循环泵的制作方法

专利名称：循环泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种循环泵，其包括定子；转子；带有凸形的轴承体和至少一个凹形 轴承壳的轴承装置，通过所述轴承装置，转子可旋转地安装；以及叶轮，所述叶轮抗扭地与 转子连接。
背景技术：
从EP 1 593 852 A2中已知一种循环泵和用于液体润滑在电动机内的球形轴承的 方法。循环泵包括具有转子和定子的电动机，其中转子安装在球形轴承上，所述球形轴承具 有带有凸形的球形表面的滑块和带有凹形的球形表面的轴承盘，并且所述轴承是液体润滑 的。用于使润滑液体通过在滑块和轴承盘之间的润滑区域的导流装置与在定子和转子之间 的缝隙隔开。具有凸形的轴承体和凹形的轴承壳(轴承盘)的轴承装置也称为球形轴承，所述 轴承体和轴承壳分别具有彼此面向的球形表面。

发明内容
本发明的目的在于，提供一种开头所述的循环泵，所述循环泵具有在转子和定子 之间的缝隙的减少的缝隙通流，并且/或者在所述循环泵中，能够以有效的方式阻止叶轮 的轴向抬升。根据本发明，在开头所述的循环泵中，该目的如下得以实现，即轴元件抗扭地与转 子连接且抗扭地与叶轮连接，并且轴元件穿过轴承体，并且可相对于轴承体旋转。通过设有 使叶轮与转子连接的附加的轴元件，转子能够根据流动与叶轮腔内的流动分离。那么，不再 需要为了实现轴承装置的液体润滑使输送液体流过转子上的气隙。因此，另一方面能够阻 止包含在输送液体内的磁性颗粒达到转子并且在那里沉积。磁性颗粒在转子上的沉积能够 导致循环泵卡住。通过设有轴元件，原则上也可能的是，使球凹形的轴承壳在转子外部滑动支承在 至少局部球凸形的轴承体(滑块)上。因此，转子能够简单地构成。因此也可能的是，提供一种轴承装置，所述轴承装置在两个方向上通过两个轴承 壳支撑在轴承体上。轴承体尤其具有(连续的)凹部，轴元件(可旋转地)定位在所述凹部内。凹部例 如为在轴承体的相对的极区域之间的圆柱形的凹部。在凸形的轴承体构成球形的情况下， 凹部最好与直径方向同轴定向，其中该直径方向最好垂直于轴承体的赤道平面。轴元件尤其具有最大外径，所述最大外径小于凹部的最小内径。在轴元件和凹部 壁部之间形成缝隙，所述缝隙允许在凹部内的自由的可旋转性。表明有利的是，缝隙宽度至 少为0. 5mm。有利的是，轴元件在通过凹部的出口区域的区域内具有带有减小的直径的凹陷区 域。轴元件例如具有环形的凹陷处。因此，阻止轴元件撞在轴承体的通过凹部形成的棱边上。这样的棱边，尤其是当凸形的轴承体为陶瓷元件时，通常是极其易碰坏的。当轴元件在 凹部内倾斜时，轴元件在棱边的外部碰到凹部的壁部，并且不会撞在棱边上。尤其在相对的 出口区域上通过凹部形成这样的凹陷区域；在此，一个出口区域位于叶轮腔内，并且另一个 出口区域位于转子腔内。也可能的是，在轴元件和轴承体内的凹部之间的缝隙宽度大到使 得即使在叶轮最大倾斜的情况下，轴元件也不接触轴承体。在这种情况下，在轴元件碰撞 前，叶轮“在外部”碰撞。轴元件最好至少在部分区域内构成为圆柱形，借助所述部分区域，轴元件穿过轴 承体。因此，也能够以简单的方式形成凹部。有利的是，轴承体设置在固定在叶轮上的轴承壳和轴元件的在转子上的固定区域 之间。因此能够以简单方式实现转子和叶轮之间的抗扭的连接，其中叶轮直接安装在轴承 体上，并且另一方面，转子通过连接“间接地”安装在轴承体上。此外也可能的是，转子通过 另一个轴承壳也直接地滑动地安装在轴承体上。尤其特别有利的是，轴承体通过支架抗扭地保持，所述支架面向叶轮地设置在转 子上方。支架能够以简单的方式相对于循环泵的壳体固定。支架同时能够用作分隔元件， 以便使转子腔例如与叶轮腔液密地隔开，或者至少分隔成，使得没有较大的磁性颗粒能够 进入转子腔。特别有利的是，设有转子腔，转子可旋转地设置在所述转子腔内；并且设有叶轮 腔，叶轮可旋转地设置在所述叶轮腔内，其中转子腔和叶轮腔通过分隔元件相互隔开。分隔 元件将转子腔与叶轮腔隔开，使得没有最小尺寸的的磁性颗粒能够进入转子腔内。这例如 可如下实现，即分隔元件使转子腔与叶轮腔完全液密地隔开。但是原则上也可能的是，在叶 轮腔和转子腔之间的液体交换是可能的，其中那么相应的交换孔必须具有不允许“临界尺 寸”的磁性颗粒渗入转子腔内的直径。有利的是，分隔元件设置在轴承体的高度上，并且尤其设置成，使得分隔元件保持 轴承体，以用于使其固定在赤道平面上或附近。因此，在轴承体上提供相对大的球形区域作 为用于球凹形的轴承壳的滑动面。那么原则上也可能的是，在转子自身上附加地设置有在 轴承体上滑动的轴承壳。有利的是，分隔元件构成为用于轴承体的支架。因此用于循环泵的构造所需的部 件的数量能够保持较低。那么，叶轮腔能够通过分隔元件与转子腔隔开，并且同时轴承体能 够通过分隔元件固定。有利的是，与叶轮抗扭地连接的且安装在轴承体上的轴承壳(所述轴承壳为球凹 形)在轴向方向方面设置在分隔元件和叶轮之间。因此获得简单的构造，并且能够实现有 利的润滑可能性。分隔元件使转子腔脱离轴承装置的润滑腔，——通过所述润滑腔输送用于在循环 泵工作时进行润滑的液体——，使得输送液体至少不能够直接地从润滑腔流入转子腔内， 并且在此形成流动循环。因此也没有磁性颗粒能够通过润滑腔进入转子腔内。在此可能的是，分隔元件液密地构成，或者最多在叶轮腔和转子腔之间具有一个 或多个孔，所述孔的直径最大为0. 3mm。当分隔元件完全液密地构成时，那么不能够进行在 叶轮腔和转子腔之间的液体交换，也就是说，没有输送液体能够进入转子腔内，并且因此也 没有包含在输送液体内的磁性颗粒能够进入转子腔内。原则上，在转子腔内的液体流动是期望的，以便能够更有效地散出热量。在此，通过向叶轮腔内的输送液体的热传导来进行散 热。那么能够期望的是，构成在转子腔内的液体流动。当液体从叶轮腔中填充入转子腔内 (首次填充)时，那么必须通过相当小地构成至少一个孔来阻止临界尺寸的磁性颗粒进入 转子腔内，当相应的孔的直径最大为0. 3mm时，那么能够以有效的方式阻止磁性颗粒渗入 转子腔内。有利的是，分隔元件具有肋结构。在此，肋结构能够面向叶轮腔和/或面向转子 腔。通过肋结构增加分隔元件的表面积。因此增加能够通过其进行热传导的面积。那么能 够实现有效的冷却作用。肋结构也能够提高分隔元件的刚度。因此能够影响旋转的系统的 特征频谱。通过相应地构成的肋结构，尤其能够影响特征频谱，使得最低的频率低于，尤其 是远低于600Hz。在一个实施形式中，在分隔元件和围绕转子的分隔帽之间设置有至少一个密封 件。当分隔元件液密地构成，以便使转子腔在液体渗入方面完全地与叶轮腔屏蔽时，尤其设 有这样的分隔帽。因此提高封闭的转子腔，其中与叶轮腔的液体交换是不可能的。那么有利的是，转子腔用液体预填充。例如设有用水-乙二醇混合物的预填充。该 液体用作用于从作为初级热源的定子经由转子到叶轮腔内更有效地散热的热传导流体。在一个实施例中，用于轴承装置的润滑腔在液体方面与叶轮腔隔开，叶轮在所述 叶轮腔内旋转。那么，润滑腔耦联转子腔。因此，转子腔为用于润滑剂的贮液器。那么，没 有输送液体用作润滑液体。可替代的是，提供内部的润滑剂循环。因此，也在磨蚀性的输送 液体的情况下，能够达到轴承装置的有效的润滑。那么特别提出，轴元件具有至少一个通道，通过所述通道，液体能够从润滑腔流向 转子腔，转子在所述转子腔内旋转。轴元件尤其具有相应的空管，以便允许液体从润滑腔流 向转子腔。为此能够利用来自转子腔的润滑剂液体，以便润滑相应的轴承装置。该润滑剂 液体在液体方面与叶轮腔隔开，使得阻止磨蚀性的颗粒渗入润滑腔内，其中确保轴承装置 的有效的液体润滑。尤其是至少一个轴承壳朝着叶轮腔密封，以便阻止输送液体渗入润滑腔内，并且 因此也阻止输送液体渗入转子腔内。那么有利的是，至少一个轴承壳具有通道，通过所述通道可将通过在轴承体上的 缝隙绕流轴元件的液体供给轴元件的至少一个通道。因此允许用于转子腔和润滑腔之间的 润滑剂流动的循环，以便引起轴承装置的有效的液体润滑。那么此外有利的是，通过在转子腔内旋转的转子形成摩擦泵(Friktionspumpe)， 所述摩擦泵促使润滑剂流通过润滑腔。该摩擦泵产生必需的压差，以便使来自转子腔的润 滑剂通过在轴承装置上的润滑腔。在一个实施例中，用于轴承体的支架安装在用于旋转的系统的固有频率的调节元 件上。该调节元件提供振动脱耦。调节元件例如构成为橡胶轴承。通过相应的选择能够影 响固有频率。因此，另一方面能够优化噪音形成。尤其是通过调节元件，可将最低的频率调到低于600Hz的值，并且尤其是将其调 到远低于600Hz的值。在一个实施例中，设有另一个分隔元件，所述分隔元件设置在叶轮和用于轴承体 的支架之间，并且所述分隔元件具有中间孔，通过所述中间孔可用流体加载轴承体。分隔元件设置成，使得流体可脱离循环泵的高压区域。在轴承体周围的区域内存在低压区。因此， 流体能够喷射在轴承体上。因此，例如当输送液体含有高的气体比例时，获得有效的润滑， 并且尤其实现应急润滑。尤其是在另一个分隔元件和支架之间形成至少一个流体通道，并且在另一个分隔 元件上设置有至少一个孔，所述孔指向叶轮腔的高压区域。因此，流体能够脱离高压区域， 并且喷射到轴承体上，以便允许有效的润滑和尤其是应急润滑。在一个实施例中，在转子上设置有叶片结构。因此，在转子腔内通过转子的旋转产 生压差，所述压差导致作用在转子上的机械的轴向力。该轴向力沿定子的方向定向，并且造 成在轴向方向上的保持力分量。该保持力分量增加了在轴承装置上的用于转子的轴向保持 力。原则上，在循环泵工作时的动压力尤其是在高的输送高度的情况下导致叶轮从轴承体 抬升。通过在转子上的叶片结构克服抬升。在一个实施例中，设有安装在轴承体上的第一轴承壳和安装在轴承体上的第二轴 承壳，其中第一轴承壳抗扭地与叶轮连接，并且第二轴承壳抗扭地与转子连接。因此，转子 能够直接支撑在球凸形的轴承体上，并且叶轮能够直接支撑在球凹形的轴承壳上。这能够 按照设计具有不同的优点。因此例如能够产生用于阻止叶轮的抬升的附加的机械的保持 力，或者能够完全阻止叶轮的抬升。第一轴承壳和第二轴承壳尤其设置在轴承体的相对的极区域上。因此，由转子和 叶轮组成的组合体在一定程度上在轴承体上夹紧。那么，尤其是轴元件的穿过轴承体的部分区域在第一轴承壳和第二轴承壳之间延 伸。因此能够实现具有隔开的、相对的球形的滑动面的轴承装置。此外有利的是，轴承元件穿过第一轴承壳和第二轴承壳。因此轴元件能够以有效 的方式与转子和叶轮抗扭地连接。在一个实施形式中，第二轴承壳通过弹簧装置支撑在转子上。在此，弹簧装置朝定 子的方向施加附加力，也就是说，第二轴承壳预张紧。因此起到用于阻止叶轮的抬升的附加 的机械的保持力的作用。在可替代的实施形式中，第一轴承壳通过弹簧装置支撑在叶轮上。在这种情况下， 通过第二轴承壳和轴承体的相应的极区域形成主轴承，通过所述主轴承，转子可旋转地安 装。第二轴承壳“从下面”作用在轴承体上，也就是说，作用在位于与固定在叶轮上的第一轴 承壳直接接触的极区域对面的极区域上。因此阻止叶轮的抬升。第一轴承壳确保叶轮-转 子组合体在轴承体上夹紧，并且在启动、停止和静止时且通常在动压力小于沿定子方向作 用的磁性保持力的情况下，支承由转子和叶轮组成的系统。在此，弹簧装置允许简单的可制 造性，其中允许较大的公差。能够提出，在凹部的壁部和轴元件之间凹部内设置有密封件。在此，密封件原则上 能够设置在轴元件上，并且尤其是与轴元件一起旋转，或者密封件能够设置在凹部的壁部 上，并且轴元件能够反向于该密封件旋转。混合形式也是可能的，在所述混合形式中，密封 件可通过轴元件携带，并且在此以平均小于轴元件的旋转速度的旋转速度旋转。通过这样 的密封件能够进一步密封转子腔；那么，没有液体能够从叶轮腔或润滑腔通过在凹部的壁 部和轴元件之间的缝隙进入转子腔。也可能的是，凹形的轴承壳具有相对于用于轴元件的凹部的密封区域。因此，叶轮腔通过轴承壳与转子腔液密地隔开。这能够防止液体从用于润滑轴承装置的叶轮腔渗入凹 部内，并且因此防止渗入转子腔内。相应地，轴承壳具有内边缘，所述内边缘具有密封作用。 该内边缘-边缘区域至多不完全地被润滑。但是，仅能够在凸形的轴承体上的接触面上导 致磨损，并且因此形成朝着凹部的足够地密封的封闭元件。


优选的实施形式的下面的说明用于结合附图详细阐述本发明。附图示出图1示出根据本发明的循环泵的第一实施例的示意的剖视图；图2示出根据图1的实施例的变形方案；图3示出根据图1的实施例的另一个变形方案；图4示出根据图1的实施例的另一个变形方案；图5示出根据图1的循环泵的另一个变形方案；图6示出根据本发明的循环泵的第二实施例的示意的剖视图；图7示出根据本发明的循环泵的第三实施例的示意的剖视图；图8示出根据本发明的循环泵的第四实施例的示意的剖视图；图9示出根据本发明的循环泵的第五实施例的示意的剖视图；图10示出根据本发明的循环泵的第六实施例的示意的剖视图；以及图11示出根据图1的实施例的另一个变形方案。
具体实施例方式在图1中以示意的剖视图示出的且在那里用10表示的根据本发明的循环泵的实 施例包括具有定子14和转子16的电动机12。转子16可围绕旋转轴线18转动(旋转)。转子16尤其是产生磁场的。为此，转子16包括一个或多个磁性元件20，并且尤其 是永磁性元件。定子14包括一个或多个线圈绕组(在图中未示出)。例如在定子14上产 生随时间变化的磁场，并且因此在转子16和定子14之间的磁场也发生变化，从而驱动转子 16的旋转运动。定子14和转子16配设有分隔帽22，所述分隔帽使定子14与转子16液密地隔开。 分隔帽22具有球形的区域M。分隔帽例如具有被切去的球壳的形状。转子16同样构成球形且具有球形的区域沈，所述区域面向分隔帽22的球形的区 域对。缝隙(气隙) 位于转子16的球形的区域沈和分隔帽22之间。转子16可在转子腔30内旋转，其中转子腔30位于分隔帽22的内腔中。转子腔30向上通过分隔元件32限定。分隔元件32支撑在分隔帽22上，并且例 如与该分隔帽连接。那么在此，如在下面还将详细地阐述，在分隔元件32的在分隔帽22上 的支撑区域上设置有例如为0型环形式的密封件。转子腔30构成为相对于循环泵10的轴向轴线34旋转对称。当转子16不倾斜时， 那么旋转轴线18与轴向轴线34重合。分隔元件32构成为用于球凸形的轴承体的支架36。为此，支架36包括孔40，所 述孔处于与轴向轴线34同心。在该孔内安装有轴承体38。轴承体38尤其为轴承球，所述 轴承球例如由陶瓷材料制成。轴承球在分隔元件32的孔40内保持在赤道平面42内。CN 102084135 A
说明书
6/12 页轴承体38具有(中央的)凹部(孔)44，所述凹部在(相对于赤道平面4 相对 的极46a、妨b之间延伸。轴元件48穿过凹部44。该轴元件48尤其构成为圆柱形。凹部44构成为空心圆 柱形。轴元件48通过连接区域50与转子16抗扭地连接。轴元件具有位于凹部44内的区 域。轴元件的另一个区域52在凹部44上方伸出。轴承体38通过支架36相对于循环泵10的壳体M抗扭地保持。轴元件48可旋 转地穿过凹部44。在转子16相对于定子14旋转并且因此也相对于壳体M旋转时，轴元件 48的位于凹部44内的区域相对于凹部44围绕旋转轴线18旋转。在凹部44的壁部56和轴元件48之间形成缝隙58。在此，轴元件48的外径小于 凹部44的内径。缝隙58的缝隙宽度通过在该内径和该外径之间的差值来设定。在一个实施形式中，缝隙宽度选择为，使得在转子16的相对于轴向轴线34的最大 可能的或允许的倾斜位置上，轴元件48不接触壁部56，并且转子16预先碰撞。在下面结合 图11阐述变形方案。在所述变形方案中轴元件具有凹陷区域。缝隙58的缝隙宽度尤其至少为0. 5mm。在转子腔30的上方通过壳体M限定地形成叶轮腔60。在该叶轮腔60内，可旋转 地设置有叶轮62，其中叶轮62的旋转轴线为旋转轴线18。叶轮62抗扭地与轴元件48的区域52连接。此外，在叶轮62上抗扭地安装有轴承壳64，所述轴承壳具有球凸形的区域66。借 助凸形的区域66，轴承壳64在极46b的区域内安置在轴承体38上。轴承壳64例如由石墨制成。轴元件48通过相应的凹部贯穿轴承壳64。轴承壳64在凹形的区域66内构成球形(构成为空心球部分)。凹形的区域66形 成球形的滑动面68。轴承壳64通过例如包括轴承壳64的连接元件70抗扭地与叶轮62连接。在连接 元件70的底部和轴承壳64之间形成环形通道72，所述环形通道延伸至轴元件48的区域 52。至少近似平行于轴向轴线34定向的一个或多个通道74通入环形通道72。在该通 道74上连接有通入叶轮62的空腔78的一个或多个通道76。通过环形通道72和通道74、76提供流动路径，通过所述流动路径，液体能够沿着 滑动面68流入空腔78内。因此提供润滑腔80。轴承体38连同轴承壳64形成轴承装置 82，通过所述轴承装置，转子16相对于定子14可旋转地安装。通过润滑腔80，轴承装置82 通过应由循环泵10输送的输送液体润滑。分隔元件32将转子腔30与润滑腔80隔开。叶轮腔60通过分隔元件32与转子 腔30隔开。在通过叶轮的旋转输送液体时，液体不通过缝隙观泵入。因此避免了磁性颗 粒沉积在缝隙观内并且导致阻塞的问题。通过润滑腔80的润滑剂输送单独地通过叶轮腔60进行，而叶轮腔30不参与。原则上，在循环泵10中，液体能够经由环形通道72进入凹部44内。但是因为液 体处于与缝隙观内的液体相同的压力水平，所以少量的磁性颗粒能够渗入转子腔30内。分隔元件32由具有导热能力的材料制成，并且尤其是由金属材料制成，以便热量能够从定子14经由转子腔30排入叶轮腔60，并且从那里借助于输送液体排出。在一个实施例的变形方案中，分隔元件32设有面向叶轮腔60的肋结构84。肋结 构84增加分隔元件32的表面积，并且因此增加散热面积。也可能的是，肋结构沿转子腔30 的方向设置。原则上有利的是，缝隙观用液体填充，以便允许朝着分隔元件32的较高的热传 导。转子腔30例如被预填充(例如用水-乙二醇混合物)。根据本发明的解决方案如下起作用当转子加载有电流时，该转子16通过与定子14的电磁转换作用被电动驱动。转 子围绕旋转轴线18旋转。通过轴元件48，叶轮62与转子16抗扭地连接，使得通过转子旋 转驱动叶轮62，并且因此产生相对于液体输送的压差。转子16通过轴承装置82可旋转地安装。轴元件48贯穿轴承体38。轴承体38位 于轴承壳64和与转子16的连接区域50之间。转子16在一定程度上从上面支撑在轴承装 置82上。通过贯穿轴承体38的轴元件48，允许这个“从上面的”支撑。因此可能的是，通过分隔元件32使转子腔30与润滑腔80液密地隔开，或者至少 隔开成，使得阻止磁性颗粒(所述磁性颗粒能够包含在输送液体中)渗入转子腔30内。通 过分隔元件32，润滑腔80与叶轮腔60以直接流体作用的方式接触，并且不以直接流体作用 的方式与转子腔30接触。因此，润滑剂(输送液体)不必流入缝隙观内。输送液体(润滑剂)不再可能至少“不受约束地”流过缝隙28。因此，磁性颗粒也 不再沉积在转子16上，或者极大地阻止了该沉积。转子16和轴承装置82形成组合体。在转子更换时，更换由转子和轴承装置组成 的总的组合体。润滑剂流过润滑腔80，并且在此引起由于叶轮62的旋转而产生的压差。在图1中 通过箭头表示润滑剂流。该润滑剂流避开转子腔30。在循环泵10的在图2中以剖视图示意地示出的一个变形方案中，其中对于相同的 元件使用相同的附图标记，在壁部56和轴元件48之间的凹部44内设置有密封件86，所述 密封件完全阻断输送液体(并且因此也阻断润滑剂)从润滑腔80或叶轮腔60流入转子腔 30。在所示实施例中，密封件86设置在轴元件48上且例如设置在赤道平面42附近。 在此，密封件86构成为，使得轴元件48围绕旋转轴线18的旋转是可能的，其中密封件与轴 元件48 —起旋转，并且尤其是抗扭地设置在该轴元件上。当应该达到转子腔30的完全的液体密封时，那么分隔元件32页最好通过例如为 0形环形式的密封件88相对于分隔帽22设置，以便在该区域内不允许液体通过。为了保持在相应的循环泵工作时的良好的散热，那么在转子16内的缝隙观和所 有其它间隙通过例如水-乙二醇混合物的液体预填充。在图3中示意地示出的另一个变形方案中，在凹部44内设置有固定的密封件90， 所述密封件固定在壁部56上。轴元件48可相对于该密封件旋转。在其他方面，根据图2和3的循环泵如根据图1的循环泵一样运转。在循环泵10的在图4中示意地示出的另一个变形方案中，其中对于相同的元件使 用相同的附图标记，替代液密地设置和构成的分隔元件32，设有具有从叶轮腔60至转子腔30的一个或多个孔94的分隔元件92。在此，孔94的直径足够地小，使得具有确定的临界 尺寸的磁性颗粒不能够渗入转子腔30内。这样的孔94的直径例如最大为0. 3mm,并且该直 径尤其最大为0. 2mm。孔94例如通过激光加工制造。通过孔94，允许输送液体的进入，并且因此允许转子腔30的输送液体填充(首次 填充)。因此，能够实现改善的冷却效果，以便能够从转子16中更好地散热。此外，那么转 子腔30的工厂预填充不是必须的。孔94优选设置在叶轮腔60和转子腔30之间的压差降到最低的地方。例如一个 或多个孔94设置在轴承体38附近。也可能的是，在分隔元件92上设置有较大的孔，在所述孔上又设置有过滤掉较大 的磁性颗粒(例如尺寸为0.2mm或更大的磁性颗粒)的过滤元件。在其他方面，循环泵如上所述地运转。在循环泵10的在图5中示意地示出的另一个变形方案中，分隔元件32通过调节 元件96安装在分隔帽22上，或者直接设置在定子14上。调节元件96用于影响由转子16 和叶轮62组成的旋转系统的固有频率。调节元件96例如为环形的橡胶轴承。其用于使分 隔元件32与定子14分离，并且尤其是振动脱耦。通过相应地选择调节元件96，能够达到噪音优化。例如能够使主固有频率明显低 于 600Hz ο在此，原则上可能的是，也可通过分隔元件92的相应的构造来影响固有频率。例 如能够通过加肋来加固分隔元件92。通过调节元件96能够有针对性地影响循环泵10的固有频率，并且使其至少相对 于最强的固有模式处于希望的范围内。根据本发明的循环泵的在图6中以剖视图示意地示出的且在那里用98表示的第 二实施例包括转子和定子，所述转子和定子原则上与在循环泵10中的转子和定子相同地 构成。对于相同的元件使用相同的附图标记。轴承装置设有轴承体38，所述轴承体具有连 续的凹部44。该轴承体38通过支架36保持，所述支架使转子腔30与叶轮腔60隔开，并且 尤其是液密地隔开。轴元件100穿过凹部44，所述轴元件与转子16抗扭地连接。此外，轴元件100与 叶轮抗扭地连接，其中该构造原则上与结合循环泵10相关的所述的构造相同。相应的轴承装置包括凹形的轴承壳104，所述轴承壳安置在轴承体38上。在轴元件100上设置有通道106，所述通道平行于轴元件100的纵向延伸方向。在 通道106的区域内，轴元件100具有空腔。通道106通入转子腔30，其中通道通入为转子腔30的部分腔的空腔108内。另一方面，轴承壳104通过连接元件110保持在叶轮102上。在此，连接元件110 构成为，使得用于液体润滑相应的轴承装置的润滑腔112不以流体作用的方式与叶轮腔60 连接。在轴承壳104内设置有一个或多个通道114，所述通道至少近似轴向地定向。它们 沿一个方向通入轴承壳104的表面区域，借助所述表面区域该轴承壳安置在轴承体38上。 通道114的其它端通入环形腔116内，其中另一方面，环形腔以流体作用的方式与轴元件 100内的通道106连接。替代环形腔116，也能够设有多个通道，所述通道使轴元件106的通道106与通道114连接。轴承壳104具有球形的区域118，所述区域设置在叶轮腔60和通道114的开口区 域之间。该球形的区域118构成为，使得通道114相对于叶轮腔60流体密封地隔开，也就 是说，球形的区域118构成为密封区域。此外，轴承壳104具有球形的区域120，所述区域在通道114的开口区域和位于轴 元件100的凹部44和外轮廓之间的缝隙58之间延伸。通过该球形的区域120形成用于作 为润剂的输送液体的流动路径。在轴元件100的凹部44和外轮廓之间的缝隙观通入转子腔30的区域122内。因 此，来自转子腔30的润滑液能够渗入缝隙58内。润滑腔112与叶轮腔60分离。这能够实现轴承装置的与输送介质的运送隔开的 “内部润滑”。通过转子16的旋转，在转子腔30内形成摩擦泵。为此，分隔元件32通过密封件 24密封，使得不能够进行与叶轮腔60之间的液体交换。通过摩擦泵(Reibungspumpe)在缝隙58的区域内获得压力P1，所述压力大于空腔 108内的压力p2。因此，润滑剂(液体)运动。该润滑剂通过缝隙观渗入凹部44，并且通 过球形的区域120和通道114渗入环形腔116。然后，润滑剂通过通道106流入空腔108。 另一方面，空腔108以流体作用的方式与缝隙58连接。因此产生流动循环，在所述流动循 环中，润滑液体在轴承壳104和轴承体38之间被输送，其中由于球形的区域118的构造，不 能够进行与叶轮腔60的交换。因此也防止磁性颗粒渗入转子腔30内，或者防止磨蚀性的颗粒渗入润滑腔内。为了构成内部的润滑剂循环，需要例如通过水-乙二醇混合物首次填充。在其他方面，循环泵98如循环泵10 —样运转。根据本发明的循环泵的在图7中以剖视图示意地示出的且在那里用1 表示的第 三实施例原则上与循环泵10相同地构成。对于相同的元件使用相同的附图标记。在分隔元件32的上方设置有例如为隔板形式的另一个分隔元件128。该另一个分 隔元件1 依照分隔元件32的形状，其中其不接触轴承体38。在轴承体38的区域内，分隔 元件1 具有围绕轴承体38的区域130。在此，区域130围绕分隔元件128的中间孔132， 通过所述中间孔，轴承体38可用流体加载，并且尤其是喷射。在另一个分隔元件1 和分隔元件32 (所述分隔元件形成用于轴承体38的支架) 之间形成(至少)一个流体通道134。尤其是在分隔元件1 和分隔元件132之间的间隙 形成相连的流体通道。一个或多个孔136设置在分隔元件1 上且设置在外部区域内，通过所述孔达到 在至少一个流体通道134和叶轮腔60之间的流体作用的连接。通过孔136，输送液体能够 渗入至少一个流体通道134内。孔136设置在输送液体内的压力大于轴承体38周围的压力的区域内。因此如上 所述，能够达到在轴承壳104和与分隔元件32的连接区域之间用输送液体直接加载轴承体 38。因此能够实现应急润滑，或者能够改善相应的轴承装置的润滑。当输送液体含有高的 气体比例时，也能够实现润滑，因为可喷射作为润滑剂的输送液体。在其他方面，循环泵1 如循环泵10 —样运转。
根据本发明的循环泵的在图8中示意地示出的且在那里用138表示的第四实施例 原则上与循环泵10相同地构成。对于相同的元件使用相同的附图标记。循环泵138与循环泵10的不同之处在于转子的构造。设有转子140，所述转子具 有带有叶片结构144的区域142。在此，叶片结构144设置在分隔元件32下方，并且面向该 分隔元件。叶片结构144包括多个翼型材或肋，所述翼型材或肋借助转子140在转子腔30内 的旋转而旋转。相应的型材构成为，使得叶片结构144影响作用在由叶轮62和转子140组 成的组合体上的轴向力。通过叶轮62在叶轮腔60内旋转，输送液体在叶轮62上施加轴向作用的液压力， 所述力远离定子14地定向。该力具有使轴承壳64从轴承体38上抬升的趋势。原则上，在 较大的输送压头的情况下，存在叶轮62抬升的危险。在转子140的以流体作用的方式相连的空腔内存在液体。在此能够为输送液体， 所述输送液体在工作期间逐渐地渗入，并且引起填充，或者能够为预填充。通过在转子140 上的叶片结构144，在转子腔30内实现压力升高，所述压力升高产生沿轴向方向的保持力 分量，其中轴向力作用在定子14上。因此，除了在转子16和定子14(并且尤其是定子14 的铁部分)之间的磁性保持力外，通过转子叶片产生降低抬升危险的机械的保持力。在其他方面，循环泵138如上所述地运转。根据本发明的循环泵的在图9中以剖视图示意地示出的且在那里用146表示的第 五实施例包括具有凸形的轴承体的轴承装置148。对于相同的元件使用相同的附图标记。 因此，轴承体用38表示。在第一极区域150a处，球凹形的第一轴承壳152安装在轴承体38 上。第一轴承壳152在叶轮腔60内定位，所述叶轮腔原则上与循环泵10的叶轮腔60相同 地构成。叶轮62在该叶轮腔60内旋转。轴承体38具有凹部44，轴元件IM穿过所述凹部，所述轴元件与叶轮62抗扭地连接。叶轮腔60与转子腔156隔开，转子158可旋转地设置在所述转子腔内。相当于循 环泵10的分隔元件32的分隔元件32使转子腔156与叶轮腔60隔开。其也保持凸形的轴 承体38。在转子腔156内设置有球凹形的第二轴承壳160，所述第二轴承壳支撑在凸形的 轴承体38的第二极区域150b上。在此，第一极区域150a和第二极区域150b轴向相对。轴元件巧4贯穿第二轴承壳160的凹部162，并且与转子158抗扭地连接。第二轴承壳160通过弹簧装置164支撑在转子158上。弹簧装置164尤其通过盘 形弹簧或者通过盘形弹簧组形成。盘形弹簧具有的优点是，可限定地设置其特征曲线。弹簧装置164构成为，使得其在第二轴承壳160上朝定子(在图9中未示出)的 方向施加预张力。在图9中通过附图标记168示出力方向。第二轴承壳160通过连接元件170抗扭地保持在转子158上。连接元件170例如 构成为杯状，并且第二轴承壳160固定在连接元件170的内腔中。在连接元件170和第二 轴承壳160的背离第二轴承壳的球形区域的背面之间形成环形通道172，所述环形通道以 流体作用的方式与轴元件巧4和凹部44的壁部56之间的缝隙28连接。一个或多个通道174从环形元件172穿过连接元件170进入转子腔156的空腔176内。因此，环形通道172以流体作用的方式与转子腔156连接。构成为凹形的第一轴承壳152具有球形的滑动面，通过所述滑动面，第一轴承壳 安装在球凸形的轴承体38上。输送液体用作用于该支承的润滑剂，其中润滑剂路径与结合 循环泵10所述的润滑剂路径相同。第二轴承壳160同样具有凹形的球形滑动面，借助所述滑动面，第二轴承壳安装 在凸形的球形轴承体38的第二极区域150b上。该支承通过来自转子腔156的作为润滑剂 的液体润滑，所述润滑剂能够沿流动路径流过缝隙观。弹簧装置164设置成，使得其沿定子的方向施加例如在ION的数量级内的预张力。 该预张力为轴向保持力的部分，所述保持力在大的输送压头的情况下阻止叶轮62的抬升。 通过设有弹性的弹簧装置164，轴承体38不固定地“刚性地”在第一轴承壳152和第二轴承 壳160之间夹紧，而是实现轴向的挠性。因此，使安装变得容易，并且降低用于循环泵146 的制造的公差要求。根据本发明的循环泵的在图10中以剖视图示意地示出的且在那里用178表示的 第六实施例包括具有球形的轴承体38的轴承装置180，在所述轴承体上，第一凹形的轴承 壳184安置在第一极区域18 内。在相对的第二极区域182b上设置有凹形的第二轴承壳 186，所述轴承壳在轴承体38上滑动。第二轴承壳186抗扭地与转子188连接。与转子188抗扭地连接有轴元件190， 所述轴元件穿过轴承体38内的凹部44，第一轴承壳184穿过所述凹部，并且抗扭地与叶轮 192连接。另一方面，叶轮可在叶轮腔60内旋转。第一轴承壳184抗扭地与叶轮192连接。在此，第一轴承壳184通过弹簧装置194 支撑在叶轮192上。弹簧装置194尤其包括盘形弹簧或盘形弹簧组。在第一轴承壳184和 叶轮192之间的距离可通过弹性的弹簧装置194变化。转子188的通过第二轴承壳186在凸形的轴承体38上的支承形成用于转子188 的旋转支承的主支架。通过这个支撑阻止叶轮192的相对于转子188的抬升。通过第一轴 承壳184的支承施加反作用力，所述反作用力轴向固定转子188的位置，并且因此也轴向固 定叶轮192的位置。通过借助于第一轴承壳184和轴承体38形成的轴承，能够在液压力小 于磁性保持力的情况下支承由转子188和叶轮192组成的系统。在此，磁性保持力沿定子 14的方向作用。这在启动、停止和静止时是特别重要的。通过第二轴承壳186和轴承体38的第二极区域182形成的部分轴承完全阻止叶 轮192沿轴向方向抬升。因此，实现机械的抬升保护，使得不再需要用于阻止抬升的磁性保 持力。磁性保持力与在垂直于旋转轴线18径向方向和磁性保持力的作用方向之间的正 弦α成比例，所述磁性力另一方面通过定子和转子188之间的相互作用来确定(在图10 中未示出定子)。因此上述主轴承引起轴向保持力，所以角α原则上能够任意小地选择。转矩与余弦α成比例。当选择小的角α时，那么获得高的转矩。因此，通过循环泵178能够实现高的转矩，其中以防叶轮192抬升。通过借助于第一轴承壳184的“反向支承”，轴向固定转子188，并且因此轴向固定 叶轮192。另一方面，弹簧装置194允许安装变得容易，并且保持低的公差要求。原则上，通过液体进行轴承装置180的润滑，所述液体通过相应的通道和缝隙可提供给轴承装置180的滑动面。循环泵的在图11中示意地示出的且在那里用196表示的变形方案包括轴元件 198，所述轴元件具有轴向隔开的凹陷区域200、202。凹陷区域200、202通过与轴元件198 的轴线同轴的环形的凹部形成。在凹陷区域202的区域内，轴元件198的直径比在凹陷区 域202外的直径小(并且尤其小于在轴元件198的维语凹陷区域200和202之间的那个部 分内的直径)。轴元件198从相应的出口区域204和206内的轴承体38中露出。在轴承体38上 的凹部44分别具有环形的棱边208、210。凹陷区域200、202分别设置成，在轴元件108的出口区域204、206处位于棱边208 或210对面。在棱边208、210上，轴承体38，尤其是当其为陶瓷体时，是特别易碰坏的。通过凹 陷区域200、202避免，在转子16倾斜时，轴元件198撞在易碰坏的棱边208、210上。能够达到，在与棱边208、210具有足够的距离的区域内，轴元件198撞在凹部44 的壁部56上。在这个也能够应用于所有其它所述的循环泵的实施形式中，可能的是，通过轴元 件198的在凹部44的碰撞来限制转子60的倾斜。在实施形式的变形方案中设有轴承壳212(图11)，所述轴承壳具有朝着凹部44的 边缘区域214，所述边缘区域具有朝着凹部44的密封作用。因此，液体不能够从叶轮腔渗入 凹部44内，并且因此也不能够渗入转子腔30内。通过该区域214 (内边缘)，轴承壳212在轴承球38上滑动。该边缘区域214只能 够在轴承球38的球形接触面上磨损。那么，当不存在润滑或仅存在少量润滑时，边缘区域 也形成朝向凹部44且因此朝向转子腔30的相对密封的封闭元件。边缘区域214形成用于液体密封转子腔30与叶轮腔60在凹部44上的界线的连 续的区域。在图11中示意地示出用于作为用于相应的轴承装置的润滑剂的输送液体的流动 路径216。润滑剂在轴承球38和轴承壳212的外部区域之间流入一个或多个通道218。边 缘区域214提供相对于凹部44的密封。在其他方面，循环泵196如上所述地运转。
权利要求
1.一种循环泵，包括定子(14)；转子(16 ； 140 ；158 ； 188)；带有凸形的轴承体(38) 和至少一个凹形的轴承壳(64 ；104 ；152 ； 160 ；184,186 ；212)的轴承装置(82 ； 148 ；180)， 通过所述轴承装置(82 ； 148 ；180)，所述转子(16 ； 140 ；158 ； 188)可旋转地安装；以及叶轮 (62 ；102 ； 192)，所述叶轮(62 ；102 ；192)抗扭地与所述转子(16 ； 140 ；158 ；188)连接，其特征在于，轴元件(48 ； 100 ；154 ；190 ； 198)抗扭地与所述转子(16 ； 140 ；158 ； 188) 连接且抗扭地与所述叶轮(62 ；102 ； 192)连接，并且所述轴元件(48 ； 100 ；154 ；190 ； 198) 穿过所述轴承体(38)，并且能够相对于所述轴承体(38)旋转。
2.如权利要求1所述的循环泵，其特征在于，所述轴承体(38)具有凹部(44)，所述轴 元件(48 ； 100 ；154 ； 190 ；198)定位在所述凹部(44)内。
3.如权利要求2所述的循环泵，其特征在于，所述轴元件(48； 100 ；154 ； 190 ； 198)具有 最大外径，所述最大外径小于所述凹部G4)的最小内径。
4.如权利要求2或3所述的循环泵，其特征在于，所述轴元件(198)在通过所述凹部 (44)的出口区域O04;206)的区域内具有带有减小的直径的凹陷区域O00;202)。
5.如前述权利要求中任一项所述的循环泵，其特征在于，所述轴元件(48； 100 ；154 ； 190； 198)至少在部分区域内构成为圆柱形。
6.如前述权利要求中任一项所述的循环泵，其特征在于，所述轴承体(38)设置在固定 在所述叶轮(62 ；102 ； 192)上的轴承壳(64 ； 104 ；152 ； 184)和所述轴元件(48 ； 100 ；154 ； 190 ； 198)的在所述转子(16 ； 140 ；158 ； 188)上的固定区域之间。
7.如前述权利要求中任一项所述的循环泵，其特征在于，所述轴承体(38)通过支架 (36)抗扭地保持，所述支架(36)面向所述叶轮(62 ；102 ；192)地设置在所述转子(16 ； 140 ； 158 ； 188)上方。
8.如前述权利要求中任一项所述的循环泵，其特征在于，设有转子腔(30)，所述转子 (16 ； 140 ；158 ；188)可旋转地设置在所述转子腔(30)内，并且设有叶轮腔(60)，所述叶轮 (62 ；102 ；192)可旋转地设置在所述叶轮腔(60)内，其中所述转子腔(30)和所述叶轮腔 (60)通过分隔元件(32)相互隔开。
9.如权利要求8所述的循环泵，其特征在于，所述分隔元件(32)设置在所述轴承体 (38)的高度上。
10.如权利要求8或9所述的循环泵，其特征在于，所述分隔元件(32)构成为用于所述 轴承体(38)的支架(36)。
11.如权利要求8至10中任一项所述的循环泵，其特征在于，与所述叶轮(62；102 ； 192)抗扭地连接的且安装在所述轴承体(38)上的所述轴承壳(64 ； 104 ；152 ；184 ；212)在 轴向方向方面设置在所述分隔元件(3 和所述叶轮阳2 ；102 ； 192)之间。
12.如权利要求8至11中任一项所述的循环泵，其特征在于，所述分隔元件(32)使所 述转子腔(30)脱离所述轴承装置(8 的润滑腔(80)，通过所述润滑腔(80)输送用于在所 述循环泵工作时进行润滑的液体。
13.如权利要求8至12中任一项所述的循环泵，其特征在于，所述分隔元件(32)液密 地构成，或者最多在所述叶轮腔(60)和所述转子腔(30)之间具有孔，所述孔的直径最大为 0. 3mmο
14.如权利要求8至13中任一项所述的循环泵，其特征在于，所述分隔元件(32)具有肋结构(84)。
15.如权利要求8至14中任一项所述的循环泵，其特征在于，在所述分隔元件(32)和 围绕所述转子(16)的分隔帽0 之间设置有至少一个密封件(88)。
16.如权利要求8至15中任一项所述的循环泵，其特征在于，所述转子腔(30)用液体预填充。
17.如前述权利要求中任一项所述的循环泵，其特征在于，设有用于所述轴承装置的润 滑腔(112)，所述润滑腔(11 在流体方面与叶轮腔(60)隔开，所述叶轮(10 在所述叶轮 腔(60)内旋转。
18.如权利要求17所述的循环泵，其特征在于，所述轴元件(100)具有至少一个通道 (106)，通过所述通道(106)，液体能够从所述润滑腔(11 流向所述转子腔(30)，所述转子 (16)在所述转子腔(30)内旋转。
19.如权利要求17或18所述的循环泵，其特征在于，至少一个轴承壳(104)朝着所述 叶轮腔(60)密封。
20.如权利要求18或19所述的循环泵，其特征在于，所述至少一个轴承壳(104)具 有通道(114、116)，通过所述通道(114、116)能够将流过在所述轴承体(38)和所述轴元件 (100)上的缝隙08)的液体供给所述轴元件(100)的至少一个通道(106)。
21.如权利要求17至20中任一项所述的循环泵，其特征在于，通过在所述转子腔(30) 内旋转的所述转子(16)形成摩擦泵，所述摩擦泵促使润滑剂流入所述润滑腔(112)。
22.如前述权利要求中任一项所述的循环泵，其特征在于，用于所述轴承体(38)的支 架(32)安装在用于旋转的系统的固有频率的调节元件(96)上。
23.如权利要求22所述的循环泵，其特征在于，通过所述调节元件(96)，将最低的频率 调到低于600Hz。
24.如前述权利要求中任一项所述的循环泵，其特征在于，设有另一个分隔元件 (1 )，所述分隔元件(128)设置在所述叶轮(6 和用于所述轴承体(38)的支架(36)之 间，并且所述分隔元件(128)具有中间孔(132)，通过所述中间孔(13 能够用流体加载所 述轴承体(38)。
25.如权利要求M所述的循环泵，其特征在于，在所述另一个分隔元件(128)和所述支 架(36)之间形成至少一个流体通道(134)，并且在所述另一个分隔元件(128)上形成至少 一个孔(136)，所述孔(136)指向叶轮腔(60)的高压区域。
26.如前述权利要求中任一项所述的循环泵，其特征在于，在所述转子GO)上设置有 叶片结构(144)。
27.如前述权利要求中任一项所述的循环泵，其特征在于，设有安装在所述轴承体 (38)上的第一轴承壳(152 ； 184)和安装在所述轴承体(38)上的第二轴承壳(160 ；186)， 其中所述第一轴承壳(152 ； 184)抗扭地与所述叶轮(62 ； 192)连接，并且所述第二轴承壳 (160 ；186)抗扭地与所述转子(158 ；188)连接。
28.如权利要求27所述的循环泵，其特征在于，所述第一轴承壳(152;184)和所述第 二轴承壳(160 ；186)支撑在所述轴承体(38)的相对的极区域(150a、150b ； 182aU82b)上。
29.如权利要求27或观所述的循环泵，其特征在于，所述轴元件(1 ;190)的穿过所 述轴承体(38)的部分区域在所述第一轴承壳(152 ； 184)和所述第二轴承壳(160 ； 186)之间延伸。
30.如权利要求27至四中任一项所述的循环泵，其特征在于，所述轴承元件(154; 190)穿过所述第一轴承壳(152 ； 184)和所述第二轴承壳(160 ；186)。
31.如权利要求27至30中任一项所述的循环泵，其特征在于，所述第二轴承壳(160) 通过弹簧装置(164)支撑在所述转子(158)上。
32.如权利要求31任一项所述的循环泵，其特征在于，所述弹簧装置(164)朝所述定子 (14)的方向施加附加力。
33.如权利要求27至30中任一项所述的循环泵，其特征在于，所述第一轴承壳(184) 通过弹簧装置(194)支撑在所述叶轮(19 上。
34.如权利要求2至33中任一项所述的循环泵，其特征在于，在所述凹部04)和所述 轴元件(48)中设置有密封件(86 ；90)。
35.如权利要求2至34中任一项所述的循环泵，其特征在于，所述至少一个轴承壳 (212)具有相对于用于所述轴元件(198)的所述凹部04)的密封区域014)。
全文摘要
为了提供一种循环泵，所述循环泵包括定子(14)；转子(16、140、158、188)；带有凸形的轴承体(38)和至少一个凹形的轴承壳(64、104、152、160、184、186、212)的轴承装置，通过所述轴承装置，所述转子可旋转地安装；叶轮(62、102、192)，所述叶轮抗扭地与所述转子连接，所述循环泵具有改进的润滑可能性，并且/或者在所述循环泵中能够以有效的方式阻止所述叶轮的轴向抬升，提出，轴元件(48、100、154、190、198)抗扭地与所述转子连接且抗扭地与所述叶轮连接，并且所述轴元件穿过所述轴承体，并且可相对于所述轴承体旋转。
文档编号F04D29/046GK102084135SQ200980126653
公开日2011年6月1日 申请日期2009年4月27日 优先权日2008年5月5日
发明者卡斯滕·莱恩 申请人:Itt制造企业公司