帶有閉環冷卻系統的電動泵的製作方法

2023-12-04 00:22:21 4

本發明涉及一種電動泵。

背景技術：

使用離心式泵構件將流體從第一高度輸送到高於第一高度的第二高度是已知的。離心泵通常包括一個或多個泵級，該一個或多個泵級趨向於被待輸送的流體穿過，每個泵級均包括適當地安裝在軸(所謂的「泵軸」)上的葉輪和擴散器並被插入到封閉蓋(containmentcover，密封蓋)內。

特別地，使用離心泵來輸送廢流體(例如汙水、廢水或工業流體)是已知的，該廢流體通常是液體部分中的固體部分(例如沙子或廢料)的分散體，通常為水性的。

特別是在這種泵構件中，重要的是確保電部件的正確冷卻，所述電部件傾向於控制(commend，指令)泵軸以所需的速度旋轉。事實上，這些泵構件或電動泵通常由包括操作馬達構件的電部件、包括擴散器構件的液壓部件以及儲油室構成，該儲油室通過例如機械類型的密封裝置被置於電部件和液壓部件之間，以保護馬達構件。

通常，這些泵構件被完全或部分浸入地安裝在待輸送液體的收集罐內，以便當液體達到收集罐中的確定水平時自動啟動。

在這些情況下，通過積液來分散由運轉產生的熱能而進行電部件的冷卻，只要泵構件實際上被浸入積液中，積液就從外部接觸泵構件。通常設置控制裝置(commendmeans，指令裝置)，當液面降低到最小閾值(在該最小閾值下，電部件未被適當浸入)以下時，控制裝置使泵構件停止，以確保充分散熱。因此，待傳送的液體永遠不能完全從收集罐中移除，因此必須相應地增加收集罐的尺寸以將不能被移除的液體的體積考慮在內，從而需要比所需更多的空間。

為了提高冷卻效率，已經提出了一些解決方案，例如us3,371,613中公開的方案。該文件示出了用於廢水的泵構件，其包括在馬達構件外部的冷卻箱，該冷卻箱傾向於經由在葉輪中獲得的通路室通過強制循環而接收來自泵送液體的水。這些室還傾向於從被泵送液體的液體部分中分離出固體部分，以用作過濾器並引起上述強制循環。

固體顆粒(主要是沙子)的存在可能顯著地影響冷卻液體的循環效率，因為顆粒可能阻塞通路室，從而增加電刷摩擦(brushingfriction)並因此增加熱量的產生，不管泵的機械性能如何。

根據一種不同類型的組裝，已知類型的泵構件可以以「乾式」(即相對於待傳送的液體處於顯現狀態)工作。在這些情況下，例如，通過合適的連接管道將液體從相鄰的室泵送到安裝有泵構件的室。所產生的熱量可以藉助於與同一泵構件適當關聯的通風構件通過空氣進行冷卻。

相反，專利us5,616,973公開了一種泵構件，特別是用在用於處理水的設備中，其中，通過在電部件外部的殼體內部獲得的閉合迴路內的空氣的強制循環實現馬達構件的冷卻。

專利us2003/0143093公開了一種由電動馬達操作的離心泵，該電動馬達與液壓冷卻系統相關聯，該液壓冷卻系統以熱交換方式與設置在馬達內部的油路冷卻系統連接以用於熱控制。

專利ep2604860公開了一種由馬達構件操作的離心泵，該馬達構件包括嵌入在容納空氣的室中的轉子和與上述室分離的定子。通過穿過與馬達構件的定子分離的上述室的冷卻流體的循環來冷卻轉子。專利us2009/0324436公開了一種離心泵，特別是一種浸入式離心泵，其包括由離心泵的同一電動馬達構件操作的輔助冷卻泵，以在該同一馬達構件外部的間隙中進行冷卻流體的循環。

專利us2014/0105769公開了一種具有高熱阻的離心泵，而專利wo2014/090613公開了用於離心泵的冷卻系統的另一實例，其中填充有氣體的間隙介於泵的外部殼體和內部殼體之間，其包裹泵的電動馬達構件的定子。

最後，專利jp2002/017071公開了一種與離心泵連接的電動馬達，其中定子設置有注入開口以向轉子提供冷卻空氣。噴嘴被布置在同一開口的內部，以在轉子和定子之間的空間中提供連同冷卻空氣一起的水滴。

這些解決方案特別複雜，因此昂貴。

因此，所提出的這些解決方案結由於構複雜且不是在所有使用條件下都是完全可靠的，因而不能完全滿足特定技術領域的需求。

技術實現要素：

本發明的任務是，通過提供具有可靠功能的離心泵來解決所提到的問題，其允許馬達構件的有效冷卻。

在這種任務中，本發明的另一個目的是提供一種在任何應用領域中均具有最佳功能的電動泵。

本發明的另一個目的是提供一種電動泵，其可以以最佳的液壓和機械性能，以有效且通用的方式被使用。

本發明的又一個目的是提供一種簡單的建設性和功能性概念的電動泵，其具有確實可靠的功能以及相對經濟的成本。

根據本發明，通過根據權利要求1的電動泵達到所提到的目的。

根據本發明的電動泵包括：具有縱向軸線的驅動軸(也稱為泵軸)；容納空氣的室；馬達構件，該馬達構件被容納在上述容納空氣的室中並且包括固定的定子和連接至上述泵軸的轉子，以圍繞所述縱向軸線旋轉操作同一驅動軸。

電動泵包括至少一個泵級，該至少一個泵級包括連接至泵軸的葉輪和相對於葉輪固定的擴散器構件，以將泵送液體從電動泵的抽吸部件泵送至傳送部件。電動泵還包括用於冷卻上述馬達構件的冷卻裝置。

根據本發明，冷卻裝置包括用於冷卻液體的容納體以及用於引起容納體中容納的冷卻液體的強制循環的輸送迴路，該輸送迴路包括與容納空氣的室連通的至少一個排放口，所述容納空氣的室包括待冷卻的馬達構件。實質上，上述迴路允許將冷卻液體以噴射狀態排放至容納空氣的室中，從而有效地冷卻馬達構件。

更準確地說，上述輸送迴路直接穿過電動馬達的轉子和定子。來自輸送迴路的上述排放口的冷卻液體的特定狀態(噴射狀態)的排放允許在不損害直接受噴射流體作用的馬達構件的性能的情況下進行馬達構件的有效冷卻。更準確地說，根據本發明，以噴射狀態穿過馬達構件的轉子和定子的冷卻流體不會減慢在驅動軸處產生的相對旋轉運動。

容納體優選地被設置在操作單元和液壓單元之間(特別是泵級和馬達構件之間)，以優選地通過強制對流使冷卻液體循環通過迴路，該迴路包圍並從而冷卻馬達構件。

本發明的一個特徵在於，冷卻裝置的容納體以固定的方式被安裝至電動泵的被固定部，例如被安裝至液壓單元。

容納體可以包括輸送部分，該輸送部分傾向於圍繞所述縱向軸線布置。

裝置還包括圍繞容納體的上述輸送部分布置並且固定至泵軸的輸送構件，以繼泵軸的操作在所述輸送部分和輸送構件之間引起旋轉相對運動。

根據本發明，藉助於所述旋轉相對運動，在輸送部分和輸送構件之間限定用於冷卻液體的通路區域，以通過上述迴路輸送冷卻液體。

根據本發明的一個特定方面，由輸送部分和輸送構件之間的旋轉相對運動所允許的循環，引導從上述容納體抽吸的抽出液體通過圍繞同一縱向軸線的上述迴路的螺旋部分。

繼所述通過上述螺旋部分的循環，冷卻液體沿泵軸「上升」，但不一定是在豎直方向上。

在同一迴路的前進路徑的後續部分的端部處，冷卻液體被最終噴射在馬達構件的頭部處，並且沿返迴路徑(例如下降的返迴路徑)返回到由所述容納體限定的容納室。

特別地，通過以下事實這是允許的，所述事實即，泵軸本身包括迴路的在前進路徑中的一部分，迴路的該部分優選地由軸向孔形成，傾向於使由容納室(冷卻液體從該容納室中「抽出」)供給的上述螺旋部分與馬達構件的頭部連通。

冷卻液體優選地為油類，以液態被收集在容納室中。

本發明的一個特徵是「強制」進入如此限定的冷卻迴路的上述前進路徑和返迴路徑的冷卻液體在上述旋轉相對運動被抽出，並通過與穿過的「熱」部件的熱交換而逐步變熱。然後將抽出的液體從軸噴射出，與存在於容納電機構件的室內的空氣混合。噴射狀態的液體在朝向容納體的返迴路徑中接觸馬達構件的轉子部分和定子部分兩者，從而將它們有效地冷卻。

由馬達構件周圍的冷卻液體和空氣之間的相互作用而產生的噴射狀態對於泵的運行(functioning，功能)非常有利，因為它優化了熱交換。

事實上，噴射狀態下的冷卻液體的交換表面相對於液體狀態下更大，從而更快速且更大量地吸收由馬達構件的運轉產生的熱量。

此外，如前所述，噴射狀態下的冷卻液體相對於液體狀態具有降低的摩擦係數，因此對抗泵軸的降低的旋轉阻力。這有助於優化離心泵的整體性能。

本發明的一個特定方面是，輸送構件優選地具有鐘形形狀，並且在內壁處包括至少一個螺旋槽，該至少一個螺旋槽傾向於對上述冷卻迴路的上述螺旋部分進行成形。這種螺旋槽傾向於在上述前進路徑中接收從容納室「抽出」的冷卻液體。

重要的是強調根據本發明的電動泵允許通過在容納體處安裝檢測探針來控制冷卻液體的完整性。該探針傾向於適時地用信號表示液體的下降，以便允許進行可能的預防性維護操作。

附圖說明

本發明的細節將從附圖中舉例說明的根據本發明的電動泵的優選實施例的詳細描述中更加明顯，在附圖中：

圖1示出了根據本發明的離心泵的軸向橫截面圖；

圖2示出了在同一電動泵中使用的冷卻裝置的細節的立體圖；

圖3示出了圖2所示的細節的部件的立體軸向橫截面圖。

具體實施方式

特別參考這些附圖，離心泵整體用1表示，該離心泵適於通過至少一個泵級4將液體(例如工業液體或廢水)從入口或抽吸部件2泵送至出口或傳送部件3。

電動泵1具有縱向軸線a，在舉例說明的情況下，該電動泵傾向於為豎直組件。作為替代方案，電動泵1可以安裝成具有水平縱向軸線a或以不同方式傾斜的軸線。

電動泵1設置有電動操作單元5和液壓單元7，該電動操作單元包括馬達構件6，該液壓單元包括所述泵級4以及泵送液體的抽吸部件2和傳送部件3。馬達構件6包括固定至電動泵本體1的定子61和連接至驅動軸(也被稱為泵軸)8的轉子62，該驅動軸根據縱向軸線a布置以操作泵級4。特別地，泵級4包括連接至泵軸8的葉輪9，以將抽吸的液體從抽吸部件2傳送至傳送部件3。

操作單元5包括根據縱向軸線a布置的蓋51，馬達構件6容納於所述蓋中。

液壓單元7包括固定體71，該固定體成形為擴散器構件，葉輪9容納於擴散器構件中以操作待泵送的液體的傳送。

冷卻裝置10優選地被設置在操作單元5和液壓單元7之間。

冷卻裝置10包括用於冷卻液體(優選地為油)的容納體11以及用於同一液體的輸送構件12，所述輸送構件與泵軸8相關聯(參見圖1)。

更準確地說，容納體11限定用於所述冷卻液體的容納室，該容納室通過合適的密封裝置與液壓單元7和操作單元5隔開。

容納體11傾向於被固定(即被連接)至電動泵1的被固定部。為此，容納體11在外圍形成有固定部分13，用於分別與操作單元5的蓋51和液壓單元7的擴散器構件71的相應端部(優選地，帶凸緣)聯接。優選地通過固定裝置14(例如螺紋型的)和環形密封裝置15實現上述聯接。

容納體11形成有優選基本圓柱形的側壁16，上述固定部分13從該側壁向外突出，在圖示的情況下固定部分為6個，但是固定部分的數量可以不同，只要它們適合於固定功能。

容納體11還形成有例如具有中心套筒的形狀的輸送部分17，該輸送部分設置有用於插入泵軸8的中心開口18。中心套筒17和側壁16根據電動泵1的同一縱向軸線a布置為同軸的。基本上圓柱形的側壁16與中心套筒17通過相對於液壓單元7用作分離段的環形基座19連接(參見圖1和2)。

容納體11優選地包括多個連接翅片20，該多個連接翅片例如圍繞縱向軸線a以基本上徑向的方式布置，以增加與由同一容納體11限定的所述容納室中容納的冷卻液體之間的熱交換表面，與電動泵1的被固定部成一體。

優選地，翅片20在側壁16和中心套筒17之間以連續且有序的方式延伸。

容納體11優選地與封閉蓋21相關聯，通過密封裝置22的介入，該封閉蓋以可旋轉的方式圍繞泵軸8被插入，以確保液壓單元7的密封閉合，以防止容納體11中的泵送液體的任何洩漏，反之亦然，防止液壓單元7內的冷卻液體的任何洩漏。

輸送構件12被固定至泵軸8，以通過同一泵軸8將收集在容納體11的室內的冷卻液體輸送至馬達構件6的頭部。

更準確地說，輸送構件12優選地形成有管狀元件，該管狀元件例如為鐘形的圍繞固定容納體11的輸送部分17被布置為同軸。

在輸送鐘形件12的內壁和輸送部分17的外壁之間限定有用於所述冷卻液體的至少一個通路區域23，從而有助於實現所述冷卻液體從同一容納體11朝向馬達構件6的頭部(優選地通過泵軸8)的強制循環迴路，如下面更好地描述的。

所述迴路特別地包括前進路徑和返迴路徑，在前進路徑中，冷卻液體通過泵軸8從收集室朝向位於泵軸8的端部處的馬達構件的頭部被抽吸，而在返迴路徑中，冷卻液體從驅動軸的頭部返回到收集室，以開始新的循環。

那麼，優選地，所述通路區域23具有螺旋形狀並且屬於冷卻迴路的所述前進路徑，在該通路區域處，所輸送的仍然「冷的」液體開始沿工作電動泵1的「熱」部分上升，以進行有效的熱交換。

優選地，所述通路區域23由螺旋部分構成，該螺旋部分是一個或多個螺旋槽，傾向於藉助於同一固定容納體11和與泵軸8一體旋轉的輸送鐘形件12之間的相對旋轉，通過「抽吸」容納體11中收集的冷卻液體朝向泵軸8上升，而引導上述強制循環。

在迴路的上述前進路徑中，通過泵軸8繼續上述循環。

特別地，泵軸8適當地包括迴路的一部分30，該部分傾向於將從螺旋部分(helicalstretch)23「被抽吸」的冷卻液體帶到馬達構件6的頭部。更準確地說，迴路的該部分30可形成在同一軸上，優選地穿過優選為軸向的上升通道24並且穿過與通路區域23連接的至少一個橫向通道25，並且穿過與容納馬達構件6的室6』連通的至少一個排放口26(優選地在頭部高度處)。

上述迴路(通過所述迴路實現冷卻液體的強制循環)基本上包括容納體11的收集容積(collectionvolume)、通路區域23、迴路的位於泵軸8內部的部分30以及操作單元5的內部部分，由於同一泵軸8的連續旋轉，如此抽吸的冷卻液體通過該操作單元的內部部分落入容納體11的收集容積中以使冷卻液體再次循環。

在實踐中，在上述前進路徑的端部處，冷卻液體通過馬達構件6的頭部處的排出口26噴射出，直接到達定子61和轉子62。因此，冷卻液體與存在於操作單元5中的空氣相互作用，從而在迴路的所述返迴路徑中以噴射狀態冷卻同一馬達構件6，這對於熱交換更有效。

輸送鐘形件12還包括用於例如直接從通路區域23供應冷卻液體的入口27。入口開口27可以與所述橫向通道25同軸設置。此外，開口設置有可移除的封閉蓋28。

在實踐中，藉助於由同一泵軸8以及然後鐘形件12的旋轉而產生的牽引，冷卻液體從箱體11的容納室出現馬達構件6的頭部被抽吸。隨後，繼沿所述前進路徑的牽引和從橫向通道26的強制退出，冷卻液體與存在於操作單元5內的空氣相互作用，從而被噴射。因此，馬達構件6的轉子部分在噴射液體中旋轉工作，相對於未被噴射的底部液體具有降低的摩擦係數，從而有利於電動泵1的性能。

在容納體11或箱體上，可以有用地為檢測探針提供殼體座31，所述檢測探針檢測冷卻液體的狀態，以便檢測可能的下降，然後將信號發送到泵的控制單元，該控制單元允許進行維護預防操作。

從前面的描述中，容易理解根據本發明的電動泵的運行。

在開始準備步驟中，冷卻裝置10準備組裝於電動泵1中。特別地，圍繞泵軸8組裝容納體11和輸送構件12。

然後將冷卻裝置10插在液壓單元7上並通過引入開口28填充冷卻液體。

最後，在電動操作單元5和液壓單元7之間密封冷卻裝置10。

然後，將電動泵1布置在收集罐或乾燥空間中，以泵送泵送液體(例如廢水)。為了冷卻裝置10的運行，泵1可以安裝有縱向軸線a，該軸線是豎直的、水平的或是其他方式的都無關緊要。在任何情況下，通過冷卻裝置10以有效的方式進行冷卻。

當離心泵1被啟動時，旋轉操作泵軸8，將泵送液體從抽吸部件2抽吸到傳送部件3。

同時，固定的容納體11的輸送部分17與隨泵軸8一體旋轉的輸送構件12之間的旋轉相對運動從由同一容納體11所形成的室中「抽吸」冷卻液體。然後冷卻液體被抽進穿過在輸送部分17和輸送構件12之間限定的螺旋部分23的迴路中，以通過迴路的位於軸8內的一部分30上升。

然後，通過在同一軸8中獲得的橫向通道26將冷卻液體以噴射狀態噴出到馬達構件6的頭部上。

最後，在高效地冷卻馬達構件6之後，冷卻液體到達上述迴路，位於返迴路徑中，朝向由容納體11限定的收集室。

然後，通過軸8的連續旋轉的作用，再次在連續循環中從上述室「抽出」冷卻液體。

在實踐中，所使用的材料以及尺寸和形狀可以根據需要而變化。

如果權利要求中提到的技術特徵後面帶有參考標號，包括這些參考標號的唯一目的是幫助理解權利要求，因此它們不應被視為限制由該標號以示例的方式標示的要素的範圍。