具有一体的轴承单元的泵组的制作方法_4

文档序号:9422232阅读:来源:国知局

[0059]图4b为图4a所示实施变型的轴向横截面。
【具体实施方式】
[0060]图1a和Ib示出的是轴承单元I的第一变型,其用于未进一步示出的栗组、特别是用于热力网道水栗或饮用水栗,该轴承单元包括限定栗腔的栗壳、湿式运行的电动机和承载电动机转子的轴20,该轴由至少一个这样的轴承单元I支承,轴20穿过该轴承单元延伸。图1b示出的是这个结构变型的透视性半剖视图。轴承单元I设置为用于紧固在未示出的缝管中。它具有构成滑动轴承3并且支承轴20的内部区域以及构成轴承座2并且放置在缝管中的外部区域。轴承单元I完全由起摩擦作用的塑料材料制成,因而轴承座2与滑动轴承3为材料一体的。
[0061 ] “起摩擦作用的”就此而论意味着:塑料材料本身已经拥有摩擦功能或者在摩擦方面得到优化,例如通过添加确定的纳米级的和/或微米级的填料。由于材料一体性,不能确定滑动轴承3与轴承座2之间的有形区别。在图1a中虚线表明,大致在何处起作为滑动轴承起作用的内部区域结束而作为轴承座2起作用的外部区域开始。由于整个轴承单元I由起摩擦作用的材料组成,所以该轴承单元I的指向轴20的内侧面4具有起摩擦作用的表面,该表面构成用于轴20的工作面。
[0062]轴承座I在它的外侧面15 (参见图1b)上具有多个径向向外延伸的筋条6,该轴承座借助这些筋条保持在栗组的未示出的缝管中。筋条6结束在轴承座2的轴向端部前的一个距离中,使得这个端部构成轴承单元的具有端面9a的凸出的部分。另外,筋条优选具有矩形的横截面。
[0063]此外,轴承单元I拥有从轴承座2起基本上径向向外延伸的、形状为轴承盖5的法兰,该轴承盖同样与轴承座2和筋条构造成材料一体的。就是说,轴承盖5由与轴承座2相同的塑料材料制成。轴承盖5成型在轴承座2的一个轴端上,使得轴承单元I能够以它的筋条6直到轴承盖伸出部分为止插入缝管内。作为结果,图la,Ib示出的轴承单元确定为用于栗组的A侧、就是说沿着轴向方向设置在电动机与栗腔之间。
[0064]轴承盖5拥有旋转对称的几何形状,该几何形状如在图1a中那样在轴向剖视图(Axialschnitt)中具有一个横截面形状,该横截面形状在径向外部区域5a中位于一个关于轴20的轴线7的径向平面内,并且该横截面形状在中间区段5b中随着越来越接近轴而远离这个径向平面,其中,轴承盖5的横截面形状在它的径向内侧的端部区域5c处在构成一个凹槽8的情况下大致弧形地过渡到轴承座2中。由于凹槽8,轴承座2拥有沿轴向方向凸起的端面9b。
[0065]包括具有筋条6的轴承座2、滑动轴承3和轴承盖5的整个组件统一地由同样的塑料材料在一个注射成型步骤中制成并且因此是材料一体的。为了使得构成滑动轴承2的内部区域起摩擦作用,就是说,在其磨耗方面在湿式运行或干式运行中都是耐磨的并且在干式运行的情况中拥有良好的润滑性能,轴承单元I由耐磨的塑料例如聚醚醚酮(PEEK)或聚四氟乙烯(PTFE)制成,其中,还可以附加地在这种塑料中置入由SiC、Ti02、ZnS和/或碳纳米管(CNT) (Carbon Nanotubes)构成的纳米颗粒,微米填料,例如由形状为球体、薄片和/或纤维的陶瓷元件构成。轴承单元I的材料一体的结构的优点在于:它可以超出摩擦应力吸收机械负荷。
[0066]对于轴承单元I来说,由PEEK构成的塑料材料证实是有益的,其包括:约10至20重量%的、直径在5至10 μπι之间的并且纤维长度直至350 μπι的碳纤维;约10重量%的微米级石墨;和在5与10体积% (体积百分比)之间的并且由SiC、Ti02、ZnS、氮化硼或氧化硼构成的纳米颗粒。
[0067]由于滑动轴承和轴承座的材料一体的构造,端面9a,9b如滑动轴承3的指向轴20的内侧面4那样也构成具有摩擦功能的区域。这样内侧面4产生对轴的径向支承,端面9a、9b或者这些端面9a、9b中的至少一个端面用于轴20的轴向支承。与此相对,包括筋条6的轴承座2和轴承盖5构成结构功能区域。
[0068]图2a示出的是一体的轴承单元I的第二变型的轴向横截面。根据这种变型,滑动轴承3构造成轴承座2的指向轴20的内侧面4上的涂层。轴承单元的外部几何形状、特别是在筋条6和轴承盖5方面与图1a和Ib中的第一实施变型的几何形状相符。
[0069]根据这种第二变型的轴承单元I虽然构造成一体的,从而构成一个连续的构件,该构件由不能无损伤地彼此分离的部件构成,然而该轴承单元不是材料一体的。更确切地说,轴承单元I由两种塑料材料制成,其中,轴承座2由第一塑料材料构成而滑动轴承3由第二塑料材料构成,它们相互材料锁合地连接。
[0070]构成轴承座2的第一塑料材料是传统的热塑性塑料例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或聚苯硫醚(PPS),该塑料比较价廉物美并且按体积构成轴承单元I的最大部分。优选为了提高结构完整性这个第一塑料材料是纤维增强的、例如借助碳纤维或玻璃纤维。构成滑动轴承2的第二塑料材料是起摩擦作用的热塑性塑料、例如在摩擦方面优化的PEEK,该PEEK与第一塑料材料相比贵得多。特别是在此可以使用在第一变型中列出的塑料材料。由于第二塑料材料按体积构成轴承单元I的总体积的小得多的部分,所以可以比整个轴承单元I由摩擦的塑料材料构成的第一变型更加经济地制造第二实施变型。
[0071]如前面示例性地加以阐述的那样,第二实施变型以两组分注射成型工艺制成。
[0072]在图2a所示的实施变型中,不只内侧面4、而且轴承座2的相对筋条6凸起的端面设置有耐磨的、构成滑动轴承3的涂层。涂层在那里构成平坦的表面,该涂层本身具有端面9a,该端面是耐磨的、就是说在摩擦方面优化的。如在图2a中可以看出的那样,构成滑动轴承3的涂层材料统一地过渡到轴承座2的端面已有的涂层中。滑动轴承3由此根据形状构成一种类型的套筒,其具有端部的、径向外指的凸缘,该凸缘与轴承座2的端面形状锁合地搭接。涂层、特别是凸缘在端面上构成止推轴承,例如用于相对止推片轴向支承轴20。
[0073]在一种未示出的实施变型中,作为相对筋条6凸起的端面的备选方案可以在轴承单元I的另外的端面上、就是说在朝向栗腔的的端面上设置有耐磨的涂层。这层涂层则构成固定的静环座并且与一个在轴承单元I前设置在轴上的滑动环共同构成类型为滑动环密封的机械密封。
[0074]图2b示出的是图2a所示实施变型的径向横截面。此外,图2c示出的是图2a所示实施变型的透视性半剖视图。端面9a和滑动轴承3通过使用耐磨的塑料材料是摩擦优化的。
[0075]图2d如下地示出图2a至2c所示变型的一种改进方案,即轴承座2的内侧面4具有形状为环形槽的造型11,该造型在此示例性地设置在轴向中心。这个造型被完全填充构成滑动轴承3的塑料材料。由此作为对在轴承座2与滑动轴承3之间的材料锁合的补充,在造型11的区域内存在形状锁合。
[0076]图3a和3b示出的是一体的轴承单元I的第三变型的轴向横截面以及图3a透视性半剖视图。
[0077]第三实施变型如下地进一步改进第二实施变型,即,轴承单元I在它的两个端面9a,9b上拥有起摩擦作用的表面、就是说设有耐磨涂层。由此轴承单元I的两个轴向端部中的每一个轴向端部都可以构成止推轴承。
[0078]如在图3a和3b中可以看出的那样,这层涂层与构成滑动轴承的塑料材料是材料一体的。由此如在第二实施变型中那样,滑动轴承和两个端侧的止推轴承出自一体。由此滑动轴承3在此鉴于它的形状还构成一种套筒,该套筒在它的两个轴向端侧具有径向外指的凸缘,该凸缘与轴承座2的相应端面形状锁合地搭接。这些凸缘相应地分别构成一个止推轴承套圈(Axiallagerscheibe)。特别是在栗组中,一个端面9a、特别是朝向转子室的端面9a构成用于轴20的轴向支承的轴向止推片,而另外的端面9b在轴承盖5的朝向栗腔的侧面上则构成滑动环密封的固定的静环座。
[0079]这种实施变型也以双组分注射成型法制成。构成包括筋条6的轴承座2和轴承盖5的第一塑料材料由第一注射单元而构成滑动轴承3和两个端侧的止推
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