CN103348141B - 具有带有强制冲洗的微型泵的磁驱动泵装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的技术的问题提出（任务）在于，实现具有微型泵的泵装置的低成本的结构并且以最小数量的组件实现，其在制造技术上尽可能简单地构成并且可以在装配技术上精密地进行组合。在所述任务的提出的一个特别的方面应该通过装配成本至少部分地代替制造成本，由此也实现了必要的小的公差。这对于微***和微型泵是一个必要条件。在所述任务的提出的另一个方面也必须在轴承区域冲洗和润滑所述微型泵，这在超过5000U/min以上的转数中是一个绝对值得注意的问题。为此提出了一种具有一个用于输送流态输送介质的可磁驱动的微型泵（P）和一个作为基本件的轴承承载件（22）的泵装置，其中设有一个外磁体（44）和一个内磁体（40），它们通过一个轴向的轴（10）将旋转运动传递到所述微型泵（P）上。在所述轴承承载件（22）中定位并且固定有三个用于旋转支承（引导）所述轴（10）和所述微型泵（P）的径向轴承件（1、2、3），其中，所述轴承之一（3）能够旋转地容纳所述微型泵的外转子（80）并且与所述轴（10）偏心地设置。微型泵（P）由在端侧上设置的盖（26）保持在所述偏心的轴承（3）中。设有用于强制流动的通道结构（23），所述通道结构在压力侧具有至少一个在盖（26）中的径向通道部段（23b）和在轴承承载件（22）中的轴向通道部段（23c、23e），以便主动地以输送介质冲洗和/或润滑所述轴承（1、2、3）。所述轴承之一（2）靠近所述内磁体（40）地设置和/或所述轴承中的另一个靠近所述微型泵（P）地设置。

Description

具有带有强制冲洗的微型泵的磁驱动泵装置
技术领域
本发明涉及一种具有微型泵的泵装置，所述微型泵可以被磁地驱动。该微型泵工作用于输送流态输送介质的体积流量，其可以是或多或少地粘稠的。强制流动指的是或多或少粘稠的输送介质的流。最后本发明涉及一种微型泵，将其匹配于以磁驱动装置对其进行驱动，其中，内磁体和外磁体是磁构件。同样突出了用于流态输送介质的所提及的强制流动的特别强调的通道结构。
背景技术
在现有技术中所述微型泵的支承证实为是有问题的。微型泵位于几乎不大于拇指甲的数量级。预给出了小于20mm特别是小于10mm的尺寸(微型泵的尺寸的最大度量)并且所述的泵装置的这样的微型泵必须被适合地支承。
附属地阐述了在现有技术中的建议，参见WO 2002/057631 A2(HNP微***)。在那儿精密支承构件被单独地制造并且应用在一个不太精密的承载件或保持件中。那个发明，参见在那儿的第二页，前四段谈到了不精确地制造的定子和简单的精密套筒，其机械地精密地制造。后者首先被应用并且通过接合与其连接(钎焊、粘接、压入)。由此可以实现，完成具有过高成本的最高的精度以及小的制造深度或制造复杂性。在那儿的图2、5中更确切地说附带地示出了轴向的通道部段，在那儿为22b，其实现了流体从一个间隔腔(在那儿的图2，在10与24之间)到抽吸侧的回流。该通道设置在壁30i中作为向内打开的阶梯孔并且连接间隔腔与抽吸侧以便流体回流到微***中，参见在那儿的段落【74】。
发明内容
本发明提出的技术问题(任务)在于，实现具有微型泵的泵装置的低成本的结构并且以最小数量的组件实现，所述组件在制造技术上尽可能简单地构成并且可以在装配技术上精密地进行组合。在所述任务的提出的一个特别的方面应该通过装配成本至少部分地代替制造成本，由此也实现了必要的小的公差。这对于微***和微型泵是一个必要条件。在所述任务的提出的另一个方面，也必须在轴承区域冲洗和润滑所述微型泵，这在5000U/min以上的转数中是一个绝对值得注意的问题。
作为(第一)解决方案提出了一种具有微型泵的泵装置，所述微型泵可以被磁地驱动(权利要求1)。其输送流态输送介质。该微型泵由一个轴承承载件保持，其被称为基本件。所述磁驱动从外磁体实现到内磁体，并且后者将传递到其的扭矩经由所述轴向的轴传递到微型泵。所述轴承承载件应用三个轴承件，它们通过接合与其连接。该“径向轴承件”引起轴向的轴以及微型泵的旋转支承(也就是：引导)。该径向轴承件被定位并且固定在轴承承载件中，其中，所述轴承之一能够旋转地容纳所述微型泵的外转子。用于外转子的该轴承与所述轴偏心地设置。相反，内转子——其以该轴向的轴驱动——与所述轴向的轴同心地设置。该泵自身包含一个内转子和一个外转子，其中，这两者相互啮合并且相互旋转，然而以不同的速度。
外转子容纳在“偏心的轴承”中并且在端侧上由一个盖支承地保持在那儿。所述至少两个另外的轴承件被设置用于该轴。所述轴承之一靠近所述内磁体而所述轴承(各为轴的轴承)中的另一个靠近所述微型泵。优选地，两个轴承尽可能远地相互离开，以便给予所述轴向的轴好的稳定性和同心性。
通过以下概念，即一个轴承靠近所述内磁体而另一个轴承靠近所述微型泵，表达了一种相对关系。当然，在此可以将所述一个轴承“靠近”所述内磁体，或者但是由一个环形的磁体包围(那么该径向轴承具有一个小的径向的尺寸)。这绝对包括在关系的概念中。所述另一轴承靠近微型泵并且该概念也包括，其靠近或邻近微型泵、甚至直接在微型泵上设置以便在端侧上支撑和支承。
然而要求保护的不是概念“靠近”，而是在观察内磁体和泵时各轴承的相互关系。
为了实现冲洗或润滑在泵装置的压力侧设有一个通道结构(或：通道引导装置)。其用于(在运行中)强制流动。该通道结构具有多个部段，其中至少两个应该被强调。第一通道部段设置在盖中。第二通道部段设置在轴承承载件中。由此在通道结构的意义上的通道引导装置实现了将处于压力下的流态输送介质在压力侧上经由盖和轴承承载件导出以便实现所有三个所提及的轴承中的至少两个用于轴的轴承的冲洗和/或润滑。
通过另一个独立的解决方案解决相同的问题，仅仅具有其他类型的轴承和轴承承载件。轴承承载件通过注射成型由金属或塑料制造。在注射成型期间所述轴承集成地形成在轴承承载件中，从而其不是单独的精密构件(轴承件)，而是直接在制造轴承承载件时产生。其在此或者由金属或者由塑料形成。产生的至少三个轴向间隔距离的径向轴承在此也可以称为轴承区域，它们与轴承承载件一体地或整体地构成。
它们构成在两个用于支承所述轴的位置上和一个用于支承所述外转子和微型泵的位置上并且被匹配。该轴能够旋转地设置在偏心的轴承上(关于所述轴)。
该微型泵也由一个外磁体驱动，所述外磁体将扭矩传递到与微型泵轴向间隔的内磁体。这可以被视为磁耦合，或者但是视为磁扭矩传递(权利要求2)。
而且在本发明的该变型中，由在端侧设置的盖将所述泵保持在偏心的轴承中。而且在此该通道结构如以上所解释的用于强制流动，以便主动地以输送介质(输送的体积流量)冲洗和/或润滑所述轴的轴承。
用于轴的两个轴承(轴的轴承)显著地相隔开。一个轴承靠近、特别是甚至在所述内磁体内部，并且是轴承承载件的组成部分。所述另一轴承靠近或直接在微型泵和轴承承载件的构件附近。
在本发明的第三方面中，所述通道结构位于在前面部分中，这造成了，由所述泵输送的输送介质主动地冲洗和润滑确切地说存在的轴承，该权利要求提到了所述轴承中的至少三个。两个径向轴承是轴的轴承，这些轴承中之一是用于微型泵的外转子的轴承。所述通道结构的至少一个通道部段位于所述的盖中，另一通道部段位于轴承承载件中并且(也)在压力侧上设置。另外的通道部段可以附加。
功能确定的公差在本发明的两个或三个方面中统一到三个精密轴承上。通过这些精密轴承的相互的精密装配产生了重要的比例。在定位之后通过接合方法实现了精密轴承与轴承承载件的连接。例如应用粘接、熔焊或钎焊，以便在装配技术上达到对公差的高要求。在此可以降低单件的制造成本。
在所述的结构中也可以实现必要的轴向的轴承的数量的减少。所述盖(其在端侧上将微型泵保持在偏心的轴承中)是一个这样的轴向的轴承。优选地在此采用陶瓷作为材料，以便使磨损最小化。在轴的远离转子(远离泵)的端部上的轴侧上不需要轴向的轴承。作用在轴上的力被如此地调节，使得这样的支承是可有可无的。
考虑随后的可以作用到轴上的力。泵的内转子的轴向力分量。通过滑动配合(多边形)在泵的旋转时然而没有轴向力传递到轴上。该磁驱动(也就是从外磁体到内磁体的扭矩传递，该内磁体通过轴承承载件与所述轴无相对转动地耦合)可以产生一个轴向力分量。但是如果如此调整内磁体和外磁体的轴向位置，使得不产生轴向力分量，那么在此也缺少由轴向的轴承吸收这样的力分量的必要性。壳体装置内产生的压降支持了这种另外的轴向的轴承的缺少，所述壳体装置由轴承承载件、安置在其上的帽形罩件和一个对置的盖形成(权利要求19、21、26)。
在壳体内产生了严密的密封以及形成的压力，该压力通过泵的工作和存在的用于强制流动的通道部段产生。在轴的远离泵的端部上——该端部是轴的驱动或磁侧上的端部——产生的压力产生向着轴的转子侧的端部的压降，由此该轴在运行中通过在此形成的压降朝泵的方向被挤压。在那儿对于泵和对于轴的在泵侧上的端部通过盖产生一个轴向的轴承。可以取消轴的另一端部上的另一轴向的轴承。
需提到的是，该轴当然必须扭转刚性地或无相对转动地与内磁体耦合，这通过一个磁体承载件实现(权利要求6)。磁体承载件和内磁体同心地构造并且优选地所述一个远离泵的轴承设置在内磁体的中间。该外磁体优选地与内磁体同心地、在所述帽形的罩之外，所述帽形的罩也称为间隙罐。
易受干扰的构件可以通过该结构优选成为不必要的(权利要求19、22、27)、也就是动态密封或轴密封。由于所述泵一方面由盖严密地密封并且在轴承承载件中具有其座部，轴承承载件另一方面相对于盖并且与所述轴同心地具有帽形的罩作为间隙罐，后者同样通过静止的密封与轴承承载件连接，因此所述帽区域可以容纳内磁体并且完全由流态输送介质穿流，所述输送介质在旋转的泵的压力侧上通过所提及的通道部段排出。由此可以附加地从内部实现帽(帽形的罩)的冷却。
通过具有仅仅静止的密封的严密的结构(用于轴承承载件的间隙罐和用于轴承承载件的盖)，微型泵也可以输送危险的介质、结晶的介质或容易挥发的介质。
如果省略所提及的易于磨损的动态密封，那么长时间的应用也变得可能。其后果是输送介质主动流过间隙罐(该帽形的壳体部分)，然而具有另外的优点。死容积被最小化并且待输送的介质(或者更好地：已经被输送的介质)同时用于冷却所述间隙罐、轴承面和磁体，并且润滑所述轴承面。
之前解释的通过压差(压降)导致的力作用是另外得到的优点。沿着所述轴可以通过间隙罐的区域(或者更好：内磁体的区域)与转子侧的轴端部之间产生的压差产生冲洗流，所述冲洗流通过轴的轴承构件引导。
然而在此该轴支承在轴承构件中，但是在轴承构件之间的一个空腔中旋转，所述轴向冲洗流通过所述空腔延伸。
在本发明的解决方案中，其以轴承承载件中集成的轴承工作(权利要求20)，至少实现了通道结构和用于轴承位置的冷却、冲洗以及润滑的强制流动。
通过具有一个定子——其产生旋转的磁场、不具有旋转构件——的静止驱动器的应用，实现了最小的结构空间。在这样的应用中可以不取消间隙罐并且使用位于外部的壳体。通过一个开口可以严密地密封地导入一个电连接端，其给定子供电以便形成旋转的磁场和用于传递到内磁体，所述内磁体通过磁体承载件与轴扭转刚性地耦合。
于是内磁体和外磁体两者都是内磁体，它们被置入在包围的壳体内。它们区别为定子和转子。外磁体产生一个旋转的磁场并且保持静止。内磁体使所述轴旋转并且位于在外磁体内。
在这种类型的驱动器中实现了最小的结构空间，然而在省略帽形的壳体部分(间隙罐)的情况下应该进行外磁体的驱动绕组的涂层，以便具有相对于输送介质的阻力并且实现长时间应用。
在静止的定子(具有旋转的磁场)的情况下，也必须不取消帽形的壳体部分(也就是：罩)，而是可以附加地存在。由于应用的材料(大多金属特性)在该间隙罐不可避免地产生涡流，其导致生热。然而这样的生热通过在间隙罐的一个非常大的内表面上的内部冷却反作用。在优选的设计中，罩的内表面的超过50％、多数情况下更多被冷却(权利要求28)。剩余段用于将所述罩与轴承承载件对中地连接。
在一种选择中，如此设计所述第一解决方案，使得轴承承载件通过注射成型由金属或塑料制造(权利要求8)。径向轴承件仍然还是单独地制造并且构成为精密轴承件(权利要求10)。它们事后被放置并且在此定位和固定在由注射成型制造的轴承承载件中，为此可以采用接合技术的方法，可靠地设置径向轴承件并准确地将其设置到轴承承载件中。
在所述第一解决方案中，还有一种选择和优选的设计是加热元件的存在，然而其必须设置在注射成型的轴承承载件中。通过所述加热元件实现了不太流动的或者几乎不流动的输送介质的加热，以便改善微型泵的冷启动性能。
为了解释微型泵的概念上的内容参考权利要求14。这根据本发明(权利要求1、20、25)在此支持地被包括，亦即分到本发明中的每个上。根据帽形的罩的冷却能力可以如此理解大的内表面，亦即其为罩的整个内表面的至少50％(权利要求28)。但是优选地超过罩的整个内表面的70％是能够冷却的。在具有产生旋转场的静止定子的实施形式中可以省略帽形的罩并且将另一严密地密封的壳体放置在轴承承载件上。因为不必将机械旋转耦合到如此形成的壳体中，而是仅仅通过电导线供给电流，所以内转子和外转子共同地位于按照这种类型形成的壳体中。
在第二解决方案(权利要求20)的范围中，所述轴承承载件以注射成型方法由例如热固性材料制造。一种加热线圈——作为加热元件的例子(权利要求21)——可以被集成。通过输送介质的加热可以改善或者甚至实现泵的冷起动性能。所述加热通过固相/液相过渡实现。
在本发明的所有三个方面(三个解决方案)中的紧凑结构实现了短的公差链和短的力锁合路径。精密的轴承件(权利要求1、25)满足了对用于微型泵的可靠的功能以及在长时间应用中的应用的小的公差的要求。
通过所述的泵(权利要求5)可以在实际中(或者几乎)输送所有类型的流态输送介质：特别危险的介质、结晶的介质例如尿素、或者容易挥发的介质例如甲醇，并且在优选采用加热元件的情况下也可以输送下述介质，所述介质在冷状态下是不可输送的，例如尿素、水或甲醇(如在汽车工业中)。
外磁体和内磁体的扭矩传递(权利要求2)可以优选地构成为中央旋转耦合装置(权利要求3、11)。
外磁体的产生的磁场可以由定子产生(权利要求4)。在此可以省略帽形的壳部分。
作为微型泵可以采用内啮合齿轮泵(权利要求5)，参照WO 97/12147 A。所述轴扭转刚性地与内转子连接并且同样扭转刚性地与磁体承载件和位于其上的内磁体连接。替换地，采用具有渐开线齿结构的内齿轮泵。
内磁体可以单件式或多件式地构成(权利要求13)。它安装在一个承载件上(权利要求6)。内磁体的优选的材料是硬质铁氧体或高质量的磁体材料。在多件式的内磁体的情况下，可以将多个环形设置的单磁体组合。如果仅仅应用一个内磁体，那么可以优选地采用环形磁体。由高质量的磁体材料例如钕铁硼(例如稀土磁体)或钐钴(钐-钴)组成的“小板状的”磁体(作为磁体件)也可以被组合为用于形成环形内磁体的部分。
对于这样的部分的区段是所谓的环形区段，它们共同地(相互组合)产生环形磁体作为内磁体。在本例中，2mm厚度(厚，径向测量)和直至10mm高度(轴向测量)的数量级是可能的。
如果输送腐蚀性输送介质，在推荐该磁体(单件式或多件式)的包封或涂层(权利要求13)。
用于强制流动的所述通道结构——从微型泵的压力侧岔出(权利要求1、20、25)——具有至少两个通道部段。一个位于在盖中(优选以径向的方向分量)而另一个位于在轴承承载件中(优选以轴向的方向分量)。在轴承承载件中还可以设置一个另外的通道部段(权利要求15)，该通道部段同样轴向地延伸但是沿相反的方向由输送介质穿流(权利要求16)。在流动方向的交换点上、亦即在两个轴向的通道部段之间具有一个面状的、优选环形的容纳室，其轴向地在内磁体的一个下端部与轴承承载件的一个上表面之间构成(权利要求18)。由微型泵的压力侧供给地，该壳体由该通道部段开始实际上完全充以微型泵的输出侧的压力水平。间隙罐用作限制壁。
轴承承载件中的所述另外的轴向通道部段将输送介质供给到出口。优选地在此还设有又一另外的轴向通道部段(权利要求17)，其在盖中延伸并且形成压力侧的出口。上述的在盖中的第一通道部段是微型泵的压力侧的径向指向的通道部段。
相应于间隙罐的帽形的设计，轴承承载件绕轴线具有一个同心地构成的***部或延长部(权利要求29)，其优选地在其端部上支承第一轴承，磁体承载件与第一轴承轴向相对并且扭转刚性地固定在轴上。通过所述***部或延长部的径向尺寸减小，环绕地形成一个环形空间(权利要求30)，在所述环形空间中可以轴向地***一个显著更长的内磁体，该内磁体的轴向长度大于所述磁体承载件的轴向长度。
通过所述***部或延长部的使用可以尽可能大地选择两个轴承件的间隔，所述轴承件形成轴支承装置。
对于输送介质的强制流动(作为主流)的走向需说明的是，抽吸侧的开口同样位于在壳体盖中，如压力侧的出口那样。然而仅仅入口与微型泵对准。所述出口相对于微型泵径向地错开。优选地，轴承承载件中的轴向通道部段相互在圆周上错开地设置(权利要求31)。
通过这样的流体引导可以使泵的所有区域都被主动地穿流并且限制泵的死容积。在间隙罐中相对于在抽吸区域中的微型泵形成的压差用于沿着轴的轴向冲洗流。该“轴向冲洗流”还用于润滑所述轴的轴承。强制流动(作为主流)还用于冲洗或润滑偏心的泵轴承并且在存在间隙罐的情况下用于从内部冷却该间隙罐。
附图说明
在以下的附图中对本发明的实施例进行阐明。随之深化和补充对本发明的理解。
图1是具有微型泵的能够磁驱动的泵装置的第一例子的垂直剖面。轴承承载件22在该结构的中间，上面是帽形的壳体部段24，而下面是盖26，其轴向支承地贴靠在具有外转子80的微型泵P上。帽形的壳体部段——在下文中也称为间隙罐——是壳体20的部分，该壳体包括间隙罐24、轴承承载件22和盖26。
图2是盖侧的视图(在图1中从下面)，其中方向上、下仅仅在附图的图示中进行参考并且将该结构预先判定为这样的未关于其安装方向。在图2中示出了剖割平面Ⅲ-Ⅲ，其在图3中示出，其中，该剖面方向具有三条折线A、B和C，其在图3的观察中必须被考虑。由此，通道引导装置23——其在下文中被进一步详细阐明——可以在图3中相比于在图1中更清楚地示出，其相应于剖面Ⅲ’-Ⅲ’，其没有折点，而是在中间平地延伸。
图2a是图2的中间的剖面放大，以便阐明对图2的陈述。特别是在此强调微型泵P，其具有外转子80和内转子82。轴10作为装置的轴向参考形锁合地以一个多边形部段10a配合到内转子82的相应地成形的内开口中，以便对其进行驱动。
图3是具有由图2和待考虑的折线A、B和C的剖面方向Ⅲ-Ⅲ的剖面图，如在那儿所示出的。附加地在图3中同样示出了流体的从微型泵的抽吸侧到压力侧的流体方向F，如冲洗流F’。所属的通道结构23被经常同义地用于流态输送介质的流动引导装置。通道结构23由多个有待阐明的部段组成。
图4是另一实施例，如根据图1和2的装置***到一个壳体20*中并且由一个驱动电机通过一个可旋转的外磁体44驱动。轴10和在此位于内部的壳体20的帽形的部段24用作参考。
图5是另一具有静止的定子磁体48的实施例，该定子磁体能够产生旋转场并且在传递扭矩时驱动内磁体40。通过旋转场的电的产生实现了通过一个插头91进入到改进的壳体20’，该插头必须从外不将可旋转的轴转变到壳体20’中。附加地示出了一个集成的加热装置71、72，其是一个特别的实施类型。
具体实施方式
需要输送的是物质上未示出的流态输送介质，其可以具有不同的物质组份，但是适合于以微型泵进行输送，对于汽车工业来说例如是尿素、水或甲醇。危险介质(例如在化学领域中)、结晶介质(例如前面提到的汽车工业中的尿素)或者易挥发介质(例如在燃料电池技术中的甲醇)可以同样地利用下文中描述的实施例输送。
该输送是一种连续的输送，在所述输送期间，放入到轴承3中的微型泵P运行，所述轴承在图1中也称为转子容纳部。
图1也示出了一个轴10作为中央构件，其设置在该结构的轴线中。所述轴可旋转地支承在两个另外的轴承1和2中，其中，所述两个轴承相互间具有间隔“a”。
所有的三个提到的轴承1、2、3都构成为轴承件，它们是精密轴承件。它们被分开地放入到轴承承载件22并且在那儿借助于接合技术在定位之后被固定。作为接合技术适合的有粘接、钎焊或熔焊。
作为用于精密轴承——其分开地精密制造——的材料考虑氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、金属或甚至塑料。氧化物陶瓷的例子是氧化铝或氧化锌。在特别的设计方案中，在磨损可能很高或期望的寿命很长的情况下应用陶瓷。然而，在正常的低磨损的应用中可以采用金属。而且塑料也可以用于轴承，所述轴承优选在轴承承载件22的一件式的设计中通过注射成型直接随着轴承承载件22的制造而制造为塑料轴承区域，但是在此不是分开的轴承件，而是仅仅是轴承区域或者是——在功能上观察——“轴承”。
在图1中的壳体20的结构首先包括三个组件：帽形的罩24、轴承承载件22以及盖26。轴承承载件如此地设计，即其容纳所述三个提到的径向轴承1、2和3并且是所述磁驱动微型泵的或者更确切地说是配属的壳体结构的核心件。该轴承承载件在此可以公差相对粗并且由几个固体的材料制造，例如铝或者塑料。待获得的精密度和精度通过轴承件的安装实现，该轴承件通过接合与轴承承载件22连接。
轴承承载件22除此之外用作所有静止密封件的容纳部，这些密封件在图中没有被单独地示出，但是对本领域技术人员来说是直观地显而易见的。它们是用于固定所述盖26、帽形的罩24(也称为间隙罐)和磁驱动单元的O形环或密封件，该磁驱动单元例如在图4中以其下面的部段和可旋转的外磁体44可看到。
所述盖26从所述轴承承载件22的下侧的装配在图1中象征性地以一个配合的螺纹装置22’示出。该装配然而也可以如此实现，如用于将帽形的罩24装配在轴承承载件22的另一侧上所示出的那样，亦即借助于下压件21，通过该下压件将另一螺纹装置22”的装配力均匀地传递到帽24的下装配法兰的圆周上。如果盖26例如由陶瓷构成，则推荐利用下压件的这种布置，其在图1中未单独示出。
该磁驱动***在帽形的罩24内绕轴10安放在所述轴的上端部上。该轴在此具有“远离泵”或“远离转子”的端部，所述端部也称为轴10的“驱动或磁体侧的”端部。轴10的另一端部10a形锁合地配合到内转子82中，如在图2a中可以看出的那样。在此是轴10的泵侧的端部，其轴向地支承在盖26上。
所述驱动由外部实现(在图1中未示出)并且作用为扭矩的耦合、特别是中央旋转耦合，其中，内磁体40和一个在图4和5中示出的外磁体44或48相互同心地设置。如果外磁体和内磁体共同旋转，则称之为中央旋转耦合。于是它们相互同心地设置。
内磁体40比用于该内磁体的承载件42轴向更长地构成，所述承载件与轴10无相对转动地连接并且同样与内磁体40无相对转动地连接。该内磁体承载件轴向地较短地设计并且在上端部处(但是不接触、而是保留间隙地)靠近帽形的罩24的上壁24b。
需提到的是一个可实现的“相对大的”间隔，两个第一轴承1和2——它们被设置用于旋转支承所述轴10——相互间具有这个间隔。下轴承靠近微型泵P、实际上紧邻微型泵P并且用作用于两个转子80、82的对置的轴向的轴承。与这些转子对置的轴向的轴承是具有其内部区域的盖26。可实现的间距’a’大于两个轴承1、2的轴向高度的三倍。
远离泵的轴承2的安放在一个与帽形的罩同心地设置的***部或延长部22a上实现。所述***部或延长部在其(上)端部上承载所提及的轴承件2并且相对于内磁体承载件42保留一个环形间隙。***部或延长部在几何结构上也如此地构成，使得其相对于内磁体40形成一个圆柱形的环形间隙。内磁体40又具有一个用于保留环形空间23d的轴向间隙，该环形空间形成通道结构23的一个部段，该通道结构还有待于描述。
在内磁体40也相对于帽形的罩24(间隙罐)的内表面保留一个圆柱形的环形间隙之后，该帽形的罩的整个内部空间可由流体流过，只要上述的几何结构件没有在那儿占据位置的话。特别地必须要提到的是帽形的罩24的内壁，其可以通过一个有待于描述的流体流动被冷却，为此在内磁体40之外设置所提及的圆柱形的环形间隙。
轴10在两个轴承件1、2之间具有一个环形空间22b，其在径向上的尺寸比轴10的直径大。
轴10相对于帽形的罩24同心地设置，相反，作为轴承件3的转子容纳部是偏心的。该轴承件3相对于同心旋转的内转子82偏心支承地容纳外转子80。
图2、2a示出了具有内转子和外转子80、82的泵P以及还有旋转的输送腔的对于内啮合齿轮泵特征性的扩展和缩小。替换地可以代替根据图2a的内啮合齿轮泵也应用内齿轮泵，其在图中未单独地示出。
流体供给(在抽吸侧上)通过一个通道部段23a(抽吸侧)实现。泵P的出口通入到在图2中可看到的压力总管，其引导到径向的通道部段23b。所提及的部段23a、23b是通道结构23的将流体从流动入口FU(抽吸侧)引导到流动出口FD(压力侧)的部段。
压力侧的流动FD’位于径向的通道部段23b中泵P的出口上。流体引导装置23的另一部段位于流动FD’与流动FD之间，所述流体引导装置穿过轴承承载件22延伸并且——在本例中——具有两个轴向的通道部段23c和23e。这两个通道部段在图2a中明显可见。它们在圆周上相互地错开，但是两者在轴承承载件22中沿轴向方向延伸。
根据图2阐述图3的轴向剖面。剖割平面Ⅲ-Ⅲ具有三个折点或者线A、B和C。A位于在轴线或更确切地说轴10的中央。第二折线B位于流体引导装置(通道结构23)的第一轴向部段23c的中央。第二折线位于通道结构23的第二轴向部段23e中。
在盖26中可以看出通道结构23的另外的轴向部段。所述部段23a设置在流体的入口侧(抽吸侧)上。在图3的装置的压力侧上，在盖26中设置一个附加的轴向部段23f。
流体引导装置23的另一径向部段是泵P的直接压力出口沿通道结构23的部段23b朝轴承承载件22中的第一轴向部段23c的转移。
通过通道结构23产生了强制流动(作为主流)，其在泵P的运行中出现并且不是仅仅用于有效输送流体F，而且伴随地满足多个任务。
所描述的轴承1、2和3被润滑或冲洗。或者同时被润滑和冲洗。间隙罐24(作为壳体20的帽形的罩)被从内侧冷却，其中，冷却面积是罩24的整个内部面积的至少50％，但是优选在70％以上。
这在轴承承载件22的第一***部22c上清晰可见，该第一***部逐渐变小地过渡到如前所述的***部或延长部22a中。罩24在一段上接触地贴靠在边缘侧的表面上并且利用圆周上的下压件21和相应定位的螺栓——其中在图1中可看到一个螺栓22”——固定在轴承承载件22上。优选地可以设有三个这样的装配螺栓(未示出)。环绕的、未单独编号的、但是在阴影线上可看到的静止的密封件在所有附图中可见。
通过所述轴向的通道部段23c将流体F在压力侧作为处于压力下的流体流FD’不立刻供应给盖26中的出口，而是首先供应给上述提到的环形空间23d，所述环形空间在轴承承载件的上部面(在凸肩22c与22a之间延伸)与内磁体40的向下指向的平面之间形成。该部段23d是面状的并且属于通道结构23。
所述轴向部段23c将处于压力下的流体供应给该面状的环形空间23d，该流体分配到“罩”24内的其余自由空间中并且在那儿穿流。但是所述流体可以通过第二轴向通道部段23d又流出并且通过盖26中的轴向通道部段23f供应到具有根据附图的轴承的微型泵装置的出口侧或压力侧。
因此可以冷却帽形的罩24的圆柱形壁24a的内表面的大部分。
如果在图1中由于剖面的位置只能看到轴承承载件中(在压力侧上)的通道结构23的轴向通道部段23e并且在盖26中不能看到真正径向延伸的通道部分23b，因此在根据图2a的改变的剖面方向的情况下可看到径向部段23b和第一轴向部段23c。
除了流体F的主流(主流动)FD也需提到的还有冲洗流F’。其沿F’的由图3示出的路径穿过精密轴承的轴承面。其在此冲洗两个轴承1、2并且基于压差到达泵P的抽吸侧。也实现了轴承的润滑。
冲洗流F’沿着所述轴引导并且进入到中央的空腔22b中，轴10伸过所述空腔，或者在其中旋转，而所述冲洗流由两个——相互以’a’间隔开——轴承件1、2旋转支承。
沿所述流体引导装置23的路径应该再一次清楚地总结并且表示。
该流态输送介质在抽吸侧穿过壳体盖26被吸入并且供应给具有转子82、80的微型泵P中的轴向通道部段23a，或者更确切地说由其吸入。随后是微型泵(也缩写为“泵”)的按照图2a的旋转的输送腔并且供应给所述流体引导装置的压力侧的部段。泵P的压力侧出口在径向的通道部段23b结束。在该端部上其被供应给轴承承载件22中的内通道23c并且导入到间隙罐24中。该流体流经该间隙罐(帽形的罩24)并且通过另一轴向通道部段23e到达壳体盖26中的压力侧的开口。
在盖26中设有一个对准的通道部段23f，其是所述轴向通道部段(或通道部分)23e的继续。通过该流体引导装置使得泵的所有区域被主动地串流。相反，限制了泵的死容积。轴10的转子侧的轴端部与驱动侧的轴端部之间的压差用于以旁通流F’强制冲洗并随之用于通过该流态输送介质对轴承1、2的润滑。
所述的旁通流(其也被称为冲洗流F’)跟随所述间隙罐区域(在罩24内)中的输送压力与转子支承装置(抽吸侧)的区域中的低压之间的压降。流过间隙罐24的介质同时用于冷却所述间隙罐和内磁体40。
由于旋转场为磁性的并且帽形的罩24大多由金属构成，通过涡流产生热，流体流用于将所述热导出。
在由图5得出的另一实施形式中也可以省略间隙罐。在图5中示出了帽形的罩，但是基于在那儿示出的驱动所述帽形的罩是可有可无的并且可以被省略。该未示出的实施形式是可能的，其方式是，形成一个外壳体20’，其在外磁体48之外产生并且与轴承承载件密封地连接。这可以通过螺纹装置实现，可以看见其中的两个螺栓22”’。省略了下压件21和帽形的罩24。
于是，不仅承载引导电流的绕组49的外磁体48(未示出)而且内磁体40都设置在相同的空间中并且通过其名称表征为位于外部和位于内部。由于外磁体48不旋转运动，因此将扭矩通过内磁体40上的旋转场进行传递。
电能通过插头91供给，其是电机壳体28中的穿孔，所述电机壳体是改进的壳体结构20’的部分。一个集成的控制装置90在一个印刷电路板上示出并且在用于产生旋转场的空间分布的绕组49中产生电流。
在一个特别的实施类型中，但是其不是强制地仅仅适用于该例子，而是也可以用于其他例子，一个加热绕组72绕该轴设置在轴承承载件22中。另一加热绕组71可以靠近所述盖26并且包围所述泵P。
加热绕组71、72是能够导电的电阻绕组，其被施加电流。所述电流也可以通过插头91供给。
在图5的另外的区域中，该实施例相应于图1和2中的实施例。
集成的加热装置71和/或72——其可以单独地或组合地存在——改善了泵的冷起动性能，如果需要输送粘稠的或粘滞的输送介质的话，所述输送介质由于降低的环境温度还是不可输送的，例如在汽车工业中。
特别有利地可以结合轴承承载件22使用加热装置，该轴承承载件以注射成型方法中制造，例如由金属或塑料制造。
图4示出了另一实施例，其使用图1/3的结构。在此电机95可以视为位于上面的壳体结构20*上的驱动，其以电机轴94机械地配合到该壳体结构20*的盖板29中并且通过一个径向扩展的外磁体承载件45让一个旋转的外磁体44旋转。该外磁体——通过一个磁场和通过帽形的罩24耦合地——旋转地带动内磁体40并且形成中央旋转耦合。电机95由电控制装置96控制，其在图2中在剖面中可看到并且优选地放置在电机95的上端部上。
有利地，内磁体40和外磁体44相互同心并且沿轴向方向不相互错开。由此使得可通过磁场作用在轴10上的轴向力最小化。
位于上面的壳体结构20*与轴承承载件22机械密封地连接。这可以重新地通过螺纹装置实现，可以看见其中的两个螺栓22”’，如也在图5中所示出的那样。
值得注意地，在这个设计中，仅仅使用轴10的一个轴向的轴承，特别地在盖26上并且自由的轴端部靠近帽形的罩24的上水平壁24b。同样值得注意地，不仅在该实施形式中而且在其他实施形式中，不使用动态密封，也就是不设置相对于旋转部件密封的轴密封。
盖26的下侧是26d并且在其上设有入口和出口，它们在此设有O形环密封件并且具有相对于向下倾斜的通道部段的直径增大的直径。
轴承承载件22的下表面是22d。在其上放置有盖26，以便不仅实现通道部段23e和23b的轴向引导，而且实现轴向部段23a向泵P的抽吸侧的引导而且也实现径向通道部段23b向泵P的压力侧的出口侧的引导。
对于驱动侧的、由外磁体44和内磁体40组成的磁体结构需要说明的是以下几点，这也对于图1至3的例子有效。
在轴10的驱动侧的端部上在那儿设置在磁体承载件42上方的内磁体40优选是一件式的(由一个件制造)。其可以由硬质铁氧体组成。另一结构类型是使用围绕所述轴端部(在外磁体44的区域中)的塑料化合的磁体材料的注射包封并且没有轴侧的磁体承载件。此外替换地，内磁体40可以由多个部件构成。所述多个部件被保持在磁体承载件42上。为此可以使用多个——环形设置的——单磁体(作为部分或区段)，它们在磁体承载件42上组装。如果仅仅设有磁体的一段，那么其作为环形磁体坐置于磁体承载件42上并且与其无相对转动地接合。
由高质量的磁体材料制造的多个单磁体件(以“小板形”磁体的形式)的组装可以在磁体承载件42上实现。稀土磁体是用于该小板形磁体的例子。
如果需要输送腐蚀介质，可以附加地对所述单磁体(作为磁体件)涂层或包封。但是仅仅当该磁体与输送的腐蚀流体实质接触时，才将这样的磁体证实为需要涂层或包封。对于内磁体40来说，在所有实施例中都是这种情况。对于外磁体44来说，仅仅当其作为定子48或没有帽形的罩24地由输送流体环流时才是这样的情况。
轴承承载件22的根据图5阐明的通过注射成型方法制造的实施例带来的是，省略了需单独接合的轴承件并且设有轴承区域作为“功能上的轴承”。设有三个这样的轴承(一件式地或集成地作为轴承制造)。所述轴承区域中的两个引导并且支承所述轴10。另一个轴承支承微型泵P的外转子80。
已经在通过注射成型的制造中可以在轴承承载件中集成地产生轴承，无需添加附加的轴承构件(前面称为“轴承件”)。该实施形式未单独地示出，而是有意义地被一同解读出。

Claims (33)

1.一种泵装置，其具有一个能够磁驱动的、用于输送流态的输送介质的微型泵(P)并且具有一个作为基本件的轴承承载件(22)，其中，设有一个外磁体(44，48)和一个内磁体(40)，所述外磁体和内磁体通过一个轴向的轴(10)将旋转运动传递到所述微型泵(P)上，并且其中：
·在所述轴承承载件(22)中构造有用于旋转支承所述轴(10)和所述微型泵(P)的三个径向轴承件，其中，所述三个径向轴承件中的一个径向轴承件(3)将所述微型泵的外转子(80)可旋转地容纳并且与所述轴(10)偏心地设置，并且所述三个径向轴承件中的另外两个径向轴承件(1、2)可旋转地容纳所述轴(10)；
·所述轴的径向轴承件中的一个径向轴承件(2)靠近所述内磁体(40)地设置，并且，所述轴的径向轴承件中的另一个靠近所述微型泵(P)地设置；
·所述微型泵(P)由一个在端侧上设置的盖(26)保持在偏心的径向轴承件(3)中；
·设有一个设置在压力侧的通道结构(23)，所述通道结构(23)用于由微型泵输送的作为压力侧的强制流动的主流的流态的输送介质，所述通道结构(23)具有至少一个在所述盖(26)中的径向的通道部段(23b)和至少一个在所述轴承承载件(22)中的轴向的通道部段(23c，23e)，以便主动地以来自输送介质的所述主流的旁通流冲洗或润滑所述轴的两个径向轴承件(1、2)。
2.根据权利要求1所述的泵装置，其中，所述外磁体(44，48)和所述内磁体(40)形成一个磁式扭矩传递装置并且因此实现对所述轴(10)和所述微型泵(P)的内转子(82)的磁驱动。
3.根据权利要求2所述的泵装置，其中，所述内磁体(40)的运动通过磁场实现，所述磁场由一个旋转的外磁体(44)产生，所述外磁体径向靠外地设置。
4.根据权利要求2所述的泵装置，其中，所述内磁体由旋转的磁场旋转，所述磁场能够通过一个机械地不旋转的定子式外磁体(48)以旋转场的形式产生，所述定子式外磁体径向靠外地设置。
5.根据权利要求1所述的泵装置，其中，所述外转子(80)是齿环泵(P)的外转子或内齿轮泵的外转子。
6.根据权利要求1所述的泵装置，其中，所述内磁体(40)安装在内磁体承载件(42)上。
7.根据权利要求1所述的泵装置，其中，径向轴承件(1、2、3)与所述轴承承载件(22)的接合连接通过粘接、钎焊或熔焊实现。
8.根据权利要求1所述的泵装置，其中，所述轴承承载件(22)通过注射成型由金属或塑料制成。
9.根据权利要求8所述的泵装置，其中，在注射成型的轴承承载件(22)中集成至少一个加热元件(71、72)。
10.根据权利要求1所述的泵装置，其中，径向轴承件(1、2、3)是单独的精密构件，它们通过接合技术定位或固定在所述轴承承载件(22)中或者已经定位或固定在所述轴承承载件(22)中。
11.根据权利要求3所述的泵装置，其中，所述磁式扭矩传递装置是中央旋转耦合装置。
12.根据权利要求4所述的泵装置，其中，内磁体(40)和外磁体(44，48)同心地设置。
13.根据权利要求6所述的泵装置，其中，所述内磁体(40)
-是多件式的并设置有涂层；或者
-是多件式的，不具有涂层；或者
-是单件式的并设置有涂层；或者
-是单件式的，不具有涂层。
14.根据权利要求1所述的泵装置，其中，所述微型泵(P)在径向和轴向上的最大尺寸不大于20mm。
15.根据权利要求1所述的泵装置，其中，用于强制流动的通道结构(23)在所述轴承承载件(22)中具有一个另外的轴向的通道部段。
16.根据权利要求15所述的泵装置，其中，所述轴承承载件(22)中的至少两个轴向的通道部段(23c、23e)基本上沿轴向方向延伸。
17.根据权利要求1或16所述的泵装置，其中，所述通道结构(23)的又一另外的通道部段(23f)穿过所述盖(26)延伸并且也设置在所述微型泵(P)的压力侧上。
18.根据权利要求1所述的泵装置，其中，所述通道结构(23)具有一个面状的部段(23d)，其沿径向方向延伸。
19.根据权利要求1所述的泵装置，其中，由所述轴承承载件(22)、一个帽形的罩(24)以及所述盖(26)形成一个严密地密封的壳体装置(20)，以便使输送的流态的输送介质能够从微型泵的压力侧通过所述通道结构(23)从内部冷却所述帽形的罩(24)。
20.一种泵装置，其具有一个能够磁驱动的、用于输送流态的输送介质的微型泵(P)并且具有一个作为基本件的轴承承载件(22)，其中，设有一个外磁体(44，48)和一个内磁体(40)，所述外磁体和内磁体通过一个轴向的轴(10)将旋转运动传递到所述微型泵(P)上，并且其中：
·在所述轴承承载件(22)中设有三个用于旋转支承所述轴(10)和所述微型泵(P)的径向轴承件(1、2、3)，其中，所述径向轴承件之一(3)将所述微型泵的外转子(80)可旋转地容纳并且与所述轴(10)偏心地设置，并且，另外的两个径向轴承件(1、2)轴向间隔开，由此所述另外的两个径向轴承件(1、2)形成对所述轴(10)的旋转支承；
·轴向间隔开的径向轴承件中的一个径向轴承件(2)靠近所述内磁体(40)地设置，并且所述轴向间隔开的径向轴承件中的另一个径向轴承件(1)靠近所述微型泵(P)地设置；
·所述轴承承载件(22)通过注射成型由金属或塑料制成并且在此所述径向轴承件(1、2、3)在所述轴承承载件(22)中集成地产生；
·所述微型泵(P)由一个在端侧上设置的盖(26)保持在偏心的径向轴承件(3)中；
·设有一个位于压力侧的用于由微型泵(P)产生的强制流动的通道结构(23)，所述通道结构具有至少一个在所述盖(26)中的径向的第一通道部段(23b)和至少一个在所述轴承承载件(22)中的轴向的第二通道部段(23c)。
21.根据权利要求20所述的泵装置，其中，由所述轴承承载件(22)、一个帽形的罩(24)以及所述盖(26)形成一个严密地密封的壳体装置(20)，其中，输送的流态的输送介质能够通过所述通道结构(23)从内部冷却所述帽形的罩(24)。
22.根据权利要求20所述的泵装置，其中，用于强制流动的通道结构(23)在所述轴承承载件(22)中具有一个另外的轴向的通道部段并且所述轴承承载件(22)中的至少两个轴向的通道部段(23c，23e)基本上沿轴向方向延伸。
23.根据权利要求20所述的泵装置，其中，所述通道结构(23)的又一另外的通道部段(23f)穿过所述盖(26)延伸并且也设置在所述微型泵(P)的压力侧上。
24.根据权利要求20所述的泵装置，其中，所述通道结构(23)具有一个面状的部段(23d)，其沿径向方向延伸。
25.一种泵装置，其具有一个能够磁驱动的、用于输送流态的输送介质的微型泵(P)和一个作为基本件的轴承承载件(22)，其中，设有一个外磁体(44，48)和一个内磁体(40)，所述外磁体和内磁体通过一个轴向的轴(10)将旋转运动传递到所述微型泵(P)上，并且其中：
·在所述轴承承载件(22)中设有三个用于轴向间隔开地旋转支承所述轴(10)并且旋转支承所述微型泵(P)的径向轴承件(1、2、3)，其中，用于所述微型泵的所述径向轴承件(3)将所述微型泵的外转子(80)可旋转地容纳并且与所述轴(10)偏心地设置；
·所述微型泵(P)由一个在端侧上设置的盖(26)保持在偏心的径向轴承件(3)中；
·设有一个用于强制流动(FD)的通道结构，所述通道结构在压力侧上具有至少一个在所述盖(26)中的通道部段(23b)和至少一个在所述轴承承载件(22)中的通道部段(23c，23e)，以便主动地以被输送的输送介质的一部分冲洗和/或润滑所述轴的径向轴承件(1、2)。
26.根据权利要求25所述的泵装置，其中，由所述轴承承载件(22)、一个帽形的罩(24)以及所述盖(26)形成一个严密地密封的壳体装置(20)。
27.根据权利要求26所述的泵装置，其中，所述帽形的罩(24)和所述轴承承载件(22)如此构成，使得所述罩(24)能够在其内面上由输送的流态的输送介质(F)迎流并且因此能够被面状地冷却。
28.根据权利要求27所述的泵装置，其中，所述帽形的罩(24)的内面的超过50％能够被冷却。
29.根据权利要求25所述的泵装置，其中，所述轴承承载件围绕所述轴(10)具有一个同心地构成的***部或延长部。
30.根据权利要求29所述的泵装置，其中，所述***部或延长部相应于帽形的罩(24)的帽形构造形成并且环绕地保留一个环形空间，一个显著更长的内磁体(40)轴向地配合到所述环形空间中，所述显著更长的内磁体的轴向长度大于磁体承载件的轴向长度。
31.根据权利要求25所述的泵装置，其中，用于强制流动的通道结构(23)在所述轴承承载件(22)中具有一个另外的通道部段并且所述轴承承载件(22)中的至少两个通道部段(23c，23e)基本上沿轴向方向延伸并且在圆周上相互错开地设置。
32.根据权利要求29所述的泵装置，其中，所述***部或延长部在其端部上承载第一径向轴承件，一个磁体承载件与所述第一径向轴承件轴向相对并且扭转刚性地固定在所述轴(10)上。
33.根据权利要求26所述的泵装置，其中，通过所述轴承承载件(22)中的通道部段(23c)输送的流态的输送介质(F)能够从内部冷却所述帽形的罩(24)。
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