CN102483067A - 两级离心泵 - Google Patents

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Abstract

离心泵(100)，尤其用于机动车中的冷却液体，包括具有第一泵壳(108)和可旋转地布置在其中的第一叶轮(110)的第一离心泵级(102);用于同轴地驱动所述第一叶轮(110)的驱动装置(106);其中，设置了具有第二泵壳(114)和可旋转地布置在其中的第二叶轮(116)的第二离心泵级(104)以及布置在第一和第二泵壳(114)之间的中间壳体(120)，其用于将被所述第一叶轮(110)排出的液体流偏转到所述第二叶轮(116)的进口区。

Description

两级离心泵
本发明涉及一种离心泵。本发明尤其涉及一种用于机动车中的冷却液体的两级离心泵。
现有技术
单级离心泵，例如用于输送冷却液体，以各种不同的变型为人所知。例如在EP1850448A1中示出了一种单级离心泵，其中，驱动离心泵的电动机的转子与离心泵的叶轮成一体地实施。
在复杂的环境中如在机动车中对离心泵提出了不同的要求。现代机动车例如包括不同的附加冷却循环回路，例如用于冷却增压空气或用于冷却电子模块，这些附加冷却循环回路在相同的或较小的输送体积情况下可能要求比在主冷却循环回路中更高的压力形成。原则上适于这些要求的、具有比主离心泵更高的工作效率的单级离心泵通常非常昂贵并且具有较大的外直径，因此它不能够直接地如主离心泵那样安装在机动车中。
因此本发明的目的是给出一种离心泵，该离心泵在高的压力形成情况下具有紧凑的外尺寸并且可以简单地安装。
该问题通过一种具有权利要求1的特征的离心泵解决。权利要求9列出了用于安装一种这样的离心泵的方法;从属权利要求给出了一些可能的或有利的实施方式。
发明的公开
按照本发明的第一方面，一种离心泵，尤其是用于机动车中的冷却液体，包括具有第一泵壳和可旋转地布置在其中的第一叶轮的第一离心泵级;用于同轴地驱动所述第一叶轮的驱动装置;具有第二泵壳和可旋转地布置在其中的第二叶轮的第二离心泵级和布置在第一和第二泵壳之间的中间壳体，该中间壳体用于将被所述第一叶轮排出的液体流偏转到所述第二叶轮的进口区。
通过使用两级离心泵可以先在第一离心泵级中输送要输送的液体并且接着在第二离心泵级中将要输送的液体助于一个提高的压力下。因此相对于单级离心泵，可以在保持相同的外径下实现增大的压力提高，从而可以不加变动地利用现有的安装空间并且必要时可以不加变动地采样固定元件如橡胶碗。中间壳体可以泵壳偏转元件，其将液体流从第一叶轮的远轴的流出区转向到第二叶轮的近轴的进口区。这些偏转元件例如可以镰刀形地朝着两个叶轮的公共的旋转轴延伸。
中间壳体可以以材料配合（匹配）的方式与第二泵壳连接。该材料配合实现了一种耐腐蚀的并且因此牢固和寿命长的连接。该连接例如可以借助于粘结，激光焊接，超声波焊接，热冲压或另外的已知的连接方式进行。在另一个实施方式中，中间壳体也可以与第一泵壳连接。此外，中间壳体也可以仅仅以力配合（力传递）的方式借助于任意的已知技术与两个泵壳中的一个连接。通过该连接，形成一种可以分开操作的单元，其在安装离心泵时可能是有利的。
离心泵的泵壳可以相互相邻接并且中间壳体可以容纳在第一泵壳中。中间壳体可以在第一泵壳中占据一个空间，该空间以类似的方式设置在第二泵壳中，并且在那里例如由相邻接的驱动装置的一个部段填充。因此，该两个泵壳可以具有类似地或逐部段地相同的内部几何结构，这可以降低制造成本。
驱动装置可以包括轴承螺栓和具有转子可旋转地支承在轴承螺栓上的传动套，第二叶轮以传递扭矩的方式与该传动套连接。轴承螺栓可以相对于驱动装置的定子防转动地进行布置，这样，第二叶轮不必与转子成整体地进行制造，从是可以在预安装或最终装配的范围中才以传递扭矩的方式与转子连接。此外，第一叶轮也可以可旋转地布置在轴承螺栓上，从而借助于轴承螺栓保证驱动装置和两个叶轮的轴向定向。
在此情况下，第一叶轮可以借助于一个传动(同步)几何结构以传递扭矩的方式与传动套连接。该传动几何结构例如可以包括在传动套和第一叶轮的相邻接的端面处的相互啮合的冠状轮廓结构。该传动几何结构可以如此地成形，使得可以不费力地将第一叶轮与传动套相啮合，从而安装过程不影响该装置的精度。
第一叶轮也可以借助于一种传动几何结构以传递扭矩的方式与第二叶轮连接。
第一离心泵级，第二离心泵级和驱动装置可以沿轴向前后依次地布置并且第一泵壳可以包括一个通向第一叶轮的近轴的进口区的抽吸管。由此可以尤其是如在单级离心泵情况下那样形成一个与驱动单元背离的两级离心泵部段，从而便于实现互换性。
在旋转的第一叶轮和第一泵壳之间的间隙范围可以对应于在旋转的第二叶轮和第二泵壳之间的间隙范围，从而第二叶轮可以替代第一叶轮被***到第一泵壳中，以便形成一个单级离心泵。在一个部分自动化的或全自动化的生产线上制造离心泵时，由此可以以可概观的改装费用在单级离心泵和两级离心泵的生产之间进行变换。
按照本发明的第二方面，一种用于安装上述两级离心泵的方法包括将第二叶轮推移到转子的传动套上，将第二泵壳与中间壳体一起安放到驱动装置上，将第一叶轮推移到轴承螺栓上和将第一泵壳安放到第二泵壳上的步骤。
通过离心泵的选择的结构，它的最终装配仅仅包括很少的例如对精确度、力消耗和速度低要求的可实施的工作步骤。
该方法也可以包括在先的将中间壳体与第二泵壳相连接的步骤。这样形成一个可分开操作的单元，它进一步简化了该安装方法。可选择地，也可以将第二叶轮与传动套和驱动装置的转子预先就已经组合成一个可单独操作的单元。
本发明现在参照附图进行描述，在附图中:
图1示出了通过一个两级离心泵的纵剖图;
图2示出了图1的具有中间壳体的第二泵壳的一个等轴图;
图3a示出了在图1中的第一与第二叶轮的传递扭矩的连接;
图3b示出了图3a的连接的一种变型;和
图4示出了用于安装图1的离心泵的方法。相同的或相互对应的元件在所有的图中具有相同的附图标记。
图1显示了通过离心泵100的纵剖图。离心泵100包括第一泵级102，第二泵级104和作为驱动装置的电动机106。第一泵级102包括第一泵壳108和第一叶轮110，在它们之间形成第一间隙范围112。第二泵级104包括第二泵壳114和第二叶轮116，在它们之间形成第二间隙范围118。在第一泵级102和第二泵级104之间的一个区域中布置有中间壳体120。第一泵壳108顶靠在第二泵壳114上并且借助于O形环122相对于第二泵壳密封。第二泵壳114顶靠在电动机106上并且以相应的方式借助于O形环124相对于电动机密封。
电动机106包括定子128，具有永久磁体132的转子130，此外包括传动套134，轴承螺栓136，电控制装置138和外壳140。螺栓通道142穿过第一泵壳108，第二泵壳114和电动机106的外壳140，以便分别容纳将离心泵100保持在一起的螺栓（没有示出）。
借助于箭头表示出液体通过离心泵100的流动方向。液体从下面通过在第一泵壳108处构造的抽吸管144进入并且到达第一叶轮110的近轴的进口区。叶轮110在运行中围绕轴承螺栓136旋转，从而使液体在径向上加速并且使其向外流出。中间壳体120在它的左侧具有空隙，流出的液体通过该空隙向上上升并且沿着中间壳体120的偏转元件146流向轴承螺栓136。液体从那里继续向上进入到第二叶轮116的近轴的进口区。第二叶轮在运行中也围绕轴承螺栓136旋转，从而液体被继续在径向上加速并且被向外排出。第二泵壳114具有大于第二叶轮116的外径的内径，从而形成一个径向间隙，被排出的液体沿着该间隙在构造在第二泵壳114的周面上的压力管148的方向上流动，液体最后通过该压力管离开离心泵100。
轴承螺栓136在它的上部末端处被防转动地容纳在定子128的一个部段上，例如借助于压连接或配合连接。在轴承螺栓136上可旋转地布置传动套134，它旋转稳定地（drehstabil）与永久磁体132和第二叶轮116连接。为了将永久磁体132固定在传动套134上可以使用另外的部件，例如没有示出的磁体支架。该磁体支架可以液体密封地包封永久磁体132。除此之外，转子130被要输送的液体围绕流动。传动套134在轴承螺栓136上的向上的位置通过传动套134顶靠在定子128上来限定。
轴承螺栓136在它的下部的末端处布置在一个在第一泵壳108上成形的容纳体中。轴承螺栓136在它的下部的末端处被倒角，以便于它***容纳体中。第一叶轮110可围绕轴承螺栓136旋转地布置在容纳体上方。为此在第一叶轮110和轴承螺栓136之间布置轴承套150，它旋转稳定地与第一叶轮110连接，例如通过收缩、挤压、粘结或喷射。第一叶轮110在轴承螺栓136上的向下的位置通过第一叶轮110顶靠在第一泵壳108上来限定。用于将扭矩从第二叶轮116或传动套134传递到第一叶轮110的机构没有在图1中示出并且在下面参照图3a和3b进行详细描述，该机构也限定第一叶轮110向上的位置和传动套134的向下的位置。
图2示出了中间壳体120的一个等轴图。在中心处，中间壳体120具有圆的中心空隙205，在前面的区域中可以看到侧面的空隙210，通过它液体可以从中间壳体120的底侧流向在中间壳体120的顶侧区域中的偏转元件146。在中间壳体120的上部的表面上布置五个镰刀形的偏转元件146，它们从中间壳体120的一个半径出发延伸到中央的中心空隙205上。该半径是如此地选择的，使得中间壳体120的顶侧的一个沿径向位于外部的区域可以不受阻碍地被液体围绕冲刷（流动）。
每个偏转元件146在其顶侧上具有销栓220，用于啮合到第二泵壳114中的对应的空隙中和可选择地与该空隙粘接。在另一个实施方式中，取消了该销栓220而中间壳体120在偏转元件146的区域中平面地与第二泵壳114粘接。通过将中间壳体120与第二泵壳114连接，形成一个可单独操控的单元。
图3a示出了在图1中没有示出的用于在第一叶轮110和第二叶轮116之间传递扭矩的装置。第一叶轮110防转动地与轴承套150连接，轴承套可自由旋转地支承在轴承螺栓136上。与图1中的视图不同，轴承套150仅仅在一个下部的部段中穿过第一叶轮。
第二叶轮116防转动地与传动套134连接，它可自由旋转地支承在轴承螺栓136。在轴承螺栓136的区域中，第二叶轮在它的下部末端处向下指向地长形地成形，从而它的下部的端面邻接在第一叶轮110的上部的端面上。由此在轴承螺栓136上叶轮110和116的间距被限制。在叶轮110和116的相互对接的端面的区域中具有冠状轮廓结构152，在轴承螺栓136的右侧上可以看见该冠状轮廓结构的一个锯齿（Zacken）。借助于冠状轮廓结构152将叶轮110和116扭矩稳定地（可传递扭矩地（drehmomentstabil））相互连接起来。冠状轮廓结构152的处于啮合中的侧面（齿面）例如可以矩形地、梯形地或波浪形地围绕轴承螺栓136延伸并且可以包括冠状轮廓结构152的一个或多个锯齿。锯齿的相邻的侧面可以相互平行地或也可以相互倾斜地延伸，从而优选在一个旋转方向上传递扭矩。由此可以便于将叶轮110和116相互安装到对方上。在另一个实施方式中，一个与轴承螺栓136平行的传动销（没有示出)也可以啮合到叶轮110和116的对应的空隙中并且将该叶轮以传递扭矩的方式相互连接起来。
图3b示出了在图3a中的装置的一个替代的实施方式，该装置用于应用于图1的离心泵100中。该装置基本上对应于图3a装置，区别在于，不是第二叶轮116的下部的端面，而是传动套134的下部的端面经冠状轮廓结构152与第一叶轮110的上部的端面啮合。
图4示出了具有步骤405至465的用于安装图1的离心泵100的方法400。在步骤405中该方法400处于开始状态。在第一步骤410中，定子128与外壳140和控制装置138一起被如此地定向，使得轴承螺栓136向上指向。接着在步骤415中转子130与永久磁体132一起被推移到传动套134上。之后在步骤420中将第二叶轮116推移到传动套134上。由此形成的下部组件在随后的步骤425中被推移到轴承螺栓136上并且支承在电动机106的定子128处。
在此之后，将第二O形环124***第二泵壳114中并且接下来在步骤435中将第二泵壳114安装到电动机106上。
现在在步骤440中将第一叶轮110推移到轴承螺栓136上。然后在步骤445中将第一O形环122***第一泵壳108中并且将第一泵壳108在步骤450中安放到第二泵壳114上。
在以下的步骤455和460中将螺栓***螺栓通道142中并且拉紧，例如通过螺纹拧紧或铆钉钉紧。在此之后该方法处于结束状态465。
借助于方法400可以高效地安装离心泵100，其中，仅仅在也可以单独实施的步骤415和420中和在最后的步骤460中必须使用较大的力。在方法400的方法步骤405至465之间的中间阶段中，泵100的已经相互布置在对方处的部件通过重力相互保持在一起，从而不需要保持装置或夹持装置。通过使用冠状轮廓结构152，限定了离心泵100的可活动的部件110，150，116，134沿着轴承螺栓136的支承并且同时形成至第一叶轮110的扭矩束，而离心泵100的部件不会由于安装过程受到机械负载。

Claims (10)

1. 离心泵(100)，尤其用于机动车中的冷却液体，包括:
-具有第一泵壳(108)和可旋转地布置在其中的第一叶轮(110)的第一离心泵级(102);
-用于同轴地驱动所述第一叶轮(110)的驱动装置(106);
其特征在于
-具有第二泵壳(114)和可旋转地布置在其中的第二叶轮(116)的第二离心泵级(104);
-设置在第一和第二泵壳(114)之间的中间壳体(120)，其用于将从所述第一叶轮(110)流出的液体流偏转到所述第二叶轮(116)的进口区。
2. 按照权利要求1所述的离心泵(100)，其特征在于，中间壳体(120)以材料配合的方式与第二泵壳(114)连接。
3. 按照权利要求1或2所述的离心泵(100)，其特征在于，所述泵壳(108，114)相互相邻接并且所述中间壳体(120)容纳在所述第一泵壳(108)里面。
4. 按照前述权利要求中任一项所述的离心泵(100)，其特征在于，所述驱动装置(106)包括轴承螺栓(136)和转子(130)，所述转子具有可旋转地支承在所述轴承螺栓(136)上的传动套(134)，所述第二叶轮(116)以传递扭矩的方式与所述传动套连接。
5. 按照权利要求4所述的离心泵(100)，其特征在于，第一叶轮(110)借助于一个传动几何结构(152)以传递扭矩的方式与所述传动套连接。
6. 按照前述权利要求中任一项所述的离心泵(100)，其特征在于，第一叶轮(110)借助于一个传动几何结构(152)以传递扭矩的方式与第二叶轮(116)连接。
7. 按照前述权利要求中任一项所述的离心泵(100)，其特征在于，第一离心泵级(102)，第二离心泵级(104)和驱动装置(106)前后依次地布置并且第一泵壳(108)包括一个通向第一叶轮(110)的近轴的进口区的抽吸管(108)。
8. 按照前述权利要求中任一项所述的离心泵(100)，其特征在于，在旋转的第一叶轮(110)和第一泵壳(108)之间的间隙范围(112)对应于在旋转的第二叶轮(116)和第二泵壳(114)之间的间隙范围(118)，从而第二叶轮(116)可以替代第一叶轮(110)***到第一泵壳(108)里面，以形成单级离心泵。
9. 用于安装按照权利要求4所述的离心泵(100)的方法，其特征在于以下的步骤:
-将所述第二叶轮(116)推移到转子的传动套(134)上;
-将所述第二泵壳(114)与中间壳体(120)一起安放到所述驱动装置(106)上;
-将所述第一叶轮(110)推移到所述轴承螺栓(136)上;和
-将所述第一泵壳(108)安放到所述第二泵壳(114)上。
10. 按照权利要求9所述的方法，其特征在于将所述中间壳体(120)与第二泵壳(114)相连接的在先的步骤。
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