WO2014111438A1 - Kombiniertes radial-axiallager und nassläuferpumpe - Google Patents

Kombiniertes radial-axiallager und nassläuferpumpe Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a combined radial Axiatlager, which can be traversed by a fluid.
  • Combined axial-radial bearings in particular for castors of movable objects, support rollers for conveyors or the like.
  • a first bearing ring which is supported both axially and radially on a second bearing ring are known for example from DE 2264912 A1.
  • Another combined axial Radial bearing is known from the official publication DE 196 31 437 A1.
  • a combination of a ball race and a sliding bearing is provided in the housing bore against which is supported in an axial direction of the ball race and in the opposite axial direction and radially disposed on the shaft plain bearing bushing.
  • the invention is the object of the invention to provide an improved combined axial Radialiager.
  • the object underlying the invention is achieved with the features of claim 1.
  • Embodiments of the invention are indicated in the dependent claims.
  • the invention relates to a device having a first and second component, wherein the first component is mounted in an opening of the second component, and a fluid can flow through the opening of the second component.
  • the first component in the radial direction and on one side in the axial direction in the opening of the second component to a
  • the device further includes at least two bearing shells and rolling elements.
  • the bearing shells are in this case formed so that they have running surfaces which can receive the rolling elements and in which the rolling elements can roll with possible lent low friction.
  • a first of the bearing shells is axially supported on the first component and a second of the bearing shells on the second component.
  • the rolling elements are in this case in the space circumscribed by the running surfaces of the two bearing shells.
  • an in particular cylindrical surface of the first component and a lateral surface of the second bearing shell and / or a cylindrical surface of the opening form tion of the second component and an outer circumferential surface of the first bearing shell a sliding bearing for the radial mounting of the first component to the second component.
  • Embodiments of the invention are particularly advantageous since the bearing shells of the rolling bearing also serve as a sliding surface of a plain bearing and thus have a dual function. It is therefore a very compact radial thrust bearing, which can be used in particular in such applications in which it depends on the most compact design or low height.
  • a fluid can flow through the combination of components and bearings, so that there is a wide range of applications for the aforementioned devices.
  • the fluid may be a gas or a liquid.
  • the first and / or second bearing shell is radially displaceable in an excess against the axially supporting member to follow an eccentric position of the sliding bearing and thereby to obtain the coaxial alignment of the bearing shells to each other.
  • This "floating" arrangement of the bore-side bearing shell can in turn lend particularly advantageous with the conventional standardized axial bearings.
  • the bore expedient to form the sliding bearing with the welien matteren bearing shell on a small excess.
  • the bore-side bearing shell can align in operation in a radial direction on serving as a sliding bearing journal shaft side bearing shell therein.
  • an off-center position of the bearing shell can be compensated with the result of a central optimum run of the rolling elements in the grooves of the bearing shells.
  • An eccentric position can occur, for example, due to a radial load in one direction, which narrows the sliding bearing gap on one side due to the hydrodynamic effects.
  • the fluid can penetrate into at least one of the plain bearings and / or the rolling bearing.
  • Embodiments of the invention are particularly advantageous when the fluid is a liquid which is suitable as a lubricant and / or as a coolant.
  • the bearing kinematics are additionally lubricated or cooled by the fluid, so that the wear of the bearing is reduced.
  • the device further includes a particulate filter, wherein the particulate filter is arranged on one of the bearing surfaces of the rolling bearing opposite side of the bearing shells.
  • the particle filter can be designed in particular as a fine wire filter.
  • Embodiments of the invention are particularly advantageous if the fluid carries particles that could damage the bearing, such as sand, or metal chips.
  • the particle filter frees the fluid from the particles before it enters the bearing kinematics so that it can serve as a lubricant in the kinetic kinematics without the risk of damage to the bearing surfaces.
  • the running surfaces and / or the lateral surfaces of the bearing shells and / or the rolling elements are coated with silicon carbide (SiC) and / or diamond-like carbon (DLC) and / or silicon-doped DLC. These coatings increase the shelf life by improving the rolling and sliding properties of the surface kinematics surfaces.
  • the rolling elements are balls, which are interconnected by a cage. This is particularly advantageous if the device is to be used for high rotational speeds of the first component relative to the second component, for example in a turbine arrangement.
  • the bearing of the first component is ensured in the axial direction in the opening of the second component by a magnetic bearing, instead of the rolling bearing described above.
  • at least two magnetic rings are used, wherein a first magnetic ring is axially supported on the first component and a second magnetic ring on the second component. The magnetization of the magnetic rings is designed so that they repel each other in the axial direction.
  • the repulsive force between the magnetic rings increases with decreasing distance between the rings, so that the axial position of the first component relative to the second component is variable within a certain range.
  • the radial bearing of the first component in the second component is ensured by one or more radial slide bearings.
  • a sliding bearing between a particular cylindrical surface of the first component see and a lateral surface of the second magnetic ring and / or a particular cylindrical surface of the opening of the second component and an outer circumferential surface of the first magnetic ring form.
  • Embodiments are particularly advantageous because, as long as the contact pressure of the first component on the second component is not too large, the bearing is completely free of friction in the axial direction. Therefore, on the one hand, the wear of the thrust bearing is very low, on the other hand, the device, for example, when used in machinery, contribute to high efficiency, since the friction losses of the machine caused by the bearing are kept very low.
  • At least a portion of the fluid can penetrate into parts of the bearing sliding and / or magnetic bearing, which is particularly advantageous if the fluid as a cooling or lubricating agent! suitable is.
  • the fluid as a cooling or lubricating agent! suitable is.
  • the magnetic rings are covered on the side facing each other with a soft magnetic material in order to enhance the magnetic flux in this area.
  • the rest of the encapsulation can be done by a non-magnetic material such as stainless steel.
  • a sealing connection between the soft magnetic material on the one hand and the non-magnetic material on the other hand can be done for example by laser or friction welding of the two parts.
  • the bearing is advantageous to prevent the bearing from entering the bearing through a particulate filter and, in particular, a fine wire filter, prior to penetration of particles which may be entrained in the fluid.
  • the particle filter is to be arranged such that it filters the fluid before it can penetrate into the bearing.
  • the lateral surfaces of the magnetic rings are coated with silicon carbide (SiC) and / or diamond-like carbon (DLC) and / or silicon-doped DLC, which improves their sliding properties and further enhances the durability of the bearing.
  • the first component includes an opening so that the fluid can flow through the opening of the first component.
  • a fluid can flow through the combination of the first component, second component and bearing.
  • the radial bearing pressure is! adapted so that it is the slide bearing is a hydrodynamic sliding bearing. This is particularly advantageous since a hydrodynamic slide bearing, especially at high rotational speeds, has predominantly fluid friction and thus the durability of the slide bearing is further increased.
  • the device is a turbine, wherein the first component is an arrangement of paddle wheels.
  • the second component may for example be given by a part of the turbine housing.
  • a fluid such as water or air, in this embodiment, can be forced under pressure through the first component, thereby exerting a torque on the arrangement of paddlewheels.
  • the so rotated in rotation first component for example, in turn, drive a generator for power generation.
  • the first construction Part is driven by a motor. In this case, a fluid can be sucked through the turbine arrangement, which causes a force on the device against the flow direction of the fluid.
  • the device is the rotary feedthrough of a factory machine.
  • the factory machine may be a drilling or milling machine.
  • the spindle in this case represents the first component of the device. Through the passage opening in the bearing of the spindle, it is possible, for example, to supply the machining head with lubricants or coolants during operation.
  • the device is a dental turbine.
  • the first component is provided with an arrangement of paddle wheels and stored for example in a part of the turbine housing. If now a fluid, such as air pressed through the device, this causes a torque on the first component.
  • the invention relates to a wet-running pump for conveying a fluid, in particular a liquid, using the previously described bearing.
  • a wet-running pump per se is known, for example, from WO 00/37804.
  • the wet-running pump has a stator and a spit pot in a dry area, and a rotor connected to an impeller and disposed in a wet area.
  • An inlet line to the inlet for the fluid to be delivered through the wet-running pump extends axially through the stator and the gap pot and opens into the wet area.
  • a bearing for the impeller is arranged at the wet-region-side end of the inlet line, with the fluid flowing through the bearing during operation of the wet-running pump.
  • the bearing is designed according to the foregoing as a combined axial-radial bearing for radial and one-sided axial bearing of the imager to form an abutment for the force exerted by the stator on the impeller magnetic attraction.
  • a wet runner pump in which an inlet for the fluid passes through the stator, the containment shell, and the bearing for the impeller.
  • Such a geometry is made possible by the design of the motor as Axialmannmotor and has the particular advantage of a particularly compact design of the wet-runner pump, that is, a low overall height, associated with a high power density.
  • Embodiments of the invention are also particularly advantageous because the bearing simultaneously acts as a seal at the transition between the suction and the pressure side of the wet-running pump. Due to the relatively small gap mass and the lengthy tolerances of the bearing, only slight leakage losses occur. Furthermore, large forces can arise, in particular in the axial direction, due to the attraction of stator and rotor magnets, which could lead to high wear in a slide bearing.
  • a rolling bearing is characterized by a low friction mainly in the form of rolling friction, while the friction in a magnetic bearing ideally completely disappears, so that the wear of both bearing types compared to a sliding bearing is reduced.
  • the thrust bearing according to the preceding embodiments by bearing shells, which have running surfaces for receiving rolling elements, and rolling elements.
  • a first bearing shell is attached to the Impeller, while a second bearing shell is attached to the containment shell.
  • the rolling elements are located in the area circumscribed by the running surfaces of the bearing shells.
  • the thrust bearing is formed according to the preceding embodiments by magnetic rings which have a Magneti- sation, which causes the magnetic rings repelled in the mounted state in the wet-runner pump in the axial direction.
  • a first magnetic ring is attached to the impeller and a second magnetic ring is attached to the containment shell.
  • Embodiments of the invention are particularly advantageous, since a magnetic attraction force is exerted on the impeller in the direction of the stator by the axial flux motor, so that the impeller only needs to be mounted on one side. This simplifies the construction and further reduces the required height of the wet runner pump.
  • the sliding bearing impeller side is formed by the outer surface of the first bearing shell or the first magnetic ring, as well as the lateral surface of the containment shell.
  • the sliding bearing is formed by the inner circumferential surface of the second bearing shell and the second magnetic ring and the lateral surface of the impeller.
  • Embodiments are particularly advantageous because the bearing shells or magnetic rings on the one hand represent a part of the plain bearing and on the other hand a part of the Axiaila- gers. It is therefore a hybrid bearing, which represents a very compact and at the same time durable and robust bearing for a wet-running pump.
  • the lateral surfaces and / or the running surfaces of the bearing shells and / or the rolling elements coated with silicon carbide (SiC) and / or diamond-like carbon (DLC) and / or silicon-doped DLC coated with silicon carbide (SiC) and / or diamond-like carbon (DLC) and / or silicon-doped DLC.
  • the bearing is protected by a fine wire filter against the penetration of particles into the camp.
  • the bearing is protected from damage by particles that could be carried in the medium.
  • the inlet of the fluid through a central opening of the Spaittopfs can form an inlet connection.
  • the stator is formed torusförmig ig.
  • the stator may have an annular stator tooth receptacle on which stator teeth are arranged.
  • the stator teeth can be attached, for example, by gluing to the Stator leopardage.
  • each of the stator teeth has a receiving area for a coil.
  • each of the stator teeth has an enlarged cross section.
  • air gap is meant here the distance between the ends of the stator teeth and the rotor, even if in this gap there is no or not only air, such as the fluid.
  • the power electronics which serves to drive the coils of the stator, are arranged within the space circumscribed by the stator and the can, for example on an annular printed circuit board.
  • the containment shell is formed by an annular disc which projects into the air gap between the stator and the rotor and which separates the dry region of the wet-running pump from the wet region.
  • the annular disc has a central opening on which the inlet nozzle, which extends through the center of the stator, is arranged.
  • the bearing for the impeller is arranged, through which the fluid flows into the wet area after it has passed through the drying area through the inlet line.
  • the disk and the inlet pipe can be formed in one piece, in particular as a plastic injection-molded part.
  • the containment shell as a plastic part (eg.
  • PPS / GFK / CFK or be formed as a non-magnetic metallic part.
  • the rotor is formed by a permanent magnetic material, namely samarium cobalt (SmCo).
  • SmCo samarium cobalt
  • the fluid may have a temperature of, for example, up to 200 ° C.
  • the magnetic material may be located at the very edge of the impeller or drive disk periphery so that the permanent magnetic material can be positioned with a maximum radius.
  • the permanent magnetic material forming the rotor can be arranged in the form of a plurality of individual flat permanent magnets on the periphery of the impeller or in the form of a single magnetic ring with multipolar magnetization.
  • the magnets or the magnetic ring can be be attached to the periphery of the impeller or via a drive pulley on the imple-
  • FIG. 1 shows a sectional view of a device according to the invention
  • FIG. 2 shows a sectional view of the device from FIG. 1 with a filter element
  • FIG. 3 shows a sectional view of a wet-running pump according to the invention
  • FIG. 4a shows a sectional view of an embodiment of the containment shell
  • FIG. 4b shows a plan view of the containment shell according to FIG. 4a
  • FIG. 4b shows a plan view of the containment shell according to FIG. 4a
  • FIG. 5a shows a side view of a single stator tooth
  • FIG. 5b shows a front view of the stator tooth according to FIG. 5a
  • FIG. 5c shows a perspective view of the stator tooth according to FIG. 5a
  • FIG. 6a is a plan view of an embodiment of the stator
  • Figure 6b is a sectional view of the stator according to Figure 6a
  • FIG. 7a shows a plan view of an embodiment of the rotor
  • Figure 7b is a sectional view of the rotor according to Figure 7a.
  • FIG. 8 shows a sectional view of a further wet-running pump according to the invention.
  • 1 shows a device 100 according to the invention with a first component 02 and a second component 104.
  • the second component 104 has an opening 106 into which the first component 102 projects.
  • a bearing for the first component 102 which consists of a first Lagerschaie 110, a second bearing shell 112 and a number of spherical rolling elements 1 14 in the manner of an axial ball bearing.
  • first bearing shell 1 10 is at least axially supported on the first component 102, while the second bearing shell 112 is at least axially supported on the second component 104.
  • These axial supports oppose each other in the direction of the intended load and correspondingly enclose the bearing provided for their reception.
  • the bearing shells 112 and 1 10 have running surfaces which are suitable for receiving the rolling elements 1 14. In particular, both running surfaces have similar grooves, in which the rolling elements 114 are guided.
  • One or both bushes 1 12 and 1 0 can also be defined radially or even completely beyond the mentioned axial support addition to the components 102 and 104, respectively.
  • a radial attachment may be configured for the bearing shell 112 by an accurate fit between its outer shell surface and the receiving bore in the second component.
  • a radial fixation may be accomplished for the bearing shell 110 by an accurate fit between its inner circumferential surface and the cylindrical projection on the first component 102.
  • a complete determination ie a determination against any movement, for example, by gluing, screwing, shrinking or pressing be accomplished.
  • the rolling elements 114 are in the space circumscribed by the running surfaces of the bearing shells 1 12 and 110, so that the combination of bearing shells 1 10 and 1 12 and rolling elements 114 represent a one-sided resilient rolling bearing in the axial direction.
  • the first component 102 is rotatably mounted about an axis 108 in the component 104.
  • the axis 108 is shown in FIG. In the following, it is assumed that acts on the first component 02, a force in the direction of the second component 104 approximately along the axis 108 , Such an axial force can for example be caused by the magnetic attraction of a rotor-stator assembly or be given by the weight of the components.
  • the axial force is compensated in the device 00 by the axial roller bearing consisting of the bearing shells 1 10 and 1 12 and the rolling elements 1 14.
  • the first component 102 also has an opening through which a fluid can be conveyed.
  • the transmission element 1 18 designed as a drive acting on the first component 102 in the event that a fluid, such as air, flows upward through the combination of transmission element 1 18 and the first component, a torque on the
  • component 102 can thus rotate with respect to component 104, whereby the frictional losses due to the use of a roller bearing are kept low.
  • the flow of fluid through the transmission element 1 18 further causes a force in the axial upward direction of the first component 102. Therefore, the above-described one-sided axial mounting of the first component 102 in the second component 104th sufficient.
  • radial forces can also result due to the rotational movement of the first component 102.
  • One cause of this may be, for example, imbalances in the first component 02, which can lead to large radial forces, in particular for high-speed applications such as the aforementioned turbine application.
  • plain bearings which by Gieit vom 1 16 between the first and second bearings and the first and second components.
  • Gieit vom 1 16 between the first and second bearings and the first and second components.
  • the slide bearing described can be formed by a small excess of the receiving bore in the second component 104. If a cylindrical shape of the receiving bore is retained, the bearing shell 1 12, which due to the oversize, can align itself in operation in a radial direction on the bearing shell 1 10 serving as a slide journal. As a result, an eccentric position of the bearing shell 1 10 can be compensated with the result of a central optimum run of the rolling elements in the grooves of the bearing shells 1 10, 1 12. An off-center position, for example, due to a radial load in one direction occur because of the hydrodynamic effects narrows the sliding bearing gap on one side.
  • the sliding surfaces 116 may be coated, for example, with silicon carbide (SiC) and / or diamond like carbon (DLC) and / or silicon doped DLC. Analogously, it is possible to coat the rolling elements and the running surfaces of Lagerschaien.
  • FIG. 2 shows a device 100, wherein the flow direction 122 of the fluid through the device is reversed from the previous description and takes place from top to bottom.
  • a direction of flow 122 is given, for example, when the transmission element 18 represents an output, that is to say in the form of an impeller, for example.
  • the rotation of the first component 102 in this case must be ensured by an external drive, such as an axial-flow motor (not shown in FIG. 2).
  • a gap 120 between the second bearing shell 112 and the lateral surface of the first component 02, which is exaggerated in FIG.
  • a fluid which is conveyed through the device 100, penetrate into the rolling and sliding bearing. This is particularly desirable when the fluid has properties that qualify it as a lubricant.
  • above the second bearing shell 1 2 there is a filter element 124 which covers the gap 120.
  • the filter element 124 may be, for example, a fine wire filter. Through this filter element 124, all those particles can be filtered out of the fluid, which could cause increased wear or even destruction of the bearing causes.
  • the filter element 124 is fixed in its position by a clamping ring 126, which is introduced into a recess 128. As previously mentioned, the gap 120 in Figure 2 is exaggerated.
  • the width of the gap 120 should move in a range of about 50-100 pm.
  • the fluid can penetrate into the bearing, while on the other hand, the upper slide bearing between the second bearing shell 12 and the lateral surface of the first component 02 remains. Due to penetration of the fluid into the bearing, it is possible for fluid friction to occur in the slide bearings. represents, so that the sliding bearing works as a hydrodynamic sliding bearing. This has the advantage that the friction and thus the wear of the bearing is further reduced.
  • FIG. 3 shows a sectional view of an embodiment of a wet-running pump 200 according to the invention.
  • the wet-runner pump 200 has an engine cover 202, which has a circular front side 204. In the center of the end face 204 is an opening 206, which is provided for the inflow of a fluid 208.
  • the motor cover 202 serves to cover a stator 210.
  • the stator 210 has a stator tooth receptacle 212, which is annular and is arranged in a circle on the stator teeth 214. On each of the stator teeth, a coil is wound up.
  • the stator and the stator teeth 214 are explained in more detail with reference to Figures 5 and 6.
  • the various coils of the stator teeth 214 are electrically connected to power electronics (not shown) which serve to drive the coils.
  • the rotor of the Axialmannmotors is formed in the embodiment considered here by a permanent magnetic material, which is arranged here in the form of individual permanent magnets 220 on a ring 222 (see Figure 7).
  • the permanent magnets 220 have a magnetization in the axial direction, so that the magnetic flux between the ends 224 of the stator teeth 214 and the permanent magnets 220 via an air gap that exists between the ends 224 and the permanent magnets 220, also in the axial direction of the wet-running pump 200th extends. Due to this, a magnetic attraction force exerted by the stator 210 on the permanent magnets 220, and thus on an impeller 226 of the wet-running pump 200.
  • a disk 228 of a spa pot 216 projects into the air gap between the ends 224 of the stator teeth 214 and the permanent magnets 220 (see FIGS. 4a, b).
  • the power electronics can be arranged, such as on an annular board whose outer radius is limited by the recesses 230 and their inner radius by the wall of the inlet nozzle 232.
  • This board can carry the various electrical and electronic components to realize the power electronics. Since this is arranged in the dry area of the wet-running pump 200, a special encapsulation of the power electronics is not essential.
  • the wet pump 200 has a first housing half 238 and a second housing half 240, through which the housing of the wet pump 200 is formed.
  • the housing half 238 has an opening in its center.
  • the containment shell 216 is attached to the outside of the housing half 238, such as by bolting to an annular attachment portion 242 of the housing half 238.
  • the impeller 226 is located between the housing halves 238 and 240.
  • the rotor is formed by connecting the ring 222 with the permanent magnets 220 via a drive pulley 244 to the impeller 226, for example by screws ,
  • the permanent magnets 220 may also be arranged directly on the impeller 226. Further, the permanent magnets 220 may be disposed between the ring 222 and the drive pulley 244.
  • the impeller 226 is supported by a combination of sliding and rolling bearings in the wet pump.
  • the rolling bearing is designed as a ball bearing.
  • other variants of rolling bearings such as roller bearings, tapered bearings, needle bearings or similar erhern conceivable.
  • the rolling bearing is formed by two bearing shells 252 and 250, which Laufflä ⁇ Chen for receiving rolling elements 254 have.
  • the lower bearing shell 250 attached to the impeller 226, while the upper bearing shell 252 is attached to the containment shell.
  • the bearings can be glued to the corresponding components, for example, shrunk, pressed, or even screwed.
  • the rolling elements are located in the intermediate space between the bearing shells, which is circumscribed by the running surfaces of the bearing shells. Are provided for the operation of the pump high speeds of the impeller, the rolling elements can be connected by a cage with each other to increase the stability of the bearing.
  • the sliding bearing is formed by an upper sliding bearing surface 256 between the upper bearing shell 252 and the lateral surface of the impeller 226, and by a lower Gieitlager structure 258 between the lower bearing shell 250 and the split pot 216.
  • the sliding bearing has a small clearance, whereby a portion of the fluid 208 can penetrate into the rolling bearing. By penetrating the pumped fluid into the rolling bearing, the rolling bearing can be additionally lubricated.
  • the bearing clearance which may be regarded as an annular opening, is preferably protected by a fine wire filter 260 in order to keep foreign bodies, which may be contained in the conveyed fluid, away from the storage area.
  • the fine wire filter 260 is locked by a clamping ring 262.
  • the bearing clearance can be kept very small on the sliding bearing surfaces, preferably in the range below 0, mm. This avoids that coarse particles, which may be contained in the fluid 208, penetrate into the roller bearing and damage the bearing surfaces of the bearing shells or the rolling elements.
  • this narrow hydrodynamic gap serves as a sealing surface between the suction and pressure sides of the pump, whereby leakage effects, which usually occur when the impeller is classically attached to a shaft and is not stored on the suction side, can be avoided.
  • ceramic or plastic bearings are conceivable, which are used in aqueous media with low friction and without risk of corrosion.
  • the above-described bearing supports the impeller 226 with an axial degree of freedom because magnetic force is axially applied to the stator 210 via the permanent magnets 220 to the impeller 226 so that the axial position of the impeller 226 is also determined.
  • the bearing is in this case designed so that it works on one side in the axial direction as an abutment for receiving the magnetic attraction.
  • the magnetic attraction of the stator 210 also has - under rotation - a self-centering effect on the impeller 226, which reduces the stress on the radial journal bearing.
  • the two housing halves 238 and 240 are connected by screws or adhesive 242 together.
  • Embodiments of the invention are particularly advantageous because the fluid 208 flows in on the stator side, through the stator. Furthermore, due to the axial flow motor, only one-sided bearing of the impeller without any rotor shaft is required, which overall allows a particularly compact design with a high power density.
  • FIG. 4a shows a sectional view of the containment shell 216.
  • the containment shell 216 has a disk 228 which projects into the air gap between the ends 224 of the stator teeth 214 and the permanent magnets 220.
  • the disc 228 has recesses 230 which serve to receive the ends of the stator teeth 214 (see Figure 4b).
  • the braces between the recesses increase the mechanical stability of the engine structure and allow the smallest possible material thickness and thus a minimum air-patency.
  • the wall thickness of Slit pot 216 in the recesses 230 between 0.7mm u. 0.2mm.
  • Such a small wall thickness reduces the air gap, which in turn increases the efficiency and performance while maintaining a certain amount of rare earth magnets. As a result, the mechanical stability of the engine structure is improved.
  • the disc 228 has an axial opening on which an inlet port 232 is disposed.
  • the inlet port 232 protrudes in the assembled state of the wet-end pump 200 (see Figure 3) through the stator 210 and the opening 206 of the motor cover 202, so that via the inlet port 232, the fluid 208 can flow.
  • two mounting portions 234 and 236 are arranged at an axial distance from the disc 228.
  • the motor cover 202 is fastened by screw connections, for example.
  • the stator 210 is secured between the motor cover 202 and the washer 228 in the mounting region 234, for example, by screw connections, with the ends 224 of the stator teeth 214 in the recesses 230 and there, e.g. be held positively.
  • the mounting portions 234 and 236 may be annular, for example, and have internal threads for forming screw connections for mounting the motor cover 202 and the stator 210, which have corresponding holes for passing the screws.
  • the tube-shaped continuation of the can with an upwardly disc-shaped configuration also serves to center the stator return ring, i. the Stator leopardage 212
  • FIG. 4 b shows a plan view of the containment shell 216, through whose inlet nozzle 232 the fluid can flow.
  • FIG. 5a shows a front view of one of the stator teeth 224 according to the embodiment according to FIG. 3.
  • the receiving region 218 of the stator tooth 224 serves for Recording of several windings of a coil, which is controlled by the power electronics of the board.
  • the receiving region 218 of the stator tooth 214 is closed on the air gap side by the end 224 of the stator tooth 214, which has an enlarged cross-section compared to the receiving region 218.
  • This enlarged cross-section has the advantage that the magnetic field in the air gap is correspondingly expanded and is approximately homogeneous in a larger spatial area.
  • the self-centering of the imager 226 (see FIG. 3) is supported, since the permanent magnets 220 of the rotor have a smaller width in the radial direction than the stator flux width.
  • FIG. 5 a shows an example of one of the permanent magnets 220, as it is arranged on the impeller relative to the stator tooth 214.
  • the permanent magnet 220 In the radial direction of the permanent magnet 220 is shorter than the extension of the end 224 of the stator tooth 214 in the radial direction, so that the stator tooth protrudes beyond the permanent magnet 220.
  • the permanent magnet 220 is positioned centrally below the receiving area 218.
  • the stator tooth 214 has a slot-shaped recess 248 in its upper region, which serves for fastening the stator tooth 214 to the stator tooth receptacle 212 (see FIG. 6).
  • FIG. 5b shows the stator tooth 214 in a front view and FIG. 5c in a perspective view.
  • FIG. 6a shows a top view of the stator 210 with the annular stator tooth receptacle 212 having in its center an opening through which the inlet port 232 passes (see FIG. 3).
  • the stator teeth 214 are fixed with their recesses 248. This can take place in that the recess 248 and / or the stator tooth receptacle 212 serve as bonding surfaces in order to support the stator tooth 214 with its output. Adhesion 248 to the edge of Stator leopardage 212 to stick.
  • FIG. 6b shows a corresponding sectional view.
  • FIG. 7 a shows a plan view of the rotor with the permanent magnets 220 arranged on the ring 222.
  • the permanent magnets 220 are made of samarium-cobalt, which has several advantages:
  • the fluid 208 may have a temperature of up to 200 ° C.
  • samarium cobaite Due to its excellent corrosion properties, samarium cobaite can be exposed to fluid 208 without coating or encapsulation. Since no encapsulation of the permanent magnets 220 is required, they can be positioned at a maximum distance from the axis of rotation so as to provide maximum torque and maximum motor power for a given amount of magnetic material. Alternatively, other materials may be used for the permanent magnets 220, such as neodymium-iron-boron.
  • FIG. 7b shows a sectional view of the rotor consisting of the ring 222 and the permanent magnets 220.
  • FIG. 8 shows a further embodiment of a wet-running pump 300 according to the invention.
  • a wet-running pump 300 differs essentially in a different geometry and dimensions of the housing 304, as well as the motor cover 316.
  • the rotor magnets 306 no longer mounted on a drive pulley 244, but directly on the impeiler 302. So that the distance between the lower end of the stator teeth 312 and the rotor magnet continues to be as small as possible, the stator teeth 312 have been extended in their vertical extent. A consequence of this is that the split pot 322 with intake 318 a has received different form.
  • the Stator leopardage 314 has not changed relative to the Stator leopardage 212 of the wet-running pump 200.
  • the bearing of the impeller 302 in the containment shell 322 is the bearing of the impeller 302 in the containment shell 322.
  • the impeller 302 of the wet-end pump 300 mounted in the axial direction by two magnetic rings which are magnetized so that they repel in the assembled state in the axial direction.
  • a lower magnet ring 308 is fastened to the impeller 302
  • an upper magnet ring 310 is fastened to the containment shell.
  • the magnetic rings can be attached analogously to the bearing shells 250 and 252 of the wet pump 200 by gluing, screwing, shrinking, pressing or other fastening methods.
  • the magnetic rings 308 and 310 are made of permanent magnets, such as neodymium-iron-boron (NdFeB) or samarium-cobalt (SmCo) and are metallic fully encapsulated air and waterproof.
  • the encapsulation can take place here, for example, by laser or friction welding of the encapsulating components.
  • a preferred embodiment of the encapsulation components is that the encapsulation of non-facing sides is made of non-magnetic metal, such as stainless steel, while the welded-on cover plate, ie the two sides facing, consists of soft magnetic material. This increases the magnetic flux in the area of the cover plates.
  • the thickness of the encapsulation may for example be between 1 mm and 2 mm.
  • the impe ller dish pressed magnetic ring 308 is analogous to the lower bearing shell 250 of the wet pump 200 is made so that between the outer surface of the magnetic ring 308 and the inner surface of the can 322 forms a hydrodynamic gap, which also acts as a sealing gap.
  • Magnetic rings 308 and 310 are preferably magnetized and aligned so that the repulsive effect between the magnetic rings is approximately proportional to the square of the spacing between the magnetic rings. It is the The strength of the magnetic rings 308 and 310 preferably designed so that at rest of the wet-running pump 300, a balance between the attractive force between the rotor magnet 306 and stator teeth 312 and the repulsive force between the magnetic rings 308 and 310 sets. As a result, an air gap between the lower end of the stator teeth 3 2 and the rotor magnet 306 of about 1 mm preferably arises in the idle state, while an air gap of 3 mm width is established between the magnet rings 308 and 310.
  • the magnetic field strength, caused by the magnet rings 308 and 310 is thus more strongly dimensioned than the field strength between the rotor magnet 306 and stator teeth 312nd
  • the differential pressure between the suction and pressure side of the wet-end pump 300 and thus the contact force of the impeller 302 increases upward in the direction of the intake manifold 318.
  • the contact pressure on the repelling magnetic rings 308 and 310 so that both the air gap between the magnetic rings 308 and 310, and the air gap between the rotor magnet 306 and the stator teeth 312 reduced.
  • the reduction of the air gaps continues until a new equilibrium between contact pressure, attractive force between rotor magnets 306 and stator teeth 312 and repulsive force has been established between the magnet rings 308 and 310.
  • the power limit of the wet-running pump can be dimensioned such that the air gap between the rotor magnet 306 and the stator teeth 312 does not fall below a width of 0.2 mm.
  • safety sliding surfaces 320 may be mounted on the rotor, which project, for example, 0.2 mm above the rotor magnets 306. These can, in the event of exceeding the aforementioned performance limit, support the rotor on the containment shell 322 and prevent damage to the impeller 302 or the rotor magnets 306.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem ersten (102) und zweiten Bauteil (104), wobei das zweite Bauteil eine Öffnung beinhaltet, wobei das erste Bauteil in radialer Richtung sowie einseitig in axialer Richtung in der Öffnung des zweiten Bauteils um eine Achse (108) des ersten Bauteils drehbar gelagert ist, wobei die Vorrichtung so ausgebildet ist, dass ein Fluid in axialer Richtung durch die Öffnung des zweiten Bauteils fließen kann, wobei die Vorrichtung weiter mindestens zwei Lagerschalen (110, 112), sowie Wälzkörper (114) umfasst, wobei eine erste der Lagerschalen an dem ersten Bauteil und eine zweite der Lagerschalen an dem zweiten Bauteil befestigt oder axial abgestützt ist, wobei die Wälzkörper sich in dem von den Laufflächen der beiden Lagerschalen umschriebenen Raum befinden wodurch ein in axialer Richtung einseitig belastbares Wälzlager zur axialen Lagerung des ersten Bauteils in dem zweiten Bauteil gebildet wird und wobei ein Gleitlager zur radialen Lagerung des ersten Bauteils an dem zweiten Bauteil durch eine zylindrische Oberfläche des ersten Bauteils und eine Innenmantelfläche der zweiten Lagerschale, und/oder durch eine insbesondere zylindrische Oberfläche der Öffnung des zweiten Bauteils und eine Außenmantelfläche der ersten Lagerschale gebildet wird.

Description

Kombiniertes Radial- Axiallager und Nassläuferpumpe
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Radial- Axiatlager, welches von einem Fluid durchströmt werden kann. Kombinierte Axial-Radiallager, insbesondere für Lenkrollen von verfahrbaren Gegenständen, Tragrollen für Fördereinrichtungen o.dgl., mit einem ersten Lagerring, der sich sowohl axial als auch radial an einem zweitem Lagerring abstützt sind beispielsweise aus DE 2264912 A1 bekannt. Ein weiteres kombiniertes Axial- Radiallager ist aus der amtlichen Druckschrift DE 196 31 437 A1 bekannt. Insbesondere ist dort eine Kombination aus einem Kugelkranz und einem Gleitlager offenbart. Dazu ist in der Gehäusebohrung ein Stützring vorgesehen, gegen den sich in einer axialen Richtung der Kugelkranz und in der entgegen gesetzten axialen Richtung sowie radial eine auf der Welle angeordnete Gleitlagerbundbuchse abstützt.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde ein verbessertes kombiniertes Axial-Radialiager zu schaffen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem ersten und zweiten Bauteil, wobei das erste Bauteil in einer Öffnung des zweiten Bauteils gelagert ist, und ein Fluid durch die Öffnung des zweiten Bauteils fließen kann.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist das erste Bauteil in radialer Richtung sowie einseitig in axialer Richtung in der Öffnung des zweiten Bauteils um eine
Achse des ersten Bauteils drehbar gelagert. Neben dem ersten und zweiten Bauteil beinhaltet die Vorrichtung weiter mindestens zwei Lagerschalen sowie Wälzkörper. Die Lagerschalen sind hierbei so ausgebildet, dass sie Laufflächen aufweisen, welche die Wälzkörper aufnehmen können und in welchen die Wälzkörper mit mög- liehst geringer Reibung abrollen können. Eine erste der Lagerschalen ist an dem ersten Bauteil axial abgestützt und eine zweite der Lagerschalen an dem zweiten Bauteil. Die Wälzkörper befinden sich hierbei in dem von den Laufflächen der beiden Lagerschalen umschriebenem Raum. Durch diese Anordnung von Lagerschalen und Wälzkörpern wird ein in axialer Richtung einseitig belastbares Wälzlager zur axialen Lagerung des ersten Bauteils in dem zweiten Bauteil gebildet. Gleichzeitig bilden eine insbesondere zylindrische Oberfläche des ersten Bauteils und eine Mantelfläche der zweiten Lagerschale und/oder eine zylindrische Oberfläche der Öff- nung des zweiten Bauteils und eine Außenmantelfläche der ersten Lagerschale ein Gleitlager zur radialen Lagerung des ersten Bauteils an dem zweiten Bauteil.
Ausführungsformen der Erfindung sind besonders vorteilhaft, da die Lagerschalen des Wälzlagers auch als Gleitfläche eines Gleitlagers dienen und damit eine doppelte Funktion haben. Es handelt sich also um ein sehr kompaktes Radial- Axiallager, welches insbesondere in solchen Anwendungen genutzt werden kann, in denen es auf eine möglichst kompakte Bauform oder eine geringe Bauhöhe ankommt.
Gleichzeitig kann ein Fluid durch die Kombination von Bauteilen und Lager hin- durchfließen, sodass ein breites Anwendungsspektrum für vorgenannte Vorrichtungen besteht. Das Fluid kann hierbei ein Gas oder auch eine Flüssigkeit sein.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die erste und/oder zweite Lagerschale in einem Übermaß gegen das axial abstützende Bauteils radial verlagerbar, um einer außermittigen Stellung des Gleitlagers zu folgen und dadurch die koaxiale Ausrichtung der Lagerschalen zueinander zu erhalten.
Diese "schwimmende" Anordnung der bohrungsseitigen Lagerschale lässt sich wiederum besonders vorteilhaft mit den gebräuchlichen genormten Axiallagem verwirk- liehen. Wie ausgeführt weist die Bohrung zweckmäßig zur Ausbildung des Gleitlagers mit der welienseitigen Lagerschale ein geringes Übermaß auf. Falls zudem die Bohrung eine zylindrische Gestalt erhält, kann sich darin die bohrungsseitige Lagerschale im Betrieb in einer radialen Richtung auf die als Gleitlagerzapfen dienende wellenseitige Lagerschale ausrichten. Dadurch kann eine außermittige Lage der Lagerschale ausgeglichen werden mit dem Ergebnis eines mittigen optimalen Laufs der Wälzkörper in den Rillen der Lagerschalen. Eine außermittige Lage kann beispielsweise aufgrund einer radialen Last in einer Richtung auftreten, die wegen der hydrodynamischen Effekte den Gleitlagerspalt auf einer Seite verengt. Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Fluid in mindestens eines der Gleitlager und/oder das Wälzlager eindringen. Ausführungsformen der Erfindung sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Fluid eine Flüssigkeit ist, welche als Schmiermittel und/oder als Kühlmittel geeignet ist. tn diesem Fall wird die Lagerkinematik durch das Fluid zusätzlich geschmiert bzw. gekühlt, sodass sich der Verschleiß des Lagers reduziert.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung beinhaltet die Vorrichtung weiter einen Partikelfilter, wobei der Partikelfilter an einer der den Laufflächen der Wälzlager abgewandten Seite der Lagerschalen angeordnet ist. Der Partikelfilter kann insbesondere als Feindrahtfilter ausgeführt sein.
Ausführungsformen der Erfindung sind besonders vorteilhaft, falls das Fluid Partikel mitführt, welche das Lager beschädigen könnten, beispielsweise Sand, oder Metallspäne. In diesem Fall wird durch den Partikelfilter das Fluid vor dem Eindringen in die Lagerkinematik von den Partikeln befreit, sodass es als Schmiermittel in der La- gekinematik dienen kann, ohne dass eine Beschädigung der Lagerflächen zu befürchten ist.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind die Laufflächen und/oder die Mantelflächen der Lagerschalen und/oder die Wälzkörper mit Siliziumcarbid (SiC) und/oder Diamond-Like Carbon (DLC) und/oder Silizium dotierten DLC beschichtet. Diese Beschichtungen steigern die Haltbarkeit des Lagers, indem sie die Roll- und Gleiteigenschaften der Oberflächen der Lagekinematik verbessern.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei den Wälzkörpern um Kugeln, welche durch einen Käfig miteinander verbunden sind. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Vorrichtung für hohe Drehzahlen des ersten Bauteils gegenüber dem zweiten Bauteil genutzt werden soll, beispielsweise in einer Turbinenanordnung. Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Lagerung des ersten Bauteils in axialer Richtung in der Öffnung des zweiten Bauteils durch ein Magnetlager, anstelle des zuvor beschriebenen Wälzlagers gewährleistet. Hierzu werden mindestens zwei magnetische Ringe genutzt, wobei ein erster magnetischer Ring an dem ersten Bauteil und ein zweiter magnetischer Ring an dem zweiten Bauteil axial abgestützt ist. Die Magnetisierung der magnetischen Ringe ist dabei so gestaltet, dass sie sich in axialer Richtung voneinander abstoßen. Dabei nimmt im Allgemeinen die abstoßende Kraft zwischen den magnetischen Ringen mit abnehmender Distanz zwischen den Ringen zu, sodass die axiale Lage des ersten Bauteils gegenüber dem zweiten Bauteil in einem gewissen Bereich variabel ist. Analog zu der zuvor beschriebenen Vorrichtung mit einem Wälzlager, wird die radiale Lagerung des ersten Bauteils in dem zweiten Bauteil durch ein oder mehrere radiale Gleitlager gewährleistet. Dabei kann sich ein Gleitlager zwischen einer insbesondere zylindri- sehen Oberfläche des ersten Bauteils und eine Mantelfläche des zweiten magnetischen Rings und/oder einer insbesondere zylindrischen Oberfläche der Öffnung des zweiten Bauteils und einer Außenmantelfläche des ersten magnetischen Rings bilden. Ausführungsformen sind besonders vorteilhaft, da, solange der Anpressdruck des ersten Bauteils auf das zweite Bauteil nicht zu groß wird, das Lager in axialer Richtung vollständig reibungsfrei ist. Daher ist einerseits der Verschleiß des Axiallagers sehr gering, andererseits kann die Vorrichtung, wenn sie beispielsweise in Maschinen eingesetzt wird, zu einem hohen Wirkungsgrad beitragen, da die Reibungsver- luste der Maschine, verursacht durch das Lager sehr gering gehalten werden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann zumindest ein Teil des Fluids in Teile des Lagers Gleit- und/oder Magnetlagers eindringen, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn das Fluid als Kühl oder Schmiermitte! geeignet ist. Hierzu kann es notwendig werden, die magnetischen Ringe zu kapseln, wenn die Gefahr besteht, dass das magnetische Material durch das Fluid in seinen Eigenschaften be- einflusst wird. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Magnetringe auf der einander zugewandten Seite mit einem weichmagnetischen Material bedeckt sind, um den magnetischen Fluss in diesem Bereich zu verstärken. Gleichzeitig kann die übrige Kapselung durch ein nichtmagnetisches Material wie beispielsweise Edelstahl erfolgen. Eine abdichtende Verbindung zwischen dem weichmagnetischen Material einerseits und dem nichtmagnetischen Material andererseits kann beispielsweise durch Laser- oder Reibschweißen der beiden Teile erfolgen. Analog zur vorhergehenden Beschreibung ist es nach einer Ausführungsform der Erfindung vorteilhaft, das Lager durch einen Partikelfilter und insbesondere einen Feindrahtfilter vor dem Eindringen von Partikeln, welche in dem Fluid mitgeführt werden können, in das Lager zu verhindern. Damit kann einer Beschädigung oder gar Zerstörung des Lagers vorgebeugt werden. Der Partikelfilter ist dabei je nach Durchflussrichtung des Fluids durch die Vorrichtung so anzuordnen, dass er das Fluid filtert, bevor es in das Lager eindringen kann. Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind die Mantelflächen der magnetischen Ringe mit Siliziumcarbid (SiC) und/oder diamond like carbon (DLC) und/oder Silizium-dotierten DLC beschichtet, was deren Gleiteigenschaften verbessert und die Haltbarkeit des Lagers weiter steigert. Nach einer Ausführungsform der Erfindung beinhaltet das erste Bauteil eine Öffnung, sodass das Fluid durch die Öffnung des ersten Bauteils hindurchfließen kann. Somit kann ein Fluid durch die Kombination aus erstem Bauteil, zweitem Bauteil und Lager hindurchfließen. Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist das radiale Lagerspie! so angepasst, dass es sich bei dem Gleitlager um ein hydrodynamisches Gleitlager handelt. Dies ist besonders vorteilhaft, da ein hydrodynamisches Gleitlager insbesondere bei hohen Drehzahlen überwiegend Flüssigkeitsreibung aufweist und somit die Haltbarkeit des Gleitlagers weiter gesteigert wird.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der Vorrichtung um eine Turbine, wobei es sich bei dem ersten Bauteil um eine Anordnung von Schaufelrädern handelt. Das zweite Bauteil kann beispielsweise durch einen Teil des Turbinengehäuses gegeben sein. Ein Fluid, wie beispielsweise Wasser oder Luft, kann in dieser Ausführungsform unter Druck durch das erste Bauteil hindurchgepresst werden, wodurch ein Drehmoment auf die Anordnung von Schaufelrädern ausgeübt wird. Das so in Rotation versetzte erste Bauteil kann beispielsweise wiederum einen Generator zur Stromerzeugung antreiben. Es ist auch möglich, dass das erste Bau- teil durch einen Motor angetrieben wird. In diesem Fall kann durch die Turbinenanordnung ein Fluid hindurchgesaugt werden, was eine Kraft auf die Vorrichtung entgegen der Strömungsrichtung des Fluids bewirkt. Nach einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der Vorrichtung um die Drehdurchführung einer Werkmaschine. Unter einer Werkmaschine ist hierbei eine Maschine zu verstehen, welche mittels einer angetriebenen Spindel einen Bearbeitungskopf in Rotation versetzt. Durch die getriebene Rotation des Bearbeitungskopfes wird die Bearbeitung eines Objekts möglich. Beispielsweise kann es sich bei der Werkmaschine um eine Bohr- oder Fräsmaschine handeln. Die Spindel stellt hierbei das erste Bauteil der Vorrichtung dar. Durch die Durchgangsöffnung in der Lagerung der Spindel ist es beispielsweise möglich, den Bearbeitungskopf während des Betriebs mit Schmier- oder Kühlmittel zu versorgen. Nach einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der Vorrichtung um eine Dentalturbine. Hierbei ist das erste Bauteil mit einer Anordnung von Schaufelrädern versehen und beispielsweise in einem Teil des Turbinengehäuses gelagert. Wird nun ein Fluid, wie beispielsweise Luft durch die Vorrichtung gepresst, verursacht dies ein Drehmoment auf das erste Bauteil. Ist das erste Bauteil weiter mit einem Bearbeitungskopf, wie beispielsweise einem Dentalbohrer verbunden, wird dieser in Rotation versetzt. Aufgrund der, insbesondere im Falle der Ausführungsform mit einem Magnetlager, geringen Reibung des Lagers, können sehr hohe Drehzahlen des Bohrkopfes bei geringer Geräuschentwicklung erreicht werden. In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Nassläuferpumpe zur Förderung eines Fluids, insbesondere einer Flüssigkeit unter Verwendung des zuvor beschriebenen Lagers. Eine Nassläuferpumpe an sich ist beispielsweise aus WO 00/37804 bekannt. Nach Ausführungsformen der Erfindung hat die Nassläuferpumpe einen Stator und einen Spaittopf in einem Trockenbereich und einen Rotor, der mit einem Impeller verbunden ist, und welcher in einem Nassbereich angeordnet ist. Eine Einlassleitung zum Einlass für das durch die Nassläuferpumpe zu fördernde Fluid verläuft axial durch den Stator und den Spalttopf hindurch und mündet in den Nassbereich. An dem nassbereichseitigen Ende der Einlassleitung ist ein Lager für den Impeller angeordnet, wobei das Fluid im Betrieb der Nassläuferpumpe durch das Lager hin- durchströmt. Das Lager ist den vorhergehenden Ausführungen entsprechend als kombiniertes Axial-Radiailager zur radialen sowie zur einseitigen axialen Lagerung des Impeilers ausgebildet, um ein Widerlager für die von dem Stator auf den Impeller ausgeübte magnetische Anziehungskraft zu bilden.
Durch die Anordnung des Lagers an dem Ende der Einlassleitung und die konstruk- tive Ausbildung des Lagers als kombiniertes Axial-Radiallager wird eine besonders kompakte Bauweise der Nassläuferpumpe ermöglicht, insbesondere eine besonders geringe Bauhöhe sowie eine besonders lange Lebensdauer des Lagers, da das durch das Lager strömende Fluid den Verschleiß des Lagers reduzieren kann. Nach Ausführungsformen der Erfindung wird eine Nassläuferpumpe geschaffen, bei welcher eine Einlass!eitung für das Fluid durch den Stator, den Spalttopf und das Lager für den Impeller hindurch verläuft. Eine solche Geometrie wird durch die Ausbildung des Motors als Axialflussmotor ermöglicht und hat insbesondere den Vorteil, einer besonders kompakten Bauweise der Nassläuferpumpe, das heißt einer gerin- gen Bauhöhe, verbunden mit einer hohen Leistungsdichte.
Ausführungsformen der Erfindung sind ferner besonders vorteilhaft, da das Lager gleichzeitig als Dichtung an dem Übergang zwischen der Sog- und der Druckseite der Nassläuferpumpe wirkt. Aufgrund der relativ kleinen Spaltmasse und der gerän- gen Toleranzen des Lagers kommt es nur zu geringen Leckageverlusten. Weiter können insbesondere in axialer Richtung große Kräfte aufgrund der Anziehung von Stator- und Rotormagneten entstehen, die zu einem hohen Verschleiß in einem Gleitlager führen könnten. Ein Wälzlager zeichnet sich hingegen durch eine geringe Reibung hauptsächlich in Form von Rollreibung aus, während die Reibung in einem Magnetlager idealerweise vollständig verschwindet, so dass der Verschleiß beider Lagertypen gegenüber einem Gleitlager reduziert ist. Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird das Axiallager gemäß der vorhergehenden Ausführungen durch Lagerschalen, welche Laufflächen zur Aufnahme von Wälzkörpern aufweisen, sowie Wälzkörpern gebildet. Hierbei ist eine erste Lagerschale an dem lmpeller befestigt, während eine zweite Lagerschale an dem Spalttopf befestigt ist. Die Wälzkörper befinden sich in dem von den Laufflächen der Lagerschalen umschriebenen Raum.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Axiallager gemäß der vorhergehenden Ausführungen durch Magnetringe gebildet, welche eine Magneti- sierung aufweisen, die bewirkt, dass sich die Magnetringe im in der Nassläuferpumpe montierten Zustand in axialer Richtung abstoßen. Hierbei ist ein erster Magnetring an dem lmpeller und ein zweiter Magnetring an dem Spalttopf befestigt.
Ausführungsformen der Erfindung sind besonders vorteilhaft, da durch den Axial- flussmotor auf den lmpeller eine magnetische Anziehungskraft in Richtung auf den Stator ausgeübt wird, sodass der lmpeller nur einseitig gelagert zu werden braucht. Dies vereinfacht den Aufbau und reduziert weiter die erforderliche Bauhöhe der Nassläuferpumpe. Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird das Gleitlager impellerseitig durch die äußere Mantelfläche der ersten Lagerschale bzw. des ersten Magnetrings, sowie die Mantelfläche des Spalttopfs gebildet. Spalttopfseitig wird das Gleitlager durch die innere Mantelfläche der zweiten Lagerschale bzw. des zweiten Magnetrings und die Mantelfläche des Impellers gebildet.
Ausführungsformen sind besonders vorteilhaft, da die Lagerschalen bzw. Magnetringe einerseits einen Teil des Gleitlagers und andererseits einen Teil des Axiaila- gers darstellen. Es handelt sich also um ein Hybridlager, welches ein sehr kompaktes und gleichzeitig langlebiges und robustes Lager für eine Nassläuferpumpe dar- stellt.
Um die Haltbarkeit des Lagers weiter zu steigern, sind nach einer Ausführungsform der Erfindung die Mantelflächen und/oder die Laufflächen der Lagerschalen und /oder die Wälzkörper mit Siliziumcarbid (SiC) und /oder Diamond-Like-Carbon (DLC) und/oder Silizium-dotierten DLC beschichtet.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird das Lager durch einen Feindrahtfilter vor dem Eindringen von Partikeln in das Lager geschützt. Hierdurch wird das Lager vor Beschädigungen durch Partikel, welche im Medium mitgeführt werden könnten, geschützt.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt der Einlass des Fluids durch eine Zentralöffnung des Spaittopfs. Insbesondere kann der Spalttopf einen Einlassstutzen ausbilden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist der Stator torusförm ig ausgebildet. Insbesondere kann der Stator eine ringförmige Statorzahnaufnahme aufweisen, an der Statorzähne angeordnet sind. Die Statorzähne können beispielsweise durch eine Klebung an der Statorzahnaufnahme befestigt sein.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung hat jeder der Statorzähne einen Aufnahmebereich für eine Spule. Am luftspaltseitigen Ende hat jeder der Statorzähne einen vergrößerten Querschnitt. Dies hat den Vorteil, dass das Magnetfeld in einem größeren Bereich innerhalb des Luftspalts annähernd homogen ist und so die in radialer Richtung schmäleren Rotormagnete völlig umschlingt, wodurch die Selbstzentrierung des impellers unterstützt wird, um hierdurch die Selbstzentrierung des Impeliers zu unterstützen. Unter„Luftspalt" wird hier der Abstand zwischen den En- den der Statorzähne und dem Rotor verstanden, auch wenn in diesem Spalt keine oder nicht nur Luft ist, wie z.B. das Fluid.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Leistungselektronik, welche zur Ansteuerung der Spulen des Stators dient, innerhalb des von dem Stator und dem Spalttopf umschriebenen Raum angeordnet, wie zum Beispiel auf einer ringförmigen Leiterplatte. Hierdurch kann die Bauhöhe der Nassläuferpumpe weiter verringert werden. Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird der Spalttopf durch eine ringförmige Scheibe gebildet, die in den Luftspalt zwischen dem Stator und dem Rotor hineinragt und welche den Trockenbereich der Nassläuferpumpe von dem Nassbereich trennt. Die ringförmige Scheibe hat eine Zentralöffnung, an welcher der Einlassstut- zen angeordnet ist, der durch das Zentrum des Stators hindurch verläuft. An dem scheibenseitigen Endbereich des Einlassstutzens ist das Lager für den Impeller angeordnet, durch welches das Fluid in den Nassbereich einströmt, nachdem es den Trockenbereich durch die Einlassleitung hindurch durchströmt hat. Die Scheibe und der Einlassstutzen können einstückig ausgebildet sein, insbesondere als Kunststoff- spritzgussteil. Insbesondere kann der Spalttopf als Kunstoffteil (z.B. aus
PPS/GFK/CFK) oder als nicht-magnetisches metallisches Teil ausgebildet sein.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird der Rotor durch ein permanentmagnetisches Material, nämlich Samarium-Cobalt (SmCo) gebildet. Dies ist in mehrfacher Hinsicht vorteilhaft:
- Samarium-Cobalt kann bei hohen Temperaturen eingesetzt werden, ohne dass die Remanenz der Magnetisierung leidet. Aufgrund dessen kann das Fluid eine Temperatur von zum Beispiei bis zu 200°C haben.
- Samarium-Cobalt besitzt exzellente Korrosionseigenschaften und kann mit einem einfachen oder ohne Korrosionsschutz direkt dem Fluid ausgesetzt werden. - Da eine Kapselung zum Beispiel in Edelstahl von Samarium-Cobalt zum Korrosionsschutz nicht erforderlich ist, kann das magnetische Material am äußersten Rand der Peripherie des Impellers bzw. der Antriebsscheibe angeordnet sein, sodass das permanentmagnetische Material mit einem maximalen Radius positioniert werden kann.
Das den Rotor bildende permanentmagnetische Material kann dabei in Form von mehreren einzelnen flachen Dauermagneten an der Peripherie des Impellers angeordnet sein oder in Form eines einzigen magnetischen Rings mit multipolarer Magnetisierung. Insbesondere können die Magnete bzw. der magnetische Ring unmit- telbar an der Peripherie des Impellers oder über eine Antriebsscheibe an dem Im- peller befestigt sein.
Im Weiteren werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Figur 2 eine Schnittansicht der Vorrichtung aus Figur 1 mit einem Filterelement,
Figur 3 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Nassläuferpumpe
Figur 4a eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Spalttopfs, Figur 4b eine Draufsicht auf den Spalttopf gemäß Figur 4a,
Figur 5a eine Seitenansicht eines einzelnen Statorzahns,
Figur 5b eine Frontansicht des Statorzahns gemäß Figur 5a,
Figur 5c eine perspektivische Ansicht des Statorzahns gemäß Figur 5a,
Figur 6a eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des Stators, Figur 6b eine Schnittansicht des Stators gemäß Figur 6a,
Figur 7a eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des Rotors,
Figur 7b eine Schnittansicht des Rotors gemäß Figur 7a, und
Figur 8 eine Schnittansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Nassläuferpumpe. Im Weiteren werden Elemente der nachfolgenden Ausführungsformen, die einander entsprechen oder identisch sind, jeweils mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100 mit einem ersten Bauteil 02 und einem zweiten Bauteil 104. Das zweite Bauteil 104 hat eine Öffnung 106, in welche das erste Bauteil 102 hineinragt. Innerhalb der Öffnung 106 befindet sich eine Lagerung für das erste Bauteil 102, welche in der Art eines Axialkugellagers aus einer ersten Lagerschaie 110, einer zweiten Lagerschale 112 sowie einer Anzahl von kugelförmigen Wälzkörpern 1 14 besteht. Dabei ist die erste Lagerschale 1 10 an dem ersten Bauteil 102 wenigstens axial abgestützt, während die zweite Lagerschale 112 an dem zweiten Bauteil 104 wenigstens axial abgestützt ist. Diese axialen Abstützungen liegen einander in Richtung der vorgesehenen Last gegenüber und schließen das zu deren Aufnahme vorgesehene Lager dementspre- chend ein. Die Lagerschalen 112 und 1 10 haben Laufflächen, welche zur Aufnahme der Wälzkörper 1 14 geeignet sind. Insbesondere weisen beide Laufflächen gleichartige Rillen auf, in den die Wälzkörper 114 geführt sind. Eine oder beide Lagerschalen 1 12 und 1 0 können über die erwähnte axiale Abstützung hinaus an den Bauteilen 102 bzw. 104 zusätzlich radial oder sogar vollständig festgelegt sein. Eine radiale Festlegung kann für die Lagerschale 112 durch eine genaue Passung zwischen deren Außenmantelfiäche und der aufnehmenden Bohrung in dem zweiten Bauteil ausgestaltet sein. Eine radiale Festlegung kann für die Lagerschale 110 durch eine genaue Passung zwischen deren Innenmantelfläche und dem zylindrischen Ansatz an dem ersten Bauteil 102 bewerkstelligt sein. Eine vollständige Fest- legung, d.h. eine Festlegung gegenüber jeglicher Bewegung, kann beispielsweise durch Aufkleben, Verschrauben, Aufschrumpfen oder Festpressen bewerkstelligt sein.
Die Wälzkörper 114 befinden sich in dem von den Laufiächen der Lagerschalen 1 12 und 110 umschriebenem Raum, sodass die Kombination aus Lagerschalen 1 10 und 1 12 sowie Wälzkörpern 114 ein in axialer Richtung einseitig belastbares Wälzlager darstellen. Durch diese Art der Lagerung ist das erste Bauteil 102 um eine Achse 108 in dem Bauteil 104 drehbar gelagert. Die Achse 108 stellt in der in Figur 1 dar- gestellten Ausführungsform gleichzeitig die Symmetrieachse der Vorrichtung 100 dar. Am unteren Ende des ersten Bauteils 02 befindet sich ein Transmissionselement 1 18. Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass auf das erste Bauteil 02 eine Kraft in Richtung des zweiten Bauteils 104 ungefähr entlang der Achse 108 wirkt. Eine solche axiale Kraft kann beispielsweise durch die magnetische Anziehungskraft einer Rotor-Stator-Anordnung entstehen oder durch die Gewichtskraft der Bauteile gegeben sein. Die axiale Kraft wird in der Vorrichtung 00 durch das axiale Wälzlager bestehend aus den Lagerschalen 1 10 und 1 12 sowie den Wälzkörpern 1 14 kompensiert.
Das erste Bauteil 102 hat, wie in Figur 1 dargestellt, ebenfalls eine Öffnung, durch welche ein Fluid hindurchbefördert werden kann. Ist das Transmissionselement 1 18 als Antrieb beispielsweise in Form einer Turbinenanordnung ausgelegt, so wirkt auf das erste Bauteil 102 in dem Fall, dass ein Fluid, beispielsweise Luft, nach oben durch die Kombination von Transmissionselement 1 18 und erstem Bauteil hindurchströmt, ein Drehmoment auf das erste Bauteil 102. Durch die Lagerung des ersten Bauteils 102 in dem zweiten Bauteil 104 mittels eines Wälzlagers kann sich somit Bauteil 102 gegenüber Bauteil 104 drehen, wobei die Reibungsverluste durch die Verwendung eines Wälzlagers gering gehalten werden. Neben einem Drehmoment auf das erste Bauteil 102, bewirkt der Durchfluss des Fluids durch das Transmissionselement 1 18 weiter eine Kraft in axialer Richtung nach oben auf das erste Bauteil 102. Daher ist die zuvor beschriebene einseitige axiale Lagerung des ersten Bauteil 102 in dem zweiten Bauteil 104 ausreichend.
Neben axialen Kräften und Drehmomenten können unter anderem aufgrund der Drehbewegung des ersten Bauteils 102 auch radiale Kräfte entstehen. Eine Ursache hierfür können beispielsweise Unwuchten im ersten Bauteil 02 sein, welche insbesondere für Anwendungen mit hoher Drehzahl wie beispielsweise der zuvor genannten Turbinenanwendung, zu großen Radialkräften führen können. Diese werden in der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform durch Gleitlager kompensiert, welche durch Gieitflächen 1 16 zwischen den ersten und zweiten Lagerschalen und den ersten und zweiten Bauteilen gebildet werden. So besteht eine Gleitfläche 116 zwischen der äußeren Mantelfläche der ersten Lagerschale 110 und der inneren Mantelfläche der Öffnung 106 des zweiten Bauteils 104 und eine weitere Gleitfläche 1 16 zwischen der inneren Mantelfläche der zweiten Lagerschale 2 und der äußeren Mantelfläche des ersten Bauteils 102.
Insbesondere bei Verwendung von genormter oder standardisierter AxialwäizSager mit identischen Außendurchmessern an beiden Lagerschalen 1 10, 1 12 kann das beschriebene Gleitlager durch ein geringes Übermaß der Aufnahmebohrung in dem zweiten Bauteil 104 ausgebildet werden. Wird dabei eine zylindrische Gestalt der Aufnahmebohrung beibehalten, kann sich die aufgrund des Übermaßes lose Lager- schale 1 12 im Betrieb in einer radialen Richtung auf die als Gleitlagerzapfen dienende Lagerschale 1 10 ausrichten. Dadurch kann eine außermittige Lage der Lagerschale 1 10 ausgeglichen werden mit dem Ergebnis eines mittigen optimalen Laufs der Wälzkörper in den Rillen der Lagerschalen 1 10, 1 12. Eine außermittige Lage kann beispielsweise aufgrund einer radialen Last in einer Richtung auftreten, die wegen der hydrodynamischen Effekte den Gleitlagerspalt auf einer Seite verengt. Stünde die Lagerschale 112 in der Aufnahmebohrung des zweiten Teils 104 exakt mittig fest, ergäbe sich durch die außermittige Stellung des Gleitlagers eine radiale Belastung des Axiallagers mit den bekannten nachteiligen Folgen für das Tragbild und die Abnutzung der Laufflächen der Lagerschalen 110, 12. Insbesondere das in der Zeichnung schematisch dargestellte Axialkugellager ist gegenüber radialer Belastung und radialer Fehlstellung bekanntermaßen sehr empfindlich. Wegen der fest vorgegebenen Rillen in den Lagerschalen resultiert eine radiale Fehl- Stellung in einem Tragbiid, das anstelle eines Rings zwei gegenüberliegenden mehr oder weniger lange Sicheln zeigt. Dadurch wird die effektiv zur Abstützung der Last genutzte Anzahl an Kugeln in nachteiligsten Fall auf eine oder zwei herabgesetzt. Dies ergibt jedenfalls eine unvorteilhafte ungleichmäßige Abnutzung. In einem gravierenderen Fall können Wälzkörper und/oder die Laufflächen auch schon bei einer Belastung unterhalb der vorgeschriebenen Grenzwerte beschädigt oder zerstört werden. Um die Reibung innerhalb des Gleitlagers möglichst gering zu halten, können die Gleitflächen 116 beispielsweise mit Siiiziumcarbid (SiC) und/oder Diamond like Carbon (DLC) und/oder Silizium dotierten DLC beschichtet werden. Analog ist es möglich, die Wälzkörper sowie die Laufflächen der Lagerschaien zu beschichten.
Die Figur 2 zeigt wie Figur 1 eine Vorrichtung 100, wobei die Flussrichtung 122 des Fluids durch die Vorrichtung gegenüber voriger Beschreibung umgekehrt ist und von oben nach unten erfolgt. Eine solche Fiussrichtung 122 ist beispielsweise dann gegeben, wenn das Transmissionselement 1 18 einen Abtrieb darstellt, also bei- spielsweise in Form eines Impel!ers ausgeführt ist. Die Rotation des ersten Bauteils 102 muss in diesem Fall durch einen externen Antrieb wie beispielsweise einen Axialfiussmotor sichergestellt werden (nicht dargestellt in Figur 2).
Gegenüber der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung 100 besteht zwischen der zwei- ten Lagerschale 112 und der Mantelfläche des ersten Bauteils 02 ein Spalt 120, welcher in Figur 2 übertrieben dargestellt ist. Durch diesen Spalt kann ein Fluid, welches durch die Vorrichtung 100 befördert wird, in das Wälz- und Gleitlager eindringen. Dies ist insbesondere dann wünschenswert, wenn das Fluid Eigenschaften aufweist, die es als Schmiermittel qualifizieren. Um zu vermeiden, dass mit dem Fluid mitgeführte Partikel in das Lager eindringen, befindet sich oberhalb der zweiten Lagerschale 1 2 ein Filterelement 124, welches den Spalt 120 abdeckt. Bei dem Filterelement 124 kann es sich beispielsweise um einen Feindrahtfilter handeln. Durch dieses Filterelement 124 können all jene Partikel aus dem Fluid herausgefiltert werden, welche eine verstärkte Abnutzung oder gar Zerstörung des Lagers ver- Ursachen könnten. Das Filtereiement 124 wird durch einen Klemmring 126, welcher in einer Ausnehmung 128 eingebracht ist, in seiner Position fixiert. Wie zuvor bereits erwähnt, ist der Spalt 120 in Figur 2 übertrieben dargestellt.
Tatsächlich sollte sich die Breite des Spalts 120 in einem Bereich von etwa 50 - 100 pm bewegen. So kann einerseits das Fluid in das Lager eindringen, während andererseits das obere Gleitlager zwischen der zweiten Lagerschale 12 und der Mantelfläche des ersten Bauteils 02 bestehen bleibt. Durch ein Eindringen des Fluids in das Lager ist es möglich, dass sich in den Gleitlagern Flüssigkeitsreibung ein- stellt, das Gleitlager also als hydrodynamisches Gleitlager funktioniert. Dies hat den Vorteil, dass sich die Reibung und damit der Verschleiß des Lagers weiter reduziert.
Die Figur 3 zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemä- ßen Nassläuferpumpe 200, Die Nassfäuferpumpe 200 hat eine Motorabdeckung 202, die eine kreisförmige Stirnseite 204 aufweist. Im Zentrum der Stirnseite 204 befindet sich eine Öffnung 206, welche zum Einströmen eines Fluids 208 vorgesehen ist. Die Motorabdeckung 202 dient zur Abdeckung eines Stators 210. Der Stator 210 hat eine Statorzahnaufnahme 212, die ringförmig ausgebildet ist und an der Statorzähne 214 kreisförmig angeordnet sind. Auf jeden der Statorzähne ist eine Spule aufgewickelt. Der Stator sowie die Statorzähne 214 werden mit Bezug auf die Figuren 5 und 6 näher erläutert.
Die verschiedenen Spulen der Statorzähne 214 sind mit einer Leistungselektronik (nicht dargestellt) elektrisch verbunden, weiche zur Ansteuerung der Spulen dient. Der Rotor des Axialflussmotors wird bei der hier betrachteten Ausführungsform durch ein permanentmagnetisches Material gebildet, welches hier in Form einzelner Permanentmagnete 220 auf einem Ring 222 angeordnet ist (vergleiche Figur 7).
Die Permanentmagnete 220 haben eine Magnetisierung in axia!er Richtung, sodass sich der magnetische Fluss zwischen den Enden 224 der Statorzähne 214 und den Permanentmagneten 220 über einen Luftspalt, der zwischen den Enden 224 und den Permanentmagneten 220 besteht, ebenfalls in axialer Richtung der Nassläuferpumpe 200 erstreckt. Aufgrund dessen wird eine magnetische Anziehungskraft, welche von dem Stator 210 auf die Permanentmagnete 220, und damit auf einen Impeller 226 der Nassläuferpumpe 200 ausgeübt.
In den Luftspalt zwischen den Enden 224 der Statorzähne 214 und den Permanentmagneten 220 ragt eine Scheibe 228 eines Spa!ttopfs 216 (siehe Figuren 4a, b). Durch den Spalttopf 216 und den Stator 210 wird ein Raum umschrieben, in dem die Leistungselektronik angeordnet sein kann, wie zum Beispiel auf einer ringförmigen Platine, deren äußerer Radius durch die Ausnehmungen 230 und deren innerer Radius durch die Wandung des Einlassstutzens 232 begrenzt ist. Diese Platine kann die verschiedenen elektrischen und elektronischen Komponenten zur Realisierung der Leistungselektronik tragen. Da diese in dem Trockenbereich der Nassläuferpumpe 200 angeordnet ist, ist eine besondere Kapselung der Leistungselektronik nicht unbedingt erforderlich.
Die Nassiäuferpumpe 200 hat eine erste Gehäusehälfte 238 und eine zweite Gehäusehälfte 240, durch welche das Gehäuse der Nassiäuferpumpe 200 gebildet wird. Die Gehäusehälfte 238 hat in ihrem Zentrum eine Öffnung. Der Spalttopf 216 ist an der Außenseite der Gehäusehälfte 238 befestigt, wie zum Beispiel durch Schraubverbindungen an einem ringförmigen Befestigungsbereich 242 der Gehäusehälfte 238.
Der Impe!ler 226 befindet sich zwischen den Gehäusehälften 238 und 240. An dem Impeller 226 ist der Rotor dadurch ausgebildet, dass der Ring 222 mit den Perma- nentmagneten 220 über eine Antriebscheibe 244 mit dem Impeller 226, zum Beispiel durch Schrauben, verbunden ist. Nach einer alternativen Ausführungsform können die Permanentmagnete 220 auch unmittelbar an dem Impeller 226 angeordnet sein. Ferner können die Permanentmagnete 220 zwischen dem Ring 222 und der Antriebsscheibe 244 angeordnet sein.
Der Impeller 226 ist durch eine Kombination aus Gleit- und Wälzlager in der Nassiäuferpumpe gelagert. In der hier gezeigten Ausführungsform ist das Wälzlager als Kugellager ausgebildet. Es ist allerdings auch die Verwendung anderer Varianten von Wälzlagern, wie beispielsweise Rollenlager, Kegellager, Nadellager oder ähnli- ehern denkbar.
Das Wälzlager wird durch zwei Lagerschalen 252 und 250 gebildet, welche Laufflä¬ chen zur Aufnahme von Wälzkörpern 254 aufweisen. Hierbei ist die untere Lager- schale 250 am Impeller 226 befestigt, während die obere Lagerschale 252 am Spalttopf befestigt ist. Die Lagerschalen können hierbei auf die entsprechenden Bauteile beispielsweise aufgeklebt, aufgeschrumpft, aufgepresst, oder auch festgeschraubt sein. Die Wälzkörper befinden sich in dem Zwischenraum zwischen den Lagerschalen, welcher durch die Laufflächen der Lagerschalen umschrieben wird. Sind für den Betrieb der Pumpe hohe Drehzahlen des lmpellers vorgesehen, können die Wälzkörper durch einen Käfig miteinander verbunden werden um die Stabilität des Lagers zu erhöhen. Das Gleitlager wird durch eine obere Gleitlagerfläche 256 zwischen der oberen Lagerschale 252 und der Mantelfläche des lmpellers 226, sowie durch eine untere Gieitlagerfläche 258 zwischen der unteren Lagerschale 250 und dem Spalttopf 216 gebildet. Insbesondere an der Lagerfläche 256 hat das Gleitlager ein geringes Lagerspiel, wodurch ein Teil des Fluids 208 in das Wälzlager eindringen kann. Durch ein Eindringen des geförderten Fluid in das Wälzlager kann das Wälzlager zusätzlich geschmiert werden.
Das Lagerspiel, welches als ringförmige Öffnung angesehen werden kann, wird bevorzugt durch einen Feindrahtfilter 260 geschützt, um Fremdkörper, welche im ge- förderten Fluid enthalten sein können, vom Lagerbereich fernzuhalten. Der Feindrahtfilter 260 wird durch einen Klemmring 262 arretiert.
Durch eine entsprechend genaue Fertigung kann das Lagerspiel an den Gleitlagerflächen sehr klein gehalten werden, vorzugsweise im Bereich unter 0, mm. Hier- durch wird vermieden, dass grobe Partikel, welche im Fluid 208 enthalten sein können in das Wälzlager eindringen und die Laufflächen der Lagerschalen oder die Wälzkörper beschädigen. Zudem dient dieser enge hydrodynamische Spalt als Dichtfläche zwischen Sog- und Druckseite der Pumpe, wodurch Leckageeffekte, die üblicherweise auftreten, wenn der Impeller sich klassisch an einer Welle befestigt befindet und nicht über die Sogseite gelagert ist, vermieden werden können.
Um die Langlebigkeit des Lagers weiter zu erhöhen ist es möglich die Laufflächen der Lagerschalen 250 und 252 und/oder die Wälzkörper 254 und/oder die Gleitla- gerfiächen 256 und 258 mit SiC, DLC oder Silizium-dotierten DLC zu beschichten. Als Alternative sind auch Keramik- bzw. Kunststofflager denkbar, die in wässrigen Medien reibungsarm und ohne Korrosionsgefahr einsetzbar sind. Das zuvor beschriebene Lager lagert den Impeller 226 mit einem axialen Freiheitsgrad, da auf den Impeller 226 über die Permanentmagnete 220 eine magnetische Anziehungskraft in axialer Richtung auf den Stator 210 hin ausgeübt wird, sodass die axiale Position des Impellers 226 ebenfalls bestimmt ist. Das Lager ist hierbei so ausgebildet, dass es einseitig in axialer Richtung als ein Widerlager zur Aufnahme der magnetischen Anziehungskraft funktioniert.
Die magnetische Anziehungskraft des Stators 210 hat ferner - unter Rotation - einen selbstzentrierenden Effekt auf den Impeller 226, was die Beanspruchung des radialen Gleitlagers reduziert.
Die beiden Gehäusehälften 238 und 240 werden durch Schrauben oder Klebstoff 242 miteinander verbunden.
Auf diese Art und Weise wird ein Auslass 246 für das Fluid 208 gebildet.
Ausführungsformen der Erfindung sind besonders vorteilhaft, da das Fluid 208 sta- torseitig einströmt, und zwar durch den Stator hindurch. Aufgrund des Axiaiflussmo- tors ist ferner nur eine einseitige Lagerung des Impellers ohne jegliche Rotorwelle erforderlich, was insgesamt eine besonders kompakte Bauform mit hoher Leis- tungsdichte ermöglicht.
Die Figur 4a zeigt eine Schnittansicht des Spalttopfs 216. Der Spalttopf 216 hat eine Scheibe 228, welche in den Luftspalt zwischen den Enden 224 der Statorzähne 214 und den Permanentmagneten 220 ragt. Die Scheibe 228 hat Ausnehmungen 230, die zur Aufnahme der Enden der Statorzähne 214 dienen (vergleiche Figur 4b). Die zwischen den Ausnehmungen liegenden Verstrebungen steigern die mechanische Stabilität des Motoraufbaus und ermöglichen eine möglichst geringe Materialdicke und somit einen minimalen Luftspait. Beispielsweise beträgt die Wandstärke des Spalttopfes 216 in den Ausnehmungen 230 zwischen 0,7mm u. 0,2mm. Eine solche geringe Wandstärke verkleinert den Luftspalt, was wiederum den Wirkungsgrad und die Leistung bei gleichbleibendem Einsatz einer gewissen Menge Seltener Erden-Magnete erhöht. Hierdurch wird die mechanische Stabilität des Motoraufbaus verbessert.
Die Scheibe 228 hat eine axiale Öffnung, auf der ein Einlassstutzen 232 angeordnet ist. Der Einlassstutzen 232 ragt im montierten Zustand der Nassläuferpumpe 200 (vergleiche Figur 3) durch den Stator 210 und die Öffnung 206 der Motorabdeckung 202 hindurch, sodass über den Einlassstutzen 232 das Fluid 208 einströmen kann.
An dem Einlassstutzen 232 sind in einem axialen Abstand von der Scheibe 228 zwei Befestigungsbereiche 234 und 236 angeordnet. An dem Befestigungsbereich 14 wird die Motorabdeckung 202 zum Beispiel durch Schraubverbindungen befestigt. Der Stator 210 wird zwischen der Motorabdeckung 202 und der Scheibe 228 in dem Befestigungsbereich 234 befestigt, beispielsweise durch Schraubverbindungen, wobei die Enden 224 der Statorzähne 214 in den Ausnehmungen 230 stehen und dort z.B. formschlüssig gehalten werden.
Die Befestigungsbereiche 234 und 236 können zum Beispiel ringförmig ausgebildet sein, und Innengewinde zur Ausbildung von Schraubverbindungen zur Befestigung der Motorabdeckung 202 und des Stators 210 aufweisen, welche entsprechende Löcher zum Durchführen der Schrauben haben. Gleichzeitig dient die tubusförmige Fortsetzung des Spalttopfes mit nach oben scheibenförmiger Ausprägung auch zur Zentrierung des Statorrückschlussringes, d.h. der Statorzahnaufnahme 212
Die Figur 4b zeigt eine Draufsicht auf den Spalttopf 216, durch dessen Einlassstut- zen 232 das Fluid einströmen kann.
Die Figur 5a zeigt eine Frontansicht eines der Statorzähne 224 gemäß der Ausführungsform nach Figur 3. Der Aufnahmebereich 218 des Statorzahns 224 dient zur Aufnahme von mehreren Wicklungen einer Spule, die von der Leistungselektronik der Platine angesteuert wird.
Der Aufnahmebereich 218 des Statorzahns 214 wird luftspaltseitig durch das En- de 224 des Statorzahns 214 abgeschlossen, welches einen im Vergleich zu dem Aufnahmebereich 218 vergrößerten Querschnitt hat. Dieser vergrößerte Querschnitt hat den Vorteil, dass das Magnetfeld in dem Luftspalt entsprechend aufgeweitet wird und in einem größeren räumlichen Bereich näherungsweise homogen ist. Hierdurch wird die Selbstzentrierung des Impeilers 226 (vergleiche Figur 3) unterstützt, da die Permanentmagnete 220 des Rotors eine in radialer Richtung geringere Breite aufweisen als die Statorflussbreite.
Die Fig. 5a zeigt exemplarisch einen der Permanentmagnete 220, so wie er auf dem Impeller relativ zu dem Statorzahn 214 angeordent ist. In radialer Richtung ist der Permanentmagnet 220 kürzer als die Erstreckung des Endes 224 des Statorzahns 214 in radialer Richtung, so dass der Statorzahn über den Permanentmagnet 220 hinausragt. Beispielsweise ist der Permanentmagnet 220 mittig unter dem Aufnahmebereich 218 positioniert. Der Statorzahn 214 hat in seinem oberen Bereich eine schlitzförmige Ausnehmung 248, die zur Befestigung des Statorzahns 214 an der Statorzahnaufnahme 212 dient (vergleiche Figur 6).
Die Figur 5b zeigt den Statorzahn 214 in einer Frontansicht und die Figur 5c in einer perspektivischen Ansicht.
Die Figur 6a zeigt eine Draufsicht des Stators 210 mit der ringförmigen Statorzahnaufnahme 212, die in ihrem Zentrum eine Öffnung hat, durch weiche der Einlassstutzen 232 hindurch verläuft (vergleiche Figur 3). An der Peripherie der Statorzah- naufnahme 212 sind die Statorzähne 214 mit ihren Ausnehmungen 248 befestigt. Dies kann dadurch erfolgen, dass die Ausnehmung 248 und/oder die Statorzahnaufnahme 212 als Klebeflächen dienen, um den Statorzahn 214 mit seiner Aus- nehmung 248 an den Rand der Statorzahnaufnahme 212 zu kleben. Die Figur 6b zeigt eine entsprechende Schnittansicht.
Die Figur 7a zeigt eine Draufsicht auf den Rotor mit den Permanentmagneten 220, die auf dem Ring 222 angeordnet sind. Vorzugsweise bestehen die Permanentmagnete 220 aus Samarium-Cobait, was verschiedene Vorteile hat:
- Samarium-Cobait kann bei relativ hohen Temperaturen eingesetzt werden, ohne dass die Remanenz leidet; insbesondere kann das Fluid 208 eine Tem- peratur von bis zu 200°C haben.
- Aufgrund seiner exzellenten Korrosionseigenschaften kann Samarium-Cobait ohne Beschichtung und ohne Kapselung dem Fluid 208 ausgesetzt werden. - Da keine Kapselung der Permanentmagnete 220 erforderlich äst, können diese mit einem maximalen Abstand von der Rotationsachse positioniert werden, sodass sich ein maximales Drehmoment und eine maximale Motorleistung bei einer gegebenen Menge von magnetischem Werkstoff ergibt. Alternativ können auch andere Werkstoffe für die Permanentmagnete 220 eingesetzt werden, wie zum Beispiel Neodym-Eisen-Bor.
Die Figur 7b zeigt eine Schnittansicht des Rotors bestehend aus dem Ring 222 und den Permanentmagneten 220.
Die Figur 8 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Nassläuferpumpe 300. Gegenüber der in Figur 3 dargestellten Nassläuferpumpe 200 unterscheidet sie sich im Wesentlichen durch eine andere Geometrie und andere Abmessungen des Gehäuses 304, sowie der Motorabdeckung 316. Dies ist dadurch bedingt, dass die Rotormagnete 306 nun nicht mehr auf einer Antriebsscheibe 244, sondern direkt auf dem Impeiler 302 befestigt sind. Damit der Abstand zwischen dem unteren Ende der Statorzähne 312 und den Rotormagneten weiterhin möglichst gering ist, sind die Statorzähne 312 in ihrer vertikalen Ausdehnung verlängert worden. Eine Folge hiervon ist, dass der Spalttopf 322 mit Ansaugstutzen 318 eine andere Form erhalten hat. Die Statorzahnaufnahme 314 hat sich gegenüber der Statorzahnaufnahme 212 der Nassläuferpumpe 200 nicht verändert.
Ein weiterer Unterschied der Nassläuferpumpe 300 gegenüber der zuvor beschrie- ben Nassiäuferpumpe 200 besteht in der Lagerung des Impellers 302 in dem Spalttopf 322. Anstelle eines Wälzlagers, bestehend aus den Lagerschalen 250 und 252, sowie den Wälzkörpern 254, ist der Impeller 302 der Nassiäuferpumpe 300 in axialer Richtung durch zwei magnetische Ringe gelagert, welche so magnetisiert sind, dass sie sich in montiertem Zustand in axialer Richtung abstoßen. Dabei ist ein un- terer Magnetring 308 an dem Impeller 302 befestigt, während ein oberer Magnetring 310 an dem Spalttopf befestigt ist. Die Magnetringe können analog zu den Lagerschalen 250 und 252 der Nassiäuferpumpe 200 durch Aufkleben, Verschrauben, Aufschrumpfen, Festpressen oder andere Befestigungsverfahren befestigt werden. Die magnetischen Ringe 308 und 310 bestehen aus Permanentmagneten, wie beispielsweise Neodym-Eisen-Bor (NdFeB) oder Samarium-Cobalt (SmCo) und sind metallisch vollstädig luft- und wasserdicht gekapselt. Die Kapselung kann hierbei beispielsweise durch Laser- oder Reibschweißen der Umkapselungsbestandteile erfolgen. Eine bevorzugte Ausführung der Umkapselungsbestandteile ist, dass die Umkapselung alier sich nicht zugewandten Seiten aus nicht-magnetischem Metall, wie beispielsweise Edelstahl besteht, während die aufgeschweißte Deckplatte, also die beiden sich zugewandten Seiten, aus weichmagnetischem Material besteht. Hierdurch wird der magnetische Fluss im Bereich der Deckplatten verstärkt. Die Dicke der Kapselung kann beispielsweise zwischen 1 mm und 2mm betragen. Der impe!lerseitig aufgepresste magnetische Ring 308 ist analog zur unteren Lagerschale 250 der Nassiäuferpumpe 200 so gefertigt, dass sich zwischen der äußeren Mantelfläche des magnetischen Rings 308 und der inneren Mantelfläche des Spalttopfs 322 ein hydrodynamischer Spalt ausbildet, der auch als Dichtspalt fungiert.
Die Magnetringe 308 und 310 sind bevorzugt so magnetisiert und ausgerichtet, dass die abstoßende Wirkung zwischen den Magnetringen näherungsweise proportional zum Quadrat des Abstands zwischen den Magnetringen ist. Dabei ist die Stärke der Magnetringe 308 und 310 bevorzugt so ausgelegt, dass sich im Ruhezustand der Nassläuferpumpe 300 ein Gleichgewicht zwischen der attraktiven Kraft zwischen Rotormagneten 306 und Statorzähnen 312 und der repulsiven Kraft zwischen den Magnetringen 308 und 310 einstellt. Hierdurch entsteht im Ruhezustand vorzugsweise ein Luftspalt zwischen dem unteren Ende der Statorzähne 3 2 und den Rotormagneten 306 von etwa 1 mm, während sich zwischen den Magnetringen 308 und 310 ein Luftspalt von 3mm Breite einstellt. Die magnetische Feldstärke, verursacht durch die Magnetringe 308 und 310 ist also stärker dimensioniert als die Feldstärke zwischen Rotormagneten 306 und Statorzähnen 312.
Bei zunehmender Drehzahl und damit steigender Leistung der Nassläuferpumpe 300 steigt der Differenzdruck zwischen der Sog- und Druckseite der Nassläuferpumpe 300 und damit die Anpresskraft des Impellers 302 nach oben, in Richtung auf den Ansaugstutzen 318 hin. Analog steigt auch die Anpresskraft auf die sich abstoßenden Magnetringe 308 und 310, sodass sich sowohl der Luftspalt zwischen den Magnetringen 308 und 310, als auch der Luftspalt zwischen den Rotormagneten 306 und den Statorzähnen 312 reduziert. Die Reduktion der Luftspalte setzt sich fort, bis ein neues Gleichgewicht zwischen Anpressdruck, attraktiver Kraft zwischen Rotormagneten 306 und Statorzähnen 312 und repulsiver Kraft zwischen den Mag- netringen 308 und 310 eingestellt hat.
Um ein Aufsetzen des Rotors auf statische Komponenten der Nassläuferpumpe 300 zu vermeiden, kann die Leistungsgrenze der Nassläuferpumpe so bemessen werden, dass der Luftspalt zwischen den Rotormagneten 306 und den Statorzähnen 312 eine Breite von 0,2mm nicht unterschreitet. Zusätzlich können auf dem Rotor Sicherheitsgleitflächen 320 angebracht sein, die beispielsweise 0,2mm nach oben über die Rotormagnete 306 hinausragen. Diese können im Falle einer Überschreitung der zuvor genannten Leistungsgrenze den Rotor an dem Spalttopf 322 abstützen und eine Beschädigung des Impellers 302 oder der Rotormagnete 306 vermei- den.
Durch eine Reduktion des Luftspalts zwischen den Rotormagneten 306 und den Statorzähnen 312 bei zunehmender Druckleistung steigt die Kopplung zwischen Rotormagneten 306 und Statorzähnen 312 aufgrund der steigenden, magnetischen Flussdichte. Dies führt effektiv zu einer Leistungssteigerung und damit zu einem erhöhten Wirkungsgrad der Nassläuferpumpe 300.
Bezugszeichenliste
100 Vorrichtung
5 102 Erstes Bauteil
104 Zweites Bauteil
106 Öffnung
108 Achse
110 Erste Lagerschale
10 112 Zweite Lagerschale
114 Wälzkörper
116 Gleitlagerfläche
118 Transmissionselement
120 Spalt
15 122 Flussrichtung
124 Filterelement
126 Klemmring
128 Ausnehmung
200 Nassiä uferpumpe
20 202 Motorabdeckung
204 Stirnseite
206 Öffnung
208 Fluid
210 Stator
25 212 Statorzahnaufnahme
214 Statorzahn
216 Spalttopf
218 Aufnahmebereich
220 Permanentmagnet
30 222 Ring
224 Ende
226 Impeller
228 Scheibe 230 Ausnehmung
232 Einlassstutzen
234 Befestigungsbereich
236 Befestigungsbereich
238 Gehäusehälfte
240 Gehäusehälfte
242 Befestigungsbereich
244 Antriebsscheibe
246 Auslass
248 Ausnehmung
250 untere Lagerschale
252 obere Lagerschale
254 Wälzkörper
256 obere Gleitlagerfläche
258 untere Gleitlagerfläche
260 Feindrahtfilter
262 Klemmring
300 Nassläuferpumpe
302 Impeller
304 Pumpengehäuse
306 Rotormagnete
308 unterer Magnetring
310 oberer Magnetring
312 Statorzahn
314 Statorzahnaufnahme
316 Motorabdeckung
318 Ansaugstutzen
320 Sicherheitsgleitfläche
322 Spalttopf

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Vorrichtung (100; 200) mit einem ersten (102; 226) und zweiten Bauteil (104; 2 6), wobei das zweite Bauteil eine Öffnung (106) beinhaltet, wobei das erste Bauteil in radialer Richtung sowie einseitig in axialer Richtung in der Öffnung des zweiten Bauteils um eine Achse (108; 208) des ersten Bauteils drehbar gelagert ist, wobei die Vorrichtung so ausgebildet ist, dass ein Fluid in axialer Richtung durch die Öffnung des zweiten Bauteils fließen kann, wobei die Vorrichtung weiter mindestens zwei Lagerschalen (110, 1 12; 250, 252), sowie Wälzkörper (1 14; 254) umfasst, wobei eine erste der Lagerschalen (1 10; 250) an dem ersten Bauteil und eine zweite der Lagerschalen (112; 252) an dem zweiten Bauteil axial abgestützt ist, wobei die Wälzkörper sich in dem von den Laufflächen der beiden Lagerschalen umschriebenen Raum befinden, wodurch ein in axialer Richtung einseitig belastbares Wälzlager zur axialen Lagerung des ersten Bauteils in dem zweiten Bauteil gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gleitlager (1 16; 258) zur radialen Lagerung des ersten Bauteils an dem zweiten Bauteil durch eine insbesondere zylindrische Oberfläche des ersten Bauteils und eine Innenmantelfläche der zweiten Lagerschale, und/oder durch eine insbesondere zylindrische Oberfläche der Öffnung des zweiten Bauteils und eine Außenmantelfläche der ersten Lagerschale gebildet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die erste und/oder zweite Lagerschale (1 10, 112; 250, 252) an dem ersten bzw. zweiten Bauteil (102, 104; 226, 216) befestigt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch , wobei das Gleitlager (116; 258) an genau einer Lagerschaie (1 0, 1 12; 250, 252) gebildet wird und die andere Lagerschale in einer radialen Übermaßpassung zu dem axial abstützenden Bauteil ( 02, 104; 226, 216) radial verlagerbar ist, um einer außermittigen Betriebsstellung des Gleitlagers (1 16; 258) zu folgen und dadurch die koaxiale Ausrichtung der Lagerschalen zueinander zu erhalten.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Lagerschalen (1 10, 112; 250, 252) zusammen mit den Wälzkörpern (1 14; 254) ein radial nicht einstellbares Axiallager und insbesondere ein Axialkugellager, ein Kegelrolienlager oder ein konisches Axialnadellager bilden.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Lagerschalen zusammen mit den Wälzkörpern ein radial einstellbares Axiallager und insbesondere ein ebenes Axialnadellager oder ein ebenes Axialrol!enlager bilden.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, weiterhin aufweisend einen Partikelfilter (124; 260), der an einer der den Laufflächen des Wälzlagers abgewandten Seite der Lagerschalen angeordnet und insbesondere als Feindrahtfilter ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Laufflächen und/oder die Mantelflächen (1 16; 258) der Lagerschalen und/oder die Wälzkörper mit Siliziumcarbid (SiC) und/oder diamond like carbon (DLC) und/oder Silizium-dotierten DLC beschichtet sind.
8. Vorrichtung (300) mit einem ersten Bauteil (322) und zweiten Bauteil (302), wobei das zweite Bauteil eine Öffnung beinhaltet, wobei das erste Bauteil in radialer Richtung sowie einseitig in axialer Richtung in der Öffnung des zweiten Bauteils um eine Achse des ersten Bauteils drehbar gelagert ist, wobei die Vorrichtung so ausgebildet ist, dass ein Fluid in axialer Richtung durch die Öffnung des zweiten Bauteils fließen kann, wobei die Vorrichtung weiter mindestens zwei magnetische Ringe (308, 310) umfasst, wobei ein erster der magnetischen Ringe an dem ersten Bauteil und ein zweiter der magnetischen Ringe an dem zweiten Bauteil axia! abgestützt ist, wobei die Magnetisierung der magnetischen Ringe so gestaltet ist, dass sie sich in axialer Richtung abstoßen, wodurch ein in axialer Richtung einseitig belastbares Magnetlager zur axialen Lagerung des ersten Bauteils in dem zweiten Bauteil gebil- det wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gleitlager zur radialen Lagerung des ersten Bauteils an dem zweiten Bauteil durch eine insbesondere zylindrische Oberfläche des ersten Bauteils und eine Innenmantelfläche der zweiten Lagerschale, und/oder durch eine insbesondere zylindrische Ober- fläche der Öffnung des zweiten Bauteils und eine Außenmantelfläche des ersten magnetischen Rings gebildet wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der erste und/oder zweite magnetische Ring (308, 310) an dem ersten bzw. zweiten Bauteil (322, 302) befestigt ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, mit einem Partikelfilter, wobei der Partikelfilter an einer der dem Inneren des Lagers abgewandten Seite der magnetischen Ringe angeordnet und insbesondere als Feindrahtfilter ausgebildet ist. 1 1.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 und 9, wobei die Mantelflächen der magnetischen Ringe mit Siliziumcarbid (SiC) und/oder diamond like carbon (DLC) und/oder Silizium-dotierten DLC beschichtet sind.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das radiale Lagerspiel so angepasst ist, dass es sich bei dem Gleitlager um ein hydrodynamisches Gleitlager handelt.
13. Als Turbine ausgestaltete Vorrichtung nach einem Ansprüche 1 bis 12, wobei es sich bei dem ersten Bauteil um eine Anordnung von Schaufelrädern han- delt.
14. Als Werkzeugmaschine ausgestaltete Vorrichtung nach einem Ansprüche 1 bis 12, wobei es sich bei dem ersten Bauteil um eine Spindel handelt.
15. Als Dentalturbine ausgestaltete Vorrichtung nach einem Ansprüche 1 bis 12, wobei es sich bei dem ersten Bauteil um eine Anordnung von Schaufelrädern handelt und wobei es sich bei dem Fluid um Luft handelt.
16. Als Nassläuferpumpe (200; 300) ausgestaltete Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das erste Bauteil durch einen im Nassbereich liegenden Impeller (226; 302) und das zweite Bauteil durch einen im
Trockenbereich liegenden Spalttopf (2 6; 322) gegeben sind, wobei an dem Spalttopf (216) ein Stator (210) angeordnet ist, der mit einem an dem
Impeller angeordneten Rotor (220, 322) den magnetischen Teil eines Axialflussmotors bildet, wobei eine Einlassleitung (232; 318) für ein durch den Impeller zu förderndes Fluid (208) in axialer Richtung durch den
Spalttopf und den Stator hindurch verläuft, und wobei das in axialer Richtung einseitig belastbare Wälz- bzw. Magnetlager axiai um ein Ende der
Einiassleitung herum angeordnet und dazu ausgebildet ist, die von dem Stator (210) auf den Rotor (220; 306) im Betrieb ausgeübte magnetische Anziehungskraft abzustützen.
17. Nassläuferpumpe (200; 300) nach Anspruch 16, wobei die Einiassleitung zumindest durch einen an dem Spalttopf (216) ausgebildeten Einlassstutzen (232) und durch das Lager gebildet wird.
18. Nassläuferpumpe (200) nach Anspruch 17, wobei der Spalttopf eine Scheibe (228) aufweist, die in den Luftspalt des Axialflussmotors ragt, und der Spalttopf (216) einstückig ausgebildet ist, insbesondere als Formteil.
19. Nassläuferpumpe (200; 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 18, wobei der Stator (210) durch eine ringförmige Statorzahnaufnahme (212) gebildet wird, entlang deren Umfang Statorzähne (214) befestigt sind.
20. Nassläuferpumpe (200; 300) nach Anspruch 19, wobei die Statorzahn aufnähme (212) mit den Statorzähnen beklebt ist.
21. Nassläuferpumpe (200) nach Anspruch 18 oder 19, wobei jeder der Statorzähne (214) einen in axialer Richtung verlaufenden Aufnahmebereich (218) für eine Spule aufweist, wobei der Aufnahmebereich durch ein luftspaltseiti- ges Ende (224) des betreffenden Statorzahns begrenzt ist, wobei das luft- spaltseitige Ende des Statorzahns eine Stirnfläche aufweist, welche größer ist als der Querschnitt des Aufnahmebereichs.
22. Nassläuferpumpe (200; 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 21 , mit einer Leistungselektronik zur Ansteuerung des Stators (210), wobei die Leistungselektronik im Inneren des zwischen dem Stator und dem Spalttopf (216) umschriebenen Raums angeordnet ist.
23. Nassläuferpumpe (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 bis
26, wobei der Spalttopf (216) eine Scheibe (228) aufweist, die in den Luftspalt hineinragt, wobei die Scheibe eine Zentralöffnung aufweist, auf der ein Einlassstutzen (232) zum Einlass des Fluids ausgebildet ist, wobei ein Endbereich des Einlassstutzens einen Teil des Lagers aufnimmt.
24. assläuferpumpe (200; 300) nach Anspruch 23, wobei die Scheibe entlang ihres Umfangs Ausnehmungen (230) zur Aufnahme der luftspaltseitigen Enden der Statorzähne aufweist.
25. Nassläuferpumpe (200; 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 24, wobei der Rotor Samarium-Cobalt (SmCo) beinhaltet.
26. Nassläuferpumpe (200; 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16bis 25, wobei der Rotor durch mehrere an der Peripherie des Impellers angeordnete Permanentmagnete (220; 306) oder durch einen magnetischen Ring mit multipotarer Magnetisierung gebildet wird.
27. Nassläuferpumpe (200; 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 26, wobei durch das Lager eine Dichtung gebildet wird.
28. Nassläuferpumpe (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16bis
27, wobei die Permanentmagnete (220) in radialer Richtung kürzer sind als die Enden (224) der Statorzähne (214).
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