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1、(10)申请公布号 CN 102149924 A (43)申请公布日 2011.08.10 CN 102149924 A *CN102149924A* (21)申请号 200980134843.8 (22)申请日 2009.07.17 102008046293.4 2008.09.08 DE F04D 29/58(2006.01) F04D 29/043(2006.01) F28D 15/02(2006.01) (71)申请人 西门子公司 地址 德国慕尼黑 (72)发明人 弗拉迪米尔达诺夫 安德烈亚斯施罗特 (74)专利代理机构 北京市柳沈律师事务所 11105 代理人 郝俊梅 (54) 发明。
2、名称 泵 (57) 摘要 本发明涉及一种泵， 尤其旋转泵， 包括一个装 在泵壳 (1a、 3) 内的叶轮 (2)， 借助它可将流体从 泵壳 (1a、 3) 的泵进口 (1c) 输送到泵壳 (1a、 3) 的泵出口 (1d)。此外， 旋转泵还包括一台电动机 (6)， 它的转子通过轴(7)与叶轮(2)机械接合， 从 而通过转子的旋转可将叶轮 (2) 置于相应的旋转 运动之中， 以及包括一个用于冷却电动机 (6) 转 子的冷却装置。所述电动机 (6) 转子的冷却装置 通过一个设在轴 (7) 内的热虹吸管构成， 在这里， 叶轮 (2) 起热虹吸管工质冷源的作用。 (30)优先权数据 (85)PCT申请。
3、进入国家阶段日 2011.03.08 (86)PCT申请的申请数据 PCT/EP2009/059235 2009.07.17 (87)PCT申请的公布数据 WO2010/025989 DE 2010.03.11 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 CN 102149926 A1/1 页 2 1. 一种泵， 尤其旋转泵， 包括 ： - 一个装在泵壳 (1a、 3) 内的叶轮 (2)， 借助它可将流体从泵壳 (1a、 3) 的泵进口 (1c) 输送到泵壳 (1a、 3) 的泵出口 (1d) ； - 一。
4、台电动机 (6)， 它的转子通过轴 (7) 与叶轮 (2) 机械接合， 从而通过转子的旋转可 将叶轮 (2) 置于相应的旋转运动之中 ； 以及 - 一个用于冷却电动机 (6) 转子的冷却装置 ； 其特征为 ： -所述用于冷却电动机(6)转子的冷却装置通过一个设在轴(7)内的热虹吸管构成， 在 这里， 叶轮 (2) 起热虹吸管工质冷源的作用。 2. 按照权利要求 1 所述的泵， 其特征为， 为了在轴 (7) 内构成热虹吸管， 设置一个沿纵 向延伸的孔 (8)， 工质基于在液态与气态之间物态的改变在孔 (8) 中循环。 3. 按照权利要求 2 所述的泵， 其特征为， 所述的孔 (8) 沿电动机转子。
5、的整个宽度延伸。 4. 按照权利要求 3 所述的泵， 其特征为， 所述的孔 (8) 设计在电动机 (6) 支承点 (15、 16) 的区域内。 5. 按照权利要求 2 至 4 之一所述的泵， 其特征为， 轴 (7) 有一个中央段 (9a、 9b) 和一 个端段 (10)， 端段 (10) 与中央段 (9a、 9b) 牢固连接， 以及叶轮 (2) 固定在端段 (10) 上， 其 中， 在中央段 (9a、 9b) 中的孔 (8) 设计为圆柱形， 而在端段 (10) 中的孔 (8) 设计为圆锥形。 6. 按照权利要求 5 所述的泵， 其特征为， 电动机 (6) 和轴 (7) 的至少部分中央段 (9a。
6、、 9b)， 流体密封地装在外壳部分 (5) 内， 在这里， 端段 (10) 设计在此外壳部分 (5) 的外部。 7. 按照权利要求 6 所述的泵， 其特征为， 轴 (7) 的端段 (10) 和中央段 (9a、 9b) 在外圆 周侧被密封装置 (4) 围绕， 其中， 密封装置 (4) 优选地布置在外壳部分 (5) 的外部以及紧贴 在用于轴 (7) 的通孔 (14) 上。 8.按照权利要求5至7之一所述的泵， 其特征为， 在端段(10)的圆锥形孔内， 设置一个 包括一些从中心毂径向延伸的辐条的装置， 以有利于工质在端段的圆锥壁上形成冷凝膜。 9. 按照前列诸权利要求之一所述的泵， 其特征为， 尤。
7、其在中央段内的孔 (8) 的直径与 轴 (7) 直径之比确定为， 能向叶轮 (2) 传输一个至少预定的扭矩。 10. 按照权利要求 2 至 9 之一所述的泵， 其特征为， 孔 (8) 的壁是粗糙的。 11. 按照权利要求 2 至 10 之一所述的泵， 其特征为， 孔 (8) 内的工质被置于真空状态， 以及通过设置密封装置持久无损失地处于孔 (8) 内。 12. 按照权利要求 2 至 11 之一所述的泵， 其特征为， 作为工质采用一种汽化温度低于 100的冷却剂， 尤其是 R124a、 水、 FC72、 R600a、 异丁烷。 13.按照前列诸权利要求之一所述的泵， 其特征为， 轴(7)在外壳部。
8、分(5)的外部， 在与 所述端段 (10) 相对置端设有键 (12)， 它规定与用于冷却电动机 (6) 的风扇连接。 14. 按照前列诸权利要求之一所述的泵， 其特征为， 轴 (7) 在装入状态时水平地支承， 或支承为， 使在轴 (7) 端段 (10) 上的叶轮 (2) 就重力方向而言的位置高于轴 (7) 的中央段 (9a、 9b)。 权 利 要 求 书 CN 102149924 A CN 102149926 A1/4 页 3 泵 技术领域 0001 本发明涉及一种泵， 尤其旋转泵， 包括一个装在泵壳内的叶轮， 借助它可将流体从 泵壳的泵进口输送到泵壳的泵出口。电动机的转子通过轴与叶轮机械接合。
9、， 从而通过转子 的旋转可将叶轮置于相应的旋转运动之中。此外， 泵还包括一个电动机转子的冷却装置。 背景技术 0002 为了提高旋转泵的功效， 已知将它们用特别优质的材料制造， 以提高其效率。 这些 旋转泵称为高效旋转泵。例如转子的短路杆用铜制造， 而不是经常使用的铝。当然这些高 效旋转泵有成本高的缺点。 发明内容 0003 本发明要解决的技术问题是提供一种泵， 它能以简单和经济的方式提高效率。 0004 上述技术问题通过一种泵得以解决。 0005 按照本发明的泵包括一个装在泵壳内的叶轮， 借助它可将流体从泵壳的泵进口输 送到泵壳的泵出口。 泵还包括一台电动机， 它的转子通过轴与叶轮机械接合，。
10、 从而通过转子 的旋转可将叶轮置于相应的旋转运动之中。 此外， 设一个电动机转子的冷却装置， 它通过一 个设在轴内的热虹吸管构成， 在这里， 叶轮起热虹吸管工质冷源的作用。 0006 本发明利用了下列状况 ： 对于电动机而言， 改善转子的冷却将导致提高效率。 在按 本发明的泵中充分利用了这一效果， 并使用一种在转子轴内的轴的热虹吸管。 通过冷却轴， 同时冷却了电动机的转子， 由此达到期望的效率提高。从转子排出的热量经由热虹吸管交 给处于一种流体例如加热水中的泵轮， 此时泵轮起冷凝器的作用或设计为冷凝器。其结果 是， 电动机转子的损耗热返回流体循环内。如已提及的那样， 若流体循环是一种加热循环，。
11、 则也能提高其效能， 因为将热量供给加热水。 0007 此外， 按本发明的泵具有的优点是， 与由先有技术已知的高效旋转泵相比， 它可以 经济地生产， 因为可以使用传统的材料， 尤其采用用铝制的转子短路杆。 但除此之外还可以 进一步提高已经优化的高效旋转泵的效率。虽然基于高效旋转泵已经较小的损失， 可期望 比传统的旋转泵有小量的效率提高。 但尽管如此， 在轴内设热虹吸管和利用叶轮作为冷源， 仍能实现进一步提高效率。 0008 按一种有利的设计， 为了在轴内构成热虹吸管， 设置一个沿纵向延伸的孔， 工质基 于在液态与气态之间物态的改变在孔中循环。在这里恰当的是， 所述的孔沿电动机转子的 整个宽度延。
12、伸， 由此可以尽可能好地将热量加入热虹吸管内的工质内。 此外还有利的是， 所 述的孔设计在电动机支承点的区域内。除了冷却转子外， 还使支承点的轴承温度均衡化和 降低， 由此延长这些大负荷磨损件的使用寿命。 0009 按一项设计， 轴有一个中央段和一个端段， 端段与中央段牢固连接， 以及叶轮固定 在端段上， 其中， 在中央段中的孔设计为圆柱形， 而在端段中的孔设计为圆锥形。通过这种 设计， 确保在泵运行时有不同物态的工质的循环。 与传统的热虹吸管不同， 工质的循环不是 说 明 书 CN 102149924 A CN 102149926 A2/4 页 4 通过毛细力， 而可以通过旋转力。在这里， 。
13、轴端段中孔的圆锥形设计是必要的， 以便将冷凝 的工质朝电动机转子的方向回压。 0010 一项具体的设计规定， 电动机和轴的至少部分中央段， 流体密封地装在外壳部分 内， 在这里， 端段设计在此外壳部分的外部。尤其是， 轴的端段和中央段在外圆周侧被密封 装置围绕， 其中， 密封装置优选地布置在外壳部分的外部以及紧贴在用于轴的通孔上。 所述 外壳部分可例如是一个围绕电动机的电动机外壳。 此外壳部分和泵壳在具体设计时可以互 相组合在一起。所述密封装置保证被叶轮输送的流体不会与电动机的部件发生接触， 否则 可能导致电动机损坏。 0011 按另一项设计， 在端段的圆锥形孔内， 设置一个包括一些从中心毂径。
14、向延伸的辐 条的装置， 以有利于工质在端段圆锥壁上形成冷凝膜。 所述装置优选地设在圆锥孔内， 以及 企求改善热虹吸管内工质的循环。 0012 此外恰当的是， 尤其在中央段内孔的直径与轴直径之比确定为， 能向叶轮传输至 少预定的扭矩。由于在轴内设置一个孔， 所以减小了能从电动机向叶轮传输的扭矩。因此 在热虹吸管的结构设计时必须注意， 应能从轴向叶轮传输一个必要的最小扭矩。在轴内设 置热虹吸管也许会导致必须增大轴的直径， 为的是仍能满足泵必要的工作参数。 0013 还已证实， 粗糙的孔壁使热虹吸管的效能特别高。 这意味着， 尤其对于施加在轴中 央段和端段内的孔， 没有必要以特殊的方式为壁进行精加工。
15、。确切地说， 业已证实， 在加工 完孔后不实施对孔的其他任何加工步骤时， 热虹吸管的效能最高。由此除了最大程度提高 效率外， 还可以保持热虹吸管低的制造成本。 0014 此外恰当的是， 孔内的工质被置于真空状态， 以及通过设置密封装置持久无损失 地处于孔内。作为工质采用一种汽化温度低于 100的冷却剂， 尤其是水、 FC72、 R124a、 R600a、 异丁烷等。原则上任何冷却剂均适合作为工质， 只要它的汽化温度低于由电动机转 子产生的热量。 0015 按另一项设计， 轴在外壳部分的外部， 与端段相对置端上设有一个键 (Nabe)， 它规 定与用于冷却电动机的风扇连接。附加的风扇可以成为热虹。
16、吸管的另一个冷源。不过原则 上热虹吸管用叶轮作为冷源这种按本发明的设计， 使得设置另一个风扇是非必需的。 0016 按另一项设计， 轴在装入状态水平地支承， 或支承为， 使在轴端段上的叶轮就重力 方向而言的位置高于轴的中央段。在这两种情况下保证热虹吸管的工作能力， 确保其用于 降低电动机转子的温度。在与之不同的其他安装情况下， 不再能保证转子的冷却。尽管此 时不再能提高泵的效率， 然而泵毫无疑问仍可以具有传统的效率地运行。 附图说明 0017 下面借助附图中的实施例详细说明本发明。 0018 唯一的图表示通过本发明的泵剖开示出的剖面， 它例如在加热循环中用作旋转 泵。 具体实施方式 0019 。
17、图中表示的泵有一个叶轮2， 它装在由两部分组成的泵壳1a、 3内。 泵壳1a有一个 例如加热装置的泵进口 1c， 它汇入聚合通道 1b 内。聚合通道 1b 沿叶轮 2 的径向螺旋形延 说 明 书 CN 102149924 A CN 102149926 A3/4 页 5 伸并汇入泵壳 1a 的泵出口 1d 内。泵出口 1d 例如与加热体的进口连接。在本实施例中泵 壳 3 与电动机外壳 5 设计为一体以及有一个用于轴 7 的通孔 14， 轴 7 使叶轮 2 在机械上直 接与电动机6的转子连接， 亦即没有作为中间连接的传动装置。 电动机6装在电动机外壳5 内。为了达到相对于被叶轮 2 输送的流体， 。
18、例如水， 密封地安装在电动机外壳 5 内的电气部 件， 在电动机外壳 5 的外部， 在通孔 14 的区域内设密封装置 4。密封装置 4 紧贴在通孔 14 的外边缘上以及与一个盘形弹簧 13 连接， 它在外圆周侧装在轴 7 上。 0020 轴 7 设计为由两部分组成， 以及有一个中央段 9a、 9b( 仅作为举例有不同的直径 ) 和一个与之连接的端段 10。不仅在中央段 9a、 9b 内而且也在端段 10 内设计有一个按旋转 轴线设置的孔。 在中央段9a、 9b内， 孔设计为连续的圆柱形。 在端段10内孔设计为圆锥形。 由图可以看出， 叶轮 2 与轴 7 的端段 10 连接。中央段 9a、 9b。
19、 和端段 10 互相连接为， 使在孔 8 中被置于真空状态的工质能持久无损失地处于孔内。作为在孔 8 内的工质采用一种冷却 剂， 它有优选地低于 100的汽化温度。作为冷却剂可例如采用水、 R124a、 R600a、 FC72、 异 丁烷等。 0021 通过在轴7内设孔8， 包括在中央段9与端段10内所述形式的孔， 并将所述冷却剂 加入孔 8 内， 构成一个处于轴内的热虹吸管， 其中， 与轴连接的叶轮 2 起热虹吸管冷却剂冷 源的作用。通过热虹吸管， 达到冷却电动机转子及其支承点 15、 16 的目的。在电动机运行 时， 转子附近的温度达到约 150至 300， 由此开始汽化加入孔 8 中的冷。
20、却剂。在安装状 态， 此时旋转泵的轴水平支承， 或支承为， 使在轴 7 端段 10 上的叶轮 2 就重力方向而言的位 置高于轴 7 的中央段 9a、 9b， 从而基于轴的旋转， 将汽化的冷却剂朝轴 7 端段 10 的方向排 挤。叶轮 2 置于例如在加热循环的情况下温度最高为 70的流体中， 所以叶轮 2 成为热虹 吸管的冷凝器。 0022 基于叶轮2较低的温度以及在端段区域内孔8的圆锥形设计， 使汽化的工质冷凝， 以及由于轴 7 旋转， 汽化的工质压靠在端段 10 圆锥形孔的壁上。由于在端段 10 区域内孔 8 的圆锥形设计， 保证冷凝的工质朝中央段 9a、 9b 方向挤压， 直至它重新抵达电。
21、动机 6( 并因 而热源 ) 的区域内， 以及在那里被重新汽化。因此工质基于其在液态与气态之间物态的改 变在轴 7 的孔 8 中循环。由此排出电动机的废热并经由叶轮 2 加入被叶轮输送的流体内。 与传统的热虹吸管不同， 在这里设计在轴 7 内的热虹吸管工质的循环不是基于毛细力， 而 是基于在工作期间轴 7 内产生的旋转力。 0023 由此的结果是， 促使冷却电动机 6 转子和轴 7 在电动机 6 区域内支承点 15、 16， 从 而得到更高的效率。与此同时， 可以将从电动机 6 引出的损耗热回收到叶轮 2 处于其中的 流体循环内。 0024 在图中表示的按本发明的泵的实施例有一个从电动机外壳 。
22、5 伸出的选用的键 12， 它装在轴 7 的与所述端段相对置的那一端上。键 12 用于安装一个传统的风扇， 从而可选择 促使进一步冷却电动机。 0025 尤其在中央段 9a、 9b 内的孔 8 的直径与轴 7 的直径之比必须确定为， 至少能向叶 轮 2 传输一个预定的扭矩。在本实施例中， 轴 7 在其中央段 9a、 9b 内有一些直径不同的区 段， 并因而为了传输所要求的扭矩有不同的壁厚。 这种设计仅作为举例而并不是强制性的。 与在中央段 9a、 9b 的不同区段内轴 7 的壁厚无关， 在中央段 9a、 9b 内的孔 8 具有连续的相 同直径， 从而保证在孔 8 内工质的循环。 说 明 书 C。
23、N 102149924 A CN 102149926 A4/4 页 6 0026 在轴内制造孔 8 时， 没有必要对孔 8 的壁进行精加工。确切地说， 业已证明， 孔 8 的壁越粗糙， 热虹吸管效能越高。不过恰当的是， 必要时应去除为了制造孔 8 加入孔内的润 滑剂， 因为这种润滑剂会对工质的物态带来不利的影响。 0027 设在旋转泵轴 7 内的热虹吸管， 既可以设在传统的泵内， 例如旋转泵， 也可以设在 所谓的高效泵内。若在传统的泵内加入热虹吸管， 则可以非常有利地得到具有与高效泵类 似效率的泵， 因为在制造这些泵时可以采用经济的材料。 0028 例如对于具有功率在 10 至 20kW 范围内异步电动机的标准泵， 效率的提高可以达 到 1.5。在高效泵的轴内设热虹吸管， 在那里同样导致效率的提升， 但在这种情况下效率 的提高有比传统泵时小的结果， 因为高效泵原本就已经有较低的损失。 说 明 书 CN 102149924 A CN 102149926 A1/1 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 102149924 A 。