专利名称：电动泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电动泵，它具有一个在泵腔里旋转的叶轮。这种类型的泵使用于许多应用场合，其中液体必须克服一个小的背压而实现运动，例如象用于在洗碗机或洗衣机里的洗涤液体的循环，作为冷却水泵用于内燃机，作为船用的舱底泵等等。
用于液体的大多数泵具有一种分体式构造，有一个驱动一个轴的电动机和一个在轴的纵向方向上连接于电机的、由轴驱动的泵头。这样的布局形成了泵的一种在轴向上长的结构型式，这种型式不能很好地适于使用一个这样的泵的器具里的所有安装情况。因此例如在一个洗碗机里设有一个泵用于使洗涤液体循环，通常设于一个洗涤腔下面。泵的结构高度应该尽可能矮，以便必要地来限制在洗碗机的给定的外壳高度时洗涤腔室可以达到的高度。这迫使安装那些具有轴向伸长结构型式，带有水平定向的轴的通常的泵。如果将泵的旋转部件直径减小，才能减小一个这样的泵的结构高度，而这样就损害了泵的输送能力。
传统的设计原理的另一个缺点是通向泵头的轴必须可靠地密封，以保护电机，防止从泵头流出液体。
为了解决密封的问题并同时冷却电机的转子，在DE 19903817 A1中已经建议将用于机动车辆的一种冷却水泵的叶轮至少部分地由一种磁性材料制成，它同时用作为一种驱动叶轮的电机的转子。该泵虽然没有旋转轴也可以在电机和泵头之间实现旋转，但是这可以使泵在轴向上的结构长度缩短。确切地说应用了一种在轴向上不寻常的长叶轮，就其功能而言它可以在轴向上划分成两个部段，一个部段沉入在一个由电机的转子围住的泵腔部分里，起到转子的作用，但实际上却不起泵的作用，而第二部段，它勉强由定子的范围掌握住，但为此位于泵腔的入口和出口的高度上并因此实际上只是发挥了泵的作用。开头所提到的设计原理，即按此原理电机和泵头并排布置在轴的纵向方向上，即使对于这种传统的泵来说也遵循此原理。
本发明的任务是设计一种电动泵，它与传统的泵相比在相同的泵功率时轴向上的结构长度减小，并因此较好地适应于在一些器具里的装入条件而且可以比传统的叶轮泵能够更好地充分利用空间。
此任务通过一种具有权利要求1的特征的泵来解决。通过设有转子的一个中央通道，一个流通路径就穿过这通道从泵的泵腔的入口至出口设置，这就可以在相同的高度上沿着泵的轴线实现泵头和电驱动部的功能并因此减小泵在轴向上的结构长度。
对于大多数传统的叶轮泵来说，叶轮有一个轮毂，叶轮突出于轮毂，而且叶轮的自由端沿着泵的一个静止外壳壁旋转。在按照本发明的泵里流动路径并不由这外壳壁限制住，而是由一个轮缘限制住，该轮缘是叶轮的一部分并通过叶片与其轮毂相连接。该轮缘支承住电机的转子。
电机最好是通过至少一个永久磁铁激励的类型，尤其是一种无电刷的直流电机。
一种这样的机器的至少一个永久磁铁最好整体地被轮缘围住，以防止它与所要泵送的液体相接触。为此目的可以通过用一种塑料材料对永久磁铁周围浇注来制成轮缘或者说最好是整个叶轮。
电机的一个定子最好径向设于转子之外。泵腔的壁则优选经过一个在定子和转子之间所形成的间隙。
为了简化泵的组装，泵的外壳最好由第一部分和第二部分组成，其中第一部分包括有一个圆柱形部段，其中尤其可以是通过定子和转子之间的间隙的壁，还有一个限定入口的指向里面的、在圆柱形部段的第一个端部上的凸肩和一个指向外面的在圆柱形部段的第二个端部上的凸肩，而第二部分则形成了一个可以装配在第二个凸肩上的盖。这样就可以将叶轮方便地从第二个端部推入第一个外壳部分的圆柱形部段里并在里面通过装上盖而封闭起来，而定子可以从圆柱形段的第一侧推移出。
分别用于叶轮的一个轴一端的座最好在外壳的两个部分中的每个部分上形成。
事实是，在按本发明的泵里叶轮直接与转子相连，这就允许两者都可旋转地装在一个固定的轴上。
为了使叶轮实现少摩擦的悬置，该叶轮最好通过至少一个向心轴承支承在轴上。最好是一个这样的向心轴承牢固地与叶轮相连并且可以围绕固定轴旋转。叶轮本身因此并不受到直接的摩擦载荷并因此可以由具有小的耐摩擦性的廉价材料制成，而不会影响泵的使用寿命。
在同心轴承的内表面上设有至少一个轴向通道。由泵所泵送的液体可以钻入这通道里，因而一方面使轴承冷却，另一方面促进了在向心轴承内表面和轴之间的减小摩擦的液膜的生成。
向心轴承最好具有两个有不同直径的部段，其中第一部段以小的外径嵌入叶轮的一个中央孔里，而第二部段以较大外径移靠到中央孔之外并因此构成一个挡块，它使向心轴承在叶轮上的轴向位置固定住。
为了实现一种稳定的导向，最好将两个向心轴承从相反端装入叶轮的中央孔里。这两个向心轴承最好是相同的。
按照本发明的泵特别适合于装入在一个器具里，例如象一个洗碗机里，其叶轮的轴线为垂直布置的，按此方式泵只要求在洗涤腔之下在一个有利于洗涤腔的尽可能保持较低的安装空间之内的很小高度。按照本发明的泵与相同功率的传统泵相比，直径可能加大，一般在一个这样的具有小的垂直外形尺寸但大的横向尺寸的安装空间里就没有什么问题。
若装入了具有垂直走向轴线的泵的话，那么同样也优选的是使入口布置得高于出口，在一个这样的泵运行时也就是其叶轮承受了一种在入口方向上作用的所泵送介质的压力，因此当入口布置较高时作用在叶轮轴承上的轴向力，它一方面由此压力引起，另一方面由叶轮重量引起，这些力相互至少部分地补偿并因此使轴承载荷较小。
为了防止那个在叶轮旋转时轴向受载的座受到摩擦磨损，最好在轴的一端不可相对旋转地设有一个垫圈，当安装轴时该垫圈就位于座和与其邻接的旋转部件之间。若具有足够功率的泵运行，那么由于在入口方向上作用的压力超过叶轮的重力而与装入位置无关，因此装有垫圈的轴端部最好就是轴的入口端部。
本发明的其它特征和优点见以下参考附图对实施例所作的说明。
图1表示按本发明的第一种设计方案的一个泵的轴向断面，图2以分解图表示泵的各个零部件，图3表示泵的轴的立体图，图4表示泵的向心轴承的立体图，图5表示本发明的第二个设计方案的轴向断面。
图1所示泵的外壳由两个部件1，2组成，它们例如用塑料压注制成整体的。第一个外壳部件1具有一个圆柱形部段3，在这部段的两端成型出一个相对于圆柱形部段3的轴线径向向里伸展的凸肩4或者径向向外伸展的凸肩5。这向里伸展的凸肩4限定了泵的一个入口孔6。在这入口孔6中间用于轴18的一个座7通过横撑8固定住，这些横撑将座与向里指向的凸肩4连接起来。
在指向外的凸肩5的远离圆柱形部段3的那一侧上与轴线同心成型有一圈筋条9。筋条9有一个均匀的弯曲成四分之一圆的内表面和一个圆柱形外表面，在这外表面上套装上第二个外壳部件2的一个圆柱形外壁10。在外壳部件2的一个平底里设有第二个座13用于轴18的对峙端。底部11和外壁10通过一个环绕的槽13相互连接，槽的自由横断面分别在一个从槽13里通出去的出口支管14的高度上为最大并从那里起至槽13的直径相对点在两个方向上均匀地减小。
底部11、圆柱形部段3和指向里面的凸肩4限定了一个圆柱形泵腔，在这泵腔里围绕轴18可旋转地装有一个叶轮15。叶轮15按本身已知的方式具有一个轮毂16，其形状为一种旋转抛物面或一种锥面，它的开口角向着顶点，也就是向着入口孔6方向逐渐变窄，而这轮毂装有许多叶片17，这些叶片分别布置在一个通过泵的纵向轴线的平面里。轮毂16有一个轴向孔，其直径大于穿过这孔的固定在座7，12里的轴18的直径。
图3用立体图表示了轴18。它具有一种基本为圆柱形金属棒的形状，在其两端设有轴向平行的削平部25，它们使端部的横断面为非圆形。座7，12的形状分别与这非圆横截面互补配合，使轴18不可相对旋转地固定在泵外壳里。在轴18的一端上松松地推上一个金属的垫圈28。它有一个中央孔，具有与轴18的削平部端互补配合的形状，因而它可以在削平部段25的轴向长度上移动，但不能旋转。
叶轮15借助于两个相同的向心轴承27而固定在轴18上，其中有一个轴承用立体图表示于图4中。向心轴承27是一个金属制成的整体套筒。在轴向上它有两个先后的部段29，30，它们通过一个径向轴肩(图4中远离观察者)连接。确定较窄部段的外径，使它可以压入到轮毂16的轴向孔里，而第二部段，如在图2中所示，在轴向上突出于轮毂16。向心轴承27的一个中央孔的内径略大于轴18的外径，其中二者之间的间隙大小应该使泵运行时在二者之间能够生成一种由所要泵送的液体的薄膜。由于两个径向槽31有利于使液体钻入到向心轴承27和轴18之间，这径向槽31形成于部段30的端面上并且分别通到一个通道32上，该通道布置在孔的内表面33上在轴向上。
叶轮15的叶片17有一个轮缘19，它如轮毂16的表面那样以类似方式弯曲并与这表面一起限定了一个流通路径20，该路径从入口孔6首先轴向向下，使之在径向方向上弯曲得越来越大，并且最后从叶轮15里在其圆周面上流出并到达槽12。
在轮缘19的指向入口孔6的那一侧，即流通路径20尚未在径向方向上分开处，使一个永久磁铁21和一个板叠22埋入轮缘里。磁铁21和板叠22形成一个环，流通路径20穿过这个环。在这环的周围布置了一圈电磁铁23。永久磁铁21和电磁铁23构成了一个无电刷的电子换向的直流电机的转子或定子。第一个外壳部件1的圆柱形部段3穿过永久磁铁和电磁铁之间的空气间隙，这部段3在磁铁的高度上只有几分之一毫米的厚度，且轮缘19有一层包围住永久磁铁21的薄层。
轮缘19周围被流过泵的液体围住。由于永久磁铁21和板叠22被轮缘19的材料密封地周围浇注，因此使它们防止了液体侵入。电磁铁23与液体通过第一个外壳部件1的整体的密封壁分开。运行时不密封的而且有可能使所要泵送的液体流过的泵的带电部分的旋转并不存在。按本发明的泵上所必需的唯一的密封可在两个例如能够通过粘结、超声焊接或类似方法实现的外壳1，2之间，在第一个外壳部件1和输入管路的接头之间，此处通过一个埋入外壳部件1的一个槽里的弹性体密封圈24来实现，以及在出口支管14和与之连接(此处未表示)的管路之间。所要密封的部件不在这些密封处相对运动，这可以保证良好的长时密封。
图5表示了按本发明第二种设计方案的一个泵类似于图1的一个轴向断面。这第二种设计方案的特点在于零部件数减少。它与上述实施例的区别是叶轮的悬置。按照图5叶轮15’牢固并形状配合连接地成形于轴18’上，也就是说使轴18’中间有一段削平部25’并与叶轮15’轮毂一起压注。由于形状配合连接，轴18’随叶轮25’旋转并分别可旋转地支承在两个外壳部件1’，2’的轴承段7’，12’里。向心轴承27’分别装入在轴承部段7’，12’里，使轴18’可以旋转地支承住。为了减小在轴向载荷作用下的转动摩擦，在上部轴承段7’里装入一个球34’，它既可相对于轴承段7’，又可相对于轴18’旋转，而且如果叶轮15’由于作用于其背面上的压力而对轴承段7’加载，那就夹紧在这轴承段和轴18’的端部之间。一个相应的球也可以设置在轴承段12’和轴18’之间，或者可以如图5所示那样，简单地，只是使轴18’在其嵌入轴承段12’里的端部变细，如图5中用一个半球轮廓所示那样，那么位于轴18’和轴承段12’之间的接触面基本上局限于一个在旋转轴线上的点。
这种设计方案适于使装配简化，因为外壳部件1’，2’可以分别与其向心轴承27’，叶轮15’与其轴18’方便地预装配，在装配泵时只需要相互插装起来。但图1至4所示的设计方案更适合于高的负荷，因为它们可以通过钻入向心轴承的泵送液体使轴承有效地实现冷却和润滑。
权利要求
1.带有一个泵腔的泵，泵腔有一个入口(6)和一个出口(14)，并且在泵腔里布置了一个叶轮(15；15’)和一个与叶轮连接的电机的转子(21，22)，其特征在于，一个流通路径(20)从泵腔的入口至出口，穿过转子(21，22)的一个中央通孔。
2.按权利要求1所述的泵，其特征在于，叶轮(15；15’)有一个轮毂(16)，叶片(17)和一个通过叶片(17)与轮毂(16)连接的轮缘(19)；而且转子(21，22)装在轮缘(19)上。
3.按权利要求2所述的泵，其特征在于，轮缘(19)具有一个在流通方向上发散开的限定流通路径(20)的内表面。
4.按权利要求2或3所述的泵，其特征在于，转子(21，22)具有至少一个永久磁铁(21)。
5.按权利要求4所述的泵，其特征在于，永久磁铁(21)被轮缘(19)一体地围住。
6.按上述权利要求之一所述的泵，其特征在于，电机的定子(23)径向布置在转子(21，22)之外。
7.按权利要求6所述的泵，其特征在于，泵腔的一个壁(3)伸展通过一个在定子(23)和转子(21，22)之间形成的间隙。
8.按上述权利要求之一所述的泵，其特征在于，泵的外壳由第一个和第二个部件(1，2；1’，2’)构成，其中第一个部件(1；1’)包括有一个圆柱形部段(3)，一个限定入口(6)、指向里的在圆柱段部段(3)第一端上的凸肩(4)和一个指向外面的在圆柱形部段第二端上的凸肩(5)，而且第二个部件(2；2’)形成了一个可以装在第二个凸肩(5)上的盖。
9.按权利要求8所述的泵，其特征在于，两个部件中的每一个(1，2；1’，2’)有一个座(7，12；7’，12’)用于叶轮(15，15’)轴(18；18’)的一端。
10.尤其是按上述权利要求之一所述的泵，具有一个泵腔，泵腔有一个入口(6)和一个出口(14)并且在这泵腔里布置了一个叶轮(15)和一个与叶轮连接的电机的转子(21，22)，其特征在于，转子(21，22)和叶轮(15)围绕一个固定的轴(18)可旋转地安装。
11.按权利要求10所述的泵，其特征在于，叶轮(15)通过至少一个向心轴承(27)支承在轴(18)上；而且向心轴承(27)与叶轮(15)一起旋转。
12.按权利要求11所述的泵，其特征在于，向心轴承(27)在其内表面(33)上具有至少一个轴向通道(32)。
13.按权利要求11或12所述的泵，其特征在于，向心轴承(27)具有一个嵌入叶轮(15)的一个中央孔的第一部段(29)和位于该孔之外的第二部段(30)，第二部段的外径大于第一部段(29)的外径。
14.按权利要求11至13中的一项所述的泵，其特征在于，两个向心轴承(27)从相反端装入在叶轮(15)的一个中央孔里。
15.按权利要求10至14中的一项所述的泵，其特征在于，在轴(18)的一个入口侧端部上不可相对旋转地装有一个垫圈(28)。
16.按上述权利要求之一所述的泵，其特征在于，叶轮(15；15’)的旋转轴线在泵装入位置上为垂直方向的。
17.按权利要求16所述的泵，其特征在于，入口(6)布置得高于出口(14)。
18.家用器具，尤其是洗碗机，其特征在于一个按上述权利要求之一所述的泵。
全文摘要
一个泵具有一个泵腔，在这泵腔里设有一个叶轮(15；15’)和一个与叶轮连接的电机转子(21，22)。流动路径(20)从入口(6)至泵腔的出口(14)穿过转子(21，22)的一个中央通道。
文档编号F04D13/06GK1711423SQ200380102836
公开日2005年12月21日 申请日期2003年10月31日 优先权日2002年11月5日
发明者M·卡拉夫斯基 申请人:Bsh 博施及西门子家用器具有限公司