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CN100400892C - 电驱动的泵 - Google Patents

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Abstract

一种具有一个泵室的泵，在该泵室中安置了一个叶轮(15)和一个电动机的一个与此叶轮相连的转子(21，22)。一个流动路径(20)从泵室的输入口(6)至输出口(14)延伸通过转子(21，22)的一个中心通路。

Description

电驱动的泵
技术领域
本发明涉及一种电驱动的泵，该泵配有一个在一个泵室中旋转的叶轮。这类泵用途甚广，凡是液体必须靠小反压而运动的地方都用得上，如用于洗碗机或洗衣机中洗涤液的旋动，用作内燃机上的冷却水泵，用作船上的舱底水泵，等等。
背景技术
大多数用于液体的泵都有一种两部分的构造，配有一个用于驱动一个轴的马达和一个沿该轴的纵向而与马达相连的由该轴驱动的泵头。这样一种装置导致泵的一种沿轴的方向纵长延伸的结构，该结构不能很好地适用于可使用这种泵的设备的所有装配情况。因此，例如在一个洗碗机中，用于洗涤液环流的泵一般都安置在冲洗室的下方。泵的结构高度应尽可能地低，以便非不必要地限制在预定洗碗机外壳高度条件下可达到的冲洗室高度。这就迫使配装那种传统的泵：该泵具有依轴向伸长的结构形式，配有水平取向的轴。这种泵的结构高度只有在下述情况下才能减小，就是先得减小泵的各旋转部分的直径，但这又会影响其效率。
传统的构造原理的另一个缺点在于：通到泵头的轴必须可靠地加以密封，借以保护马达不受从泵头逸出的液体的妨碍。
为了解决密封的问题，同时对电动机的转子进行冷却，在DE 19903817 A1中提出如下建议：汽车用的一个冷却水泵的叶轮至少部分地用一种磁性材料制成，它同时用作为驱动该叶轮的一个电动机的转子。这种泵固然没有旋转轴而能实现电动机和泵头之间的旋转配合，但它仍不能使泵的沿轴向的结构长度缩短。更确切地说，得使用一种沿轴向超常地伸长的叶轮，该叶轮就其在轴向中的功能而言可以划分为两个区段，即：一个第一区段，它深深地伸入到泵室的一个被电动机的定子所包围的部分中，于此它在该处被置于定子的场内，从而作为转子起作用，但实际上并不发挥泵唧作用；一个第二区段，它几乎不被定子的场所掌握，但它为此处于泵室的输入口和输出口的高度，从而实际上专门发挥泵唧作用。前文述及的构造原理，依此，电动机和泵头彼此并列地处于轴的纵向中，这一原理也在上述传统的泵上得到遵循。
发明内容
本发明的任务是提供这样一种电驱动的泵，这种泵与传统的泵相比具有如下优点：在相同的泵效率条件下，缩短了轴向中的结构长度，从而能更好地适合于某些设备上的装配条件，并比传统的叶轮式泵能更好地利用空间。
上述任务是通过一种配有一个泵室的泵加以解决的，该泵室具有一个轴向的输入口和一个径向的输出口，在该泵室中安置了一个叶轮和一个电动机的一个同该叶轮相连的转子，其中从泵室的输入口到输出口的一个流动路径延伸通过转子的一个中心通路，其中叶轮具有一个轮毂、叶片和一个通过该叶片而与轮毂相连的轮圈，其中所述转子被安置在该轮圈上，其中所述轮圈具有一个沿通流方向扩展的、限定流动路径的内表面，所述轮毂构造成旋转双曲面的形状，其开角朝向输入口不断收窄，并且所述轮毂连同所述轮圈一起限定了通过所述叶轮的流动路径。
为此，设定了转子的一种中心通路，通过该通路使流动路径定为从泵的泵室的输入口至泵室的输出口，从而能在沿着泵的轴的相同高度上实现泵头和电驱动装置的功能，因此可减小在轴向中的泵结构长度。
在绝大多数的传统叶轮式泵上，叶轮都具有一个轮毂，叶片从该轮毂上伸出，叶片的自由端沿着泵的固定的外壳壁旋转。在根据本发明提出的泵上，流动路径不受上述外壳壁的限制，而是受到作为叶轮一部分的轮圈的限制，并经过叶片而与其轮毂相连。该轮圈承载着电动机的转子。
所述电动机最好属于由至少一个永久磁铁激励的类型，特别是一种无电刷的直流电动机。这种电动机的所述至少一个永久磁铁最好整体式地被轮圈包围，借以保护它不与将要被泵唧的液体接触。为此目的，轮圈或者最好是整个叶轮可以通过用一种塑料对永久磁铁的浇注加以制造。
电动机的一个定子最好依径向布置在转子的外面。那么泵室的一个壁最好延伸通过在定子和转子之间所形成的间隙。
为了简化泵的装配，泵的外壳最好由一个第一部分和一个第二部分构成，其中第一部分包括：一个筒形区段，这里可特别指的是延伸通过在定子和转子之间所形成的间隙的壁；一个限定输入口的朝内的、成形在该筒形区段的一个第一端头上的凸肩；以及一个朝外的、成形在筒形区段的一个第二端头上的凸肩，而第二部分则形成一个可安装在第二个凸肩上的盖。如此，叶轮可以容易地从第二端头推入到第一外壳部分的筒形区段中，并通过盖子的安装而被关闭在其内，与此同时定子可以从筒形区段的第一侧面推开。
叶轮的一个轴的每个端部用的一个插座最好成形在外壳两部分中的每一个上。
实际上，在本发明提出的泵上叶轮直接与转子相连，从而允许将此二者可旋转地安装在一个固定的轴上。
为了获得叶轮的无摩擦的悬置，最好将叶轮经过至少一个油环轴承而支承在轴上。这样一个油环轴承最好固定地与叶轮相连，并可围绕该固定的轴旋转。这样，叶轮本身就不遭受直接的摩擦负荷，因此可以用一种价廉的、具有很小摩擦负荷承受能力的材料制造，而不会影响到泵的使用寿命。
在油环轴承的内表面上最好配置至少一个轴向的通道。被泵所泵唧的液体可以渗入到该通道中。这样一方面使该轴承得到冷却，另一方面可在油环轴承的内表面和所述轴之间形成一个可减小摩擦的液体膜层。
油环轴承最好具有两个有不同外径的段，其外径较小的一个第一段嵌入到叶轮的一个中心孔中，而外径较大的第二段则处在该中心孔的外面，从而形成一个止挡，该止挡确定油环轴承在叶轮上的轴向位置。
为了达到稳定导引的目的，最好将两个油环轴承从相对立的两端引入到叶轮的中心孔中。这两个油环轴承最好是完全相同的。
根据本发明提出的泵特别适合于安装在像洗碗机那种具有垂直定向叶轮轴线的设备上。以此方式，该泵只需要在冲洗室下方的一个有利于冲洗室保持尽可能低的装配空间内有一个很小的高度。本发明提出的泵与具有相同效率的传统的泵相比其直径有所增大，但增大的直径一般地说在那样一个具有小的垂直的但大的侧向的尺寸的装配空间内不会造成什么问题。
如果安装配有垂直定向的轴线的泵，合宜的也是：将输入口布置得高于输出口。在这样一种泵的运行中，它的叶轮即处在被泵唧的介质的一个沿输入口方向起作用的压力之下，因此，在居于高位的输入口情况下，作用于叶轮的轴承的轴向力一方面是由于上述压力另一方面是由于叶轮的重量引起的，这些力彼此至少部分地可进行补偿，从而导致一个很小的轴承负荷。
为了保护那个在叶轮旋转时受轴向加载的插座不受磨损，最好在轴的一端上抗扭地安置一个垫片，该垫片在安装好的轴的情况下处在插座和它的相邻的旋转部分之间。当使泵以充足的功率运转时，则可以下述情况为出发点：沿输入口方向起作用的压力超越叶轮的重力，而与装配位置无关，所以其上安置有垫片的轴端最好是轴的输入口一侧的那个端部。
附图说明
本发明的其它特征和优点见下面参照附图就一个实施例所做的说明。附图表示：
图1本发明提出的一种泵的轴向断面图，
图2泵的各个部分的分解图，
图3泵的轴的透视正视图，
图4泵的油环轴承的透视正视图。
具体实施方式
泵的外壳由两个部分1、2组成，这两个部分例如是采用压力注塑法用塑料整体式加以成形的。第一外壳部分1具有一个筒状区段3，在其两端上成形了一个针对筒状区段3的轴线依径向朝内延伸的凸肩4和一个依径向朝外延伸的凸肩5。朝内延伸的凸肩4限定泵的一个输入口6。在该输入口6的中心有一个由支撑件8保持的用于轴18的插座7，该支撑件将插座7同朝内指向的凸肩4连接起来。
在朝外指向的凸肩5的背向筒状区段3的一侧上，成形了一个与轴同心地环绕的筋条9。该筋条9具有一个均匀地弯曲成四分之一圆的内表面和一个筒状的外表面，第二外壳部分2的一个筒状外壁10就套在该筒状外表面上。在外壳部分2的平的底部上为轴18的对置的端部配置了一个第二插座12。底部11和外壁10借助一个环绕的槽13而彼此连接起来，该槽的自由横断面分别在一个从槽13出发的出口接管14的高度处达到最大，而从该处出发朝向槽13的一个径向对置的点则沿两个方向均匀地逐渐减小。
底部11、筒状区段3和向内的凸肩4限定出一个筒状的泵室，一个叶轮15可围绕轴18旋转地保持在该泵室中。叶轮15已知具有一个轮毂16，该轮毂呈旋转双曲面形或圆锥形，其开角朝向角顶、即朝向输入口不断收窄，该轮毂还承载着若干个叶片17，这些叶片各自在一个通过泵的纵轴线延伸的平面上伸展。轮毂16有一个轴向孔，该孔的直径大于穿过该孔延伸的、被保持在插座7、12中的轴18的直径。
图3中以透视图表示轴18。该轴具有一个基本上呈圆柱形金属棒的形状，在其两端上配有轴线平行的整平处25，这两个整平处分别给予两端一个非圆的横断面。插座7、12各自与这一非圆的横断面互补地加以成形，使得轴18抗扭地被保持在泵外壳中。在轴18的所述端部之一上松松地推上一个金属垫片28。该金属垫片有一个中心孔，该中心孔具有一种与轴18的整平的端部互补的形状，使得该金属垫片可以经过整平处25的轴向扩展部推移，但却是不可旋转的。
叶轮15利用两个完全相同的油环轴承27而保持在轴18上，其中一个轴承以透视图示于图4中。油环轴承27是一个用金属制成的整体式的套筒。该轴承依轴向有两个相继的区段29、30，这两个区段经过一个径向凸肩(图4中背向观察者)而连接起来。较窄小的区段的外径是如此确定尺寸的，使得该区段可以压入到轮毂16的轴向孔中，而第二区段如在图2中所示则依轴向超出轮毂16。油环轴承27的一个中心孔的内径略大于轴18的外径，其中在这二者之间的余隙如此确定尺寸，使得在泵运转时在这二者之间能够形成一个由将要被泵唧的液体构成的膜层。液体渗入到油环轴承27和轴18之间是通过两个径向的槽隙31促成的，这两个槽隙成形在区段30的端侧上，并分别通入到一个通道32，该通道依轴向在所述中心孔的内表面33上延伸。
叶轮15的叶片17承载着一个轮圈19，该轮圈以如轮毂16的表面相似方式加以弯曲，并与该轮毂一起限定一个流动路径20，该流动路径从输入口6出发，首先依轴向朝下延伸，以便然后不断地转入径向，最后从叶轮15循其圆周面出来并达到槽13。
在轮圈19的朝向输入口6的一侧上(在此流动路径20尚未依径向分离)有一个永久磁铁21和一个叠片铁心22嵌置在该轮圈中。磁铁21和叠片铁心22形成一个环，流动路径20穿过该环而延伸。围绕该环布置了一圈电磁铁23。永久磁铁21和电磁铁23形成一种无电刷的、电子整流的直流电动机的转子或定子。第一外壳部分1的筒状区段3延伸通过永久磁铁和电磁铁之间的一个空气间隙，该区段在所述磁铁的高度上只具有一个一毫米的几分之一的厚度，通过该空隙延伸的还有薄的轮圈19的一个包含永久磁铁21的层。
轮圈19四周被流过泵的液体包围。由于永久磁铁21和叠片铁心22是以轮圈19的材料加以密封喷注的，所以它们受到免除液体的保护。电磁铁23通过第一外壳部分1的整体式的密实的壁而与液体分离开。不存在一种回旋通道，这种通道在运行过程中可能变得不严密，从而使将要被泵唧的液体渗到泵的将要被导流的部分中去。根据本发明提出的泵上所需的唯独的密封点是：在所述两个外壳部分1、2之间的密封点，这些密封点例如可以通过粘接、超声波焊接等方法加以实现；在第一外壳部分1和一个输送导管的一个连接头之间的密封点，这里可通过一个嵌置在外壳部分1的一个槽中的弹性体密封圈24加以实现；以及在接管14和一个连接在其上的(图中未示出的)导管之间的密封点。凡是在这些密封点上将要被密封的部分都不能彼此相对活动，这就可望获得良好的长时密封性。

Claims (17)

1.配有一个泵室的泵，该泵室具有一个轴向的输入口(6)和一个径向的输出口(14)，在该泵室中安置了一个叶轮(15)和一个电动机的一个同该叶轮相连的转子，其中从泵室的输入口到输出口的一个流动路径(20)延伸通过转子的一个中心通路，其中叶轮(15)具有一个轮毂(16)、叶片(17)和一个通过该叶片(17)而与轮毂(16)相连的轮圈(19)，其中所述转子被安置在该轮圈(19)上，其特征在于，所述轮圈(19)具有一个沿通流方向扩展的、限定流动路径(20)的内表面，所述轮毂(16)构造成旋转双曲面的形状，其开角朝向输入口(6)不断收窄，并且所述轮毂(16)连同所述轮圈(19)一起限定了通过所述叶轮的流动路径(20)。
2.按权利要求1所述的泵，其特征在于，转子具有至少一个永久磁铁。
3.按权利要求2所述的泵，其特征在于，永久磁铁被轮圈(19)整体式地包围。
4.按权利要求1所述的泵，其特征在于，电动机的一个定子(23)依径向安置在转子的外部。
5.按权利要求4所述的泵，其特征在于，所述泵室的一个壁(3)延伸通过一个成形在定子(23)和转子之间的空隙。
6.按权利要求1所述的泵，其特征在于，所述泵的一个外壳由一个第一和一个第二部分(1，2)构成，其中第一部分(1)包含：一个筒状区段(3)；一个限定输入口(6)的、在筒状区段(3)的一个第一端部上的朝内的凸肩(4)；在筒状区段的一个第二端部上的一个朝外的凸肩(5)，第二部分(2)形成一个可安装在第二凸肩(5)上的盖。
7.按权利要求6所述的泵，其特征在于，所述两个部分(1，2)中的每一个都有一个插座(7，12)，分别用于叶轮(15)的一个轴(18)的一个端部。
8.按权利要求1所述的泵，其特征在于，所述转子和叶轮(15)都可以围绕一个固定的轴(18)旋转地加以安装。
9.按权利要求中8所述的泵，其特征在于，叶轮(15)经过至少一个油环轴承(27)而被支承在轴(18)上；所述油环轴承(27)随叶轮(15)旋转。
10.按权利要求9所述的泵，其特征在于，所述油环轴承(27)在其内表面(33)上具有至少一个轴向槽(32)。
11.按权利要求10所述的泵，其特征在于，所述油环轴承(27)具有一个嵌入到叶轮(15)的一个中心孔中的第一区段(29)和一个处在该中心孔外面的第二区段(30)，所述第二区段的外径大于第一区段(29)的外径。
12.按权利要求9所述的泵，其特征在于，将两个油环轴承(27)从相反的两端引入到叶轮(15)的一个中心孔中。
13.按权利要求8所述的泵，其特征在于，在轴(18)的一个输入侧端部上抗扭地安置一个垫片(28)。
14.按权利要求1所述的泵，其特征在于，所述叶轮(15)的旋转轴线垂直地定向在泵的装配位置中。
15.按权利要求14所述的泵，其特征在于，所述输入口(6)布置得高于输出口(14)。
16.家用设备，其具有按以上权利要求中任一项所述的泵。
17.按照权利要求16所述的家用设备，其特征在于，所述家用设备是洗碗机。
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