專利名稱：用于泵機組的驅動電機的套管的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于泵機組的驅動電機的套管(Spaltrohr)，以及制造該套管的方法。這種泵機組，例如，可以是供熱循環泵機組。
背景技術：
這種泵機組的驅動電機一般采用濕式電動機。其中，套管設置在定子空間和轉子 空間之間，將充滿液體的轉子空間與干燥的定子空間分開。迄今為止，這種套管大多數都是 由金屬制成的。這種金屬套管的缺點在于它損害了定子和轉子之間的磁場。基于上述原因， 優選使用電絕緣的套管，例如塑料套管。但是，塑料套管的問題在于，要確保在較高的泵壓 力下其具有所期望的抗壓強度。為此，套管必須具有一定的最小厚度。然而，隨著套管在徑 向上厚度的增加，定子和轉子之間的間距將加大，這將導致驅動電機的效率惡化。因此，本發明的目的在于提供一種改進的驅動電機的套管，使它能夠盡可能少的 影響定子和轉子之間的磁場；另外，套管能夠盡可能的薄，從而減小定子和轉子之間的距 罔。具有權利要求1所述特征的套管，以及具有權利要求11所述特征的套管的制造方 法，實現了上述目的。附屬權利要求、說明書以及附圖給出了本發明的優選實施例。
發明內容
根據本發明的套管的至少一部分由塑料制成。優選使用抗壓強的材料制造所述的 塑料，即使用能確保套管的機械強度的材料制造塑料。在塑料中可以使用強化元素，特別是 纖維，而這種強化元素同樣是由塑料或其他適用的材料制造。因此也可以將塑料復合材料 作為塑料使用。另外，可以優選在套管的內側和外側涂覆金屬層，從而形成密封套管。根據本發明，至少套管中的一部分塑料通過分布在塑料中的一根根纖維得到強 化。這種單獨的纖維是指隨機分布在塑料中的纖維，而不是相互連接成紡織品的纖維。這 種纖維可以在加工，即注塑之前與塑料混合，從而通過注塑來加工由塑料和纖維組成的混 合物，也就是將這種混合物制成套管的形狀。如果纖維也隨機地，優選均勻地分布在整個塑 料中，然而這并不意味著它們是隨機取向的。根據本發明，在套管的至少一層中的纖維限定 為沿相對于定子縱軸的圓周方向分布。因此，所述單獨的纖維在塑料的這一層中沿圓周方 向或定子縱軸線的切線方向伸展。特別在套管的區域當中，纖維基本上圍繞套管的縱軸線 形成圓柱形。在這一區域中，纖維的周向分布的優點在于，套管因此通過纖維特別沿圓周方 向得到了強化。在這個方向，纖維可以克服作用于套管內側的壓力，即給予材料必需的抗拉 強度以承受這樣的壓力。還有一種可能，即纖維沿徑向越過套管的整個厚度并以上述方法 限定沿圓周方向分布。但是，套管也有可能沿徑向看被設計成多層的，并且以上述方法分布 的纖維只出現在一層或個別幾層中。在其他層中的纖維或是限定沿其他方向分布，或是隨 機分布。在壁厚較小時，套管通過纖維分布可以實現較大的強度。
所述纖維可以例如是碳纖維、玻璃纖維、金屬纖維或芳綸纖維，但也可以例如是自 然纖維，如麻、棉花或蠶絲。優選套管的塑料具有至少兩個相互毗連的層，其中，纖維在一層中沿周向分布，在 第二個毗連的層中沿著與套管的縱軸線相關的軸向分布。所述的兩個層沿徑向看是上下重 疊放置和彼此毗連的。所述的層在套管的圓柱形部分伸展，因此同樣以圓柱形的形狀重疊 放置。如果套管在軸向端部呈鍋底狀，即具有封閉的底部，則根據本發明，纖維在那里可以 在至少一層中沿圓周方向伸展。對于被設計為多層的情況，纖維可以至少在下一層中在底 部沿徑向伸展。而位于套管圓周部件中的纖維則正是在這一層中沿軸向伸展。通過由此所 引起的在兩個相互毗連的層中纖維的交叉分布，不僅沿軸向，還沿圓周方向，或在底部不僅 沿圓周方向，還沿徑向實現了套管的強化。接下來，優選塑料具有至少三層，其中，纖維在中間層沿周向分布，纖維在毗連的 外層以上述的方法沿軸向分布。在套管有底部的情況下，相應的在底部兩個外層中纖維沿 徑向分布，而在中間層纖維則沿圓周方向分布。因此，優選建立外層、邊緣層和具有較小層 厚的中間層。由此就可以在圓周方向實現更大的強化。根據另一個優選的實施方式，套管在至少一個軸向端部設計為開口的，并且在那 里具有徑向向外的凸緣，其中，至少在塑料的一層中的纖維相對于套管的縱軸線徑向分布 在凸緣中。通過所述的凸緣，套管以后可以固定在定子殼體上，或者與定子殼體產生深度的 接觸，以便于相對轉子空間密封定子空間。通過纖維在凸緣中的徑向分布，凸緣沿徑向被強 化，從而可以特別沿此方向發送或接受力。可以選擇或附加另一種可能，在凸緣的一部分或 一層中，纖維沿切線或周向分布。根據本發明的另一個特別的實施方式，套管具有由預應力材料構成的外覆蓋層和 由塑料構成的內覆蓋層，塑料通過分布在其中的單獨的纖維得到強化，其中，在內覆蓋層的 至少一層中的纖維利用上述的方法限定為沿相對于定子縱軸線的圓周方向分布。由預應力 材料構成的外覆蓋層為套管和較小的壁厚提供了額外的強度。特別在套管的圓柱形部分 中，通過外覆蓋層可以產生周向拉應力，也可能產生軸向拉應力，拉應力用于抵消內覆蓋層 中的壓應力和徑向向內作用于內覆蓋層上的壓力。通過這樣的設置可以相互防止內覆蓋層 和外覆蓋層的脫落。此外，所述的壓力反作用于來自內部作用于套管上的流體壓力。也可 以防止由于外覆蓋層的預應力而在內覆蓋層出現裂紋，并因此提高了套管的緊密度。所述材料的預應力可以通過有彈性可伸展的材料來實現，在注入內覆蓋層的塑料 之前或期間對這種材料進行拉伸。由于所述材料在基于彈性而拉伸后將趨于再次回到起始 位置，因此在與內覆蓋層連接后將在材料中得到所希望的應力。經過足夠大的拉伸，當內覆 蓋層的材料經冷卻而收縮后也可以保持這種應力。另外，在注入內覆蓋層的塑料材料之前 和期間，對外覆蓋層的材料的拉伸可以選擇為，使得這種拉伸具有與固化時內覆蓋層的塑 料材料的收縮相比較大的值。通過這種方法，也可以在內覆蓋層的塑料固化后保持外覆蓋 層材料的預應力。利用上述方法，將在內覆蓋層的塑料中纖維的分布與預張的外覆蓋層的設置相結 合，可以生產出特別牢固同時特別薄的套管。 根據另一種優選的實施方式，在套管的塑料中澆注支架或支架保持件 (Lagerhalter)，支架用于安放轉子，支架保持件用于接收安放轉子的支架。通過這方法可以簡化泵機組的裝配，因為支架或用于安放支架的支架保持件可以在生產套管時直接限制 性定位或固定在套管中。支架和支架保持件優選用具有大于套管塑料的硬度和/或剛度的 材料制成，尤其用金屬制成。因此，支架或支架保持件能夠具有必需的強度，以確保無磨損 的安放。 接下來優選為支架或支架保持件的至少一個與套管的塑料相接觸的表面配備表 面結構，特別是宏觀結構(Makro-Strukturierung)或微觀結構(Mikro-Strukturierung)。 這種結構能夠更好地與塑料接觸或接合。理想狀態下可以在塑料和支架或支架保持件之間 實現形式配合的接合，其中，塑料與表面上的結構接合。通過相應的粗糙化處理也可以實 現塑料材料在表面較好的粘附。這種結構或者如Mikro-結構一樣設計的非常小，或者如 Makro-結構一樣設計的非常大。Makro-結構可以例如通過支架的圓錐形設計來實現，或者 以其他的方法通過形成底切來實現宏觀結構。所以支架或支架保持件的部件可以設計為， 使得它們可以被塑料從后面抓住。在表面可以特別的形成凸起、凹陷和/或孔。例如可以通過加工產生這種結構。表 面也可以利用激光束或電子束處理成這種類型，以形成凹陷或凸起，這導致與周圍的塑料 相互連接。根據一種優選的實施方式，在支架或支架保持件中構成槽口或通道，槽口或通道 沿平行于套管縱軸線的方向在支架或支架保持件的軸向長度上伸展。槽口用于使套管內部 的液體可以在周圍沖刷支架或支架保持件。由此可以實現，使所有的部件通過環繞流動的 液體保持在同樣的溫度，從而避免熱應力。另一方面，可以通過環繞流動的液體使支架冷 卻。必要時液體還可以用于潤滑支架。此外，本發明涉及一種制造用于泵機組的驅動電機的套管的方法，特別是用于制 造以上所述的套管的方法。按照根據本發明的方法，套管的至少一部分是由塑料用注塑法制成，其中，為了強 化的目的，塑料在被注塑之前與單獨的纖維混合。此時，纖維優選均勻地分布在塑料材料 中。隨后，其中分布有纖維的液態塑料被引入或注入注塑模具中。注塑模具限定了待制造 的套管的形狀。在引入塑料期間和/或之后，注塑模具的內部成型件相對于注塑模具的外 部成型件旋轉。此時，旋轉是圍繞待成型的套管的縱軸線發生的。可以在注入塑料期間已 經開始旋轉。也可能最初開始旋轉是在注入塑料之后，即優選在注入塑料之后直接開始旋 轉。在此，外部成型件和內部成型件之間的旋轉發生在時間間隔內，此時塑料至少還不是完 全固化的。通過內部成型件和外部成型件的相對旋轉，可以在塑料中實現已限定的纖維分 布。在此，通過旋轉還將實現纖維沿旋轉方向，即沿圓周方向或沿套管縱軸線的切線方向的 分布。通過這種纖維的分布將提高塑料沿此方向的抗拉強度。因此，總體上可以形成既堅 固同時又較薄的套管。關于這種設計方案的優點也請參考前面的描述。 根據噴射過程和內、外成型件之間旋轉的變化以及對二者的控制，有可能在塑料 中將超過整個徑向厚度的纖維以公知的方法限定為沿圓周方向定向或形成不同的層，在這 些層中纖維指向不同的方向。也就是說，在多個沿徑向相互疊加的層中，纖維可能僅在一個 或個別層中通過旋轉沿圓周方向分布。液態塑料優選沿平行于待制造的套管的縱軸線的軸向流入注塑模具的部件中，這 個部件成型或限定了套管的環繞壁。由此可以實現，使塑料從軸向端部注入。然而，也可能將塑料注入套管中間，使塑料沿軸向以相反的方向流動。通過塑料沿軸向流入，首先可以實 現與塑料交融的單獨的纖維的相應的軸向分布。
隨后，通過所描述的內部成型件相對于外部成型件的旋轉可以實現，將部分或全 部纖維的方向從軸向分布改為沿相對于套管縱軸線的周向分布或切線方向分布。隨著流程 參數的調整，能夠在固化期間在注入的塑料中形成多個層。特別能夠在成型件的壁上形成 至少一層，在這一層中，如果塑料固化，則纖維保持沿軸向分布。這種現象的發生是因為塑 料首先在位于內部成型件和外部成型件之間的套管的邊緣區域，也就是所毗連的成型件的 壁上固化。而在與成型件的壁隔開的下一個成型區域中，塑料保持較長的液態性或可流動 性，從而通過成型件的相對旋轉實現纖維的周向分布。優選形成第二個以后固化的層，其中 纖維沿圓周方向分布。通過纖維在不同的層中不同的分布，可以通過纖維在不同的方向實 現對套管有利的強化。相對于任意分布的纖維，將因此而實現套管的有利的強度，尤其在套 管的堅固性不變或更高時可以確保一種較薄套管的設計方案。根據一種特殊的實施方式可以實現塑料材料的三層結構，其中，在兩個位于外側 且面對成型件的邊緣層中，通過注入過程獲得纖維的軸向分布，并通過固化過程保持所獲 得的結果。在位于兩個邊緣層中間的中部區域，通過成型件的相對旋轉產生纖維的周向定 向。因此，優選中間區域沿徑向具有的厚度大于邊緣區域，使得沿圓周方向的強化大于沿軸 向的強化。優選中間區域的厚度為沿徑向的塑料整體厚度的40%或更多，優選大于60%。根據另一種優選的實施方式，在液態塑料被引入注塑模具之前，支架或支架保持 件嵌入注塑模具中已限定好的位置。在接下來注入塑料期間，塑料環繞支架或支架保持件 流過，使得支架或支架保持件被牢固地澆注在套管中。優選將支架或支架保持件嵌入注塑模具的凹槽中，特別在注塑模具的內部成型件 上。因此，凹槽可以被設置和設計為，將支架保持在限定的位置，從而使支架在澆鑄的套管 中被包含在塑料中并保持在限定的位置。優選將支架或支架保持件嵌入位于內部成型件上的凹槽中，并在引入液態塑料期 間，通過塑料的壓力將支架或支架保持件附著在成型件的至少一個表面上。通過這種方 法可以確保支架不從限定的位置移動離開。此外，可以實現支架和成型件之間的力配合 (Kraftschluss)，使得例如在成型件旋轉時，與成型件力配合地附著在一起的支架或支架 保持件圍繞待制造套管的縱軸旋轉。這種在表面上附著的另一個優點是，可以實現密封的 附著，并由此可以防止塑料進入支架或支架保持件和成型件表面之間的區域。嵌入注塑模具之前，在支架或支架保持件的至少一個與塑料接觸的表面上，相宜 地形成一種結構，優選宏觀結構或微觀結構。可以利用上面根據套管所描述的方法生成這 種結構。按照一種根據本發明的方法的特殊實施方式，在引入液態塑料之前，在注塑模具 中嵌入預制材料覆蓋層，其中，液態塑料因此優選被引入到注塑模具內部成型件和預制材 料覆蓋層之間。這導致材料覆蓋層在關閉注塑模具之前就已經被嵌入注塑模具中，從而在 注入液態塑料以及液態塑料固化后，使得材料覆蓋層與所注入的塑料材料緊密地連接在一 起。所述材料覆蓋層優選形成待制造套管的外部材料覆蓋層，為此塑料被注入位于材料覆 蓋層與內部成型件之間的空間內。材料覆蓋層可以由例如纖維形成附加的強化元素。材料 覆蓋層優選紡織品。在這里的纖維可以使用例如熱后可塑性纖維、碳纖維、玻璃纖維、金屬 纖維和/或芳綸纖維，或者其他的合適的纖維。此外也可以使用自然纖維，如麻、棉花或蠶絲。特別優選預制材料覆蓋層是有彈性的并且是可伸展的，并在注入塑料時使預制材料覆蓋層伸展。通過這種方法可以在塑料處于固化狀態時實現外部材料覆蓋層的預應力。 在外部材料覆蓋層中的預應力導致指向內部的壓力，并使外部覆蓋層與內部覆蓋層保持緊 密的接觸。這加強了套管的強度。關于這種方案的其他優點請參考上面地描述。在注入塑料時優選使外部覆蓋層有較大的拉伸，使得所述的拉伸在塑料固化時超 過后面的塑料的收縮。通過這種方法也可以在套管處于固化狀態時保持外部材料覆蓋層的 拉伸，由此引起公知的預應力。根據另一種優選的實施方式，可以對注塑模具的部件加熱。所述部件，例如，可以 是內部成型件和/或外部成型件。通過對成型件的加熱，可以使塑料的邊緣層變暖或放慢 邊緣層的冷卻，從而可以延緩所述邊緣層的固化。通過這種方法，也可以在邊緣層中使纖維 通過成型件的相互旋轉沿圓周方向定向。因此可以在整個塑料材料中從徑向厚度方向看， 纖維是沿圓周方向定向。也可以完全形成邊緣層，其中，正如上面所描述的那樣，纖維沿軸 向定向。根據本方法的另一種特殊的實施方式，用于形成套管的注塑模具具有間隙，用于 在待制造套管的開口的端部上形成其自身沿徑向伸展的凸緣。在注入注塑模具并因此也注 入所述間隙的塑料固化期間，會對注塑模具的至少一個限定所述間隙的壁施加壓力，所述 壓力指向與限定所述間隙的壁相對的間隙的壁。也就是說，間隙在它的寬度內會通過壁的 相向移動而變窄。為此，模具優選具有位于外部成型件對面的底板，底板被外部成型件隔 開，用以限定形成凸緣的間隙。在塑料固化期間，底板向外部成型件移動，使得間隙變小。這 種方法的優點特別在于，如果間隙具有較大的寬度，則作為位于外部成型件和內部成型件 之間的間隙限定了待制造套管的環繞壁。通過這種方法能夠制造具有非常薄的環繞壁的套 管，但是這種套管在它的開口的端部的凸緣具有較大的材料厚度。通過對塑造凸緣的間隙 的壁施加壓力或者通過在固化期間減小間隙的寬度，可以防止在固化期間，由于塑料的收 縮而在這一寬度內形成收縮腔或類似的凹洞。
以下將結合附圖對本發明做進一步詳細的描述。圖1示出了本發明的套管注塑模具示意圖；圖2示出了在本發明的套管中纖維的分布；圖3示出了設置在注塑模具上的外部紡織品覆蓋層的示意圖；圖4示出了已嵌入紡織品覆蓋層的封閉的注塑模具的示意圖；圖5a到圖5d示出了本發明的第二種實施方式的套管注塑模具示意圖；圖6a到圖6c示出了本發明的一種優選實施方式的套管應力分布；圖7示出了本發明的另一種實施方式的套管噴鑄過程示意圖；圖8示出了本發明的另一種實施方式的套管注塑模具示意圖；圖9示出了根據圖8制造出的套管在注塑模具中截面圖；圖IOa到圖IOb示出了具有支架的支架保持件的設計方案；圖11示出了一種根據本發明制造的套管截面圖；以及
圖12示出了本發明另一種實施方式的套管截面圖。
具體實施例方式首先，根據圖Ia到圖Id說明本發明的套管的制造步驟。圖Ia示出了用于制造套 管的注塑模具的內部成型件2或內核2。內部成型件2限定了待制造套管的內部空間的形 狀。此外，第一軸向端面4限定了待制造套管的底部內側。這種套管在一端的軸向端部上 形成封閉的底部，即呈鍋底狀。與所述被封閉的端部相對的套管的軸向端部設計為開口狀， 并且這個端部以后將被安裝在泵的殼體上。為了使套管的軸向端部形成這種開口，將內部 成型件2的、與端面4相對的一端安裝在底板6上。通常，底板6朝著待制造套管或內部成 型件2的縱軸線Z的徑向向外延伸。在軸向端面4上設計有用于插入支架10的中間凹槽 8，如圖Id所示。以后在套管中支架10用于安裝設置在套管中的轉子的轉子軸。如果僅描 述了支架10，則應當這樣理解，用同樣的方法也可以在凹槽8中插入支架保持件作為支架 10的替代。然后，將支架安裝在支架保持架上。在將支架10插入凹槽8后，用外部成型件12封閉注塑模具。外部成型件12在其內部具有凹槽14，用于限定待制造套管的輪廓。在注塑模具封閉狀態下，外部成型件12的 凹槽14壁與內部成型件2的外壁之間形成與待制造套管的形狀相吻合的間隙16。底板6 和外部成型件12之間也形成間隙18，該間隙18從間隙16出發，以環形或凸緣形沿著相對 于縱軸線Z的徑向延伸。間隙18用于在套管22的軸向開口端部上形成凸緣20，如圖Id所
7J\ ο內部成型件2與環形底板6不是緊密地連接在一起，而是設置在底板6的圓形凹槽中，使底板6和內部成型件2之間形成環形的間隙24。環形間隙24 —方面用于排除間隙 16的空氣，另一方面它可以使內部成型件2圍繞縱軸線Z沿箭頭A的方向相對于外部成型 件12以及底板6旋轉。為了注塑套管，液態塑料材料沿縱軸線Z的方向被注入到注射通道26。該注射通道26正對著內部成型件2的軸向端面4，即正對著凹槽8，沿縱軸線Z與間隙16的中心部 位貫通。因此，在注入液態塑料時，首先直接擠壓所設置的支架10，并將支架10固定在凹槽 8中，或者將遠離注射通道26的支架10的端面與凹槽8的底部密封地附著在一起。接下來，液態塑料進一步通過間隙16流入環形間隙24，以及徑向伸展的間隙18。根據本發明，在注入注塑模具中的塑料中添加單獨的纖維，纖維優選均勻地分布在塑料中。在注入塑料期間或直接在注入塑料之后，內部成型件2將沿箭頭A的方向圍繞 縱軸線Z旋轉，此時外部成型件12和底板6固定地保持不變。據此可以實現纖維的特別定 向，稍后將參照圖2對此加以說明。圖Id示出了完成了的套管22，其中支架10被澆注在套管中。此時支架10被由塑料材料制成的環28圍繞，環28優選嵌接在支架10表面上的結構中。在與支架10相對的 開口端部29上，設計有沿圓周方向，即沿徑向向外伸展的套管的凸緣20。參照圖2a到圖 2c，下面對通過內部成型件2的旋轉所實現的纖維在塑料中的分布做進一步的說明。圖2a示出了套管22的底部27的俯視示意圖。圖2b示出了套管22的底部27和環繞壁30之間的連接區的界面。圖2c示出了環繞壁30的截面示意圖。纖維32以限定的 方式布置在壁的塑料中。在所示出的舉例中，從縱軸線Z的徑向看，在塑料材料中設計了三個重疊的層34、35和36。所述的層相應地沿軸向相疊地位于底部27中。層34和層36形 成了朝向注塑模具的壁的邊緣層。這意味著，層34與位于外部成型件12中的凹槽14的內 壁毗連，而層36則與內部成型件的外側毗連。在所述兩個外層34和36中，纖維在注入塑 料時沿塑料材料的流向指向注塑模具中的間隙16。這意味著，離開注射通道26后，所述的 流向在底部27中首先基本上是沿著徑向方向，而在環繞壁30中則是沿著與縱軸線Z相關 的軸向方向。因為邊緣區域34和36首先固化，所以停留在那里的纖維維持沿流向的分布。 層35與內部成型件2和外部成型件12的壁呈最寬的間隔，在層35中的固化稍后開始。通 過內部成型件2相對外部成型件12的旋轉，使得纖維32在中間層35中沿與縱軸線Z相關 的圓周方向定向。通過纖維32的這種分布，套管可以獲得較大的強度。尤其中間層可以設 計的特別厚，例如，總計超過整體厚度的40%，優選超過整體厚度的60%，以致于大部分纖 維沿圓周方向定向，并沿圓周方向提高了套管的強度。在圖2b所示出的實施方式中，邊緣 層34和邊緣層36被設計的相對較厚，優選將邊緣層34和邊緣層36如前面所述的那樣設計的較薄，從而出現較厚的中間層35，如圖2c所示。在以上示出的實施例中設置有兩個具有軸向分布纖維的邊緣層34和36。但是通 過相應的參數調整，特別通過對內部成型件2和/或外部成型件12的加熱，也可能只形成 一層或沒有形成這種邊緣層34和36。另外，在注入之后和注入期間，位于注塑模具的壁附 近的塑料必須首先保持是可流動的，從而可以通過內部成型件2和外部成型件12的旋轉實 現纖維的圓周分布。例如，如果在內部成型件2的表面上對內部成型件2加熱，也可以在層 36中實現纖維32的圓周分布。相應的，如果在凹槽14中的外部成型件12的內壁上對外部 成型件12加熱，也可以在層34中實現纖維32的圓周分布。如果在塑料注入期間旋轉已經 發生，也可能放棄加熱。前面已經說過，可以轉動內部成型件。相應的也能夠轉動外部成型件12。它只取 決于兩個部分的相對運動。在注入塑料時壓迫支架10并將支架10緊密地保持在凹槽8中，由此將實現，支架 10與內部成型件2共同旋轉或轉動。圖3示出了具有已插入的支架10和底板6的內部成型件2。如圖3所示，由可編 織的纖維材料40構成的外覆蓋層38戴在內部成型件2上。因此外覆蓋層38基本上已經 具有待制造套管的形狀。這意味著，外覆蓋層38基本被設計為鍋狀的并具有封閉端部42。 在底部或在封閉端部42中設計有開口 44，如圖5所示，以后通過開口 44，液態塑料被注入 注塑模具中。在對面的開放性軸向端部46上，外覆蓋層38具有徑向向外延伸的凸緣50，凸緣 50位于注塑模具的間隙18中并在以后強化了套管22的凸緣20。由紡織品構成的外覆蓋 層38用于套管的補充強化。例如，這里可以使用熱后可塑性紡織品，也可以使用由金屬纖 維、芳綸纖維、碳纖維或玻璃纖維構成的紡織品。圖4示出了具有嵌入的紡織品覆蓋層38的注塑模具的截面圖，紡織品覆蓋層38 定義了套管壁的外覆蓋層。此外，注塑模具符合圖Ic所示出的注塑模具。在圖4所示出的 實施例中，外覆蓋層38直接緊貼在外部成型件12的凹槽14的內壁上。塑料材料被注入位 于內部成型件2和外覆蓋層38之間的間隙16中，后面參照圖5將對此加以說明。上述過 程沿軸向或者通過內部成型件2的只能關鍵開口進行，或者通過如圖1所示的注入通道26進行，其中，注入通道26未在圖4中示出。如果在內部成型件2上設計有中間開口，優選將 內部成型件設計為由兩個部件組成，并且在一個固定的中間部件中設計有開口。內部成型 件的其他的面對外部成型件的部分設置為圍繞所述固定的中間部分可轉動的，并且可以以 所描述的方式相對于外部成型件12轉動。因此，通過固定的中間部分可以確保用于注入塑 料的開口不旋轉。 在內部成型件2中，具有支架10的支架保持件11插入前面的凹槽8中。可以看 出，在對著凹槽內壁的支架保持件11的圓周上形成以后將被塑料填滿的間隙，使得支架保 持件11被塑料成圓周狀地包圍。圖5a示出了具有插入支架10的內部成型件2的示意圖，其中支架10與圖Id所 示出的支架相符。在已做出的描述中曾以其為參照。此外，在圖5a的右邊示出了具有開口 44的外覆蓋層38。外覆蓋層38放在內部成型件2上。隨后外部成型件12放在內部成型 件2上，如圖5b所示。外覆蓋層38的材料是有彈性可伸展的材料。這可以通過相應的有 彈性的個別纖維的構造來實現，這些纖維制造了外覆蓋層38 ；或者通過外覆蓋層38的特殊 的紡織品設計方案實現。正如所看到的那樣，外覆蓋層38的厚度小于間隙16的寬度。覆 蓋層38嵌入間隙16，使得覆蓋層38至少緊貼在待成型的套管部分，尤其緊貼在待成型套管 的環繞壁30部分，而沒有緊貼在位于外部成型件12中的凹槽14的內壁上。因而在外覆蓋 層38和外部成型件12之間出現了間隙16b。但是同時外覆蓋層38在環繞壁的區域也不 緊貼在內部成型件2的壁上，從而在那里形成間隙16a。外覆蓋層38只通過設置了開口 44 的軸向端部緊貼圍繞凹槽14的內壁的注入通道26的開口。此外，正如在圖5b中所看到的，外覆蓋層38的圓周區域不完全設計為圓柱形，而 是從端面42開始與相對的軸向端部以角度a擴開。由此可以使外覆蓋層38在面向軸向端 部的底板6上沒有緊貼內部成型件2的外壁。因此通過環形間隙24可以排除空氣。正如根據圖Ic已經說明的那樣，作為其結果，如圖5c所示，液態塑料被注入注射 通道26，并在那里通過外覆蓋層38上的開口 44流入位于外覆蓋層38和內部成型件2之 間的間隙16。由此造成外覆蓋層38伸展，這導致間隙16a擴大而間隙16b消失，即外覆蓋 層38直接附著在外部成型件12中的凹槽14的內壁上。因此，外覆蓋層38特別沿著相對 于縱軸線Z的圓周方向延伸。外覆蓋層38的凸緣50位于底板6和外部成型件2之間的間 隙中。在注入塑料52期間和/或之后，內部成型件2相對于外部成型件12沿方向A圍繞 縱軸線Z轉動，如圖1所示。因此出現了前面所描述的纖維32的分布，其中纖維32與塑料 52混合。此外，外覆蓋層38相對于外部成型件12是抗扭的。就此而言，內部成型件2也 相對于外覆蓋層38旋轉。因此按照圖2所示，優選將外邊緣層34設計在外覆蓋層38的內 側。圖5d示出了按照圖5a到圖5c所描述的已生產完成的套管22。在套管22中尤其已經 在環繞壁30中存在特殊的應力分布，將根據圖6對此進行說明。如圖5d所示，凸緣20具有凸緣部件53，凸緣部件53沿徑向越過外覆蓋層38在 凸緣20上的擴張徑向向外延伸。只利用內覆蓋層的塑料52注塑凸緣部件53。為了在凸 緣20的所述部件中獲得足夠厚度的材料，尤其為了避免在固化時由于塑料52的收縮而出 現收縮腔，優選沿外部成型件12的方向對底板6施加壓力，這導致間隙18縮小。 如圖6c所示，塑料52構成內覆蓋層54，內覆蓋層54緊貼在外覆蓋層38的內壁 上。兩個覆蓋層38和54共同構成了套管22的環繞壁30。
在注入塑料52時，通過外覆蓋層38的拉伸將獲得預應力。根據圖6a，首先考慮外 覆蓋層38沒有拉伸的情況，即沒有預應力的情況。在圖6a中，上面是外覆蓋層38和由塑 料52形成的內覆蓋層54，外覆蓋層38和內覆蓋層54被描述為相互分開的。可以看到，在 固化時內覆蓋層54在外覆蓋層38的對面收縮。如果外覆蓋層38和內覆蓋層54如圖6a 中的6a下所示的那樣牢固地連接在一起，這會導致由于內覆蓋層54的收縮，使內覆蓋層釋 放出拉應力56，以及外覆蓋層38釋放出壓應力58。這將導致相互連接的外覆蓋層38和內 覆蓋層54會趨向彼此分開，或開裂(deleminieren)。圖6b示出了將外覆蓋層38設計為有彈性、可伸展的改進方案。在圖6b中，上面 首先概略示出了外覆蓋層38和內覆蓋層54在沒有相互連接的狀態下的情況。在圖6b中 的下面則示出了兩個覆蓋層38和54在連接狀態下的情況。在注入塑料52時，如上所述， 外覆蓋層38首先有彈性的拉伸或擴張。稍后，當塑料52在固化收縮時，外覆蓋層38會強 烈地伸展。如果塑料52現在固化并收縮，這意味著，外覆蓋層38保持一定的拉伸并由此而 保持一定的預應力。總之，由此可以實現，在內覆蓋層54在固化狀態下受到壓應力58時， 外覆蓋層38在固化狀態下受到拉應力56。所述的應力導致內覆蓋層54和外覆蓋層38沿 縱軸線Z的徑向相互擠壓并保持連接狀態。此外，通過發生在套管22內部的擠壓，拉應力 56可以反作用于外覆蓋層38。通過這些方法將提高套管22的穩定性，同時可以最低限度 地保持壁厚。此外，外覆蓋層38中的拉應力56可以抵抗在內覆蓋層54中的開裂，因此，可 以實現套管22的較大的密度。在圖5的實施例中，塑料通過注射通道52注入，注射通道52面對待制造套管的封 閉端部或底板27。圖7現在示出了一種實施方式的示意圖，其中，液態塑料52從相反的端 部注入。如圖7所示，按照圖5的描述，外覆蓋層38嵌入位于外部成型件和內部成型件2 之間的間隙16。但是，外覆蓋層38不具有開口 44，塑料將通過開口 59從軸向端部，即從應 該被鑄造的套管22的開口端部29注入。因此，塑料沿軸向，即平行于縱軸線Z的方向通過 間隙16流入待制造的套管的底部，也就是外部成型件12的凹槽14的底部。由此，外覆蓋 層38也經歷了沿軸向，即平行于縱軸線Z的方向的延伸。另外，外覆蓋層38在它的起始位 置在間隙16中被設置為，外覆蓋層38緊貼在凹槽14的底部，而不是在凹槽14的壁上，凹 槽14的底部與內部成型件2的軸向端面4相對。此外，通過塑料52的流動，外覆蓋層38 也沿軸向延伸，從而附著在凹槽14的底部。通過這種方法也可以在沿軸向產生預應力。為 了纖維在塑料52中的定向，按照上述其他附圖所描述的方法轉動內部成型件2。圖8示出了由內部成型件2和外部成型件12組成的注塑模具，外部成型件12中 ＝已經被注入用于構成套管22的塑料52。這種實施方式與按照圖Ic和圖Id以及圖4所描 述的實施方式基本上一致，從而可以參考與之有關的描述。與圖4的實施方式的區別在于， 在圖8的實施方式中沒有設置外覆蓋層38。這與圖1所描述的方法一致。但是與圖1所述 方法的區別在于，在圖8的實施方式中支架10沒有直接設置在塑料52中，而是設置在附近 的、塑料52環繞流過的支架保持件11中。為了形成圖Id所述的由塑料構成的環28，如果 具有支架10的支架保持件11插入內部成型件2的凹槽8中，則在凹槽8的環繞壁和支架 10或支架保持件11的外壁之間保留由塑料組成且用于限定環28的間隙。圖9示出了根據圖8制造的套管。套管22基本上與在圖1中示出的套管一樣，區 別在于，支架10不是被直接注塑，而是被支架保持件11圍繞。在支架保持件11中，設計有沿圓周分布的、平行于縱軸線Z的軸向上延伸的槽口 60，該槽口 60用于在之后能夠由套管 22內部的液體通過槽口 60在周圍沖刷支架10。因而，液體以后可以涌進位于支架10和支 架保持件11之間的自由空間中。這主要是考慮到支架10能夠獲得更好的冷卻，此外，為了 避免熱應力，盡可能使支架10和支架保持件11保持相同的溫度。可以參照圖IOa說明所述槽口的設計。在圖IOa的實施方式中，支架保持件11具 有3個基本被設計為環狀的外翻邊(AusstUlpimgen)，通過所述外翻邊可以在外翻邊的內 圓周上設計3個槽口 60。所插入的支架10在其外部結構上被設計為圓柱形的。從而在槽 口 60上出現位于支架保持件和支架10之間的自由空間圖IOb示出了第二種實施方式，其中，槽口 60沒有設計在支架保持件11的內部圓 周上，而是在支架10的外部圓周上。圖11示出了根據本發明所形成的套管的示意圖。圖11的套管22的纖維定向與 前面所提到的纖維32在上面所述的套管22的內部的定向一致。與之前所述套管的不同之 處在于，圖11的套管沒有一個統一的直徑。根據圖11的套管具有環繞壁的兩個部分30a 和30b，部分30a和30b沿縱軸線Z的方向一個接一個的設置。所形成的部分30a的直徑和 壁厚小于部件30b的直徑和壁厚。由此相應地以不同的寬度和等級在內部成型件2和外部 成型件12之間形成間隙16。圖12示出了另一種本發明的套管22的實施例，其中，所述實施例中的纖維定向也 與前面所述的纖維定向一致。圖12中的套管沒有被注塑的支架。在套管22的遠離開口端 部29的部分，設有沿內圓周分布且平行于縱軸線Z延伸的凸起64，這些凸起以后將附著在 支架10的外壁上。即，優選將支架緊緊地固定在凸起64之間并位于他們的中心位置。因 而，沿凸起64之間的圓周方向形成了自由空間65，自由空間65具有與上述槽口 60相同的 功能。附圖標記列表2-內部成型件4-軸向端面6-底板8-凹槽10-支架11-支架保持件12-外部成型件14-凹槽6，16a，16b-間隙18-間隙20-凸緣22-套管24-環形間隙26-注射通道27-底部28-環
29-開口端部30，30a，30b-環繞壁32-纖維34，35，36-層38-外覆蓋層40-纖維材料42-端部44-開 口48-軸向端部50-凸緣52-塑料53-凸緣部件54-內覆蓋層56-拉應力58-壓應力59-開口60-M Π62-外翻邊64-凸起Z-縱軸線R-徑向A-轉動方向
權利要求
用于泵機組的驅動電機的套管，其中，該套管(22)的至少一部分由塑料(52)制成，其特征在于，至少在該套管(22)的一部分中的塑料(52)通過在該塑料(52)中分布的單獨的纖維(32)被強化，其中，該套管(22)的至少一層(35)中的纖維(32)被限定為沿著相對于該套管(22)的縱軸線(Z)的周向分布。
2.如權利要求1所述的套管，其特征在于，所述套管(22)的塑料(52)具有至少兩個相 互毗連的層(34，35，36)，其中，所述纖維(32)在一層(35)中沿周向分布，并且在第二個毗 連的層(34，36)中沿著與所述套管(22)的縱軸線(Z)相關的軸向分布。
3.如權利要求2所述的套管，其特征在于，所述塑料(52)具有至少三層(34，35，36)， 其中，所述纖維(32)在中間層(35)中沿周向分布，并且在毗連的外層(34，36)中沿軸向分 布。
4.如前面任一項權利要求所述的套管，其特征在于，所述套管(22)在軸向端部(29)上 設計成是開口的，并具有徑向向外指向的凸緣(20)，其中，在所述塑料(52)的至少一層中 的纖維(32)相對于該套管(22)的縱軸線(Z)徑向分布在該凸緣(20)中。
5.如前面任一項權利要求所述的套管，其特征在于，該套管(22)具有由預應力材料構 成的外覆蓋層(38)和由所述塑料(52)構成的內覆蓋層(54)，所述塑料(52)通過分布在所 述塑料中的單獨的纖維(32)得到強化，其中，在所述內覆蓋層(54)的至少一層(35)中的 纖維(32)被限定為沿著相對于該套管(22)的縱軸線(Z)的周向分布。
6.如前面任一項權利要求所述的套管，其特征在于，在該套管(22)的塑料(52)中澆 注支架(10)或支架保持件(11)，所述支架(10)被設計成用于安放轉子，所述支架保持件 (11)被設計成接納用于安放轉子的支架(10)。
7.如權利要求6所述的套管，其特征在于，所述支架(10)或所述支架保持件(11)由具 有大于該套管(22)的塑料(52)的硬度和/或剛性的材料制成，優選由金屬制成。
8.如權利要求6或7所述的套管，其特征在于，所述支架(10)或所述支架保持件(11) 的、與所述套管(22)的所述塑料(52)相接觸的至少一個表面設置有表面結構，特別是宏觀 結構或微觀結構。
9.如權利要求8所述的套管，其特征在于，在所述至少一個表面中形成凸起、凹陷和/ 或孑L。
10.如權利要求6到9中任一項所述的套管，其特征在于，在所述支架(10)或所述支架 保持件(11)中形成槽口(60)或通道，所述槽口(60)或通道沿平行于所述套管(22)縱軸 線(Z)的方向在所述支架(10)或所述支架保持件(11)的軸向長度上延伸。
11.一種用于制造用于泵機組的驅動電機的套管的方法，其特征在于，為了強化的目的 與單獨的纖維(32)混合的液態塑料(52)被引入注塑模具中，所述注塑模具限定了待制造 的套管(22)的形狀，其中，在引入所述塑料(52)期間和/或之后，使所述注塑模具的內部 成型件(2)相對于所述注塑模具的外部成型件(12)旋轉。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述液態塑料(52)沿平行于所述待制 造的套管(22)的縱軸線的軸向流入所述注塑模具的部件中，所述部件用于成型所述套管 (22)的環繞壁(30)。
13.如權利要求11或12所述的方法，其特征在于，在所述液態塑料(52)被引入所述注 塑模具之前，將支架(10)或支架保持件(11)嵌入所述注塑模具中已限定好的位置。
14.如權利要求13所述的方法，其特征在于，將所述支架(10)或所述支架保持件(11) 嵌入所述注塑模具的凹槽(8)中，特別是在所述注塑模具的內部成型件(2)上。
15.如權利要求14所述的方法，其特征在于，將所述支架(10)或所述支架保持件(11) 嵌入位于所述內部成型件(2)上的凹槽(8)中，并在此處在引入所述液態塑料(52)期間， 通過所述塑料(52)的壓力將所述支架(10)或所述支架保持件(11)保持為貼靠在所述成 型件(2)的至少一個表面上。
16.如權利要求13到15中任一項所述的方法，其特征在于，在嵌入所述注塑模具之前， 所述支架(10)或所述支架保持件(11)的、被設置為與所述塑料(52)接觸的至少一個表面 上，形成一種結構，尤其形成宏觀結構和/或微觀結構。
17.如權利要求16所述的方法，其特征在于，利用激光束或電子束在所述表面中形成 所述的結構。
18.如權利要求11到17中任一項所述的方法，其特征在于，在引入所述液態塑料(52) 之前，在所述注塑模具中嵌入預制材料覆蓋層(38)，隨后優選將所述液態塑料(52)引入到 所述注塑模具的內部成型件(2)和所述預制材料覆蓋層(38)之間。
19.如權利要求18所述的方法，其特征在于，所述預制材料覆蓋層(38)是彈性的并且 是能伸展的，并在注入所述塑料(52)時被拉伸。
20.如權利要求11到19中任一項所述的方法，其特征在于，對所述注塑模具的至少一 部分進行加熱。
21.如權利要求11到20中任一項所述的方法，其特征在于，所述注塑模具具有間隙 (18)，用于在所述待制造的套管(22)的開口端部上形成沿徑向伸展的凸緣(20)，其中，在 所述塑料固化期間，所述注塑模具的至少一個限定所述間隙(18)的壁會被施加壓力，所述 壓力指向相對應的壁。
全文摘要
本發明涉及一種用于泵機組的驅動電機的套管，其中，套管(22)的至少一部分由塑料(52)制成，至少套管(22)中的部分塑料(52)通過分布在塑料(52)中的單獨的纖維(32)得到強化，其中，套管(32)的至少一層(35)中的纖維(32)限定為沿著相對于該套管(22)縱軸線(Z)的周向分布。本發明還涉及一種制造這種套管的方法。
文檔編號H02K5/128GK101803150SQ200880108088
公開日2010年8月11日 申請日期2008年9月12日 優先權日2007年9月21日
發明者湯姆·埃克隆德·拉爾森, 約恩·托夫特戈德·漢森, 芬恩·馬蒂森·霍耶 申請人:格倫德福斯管理聯合股份公司