專利名稱：電動(dòng)泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)泵，它具有一個(gè)在泵腔里旋轉(zhuǎn)的葉輪。這種類型的泵使用于許多應(yīng)用場(chǎng)合，其中液體必須克服一個(gè)小的背壓而實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，例如象用于在洗碗機(jī)或洗衣機(jī)里的洗滌液體的循環(huán)，作為冷卻水泵用于內(nèi)燃機(jī)，作為船用的艙底泵等等。
用于液體的大多數(shù)泵具有一種分體式構(gòu)造，有一個(gè)驅(qū)動(dòng)一個(gè)軸的電動(dòng)機(jī)和一個(gè)在軸的縱向方向上連接于電機(jī)的、由軸驅(qū)動(dòng)的泵頭。這樣的布局形成了泵的一種在軸向上長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)型式，這種型式不能很好地適于使用一個(gè)這樣的泵的器具里的所有安裝情況。因此例如在一個(gè)洗碗機(jī)里設(shè)有一個(gè)泵用于使洗滌液體循環(huán)，通常設(shè)于一個(gè)洗滌腔下面。泵的結(jié)構(gòu)高度應(yīng)該盡可能矮，以便必要地來限制在洗碗機(jī)的給定的外殼高度時(shí)洗滌腔室可以達(dá)到的高度。這迫使安裝那些具有軸向伸長(zhǎng)結(jié)構(gòu)型式，帶有水平定向的軸的通常的泵。如果將泵的旋轉(zhuǎn)部件直徑減小，才能減小一個(gè)這樣的泵的結(jié)構(gòu)高度，而這樣就損害了泵的輸送能力。
傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理的另一個(gè)缺點(diǎn)是通向泵頭的軸必須可靠地密封，以保護(hù)電機(jī)，防止從泵頭流出液體。
為了解決密封的問題并同時(shí)冷卻電機(jī)的轉(zhuǎn)子，在DE 19903817 A1中已經(jīng)建議將用于機(jī)動(dòng)車輛的一種冷卻水泵的葉輪至少部分地由一種磁性材料制成，它同時(shí)用作為一種驅(qū)動(dòng)葉輪的電機(jī)的轉(zhuǎn)子。該泵雖然沒有旋轉(zhuǎn)軸也可以在電機(jī)和泵頭之間實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，但是這可以使泵在軸向上的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度縮短。確切地說應(yīng)用了一種在軸向上不尋常的長(zhǎng)葉輪，就其功能而言它可以在軸向上劃分成兩個(gè)部段，一個(gè)部段沉入在一個(gè)由電機(jī)的轉(zhuǎn)子圍住的泵腔部分里，起到轉(zhuǎn)子的作用，但實(shí)際上卻不起泵的作用，而第二部段，它勉強(qiáng)由定子的范圍掌握住，但為此位于泵腔的入口和出口的高度上并因此實(shí)際上只是發(fā)揮了泵的作用。開頭所提到的設(shè)計(jì)原理，即按此原理電機(jī)和泵頭并排布置在軸的縱向方向上，即使對(duì)于這種傳統(tǒng)的泵來說也遵循此原理。
本發(fā)明的任務(wù)是設(shè)計(jì)一種電動(dòng)泵，它與傳統(tǒng)的泵相比在相同的泵功率時(shí)軸向上的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度減小，并因此較好地適應(yīng)于在一些器具里的裝入條件而且可以比傳統(tǒng)的葉輪泵能夠更好地充分利用空間。
此任務(wù)通過一種具有權(quán)利要求1的特征的泵來解決。通過設(shè)有轉(zhuǎn)子的一個(gè)中央通道，一個(gè)流通路徑就穿過這通道從泵的泵腔的入口至出口設(shè)置，這就可以在相同的高度上沿著泵的軸線實(shí)現(xiàn)泵頭和電驅(qū)動(dòng)部的功能并因此減小泵在軸向上的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度。
對(duì)于大多數(shù)傳統(tǒng)的葉輪泵來說，葉輪有一個(gè)輪轂，葉輪突出于輪轂，而且葉輪的自由端沿著泵的一個(gè)靜止外殼壁旋轉(zhuǎn)。在按照本發(fā)明的泵里流動(dòng)路徑并不由這外殼壁限制住，而是由一個(gè)輪緣限制住，該輪緣是葉輪的一部分并通過葉片與其輪轂相連接。該輪緣支承住電機(jī)的轉(zhuǎn)子。
電機(jī)最好是通過至少一個(gè)永久磁鐵激勵(lì)的類型，尤其是一種無電刷的直流電機(jī)。
一種這樣的機(jī)器的至少一個(gè)永久磁鐵最好整體地被輪緣圍住，以防止它與所要泵送的液體相接觸。為此目的可以通過用一種塑料材料對(duì)永久磁鐵周圍澆注來制成輪緣或者說最好是整個(gè)葉輪。
電機(jī)的一個(gè)定子最好徑向設(shè)于轉(zhuǎn)子之外。泵腔的壁則優(yōu)選經(jīng)過一個(gè)在定子和轉(zhuǎn)子之間所形成的間隙。
為了簡(jiǎn)化泵的組裝，泵的外殼最好由第一部分和第二部分組成，其中第一部分包括有一個(gè)圓柱形部段，其中尤其可以是通過定子和轉(zhuǎn)子之間的間隙的壁，還有一個(gè)限定入口的指向里面的、在圓柱形部段的第一個(gè)端部上的凸肩和一個(gè)指向外面的在圓柱形部段的第二個(gè)端部上的凸肩，而第二部分則形成了一個(gè)可以裝配在第二個(gè)凸肩上的蓋。這樣就可以將葉輪方便地從第二個(gè)端部推入第一個(gè)外殼部分的圓柱形部段里并在里面通過裝上蓋而封閉起來，而定子可以從圓柱形段的第一側(cè)推移出。
分別用于葉輪的一個(gè)軸一端的座最好在外殼的兩個(gè)部分中的每個(gè)部分上形成。
事實(shí)是，在按本發(fā)明的泵里葉輪直接與轉(zhuǎn)子相連，這就允許兩者都可旋轉(zhuǎn)地裝在一個(gè)固定的軸上。
為了使葉輪實(shí)現(xiàn)少摩擦的懸置，該葉輪最好通過至少一個(gè)向心軸承支承在軸上。最好是一個(gè)這樣的向心軸承牢固地與葉輪相連并且可以圍繞固定軸旋轉(zhuǎn)。葉輪本身因此并不受到直接的摩擦載荷并因此可以由具有小的耐摩擦性的廉價(jià)材料制成，而不會(huì)影響泵的使用壽命。
在同心軸承的內(nèi)表面上設(shè)有至少一個(gè)軸向通道。由泵所泵送的液體可以鉆入這通道里，因而一方面使軸承冷卻，另一方面促進(jìn)了在向心軸承內(nèi)表面和軸之間的減小摩擦的液膜的生成。
向心軸承最好具有兩個(gè)有不同直徑的部段，其中第一部段以小的外徑嵌入葉輪的一個(gè)中央孔里，而第二部段以較大外徑移靠到中央孔之外并因此構(gòu)成一個(gè)擋塊，它使向心軸承在葉輪上的軸向位置固定住。
為了實(shí)現(xiàn)一種穩(wěn)定的導(dǎo)向，最好將兩個(gè)向心軸承從相反端裝入葉輪的中央孔里。這兩個(gè)向心軸承最好是相同的。
按照本發(fā)明的泵特別適合于裝入在一個(gè)器具里，例如象一個(gè)洗碗機(jī)里，其葉輪的軸線為垂直布置的，按此方式泵只要求在洗滌腔之下在一個(gè)有利于洗滌腔的盡可能保持較低的安裝空間之內(nèi)的很小高度。按照本發(fā)明的泵與相同功率的傳統(tǒng)泵相比，直徑可能加大，一般在一個(gè)這樣的具有小的垂直外形尺寸但大的橫向尺寸的安裝空間里就沒有什么問題。
若裝入了具有垂直走向軸線的泵的話，那么同樣也優(yōu)選的是使入口布置得高于出口，在一個(gè)這樣的泵運(yùn)行時(shí)也就是其葉輪承受了一種在入口方向上作用的所泵送介質(zhì)的壓力，因此當(dāng)入口布置較高時(shí)作用在葉輪軸承上的軸向力，它一方面由此壓力引起，另一方面由葉輪重量引起，這些力相互至少部分地補(bǔ)償并因此使軸承載荷較小。
為了防止那個(gè)在葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)軸向受載的座受到摩擦磨損，最好在軸的一端不可相對(duì)旋轉(zhuǎn)地設(shè)有一個(gè)墊圈，當(dāng)安裝軸時(shí)該墊圈就位于座和與其鄰接的旋轉(zhuǎn)部件之間。若具有足夠功率的泵運(yùn)行，那么由于在入口方向上作用的壓力超過葉輪的重力而與裝入位置無關(guān)，因此裝有墊圈的軸端部最好就是軸的入口端部。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)見以下參考附圖對(duì)實(shí)施例所作的說明。


圖1表示按本發(fā)明的第一種設(shè)計(jì)方案的一個(gè)泵的軸向斷面，圖2以分解圖表示泵的各個(gè)零部件，圖3表示泵的軸的立體圖，圖4表示泵的向心軸承的立體圖，圖5表示本發(fā)明的第二個(gè)設(shè)計(jì)方案的軸向斷面。
圖1所示泵的外殼由兩個(gè)部件1，2組成，它們例如用塑料壓注制成整體的。第一個(gè)外殼部件1具有一個(gè)圓柱形部段3，在這部段的兩端成型出一個(gè)相對(duì)于圓柱形部段3的軸線徑向向里伸展的凸肩4或者徑向向外伸展的凸肩5。這向里伸展的凸肩4限定了泵的一個(gè)入口孔6。在這入口孔6中間用于軸18的一個(gè)座7通過橫撐8固定住，這些橫撐將座與向里指向的凸肩4連接起來。
在指向外的凸肩5的遠(yuǎn)離圓柱形部段3的那一側(cè)上與軸線同心成型有一圈筋條9。筋條9有一個(gè)均勻的彎曲成四分之一圓的內(nèi)表面和一個(gè)圓柱形外表面，在這外表面上套裝上第二個(gè)外殼部件2的一個(gè)圓柱形外壁10。在外殼部件2的一個(gè)平底里設(shè)有第二個(gè)座13用于軸18的對(duì)峙端。底部11和外壁10通過一個(gè)環(huán)繞的槽13相互連接，槽的自由橫斷面分別在一個(gè)從槽13里通出去的出口支管14的高度上為最大并從那里起至槽13的直徑相對(duì)點(diǎn)在兩個(gè)方向上均勻地減小。
底部11、圓柱形部段3和指向里面的凸肩4限定了一個(gè)圓柱形泵腔，在這泵腔里圍繞軸18可旋轉(zhuǎn)地裝有一個(gè)葉輪15。葉輪15按本身已知的方式具有一個(gè)輪轂16，其形狀為一種旋轉(zhuǎn)拋物面或一種錐面，它的開口角向著頂點(diǎn)，也就是向著入口孔6方向逐漸變窄，而這輪轂裝有許多葉片17，這些葉片分別布置在一個(gè)通過泵的縱向軸線的平面里。輪轂16有一個(gè)軸向孔，其直徑大于穿過這孔的固定在座7，12里的軸18的直徑。
圖3用立體圖表示了軸18。它具有一種基本為圓柱形金屬棒的形狀，在其兩端設(shè)有軸向平行的削平部25，它們使端部的橫斷面為非圓形。座7，12的形狀分別與這非圓橫截面互補(bǔ)配合，使軸18不可相對(duì)旋轉(zhuǎn)地固定在泵外殼里。在軸18的一端上松松地推上一個(gè)金屬的墊圈28。它有一個(gè)中央孔，具有與軸18的削平部端互補(bǔ)配合的形狀，因而它可以在削平部段25的軸向長(zhǎng)度上移動(dòng)，但不能旋轉(zhuǎn)。
葉輪15借助于兩個(gè)相同的向心軸承27而固定在軸18上，其中有一個(gè)軸承用立體圖表示于圖4中。向心軸承27是一個(gè)金屬制成的整體套筒。在軸向上它有兩個(gè)先后的部段29，30，它們通過一個(gè)徑向軸肩(圖4中遠(yuǎn)離觀察者)連接。確定較窄部段的外徑，使它可以壓入到輪轂16的軸向孔里，而第二部段，如在圖2中所示，在軸向上突出于輪轂16。向心軸承27的一個(gè)中央孔的內(nèi)徑略大于軸18的外徑，其中二者之間的間隙大小應(yīng)該使泵運(yùn)行時(shí)在二者之間能夠生成一種由所要泵送的液體的薄膜。由于兩個(gè)徑向槽31有利于使液體鉆入到向心軸承27和軸18之間，這徑向槽31形成于部段30的端面上并且分別通到一個(gè)通道32上，該通道布置在孔的內(nèi)表面33上在軸向上。
葉輪15的葉片17有一個(gè)輪緣19，它如輪轂16的表面那樣以類似方式彎曲并與這表面一起限定了一個(gè)流通路徑20，該路徑從入口孔6首先軸向向下，使之在徑向方向上彎曲得越來越大，并且最后從葉輪15里在其圓周面上流出并到達(dá)槽12。
在輪緣19的指向入口孔6的那一側(cè)，即流通路徑20尚未在徑向方向上分開處，使一個(gè)永久磁鐵21和一個(gè)板疊22埋入輪緣里。磁鐵21和板疊22形成一個(gè)環(huán)，流通路徑20穿過這個(gè)環(huán)。在這環(huán)的周圍布置了一圈電磁鐵23。永久磁鐵21和電磁鐵23構(gòu)成了一個(gè)無電刷的電子換向的直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子或定子。第一個(gè)外殼部件1的圓柱形部段3穿過永久磁鐵和電磁鐵之間的空氣間隙，這部段3在磁鐵的高度上只有幾分之一毫米的厚度，且輪緣19有一層包圍住永久磁鐵21的薄層。
輪緣19周圍被流過泵的液體圍住。由于永久磁鐵21和板疊22被輪緣19的材料密封地周圍澆注，因此使它們防止了液體侵入。電磁鐵23與液體通過第一個(gè)外殼部件1的整體的密封壁分開。運(yùn)行時(shí)不密封的而且有可能使所要泵送的液體流過的泵的帶電部分的旋轉(zhuǎn)并不存在。按本發(fā)明的泵上所必需的唯一的密封可在兩個(gè)例如能夠通過粘結(jié)、超聲焊接或類似方法實(shí)現(xiàn)的外殼1，2之間，在第一個(gè)外殼部件1和輸入管路的接頭之間，此處通過一個(gè)埋入外殼部件1的一個(gè)槽里的彈性體密封圈24來實(shí)現(xiàn)，以及在出口支管14和與之連接(此處未表示)的管路之間。所要密封的部件不在這些密封處相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這可以保證良好的長(zhǎng)時(shí)密封。
圖5表示了按本發(fā)明第二種設(shè)計(jì)方案的一個(gè)泵類似于圖1的一個(gè)軸向斷面。這第二種設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)在于零部件數(shù)減少。它與上述實(shí)施例的區(qū)別是葉輪的懸置。按照?qǐng)D5葉輪15’牢固并形狀配合連接地成形于軸18’上，也就是說使軸18’中間有一段削平部25’并與葉輪15’輪轂一起壓注。由于形狀配合連接，軸18’隨葉輪25’旋轉(zhuǎn)并分別可旋轉(zhuǎn)地支承在兩個(gè)外殼部件1’，2’的軸承段7’，12’里。向心軸承27’分別裝入在軸承部段7’，12’里，使軸18’可以旋轉(zhuǎn)地支承住。為了減小在軸向載荷作用下的轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦，在上部軸承段7’里裝入一個(gè)球34’，它既可相對(duì)于軸承段7’，又可相對(duì)于軸18’旋轉(zhuǎn)，而且如果葉輪15’由于作用于其背面上的壓力而對(duì)軸承段7’加載，那就夾緊在這軸承段和軸18’的端部之間。一個(gè)相應(yīng)的球也可以設(shè)置在軸承段12’和軸18’之間，或者可以如圖5所示那樣，簡(jiǎn)單地，只是使軸18’在其嵌入軸承段12’里的端部變細(xì)，如圖5中用一個(gè)半球輪廓所示那樣，那么位于軸18’和軸承段12’之間的接觸面基本上局限于一個(gè)在旋轉(zhuǎn)軸線上的點(diǎn)。
這種設(shè)計(jì)方案適于使裝配簡(jiǎn)化，因?yàn)橥鈿げ考?’，2’可以分別與其向心軸承27’，葉輪15’與其軸18’方便地預(yù)裝配，在裝配泵時(shí)只需要相互插裝起來。但圖1至4所示的設(shè)計(jì)方案更適合于高的負(fù)荷，因?yàn)樗鼈兛梢酝ㄟ^鉆入向心軸承的泵送液體使軸承有效地實(shí)現(xiàn)冷卻和潤(rùn)滑。
權(quán)利要求
1.帶有一個(gè)泵腔的泵，泵腔有一個(gè)入口(6)和一個(gè)出口(14)，并且在泵腔里布置了一個(gè)葉輪(15；15’)和一個(gè)與葉輪連接的電機(jī)的轉(zhuǎn)子(21，22)，其特征在于，一個(gè)流通路徑(20)從泵腔的入口至出口，穿過轉(zhuǎn)子(21，22)的一個(gè)中央通孔。
2.按權(quán)利要求1所述的泵，其特征在于，葉輪(15；15’)有一個(gè)輪轂(16)，葉片(17)和一個(gè)通過葉片(17)與輪轂(16)連接的輪緣(19)；而且轉(zhuǎn)子(21，22)裝在輪緣(19)上。
3.按權(quán)利要求2所述的泵，其特征在于，輪緣(19)具有一個(gè)在流通方向上發(fā)散開的限定流通路徑(20)的內(nèi)表面。
4.按權(quán)利要求2或3所述的泵，其特征在于，轉(zhuǎn)子(21，22)具有至少一個(gè)永久磁鐵(21)。
5.按權(quán)利要求4所述的泵，其特征在于，永久磁鐵(21)被輪緣(19)一體地圍住。
6.按上述權(quán)利要求之一所述的泵，其特征在于，電機(jī)的定子(23)徑向布置在轉(zhuǎn)子(21，22)之外。
7.按權(quán)利要求6所述的泵，其特征在于，泵腔的一個(gè)壁(3)伸展通過一個(gè)在定子(23)和轉(zhuǎn)子(21，22)之間形成的間隙。
8.按上述權(quán)利要求之一所述的泵，其特征在于，泵的外殼由第一個(gè)和第二個(gè)部件(1，2；1’，2’)構(gòu)成，其中第一個(gè)部件(1；1’)包括有一個(gè)圓柱形部段(3)，一個(gè)限定入口(6)、指向里的在圓柱段部段(3)第一端上的凸肩(4)和一個(gè)指向外面的在圓柱形部段第二端上的凸肩(5)，而且第二個(gè)部件(2；2’)形成了一個(gè)可以裝在第二個(gè)凸肩(5)上的蓋。
9.按權(quán)利要求8所述的泵，其特征在于，兩個(gè)部件中的每一個(gè)(1，2；1’，2’)有一個(gè)座(7，12；7’，12’)用于葉輪(15，15’)軸(18；18’)的一端。
10.尤其是按上述權(quán)利要求之一所述的泵，具有一個(gè)泵腔，泵腔有一個(gè)入口(6)和一個(gè)出口(14)并且在這泵腔里布置了一個(gè)葉輪(15)和一個(gè)與葉輪連接的電機(jī)的轉(zhuǎn)子(21，22)，其特征在于，轉(zhuǎn)子(21，22)和葉輪(15)圍繞一個(gè)固定的軸(18)可旋轉(zhuǎn)地安裝。
11.按權(quán)利要求10所述的泵，其特征在于，葉輪(15)通過至少一個(gè)向心軸承(27)支承在軸(18)上；而且向心軸承(27)與葉輪(15)一起旋轉(zhuǎn)。
12.按權(quán)利要求11所述的泵，其特征在于，向心軸承(27)在其內(nèi)表面(33)上具有至少一個(gè)軸向通道(32)。
13.按權(quán)利要求11或12所述的泵，其特征在于，向心軸承(27)具有一個(gè)嵌入葉輪(15)的一個(gè)中央孔的第一部段(29)和位于該孔之外的第二部段(30)，第二部段的外徑大于第一部段(29)的外徑。
14.按權(quán)利要求11至13中的一項(xiàng)所述的泵，其特征在于，兩個(gè)向心軸承(27)從相反端裝入在葉輪(15)的一個(gè)中央孔里。
15.按權(quán)利要求10至14中的一項(xiàng)所述的泵，其特征在于，在軸(18)的一個(gè)入口側(cè)端部上不可相對(duì)旋轉(zhuǎn)地裝有一個(gè)墊圈(28)。
16.按上述權(quán)利要求之一所述的泵，其特征在于，葉輪(15；15’)的旋轉(zhuǎn)軸線在泵裝入位置上為垂直方向的。
17.按權(quán)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，尤其是洗碗機(jī)，其特征在于一個(gè)按上述權(quán)利要求之一所述的泵。
全文摘要
一個(gè)泵具有一個(gè)泵腔，在這泵腔里設(shè)有一個(gè)葉輪(15；15’)和一個(gè)與葉輪連接的電機(jī)轉(zhuǎn)子(21，22)。流動(dòng)路徑(20)從入口(6)至泵腔的出口(14)穿過轉(zhuǎn)子(21，22)的一個(gè)中央通道。
文檔編號(hào)F04D13/06GK1711423SQ200380102836
公開日2005年12月21日 申請(qǐng)日期2003年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月5日
發(fā)明者M·卡拉夫斯基 申請(qǐng)人:Bsh 博施及西門子家用器具有限公司