具有优化的轴承布置和改善的热效率的冷却剂泵制造技术

一种电动冷却剂泵，优选地用作车辆中的增补水泵，其特征在于，轴(4)的径向轴承借助于通过冷却剂润滑的具有限定孔隙率的径向烧结滑动轴承(41)提供，径向轴承布置在泵叶轮(2)和转子(32)之间；并且在径向滑动轴承(41)与马达室(13)之间设有轴密封件(5)。其中，至少一个具有预定深度的冷却剂流动通道(14)沿轴向方向被提供在烧结滑动轴承(41)中，从烧结滑动轴承(41)的位于泵室(10)一侧的端部延伸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有优化的轴承布置和改善的热效率的冷却剂泵本专利技术涉及一种电动冷却剂泵，其结构通过安装件、密封件和电动马达相结合在增补水泵的应用领域中根据成本、安装空间和使用寿命进行了优化，并且其具有考虑到应用领域对其进行优化的轴承布置以及改善的热效率。这种电动增补水泵用于配备有燃烧机和主水泵的车辆的冷却剂输送热管理系统的局部区域的循环，以便更灵活地冷却辅助装置部件上的所谓热点，例如在废气再循环系统、涡轮增压器、增压空气冷却系统等部件上的热点。关于主水泵的冗余以及增加的管线和节点数量意味着这种类型的增补水泵面临着巨大的价格压力，以及对小尺寸紧凑型设计的巨大需求，以便集成到现代热管理系统的复杂包装中。除其他外，由于相对较小的泵结构中密封更简单，迄今为止，电动增补水泵的产品中使用了内运转类型的湿运转电动马达。湿运转电动马达的使用是解决轴密封件泄漏和轴安装件缺陷问题的已知措施，所述湿运转电动马达的定子通常通过罐等相对于转子干式封装，并且转子和安装件设计成在输送介质中运行。然而，湿运转具有较差的效率，因为定子和转子之间的用于收纳罐的间隙形成得较大，并且作用在转子上的磁场强度因此减弱。另外，在转子上发生液体摩擦，由此效率水平进一步降低，特别是在增补水泵的尺寸较小的泵驱动器的情况下。此外，湿运转在低温下会遇到问题，例如在定子和转子之间的间隙中结冰。诸如电动主水泵的大型泵由于效率更好也使用干运转电动马达。为了安装由干运转电动马达驱动的泵轴，主要使用滚动体轴承，例如球轴承，该轴承吸收轴向和径向载荷并获得低摩擦系数。但是，滚动体轴承通常对渗透的湿气敏感，因为滚动体的所用材料，尤其是合适的钢，对于在湿气中使用的耐腐蚀性不足。湿气的进入由于腐蚀而导致滚动体和滚道的表面质量降低，这导致轴承的较高摩擦和相应的热量形成，并进而导致轴承和密封件的进一步损坏。结果，泵中原本昂贵的滚动体轴承必须再在两端侧配备昂贵的密封件，这些密封件确保相对于泵室内出现的运行压力而言低摩擦和可靠的密封。除了成本上的缺点之外，相应的密封件本身由于压力和温度波动而遭受摩擦磨损和脆化，因此它们总是会引起较小的泄漏并经常成为泵使用寿命的限制因素。此外，专利申请DE19639928A1公开了一种机械驱动水泵，其中连接到泵叶轮的轴通过烧结轴承安装，并且其轴承间隙由待输送介质的一部分润滑。所公开的水泵用作主水泵，并且通过皮带从外部驱动。与之相比，用作增补水泵的水泵对泵输送量的可变控制提出了更高的要求，因此皮带传动在这方面似乎是不合适的。此外，皮带传动的使用意味着，在这种已知的水泵中，与具有集成电动马达的电动水泵相比，存在根本不同的热条件，因为由集成电动马达引入的热值不适用。该热值在使用干运转电动马达时尤其重要，因为在这种情况下，产生的热量不能被电动马达周围流动的待输送介质消散。此外，在传统的冷却剂泵的情况下，可能会出现滑动轴承本身以及另外的发热元件，例如控制单元或电路板或电动机的定子，没有充分冷却的工作状态。此外，对于具有湿运转电动马达的常规冷却剂泵，轴的滑动轴承中的轴承游隙被设置为在0.1至0.2mm的范围内相当大，以防止待输送介质中的杂质(颗粒)对滑动轴承和/或轴密封圈造成卡塞效应。此外，由于轴的径向位移，这种增加的轴承游隙导致泵的噪声排放增加。此外，对于已知的冷却剂泵，通常使用由工程碳或高级聚合物组成的滑动轴承，这些材料相对昂贵。基于已经讨论过的现有技术的问题，本专利技术的目的是为干运转电动马达提供一种的简单、经济、耐用且紧凑的泵结构，其具有改善的噪声排放和改善的冷却。根据本专利技术，其目的通过根据权利要求1所述的电动冷却剂泵来实现。该电动冷却剂泵的特征尤其在于，设置在泵叶轮和转子之间的轴的径向轴承是借助于通过冷却剂润滑(未浸泡或浸渍润滑剂)的具有限定孔隙率的径向烧结滑动轴承提供的，并且在径向滑动轴承和马达室之间布置有轴密封件。其中，在烧结滑动轴承中设置至少一个沿轴向方向从烧结滑动轴承的位于泵室一侧的端部延伸的具有预定深度的冷却剂流动通道。本专利技术最一般的形式是基于这样的知识，即通过创造性地选择、组合和布置泵的各个部件，实现了轴的简化和耐用的安装，以及从滑动轴承本身和电动机室中布置的诸如电动机的其他元件到待输送介质的有效散热，从而产生与目的相对应的设计和经济效益。首先，本专利技术在电动冷却剂泵中提供一种径向烧结滑动轴承，该径向烧结滑动轴承由冷却剂润滑，不被润滑剂浸透，并且具有限定孔隙率以及轴向冷却剂流动通道。使用由待输送介质润滑的多孔烧结轴承一方面是经济的，因为该烧结轴承不必进行任何浸泡或随后的浸泡，另一方面，烧结轴承的预定孔隙率与冷却剂流动通道配合，允许特定的冷却剂流通过滑动轴承，并通过滑动轴承本身过滤待输送介质。在这方面，多孔烧结滑动轴承的其中未设置冷却剂流动通道的轴向部分用作待输送介质的过滤器元件，而不必设置单独的过滤器元件。借助于特定的冷却剂流，可以将来自滑动轴承本身、与其相连的诸如定子或控制单元的泵元件，以及轴密封件的热量更有效地散发到待输送介质中，因此可以提高冷却剂泵的热效率。此外，烧结滑动轴承的使用允许设置较小的轴承游隙，因为烧结轴承和轴的热膨胀可以通过相应的材料选择以适当的方式进行调整。在从属权利要求中提供了增补水泵的有利发展。根据本专利技术的一个方面，冷却剂流动通道可从烧结滑动轴承位于泵室一侧的端部沿轴向方向延伸穿过烧结滑动轴承的部件深度的大约90％。结果，待输送介质可以快速且均匀地在多孔烧结滑动轴承的整个轴向长度上分布并渗入其中，从而可以确保轴承部位的润滑。此外，多孔烧结滑动轴承的未设置冷却剂流动通道的剩余轴向端部，其在与泵室相对的一侧上沿轴向方向占据烧结滑动轴承的部件深度的大约10％，可以确保对待输送介质进行充分过滤。此外，这种构造确保可以以更可靠的方式设定沿轴向方向通过多孔滑动轴承并且随后通过滑动轴承的轴承间隙流回泵室的特定的冷却剂流。根据本专利技术的另一方面，在轴的烧结滑动轴承中的轴承游隙可以被设置为小于10μm。由于具有相应的材料选择的烧结滑动轴承和轴(例如，烧结铁/烧结青铜，钢轴)具有类似的热膨胀，可以设置很小的轴承游隙，因此，可以限制转子轴的径向位移，从而减少泵的噪音排放。此外，小的轴承游隙可防止待输送介质中的杂质(颗粒)渗透到轴承间隙中，并防止滑动轴承中出现卡塞效应。根据本专利技术的另一方面，将烧结滑动轴承的孔隙率设置为大于40％。结果，待输送介质可以快速且均匀地分布在多孔烧结滑动轴承中，从而确保滑动轴承的可靠润滑。此外，高的孔隙含量可以促进待输送介质在滑动轴承内部的流动，从而促进从滑动轴承到待输送介质的热传递。根据本专利技术的另一方面，转子可以呈盆状形成，其内表面面向轴密封件并且固定在与之轴向相交的轴上。结果，轴密封件下游的泄漏液滴在它们可以进入含有电子设备的马达室之前在转子内表面上在径向加速度的强制引导下通过定子开路励磁线圈和转子磁极之间的干运转的气隙。泄漏液滴通过电动马达的工作温度和气隙中的湍流涡旋运动而汽化。只有这样，产生的水蒸气才会进入马达室，并通过膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在车辆中输送冷却剂的电动冷却剂泵，包括：/n泵壳体(1)，所述泵壳体(1)具有可旋转地容纳泵叶轮(2)的泵室(10)，以及与所述泵室(10)连接的入口(16)和出口；/n轴(4)，所述轴(4)被可旋转地支撑在所述泵室(10)和与所述泵室(10)分开的马达室(13)之间的分隔元件(12)处，且所述泵叶轮(2)固定在所述轴(4)上；/n干运转电动马达(3)，所述干运转电动马达(3)具有径向内定子(31)和径向外转子(32)，且所述干运转电动马达(3)被容纳在所述马达室(13)中；/n其特征在于/n所述轴(4)的径向轴承借助于通过冷却剂润滑的具有限定孔隙率的径向烧结滑动轴承(41)提供，所述径向轴承沿轴向方向布置在所述泵叶轮(2)和所述转子(32)之间；并且/n在所述径向滑动轴承(41)与所述马达室(13)之间设有轴密封件(5)；/n其中，至少一个具有预定深度的冷却剂流动通道(14)沿轴向方向被提供在所述烧结滑动轴承(41)中，从所述烧结滑动轴承(41)的位于所述泵室(10)一侧的端部延伸。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180222 DE 102018104015.61.一种用于在车辆中输送冷却剂的电动冷却剂泵，包括：
泵壳体(1)，所述泵壳体(1)具有可旋转地容纳泵叶轮(2)的泵室(10)，以及与所述泵室(10)连接的入口(16)和出口；
轴(4)，所述轴(4)被可旋转地支撑在所述泵室(10)和与所述泵室(10)分开的马达室(13)之间的分隔元件(12)处，且所述泵叶轮(2)固定在所述轴(4)上；
干运转电动马达(3)，所述干运转电动马达(3)具有径向内定子(31)和径向外转子(32)，且所述干运转电动马达(3)被容纳在所述马达室(13)中；
其特征在于
所述轴(4)的径向轴承借助于通过冷却剂润滑的具有限定孔隙率的径向烧结滑动轴承(41)提供，所述径向轴承沿轴向方向布置在所述泵叶轮(2)和所述转子(32)之间；并且
在所述径向滑动轴承(41)与所述马达室(13)之间设有轴密封件(5)；
其中，至少一个具有预定深度的冷却剂流动通道(14)沿轴向方向被提供在所述烧结滑动轴承(41)中，从所述烧结滑动轴承(41)的位于所述泵室(10)一侧的端部延伸。


2.根据权利要求1所述的电动冷却剂泵，其中
所述冷却剂流动通道(14)从所述烧结滑动轴承的位于所述泵室(10)一侧的端部沿轴向方向延伸穿过所述烧结滑动轴承(41)的部件深度的90％。


3.根据权利要求1或2所述的电动冷却剂泵，其中
所述轴(4)的所述烧结滑动轴承(41)中的轴承游隙被设置为小于10μm。


4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗茨·帕韦莱克，
申请(专利权)人：尼得科GPM有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE