泵機(jī)組的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種泵機(jī)組，具有：電驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該驅(qū)動(dòng)電機(jī)具有定子(20)和設(shè)計(jì)為永磁轉(zhuǎn)子(14)的轉(zhuǎn)子；至少一個(gè)葉輪(4)，其通過(guò)轉(zhuǎn)子軸(12)與轉(zhuǎn)子(14)相連接；和軸向軸承(26，28)，用于吸收在泵機(jī)組運(yùn)行時(shí)作用在葉輪(4)和轉(zhuǎn)子軸(12)上的軸向力；和至少一個(gè)設(shè)置在轉(zhuǎn)子軸(12)上的徑向軸承，其中，轉(zhuǎn)子(14)和定子(20)被設(shè)計(jì)為，在轉(zhuǎn)子(14)和定子(20)之間產(chǎn)生沿轉(zhuǎn)子(14)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)(X)的方向起作用的磁性軸向力，該磁性軸向力沿葉輪(4)的流入方向(E)作用在轉(zhuǎn)子上，轉(zhuǎn)子軸(12)與轉(zhuǎn)子(14)相對(duì)于定子(20)沿軸向方向(X)可移動(dòng)地被支承，徑向軸承(22，24)被設(shè)計(jì)為，在轉(zhuǎn)子軸(12)沿葉輪(4)的流入方向(E)軸向移動(dòng)時(shí)，徑向軸承(22，24)的彼此相對(duì)的軸承面(34)至少部分地脫離接合。
【專(zhuān)利說(shuō)明】泵機(jī)組【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有如權(quán)利要求1的前序部分所述特征的泵機(jī)組。
【背景技術(shù)】
[0002]泵機(jī)組特別是作為供熱循環(huán)泵機(jī)組是公知的，其構(gòu)成包括泵和電驅(qū)動(dòng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)單元。電驅(qū)動(dòng)電機(jī)通常被設(shè)計(jì)為永磁轉(zhuǎn)子，即，它們具有永磁轉(zhuǎn)子，該永磁轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)部旋轉(zhuǎn)。在泵殼體中旋轉(zhuǎn)的至少一個(gè)泵葉輪通過(guò)轉(zhuǎn)子軸與該永磁轉(zhuǎn)子相連接。在泵機(jī)組的運(yùn)行中，由轉(zhuǎn)子軸上的軸向軸承或轉(zhuǎn)子吸收的軸向力作用在轉(zhuǎn)子軸上。
[0003]這種泵機(jī)組被設(shè)計(jì)為濕運(yùn)行的泵機(jī)組，即，轉(zhuǎn)子在位于待輸送液體中的密封管或密封管罐的內(nèi)部運(yùn)行。一般情況下，利用待輸送的液體對(duì)用于支承轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)子軸的軸承進(jìn)行潤(rùn)滑。當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的停機(jī)時(shí)，在這種泵機(jī)組中存在以下問(wèn)題:包含在待輸送液體中的雜質(zhì)可能會(huì)粘附在軸承上，由此使得電機(jī)由于啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩過(guò)低而不能啟動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于這些問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于對(duì)泵機(jī)組進(jìn)行改進(jìn)，使得泵機(jī)組能夠在長(zhǎng)時(shí)間的停機(jī)之后也能毫無(wú)問(wèn)題地啟動(dòng)。
[0005]本發(fā)明的目的通過(guò)一種具有權(quán)利要求1所給出的特征的泵機(jī)組來(lái)實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選的實(shí)施方式由從屬權(quán)利要求，下面的說(shuō)明以及附圖給出。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的泵機(jī)組與已知的泵機(jī)組一樣具有電驅(qū)動(dòng)電機(jī)，優(yōu)選將該電驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì)為濕運(yùn)行電驅(qū)動(dòng)電機(jī)。該電驅(qū)動(dòng)電機(jī)具有定子和設(shè)計(jì)為永磁轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子。在濕運(yùn)行轉(zhuǎn)子的情況下，轉(zhuǎn)子被設(shè)置在密封管或密封管罐中，密封管或密封管罐將濕的轉(zhuǎn)子腔體與干燥的定子腔體分開(kāi)，定子設(shè)置在該定子腔體中。另外，泵機(jī)組具有至少一個(gè)葉輪，該葉輪通過(guò)轉(zhuǎn)子軸與轉(zhuǎn)子相連接。與傳統(tǒng)的離心泵機(jī)組一樣，優(yōu)選將葉輪設(shè)置在泵殼體的內(nèi)部，其定義了吸入側(cè)和壓力側(cè)的流動(dòng)路徑。此外還設(shè)置有軸向軸承，其在泵機(jī)組的運(yùn)行中吸收作用在葉輪和轉(zhuǎn)子軸上的軸向力。這種軸向力是液壓軸向力，其在運(yùn)行中通常指向與待輸送的液體流入吸入口的流入方向相反的方向。這種流動(dòng)通常沿軸向進(jìn)入葉輪并沿徑向從葉輪流出。優(yōu)選將軸向軸承設(shè)置在轉(zhuǎn)子軸或轉(zhuǎn)子上。除了軸向軸承之外，在轉(zhuǎn)子軸上還設(shè)置至少一個(gè)徑向軸承。該徑向軸承可以是單獨(dú)的構(gòu)件，其與轉(zhuǎn)子軸相連接。替代地還可以利用轉(zhuǎn)子軸的外周面本身構(gòu)成內(nèi)軸承面，該內(nèi)軸承面貼靠在固定的外軸承面上。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，將永磁轉(zhuǎn)子和定子設(shè)計(jì)為，在轉(zhuǎn)子和定子之間產(chǎn)生磁性軸向力，該軸向力在轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的方向上起作用，并與葉輪的流入方向相反地從轉(zhuǎn)子指向定子。也就是說(shuō)，反過(guò)來(lái)看，該額外的軸向力沿流入方向作用在轉(zhuǎn)子上。即，該磁性軸向力反作用于在正常運(yùn)行中發(fā)生的、作用于轉(zhuǎn)子上的液壓軸向力。特別是將永磁轉(zhuǎn)子和定子設(shè)置為，當(dāng)泵機(jī)組不運(yùn)行時(shí)也會(huì)產(chǎn)生磁性軸向力，即永磁力無(wú)論是在驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行時(shí)還是在停機(jī)時(shí)都持續(xù)地起作用。由此可以使軸向軸承在停機(jī)時(shí)卸載，從而降低了軸承在停機(jī)過(guò)程中被意外卡住的風(fēng)險(xiǎn)。此外，還可以在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)使軸承卸載，以減少摩擦并降低所需要的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。優(yōu)選該永磁軸向力是由永磁轉(zhuǎn)子和定子的彼此相關(guān)的設(shè)置所引起的。因此在理想情況下，不需要額外的永磁部件或軟磁部件。但是也可以考慮在轉(zhuǎn)子和/或定子上設(shè)置附加的硬磁部件，即永磁部件或軟磁部件，或者多個(gè)能夠產(chǎn)生磁性軸向力或有助于產(chǎn)生磁性軸向力的部件。
[0008]此外，轉(zhuǎn)子軸與轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子沿軸向方向可移動(dòng)地受到支承。這種設(shè)置允許在泵機(jī)組的特定運(yùn)行狀態(tài)下或停機(jī)狀態(tài)下，通過(guò)附加的磁性軸向力使轉(zhuǎn)子軸沿軸向方向移動(dòng)。這使得軸承在泵機(jī)組不運(yùn)行時(shí)能夠有利地至少部分地脫離接合(aui3 er Eingriff)，由此可以避免軸承被粘附(Festsetzen)，下面將對(duì)此進(jìn)行說(shuō)明。此外，還可以如下所述地在停機(jī)狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子腔體的密封，以防止雜質(zhì)侵入到轉(zhuǎn)子腔體中。
[0009]特別優(yōu)選使轉(zhuǎn)子軸這樣移動(dòng):在泵機(jī)組的停機(jī)狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子軸可以沿葉輪中的流入方向軸向移動(dòng)。即，在停機(jī)狀態(tài)下，由于缺少反作用的液壓力，轉(zhuǎn)子軸將由于永磁力而沿液體軸向流入葉輪的方向軸向移動(dòng)。該方向就是與在泵機(jī)組的正常運(yùn)行中起作用的軸向力相反的方向。當(dāng)泵機(jī)組開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，優(yōu)選液壓軸向力大于磁性力，從而由于液壓軸向力的反向作用使得轉(zhuǎn)子軸又沿相反的方向，即與流入方向相反的方向移動(dòng)。
[0010]優(yōu)選在泵機(jī)組運(yùn)行中作用于葉輪和轉(zhuǎn)子軸上的軸向力大于指向相反方向的磁性軸向力。優(yōu)選在泵機(jī)組的整個(gè)運(yùn)行區(qū)域內(nèi)或至少在正常運(yùn)行區(qū)域內(nèi)，液壓軸向力大于指向相反方向的磁性軸向力。由此可以實(shí)現(xiàn):通過(guò)運(yùn)行中的液壓軸向力使軸向軸承設(shè)定地貼靠(in definierter Anlage)保持在轉(zhuǎn)子軸或轉(zhuǎn)子上。如果泵機(jī)組停止運(yùn)轉(zhuǎn)，該液壓軸向力將消失，只有所述的永磁軸向力仍在起作用，該永磁軸向力會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子移位，由此使得至少一個(gè)徑向軸承至少部分地脫離接合。根據(jù)這種能夠引起永磁力的磁性配置的實(shí)施方式，可以在靜止位置上減小或消除永磁軸向力。重要的是，永磁軸向力在泵機(jī)組的運(yùn)行中反作用于液壓軸向力，因此當(dāng)液壓軸向力消失時(shí)，該磁性軸向力可以使轉(zhuǎn)子沿軸向方向位移。也就是說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明，永磁軸向力不必在泵機(jī)組的任何狀態(tài)下都作用在轉(zhuǎn)子上，而僅僅是至少在泵機(jī)組停機(jī)時(shí)起作用，以使轉(zhuǎn)子軸如同所期望的那樣沿軸向方向位移。然后在泵機(jī)組重新啟動(dòng)時(shí)，可以通過(guò)所產(chǎn)生的液壓軸向力使轉(zhuǎn)子軸再次移動(dòng)到使至少?gòu)较蜉S承完全接合的位置上。
[0011]將至少一個(gè)徑向軸承設(shè)計(jì)為，在通過(guò)磁性軸向力使轉(zhuǎn)子軸沿葉輪的流入方向軸向移動(dòng)時(shí)，徑向軸承的彼此相對(duì)的軸承面至少部分地脫離接合。在泵機(jī)組的正常運(yùn)行中，徑向軸承的軸承面彼此相對(duì)并相互貼靠在一起。通過(guò)這種軸向位移，可以使這些軸承面沿軸向彼此相對(duì)移動(dòng)，從而使它們只在很小的區(qū)域中相互覆蓋，即減少了軸承面的重疊，軸承面將部分地脫離接合。由此可以減小徑向軸承中的摩擦并降低在停機(jī)狀態(tài)下發(fā)生粘附的風(fēng)險(xiǎn)。優(yōu)選定子沿周向圍繞轉(zhuǎn)子。在這種設(shè)置中，轉(zhuǎn)子中的永磁體通常沿徑向方向被磁化，或者引起轉(zhuǎn)子的徑向磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子中的永磁體的永磁磁場(chǎng)與定子的鐵件相互作用，由此通過(guò)相應(yīng)的布局和設(shè)計(jì)可以產(chǎn)生附加的軸向力。
[0012]例如可以這樣產(chǎn)生附加的磁性軸向力:將轉(zhuǎn)子和定子設(shè)計(jì)并設(shè)置為，至少在泵機(jī)組的運(yùn)行中，轉(zhuǎn)子的軸向中心，即轉(zhuǎn)子的磁性作用部件的軸向中心，沿與液體進(jìn)入葉輪的流入方向相反的方向與定子的軸向中心間隔開(kāi)。也就是說(shuō)，轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子朝向流入口或吸入口錯(cuò)開(kāi)地設(shè)置。但是由于轉(zhuǎn)子的永磁性磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子也將努力在定子的鐵芯的內(nèi)部沿軸向方向居中。因此，通過(guò)這種軸向偏移可以產(chǎn)生磁力，該力努力將轉(zhuǎn)子拉向居中位置。也就是說(shuō)，在理想情況下，在其他情況下以常規(guī)方式構(gòu)成的永磁轉(zhuǎn)子和所屬的定子中，單獨(dú)通過(guò)轉(zhuǎn)子在泵機(jī)組運(yùn)行中的軸向偏移就可以在期望的方向上產(chǎn)生附加的軸向力。
[0013]優(yōu)選將至少一個(gè)葉輪沿軸向方向固定在轉(zhuǎn)子軸上。由此可以實(shí)現(xiàn):作用在轉(zhuǎn)子上的磁性軸向力也將作用在葉輪上，此外還可以通過(guò)轉(zhuǎn)子沿軸向方向固定葉輪。
[0014]優(yōu)選將軸向軸承設(shè)計(jì)為，其軸承面在轉(zhuǎn)子軸沿葉輪的流入方向移動(dòng)時(shí)分離。由此可以實(shí)現(xiàn):特別是在靜止?fàn)顟B(tài)下，當(dāng)液壓軸向力不起作用，而轉(zhuǎn)子軸通過(guò)磁力沿流入方向，即與正常運(yùn)行時(shí)起作用的軸向力相反的方向移動(dòng)時(shí)，軸向軸承將脫離接合。由此可以降低軸承被粘附的風(fēng)險(xiǎn)。此外還可以在重新啟動(dòng)時(shí)減少摩擦。
[0015]特別優(yōu)選將至少一個(gè)徑向軸承設(shè)計(jì)為滑動(dòng)軸承，其第一軸承面位于轉(zhuǎn)子軸的外周上，而相對(duì)的第二軸承面位于固定的軸承環(huán)中。優(yōu)選該固定的軸承環(huán)為陶瓷軸承環(huán)。還可以將轉(zhuǎn)子軸設(shè)計(jì)為陶瓷軸，或者優(yōu)選至少具有陶瓷的軸承面。
[0016]進(jìn)一步優(yōu)選在徑向軸承的設(shè)置在轉(zhuǎn)子軸上的軸承面的至少一個(gè)面向葉輪的側(cè)面上，相比于該軸承面的直徑降低轉(zhuǎn)子軸的直徑。由此可以實(shí)現(xiàn):當(dāng)轉(zhuǎn)子軸由于磁性軸向力沿與葉輪相背的方向，即葉輪的流入方向移動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子軸的該直徑減小的面進(jìn)入徑向軸承或軸承環(huán)中，從而在該區(qū)域中使位于軸承環(huán)內(nèi)周上的軸承面不再貼靠在轉(zhuǎn)子軸的外周上。通過(guò)這種方式可以使徑向軸承的軸承面至少部分地脫離接合，從而降低啟動(dòng)時(shí)的摩擦以及徑向軸承被粘附的風(fēng)險(xiǎn)。
[0017]特別優(yōu)選在轉(zhuǎn)子軸上設(shè)置兩個(gè)徑向軸承，這兩個(gè)徑向軸承將以前述的方式設(shè)計(jì)，在此，優(yōu)選這兩個(gè)軸承位于轉(zhuǎn)子的相對(duì)的軸向側(cè)。即，優(yōu)選其中一個(gè)徑向軸承位于轉(zhuǎn)子的背向葉輪的一側(cè)。優(yōu)選該徑向軸承接近密封管罐的底部設(shè)置。第二徑向軸承設(shè)置在轉(zhuǎn)子的面向葉輪的一側(cè)，并且可以作為組合的徑向-軸向軸承的部件，該徑向-軸向軸承設(shè)置在轉(zhuǎn)子和葉輪之間在轉(zhuǎn)子軸上。
[0018]在一種特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，徑向軸承的彼此相對(duì)的軸承面在它們的軸向延伸中的尺寸以及相對(duì)于彼此的設(shè)置為:使它們?cè)谵D(zhuǎn)子軸軸向移動(dòng)時(shí)脫離接合超過(guò)50%，優(yōu)選超過(guò)75%。即，優(yōu)選軸承面只有非常狹小的區(qū)域保持貼靠或接合，以使轉(zhuǎn)子和葉輪保持定位并在啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)確保支承。然而，由于大部分軸承面已分離，因此使摩擦顯著減小并將軸承由于軸承面之間的雜質(zhì)而被粘附的風(fēng)險(xiǎn)降至最低。
[0019]葉輪在其吸入口上優(yōu)選通過(guò)吸入密封件相對(duì)于泵殼體被密封。在此，該吸入密封件構(gòu)成泵殼體上的固定部件。優(yōu)選將吸入密封件相對(duì)于葉輪設(shè)置為，在轉(zhuǎn)子軸沿葉輪的流入方向軸向移動(dòng)時(shí)，吸入密封件和葉輪至少部分地、優(yōu)選完全地分離。通過(guò)這種實(shí)施方式可以實(shí)現(xiàn):在泵機(jī)組停機(jī)時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)子由于磁力而被拉入定子中時(shí)，可以有利地使葉輪上的密封件分離。由此，一方面可以防止該密封件在停機(jī)期間被固定，另一方面也可以提高泵機(jī)組在停機(jī)時(shí)的可穿流性(Durchstrombarkeit),因?yàn)槿~輪上的液體可以從旁邊流過(guò)泵機(jī)組，而葉輪對(duì)于這種流動(dòng)沒(méi)有或只形成明顯減小的阻力。在特別優(yōu)選的一種實(shí)施方式中，葉輪的吸入密封件在停機(jī)時(shí)與葉輪分離，并與軸承接合，該軸承的支承面在停機(jī)時(shí)至少部分地脫離接合。但是需要指出的是，吸入密封件在葉輪上的這種設(shè)置也可以與軸承的相應(yīng)實(shí)施方式無(wú)關(guān)地實(shí)現(xiàn)。
[0020]另外優(yōu)選轉(zhuǎn)子軸可以移動(dòng)一定的距離，該距離小于或等于在泵機(jī)組運(yùn)行時(shí)存在于轉(zhuǎn)子的軸向中心和定子的軸向中心之間的軸向間距。即，轉(zhuǎn)子軸的軸向運(yùn)動(dòng)受到限制，并且限制在一定的距離上，該距離小于或等于在運(yùn)行中發(fā)生在轉(zhuǎn)子和定子之間的軸向偏移。由此可以確保始終有足夠的磁性軸向力作用在轉(zhuǎn)子軸上，以使轉(zhuǎn)子軸能夠移動(dòng)所要求的距離。
[0021]在另一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，在至少一個(gè)葉輪上，在面向轉(zhuǎn)子的軸向側(cè)面上設(shè)置應(yīng)急軸承面(Notlagerflache)，該應(yīng)急軸承面面向固定的軸向軸承面。在特定的運(yùn)行狀態(tài)下，特別是在高流量、低壓力的情況下，相對(duì)于流入方向反向作用于葉輪上的液壓軸向力可能因此而急劇升高，從而使得在運(yùn)行中吸收該力的軸向軸承卸載。因此可能會(huì)發(fā)生:該軸向軸承的軸承面在這種運(yùn)行狀態(tài)下不再保持貼靠。為了在這種運(yùn)行狀態(tài)下也能夠確保沿相反方向的軸向支承，設(shè)置相反指向的應(yīng)急軸承。此外，當(dāng)轉(zhuǎn)子軸以上述方式通過(guò)磁力沿軸向方向移動(dòng)時(shí)，優(yōu)選使用應(yīng)急軸承。在這種情況下將應(yīng)急軸承作為止擋件使用，以限制轉(zhuǎn)子軸沿軸向方向的運(yùn)動(dòng)。在相反方向上可以通過(guò)實(shí)際的軸向軸承限制該運(yùn)動(dòng)。因此，當(dāng)實(shí)際的軸向軸承還未貼靠時(shí)，應(yīng)急軸承也可以在驅(qū)動(dòng)電機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)啟動(dòng)時(shí)起作用。
[0022]優(yōu)選與應(yīng)急軸承面相貼靠的軸向軸承面由固定軸承環(huán)、轉(zhuǎn)子軸的徑向軸承和/或軸向軸承的軸向端面組成。如上所述，該軸承環(huán)優(yōu)選為陶瓷件，其正面優(yōu)選構(gòu)成實(shí)際的軸向軸承面。該正面是軸承環(huán)的背向葉輪而面向轉(zhuǎn)子的側(cè)面。徑向軸承面由軸承環(huán)的內(nèi)周面構(gòu)成。與應(yīng)急軸承相貼靠的軸向軸承面是面向葉輪的軸向背面。當(dāng)葉輪的應(yīng)急軸承面貼靠在軸承環(huán)的背面上時(shí)，將因此同時(shí)使轉(zhuǎn)子軸和軸承環(huán)的內(nèi)軸之間的軸承間隙相對(duì)于其中設(shè)置有葉輪的泵腔體封閉，從而可以防止雜質(zhì)侵入到該軸承間隙中。優(yōu)選將葉輪相對(duì)于軸承環(huán)設(shè)置為:通過(guò)轉(zhuǎn)子軸的軸向移動(dòng)，可以使應(yīng)急軸承面與固定的軸向軸承面貼靠在一起。由此，當(dāng)轉(zhuǎn)子軸在靜止?fàn)顟B(tài)下軸向移動(dòng)時(shí)，應(yīng)急軸承可以貼靠在軸承環(huán)上，從而在靜止?fàn)顟B(tài)下，當(dāng)泵機(jī)組停機(jī)時(shí)，通過(guò)應(yīng)急軸承面封閉軸承間隙。
[0023]進(jìn)一步優(yōu)選應(yīng)急軸承面由葉輪上的、在軸向方向上突出的環(huán)形突出部構(gòu)成。優(yōu)選葉輪與該突出部一體化地由合成材料制成。
[0024]在泵機(jī)組的正常運(yùn)行中，優(yōu)選應(yīng)急軸承面與固定的軸向軸承面軸向間隔開(kāi)。在這種狀態(tài)下，優(yōu)選正常的軸向軸承處于接合中，以吸收作用在葉輪和轉(zhuǎn)子上的液壓軸向力。即，正常的運(yùn)行狀態(tài)是指在這種狀態(tài)下，這種液壓軸向力反向于葉輪的流入方向起作用。優(yōu)選應(yīng)急軸承面與固定的軸向軸承面之間的間距小于或等于在泵機(jī)組運(yùn)行時(shí)存在于轉(zhuǎn)子的軸向中心和定子的軸向中心之間的軸向間距。通過(guò)這種設(shè)置可以確保:在轉(zhuǎn)子軸移動(dòng)時(shí)應(yīng)急軸承能夠與軸向軸承面接合和分離，這種偏移并不大于轉(zhuǎn)子和定子之間的偏移，而是始終給出使應(yīng)急軸承面與軸向軸承面保持貼靠的磁性軸向力，一旦沒(méi)有了反向作用的液壓軸向力，將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子軸沿相反的方向移動(dòng)，并使應(yīng)急軸承面與軸向軸承面分離。
[0025]在另一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，可以在轉(zhuǎn)子軸或葉輪的一側(cè)與固定的軸承環(huán)或軸承支架的另一側(cè)之間設(shè)置至少一個(gè)密封元件，該密封元件可以通過(guò)轉(zhuǎn)子軸的軸向移動(dòng)而密封地貼靠。因此，可以在葉輪上設(shè)置例如環(huán)形的密封元件，該密封元件同樣可以與固定軸承環(huán)的端面密封地貼靠。代替密封元件在葉輪上的這種設(shè)置，其可以貼靠在固定軸承環(huán)的端面上，也可以將密封元件在葉輪上設(shè)置或設(shè)計(jì)為，使密封元件可以貼靠在圍繞軸承或軸承環(huán)的軸承座的表面上。替代地還可以將這樣的密封元件設(shè)置在軸承環(huán)的軸向軸承面上，并在轉(zhuǎn)子軸軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)在那里使葉輪與適合的密封面貼靠在一起。還可以不將這種環(huán)形密封件設(shè)置在葉輪上，而是設(shè)置在轉(zhuǎn)子軸上，以使其能夠例如與固定的軸承環(huán)相貼靠。在所有這些設(shè)計(jì)中，密封件都可以密封地封閉在泵機(jī)組的停機(jī)狀態(tài)下位于軸承環(huán)和轉(zhuǎn)子軸之間的軸承間隙，以防止軸承被穿流和雜質(zhì)的侵入。
[0026]需要指出的是，通過(guò)轉(zhuǎn)子軸的軸向移動(dòng)來(lái)封閉軸承間隙也可以不依賴(lài)于下述方案來(lái)實(shí)現(xiàn):在這種方案中，通過(guò)軸的軸向移動(dòng)使軸承至少部分地脫離接合。當(dāng)轉(zhuǎn)子軸的軸向移動(dòng)只用來(lái)使密封元件貼靠和分離時(shí)，轉(zhuǎn)子軸的一個(gè)很小的軸向偏移就足以引起這種貼靠和脫離貼靠。這樣做的優(yōu)勢(shì)在于，轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子只需要軸向位移很小的距離，從而基本上不會(huì)損害磁效率(magnetische Wirkungsgrad)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]下面參照附圖對(duì)本發(fā)明做示例性的說(shuō)明。其中:
[0028]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明泵機(jī)組的局部被切開(kāi)的整體視圖，
[0029]圖2示出了處于運(yùn)行狀態(tài)下的泵機(jī)組在移除泵殼體之后的截面圖，
[0030]圖3示出了處于靜止?fàn)顟B(tài)下的如圖3所示的視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]根據(jù)本發(fā)明的泵機(jī)組具有泵殼體2，在該泵殼體中設(shè)置有葉輪4。葉輪4具有軸向指向的中央吸入口 6，待輸送的液體通過(guò)該吸入口進(jìn)入葉輪4中。吸入口 6在泵殼體2的內(nèi)部面對(duì)通入吸入套管8中的流動(dòng)通道。與吸入套管8相對(duì)地在泵殼體2上還設(shè)置有壓力套管10，該壓力套管通過(guò)流動(dòng)通道與液輪4的周向區(qū)域相連接，該周向區(qū)域構(gòu)成螺旋形通道。葉輪4通過(guò)轉(zhuǎn)子軸12與永磁電機(jī)14相連接。優(yōu)選轉(zhuǎn)子軸12由陶瓷制成。在轉(zhuǎn)子14中設(shè)有永磁體16，該永磁體產(chǎn)生轉(zhuǎn)子14的徑向磁場(chǎng)。永磁轉(zhuǎn)子14設(shè)置在密封管18或密封管罐18的內(nèi)部。密封管18被定子20圍繞。
[0032]葉輪4抗扭地并沿軸向方向X固定地與轉(zhuǎn)子軸12相連接。轉(zhuǎn)子軸12滑動(dòng)地支承在兩個(gè)陶瓷軸承環(huán)22和24上。在此，軸承環(huán)22是純粹的徑向軸承。軸承環(huán)24同時(shí)承擔(dān)起軸向軸承的功能。為此，將軸承環(huán)24的背向葉輪4的軸向端面設(shè)計(jì)為軸向軸承面，與轉(zhuǎn)子軸12相連接的軸向軸承環(huán)26貼靠在該軸向軸承面上。軸向軸承環(huán)26沿軸向方向X固定在轉(zhuǎn)子軸12上。
[0033]在泵機(jī)組正常運(yùn)行中，沿縱軸線(xiàn)或轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)X的方向取向的軸向力作用在葉輪4和轉(zhuǎn)子軸12上，該軸向力指向與葉輪4的吸入口 6的流入方向E相反的方向。液壓軸向力通過(guò)軸向軸承環(huán)26傳遞到軸承環(huán)24的背向葉輪4的軸向面28上，該軸向面構(gòu)成固定的軸向軸承面。
[0034]為了實(shí)現(xiàn)徑向支承，陶瓷軸12通過(guò)其外周面滑動(dòng)地貼靠在軸承環(huán)22和24的內(nèi)周上。
[0035]轉(zhuǎn)子軸12可以沿軸向方向X運(yùn)動(dòng)，并在泵機(jī)組的正常運(yùn)行中通過(guò)液壓軸向力保持在如圖2所示的狀態(tài)中，在該狀態(tài)下，一旦轉(zhuǎn)子軸12沿與流入方向E相反的方向移動(dòng)，軸向軸承環(huán)將滑動(dòng)地貼靠在軸承環(huán)24的軸向側(cè)面28上。在這種狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子，也即是轉(zhuǎn)子的磁性作用部件的軸向中心MR將相對(duì)于定子20或鐵件30的軸向中心MS沿軸向方向移動(dòng)一定的距離。但是，由于作用在永磁鐵16和定子20的鐵件30之間的磁力，轉(zhuǎn)子12將努力關(guān)于鐵件30居中，從而使轉(zhuǎn)子12的軸向中心MR與鐵件30的軸向中心MS相重合。由此可以產(chǎn)生沿流入方向E起作用的磁性軸向力，該磁性軸向力作用在轉(zhuǎn)子軸12上，而在泵機(jī)組運(yùn)行中作用于葉輪4上的液壓軸向力則與其相反。泵機(jī)組或驅(qū)動(dòng)電機(jī)被設(shè)計(jì)為，使磁力在正常運(yùn)行中，即優(yōu)選在泵機(jī)組的大多數(shù)運(yùn)行區(qū)域中，小于液壓軸向力，從而使軸向軸承環(huán)26保持貼靠在軸承環(huán)24的軸向側(cè)面28上。
[0036]當(dāng)泵機(jī)組被關(guān)閉時(shí)，作用于轉(zhuǎn)子軸12上的液壓軸向力將消失，此時(shí)起作用的只有磁性軸向力，然后該磁性軸向力將轉(zhuǎn)子沿縱軸線(xiàn)X的方向拉入其居中位置上，在該位置上，轉(zhuǎn)子12的軸向中心MR與定子20的鐵件30的軸向中心MS相重合，如圖3所示。在這種狀態(tài)下，軸向軸承環(huán)26與軸承環(huán)24的軸向側(cè)面28間隔開(kāi)并由此使軸向軸承脫離接合。
[0037]相鄰于轉(zhuǎn)子軸12的與軸承環(huán)22和24 —起構(gòu)成徑向軸承面34的區(qū)域，在轉(zhuǎn)子軸的外周上設(shè)置刺孔(Einstiche) 32，在該區(qū)域中轉(zhuǎn)子軸12的外徑減小。刺孔32毗鄰軸承面34的面向葉輪4的一側(cè)。當(dāng)轉(zhuǎn)子軸在靜止?fàn)顟B(tài)下在如圖3所示的狀態(tài)下移動(dòng)時(shí)，具有縮小了的直徑的刺孔32將進(jìn)入到軸承環(huán)22和24中，同時(shí)位于相反的軸向端部上的部分支承面34將離開(kāi)軸承環(huán)22和24。即，軸承面34部分地與軸承環(huán)22和24的構(gòu)成它們的徑向軸承面的內(nèi)周面分離。通過(guò)這種方式可以在靜止?fàn)顟B(tài)下降低徑向軸承22和24中的摩擦并將在軸承中發(fā)生粘附的風(fēng)險(xiǎn)降至最小。
[0038]葉輪4在其吸入口 6上通過(guò)吸入密封件35被相對(duì)于泵殼體2密封。吸入密封件35固定在泵殼體2上并嵌入吸入口 6中。因此在泵機(jī)組運(yùn)行時(shí)，吸入口 6的內(nèi)周與吸入密封件35的外周重疊，在此，吸入口 6相對(duì)于吸入密封件35旋轉(zhuǎn)。該吸入密封件可以傳統(tǒng)的方式設(shè)計(jì)為凸緣形的金屬板件。
[0039]當(dāng)轉(zhuǎn)子軸12在泵機(jī)組的停機(jī)狀態(tài)下移動(dòng)到如圖3所示的軸向位置時(shí)，葉輪4與轉(zhuǎn)子軸12沿朝向定子20的方向運(yùn)動(dòng)。在此，這種軸向偏移在所示出的實(shí)施方式中是較大的，能夠使葉輪的吸入口 6與 吸入密封件35完全分離，從而在葉輪4的背向轉(zhuǎn)子14的軸向側(cè)面和吸入密封件35的端面之間形成間隙。通過(guò)使吸入密封件35與吸入口 6完全分離，可以防止吸入密封件35在停機(jī)期間粘附在吸入口 6上。此外，泵機(jī)組在停機(jī)期間可以被更好地穿流，因?yàn)檫@種流動(dòng)可以通過(guò)吸入密封件35和葉輪4的端面之間的間隙，以在葉輪上從旁邊通過(guò)泵殼體2到達(dá)壓力套管10的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此降低了停機(jī)時(shí)的流動(dòng)阻力。
[0040]葉輪4在其背向吸入口 6的端面上具有環(huán)形突出部36，該環(huán)形突出部面向軸承環(huán)24。突出部36與葉輪4 一體化地由合成材料制成，并構(gòu)成應(yīng)急軸承面。在液壓軸向力不足的運(yùn)行狀態(tài)下，軸向軸承將保持貼靠，即，軸向軸承環(huán)26將保持貼靠在軸承環(huán)24的軸向側(cè)面28上，因此可能發(fā)生:轉(zhuǎn)子軸12即使在運(yùn)行期間也能運(yùn)動(dòng)到如圖3所示的位置上。這樣，突出部36通過(guò)貼靠在軸承環(huán)24的面向葉輪4的軸向側(cè)面上，作為應(yīng)急軸承在相反方向上提供軸向支承，該軸向側(cè)面背向構(gòu)成實(shí)際軸向軸承面的軸向側(cè)面28。這種運(yùn)行狀態(tài)特別可以是在啟動(dòng)泵機(jī)組時(shí)出現(xiàn)。此外在這種實(shí)施方式中，即使在泵機(jī)組停機(jī)時(shí)，突出部36也可以貼靠在軸承環(huán)24的后部軸向側(cè)面上，從而使軸承環(huán)24和轉(zhuǎn)子軸12之間的軸承間隙朝向泵腔體密封，葉輪4設(shè)置在該泵腔體中。由此可以防止雜質(zhì)侵入到軸承間隙和轉(zhuǎn)子腔體中。
[0041]在這種實(shí)施方式中還示出了環(huán)形密封件38，該密封件在該實(shí)施方式中周向地設(shè)置在轉(zhuǎn)子軸12上。在此，密封件38在轉(zhuǎn)子軸的外周上基本上設(shè)置在葉輪4的面向轉(zhuǎn)子14的區(qū)域中。當(dāng)轉(zhuǎn)子軸12位于如圖3所示的軸向位置時(shí)(轉(zhuǎn)子軸12沿流入方向E軸向移動(dòng)到該位置上)，密封件38在軸承間隙的區(qū)域內(nèi)密封地貼靠在軸承環(huán)24上。這種密封件38還可以在位于葉輪4上的轉(zhuǎn)子軸12的周向區(qū)域中構(gòu)成，特別是直接在由彈性合成材料制成的葉輪4上澆注而成。這種密封件38也可以代替突出部36來(lái)使用，正如可以在沒(méi)有密封件38的情況下使用突出部36 —樣。
[0042]附圖標(biāo)記列表
[0043]2泵殼體
[0044]4 葉輪
[0045]6 吸入 口
[0046]8吸入套管
[0047]10壓力套管
[0048]12轉(zhuǎn)子軸
[0049]14永磁轉(zhuǎn)子
[0050]16永磁體
[0051]18密封管或密封管罐
[0052]20 定子
[0053]22，24 軸承環(huán)
[0054]26軸向軸承環(huán)
[0055]28軸向側(cè)面
[0056]30 鐵件
[0057]32 刺孔
[0058]34軸承面
[0059]35吸入密封件
[0060]36環(huán)形關(guān)出部
[0061]38密封件
[0062]X縱軸線(xiàn)或轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)
[0063]E流入方向
[0064]MS鐵件的軸向中心
[0065]MR永磁轉(zhuǎn)子的軸向中心
[0066]a 間距
【權(quán)利要求】
1.一種泵機(jī)組，具有:電驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該驅(qū)動(dòng)電機(jī)具有定子(20)和設(shè)計(jì)為永磁轉(zhuǎn)子(14)的轉(zhuǎn)子；至少一個(gè)葉輪(4)，該葉輪通過(guò)轉(zhuǎn)子軸(12)與所述轉(zhuǎn)子(14)相連接；和軸向軸承(26，28)，用于吸收在所述泵機(jī)組運(yùn)行時(shí)作用在所述葉輪(4)和轉(zhuǎn)子軸(12)上的軸向力；和至少一個(gè)設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子軸(12)上的徑向軸承，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(14)和定子(20)被設(shè)計(jì)為，在轉(zhuǎn)子(14)和定子(20)之間產(chǎn)生沿所述轉(zhuǎn)子(14)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)(X)的方向起作用的磁性軸向力，該磁性軸向力沿所述葉輪(4)的流入方向(E)作用在所述轉(zhuǎn)子上，所述轉(zhuǎn)子軸(12)與所述轉(zhuǎn)子(14)相對(duì)于所述定子(20)沿軸向方向(X)可移動(dòng)地被支承，以及所述徑向軸承(22，24)設(shè)計(jì)為，在所述轉(zhuǎn)子軸(12)沿所述葉輪(4)的流入方向(E)軸向移動(dòng)時(shí)，所述徑向軸承(22，24)的彼此相對(duì)的軸承面(34)至少部分地脫離接合。
2.如權(quán)利要求1所述的泵機(jī)組，其特征在于，在所述泵機(jī)組的運(yùn)行中作用在所述葉輪(4)和所述轉(zhuǎn)子軸(12)上的液壓軸向力大于反方向的所述磁性軸向力。
3.如權(quán)利要求1或2所述泵機(jī)組，其特征在于，所述定子(20)周向地圍繞所述轉(zhuǎn)子(14)。
4.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的泵機(jī)組，其特征在于，在所述轉(zhuǎn)子(14)和/或所述定子(20)上設(shè)置至少一個(gè)附加的有助于產(chǎn)生所述磁性軸向力的硬磁元件或軟磁元件。
5.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的泵機(jī)組，其特征在于，將所述轉(zhuǎn)子(14)和所述定子(20)設(shè)置為，至少在所述泵機(jī)組運(yùn)行時(shí)，所述轉(zhuǎn)子(14)的軸向中心(MR)在與所述葉輪(4)的流入方向(E)相反 的方向上與所述定子(20)的軸向中心(MS)間隔開(kāi)。
6.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的泵機(jī)組，其特征在于，所述至少一個(gè)葉輪在軸向方向上固定在所述轉(zhuǎn)子軸(12)上。
7.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的泵機(jī)組，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子軸(12)這樣移動(dòng):其在所述泵機(jī)組的停機(jī)狀態(tài)下沿所述葉輪(4)的流入方向(E)軸向移動(dòng)。
8.如權(quán)利要求7所述的泵機(jī)組，其特征在于，所述軸向軸承(26，28)被設(shè)計(jì)為，其軸承面(26，28)在所述轉(zhuǎn)子軸(12)沿所述葉輪(4)的流入方向(E)移動(dòng)時(shí)脫離接合。
9.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的泵機(jī)組，其特征在于，所述徑向軸承(22，24)被設(shè)計(jì)為滑動(dòng)軸承，其第一軸承面(34)設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子軸(12)的外周上，而相對(duì)的第二軸承面設(shè)置在固定的軸承環(huán)(22，24)中。
10.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的泵機(jī)組，其特征在于，至少在所述徑向軸承的設(shè)置于所述轉(zhuǎn)子軸(12)上的軸承面(34)的面向所述葉輪(4)的一側(cè)，所述轉(zhuǎn)子軸(12)的直徑相對(duì)于所述軸承面(34)的直徑減小。
11.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的泵機(jī)組，其特征在于，所述彼此相對(duì)的軸承面在它們的軸向延伸中的尺寸以及相對(duì)于彼此的設(shè)置為:使它們?cè)谒鲛D(zhuǎn)子軸(12)軸向移動(dòng)時(shí)脫離接合超過(guò)50 %，優(yōu)選超過(guò)75 %。
12.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的泵機(jī)組，其特征在于，相鄰于所述葉輪(4)這樣設(shè)置吸入密封件:在所述轉(zhuǎn)子軸(12)沿所述葉輪(4)的流入方向(E)軸向移動(dòng)時(shí)，該吸入密封件(35)和所述葉輪(4)至少部分地分離。
13.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的泵機(jī)組，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子軸(12)可以移動(dòng)一定的距離，該距離小于或等于在所述泵機(jī)組運(yùn)行時(shí)存在于所述轉(zhuǎn)子的軸向中心(MR)和所述定子(20)的軸向中心(MS)之間的軸向間距(a)。
14.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的泵機(jī)組，其特征在于，在所述至少一個(gè)葉輪(4)上在面向所述轉(zhuǎn)子(12)的軸向側(cè)面上形成應(yīng)急軸承面(36)，該應(yīng)急軸承面面向固定的軸向軸承面。
15.如前權(quán)利要求14所述的泵機(jī)組，其特征在于，所述軸向軸承面由所述轉(zhuǎn)子軸(12)的徑向軸承和/或軸向軸承的固定的軸承環(huán)(24)的軸向端面構(gòu)成。
16.如權(quán)利要求14或15以及權(quán)利要求7至15中任一項(xiàng)所述的泵機(jī)組，其特征在于，所述葉輪(14)相對(duì)于所述軸承環(huán)(24)被設(shè)置為，通過(guò)所述轉(zhuǎn)子軸(12)的軸向移動(dòng)使所述應(yīng)急軸承面(36)與所述固定的軸向軸承面相貼靠，其中，在所述泵機(jī)組運(yùn)行時(shí)，所述應(yīng)急軸承面(36)優(yōu)選與所述固定的軸向軸承面間隔開(kāi)。
17.如權(quán)利要求16所述的泵機(jī)組，其特征在于，所述應(yīng)急軸承面(36)與所述固定的軸向軸承面之間的間距小于或等于在所述泵機(jī)組運(yùn)行中存在于所述轉(zhuǎn)子的軸向中心(MR)和所述定子(20)的軸向中心(MS)之間的軸向間距(a)。
18.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的泵機(jī)組，其特征在于，在所述轉(zhuǎn)子軸(12)或所述葉輪(4)與固定的軸承環(huán)(24)之間設(shè)置至少一個(gè)密封件(38)，該密封件通過(guò)所述轉(zhuǎn)子軸(12)的軸向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)密封地 貼靠。
【文檔編號(hào)】F04D29/041GK104024647SQ201280065237
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月27日
【發(fā)明者】托馬斯·布拉德 申請(qǐng)人:格蘭富控股聯(lián)合股份公司