JP2010508462A - Method and apparatus for exhausting heat from components of a liquid pump - Google Patents
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Abstract
本発明は、液体ポンプの構成部分からの熱の排出のための方法に関し、液体ポンプのケーシングは、圧送すべき媒体のための流入部Zを備えた吸込み口側S及び、媒体のための流出部に通じる吐出し口側Dを有し、吸込み口側Sと吐出し口側Dとは駆動可能な羽根車(4)を介して互いに接続されている。本発明に基づき、吐出し口側Dの流過断面IIの領域で、媒体の一部分を分流させて、通路(2)によって構成部分(3)に導く。通路(2)は構成部分(3)と熱的に接続されている。媒体の分流された一部分は構成部分(3)の領域で少なくも部分的に気化され、その結果、構成部分(3)からの熱の排出は気化冷却により行われる。さらに本発明は、前記方法を実施するための装置、並びに該装置を、自動車の冷却水用ポンプの構成部分(3)から熱を排出するための冷却装置として使用する方法に関する。 The invention relates to a method for the discharge of heat from a component of a liquid pump, the casing of the liquid pump comprising a suction side S with an inlet Z for the medium to be pumped and an outlet for the medium The suction port side D communicates with the part, and the suction port side S and the discharge port side D are connected to each other via a drivable impeller (4). In accordance with the present invention, a part of the medium is diverted in the region of the flow-through section II on the discharge port side D and guided to the component part (3) by the passage (2). The passage (2) is thermally connected to the component (3). The diverted part of the medium is at least partly vaporized in the region of the component part (3), so that heat is discharged from the component part (3) by evaporative cooling. The invention further relates to a device for carrying out the method and to a method of using the device as a cooling device for exhausting heat from a component (3) of a cooling water pump of an automobile.
Description
本発明は、液体ポンプの構成部分から熱を排出するための方法、並びに該方法を実施するための装置、及び該装置の使用に関するものである。 The present invention relates to a method for exhausting heat from a component of a liquid pump, a device for carrying out the method and the use of the device.
ドイツ連邦共和国特許出願公開第10347302A1号明細書には、渦巻ポンプのための二部構造の渦巻ケーシングを開示してあり、該ポンプケーシングは流体技術的に最適に構成されている。渦巻ポンプは一般的に電動モータによって駆動されるようになっており、電動モータのステータは乾式スペースに配置されており、ロータは、湿式スペースに回転可能に配置されており、湿式スペースの周囲は圧送すべき流れる媒体(流動媒体)によって洗われるようになっている。液体ポンプにおいては一般的に、運転中に熱せれられる構成部分から熱を排出する必要がある。このために適当な冷却装置を設けるようになっているものの、該冷却装置は流体ポンプのための構成スペースを増大して不都合である。 German Offenlegungsschrift 10347302 A1 discloses a two-part spiral casing for a spiral pump, which is optimally configured in terms of fluid technology. The centrifugal pump is generally driven by an electric motor, the stator of the electric motor is disposed in a dry space, the rotor is rotatably disposed in the wet space, and the periphery of the wet space is It is washed by a flowing medium (fluid medium) to be pumped. In liquid pumps, it is generally necessary to exhaust heat from components that are heated during operation. Although a suitable cooling device is provided for this purpose, this cooling device is disadvantageous because it increases the space required for the fluid pump.
本発明の課題は、少ないスペースで液体ポンプの構成部分の熱を排出するための新規な方法を提供することである。さらに本発明は、前記方法の実施のための装置、並びに該装置の適切な使用を提供することである。 The object of the present invention is to provide a novel method for exhausting heat of components of a liquid pump in a small space. It is a further object of the present invention to provide an apparatus for carrying out the method as well as the appropriate use of the apparatus.
前記課題を解決するために、本発明では、液体ポンプの構成部分から熱を排出するための方法において、前記液体ポンプはケーシング内に、圧送すべき媒体のための流入部を備えた吸込み口側及び、圧送すべき媒体のための流出部に通じる吐出し口側を有しており、この場合に前記吸込み口側と前記吐出し口側とは、駆動可能な羽根車を介して互いに接続されており、前記吐出し口側の流過断面の領域で、前記媒体の一部分を分流し、かつ前記構成部分と熱的に接続されている少なくとも1つの通路によって前記構成部分に導き、前記媒体の分流された前記一部分を該構成部分の領域で少なくも部分的に気化若しくは蒸発させ、該構成部分から熱を気化冷却により排出するようにしてある。ポンプ内を流れる圧送すべき媒体としては、液体を用いてあり若しくは液体の混合物を用いてある。液体ポンプとしては、アキシャルポンプ若しくは軸流ポンプを用いることができる。吸込み側に対して流体技術的に羽根車によって隔てられている吐出し側、つまり吸込み側(吸込み領域)に羽根車を介して接続されている吐出し側(吐出し領域)は、流れ方向で見て羽根車の下流側に接続されている。通路内の流れは、部分的に気化して流れる媒体によって維持される。多くの使用目的(使用例)にとって、構成部分と熱的に接続されている唯一の通路を設けるだけで十分である。通路を構成部分と熱的に接続(熱接続)することは、通路が、構成部分の領域に次のように配置され、つまり該領域で熱交換を行うように配置され、換言すれば構成部分の領域に該構成部分から熱を受け取るように配置(接続)されていることを意味している。本発明の上記手段により、構成部分に生じる熱を、気化冷却に基づき簡単に排出できるようになっており、この場合に付加的な大きな構成スペースをほぼ不要にしており、それというのは、少なくとも1つの通路のためのわずかなスペースを設けるだけでよいからである。液体ポンプ内を流れる媒体の一部分を分流(分岐)させる通路のために必要なわずかなスペースは、液体ポンプの全所要スペースにとってほとんど問題にならないものである。通路は、種々の構造で形成して実施されるものである。通路は例えば、液体ポンプ内に組み込まれていて該液体ポンプを駆動する電動モータの周囲に沿って環状に画成された空間として形成されていてよい。通路の構成は、熱排出が構成部分の近傍での気化冷却によって実施されるように行われている。付加的な冷媒を不要にしていることは有利である。 In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, in a method for exhausting heat from a component part of a liquid pump, the liquid pump has a suction port side provided with an inflow part for a medium to be pumped in a casing. And a discharge port side leading to an outflow portion for the medium to be pumped, in which case the suction port side and the discharge port side are connected to each other via a driveable impeller. A portion of the medium is diverted in the region of the flow-through cross section on the outlet side, and is guided to the component by at least one passage thermally connected to the component; The part that has been diverted is at least partially vaporized or evaporated in the region of the component, and heat is discharged from the component by vaporization cooling. The medium to be pumped flowing in the pump is a liquid or a mixture of liquids. As the liquid pump, an axial pump or an axial flow pump can be used. The discharge side that is separated from the suction side by an impeller in terms of fluid technology, that is, the discharge side (discharge region) connected to the suction side (suction region) via the impeller in the flow direction It is connected to the downstream side of the impeller as viewed. The flow in the passage is maintained by a medium that is partially vaporized and flowing. For many purposes of use (examples of use) it is sufficient to provide a single passage that is thermally connected to the component. The thermal connection (thermal connection) of the passage with the component part means that the passage is arranged in the region of the component part as follows, i.e. arranged for heat exchange in the region, in other words the component part Is disposed (connected) so as to receive heat from the component. By means of the above-described means of the present invention, the heat generated in the constituent parts can be easily discharged on the basis of evaporative cooling, and in this case, an additional large constituent space is almost unnecessary, because at least This is because it is only necessary to provide a small space for one passage. The small space required for the passage that diverts (branches) a portion of the medium flowing through the liquid pump is of little concern for the total required space of the liquid pump. The passage is formed and implemented in various structures. For example, the passage may be formed as a space defined in an annular shape along the periphery of an electric motor that is incorporated in the liquid pump and drives the liquid pump. The passage is configured such that the heat is discharged by evaporative cooling in the vicinity of the component. It is advantageous to eliminate the need for additional refrigerant.
本発明の有利な実施態様では、熱の排出は、液体ポンプの運転のための電子的な構成部分として配置されている構成部分における気化冷却によって行われるようになっている。
液体ポンプは、一般的に電動モータによって駆動されるようになっており、電動モータは電動モータの運転及び制御のために必要な電子的な構成部分を含んでおり、該電子的な構成部分は、運転時に発熱するものである。本発明に基づく前記方法は、電子的な構成部分から熱を、媒体の分流された一部分内に直接に放出するものであり、分流された一部分は、液体通路内を連続的に流れて、電子的な構成部分の熱によって部分的に蒸発若しくは気化される。この場合に生じる気化冷却は、電子的な構成部分の保護に極めて効果的に役立つものである。
In an advantageous embodiment of the invention, the heat removal is effected by evaporative cooling in components arranged as electronic components for the operation of the liquid pump.
The liquid pump is generally driven by an electric motor, and the electric motor includes electronic components necessary for operation and control of the electric motor, and the electronic components are It generates heat during operation. The method according to the invention releases heat directly from an electronic component into a diverted part of the medium, the diverted part continuously flowing in the liquid passage, Is partially evaporated or vaporized by the heat of a typical component. The evaporative cooling that occurs in this case is very effective in protecting electronic components.
本発明の実施態様では、圧送すべき媒体の一部分の流入及び流出(供給及び搬出)は、少なくとも1つの通路内で少なくとも部分的に対流で行われる。媒体の分流された一部分の対流は、通路内で互いに逆向きの流れを意味し、つまり通路内で電子的な構成部分に向かって流れる流れと、電子的な構成部分から戻る流れを意味する。一方の流れ方向では、媒体の分流された一部分は、冷却すべき構成部分へ送り搬送され、他方の流れ方向では、媒体の分流された一部分は、構成部分から引き続き搬送され、つまり戻り搬送されて、再び液体ポンプの吐出し側に達するようになっている。このような作用に基づき、本発明は管路として形成された通路を用いて実施され、その結果、必要なスペースは最小になっている。 In an embodiment of the invention, the inflow and outflow (feeding and unloading) of the part of the medium to be pumped takes place at least partly in convection in at least one passage. Convection of the diverted portion of the medium means flows that are opposite to each other in the passage, that is, flows that flow toward and back from the electronic component within the passage. In one flow direction, the diverted part of the medium is fed and conveyed to the component to be cooled, and in the other flow direction, the diverted part of the medium is continuously conveyed from the component, i.e. returned and conveyed. Then, it reaches the discharge side of the liquid pump again. Based on such an action, the present invention is implemented using a passage formed as a conduit, so that the required space is minimized.
本発明の別の実施態様では、液体ポンプとして配置された渦巻ポンプの構成部分からの熱の排出を気化冷却により行うようになっており、この場合に吐出し口側Dの流過断面の領域で、圧送すべき媒体の一部分は、ケーシングとして配置された渦巻ケーシングから分流される。多くの使用目的にとって流体ポンプとして渦巻ポンプが用いられている。渦巻ケーシング内の流過断面(横断面)は羽根車から媒体の流出部に向かって連続的に増大しているので、渦巻ケーシング内には異なる流過断面間には連続的な圧力差が生じている。このような事実に基づき、少なくとも1つの通路を簡単に配置して、本発明の方法は容易に実施されるものである。 In another embodiment of the present invention, heat is discharged from the components of the spiral pump arranged as a liquid pump by evaporative cooling, and in this case, the region of the flow-through section on the discharge port side D Thus, a part of the medium to be pumped is diverted from a spiral casing arranged as a casing. Centrifugal pumps are used as fluid pumps for many purposes. Since the flow cross section (transverse section) in the spiral casing continuously increases from the impeller toward the outflow portion of the medium, a continuous pressure difference occurs between the different flow sections in the spiral casing. ing. Based on this fact, the method of the present invention can be easily implemented by simply arranging at least one passage.
本発明の前記方法を実施するため装置は、本発明の構成では、液体ポンプのケーシングを含んでおり、該ケーシングは、圧送すべき媒体のための流入部を備えた吸込み口側及び、圧送すべき媒体のための流出部に通じる吐出し口側を有しており、前記吸込み口側と前記吐出し口側とは、駆動可能な羽根車を介して互いに接続されており、前記ケーシングは、前記吐出し口側の流過断面の領域に、前記圧送すべき媒体の分流される一部分のための少なくとも1つの開口部を有し、若しくは前記圧送すべき媒体の分流される一部分のための少なくとも1つの開口部(流入開口部)及び前記媒体の前記一部分のための別の少なくとも1つの開口部(流出開口部)を有しており、この場合に、前記少なくとも1つの開口部は、若しくは前記少なくとも1つの開口部及び前記別の少なくとも1つの開口部は、少なくとも1つの閉じた通路に接続されており、該通路は少なくとも部分的に前記構成部分と熱的に接続されている。吸込み側に羽根車を介して接続されている吐出し側は、流れ方向で見て羽根車の下流側に接続されている。多くの使用目的にとって、媒体の分流される一部分のための1つの開口部(流入開口部若しくは吐出し側開口部又は高圧側開口部)及び必要に応じて別の1つの開口部(流出開口部若しくは吸込み側開口部又は低圧側開口部)を設けるだけで十分であり、該開口部は、閉じている唯一の通路に接続されている。閉じている通路は、媒体の分流される一部分のための開口部との接続部以外、周囲が閉じられている通路を意味している。通路をケーシングに直接に接続するようになっていることにより、気化冷却の実施のために極めてわずかなスペースしか必要としないようになっている。 An apparatus for carrying out the method of the invention comprises, in the configuration of the invention, a casing of a liquid pump, the casing side of the inlet with an inlet for the medium to be pumped and the pumping A discharge port side leading to an outflow portion for the medium to be operated, the suction port side and the discharge port side are connected to each other via a driveable impeller, and the casing is At least one opening for a portion of the medium to be pumped or at least a portion of the medium to be pumped at least in the region of the flow cross section on the outlet side Having one opening (inflow opening) and another at least one opening (outflow opening) for the portion of the medium, wherein the at least one opening is or at least One of the opening and the further at least one opening is connected to at least one closed path, the passageway is at least partially said component thermally connected. The discharge side connected to the suction side via the impeller is connected to the downstream side of the impeller as viewed in the flow direction. For many purposes of use, one opening (inflow opening or discharge side opening or high pressure side opening) for a part of the medium to be diverted and another opening (outflow opening if necessary) It is sufficient to provide a suction-side opening or a low-pressure-side opening, which is connected to the only closed passage. A closed passage means a passage that is closed at the periphery, except for a connection with an opening for a portion of the medium to be diverted. By connecting the passage directly to the casing, very little space is required for evaporative cooling.
本発明の実施態様では、ケーシングは吐出し側の流過断面の領域に、媒体の一部分の流入並びに流出のために用いられる1つの開口部だけしか有していない。有利な実施態様では通路は、構造的に唯一の管路の形で形成されおり、これにより必要なスペースは最小になっている。 In an embodiment of the invention, the casing has only one opening in the region of the flow-through section on the discharge side which is used for inflow and outflow of a part of the medium. In a preferred embodiment, the passage is formed in the form of a structurally unique conduit, which minimizes the space required.
本発明の別の実施態様では、ケーシングは渦巻ポンプの渦巻ケーシングである。渦巻ポンプは、コンパクトな構造に基づき多くの使用目的にとって液体ポンプ若しくは流体ポンプとして用いられている。ケーシングとして渦巻ポンプの渦巻ケーシングを用いることは、多くの使用目的にとって特に有利である。 In another embodiment of the invention, the casing is a spiral casing of a spiral pump. Centrifugal pumps are used as liquid pumps or fluid pumps for many purposes because of their compact structure. The use of a spiral casing of a spiral pump as the casing is particularly advantageous for many purposes of use.
本発明の別の実施態様では、媒体の分流される一部分のための少なくとも1つ通路は、渦巻ポンプの駆動のための電動モータを包囲したケーシング部分に配置されている。この場合に、構成部分に蓄積した熱を気化冷却により排出するために、渦巻ポンプの外側には付加的なスペースを必要とすることがなく有利である。 In another embodiment of the invention, at least one passage for the diverted part of the medium is arranged in a casing part surrounding an electric motor for driving the centrifugal pump. In this case, in order to discharge the heat accumulated in the components by evaporative cooling, it is advantageous that no additional space is required outside the centrifugal pump.
さらに本発明により、ポンプの構成部分から熱を排出するための装置は、自動車の冷却水用ポンプの構成部分から熱を排出するための冷却装置として使用される。本発明に基づく前記使用方法により、自動車の冷却水用ポンプの機能は長時間にわたって申し分なく保証されるようになっており、それというのは電子的な構成部分の損傷若しくは故障が、適切な熱排出によって避けられるようになっているからである。つまり、本発明に基づく流体ポンプを自動車の冷却水用ポンプとして用いることは、極めて有利である。 Furthermore, according to the invention, the device for exhausting heat from the components of the pump is used as a cooling device for exhausting heat from the components of the cooling water pump of the automobile. Due to the method of use according to the present invention, the function of the cooling water pump of an automobile is ensured satisfactorily over a long period of time, because damage or failure of electronic components is not This is because it can be avoided by discharging. In other words, it is extremely advantageous to use the fluid pump according to the present invention as a cooling water pump for automobiles.
次に本発明を図示(図1及び図2)の実施例に基づき詳細に説明する。 Next, the present invention will be described in detail based on the illustrated embodiment (FIGS. 1 and 2).
図1には、液体ポンプとして用いられる渦巻ポンプを縦断面して示してある。液体ポンプは、運転時に熱せられる構成部分3を備えており、該構成部分の熱は運転時に連続的に排出されねばならない。液体ポンプはケーシング1内に、圧送すべき媒体のための流入部を備えた吸込み口側S及び、圧送すべき媒体のための流出部に通じる吐出し口側Dを有しており、この場合に吸込み口側Sと吐出し口側Dとは、媒体が吸込み口側から吐出し口側へ送られるように駆動可能な羽根車4を介して互いに接続されている。液体ポンプの構成部分3から熱を排出するための方法において、吐出し口側Dの流過断面IIの領域で、圧送すべき媒体の一部分は分流されて、少なくとも1つの通路2を介して構成部分3に向けて導かれるようになっている。通路2は、構成部分3に熱的に接続されている。圧送(搬送)すべき媒体の一部分を分流させる流過断面IIは、流体力学に基づき選ばれる。一般的に吐出し口側Dは、互いに異なる流過断面を有している。つまり流過断面IIは流過断面Iよりも大きく形成されている。吐出し口側D内で生じる圧力は、流過断面の大きいところで、流過断面の小さいところでよりも高くなっている。圧送すべき媒体の一部分は、構成部分3の領域では少なくとも部分的に気化される。このようにして、効果的な気化冷却作用を生ぜしめ、該気化冷却作用により、構成部分3に蓄積された熱は排出される。図1に示す実施例において、熱の排出は、液体ポンプの運転のための電子的な構成部分として設けられた構成部分3での気化冷却に基づき行われるようになっている。この場合に、圧送すべき媒体の一部分は、図1に示す実施例では面積の大きい方の流過断面IIの領域で1つの開口部1aを経て流入し、かつ別の1つの開口部1bを経て流出するようになっており、該開口部は、閉じた1つの通路2によって互いに接続されている。この場合に、圧送すべき媒体の分岐された一部分は、各開口部1a,1bの領域ではそれぞれ1つの流れ方向で流れている。圧送すべき媒体の、開口部1aから通路2内へ分流した一部分は、通路2の、構成部分3の領域に位置する部分において対流で流れており、このような流れは、構成部分3の領域での媒体の部分的な気化によって維持される。開口部1a,1bの構造的な構成は、顧客の所望の構成条件に応じて種々に実施されるものである。媒体の分流される一部分のための開口部は、適切な構成部分(若しくは構成要素)により、例えば衝突板又はじゃま板若しくは転向部材等を用いて形成されるものである。このような構成部分は、通路2内の破線の矢印で示してある流れを最適に生ぜしめるように用いられている。通路2は有利には、液体ポンプの駆動のため、実施例では渦巻ポンプの駆動のための電動モータ6を包囲したケーシング部分5に配置されている。図1から明らかであるように、液体ポンプの外側には、液体ポンプの構成部分3から熱を排出する方法の実施のための追加的な構成スペースは不要である。この場合に熱の排出は、流入部Zを経て矢印方向に液体ポンプへ流れる媒体の一部分によって行われるので特に有利である。付加的な冷媒は不要である。
FIG. 1 shows a longitudinal section of a centrifugal pump used as a liquid pump. The liquid pump comprises a
図2には、別の実施例の液体ポンプを縦断面で示してある。同じく渦巻ポンプとして形成された該液体ポンプは、図1の液体ポンプと異なり、流過断面IIの領域に1つの開口部1aしか有しておらず、該開口部は、圧送すべき媒体の一部分の流入開口部及び流出開口部として用いられるようになっている。この場合に特に有利には、通路2は管路として形成されており、通路2内での、媒体の一部分の供給及び搬出は、破線の矢印で示すように対流で行われる。この場合にも通路2内での流れは、もっぱら構成部分3における媒体の一部分の気化に基づき維持される。通路2は構造的な種々の構成によって実施されるものである。通路は常に、構成部分3の領域で気化冷却を生ぜしめるように工学的に構成されている。このことは、流体ポンプを冷却水用ポンプとして自動車内に配置する場合に有利である。
FIG. 2 shows a liquid pump according to another embodiment in a longitudinal section. Unlike the liquid pump of FIG. 1, the liquid pump also formed as a spiral pump has only one opening 1a in the region of the flow-through section II, and this opening is a part of the medium to be pumped. Are used as an inflow opening and an outflow opening. Particularly advantageously in this case, the
1 ケーシング、 1a,1b 開口部、 2 通路、 3 構成部分、 4 羽根車、 5 ケーシング部分、 6 電動モータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Casing, 1a, 1b Opening part, 2 Passage | path, 3 Component part, 4 Impeller, 5 Casing part, 6 Electric motor
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