本公开通常涉及泵组件，特别地，涉及速度受控的湿式转子泵。处于5W至3kW的功率范围内的这样的泵典型地用作房屋供暖系统的循环泵。
背景技术：
湿式转子泵通常包括转子屏蔽套(rotor can，转子罐)，其将永磁体转子与定子隔离。该转子驱动位于泵壳体中的叶轮。典型地，电机壳体紧固至泵壳体，其中转子屏蔽套和定子通过电机壳体的紧固件附接至泵壳体。
EP 2 072 828 A1描述了一种湿式转子离心泵作为用于房屋供暖系统的循环泵。其中公开的泵通过将电机电子器件定位成至少部分地径向围绕定子而具有紧凑设计。所述泵的电机壳体通过转子屏蔽套凸缘附接至泵壳体以使得可在无需释放任何湿式部件的情况下移除电机壳体。
技术实现要素：
与以上已知的泵相反，本公开的实施例提供了具有更紧凑设计的泵组件。
根据本公开的第一方案，提供了一种泵组件，包括：
-具有转子轴线的叶轮，
-容纳叶轮的泵壳体，
-用于驱动叶轮的驱动电机，具有定子和湿式转子，
-容纳湿式转子的转子屏蔽套，以及
-容纳定子的定子壳体，
其中转子屏蔽套通过第一联接(部)安装至泵壳体，
其中定子壳体通过第二联接(部)安装至泵壳体，
其中第一联接定位成比第二联接更靠近转子轴线。
转子的径向更向内的第一联接允许更紧凑的泵设计。定子壳体的第二联接可将定子壳体直接联接至泵壳体，在定子壳体和泵壳体之间没有转子屏蔽套或第一联接。转子屏蔽套安装可完全独立于定子壳体安装。转子屏蔽套在面向叶轮的轴向端部处、背离叶轮的轴向端部处以及这些端部之间的任何位置处均不由定子壳体支撑。因此，可选地，在不释放第一联接的情况下，可释放第二联接。
可选地，转子屏蔽套可具有面向叶轮的第一轴向端部和背离叶轮的第二轴向端部，其中第一轴向端部是敞开的，而第二轴向端部是关闭的。转子屏蔽套可基本上为罐子形状。转子屏蔽套可通过单个整体金属件的轧制、膨胀、切割、铣削和/或冲压而成形。替代地或另外地，转子屏蔽套可通过焊接、卷曲或其他连接方法由两件或更多件组成。
可选地，转子屏蔽套可包括位于面向叶轮的第一轴向端部处的转子屏蔽套凸缘，其中第一联接由固定构件提供，固定构件围绕转子屏蔽套定位并且抵靠泵壳体固定转子屏蔽套凸缘。可选地，固定构件可为具有开口的支架或管接螺母(union nut，联管螺母)，转子屏蔽套通过该开口伸出。优选地，固定构件仅沿轴向抵靠泵壳体而紧固转子屏蔽套凸缘。在径向上，转子屏蔽套凸缘可选地包括装配在泵壳体的周向壁中的侧向转子屏蔽套凸缘面。侧向转子屏蔽套凸缘面可包括轴向锥形部分，该轴向锥形部分在面向叶轮的端部处的直径比在背离叶轮的端部处的直径更小，从而便于转子屏蔽套的插入。优选地，锥形部分定位于侧向转子屏蔽套凸缘面的径向突起部处。
可选地，密封环被固定构件按压成既轴向抵靠转子屏蔽套凸缘又径向向外抵靠泵壳体的周向壁。可选地，固定构件可具有圆锥环形表面，用于按压密封环既轴向抵靠转子屏蔽套凸缘又径向向外抵靠泵壳体的周向壁。泵壳体的周向壁可形成为轴向地突出到泵壳体之外的环形突起部的径向内壁。环形突起部可包括圆周外螺纹，用于与固定构件的相应内螺纹接合。固定构件的圆锥环形表面和内螺纹可形成环形间隙，当固定构件被旋拧到泵壳体上时，泵壳体的环形突起部延伸到该环形间隙中。在该实施例中不需要额外的紧固件。替代地或另外地，固定构件可以是支架，所述支架通过紧固件固定至泵壳体。优选地，转子屏蔽套可水密地联接至泵壳体。
可选地，支承座可轴向地放置在转子屏蔽套与叶轮之间，其中支承座包括支承座凸缘，该支承座凸缘具有配置在泵壳体的周向壁中的侧向支承座凸缘面，其中支承座凸缘轴向放置在转子屏蔽套凸缘与泵壳体的轴向环形表面之间。侧向支承座凸缘面可包括轴向锥形部分，该轴向锥形部分在面向叶轮的端部处具有比在背离叶轮的端部处更小的直径，从而便于支承座的插入，该轴向锥形部分优选位于径向突起部处。
可选地，转子屏蔽套的第二轴向端部可包括至少部分地凸出成形的轴向端面。例如，轴向端面可为球形的、椭圆形的、抛物面形的、圆锥形的、或具有倒圆的圆周边缘或倒角面的平坦形状。优选地，转子屏蔽套的背离叶轮的轴向端部可为无边缘的(edge-less，钝的，无刃的)。这具有使转子屏蔽套内的流体流动更顺畅的优点，从而减小湍流引起的机械阻力。此外，转子屏蔽套的至少部分地凸出成形的第二轴向端部在机械上更多地抵抗可高达16巴或更高的压力冲击(所谓的水锤)。
可选地，至少部分地凸出成形的轴向端面沿轴向可至少部分地包括圆曲线。例如，该至少部分地凸出成形的轴向端面可包括平坦顶面和倒圆边缘，该倒圆边缘具有四分之一圆的横截面形状，所述倒圆边缘将平坦顶面与转子屏蔽套的侧向壁相连接。
可选地，侧向转子屏蔽套凸缘面可具有至少三个径向突起部，所述径向突起部紧靠泵壳体的周向壁并使转子屏蔽套相对于泵壳体的周向壁中心对准(centre，居中)。这在实现紧密径向配合且同时允许制造公差的方面特别有利。径向突起部可限定锥形部分，以便于转子屏蔽套插入到由泵壳体的周向壁限定的开口中。
可选地，支承座凸缘的侧向凸缘面可具有至少三个径向突起部，所述径向突起部紧靠泵壳体的周向壁并使支承座相对于泵壳体的周向壁中心对准。这些径向突起部可限定锥形部分，以便于支承座插入到由泵壳体的周向壁限定的开口中。
可选地，泵壳体可包括邻近泵壳体的周向壁、位于轴向环形表面中的圆周凹槽，以容纳转子屏蔽套和/或支承座的插入期间刮掉的材料。
可选地，第一联接可包括用于第二联接的接口。特别地，固定构件可限定径向更向内的第一联接和径向更向外的第二联接两者。
可选地，第一联接可包括与泵壳体螺纹连接的紧固件。这可以是固定构件(其为管接螺母)的替代。例如，固定构件可以是通过紧固件以螺纹连接方式紧固至泵壳体的支架。
附图说明
下面将参照附图通过示例来描述本公开的实施例，在附图中：
图1示出了文中公开的泵组件的示例的立体图；
图2示出了文中公开的泵组件的示例的俯视图；
图3示出了文中公开的泵组件的示例的沿图2中标出的切割线A-A截取的剖视图；
图4示出了文中公开的泵组件的示例的分解图；
图5示出了图3中标出的细节B的详细剖视图；
图6示出了图3中标出的细节C的详细剖视图；
图7示出了文中公开的泵组件的示例的泵壳体和转子屏蔽套的俯视图；
图8示出了图7中标出的细节D的详细俯视图；以及
图9示出了图8中标出的细节E的更详细的俯视图。
具体实施方式
图1示出了具有离心泵单元2、输入端口3和输出端口5的泵组件1，其中输入端口3和输出端口5沿管道轴线F同轴地布置在泵单元2的相对侧上。输入端口3和输出端口5包括用于连接至管道(未示出)的连接器凸缘7、9。泵单元2包括基本垂直于管道轴线F的转子轴线R。泵单元2的泵壳体11布置在输入端口3和输出端口5之间。泵壳体11包括叶轮12(见图3和图4)，该叶轮围绕转子轴线R逆时针旋转并将流体从输入端口3泵送至输出端口5。该叶轮12由三相同步永磁驱动电机逆时针驱动，该三相同步永磁驱动电机具有位于定子壳体13中的定子14，该定子壳体沿转子轴线R从泵壳体11延伸到电子器件壳体15。电子器件壳体15具有与定子壳体13类似的基本圆柱形形状且具有基本相同的直径。定子壳体13和电子器件壳体15沿转子轴线R基本同轴地彼此叠置。定子壳体13借助于管接螺母形式的固定构件16安装至泵壳体11，所述固定构件具有与定子壳体13和电子器件壳体15基本相同的外径。
电子器件壳体15包括位于印刷电路板(PCB)14(见图3和图4)上的电机控制电子器件，用于控制所述电机。电机和电机电子器件经由低直流(DC)电压连接器17被供电。泵组件1可包括外部电源模块(未示出)，用于经由低直流电压连接器17连接至泵单元2。外部电源模块可例如将110-240V的交流(AC)线电压变换为12-60V的低直流电压。外部电源可包括电压转换器和抗电磁干扰(EMI)的线滤波器，因此其不需要定位于电机电子器件PCB14上。因此电机电子器件PCB14和电子器件壳体15可具有更紧凑的设计。电子器件壳体15的顶面19可包括用户界面，诸如按钮21、发光二极管(LED)和/或显示器(未示出)。按钮21例如可为开启/关闭按钮。一个或多个LED和/或显示器可发出操作参数或状态的信号，例如用于指示正常操作、故障模式、电机速度、成功/不成功的无线连接、功率消耗、流量、扬程(head)和/或压力。
图2的俯视图示出了图3中示出的切割线A-A如何延伸穿过泵单元2。图3的剖视图显示了通过本公开实现的非常紧凑的泵设计。虽然图3可能过于拥挤而看不清楚特征，但是可参考图4的分解图。输入端口3以流体-机械效率方式从管道轴线F卷曲，以终止为与转子轴线R同轴，从下方进入泵壳体11的叶轮室23。叶轮室23具有与输入端口3流体连接的同心底部入口25和与输出端口5流体连接的切向出口27。偏转板29与转子轴线R同心地定位在叶轮室23的底部入口25处，以阻止流体回流到输入端口3中。叶轮12同心地放置在偏转板29的上方。叶轮12包括内螺旋叶片31且在该叶轮的底部处包括叶轮板33，用于形成流体-机械效率叶轮通道，从而当叶轮12旋转时通过离心力沿逆时针方向径向向外且切向地加速流体。这种径向向外且切向的流动产生流体从输入端口3的中心抽吸以及输出端口5处的压力。
泵壳体11具有上部圆形开口35(见图4)，在泵单元2的制造过程中，叶轮12可通过该上部圆形开口被放置于叶轮室23中。为了实现最紧凑的泵设计，圆形开口35可具有仅略微大于叶轮12的直径。圆形开口35的边缘可由径向向内突起部37(在图5和图6的详细视图中可更好地看到)形成。径向向内突起部37形成轴向环形表面39，支承座41通过支承座凸缘43位于该轴向环形表面上。转子轴45沿转子轴线R延伸穿过支承座41并通过下端部分旋转地固定至叶轮12。支承座41与第一径向支承环47中心对准，该第一径向支承环与转子轴45滑动接触。转子轴45和第一径向支承环47可包括碳和低摩擦径向接触表面。当转子轴45相对于固定的第一径向支承环47旋转时，在转子轴45与第一径向支承环47之间可建立被泵送的流体的非常薄的润滑膜(微米范围内)。轴向支承板49被放置在第一径向支承环47的顶部上以提供低摩擦的环形顶表面。轴向支承板49的低摩擦环形顶表面可以是波纹状的或者包括用于流体流动的径向通道(在图4中更好地可见)，以便建立被泵送的流体的薄润滑膜并减小摩擦。永磁体转子51环绕(embrace)转子轴45并旋转地固定到该转子轴。在旋转期间，永磁体转子51的底部环形表面在轴向支承板49的固定的低摩擦环形顶表面上滑动。第二径向支承环53与转子轴45的上端低摩擦地滑动接触。具有径向延伸部和允许轴向流体流动的轴向通道的支承衬套55与第二径向支承环47中心对准(在图4中更好地可见)。由于叶轮12在旋转期间向下吸取其自身以及转子轴45加上永磁体转子51，所以仅需要一个轴向支承板49。
偏转板29、叶轮12、转子轴45、第一径向支承环47、轴向支承板49、永磁体转子51、第二径向支承环53和支承衬套55是所谓的“湿式部件”，它们全部浸在待泵送的流体中。旋转的那些湿式部件(即，叶轮12、转子轴45和永磁体转子51)进行所谓的“湿式运行”，该湿式运行使用待泵送的流体来提供润滑膜以减小两个径向表面以及一个轴向接触表面处的摩擦。待泵送的流体优选为水。
湿式部件被罐子形状的转子屏蔽套57包围，使得流体能够在叶轮室23与转子屏蔽套57的内部容积之间流动。转子屏蔽套57包括下部第一轴向端部59(即，面向叶轮12的轴向端部)以及上部第二轴向端部61(即，背离叶轮12的轴向端部)(见图4)。第一轴向端部59是敞开的并且限定转子屏蔽套凸缘63。第二轴向端部61是封闭的。固定构件16包括中心开口64，转子屏蔽套57突伸穿过该中心开口，以使得固定构件16环绕转子屏蔽套57，并且朝向径向向内突起部37的轴向环形表面39将转子屏蔽套凸缘63固定在泵壳体11的上部圆形开口35的边缘处。支承座凸缘43被放置在转子屏蔽套凸缘63与泵壳体11的径向向内突起部37的轴向环形表面39之间。因此，固定构件16通过第一联接固定转子屏蔽套57和支承座41两者。第一联接是水密的，因为密封环65被固定构件16压靠在转子屏蔽套凸缘63的上部环形表面上。
在该实施例中，固定构件16是具有内螺纹66的管接螺母，该内螺纹被旋拧在泵壳体11的环形突起部67的对应的外螺纹65上。环形突起部67从泵壳体11轴向突出，且具有比圆形开口35和径向向内突起部37更大的直径。环形突起部67在其侧向外侧限定外螺纹65并在其内侧限定周向壁69。周向壁69与径向向内突起部37的轴向环形表面39可以形成内部环形边缘71。
固定构件16还包括圆锥环形表面73，在该圆锥环形表面73与内螺纹66之间形成环形间隙75。当固定构件16被旋拧到泵壳体11的环形突起部67上时，泵壳体11的环形突起部67装配于环形间隙75中。圆锥环形表面73推动密封环65轴向向下抵靠转子屏蔽套凸缘63的上部环形表面且径向向外抵靠泵壳体11的周向壁69。由此，湿式部件被该一个密封环65水密地密封。转子屏蔽套57与泵壳体11的借助于固定构件16的这种水密的第一联接独立于定子壳体13或电子器件壳体15的安装。可以在不打开转子屏蔽套57与泵壳体11之间的水密的第一联接的情况下卸下定子壳体13和/或电子器件壳体15。在另一实施例(未示出)中，取代作为管接螺母的固定构件16的内螺纹66，固定构件16可以是通过轴向紧固件以螺纹连接方式与泵壳体11紧固的支架。
固定构件16进一步径向向外延伸，从而限定侧向侧壁77，该侧向侧壁具有与定子壳体13和电子器件壳体15基本相同的直径。侧向侧壁77形成固定构件16与定子壳体13之间的第二联接的部分，其中固定构件16与定子壳体13之间的第二联接定位成比固定构件16与转子屏蔽套57之间的第一联接径向更向外。换句话说，固定构件16提供转子屏蔽套57到泵壳体11的径向更向内的第一联接以及定子壳体13到泵壳体11的径向更向外的第二联接。因此固定构件16可以提供第一联接到第二联接的接口(interface，界面)。第二联接可以是侧向侧壁77与定子壳体13之间的螺纹连接或卡口联接。为了旋转地固定定子壳体13，优选地，第二联接沿顺时针方向闭合，这是因为转子51沿逆时针方向的驱动引起定子14上沿顺时针方向的反扭矩，这优选地关闭第二联接而不是打开它。
定子壳体13围绕定子14，该定子具有速度受控的三相同步4极永磁交流电机的以星形布置的具有缠绕在铁磁芯81上的六个铜线绕组线圈(未示出)。定子14与永磁体转子51轴向对准，用以提供用于驱动永磁体转子51的最有效的磁通量。定子壳体13可以在顶部处由定子壳体盖83封闭，定子14的电子触点通过该定子壳体盖被馈送。电子器件壳体15可以被轴向卡合(click)到定子壳体13上并且通过闩锁连接被固定。具有电机电子器件的PCB 14可以垂直于转子轴线R，平行于顶面19并且靠近于顶面而延伸，从而允许紧凑的设计。PCB 14与定子14的通过定子壳体盖83馈送的电子触点连接。PCB 14与电子器件壳体15的顶面19接近允许用户界面(如按钮21、LED和/或显示器)的简单设计。用户界面可位于PCB 14上，其中顶面19仅提供窗口、孔或机械按钮部分。
重要的是要注意到，转子屏蔽套57的第二轴向端部61没有被定子壳体13机械地中心对准、悬挂或支撑。转子屏蔽套57仅在其敞开的第一轴向端部59处在其转子屏蔽套凸缘63处固定。因此优选的是，转子屏蔽套57具有稳定且刚性的设计，从而在泵单元2的操作期间抵抗(hold against)轴向力和径向力。使转子屏蔽套57稳定的一个特征是，封闭的第二轴向端61至少部分地凸出成形。在图3所示的实施例中，转子屏蔽套57的平坦顶面与侧向壁之间的边缘以四分之一圆的形式被倒圆。在其他实施例(未示出)中，第二轴向端61可以是球形、椭圆形、椭球形或其他锥形。这具有使转子屏蔽套57内的流体流动更顺畅的优点，从而减小由湍流引起的机械阻力。此外，转子屏蔽套的至少部分地凸出成形的第二轴向端部61可在机械上更多地抵抗高达16巴的压力冲击(所谓的水锤)。
图5中示出的细节B给出了转子屏蔽套57与泵壳体11之间的第一联接的更清楚的视图。在该实施例中，固定构件16是具有内螺纹66的管接螺母，该内螺纹被旋拧于泵壳体11的环形突起部67的相应的外螺纹65上。环形突起部67在其侧向外侧限定外螺纹65并且在其内侧限定周向壁69。周向壁69和径向向内突起部37的轴向环形表面39在内部环形边缘71处相交，其中小圆周凹槽85邻近周向壁69定位于轴向环形表面39中。固定构件16在圆锥环形表面73与内螺纹66之间形成环形间隙75。当固定构件16(如图所示)被旋拧到泵壳体11的环形突起部67上时，泵壳体11的环形突起部67装配于该环形间隙75中。圆锥环形表面73推动密封环65轴向向下抵靠转子屏蔽套凸缘63的上部环形表面且径向向外抵靠泵壳体11的周向壁69。支承座凸缘43以夹层构造放置于转子屏蔽套凸缘63与径向向内凸起37的轴向环形表面39之间。密封环65既在固定构件16与转子屏蔽套57之间密封以防泄漏到定子壳体13中，又在固定构件16与泵壳体11之间密封以防泄漏到泵单元2之外。因此，圆锥环形表面73可以具有基本45°的倾斜度，从而推动密封环65以同样大的程度向下抵靠转子屏蔽套凸缘63和径向向外抵靠周向壁69。
转子屏蔽套凸缘63具有侧向转子屏蔽套凸缘面87，并且支承座凸缘43具有侧向支承座凸缘面89。侧向转子屏蔽套凸缘面87和侧向支承座凸缘面89可以紧密地装配在泵壳体11的周向壁69内。转子屏蔽套57和支承座41两者都通过至少三个侧向接触点与周向壁69中心对准。图4示出了这些接触点中的一个。侧向转子屏蔽套凸缘面87和侧向支承座凸缘面89两者都是锥形的，在其底端处具有比上端略小的直径。这有助于将支承座凸缘43和转子屏蔽套凸缘63插入到由周向壁69限定的圆形开口中。邻近于周向壁69定位于轴向环形表面39中的小圆周凹槽85有利于容纳在支承座凸缘43和转子屏蔽套凸缘63插入到由周向壁69限定的圆形开口中的过程中刮掉的材料。
图6中所示的细节C是相对于图5所示的细节B旋转135°的剖视图。在图6所示的细节C中，侧向转子屏蔽套凸缘面87和侧向支承座凸缘面89不接触周向壁69。这允许制造公差，并且因此有助于在工业化机器处理中将支承座凸缘43和转子屏蔽套凸缘63紧密地插入到由周向壁69限定的圆形开口中。
在图7至图9中清楚的是，侧向转子屏蔽套凸缘面87具有至少三个(这里为四个)径向突起部91，径向突起部抵靠周向壁69并与转子屏蔽套57中心对准。这四个径向突起部91以90°角相邻距离周向均等地分布。类似地，侧向支承座凸缘面89具有至少三个(这里为四个)径向突起部93，该径向突起部抵靠周向壁69并与支承座41中心对准。因此，图5的细节B示出了通过侧向转子屏蔽套凸缘面87的径向突起部91和侧向支承座凸缘面89的径向突起部93截取的剖切面，而图6的细节C示出了在没有径向突起部91、93抵靠周向壁69的角度处的剖切面。
在前面的描述中，当提及具有已知的、明显的或可预见的等同物的整体或元件时，则这样的等同物如同单独描述一样被并入本文中。应当参考用于确定本公开的真实范围的权利要求，其应该被解释为包含任何这样的等同物。读者还将理解，本公开中被描述为可选的、优选的、有利的、方便的及类似的整体或元件是可选的，并且不限制独立权利要求的范围。
上述实施例应被理解为本公开的说明性示例。应该理解的是，关于任何一个实施例描述的任何特征都可以单独使用，或者与所描述的其他特征组合使用，并且还可以与任何其他实施例的一个或多个特征组合使用，或者与任何其他实施例的任何组合一起使用。尽管已经示出和描述了至少一个示例性实施例，但应该理解的是，对于本领域的普通技术人员而言，其他修改、替代和替换是显而易见的，并且在不背离本文所描述的主题的范围的情况下进行改变，并且本申请旨在覆盖这里讨论的具体实施例的任何修改或变化。
另外，“包括”不排除其他元件或步骤，并且“一”或“一个”不排除复数。此外，参照上述示例性实施例之一描述的特征或步骤也可以与上述其他示例性实施例的其他特征或步骤组合使用。方法步骤可以以任何顺序或并行应用，或者可以构成另一方法步骤的一部分或更详细的版本。应该理解的是，在本专利的范围内应当体现所有这样的修改，合理且恰当地落入对本领域的贡献范围内。在不背离本公开的精神和范围的情况下可以做出这样的修改、替代和替换，本公开的精神和范围应该根据所附权利要求及其合法等同物来确定。