CN113227580B - 电动螺杆冷却剂泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动螺杆主轴冷却剂泵，其适于输送冷却剂回路或其它腐蚀性液体介质。所述电动螺杆主轴冷却剂泵具有带有主轴腔室(10)的主轴壳体(1)，和轴向邻近的马达壳体(3)。本发明的特征在于，所述马达壳体(3)包括马达腔室(30)，干运转马达(4)与流分离而布置于所述马达腔室中；且所述马达壳体(3)具有所述流所流经的热转化部分(31)，所述热转化部分布置于所述马达腔室(30)与所述马达壳体(3)到所述主轴壳体(1)的组件边界之间。

Description

电动螺杆冷却剂泵

技术领域

本发明涉及一种用于递送冷却剂循环等，确切地说用于递送腐蚀性液体介质的螺杆泵类型的电动冷却剂泵。

背景技术

螺杆泵是允许高压力和高体积效率的容积式泵。它们不以独立于速度的方式提供几何结构的调整，但它们确实包括不容易积垢且在无例如截止阀等脆弱元件的情况下操作的稳健的旋转式活塞机构。因此，以机械方式驱动的螺杆泵至今一直主要在大型化应用中使用，例如固定设施或轮船引擎中的油泵，它们以相对恒定的操作点运转。

在车辆的燃料递送泵的领域中，较小的电驱动螺杆泵最近为人所知，这些较小的电驱动螺杆泵允许比离心泵更高的压力。这些泵以浸没布置安装于车辆储槽中，且在燃料路径中的高压泵或注射泵的上游提供高输入压力。此些燃料递送泵的电气传动装置被设计为无分离箱的湿运转电马达，且因此转子和定子两者都与燃料接触。从储槽递送的燃料的温度大体对应于车辆的环境温度。因此，因功率耗散的缘故而变热的传动装置在此些燃料递送泵中容易地冷却。

因此，US2018/0216614A1描述一种提供为燃料泵的螺杆泵。具有轴向出口的覆盖件附接到螺杆泵的壳体。电马达接收在覆盖件的出口腔室中，且燃料在离开出口之前流经所述电马达。

DE102015101443B3描述一种具有壳体的燃料泵，其中电驱动马达联接到螺杆泵。燃料在离开压力侧出口之前流经驱动马达。

WO2014/138519A1描述一种螺杆类型的电动液体泵。流经入口和出口的液体还环绕马达。燃料被提及为液体。在马达侧壳体部分和泵侧壳体部分之间的所示出构造中展示的凸缘平面在马达和泵侧出口之间延伸。

DE102017210771A1将一种电驱动螺杆泵描述为燃料递送组合件。泵壳体和电马达接收在套管中。在电马达的定子上不包括分离箱的所示出的实施例中，马达的电组件与主轴腔室的压力侧上的出口导引件内的燃料直接接触。

然而，上文提及的泵无法作为电动水泵，确切地说无法作为电动冷却剂泵投入应用。例如冷却剂等待递送的液体介质将腐蚀性地损坏电马达的暴露的组件，尤其是定子的线圈绕组。

US6,371,744B1描述一种螺杆类型的电动真空泵。螺杆主轴由布置于单独壳体中的电马达驱动。

独立于用于气体的螺杆泵和用于液体的螺杆泵之间的特定修改，所述真空泵无法作为电动冷却剂泵投入应用。在示出的布置的情况下，无法确保干运转电马达的足够冷却。在加压冷却剂循环中，冷却剂的目标温度可在冷却剂的沸腾温度附近。在此情况下，在连续操作中，将发生对电或电子组件的过热损坏。

发明内容

基于不适于作为冷却剂泵应用的现有技术的已知电动螺杆泵，本发明的一个目标是提供一种适于递送腐蚀性液体介质且提供电气传动装置的冷却的电动螺杆泵。

所述目标的另一部分方面进一步提供一种相应的技术解决方案使得其还可通过大规模生产以低成本大量生产。

所述目标通过根据权利要求1所述的特征来实现。根据本发明的用于递送冷却剂循环的电动螺杆冷却剂泵的特征尤其在于，马达壳体包括马达腔室，干运转电马达布置于所述马达腔室中使得其相对于递送流定界；以及所述马达壳体包括递送流所流经的热传递区段，所述热传递区段布置于马达腔室与马达壳体和主轴壳体之间的组件边界之间。

因此，本发明首次将螺杆泵提供为冷却剂泵。

此外，本发明首次将螺杆泵提供为由干运转电马达驱动的电动液体泵。

此外，本发明首次将螺杆泵提供为电动液体泵，其中实现从干马达腔室到待递送的液体介质的递送流的对流辅助的热传递。

本发明准许以高功率密度水平生产冷却剂泵。螺杆泵提供容积式泵的高递送压力，但具有类似于离心泵的相对低的脉动。结合电气传动装置，螺杆泵准许通用的安装和应用。根据本发明的电动螺杆冷却剂泵适于例如在电动(确切地说，电池电动)车辆中使用，在电动车辆中，不提供机械传动源，且电池模块或牵引马达中的薄或毛细管冷却管道的分支结构需要高递送压力。

从构造的视角来看，本发明是基于在主轴腔室的方向上将马达壳体和主轴壳体之间的组件边界的轴向位置从常规功能位置进一步移位的原理。以此方式，一方面，提供被保护免受递送流的液体影响的区，且因此电气传动装置不会遭受腐蚀影响。另一方面，由于热传递区段的原因，提供马达壳体上的液体携载区，这增大了与冷却剂的内部热接触表面。来自功率耗散的废热可通过热接触表面处的如此产生的导热马达壳体与递送流的对流的热交换而有效地被携载离开泵，即使在电气传动装置和冷却剂之间的温差较小时也如此。

在不增加结构(例如，呈表面增大结构、流阻力构件等的形式)的复杂程度的情况下实现热接触表面的增大。马达壳体在产品开发期间被设计为铸件。因此，可在根据本发明的泵构造上产生改变的组件边界，而不会造成相当大的开支或增加制造成本。由于以互补方式移位主轴壳体的组件边界，即使马达壳体的轴向尺寸增加了，也大体上不会引起泵的总体尺寸的不利增加。

相比于具有暴露于递送流中的湿运转电气传动装置的已知泵构造，泵中的流损失显著减小。

上文提及的组件边界的移位在主轴壳体的端部处产生开放的主轴腔室横截面。因此，螺杆主轴可在泵组装期间简单地插入穿过主轴腔室的开放端。

本发明的有利的发展提供于附属权利要求项中。

根据本发明的一个方面，热传递区段可进一步包括泵出口。以此方式，整个递送流的流横截面可被贯通经过马达腔室。热传递区段处的泵出口的内表面将导热马达壳体与递送流的热接触表面进一步增大到相当大的范围。

根据本发明的一个方面，热传递区段可包括递送流腔室，其产生马达腔室的前定界和主轴腔室之间的连接。通过此设计，马达腔室中的电动热源和递送流之间的导热马达壳体的热传递部分进一步缩短。此外，热传递区段中的递送流腔室的内表面进一步增大导热马达壳体与递送流的热接触表面。

根据本发明的一个方面，热传递区段可包括布置于电马达和螺杆主轴之间的轴杆轴承的轴承座。热传递区段中的轴承座的表面又增大了导热马达壳体与递送流的热接触表面。此外，将轴杆轴承集成在热传递区段的轴向区中对于泵的紧凑型构造是有利的。

根据本发明的一个方面，用于电马达的电子系统还可布置于马达腔室中。因此，另一热源并入到电气传动装置的创造性冷却中。以此方式，还经由递送流排放来自电力电子器件的功率耗散。

根据本发明的一个方面，马达壳体中的定子和/或电马达的电子系统可与马达腔室的前定界接触。因此，确保马达腔室中的电动热源和递送流之间的导热马达壳体的最小可能热传递部分。

根据本发明的一个方面，热传递区段可与马达壳体一体成型。以此方式，确保无材料中的边界表面或接点的经优化的热传递部分和马达壳体的最低可能生产成本。

根据本发明的一个方面，主轴壳体可形成为一个整体。如上文所解释，马达壳体和主轴壳体之间的组件边界的移位为主轴腔室产生开放横截面。以此方式，对于泵的组装以及主轴壳体的模制主体的生产来说，都不需要划分为两个壳体半部。主轴壳体的整体式设计确保主轴腔室的无接点内部轮廓，而不需要后处理。可简单且精确地通过钻孔产生主轴腔室的内部轮廓。

根据本发明的一个方面，主轴壳体可包括泵入口。主轴壳体在产品开发期间被设计为铸件。因此，通过泵入口的集成，根据本发明的泵构造的组件的数目可减小，而无相当大的开支。

根据本发明的一个方面，由马达壳体的凸缘区段和主轴壳体的凸缘区段组成的凸缘接点可形成在马达壳体和主轴壳体之间的组件边界处。凸缘接点准许用于组装两个壳体组件的优选螺纹连接，同时相应的凸缘平面允许不同类型的密封。

附图说明

将在下文中在实施例的辅助下且参考附图阐述本发明，

图1展示根据本发明的一个实施例穿过螺杆冷却剂泵的示意截面图。

具体实施方式

依据本公开，术语“螺杆泵”应理解成表示具有用于待递送介质的移位的螺距的偏斜旋转式活塞泵。此类型的泵通常包括从动螺杆主轴2a，以及经由齿接啮合与其进行联合运动的至少一个另外的螺杆主轴2b。

在图1的示意性图示的实施例中，在主轴壳体1中，处于联合运动的从动螺杆主轴2a和螺杆主轴2b以可旋转安装的方式接收在主轴壳体1的主轴腔室10中。主轴腔室10具有呈所谓的8字形(figure-of-eight)壳体的形式的横截面轮廓，即，其由泵壳体1中的具有重叠半径的两个孔形成以便确保螺杆主轴2a、2b的啮合。从动螺杆主轴2a连接到电马达4。

与呈压力连接的形式的泵出口13连通的主轴腔室10的压力侧位于螺杆主轴2a、2b的驱动侧上。主轴腔室10的抽吸侧位于螺杆主轴2a、2b的另一侧上，与电马达4相对。主轴腔室10的抽吸侧以吸力连接的形式与泵入口11连通。相对于螺杆泵的递送方向，待递送的液体介质或冷却剂在抽吸侧上从冷却剂循环穿过泵入口11被汲取到主轴腔室10中。旋转的螺杆主轴2a、2b的啮合螺杆构型的旋转移动在主轴腔室10的抽吸侧上生成负压，且在主轴腔室10的相对压力侧上生成正压。待递送的介质通过连续移位沿着啮合螺杆构型的螺距递送，且经由泵出口13从主轴腔室10射出。

马达壳体3邻接主轴腔室10的压力侧上的主轴壳体。马达壳体3包括形成为与主轴壳体1的凸缘区段15匹配的凸缘区段35。凸缘接点由密封件密封。分离的马达腔室30形成于马达壳体3中，在所述腔室中接收用于切换电马达处的电力的干运转电马达4和电子系统(确切地说，电力电子器件，未图示)。马达腔室30的开放端由马达盖(未图示)闭合。具有马达腔室30的前定界中的通孔的项圈形轴承座32形成于马达壳体3中。电马达4和从动螺杆主轴2a的共同轴杆轴承23适配在轴承座32中。在轴杆轴承23的上游，轴封34适配到轴承座32中且密封马达腔室30以抵抗液体的进入。

干运转电马达4是具有内部转子42和外部定子41的内部转子类型。转子42联接到从动螺杆主轴2a。定子41包括场线圈，其由电力电子器件致动且被供应电力。电马达4的定子41与马达腔室30的内部外围表面且与前边界表面热接触，且因此来自定子41的场线圈的废热被传递到马达壳体3。

马达壳体3由例如铝铸合金等具有良好导热水平的金属材料组成，且形成为整体式铸件。马达壳体3的热传递区段31在马达腔室30和凸缘区段35之间的轴向区段中延伸。作为热传递区段31的一体式组件，呈径向排放压力连接的形式的泵出口13布置于马达腔室30和主轴腔室10之间。递送流腔室33形成于热传递区段31内，且待递送的液体介质流经该处。递送流腔室33产生主轴腔室10的压力侧和泵出口13之间的泵的递送流的连接。递送流腔室33环绕项圈形轴承座32，且将待递送的加压液体介质携载到与定子41热接触的马达腔室30的前定界。

热传递区段31构成马达壳体3上的导热材料体积区，其确定性地参与来自马达腔室30的废热到递送流中的耗散。泵出口13的内表面、递送流腔室33的内表面和轴承座32的表面各自有助于增大马达腔室30和热传递区段31内的递送流之间的热接触表面。

经优化的热传递限制了冷却剂和马达腔室30之间的任何温差。因此，即使在冷却剂循环中的高负载及高操作温度下，也可靠地防止电气传动装置的关键组件温度，在该温度下，定子41或电子系统的绕组绝缘件上可能发生过热损坏。

参考标号列表：

1 主轴壳体

2a 从动螺杆主轴

2b 处于联合运动的螺杆主轴

3 马达壳体

4 电马达

10 主轴腔室

11 泵入口

13 泵出口

15 主轴壳体的凸缘区段

23 轴杆轴承

30 马达腔室

31 热传递区段

32 轴承座

33 递送流腔室

34 轴封

35 马达壳体的凸缘区段

41 定子

42 转子

Claims (9)

1.一种用于递送冷却剂循环的电动螺杆冷却剂泵，其包括：

主轴壳体(1)，其具有主轴腔室(10)，在所述主轴腔室中可旋转地容纳至少两个螺杆主轴(2a、2b)；

泵入口(11)和泵出口(13)，其用于导引递送流穿过所述主轴腔室(10)；

马达壳体(3)，其轴向布置成邻近于所述主轴壳体(1)；

特征在于

所述马达壳体(3)包含马达腔室(30)，干运转电马达(4)布置于所述马达腔室中使得其相对于所述递送流定界；以及

所述马达壳体(3)包括所述递送流所流经的热传递区段(31)，所述热传递区段布置于所述马达腔室(30)与所述马达壳体(3)和所述主轴壳体(1)之间的组件边界之间。

2.根据权利要求1所述的电动螺杆冷却剂泵，其特征在于，

所述热传递区段(31)进一步包含所述泵出口(13)。

3.根据权利要求1或2所述的电动螺杆冷却剂泵，其特征在于，

所述热传递区段(31)包含递送流腔室(33)，所述递送流腔室建立所述马达腔室(30)的前定界和所述主轴腔室(10)之间的连接。

4.根据前述权利要求中任一项所述的电动螺杆冷却剂泵，其特征在于，

所述热传递区段(31)包含布置于所述电马达(4)和所述螺杆主轴(2a、2b)之间的轴杆轴承(23)的轴承座(32)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的电动螺杆冷却剂泵，其特征在于，

用于所述电马达(4)的电子系统也布置在所述马达腔室(30)内部。

6.根据前述权利要求中任一项所述的电动螺杆冷却剂泵，其特征在于，

定子(41)和/或所述电马达(4)的电子系统与所述马达壳体(3)内部的所述马达腔室(30)的前定界接触。

7.根据前述权利要求中任一项所述的电动螺杆冷却剂泵，其特征在于，

所述热传递区段(31)与所述马达壳体(3)一体成型。

8.根据前述权利要求中任一项所述的电动螺杆冷却剂泵，其特征在于，

所述主轴壳体(1)形成为一个整体。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电动螺杆冷却剂泵，其特征在于，

在所述马达壳体(3)和所述主轴壳体(1)之间的所述组件边界处，由所述马达壳体(3)的凸缘区段(35)和所述主轴壳体(1)的凸缘区段(15)形成凸缘接点。

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