微型泵以及用于微型泵的支承元件和工作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微型泵，所述微型泵具有一布置在軸上的內(nèi)轉(zhuǎn)子和一外轉(zhuǎn)子，它們構(gòu)成了具有用于流體的推送腔的轉(zhuǎn)子單元，其中，所述泵具有帶改善的潤滑的用于軸的多功能的支承元件。
【專利說明】微型泵以及用于微型泵的支承元件和工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微型泵，尤其小的和最小的結(jié)構(gòu)大小的微型泵和一種用于這樣的泵的支承元件。這樣的泵用于將流體和介質(zhì)從低壓入口推送到高壓出口并且具有少于30、優(yōu)選少于20mm和特別優(yōu)選地少于IOmm的大小等級(微型泵的尺寸設(shè)定的最大程度，尤其外轉(zhuǎn)子的外直徑的最大程度)。本發(fā)明也涉及一種用于將流體借助于這樣的微型泵推送的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]類屬的微型泵根據(jù)齒輪泵的原理工作。其具有帶外齒部的內(nèi)轉(zhuǎn)子和帶內(nèi)齒部的外轉(zhuǎn)子。所述內(nèi)轉(zhuǎn)子的外齒部與所述外轉(zhuǎn)子的內(nèi)齒部處在嚙合嵌接中。內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子的兩個軸線相對彼此以一偏心度錯開地布置?；谠撦S線錯開，所述兩個處在嵌接中的轉(zhuǎn)子在其間構(gòu)成了一個泵腔或多個泵腔，所述一個泵腔或多個泵腔基于這些轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而在其大小和位態(tài)方面周期地改變。
[0003]這樣的微型泵例如由W000/17523A1公知。內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子彼此嚙合地構(gòu)造和布置，不僅內(nèi)轉(zhuǎn)子而且外轉(zhuǎn)子能轉(zhuǎn)動地布置在一套筒中。所述內(nèi)轉(zhuǎn)子與一軸轉(zhuǎn)動剛性地耦接。相對于所述軸的軸線，所述外轉(zhuǎn)子的軸線錯開，從而使得進(jìn)行內(nèi)轉(zhuǎn)子以其向外指向的齒在所述外轉(zhuǎn)子的向內(nèi)指向的齒結(jié)構(gòu)上的偏心的滾動并且根據(jù)齒的數(shù)目測定地形成軸向密封線，這些軸向密封線分別成對地限定一推送腔。所述這些推送腔沿轉(zhuǎn)動方向在抽吸側(cè)上擴(kuò)大，在那里接收流體并且將其通過一假想的、穿過軸線走向的中間平面過來地推送到壓力側(cè)上，在該壓力側(cè)上，現(xiàn)在過來的推送腔隨著進(jìn)一步的轉(zhuǎn)動而持續(xù)變小，直至其實際上變?yōu)榱悴⑶以谒鲋虚g平面的相對置的側(cè)上又被引導(dǎo)到抽吸側(cè)上。在這里，所提到的泵腔又持續(xù)地隨著轉(zhuǎn)動運動開始打開，從而使得周期結(jié)束。對于推送腔所描述的運動同時地適用于所有存在的推送腔，它們在一瞬時時間點上分別具有密封線的對應(yīng)的對之間的不同的容積，從而使得在所述泵的運行中在相對整個微系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的小型化的高的能力下獲得最均勻的推送流。
[0004]類屬的泵和微型泵、尤其前面描述的類型的泵和微型泵接收在一殼體中，所述殼體保護(hù)所述泵并且將所述泵相對環(huán)境密封。用于接收這樣的微型泵的可能的殼體形式由HNP微系統(tǒng)有限公司的數(shù)據(jù)頁“Pumpenkopf mzr? 4600”(即泵頭mzr? 4600)所公知。該泵頭具有一軸，所述軸端側(cè)地為了耦接馬達(dá)而伸出。五個盤形的元件作為缸元件形成一殼體結(jié)構(gòu)，以一殼體波形密封裝置、一協(xié)調(diào)腎板和一轉(zhuǎn)子接收板開始，由一流體引導(dǎo)部和一封閉蓋跟隨。在所述轉(zhuǎn)子接收板中設(shè)置有一鉆孔，所述鉆孔相對于用于驅(qū)動所述內(nèi)輪的所述軸的軸線偏心地錯開，從而使得所述外轉(zhuǎn)子在所述轉(zhuǎn)子接收板中偏離中心地受支承。分別端側(cè)地直接在其上地，在外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子的一側(cè)上貼靠有所述協(xié)調(diào)腎板并且在相對置的側(cè)上貼靠有所述流體引導(dǎo)板。這兩個板向所述轉(zhuǎn)子指向地在流體引入部的側(cè)上具有一輸入和輸出腎并且在相對置的側(cè)上具有用于提供液壓平衡的鏡面對稱地布置的協(xié)調(diào)腎。因此獲得從入口，通過入口腎向旋轉(zhuǎn)的泵腔，向出口并且返回在數(shù)據(jù)頁mzr# 4600中沿徑向引出的出口的U形流體流。
[0005]DE B3310593 ( 申請人:White)示出了用于泵組件的殼體結(jié)構(gòu)，所述泵組件與一斜桿一起實現(xiàn)了一偏心式工作的擺線轉(zhuǎn)子(Gerotor)。在沒有由軸穿過的端部上，居中地設(shè)置有一出口和與之相對沿徑向錯開地設(shè)置有一入口，而其間設(shè)置有具有多個通道段的中間板。DE A2408824 ( 申請人:McDermott)僅以三個板形的構(gòu)造件(Aufbauten)工作，其示出了結(jié)合彼此嚙合的齒的磨損現(xiàn)象的補(bǔ)償?shù)臄[線轉(zhuǎn)子原理，其中，通道段設(shè)置在用于軸的兩個在外的支承盤和一在內(nèi)的盤之間的直接鄰接的區(qū)域中。CH A661323( 申請人:Weber)也研究了在由多個盤構(gòu)建的殼體結(jié)構(gòu)中的通道段，該殼體結(jié)構(gòu)根據(jù)積木的形式由多個容易地可接合、可替換和可補(bǔ)充的構(gòu)件組成一齒輪泵，在此實際上地描述了用于接收這樣的泵的殼體。
[0006]在由現(xiàn)有技術(shù)公知的具有殼體的這些泵中的缺點是，所述這些泵具有大量的單個構(gòu)件，尤其是對于泵的可靠的運行必須以特別的精確度來制成的單個構(gòu)件。所述單個構(gòu)件必須以非常窄的公差來制作，因此，轉(zhuǎn)子在殼體中以足夠的密封性的通過大量單個部件的最后確定的接收能夠在同時良好支承的情況下進(jìn)行。此外，每個在另一單個部件上接合的安裝元件必須足夠地被密封，尤其是，當(dāng)其與泵的運動的元件接觸或由這些元件貫穿嵌接時。波形密封裝置必須動態(tài)地實施，這導(dǎo)致提高的維護(hù)耗費和成本。所述裝配由于高的部件數(shù)目而變得困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]由先前描述的現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明基于如下任務(wù):設(shè)置這樣的微型泵，所述微型泵能夠以精確部件的最小化的數(shù)目和伴隨高的精確要求的簡單的裝配而制作優(yōu)化和成本低廉地實現(xiàn)。所述泵的密封應(yīng)當(dāng)被簡化并且尤其無動態(tài)密封裝置也應(yīng)付得了。最后，所述微型泵的支承件的潤滑、沖洗和調(diào)溫應(yīng)當(dāng)盡管其小的尺寸設(shè)定而安全和簡單地被實現(xiàn)。
[0008]本發(fā)明基于的任務(wù)通過一微型泵來解決，所述微型泵用于將流體從一低壓入口向一高壓出口推送，所述微型泵具有:一帶外齒部的內(nèi)轉(zhuǎn)子；一帶內(nèi)齒部的外轉(zhuǎn)子和一支承元件，其中，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子的外齒部與所述外轉(zhuǎn)子的內(nèi)齒部嚙合，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子抗相對轉(zhuǎn)動地布置在一軸上，所述外轉(zhuǎn)子相對所述內(nèi)轉(zhuǎn)子偏心地沿徑向方向支承在一轉(zhuǎn)子接收部中，從而使得在內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子之間一流體腔構(gòu)造為推送腔，所述支承元件具有從所述推送腔導(dǎo)向所述高壓出口的、用于被推送的流體的流體通道并且所述支承元件構(gòu)成了用于所述軸的至少一個徑向軸承和一用于所述內(nèi)轉(zhuǎn)子和所述外轉(zhuǎn)子的沿至少一個軸向方向的軸向軸承(權(quán)利要求I)。所述任務(wù)此外通過用于帶有一內(nèi)轉(zhuǎn)子和一外轉(zhuǎn)子的齒輪微型泵的軸的支承元件來解決，其中，在所述支承元件中構(gòu)造有用于通過所述微型泵所推送的流體的流體通道并且所述支承元件具有用于所述軸的第一徑向軸承和第二徑向軸承以及具有一用于在所述軸的一端部側(cè)接收部上布置的或能布置的內(nèi)轉(zhuǎn)子的、沿至少一個軸向方向的軸向軸承(權(quán)利要求11)。在方法上，該任務(wù)通過如下方法解決，該方法用于推送流體，借助于一微型泵、一優(yōu)選根據(jù)權(quán)利要求1至10之一所述的微型泵和一優(yōu)選具有根據(jù)權(quán)利要求11至14之一所述的支承元件的微型泵，其中，驅(qū)動所述微型泵的所述軸的至少一個徑向軸承借助于被推送的流體被沖洗和/或潤滑(權(quán)利要求14)。
[0009]內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子在本發(fā)明的一實施方式中構(gòu)成了一齒環(huán)或擺線轉(zhuǎn)子泵或一內(nèi)齒輪泵。外部帶齒的內(nèi)轉(zhuǎn)子接收在內(nèi)部帶齒的外轉(zhuǎn)子中。內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動軸線沿徑向方向以一偏心度錯開。這優(yōu)選通過承載所述內(nèi)轉(zhuǎn)子的軸相對于支承所述外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子接收部的相應(yīng)的定位來發(fā)生。例如，所述支承元件進(jìn)而還有其中沿徑向受支承的軸和所述轉(zhuǎn)子接收部能夠沿軸向方向相對彼此對中心。接收和支承所述外轉(zhuǎn)子的、轉(zhuǎn)子接收部中的缺口然后沒有置于中心地布置在所述轉(zhuǎn)子接收部中，而是以所提到的偏心度移動。支承元件和轉(zhuǎn)子接收部相對彼此的沿軸向?qū)χ行幕蛭粦B(tài)定位能夠通過至少部分在其周圍布置的殼體，尤其環(huán)形的或套筒式的殼體來進(jìn)行。所述殼體可以此外相對于支承元件和轉(zhuǎn)子接收部取向和對中心所述泵的其它元件，例如腎板。支承元件、轉(zhuǎn)子接收部以及必要時腎板相對彼此繞軸向方向的角度位置的取向優(yōu)選地可以借助于穿過它們的銷釘元件或類似物進(jìn)行。內(nèi)轉(zhuǎn)子以及外轉(zhuǎn)子沿軸向方向的厚度根據(jù)本發(fā)明與轉(zhuǎn)子接收部沿軸向方向的厚度協(xié)調(diào)。其尤其可以具有小的尺寸公差范圍下線(Unterma β )，優(yōu)選在2至10 μ m的范圍內(nèi)。內(nèi)轉(zhuǎn)子可以根據(jù)本發(fā)明的一特別的形式通過所述軸來驅(qū)動并且本身驅(qū)動所述外轉(zhuǎn)子。
[0010]基于內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子相對彼此的偏心的布置，在它們之間存在自由的容積，所述容積形成一個推送腔或多個推送腔。所述一個或多個推送腔沿轉(zhuǎn)動方向在抽吸側(cè)上擴(kuò)寬，在那里接收流體并且將流體過來地推送到壓力側(cè)上，在所述壓力側(cè)上，所述一個推送腔或多個推送腔隨著進(jìn)一步的轉(zhuǎn)動而持續(xù)變小。隨后，所述推送腔又被返回引導(dǎo)到所述抽吸側(cè)上。在這里，所述推送腔又持續(xù)地隨著轉(zhuǎn)動運動開始打開，從而使得周期結(jié)束。在一擺線轉(zhuǎn)子泵的情況下，內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子具有不同的齒數(shù)。這些齒彼此疊置地滾動并且在此在齒中間空間的每個側(cè)面上構(gòu)成了密封線，從而使得每個齒中間空間是一推送腔。對于推送腔前面所描述的運動同時地適用于擺線轉(zhuǎn)子泵的所有存在的推送腔，它們在一瞬時時間點上分別具有密封線的對應(yīng)的對之間的不同的容積，從而使得在所述泵的運行中在相對整個微系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的小型化的高的能力下獲得最均勻的推送流。在齒環(huán)泵的情況下，在進(jìn)行密封的、大多鐮刀形的密封元件旋轉(zhuǎn)時在內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子之間的所述自由容積中布置有其齒中間空間。在內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子之間形成的推送腔將流體從低壓流體入口或入口腎向高壓流體出口或出口腎推送。
[0011]通過大量功能到作為唯一的構(gòu)件的支承元件中的存在于本發(fā)明中的集成以有利的方式縮短了公差鏈。所述泵的單個部件，例如內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子接收部、支承元件和必要時腎板這樣地設(shè)計，使得所需的但是成本高的精確性被集中到部件的盡可能少的數(shù)目上。由于緊湊的結(jié)構(gòu)而短的公差鏈能夠?qū)崿F(xiàn)各個構(gòu)件的公差的變大，這導(dǎo)致制作的進(jìn)一步簡化和制作消耗和生產(chǎn)成本的降低。
[0012]所述支承元件、軸、由內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子構(gòu)成的轉(zhuǎn)子組和轉(zhuǎn)子接收部形成泵的核心件，所述核心件必要時由腎板補(bǔ)充。對于足夠的液壓效率所需的精確性通過精確的支承實施以及高精確的被制作的轉(zhuǎn)子實現(xiàn)。所述支承元件是具有最大功能集成的構(gòu)件。所述支承元件根據(jù)本發(fā)明同時構(gòu)成了用于所述軸的徑向軸承、用于所述內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子的沿至少一個軸向方向的軸向軸承以及用于由所述轉(zhuǎn)子所推送的流體的流體通道。通過所述功能集成能夠與由現(xiàn)有技術(shù)公知的泵相比以有利的方式減少了安裝元件的數(shù)目進(jìn)而還有處在這些安裝元件之間的接合部位的數(shù)目。此外具有優(yōu)點地，所有對于泵特殊的公差以精確部件，即支承元件、轉(zhuǎn)子接收部、軸和轉(zhuǎn)子組以及必要時殼體的少的數(shù)目相協(xié)調(diào)。通過將精確性轉(zhuǎn)移(Verlagerung)到限定數(shù)目的部件上來顯著地減少制作耗費，這是因為較少的部件要高精確地制作并且對于單個部件的制作和它們的裝配而言節(jié)省了成本。最后，通過本發(fā)明實現(xiàn)了短的公差鏈。該公差鏈從坐落在所述軸上的內(nèi)轉(zhuǎn)子，到外轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子接收部上地延伸。通過所述緊湊的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了短的力流行程。
[0013]所述軸的進(jìn)而其上布置的內(nèi)轉(zhuǎn)子的徑向支承根據(jù)本發(fā)明通過所述支承元件或在所述支承元件中進(jìn)行。優(yōu)選地，所述軸沿徑向方向僅并直接通過所述支承元件支承。所述一個或多個徑向軸承優(yōu)選置于所述轉(zhuǎn)子組件的一側(cè)上并且構(gòu)造為滑動軸承。它們尤其可以布置在實際的微型泵之外，從而使得所述支承件直徑能夠相應(yīng)大地實施。尤其地，所述軸的所述一個徑向軸承或所述多個徑向軸承可以構(gòu)造在所述支承元件內(nèi)構(gòu)造的流體引導(dǎo)部之外，由此又較小地限制了所述一個支承件或多個支承件的直徑?？偠灾^大的支承件直徑是可行的并且引起出現(xiàn)的支承力的最小化和因此所述泵的較大的耐用度和可靠性。所述支承件中的潤滑膜通過較高的滑動速度，由于較大的支承件周邊而較快地構(gòu)建。
[0014]優(yōu)選地，所述支承元件具有第一徑向軸承和第二徑向軸承，其中，所述第一徑向軸承的直徑大于所述第二徑向軸承的直徑。根據(jù)一特別的實施方式，所述第一徑向軸承的直徑為至少6mm、優(yōu)選至少6.5mm并且所述第二徑向軸承的直徑為最大5mm。通過不同大小的支承件直徑可以將所述兩個支承件之一與所述微型泵的小尺寸設(shè)定協(xié)調(diào)并且尤其地與所述內(nèi)轉(zhuǎn)子的直徑協(xié)調(diào)。(較小的徑向軸承的)支承件直徑通過布置在所述軸上的內(nèi)轉(zhuǎn)子的尺寸設(shè)定來確定。該支承件直徑由裝配造成地大于布置在所述軸上的內(nèi)轉(zhuǎn)子的內(nèi)直徑或內(nèi)尺寸設(shè)定。為了能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)轉(zhuǎn)子在所述支承元件上的貼靠和密封，所述支承件直徑小于所述內(nèi)轉(zhuǎn)子的根圓直徑(Fu β kreisdurchmesser)。因為所述內(nèi)轉(zhuǎn)子的在微型泵的情況下的小的尺寸設(shè)定，內(nèi)轉(zhuǎn)子側(cè)的支承件的支承件直徑因此受限制。另外的支承件，即具有較大的支承件直徑的支承件與之相對地適用于接收比較高的支承力。
[0015]在一實施方式中，所述流體通道在流體技術(shù)上與至少一個徑向軸承連通。優(yōu)選地，所述徑向軸承以所述支承元件中的凹陷部或鉆孔，尤其貫通開口或貫通鉆孔的形式構(gòu)造。所述這些徑向軸承的沿徑向的內(nèi)表面相應(yīng)于用于所述軸的表面品質(zhì)和準(zhǔn)確性構(gòu)成了支承面。在所述支承元件中構(gòu)造的所述徑向軸承和所述流體通道優(yōu)選這樣地構(gòu)造和布置，使得它們彼此至少部分交叉和交疊。所述軸然后至少區(qū)段地貫穿伸過所述流體通道。所述軸由通過所述微型泵所推送的流體包圍沖洗。所述流體具有優(yōu)點地進(jìn)入到構(gòu)造為滑動軸承的徑向軸承的支承間隙中并且在這里用作滑動介質(zhì)、潤滑介質(zhì)和/或沖洗介質(zhì)。
[0016]有利的是，所述泵的實際的功能單元之外或與它們遠(yuǎn)離地能夠?qū)崿F(xiàn)具有有效的潤滑的大的支承面。由所述泵推送的并且通過所述支承元件引導(dǎo)的流體可以因此除了所述支承面的前面所描述的潤滑之外用于所述支承元件、支承面和其它功能單元，如例如隨后還要描述的用于驅(qū)動所述軸的磁體的調(diào)溫(冷卻或加熱)。由所述這些徑向軸承中的有效潤滑和冷卻和改善的壓力分布產(chǎn)生了小的磨損以及提高的使用壽命。
[0017]具有優(yōu)點地可以根據(jù)本發(fā)明的一特別的實施方式在所述轉(zhuǎn)子接收部的與所述支承元件相對置的側(cè)上布置有一腎板，所述腎板具有向所述轉(zhuǎn)子接收部的流體引入部和/或從所述轉(zhuǎn)子接收部的流體引出部。
[0018]所述支承元件構(gòu)成了朝一方向的軸向軸承，而所述腎板可以為所述內(nèi)轉(zhuǎn)子或所述外轉(zhuǎn)子或它們兩個構(gòu)造朝另一軸向方向的軸向軸承。根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，所述支承元件的面朝所述轉(zhuǎn)子接收部的端面可以用作用于所述內(nèi)轉(zhuǎn)子和/或所述外轉(zhuǎn)子的軸向軸承表面和密封表面。附加地或替換地，所述腎板的面朝所述轉(zhuǎn)子接收部的端面可以用作用于所述內(nèi)轉(zhuǎn)子和/或所述外轉(zhuǎn)子的軸向軸承表面和密封表面。所述一個或多個轉(zhuǎn)子沿軸向方向的合適的支承通過所述轉(zhuǎn)子和所述轉(zhuǎn)子接收部的高精確的制作來獲得。附加或替換于在所述腎板上的軸向支承，所述泵可以具有一陶瓷或硬質(zhì)金屬元件，其布置在所述支承元件的與所述轉(zhuǎn)子接收部相對置的側(cè)上并且構(gòu)成了用于所述軸的軸向浮動支承件。所述尤其是銷釘形的陶瓷或硬質(zhì)金屬元件可以布置在尤其蘑菇形的PTFE元件上，所述PTFE元件作用為一方面軸和/或磁體與另一方面殼體上部件之間的間隔保持件。所述軸優(yōu)選地通過由所述微型泵所產(chǎn)生的流體壓力朝所述腎板的方向按壓。在軸和內(nèi)轉(zhuǎn)子之間因此存在形狀鎖合的軸轂連接，所述軸轂連接允許了內(nèi)轉(zhuǎn)子在所述軸上的軸向移動。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式可以在所述支承元件的轉(zhuǎn)子側(cè)端面上構(gòu)造至少一個腎形的空腔。該至少一個腎形的空腔用于在內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子之間構(gòu)造的推送腔的推送腔的高壓側(cè)排空。替換地或附加地可以在所述支承元件的轉(zhuǎn)子側(cè)端面上構(gòu)造至少一個腎形的空腔，該至少一個腎形的空腔用于在內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子之間構(gòu)造的推送腔的推送腔的低壓側(cè)填充。所述這些空腔用于流體上的控制。所述端面伴隨優(yōu)點地具有小的表面粗糙度和窄地規(guī)定公差的平整度。所述端面尤其可以用作用于轉(zhuǎn)子組的支承表面和/或密封表面。
[0020]支承元件、軸、由內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子構(gòu)成的轉(zhuǎn)子組和轉(zhuǎn)子接收部以及必要時其它的與所述軸和所述轉(zhuǎn)子組接觸的元件或單元，例如所述腎板優(yōu)選地接收在一氣密密封的殼體中并且不由所述殼體中伸出。通過這樣的氣密的結(jié)構(gòu)可以放棄容易磨損的動態(tài)的密封裝置(波形密封裝置)。獲得了高的耐用度、高的整體使用壽命和提高的生產(chǎn)安全性。所述泵可以具有優(yōu)點地在長時間應(yīng)用和在具有危險的或容易揮發(fā)的介質(zhì)的化學(xué)中運行。所述泵的功能構(gòu)件，尤其支承元件、轉(zhuǎn)子接收部、腎板、軸和轉(zhuǎn)子組的完全封裝可以通過具有下殼體和殼體蓋的兩件式或多件式殼體來獲得。所述殼體蓋尤其可以借助于一夾具布置在所述下殼體上。所有運動的功能部件或達(dá)到與其和與所述被推送的流體直接接觸的部件優(yōu)選完全地接收在所述殼體中并且不由所述殼體中伸出。具有特別優(yōu)點地，所述殼體的各個組成部件可以通過靜密封裝置，例如O形圈密封裝置相對彼此密封。由所述殼體伸出的運動的部件以耗費的并且容易磨損的動態(tài)密封裝置的密封是不需要的。在本發(fā)明的一形式中，所述殼體這樣地設(shè)計，使得介質(zhì)能夠通過所述下殼體流入并且然后穿過所述腎板流動地由構(gòu)造在所述轉(zhuǎn)子之間的所述一個推送腔或多個推送腔抽吸。所述介質(zhì)接下來通過構(gòu)造在所述支承元件中的流體引導(dǎo)部穿過所述轉(zhuǎn)子接收部和所述腎板地返回導(dǎo)向所述下殼體。優(yōu)選地，所述流體在此流過由所述殼體蓋圍住的中空空間，所述支承元件至少部分地以及必要時所述微型泵的其它功能單元布置在所述中空空間中。在此，被推送的流體繞流所述支承元件和必要時所述這些功能單元，尤其是內(nèi)磁體系統(tǒng)。具有特別優(yōu)點地，流體達(dá)到所述軸的徑向軸承的區(qū)域中和所述徑向軸承上并且在那里引起潤滑和附加地或可選地引起沖洗。所述流體也可以引起支承元件和其它功能單元尤其所述內(nèi)磁體系統(tǒng)的調(diào)溫。優(yōu)選地，所述流體在此流過由所述殼體蓋圍住的中空空間，所述支承元件至少部分地以及必要時所述微型泵的其它功能單元布置在所述中空空間中。在此，被推送的流體繞流所述支承元件和必要時所述這些功能單元，尤其是內(nèi)磁體系統(tǒng)。具有特別優(yōu)點地，流體達(dá)到所述軸的徑向軸承的區(qū)域中和所述徑向軸承中并且在那里引起潤滑以及附加地或可選地引起沖洗。所述流體也可以引起支承元件和其它功能單元尤其所述殼體蓋的調(diào)溫。所述殼體下部件能夠具有優(yōu)點地具有多個流體通道作為導(dǎo)入管路和導(dǎo)出管路并且相對于所述轉(zhuǎn)子接收部沿徑向方向取向，優(yōu)選借助于一銷釘元件。所述支承元件此外可以通過所述殼體上部件相對于所述殼體下部件和所述殼體對中心。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，所述泵可以具有一加熱和/或冷卻裝置，尤其一用于冷卻圍住所述磁體的殼體上部件的冷卻介質(zhì)引導(dǎo)部。通過加熱裝置/冷卻裝置在所述泵殼體中的集成可以確保所述泵的例如冷啟動能力或所述泵的經(jīng)調(diào)溫的運行。這有利于所述泵在化學(xué)工業(yè)以及機(jī)械和設(shè)備中的使用。例如，所述泵可以包括一外殼體，所述外殼體附加地設(shè)置用于所述殼體并且與所述殼體上部件一起構(gòu)成了其間的間隙空間，所述間隙空間由冷卻介質(zhì)穿流，從而使得在殼體和外殼體之間能夠流動調(diào)溫介質(zhì)。
[0022]所述泵的驅(qū)動優(yōu)選地可以通過一磁體系統(tǒng)進(jìn)行。尤其地，一磁體可以布置或構(gòu)造在所述軸上或與所述軸共同作用。所述磁體在下面為了簡化理解而表示為內(nèi)磁體，因為該磁體根據(jù)本發(fā)明的一形式布置在所述泵的所述殼體中，所述磁體與一在外施加的旋轉(zhuǎn)的磁場共同作用，從而使得所述軸能夠旋轉(zhuǎn)地被驅(qū)動。在內(nèi)和外磁體系統(tǒng)的可能的錯開的情況下，力可以基于所述軸在所述支承元件中的前面所描述的支承件而特別良好地被接收。所述外磁體系統(tǒng)優(yōu)選地處在所述殼體之外并且產(chǎn)生一旋轉(zhuǎn)的磁場，所述磁場又可以將所述內(nèi)磁體與所述軸一起旋轉(zhuǎn)。在這樣的通過旋轉(zhuǎn)的磁場的驅(qū)動中可以根據(jù)本發(fā)明容易地將所述泵的圍住所述內(nèi)磁體的功能單元例如支承元件以及殼體蓋由金屬制成，這是因為通過由所述泵推送的流體和/或附加的冷卻介質(zhì)可以例如由于渦流避免不希望的加熱。所述在外的磁體系統(tǒng)在所述殼體之外的轉(zhuǎn)動可以通過永磁體系統(tǒng)來實現(xiàn)。坐落在所述軸上的內(nèi)磁體系統(tǒng)以及必要時外磁體優(yōu)選地由較高價值的磁體材料如NdFeB或SmCo制成。所述內(nèi)磁體系統(tǒng)附加地可以封裝，從而使得也可以推送腐蝕性介質(zhì)。
[0023]優(yōu)選地將氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷或硬質(zhì)金屬用作用于所述支承元件、轉(zhuǎn)子接收部、腎板、軸和轉(zhuǎn)子的原料。由此實現(xiàn)了高的穩(wěn)定度。硬化的鋼或塑料的使用同樣是可行的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]本發(fā)明的其它優(yōu)點和特征由優(yōu)選的并且非限制的作為微型泵的實施例的根據(jù)附圖的隨后的描述獲得。在此:
[0025]圖1在立體示意的并且部分剖開的視圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的泵的第一實施方式(低壓變型方案)；
[0026]圖2在剖面圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的泵的第二實施方式(高壓變型方案)；以及
[0027]圖3示出了根據(jù)圖1和圖2的泵的支承元件的立體剖面視圖。
【具體實施方式】
[0028]在圖1中示出的根據(jù)本發(fā)明的微型泵I設(shè)計用于從Obar至60bar的壓力范圍。所述泵I是齒環(huán)泵并且包括軸2，在所述軸的在該圖中的下端部上布置有內(nèi)轉(zhuǎn)子3 (在圖1中未示出)。為此，所述軸2的下端部構(gòu)造有多邊形的接收部35，在所述接收部上抗相對轉(zhuǎn)動地布置有所述內(nèi)轉(zhuǎn)子3。
[0029]所述軸2借助于第一徑向軸承4和第二徑向軸承5接收在一支承元件6中并且沿徑向方向受支承。銜接到所述支承元件6的在圖1和圖2中的下端面9上地布置有作為轉(zhuǎn)子接收部的轉(zhuǎn)子接收板10。在所述轉(zhuǎn)子接收板10的與所述支承元件6相對置的側(cè)面上布置有一腎板11。所述支承元件6基本上是柱體形的并且在其在該圖中的下端部上具有相對于其其余直徑擴(kuò)寬的區(qū)域7，從而使得構(gòu)造有環(huán)形環(huán)繞的貼靠肩8。支承元件6、轉(zhuǎn)子接收板10和腎板11通過構(gòu)成了殼體的套筒12相對彼此沿徑向方向取向并且對中心。
[0030]在轉(zhuǎn)子附近的第一徑向軸承4的范圍內(nèi)，所述軸2具有第一直徑。在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子的第二徑向軸承5的范圍內(nèi)，所述軸2具有相對于所述第一直徑較寬的直徑。通過在所述遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子的徑向軸承5上的大的支承件直徑，出現(xiàn)的支承力很小。接收所述軸2的、支承元件6中的缺口相對于所述支承元件的擴(kuò)寬的區(qū)域7對中心。在相對于支承元件6和軸2通過套筒12對中心的轉(zhuǎn)子接收板10中構(gòu)造有以一偏心度E未至于中心的缺口，外轉(zhuǎn)子13 (在圖1中未示出)同樣未置于中心地接收在該缺口中并且沿徑向方向受支承?？瓜鄬D(zhuǎn)動地布置在所述軸2上的并且與該軸一起相對于所述轉(zhuǎn)子接收板10中的所述缺口和外轉(zhuǎn)子13偏心的內(nèi)轉(zhuǎn)子3處在所述外轉(zhuǎn)子13之內(nèi)。所述內(nèi)轉(zhuǎn)子3設(shè)有外齒部并且所述外轉(zhuǎn)子13設(shè)有內(nèi)齒部。所述這些齒部彼此處在嚙合嵌接中。通過所提到的偏心度，在內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子之間構(gòu)成了推送空腔，所述推送空腔在這些圖中不能識別。
[0031]所述支承元件6的面朝于所述內(nèi)轉(zhuǎn)子3的端面9構(gòu)造為用于內(nèi)轉(zhuǎn)子3和外轉(zhuǎn)子10的軸向軸承。所述端面9為此目的而具有例如在Ra0.1范圍內(nèi)的低的表面粗糙度并且具有窄地規(guī)定公差的平整度。在與轉(zhuǎn)子組相對置的側(cè)面上(在這些圖中上面)，在一作為殼體蓋的間隙罐15中接收有在一 PTFE套筒37中的銷釘36。銷釘36和PTFE套筒37構(gòu)成了用于軸2的軸向浮動支承件并且用于為了隨后描述的內(nèi)磁體32的間隔保持件。
[0032]所述套筒12沿軸2的軸線方向的高度與腎板11、轉(zhuǎn)子接收板10和擴(kuò)寬的區(qū)域7的厚度協(xié)調(diào)并且略微小于這些安裝元件的厚度的總和，從而使得這些安裝元件通過所述套筒12對中心并且通過殼體下部件14和作為殼體蓋的間隙罐15沿軸向方向受限定地夾緊。內(nèi)轉(zhuǎn)子以及外轉(zhuǎn)子沿軸2的軸線方向的厚度在此與所述轉(zhuǎn)子接收板10的厚度協(xié)調(diào)，從而使得內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子能夠在該轉(zhuǎn)子接收板中并且在作為軸向軸承的腎板11和支承元件6的端面9之間以所需的平滑度在同時密封的情況下旋轉(zhuǎn)。
[0033]所述殼體下部件14具有入口通道16 (低壓接口)和出口通道17 (高壓出口)。所述間隙罐15在所述泵的在圖2中示出的高壓變型方案中相對堅固地構(gòu)造并且通過法蘭擰緊裝置18與所述殼體下部件14夾緊。在圖1中示出的低壓變型方案中，間隙罐15較不堅固地構(gòu)造并且不是直接而是通過夾具38布置在所述殼體下部件14上并且相對所述套筒12夾緊。所述夾具38是不接觸流體的并且可以因此由較低品質(zhì)的材料制成。所述殼體下部件14在其面朝所述間隙罐15的側(cè)面上具有一缺口，所述套筒12和接收在其中的元件即腎板11和轉(zhuǎn)子接收板10接收在所述缺口中。所述殼體下部件14通過所述缺口通過所述套筒12對中心。此外，所述殼體下部件通過在這些圖中未示出的銷釘相對所述腎板11角度定位。
[0034]所述腎板11由陶瓷制成并且具有一低壓側(cè)的入口腎19以及一高壓側(cè)的出口開口
20。通過腎板11相對于所述殼體下部件14的所述沿徑向取向，所述殼體下部件14的低壓側(cè)的入口通道16通入到所述入口腎19中，而所述出口開口 20與高壓側(cè)的出口通道17連通。所述入口腎19此外以如下方式構(gòu)造，S卩，所述入口腎與所述轉(zhuǎn)子接收板的居中的缺口和尤其是其中的通過內(nèi)轉(zhuǎn)子3和外轉(zhuǎn)子13所形成的推送腔交疊并且在流體技術(shù)上連通。[0035]在所述轉(zhuǎn)子接收板10中除了用于外轉(zhuǎn)子13的居中的缺口之外構(gòu)造有兩個通道，低壓側(cè)是入口開口 21和高壓側(cè)是出口開口 22。在所述支承元件6的端側(cè)9中構(gòu)造有入口腎23。所述腎板19的入口腎19以及所述支承元件6的入口腎23以所述入口開口 21覆蓋并且彼此連通。此外，所述支承元件6的所述入口腎23與所述轉(zhuǎn)子接收板的居中的缺口和尤其是與其中的通過內(nèi)轉(zhuǎn)子3和外轉(zhuǎn)子13所形成的推送腔交疊并且與它們流體技術(shù)上地連通。整體上地，通過所述入口通道16和所述入口腎19形成向所述推送腔的第一低壓側(cè)導(dǎo)入管路并且通過所述入口通道16、入口腎19、入口開口 21和入口腎23形成向所述推送腔的第二低壓側(cè)導(dǎo)入管路。通過所述第二低壓側(cè)導(dǎo)入管路來形成轉(zhuǎn)子組上的液壓協(xié)調(diào)或液壓平衡以及大的低壓側(cè)流入。此外出現(xiàn)較少的氣穴。
[0036]在所述支承元件6中構(gòu)造有一高壓側(cè)的流體通道。該流體通道基本上包括出口腎
24、沿徑向方向置入的袋式沉降部25、第一邊緣缺口 26以及帶有銜接的高壓出口 28的第二邊緣缺口 27。所述高壓出口 28與所述轉(zhuǎn)子接收板10的出口開口 22交疊并且通過該出口開口以及所述出口開口 20流體技術(shù)上地與高壓側(cè)的出口通道17連通。所述第一和第二邊緣缺口 26、27在邊緣側(cè)上置入到所述支承元件6中并且沿軸向方向(在圖中向上)以及沿徑向方向向所述支承元件6的外側(cè)去地敞開。相對于出口腎24，在所述腎板11中構(gòu)造有協(xié)調(diào)腎39。該協(xié)調(diào)腎在高壓側(cè)上產(chǎn)生在轉(zhuǎn)自組上的液壓協(xié)調(diào)或液壓平衡。
[0037]所述間隙罐15如已經(jīng)表述的那樣通過所述擰緊裝置18與所述殼體下部件14夾緊并且相對于所述殼體下部件通過所述套筒12中的兩個O形圈密封裝置29、30密封。所述間隙罐15具有一居中的缺口 31，所述支承元件連同其中支承的軸2與隨后詳細(xì)描述的內(nèi)磁體32接收在所述缺口中。在所述支承元件6的徑向外表面33和所述缺口 31的面朝所述支承元件6的內(nèi)壁之間存在一間隙34，所述間隙形成所述高壓側(cè)的流體通道的一部分。經(jīng)壓縮的流體由所述推送腔通過所述出口腎24和所述帶式沉降部25流到所述第一邊緣缺口 26中。所述流體從那里出來地通過間隙34在所述支承元件6的整個頭部區(qū)域周圍分布到支承元件6和間隙罐15之間的中間空間中。由該中間空間出來地，所述流體隨后通過第二邊緣缺口 27、高壓出口 28、所述轉(zhuǎn)子接收板10的出口開口 22和所述出口開口 20流向高壓側(cè)的出口通道17。通過所述在由所述間隙罐15圍住的中空空間中流動的流體，尤其是所述在支承元件6和間隙罐15之間的中間空間中流動的流體來調(diào)溫、尤其是冷卻帶有其中包含的所有功能單元(例如遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子的徑向軸承5)的支承元件6以及內(nèi)磁體32和間隙罐。尤其地，所述徑向軸承4、5被潤滑和/或沖洗。
[0038]所述冷卻尤其是考慮到所述泵通過所述內(nèi)磁體32的驅(qū)動而是有利的。所述內(nèi)磁體32抗相對轉(zhuǎn)動地布置在所述軸2的遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子的端部上。該內(nèi)磁體與圖中未示出的外磁體系統(tǒng)共同作用，所述外磁體系統(tǒng)布置在所述泵的通過殼體下部件14和間隙罐15所形成的氣密的殼體之外。所述外磁體系統(tǒng)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場，所述旋轉(zhuǎn)的磁場使構(gòu)造為永磁體的內(nèi)磁體32處于繞軸2的轉(zhuǎn)動軸線的旋轉(zhuǎn)中。該軸與其上布置的內(nèi)轉(zhuǎn)子3 —起旋轉(zhuǎn)，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子與外轉(zhuǎn)子13嚙合并且使所述外轉(zhuǎn)子處于在所述轉(zhuǎn)子接收板10內(nèi)的接收其的缺口中的旋轉(zhuǎn)中。通過所述磁體的旋轉(zhuǎn)的磁場，根據(jù)用于間隙罐15和支承元件6的材料的不同而出現(xiàn)感應(yīng)加熱，其中，產(chǎn)生的熱能夠通過穿流所述間隙罐的流體導(dǎo)出。
[0039]所述介質(zhì)通過由間隙罐15圍住的中空空間的推送的另一優(yōu)點是:能夠排除所述泵由于聚集的氣泡的失效。死腔由于包括間隙罐的整個泵的高效的穿流而最小化。
【權(quán)利要求】
1.微型泵(I)，用于將流體從一低壓入口( 16)向一高壓出口( 17)推送，所述微型泵具有: 一帶外齒部的內(nèi)轉(zhuǎn)子(3); 一帶內(nèi)齒部的外轉(zhuǎn)子(13);以及 一支承元件(6)； 其中，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子(3)的所述外齒部與所述外轉(zhuǎn)子(13)的所述內(nèi)齒部嚙合， 其中，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子(3 )抗相對轉(zhuǎn)動地布置在一軸(2 )上， 其中，所述外轉(zhuǎn)子(13)相對所述內(nèi)轉(zhuǎn)子(3)偏心地沿徑向方向支承在一轉(zhuǎn)子接收部(10)中， 從而使得在內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子之間構(gòu)造有一推送腔， 其中，所述支承元件(6)具有從所述推送腔導(dǎo)向所述高壓出口(17)的、用于被推送的流體的流體通道(24、25、26、27、28)，并且 所述支承元件(6)構(gòu)成了至少一個用于所述軸的徑向軸承(4、5)和一用于所述內(nèi)轉(zhuǎn)子和所述外轉(zhuǎn)子的、沿至少一個軸向方向的軸向軸承(9 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型泵，其中，所述支承元件(6)具有第一徑向軸承(5)和第二徑向軸承(4)，其中，所述第一徑向軸承(5)的直徑大于所述第二徑向軸承(4)的直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微型泵，其中，所述第一徑向軸承(5)的直徑為至少6mm、優(yōu)選至少6.5mm并且所述第二徑向軸承(4)的直徑為最大5mm。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的微型泵，其中，所述流體通道(25)在流體技術(shù)上與至少一個徑向軸承(4、5 )連通。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的微型泵，其中，所述軸(2)貫穿伸過所述支承元件(6)中的所述流體通道(25)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的微型泵，其中，在所述轉(zhuǎn)子接收部(10)的與所述支承元件(6)相對置的側(cè)上布置有一腎板(11)，所述腎板具有向所述轉(zhuǎn)子接收部(10)的流體引入部(19 )和/或從所述轉(zhuǎn)子接收部的流體引出部(20 )。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的微型泵，其中，所述支承元件(6)和所述轉(zhuǎn)子接收部(10)以及在引用權(quán)利要求6的情況下的所述腎板(11)相對彼此沿軸向?qū)χ行?，?yōu)選地借助于一在其周圍布置的殼體(12)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的微型泵，其中，所述腎板(11)構(gòu)成了一用于所述內(nèi)轉(zhuǎn)子和/或所述外轉(zhuǎn)子和/或所述軸(2)的軸向軸承。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的微型泵，其中，所述軸(2)沿徑向方向僅通過所述支承元件(6)支承。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的微型泵，其中，在所述支承元件(6)的轉(zhuǎn)子側(cè)端面(9)上構(gòu)造有至少一個腎形的空腔(24)，該至少一個腎形的空腔用于在內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子之間構(gòu)造的所述推送腔的高壓側(cè)排空，和/或其中，在所述支承元件的轉(zhuǎn)子側(cè)端面(9)上構(gòu)造有至少一個腎形的空腔(23)，該至少一個腎形的空腔用于在內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子之間構(gòu)造的所述推送腔的低壓側(cè)填充。
11.用于齒輪微型泵(I)的軸(2)的支承元件(6)，所述齒輪微型泵具有一內(nèi)轉(zhuǎn)子和一外轉(zhuǎn)子，其中，在所述支承元件(6)中構(gòu)造有用于由所述微型泵所推送的流體的流體通道(24、`25、26、27、28)，并且 所述支承元件(6)具有用于所述軸(2)的第一徑向軸承(4)和第二徑向軸承(5)以及具有一用于布置在所述軸(2)的端部側(cè)接收部上的所述內(nèi)轉(zhuǎn)子的、沿至少一個軸向方向的軸向軸承(9)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的支承元件，其中，所述第一徑向軸承(5)的直徑大于所述第二徑向軸承(4)的直徑。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的支承元件，其中，所述第一徑向軸承(5)的直徑為至少6mm,優(yōu)選為至少6.5mm并且所述第二徑向軸承(4)的直徑為最大5mm,或其中,所述流體通道(24、25、26、27、28)在流體技術(shù)上與所述徑向軸承(4、5)中的至少一個徑向軸承連通。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13之一所述的支承元件，其中，所述支承元件(6)具有一用于所述微型泵的所述外轉(zhuǎn)子的、沿至少一個軸向方向的軸向軸承(9)。
15.用于借助于一微型泵推送流體的方法，所述微型泵是優(yōu)選根據(jù)權(quán)利要求1至10之一所述的微型泵并且所述微型泵優(yōu)選具有根據(jù)權(quán)利要求11至14之一所述的支承元件，其中，驅(qū)動所述微型泵的軸(`2)的至少一個徑向軸承借助于被推送的流體被沖洗和/或潤滑。
【文檔編號】F04C2/10GK103732921SQ201280038326
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月30日
【發(fā)明者】S·賴曼, G·弗格利, T·魏森納 申請人:Hnp微系統(tǒng)有限責(zé)任公司