals 25 erwärmten ersten Fluid 6 beaufschlagbar ist. Next includes the pump 1 a second gear 23 with a second toothing 24 that with the first gear 3 combs. By rotating the second gear 23 is the first fluid 6 through the second toothing 24 from the first entry 4th to the first outlet 5 along a second conveyor channel 25th between the second gear 23 and the case 8th the pump 1 along the circumferential direction 9 fundable. One in the circumferential direction 9 extending section 10 of the second conveyor channel 25th is from a magnetic field 11 covered and at least a part 12 of the second gear 23 consists of a magnetocalorically active material. Immediately adjacent at least to the section 10 of the second conveyor channel 25th is a third fluid channel 26th arranged with a fourth fluid 27 for heat exchange with the in section 10 of the second conveyor channel 25th heated first fluid 6 can be acted upon.

Die Zahnräder 2, 23 weisen jeweils an einer äußeren Umfangsfläche die Verzahnungen 3, 24 auf. Die Förderkanäle 7, 25 erstrecken sich an der äußeren Umfangsfläche entlang der Umfangsrichtung 9 über einen Winkelbereich um die Drehachse 17. Die Zahnräder 2, 23 erstrecken sich zwischen zwei Stirnseiten 19 entlang der Drehachsen 17 und entlang einer axialen Richtung 21.The gears 2 , 23 each have the teeth on an outer circumferential surface 3 , 24 on. The funding channels 7th , 25th extend on the outer peripheral surface along the circumferential direction 9 over an angular range around the axis of rotation 17th . The gears 2 , 23 extend between two end faces 19th along the axes of rotation 17th and along an axial direction 21st .

Das zweite Zahnrad 23 ist achsparallel zum ersten Zahnrad 2 angeordnet. Das Kämmen der Verzahnungen 3, 24 erzeugt die Trennung von Einlassseite und Auslassseite der Pumpe 1. Jedes Zahnrad 2, 23 erzeugt einen eigenen Volumenstrom, der ausgehend von dem zentral angeordneten ersten Einlass 4 hin zu dem zentral angeordneten ersten Auslass 5 gefördert wird. Die Volumenströme werden über den jeweils nicht kämmenden Teil der Verzahnungen 3, 24 der Zahnräder 2, 23 zwischen Gehäuse 8 und Verzahnung 3, 24 gefördert. Die Zahnräder 2, 23 drehen gegensinnig zueinander um die Drehachsen 17.The second gear 23 is axially parallel to the first gear 2 arranged. The meshing of the teeth 3 , 24 creates the separation of the inlet side and the outlet side of the pump 1 . Every gear 2 , 23 generates its own volume flow, starting from the centrally located first inlet 4th towards the centrally arranged first outlet 5 is promoted. The volume flows are over the respective non-meshing part of the teeth 3 , 24 the gears 2 , 23 between housing 8th and gearing 3 , 24 promoted. The gears 2 , 23 rotate in opposite directions to each other around the axes of rotation 17th .

An jedem Zahnrad 2, 23 sind zwei Magneten 20, einer an jeder Stirnseite 19 jedes Zahnrads 2, 23, vorgesehen, wobei zwischen den Magneten 20 ein Magnetfeld 11 erzeugbar ist. Das Magnetfeld 11 erstreckt sich entlang der axialen Richtung 21 durch das jeweilige Zahnrad 2, 23. Dabei überdeckt das jeweilige Magnetfeld 11 einen Abschnitt 10 des ersten Förderkanals 7 und des zweiten Förderkanals 25. Der Teil 12 des jeweiligen Zahnrads 2, 23, der aus dem magnetokalorisch aktiven Material besteht, ist zumindest teilweise in dem Abschnitt 10 des jeweiligen Förderkanals 7, 25 angeordnet, so dass er bei Eintreten in das Magnetfeld erwärmt wird.On every gear 2 , 23 are two magnets 20th , one on each face 19th each gear 2 , 23 , provided, with between the magnets 20th a magnetic field 11 can be generated. The magnetic field 11 extends along the axial direction 21st by the respective gear 2 , 23 . It covers the respective magnetic field 11 a section 10 of the first conveyor channel 7th and the second conveyor channel 25th . The part 12 of the respective gear 2 , 23 , which consists of the magnetocalorically active material, is at least partially in the section 10 of the respective conveyor channel 7th , 25th arranged so that it is heated when entering the magnetic field.

Die Zahnräder 2, 23 sind so ausgeführt, dass bei Rotation des jeweiligen Zahnrads 2, 23 um die Drehachse 17 ständig magnetokalorisch aktives Material in dem Magnetfeld 11 angeordnet ist.The gears 2 , 23 are designed so that when the respective gear rotates 2 , 23 around the axis of rotation 17th permanently magnetocalorically active material in the magnetic field 11 is arranged.

Das magnetokalorisch aktive Material wird bei Eintreten in das Magnetfeld 11 erwärmt. Die Wärme kann über das erste Fluid 6, das in dem Abschnitt 10 das jeweilige Zahnrad 2, 23 beaufschlagt, aufgenommen werden. Die Wärme kann von dem ersten Fluid 6 an das zweite Fluid 14 und das vierte Fluid 27 weitergegeben werden. Dafür sind ein erster Fluidkanal 13 und ein dritter Fluidkanal 26 vorgesehen, die unmittelbar benachbart zum ersten Förderkanal 7 bzw. zum zweiten Förderkanal 25 angeordnet sind. Der erste und zweite Fluidkanal 13, 26 ist jeweils nur durch eine Gehäusewand des Gehäuses 8 der Pumpe 1 von dem jeweiligen Förderkanal 7, 25 getrennt.The magnetocalorically active material is when it enters the magnetic field 11 warmed up. The heat can pass through the first fluid 6 that is in the section 10 the respective gear 2 , 23 applied to be recorded. The heat can be from the first fluid 6 to the second fluid 14th and the fourth fluid 27 be passed on. Therefor are a first fluid channel 13 and a third fluid channel 26th provided immediately adjacent to the first conveyor channel 7th or to the second conveyor channel 25th are arranged. The first and second fluid channels 13 , 26th is only through one housing wall of the housing 8th the pump 1 from the respective conveyor channel 7th , 25th Cut.

Das magnetokalorisch aktive Material kühlt sich beim Austreten aus dem Magnetfeld 11 wieder ab. Das erste Fluid 6 kann in einem, sich an den vom Magnetfeld überdeckten Abschnitt 10, anschließenden Teil des ersten bzw. zweiten Förderkanals 7, 25 durch das jeweilige Zahnrad 2, 23 abgekühlt werden, so dass das erste Fluid 6 bei Austritt aus dem ersten Auslass 5 eine niedrigere Temperatur aufweist als beim Eintritt in die Pumpe 1 am ersten Einlass 4.The magnetocalorically active material cools down when it leaves the magnetic field 11 off again. The first fluid 6 can in a, to the covered by the magnetic field section 10 , subsequent part of the first or second conveyor channel 7th , 25th by the respective gear 2 , 23 be cooled so that the first fluid 6 when exiting the first outlet 5 has a lower temperature than when entering the pump 1 at the first entrance 4th .

Die Abschnitte 10 der Förderkanäle 7, 25 erstrecken sich über einen Winkelbereich 15 von ca. 210 Winkelgrad.The sections 10 of the conveying channels 7th , 25th extend over an angular range 15th of approx. 210 degrees.

Zusätzlich zu dem ersten und dem dritten Fluidkanal 13, 26 erstreckt sich ein zweiter Fluidkanal 16 durch das erste Zahnrad 2 und ein vierter Fluidkanal 28 durch das zweite Zahnrad 23 entlang der jeweiligen Drehachse 17 des jeweiligen Zahnrads 2, 23. Der zweite Fluidkanal 16 ist mit einem dritten Fluid 18 zum Wärmeaustausch zumindest mit dem im Abschnitt 10 des ersten Förderkanals 7 erwärmten ersten Fluid 6 beaufschlagbar. Der vierte Fluidkanal 28 ist mit einem fünften Fluid 29 zum Wärmeaustausch zumindest mit dem im Abschnitt 10 des zweiten Förderkanals 25 erwärmten ersten Fluid 6 beaufschlagbar. Der zweite und der vierte Fluidkanal 16, 28 erstrecken sich über die Stirnseiten 19 des jeweiligen Zahnrads 2, 23 hinweg durch das jeweilige Zahnrad 2, 23 hindurch. Das erste und das zweite Zahnrad 2, 23 bilden jeweils einen hohlzylindrischen Körper, der an der äußeren Umfangsfläche die Verzahnung 3, 24 aufweist.In addition to the first and third fluid channels 13 , 26th a second fluid channel extends 16 through the first gear 2 and a fourth fluid channel 28 through the second gear 23 along the respective axis of rotation 17th of the respective gear 2 , 23 . The second fluid channel 16 is with a third fluid 18th for heat exchange at least with that in section 10 of the first conveyor channel 7th heated first fluid 6 can be charged. The fourth fluid channel 28 is with a fifth fluid 29 for heat exchange at least with that in section 10 of the second conveyor channel 25th heated first fluid 6 can be charged. The second and fourth fluid channels 16 , 28 extend over the front sides 19th of the respective gear 2 , 23 away through the respective gear 2 , 23 through. The first and second gears 2 , 23 each form a hollow cylindrical body, the teeth on the outer peripheral surface 3 , 24 having.

In 2 ist angedeutet, dass das zweite Zahnrad 23 entlang einer axialen Richtung 21 mehrere Teilbereiche 22 aufweist, wobei jeder Teilbereich 22 durch jeweils ein eigenes Magnetfeld 11 überdeckt ist. Mit einer derartigen Ausführung der Pumpe 1 kann ein möglichst starkes Magnetfeld 11 erreicht werden. Damit kann vermieden werden, in axialer Richtung 21 zu lange Zahnräder 2, 23 einzusetzen (siehe erstes Zahnrad 2, bei dem die Magnete 20 in einem deutlich größeren Abstand entlang der axialen Richtung 21 angeordnet sind). Stattdessen kann ein langes Zahnrad (siehe erstes Zahnrad 2) in mehrere kurze Zahnräder (siehe zweites Zahnrad 23) aufgeteilt werden, wobei an Stirnseiten 19 jedes kurzen Zahnrads Magnete 20 angeordnet sind. In Zwischenräumen, die durch zwei Stirnseiten 19 begrenzt sind, kann anstatt der dargestellten zwei Magnete 20 auch ein einzelner Magnet 20 eingesetzt werden, der das Magnetfeld 11 in jeweils zwei Teilbereichen 22 ausbildet.In 2 it is indicated that the second gear 23 along an axial direction 21st several sub-areas 22nd having, each sub-area 22nd each with its own magnetic field 11 is covered. With such a design of the pump 1 can use a strong magnetic field 11 can be achieved. This can be avoided in the axial direction 21st too long gears 2 , 23 to be used (see first gear 2 where the magnets 20th at a significantly greater distance along the axial direction 21st are arranged). Instead, a long gear (see first gear 2 ) in several short gears (see second gear 23 ) are divided, with the front sides 19th each short gear magnets 20th are arranged. In the gaps that are created by two end faces 19th are limited, can instead of the two magnets shown 20th also a single magnet 20th be used, the magnetic field 11 in two sub-areas each 22nd trains.

In 1 ist dargestellt, dass das magnetokalorisch aktive Material auch in dem jeweiligen Zahnrad 2, 23 eingeschlossen angeordnet sein kann, so dass eine korrosive Wechselwirkung mit dem ersten Fluid 6, dem dritten Fluid 18 und/oder dem fünften Fluid 29 verhindert werden kann. Für diesen Fall kann eine Beschichtung 36 für das magnetokalorisch aktive Material vorgesehen sein.In 1 it is shown that the magnetocalorically active material is also in the respective gear 2 , 23 can be arranged enclosed, so that a corrosive interaction with the first fluid 6 , the third fluid 18th and / or the fifth fluid 29 can be prevented. In this case, a coating can be used 36 be provided for the magnetocalorically active material.

Die erste Verzahnung 3 und die zweite Verzahnung 24 kämmen in einem von dem ersten Fluid 6 beaufschlagten Pumpenraum 30 berührungslos miteinander. Damit kann ein Kontakt von magnetokalorisch aktivem Material, das nicht unbedingt geeignete tribologische Eigenschaften aufweist, verhindert werden. Die Verzahnungen 3, 24 greifen dann also ineinander, so dass ein möglichst geringer Leckagestrom gewährleistet werden kann, wobei aber eine Berührung der Zahnräder 2, 23 gerade nicht erfolgt.The first interlocking 3 and the second toothing 24 comb in one of the first fluid 6 pressurized pump room 30th contactless with each other. Contact of magnetocalorically active material that does not necessarily have suitable tribological properties can thus be prevented. The teeth 3 , 24 then interlock so that the lowest possible leakage flow can be guaranteed, but with contact between the gears 2 , 23 just not done.

Hier erfolgt ein Antrieb der Zahnräder 2, 23 außerhalb der das erste Fluid 6 fördernden Verzahnungen 3, 24 und außerhalb des magnetokalorisch aktiven Materials. Das zweite Zahnrad 23 wird über ein Antriebszahnrad 39 angetrieben. Eine Übertragung der Antriebsleistung auf das erste Zahnrad 2 der Pumpe 1 erfolgt über ein Synchronisierungszahnrad 40, so dass eine gegenseitige Kontaktierung der das erste Fluid 6 fördernden Verzahnungen 3, 24, auch unter Berücksichtigung eines Spiels des Synchronisierungszahnrads 40, vermieden wird.The gears are driven here 2 , 23 outside of the first fluid 6 promotional gears 3 , 24 and outside the magnetocalorically active material. The second gear 23 is via a drive gear 39 driven. A transfer of the drive power to the first gear 2 the pump 1 takes place via a synchronization gear 40 so that a mutual contact of the first fluid 6 promotional gears 3 , 24 , also taking into account a backlash of the sync gear 40 , is avoided.

Der erste Einlass 4 und der erste Auslass 5 sind in einem Bereich der Pumpe 1 angeordnet, die außerhalb der, von dem Magnetfeld 11 überdeckten, Abschnitte 10 liegen.The first entry 4th and the first outlet 5 are in one area of the pump 1 placed outside the, from the magnetic field 11 covered, sections 10 lie.

Für jedes Fluid 6, 14, 18, 27, 29 bzw. jeden Fluidkanal 13, 16, 26, 28 sind eigene Einlässe und Auslässe an der Pumpe 1 bzw. an dem Gehäuse 8 der Pumpe 1 vorgesehen.For every fluid 6 , 14th , 18th , 27 , 29 or each fluid channel 13 , 16 , 26th , 28 are separate inlets and outlets on the pump 1 or on the housing 8th the pump 1 intended.

Der Pumpenraum 30, der von dem ersten Fluid 6 beaufschlagt ist, wird durch Dichtungen 38 gegenüber einer Umgebung abgedichtet. Die Zahnräder 2, 23 sind über Wälzlager 37 gelagert.The pump room 30th that of the first fluid 6 is acted upon is through seals 38 sealed against an environment. The gears 2 , 23 are about rolling bearings 37 stored.

3 zeigt eine Kühlkreislaufanordnung 31 in einem ersten Betriebszustand 41. Die Kühlkreislaufanordnung 31 umfasst einen ersten Kühlkreislauf 32 mit der beschriebenen Pumpe 1, wobei durch die Pumpe 1 das erste Fluid 6 durch den ersten Kühlkreislauf 32 förderbar ist. Die Kühlkreislaufanordnung 31 umfasst weiter einen zweiten Kühlkreislauf 33 mit einer weiteren Pumpe 34, wobei durch die weitere Pumpe 34 das zweite Fluid 14 förderbar ist. 3 shows a cooling circuit arrangement 31 in a first operating state 41 . The cooling circuit arrangement 31 comprises a first cooling circuit 32 with the described pump 1 , being by the pump 1 the first fluid 6 through the first cooling circuit 32 is fundable. The cooling circuit arrangement 31 further comprises a second cooling circuit 33 with another pump 34 , being by the further pump 34 the second fluid 14th is fundable.

Über die Pumpe 1 kann Wärme aus dem ersten Fluid 6 bzw. aus dem ersten Kühlkreislauf 32 hin zum zweiten Fluid 14, dass durch zumindest den ersten Fluidkanal 13, ggf. auch durch den zweiten Fluidkanal 16, den dritten Fluidkanal 26 und den vierten Fluidkanal 28 strömt, und zum zweiten Kühlkreislauf 33 abgeführt werden. Die Wärme kann ausgehend von dem zweiten Fluid 14 über einen in dem zweiten Kühlkreislauf angeordneten Kühler 43 an die Umgebung abgeführt werden. Der Kühler 43 wird von einem Lüfter 44 mit Umgebungsluft beaufschlagt.About the pump 1 can heat from the first fluid 6 or from the first cooling circuit 32 towards the second fluid 14th that through at least the first fluid channel 13 , possibly also through the second fluid channel 16 , the third fluid channel 26th and the fourth fluid channel 28 flows, and to the second cooling circuit 33 be discharged. The heat can originate from the second fluid 14th via a cooler arranged in the second cooling circuit 43 be discharged to the environment. The cooler 43 is powered by a fan 44 exposed to ambient air.

Mit dem ersten Kühlkreislauf 32 ist eine Batterie 35 eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs durch das erste Fluid 6 temperierbar.With the first cooling circuit 32 is a battery 35 an electrically powered motor vehicle through the first fluid 6 temperature controllable.

Es sind einige Ventile 44, hier jeweils 3/2-Wege Ventile (also mit 3 Anschlüssen und 2 Schaltstellungen) in der Kühlkreislaufanordnung 31 vorgesehen.There are some valves 44 , here each 3/2-way valves (i.e. with 3 connections and 2 switching positions) in the cooling circuit arrangement 31 intended.

In der hier dargestellten Stellung der Ventile 44 sind die Kühlkreisläufe 32, 33 fluidtechnisch voneinander getrennt, so dass nur über die Pumpe 1 lediglich ein Wärmeaustausch zwischen den Kühlkreisläufen 32, 33 stattfindet.In the position of the valves shown here 44 are the cooling circuits 32 , 33 fluidly separated from each other, so that only via the pump 1 only a heat exchange between the cooling circuits 32 , 33 takes place.

4 zeigt die Kühlkreislaufanordnung 31 in einem zweiten Betriebszustand 42. Hier sind die Ventile 44 so geschaltet, dass die Batterie 35 nur durch die weitere Pumpe 34 mit einem Fluid 6, 14 beaufschlagt wird. Der Kühler 43 wird hier über die Pumpe 1 mit einem Fluid 6, 14 beströmt. Über die Pumpe 1 kann Wärme dem durch den mindestens einen Förderkanal 7, 25 strömenden Fluid 6 entnommen und auf den von der weiteren Pumpe 34 geförderten Volumenstrom übertragen und der Batterie 35 zugeführt werden. Damit kann Wärme aus der Umgebung über die Pumpe 1 der Batterie 35 zugeführt werden, wobei das in der Pumpe 1 abgekühlte und durch das mindestens eine Zahnrad 2, 23 geförderte Fluid 6 ggf. am Kühler wieder erwärmt wird. 4th shows the cooling circuit arrangement 31 in a second operating state 42 . Here are the valves 44 switched so that the battery 35 only through the further pump 34 with a fluid 6 , 14th is applied. The cooler 43 is here about the pump 1 with a fluid 6 , 14th flowed. About the pump 1 can heat the through the at least one conveyor channel 7th , 25th flowing fluid 6 removed and on that of the other pump 34 transferred volume flow and the battery 35 are fed. This allows heat from the environment via the pump 1 the battery 35 be supplied, the in the pump 1 cooled and through the at least one gear 2 , 23 pumped fluid 6 if necessary, is reheated on the cooler.

Damit sind der erste Kühlkreislauf 32 und der zweite Kühlkreislauf 33 auch so miteinander verbindbar, dass die Batterie 35 auch ausschließlich über die weitere Pumpe 34 mit einem Fluid 6, 14 beaufschlagbar ist.This is the first cooling cycle 32 and the second cooling circuit 33 also so connectable that the battery 35 also exclusively via the additional pump 34 with a fluid 6 , 14th can be acted upon.

Wird die Batterie 35 ausschließlich über die weitere Pumpe 34 mit einem Fluid 6, 14 beaufschlagt, wobei der Kühler 43 über das von der Pumpe 1 geförderte Fluid 6 beaufschlagt wird, liegt ein zweiter Betriebszustand 42 vor, in dem ein Heizbetrieb für die Batterie 35 realisiert ist (4). Will the battery 35 exclusively via the additional pump 34 with a fluid 6 , 14th acted upon, the cooler 43 about that from the pump 1 pumped fluid 6 is applied, there is a second one Operating condition 42 before, in which a heating mode for the battery 35 is realized ( 4th ).

Wird die Kühlkreislaufanordnung 31 so betrieben, dass über die weitere Pumpe 34 ein zweites Fluid 14 zum Kühler 43 und über die Pumpe 1 ein erstes Fluid 6 zur Batterie 35 gefördert wird, liegt ein erster Betriebszustand 41 vor, in dem ein Kühlbetrieb für die Batterie 35 realisiert ist ( 3).Will the cooling circuit arrangement 31 operated so that over the further pump 34 a second fluid 14th to the cooler 43 and about the pump 1 a first fluid 6 to the battery 35 is promoted, is a first operating state 41 before, in which a cooling mode for the battery 35 is realized ( 3 ).

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Pumpepump
22: erstes Zahnradfirst gear
33: erste Verzahnungfirst toothing
44th: erster Einlassfirst admission
55: erster Auslassfirst outlet
66th: erstes Fluidfirst fluid
77th: erster Förderkanalfirst conveyor channel
88th: Gehäusecasing
99: UmfangsrichtungCircumferential direction
1010: Abschnittsection
1111: MagnetfeldMagnetic field
1212: Teilpart
1313: erster Fluidkanalfirst fluid channel
1414th: zweites Fluidsecond fluid
1515th: WinkelbereichAngular range
1616: zweiter Fluidkanalsecond fluid channel
1717th: DrehachseAxis of rotation
1818th: drittes Fluidthird fluid
1919th: StirnseiteFace
2020th: Magnetmagnet
2121st: axiale Richtungaxial direction
2222nd: TeilbereichSection
2323: zweites Zahnradsecond gear
2424: zweite Verzahnungsecond toothing
2525th: zweiter Förderkanalsecond conveying channel
2626th: dritter Fluidkanalthird fluid channel
2727: viertes Fluidfourth fluid
2828: vierter Fluidkanalfourth fluid channel
2929: fünftes Fluidfifth fluid
3030th: PumpenraumPump room
3131: KühlkreislaufanordnungCooling circuit arrangement
3232: erster Kühlkreislauffirst cooling circuit
3333: zweiter Kühlkreislaufsecond cooling circuit
3434: weitere Pumpeanother pump
3535: Batteriebattery
3636: BeschichtungCoating
3737: Wälzlagerroller bearing
3838: Dichtungpoetry
3939: AntriebszahnradDrive gear
4040: SynchronisierungszahnradSync gear
4141: erster Betriebszustandfirst operating status
4242: zweiter Betriebszustandsecond operating state
4343: Kühlercooler
4444: VentilValve
4545: LüfterFan

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

WO 2015/139711 A1 [0003]
DE 102010063061 B3 [0008]

Claims

Pump (1), at least comprising a first gear (2) with a first toothing (3) as well as a first inlet (4) and a first outlet (5) for a first fluid (6) that by rotation of the first gear (2 ) through the first toothing (3) from the first inlet (4) to the first outlet (5) along a first conveyor channel (7) between the first gear (2) and a housing (8) of the pump (1) along a circumferential direction (9) is eligible for funding; wherein a section (10) of the first conveying channel (7) extending in the circumferential direction (9) is covered by a magnetic field (11) and at least part (12) of the first gearwheel (2) consists of a magnetocalorically active material; directly adjacent at least to the section (10) a first fluid channel (13) is arranged, which can be acted upon with a second fluid (14) for heat exchange with the first fluid (6) heated in the section (10) of the first conveying channel (7).

Pump (1) Claim 1 , wherein at least the section (10) of the first conveyor channel (7) extends over an angular range (15) of at least 90 angular degrees.

Pump (1) according to one of the preceding claims, wherein a second fluid channel (16) extends through the first gear (2) along an axis of rotation (17) of the first gear (2), which with a third fluid (18) for heat exchange at least the first fluid (6) heated in the section (10) of the first conveying channel (7) can be acted upon.

Pump (1) according to one of the preceding claims, at least one magnet (20) being arranged on each end face (19) of the first gearwheel (2) in order to form the magnetic field (11).

Pump (1) Claim 4 wherein the pump (1) has a plurality of sub-areas (22) along an axial direction (21), each sub-area (22) being covered by its own magnetic field (11).

Pump (1) according to one of the preceding claims, at least comprising a second gear (23) with a second toothing (24) which meshes with the first toothing (3), wherein the rotation of the second gear (23) causes the first fluid (6 ) can be conveyed through the second toothing (24) from the first inlet (4) to the first outlet (5) along a second conveying channel (25) between the second gear (23) and the housing (8) along a circumferential direction (9); wherein a section (10) of the second conveying channel (25) extending in the circumferential direction (9) is covered by a magnetic field (11) and at least a part (12) of the second gear (23) consists of a magnetocalorically active material; directly adjacent at least to the section (10) a third fluid channel (26) is arranged, which can be acted upon with a fourth fluid (27) for heat exchange with the first fluid (6) heated in the section (10) of the second conveying channel (25).

Pump (1) Claim 6 , wherein a fourth fluid channel (28) extends through the second gear (23) along an axis of rotation (17) of the second gear (23), which with a fifth fluid (29) for heat exchange at least with that in the section (10) of the second Conveying channel (25) heated first fluid (6) can be acted upon.

Pump (1) according to one of the preceding Claims 6 and 7th , the first toothing (3) and the second toothing (24) meshing with one another without contact in a pump chamber (30) acted upon by the first fluid (6).

Pump (1) according to one of the preceding claims, wherein the first inlet (4) and the first outlet (5) are arranged in an area of the pump (1) which is outside the at least one section covered by the magnetic field (11) (10) lie.

Cooling circuit arrangement (31), at least comprising • a first cooling circuit (32) with a pump (1) according to one of the preceding claims, wherein the pump (1) can convey the first fluid (6) through the first cooling circuit (32); such as A second cooling circuit (33) with a further pump (34), at least the second fluid (14) being able to be conveyed by the further pump (34).

Cooling circuit arrangement (31) according to Claim 10 , wherein with the first cooling circuit (32) at least one battery (35) of an electrically driven motor vehicle (34) can be tempered by the first fluid (6).

Cooling circuit arrangement (31) according to Claim 11 , wherein the first cooling circuit (32) and the second cooling circuit (33) can be connected to one another in such a way that the battery (35) can also be supplied with a fluid (6, 14, 18, 27, 29) exclusively via the further pump (34) is.