CN106133325A - 离心泵级、离心泵以及泵级的用途 - Google Patents

Abstract

用于离心泵的泵级，包括具有轴向轮毂的叶轮单元(10)和在所述叶轮单元(10)的第一面处延伸的扩压器单元(20)。叶轮单元(10)浮动支撑在扩压器单元(20)内。垫片环(40)与叶轮单元(10)关联，并且以滑动支撑维持在垫圈(27)上，该垫圈被容纳在相邻泵级的扩压器单元(20)的对应基座(26)中的固定位置中。

Description

离心泵级、离心泵以及泵级的用途

技术领域

本发明涉及用于离心泵中的泵级，尤其是潜水型的离心泵中的泵级。

背景技术

已知的是，为了将液体从较低空间输送至较高空间，通常使用泵构件，诸如特别是潜水泵。已知的潜水泵通常具有外管状套筒，该外管状套筒设置有多个用于流体进入的径向开口(通常称为吸入开口)，以及用于液体流出的开口(称为排出开口)。泵的可操作构件被容纳在套筒内。可操作构件由泵单元和马达单元(通常是电动型)构成，适于操作将液体从吸入开口输送至排出开口。

泵单元通常由一个或多个级构成，每个级都包括适于通过马达单元的马达轴被旋转驱动的旋转构件，和适于将液体从一级运输至另一级，直到排出开口的静止构件。

专利US 7,290,984公布了例如具有多个级的离心泵，其中，每个级包括围绕马达轴或叶轮轴布置的叶轮单元、静止盘单元和扩压器单元。更具体地，盘单元被布置相邻于叶轮单元的第一侧；扩压器单元被布置相邻于叶轮单元的第二侧。叶轮的轮毂设置有浮动密封装置，该浮动密封装置由扩压器单元支撑并且适于减少液体的再循环。围绕马达轴布置的推力垫圈适于接合叶轮的轮毂以及叶轮轮毂的所述密封装置。固定于静止盘单元的滑动耦接环接合叶轮的对应表面。

基本上，轮毂的密封装置由环形盘状法兰构成，该环形盘状法兰具有一系列径向突出以围绕轴的通道开口与在扩压器主体上成形的对应的基座耦接。法兰装入在横向部件设置有环形开口的杯形轮毂部分。

已知类型的泵的用户抱怨的具体问题是相互接触的活动部件的渐进磨损，密封是在该活动部件处进行的。特别地，叶轮通常以滑动支撑维持在面对它的盘上的环形部分处。作用在叶轮上的轴向推力也作用于盘上，并且由于运行产生的垫片影响，这导致部件的渐进磨损。这个事实明显限制了泵的寿命，尤其是泵送液体中出现沙粒的情况下。

专利US 3,265,001描述了多级离心泵，其中，每一级的叶轮浮动支撑在相关的扩压器单元处。叶轮轮毂实际上轴向可滑动地安装在马达轴上，叶轮轮毂通过马达轴被旋转驱动；浮动叶轮的冲程由安装在马达轴上合适的停止装置限制，所述停止装置具有例如环形形状。叶轮沿着环形部分以滑动接触支撑在所述扩压器单元的盖处，以组成级的旋转部件和静止部件之间的密封区域。更特别地，叶轮通过放置在相同叶轮的轮毂之下的推力轴承支撑，支撑在下面扩压器的基座上。

这种方案允许减少工作构件的磨损，特别在待泵送的液体中出现沙子或其他磨料的情况下。因此浮动安装的叶轮允许阻止磨料在滑动接触密封区域停止，因此防止这种颗粒增加磨损的现象。

同时，为了防止泵性能的降低，只要从旋转至离心泵每个级的静止部件的液体有可能发生泄漏的现象，就有必要限制。由此，必须确保离心泵每个级的旋转部件和静止部件之间的充分密封。

在具体领域中已知的方案无法完全应对上述紧急状况。

发明内容

本发明的任务是通过发明一种泵级来解决上述问题，该泵级确保在任何运行条件下的高水平性能和长耐久性。

在这种任务中，本发明进一步的范围是提供一种泵级，该泵级具有彼此接触的活动部件的减少的磨损，以使得泵有较长的寿命。

本发明的另一个范围是提供一种使得泵单元的装配变得简单的泵级。

本发明的进一步范围是提供一种泵级，该泵级具有简单实用的和功能性的构思，设置有确保可靠的运行，多用途以及相对经济的成本。

根据本发明，通过根据权利要求1的泵级获得所述的范围。

根据本发明，泵级包括叶轮单元，该叶轮单元通过固定安装在叶轮单元的轴向轮毂上的垫片环浮动支撑在相对扩压器单元内，并且以滑动支撑维持在垫圈上，该垫圈被容纳在相邻泵级的扩压器单元的对应基座中的固定位置中。

叶轮单元沿着在所述第二面处延伸的环形部分，和与所述扩压器单元关联的吸入盖滑动接触。

根据本发明的一个有利方面，在开始或磨合步骤中，叶轮单元的所述环形部分和所述盖之间限定了微小的间隙，以在没有接触情况下通过吸引来最小化液压损失。

优选地，所述间隙等于数丝米。

有利地，在所述开始或磨合步骤结束时，叶轮单元用所述垫片环支撑在相邻泵级的扩压器单元的所述垫圈上，并且叶轮单元用所述环形部分支撑在所述盖上。

以这种方式，作用在叶轮单元上的液压推力分布在两个支撑表面上，即支撑叶轮环形部分的盖和支撑垫片环的相邻泵级的垫圈。

优选地，垫片环从叶轮单元的轴向轮毂突出一部分，并且垫片环与扩压器单元的所述盖轴向交叉，用于以滑动支撑接合相邻泵级的扩压器单元的所述垫圈。

优选地，所述垫圈被容纳于在所述扩压器单元轴向形成的圆形开口处形成的基座中。

优选地，垫片环由低摩擦系数材料制成，并且以滑动支撑维持在金属材料的垫圈上。

优选地，垫片环由塑料材料构成，例如在不需要润滑情况下具有低摩擦系数且高耐久性的聚合物。

优选地，所述垫圈被容纳在由所述扩压器单元组成的圆形开口处形成的基座中。

优选地，盖包括在中心具有凸缘的圆形开口的、由金属材料或部分为金属制成的盘，所述叶轮单元的所述环形部分滑动接触在该凸缘上。

本发明还涉及包括由多个如之前描述的泵级组成的泵单元的离心泵。

本发明的一个目的还在于离心泵级的用途，提供开始或磨合阶段，在开始或磨合阶段中，所述叶轮单元被布置成用所述垫片环支撑在相邻泵级的扩压器单元的所述垫圈上，并且其中，在叶轮单元的所述环形部分和所述盖之间限定了空隙。因为所述垫片环的磨损，所述空隙的宽度逐渐减小，直到在正常工作条件或速度中消除，其中，叶轮单元的所述环形部分支撑在所述盖上。

泵的磨合决定了垫片环的轻微磨损，垫片环以这种方式被抛光并且因此获得高耐久性。

附图说明

从对在附图中以表明目的示出的、本发明的泵级的优选实施方案的详细描述中，本发明的细节将更加明了，在附图中：

图1示出了根据本发明的泵级的轴向截面图；

图2示出了相同泵级的分解立体图；

图3示出了处于装配位置的一对泵级的轴向截面图。

具体实施方式

具体参照这些附图，已经整体用1更加清晰示出待用于离心泵的泵级，该离心泵(特别是潜水型的)本身是人们已知的，因此没有在图中呈现。

泵级1包括具有轴向轮毂11的叶轮单元10，轴向轮毂待要关联至电动泵的马达轴(未呈现)。叶轮10浮动安装在对应的扩压器单元20内，该扩压器单元20与吸入盖30被制成一体的。扩压器单元20在叶轮单元10的第一面处延伸；盖30在叶轮单元相反的第二面处延伸。在垂直工作位置，叶轮单元10的第一面布置在上部(基本上水平)，而第二面布置在下部。

更具体的是，叶轮单元10由从轴向轮毂11横向延伸的上部件12和基本上是盘状的下部件13构成。叶轮单元10的部件12、13优选由非常刚性的和耐用的塑料材料制成，由例如聚甲醛(poliossimetilene)等类型的塑料材料制成。上部件12使叶轮单元10的上述第一面成形；下部件13使叶轮单元10的上述第二面成形。叶轮单元10的上部件12在成角度地分布的位置使一系列壁14成形，该壁以螺旋形从叶轮单元10的中心区域朝向周缘区域延伸。壁14与叶轮单元10的下部件13合作组成用于待泵送液体的相应的流动通道15。

扩压器单元20具有外筒体21，该外筒体优选地由塑料刚性材料(例如加固的热塑材料)制成。中心具有圆形开口23的压型板22从筒体21的上部朝向内部延伸。在板22上方，一系列的键24在成角度地分布的位置被成形，并且以螺旋形从扩压器单元20的中心区域朝向周缘区域延伸。键24成形用于待泵送的液体的相应流动通道25。

在开口23处，板22使基座26成形以容纳优选由金属材料(例如不锈钢)制成的垫圈27。垫圈27具有的内径小于开口23的直径。

吸入盖30具有中心带有圆形开口31的盘状；盘30优选地由金属或部分金属材料制成，例如不锈钢。在开口31处，盘30具有向外弯曲的区域，该向外弯曲的区域适于使缘32成形为相对于相同盘30的平面凸起。盘30周缘地接合沿着扩压器单元20筒体21的下边缘形成的对应的肩。

垫片环40与叶轮单元10的轴向轮毂11下部关联，适于用推力轴承功能在装配配置中接合垫圈27的上面。垫片环40固定至轮毂11。更具体地，垫片环40***轮毂11的减小直径的部分16中，以导致从相同轮毂11突出一部分。垫片环40优选地由塑料材料构成，例如由具有良好的耐久性且不需要润滑的、聚醚醚酮(PEEK)类型的低摩擦聚合物构成。

从之前的描述中容易理解泵级的功能。

在泵的管状主体内的装配配置中，使泵单元成形的各个泵级通过连续***到马达构件上彼此耦接。更具体地，在下面的扩压器单元的筒体21的基底上***扩压器单元20的外筒体21(如图3所示)。在这种配置中，下部靠近扩压器单元20的盘30导致盘抵碰下面的扩压器单元的筒体21被锁定。

叶轮单元10通过垫片环40支撑在容纳于下面扩压器单元的对应基座26中的垫圈27上，叶轮单元10被布置在泵级的扩压器单元20和盘30之间成形的叶片内。实际上，在装配配置中，泵级的叶轮单元10以滑动支撑维持在下面泵级的扩压器单元20的垫圈27上。

此外，叶轮单元10的下部件13沿着环形部分13a基本上内部与下方靠近扩压器单元20的盘30的凸缘32滑动接触。

实际上，在使用中，叶轮单元10通过低摩擦塑料材料的垫片环40浮动支撑在泵级相对的扩压器单元20处，垫片环固定于轮毂11并且以滑动支撑维持在金属垫圈27上，该金属垫圈以刚性方式固定在下面泵级的扩压器单元上；叶轮单元沿着下面的盘13的内环形部分13a与扩压器单元的金属材料盖30的缘32滑动接触。

更具体地，在泵的第一次启用期间，基本上磨合，作用在叶轮单元10上的液压推力由以滑动支撑维持在金属垫圈27上的垫片环40承担；而在叶轮下盘13的环形部分13a和盖30的缘32之间有空隙，是一个微小的间隙(例如等于数丝米)，以使得甚至在没有接触的情况下最小化由泄漏引起的液压损失。

泵的磨合决定了在垫片环40上发生轻微磨损，以这种方式垫片环被抛光并因此获得高度耐磨损性。垫片环40的磨损逐渐地减小了叶轮下盘13的环形部分13a与盖30的缘32之间的间隙，直到下盘13与盖30的缘32接触。以这种方式，两个密封表面之间由泄漏引起的液压损失几乎全部消除，因此改善了流速和液压压头性能。

此外，以这种方式，作用在叶轮单元10上的液压推力分布在扩压器单元20的盖30上，因此减少了接触的活动部件的磨损。这导致即使在泵送液体中出现沙粒，也延长泵的寿命。

可以发现，即使是在错误装配的情况下，可能由于物理缺陷，万一叶轮的下盘13和盖30的缘32之间的接触没有在垫片环40和金属垫圈27之间的接触之前发生，上垫片的磨损将会促使在垫圈27上的垫片环40的渐进降低，再次平衡轴向推力。

根据本发明的泵级因此获得在任何运行条件下确保高性能水平的范围，也使得泵单元的装配简单。

这种结果是得益于以下发明构思才获得的，即：使得不同泵级的叶轮10相对于相关的扩压器20浮动，从而在两个支承表面上分开轴向推力，两个支撑表面是支撑叶轮环形部分13a的盖30和支撑垫片环40的相邻泵级的垫圈27，因此在最后最优化垫片间隙。

此外，这使得不同泵级的装配更简单。

这种方案还允许获得相对于不同部件的同轴性的更宽公差，具有能够提供更多泵级的优点。

最后，根据本发明的泵级允许改善泵的性能，即提供较少泵级而产生相同流速。

可以发现的是，用于叶轮10和盘30之间以及垫片环40和垫圈27之间的滑动耦接的材料允许最小化摩擦影响，同时确保液体通道的有效密封。这种材料要合适地选取，也要考虑到在液体中可能出现的沙粒等。

由根据本发明的泵级提供的进一步优点是由于内部密封***的相当大的简化，因此减少了其必需的成本，在装配方面也是。

出于明示目的所描述的泵级能根据不同的紧急状况进行多种修改和变化。

实际上，本发明的实施方案中使用的材料以及形状和尺寸可以根据需求变化。

如果在每个权利要求中提到的技术特征后面带有附图标记，则所包括的这些参考标记仅旨在增强对权利要求的理解，因此它们不应被视作以任何方式对用于示例目的通过这种参考标记限定的每个元件的范围的限制。

Claims (10)

1.用于离心泵的泵级，包括：

设置有轴向轮毂(11)的叶轮单元(10)，所述轴向轮毂适于安装在所述离心泵的与所述轴向轮毂同轴的泵轴上；

扩压器单元(20)，所述扩压器单元在所述叶轮单元(10)的第一面处延伸；

吸入盖(30)，所述吸入盖与所述扩压器单元(20)关联并且在所述叶轮单元(10)的第二面处延伸；

所述叶轮单元(10)浮在所述扩压器单元(20)内部；

其特征在于，所述叶轮单元(10)与垫片环(40)关联，所述垫片环固定安装在所述轴向轮毂(11)上并且以滑动支撑维持在垫圈(27)上，所述垫圈被容纳在相邻泵级的扩压器单元(20)的对应基座(26)中的固定位置中；

并且其中，所述叶轮单元(10)沿着在所述第二面处延伸的环形部分(13a)与所述盖(30)滑动接触。

2.根据权利要求1所述的泵级，其特征在于，在开始步骤或磨合步骤中，在所述叶轮单元(10)的所述环形部分(13a)和所述盖(30)之间形成微小的间隙，以使得在没有接触的情况下最小化由泄露引起的液压损失。

3.根据权利要求1或2所述的泵级，其特征在于，所述垫片环(40)从所述叶轮单元(10)的所述轴向轮毂(11)突出一部分，并且所述垫片环与所述叶轮单元(20)的所述盖(30)轴向交叉，用于以滑动支撑接合所述相邻泵级的扩压器单元(20)的所述垫圈(27)。

4.根据权利要求2或3所述的泵级，其特征在于，在所述开始步骤或磨合步骤结束时，所述叶轮单元(10)用所述垫片环(40)支撑在所述相邻泵级的扩压器单元(20)的所述垫圈(27)上，并且所述叶轮单元用所述环形部分(13a)支撑在所述盖(30)上。

5.根据前述权利要求之一所述的泵级，其特征在于，所述垫片环(40)由低摩擦系数且高度耐磨损的材料制成，并且以滑动支撑维持在由金属材料制成的所述垫圈(27)上。

6.根据前述权利要求之一所述的泵级，其特征在于，所述垫圈(27)被容纳于在所述扩压器单元(20)轴向形成的圆形开口(23)处形成的基座(26)中。

7.根据前述权利要求之一所述的泵级，其特征在于，所述盖(30)包括在中心具有带凸缘(32)的圆形开口(31)的、由金属材料或部分为金属的材料制成的盘，所述叶轮单元(10)的所述环形部分(13a)滑动接触在所述凸缘上。

8.离心泵，包括由多个根据前述权利要求之一所述的泵级构成的泵单元。

9.根据前述权利要求中的一项或多项所述的离心泵级的用途，其特征在于，提供开始或磨合阶段，在所述开始或磨合阶段中，所述叶轮单元(10)被布置成用所述垫片环(40)支撑在所述相邻泵级的扩压器单元(20)的所述垫圈(27)上，并且其中，所述叶轮单元(10)的所述环形部分(13a)和所述盖(30)之间形成空隙，所述空隙的宽度由于所述垫片环(40)的磨损效应而经受逐渐减小，直到在正常运行或速度的条件下消除，其中，所述叶轮单元(10)的所述环形部分(13a)支撑在所述盖(30)上。

10.根据权利要求9所述的泵级的用途，其特征在于，通过所述磨损效应，在所述开始或磨合步骤中，所述垫片环(40)被抛光并且由此获得高耐久性。