CN105339668B - 离心泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种离心泵(1)，其具有多个轴向设置在头部部分(4)和底部部分(2)之间的泵级。泵级沿周向被外罩(3)包围，其中，外罩(3)的一轴向端部被固定在头部部分上，另一轴向端部被固定在底部部分上，并且头部部分(4)和底部部分(2)之间的机械连接通过外罩(3)构成。

Description

离心泵

技术领域

本发明涉及一种具有多个泵级的离心泵。

背景技术

多级离心泵是众所周知的，其在头部部分和底部部分之间设有多个泵级，每个泵级由泵叶轮和包围泵叶轮的螺旋壳体组成，叶轮被设置在共同的轴上。在此，头部部分和底部部分在包括泵级的情况下通过位于外部的、螺丝形式的拉杆彼此连接。

这样的离心泵通常具有四个螺丝，这些螺丝在外侧沿着泵级延伸。因此在公知的实施方式中，螺旋壳体在泵级的区域中构成外罩，或者这种在壳体内部会发生通常到达底部部分的液体回流的螺旋壳体具有外罩，该外罩构成螺旋壳体的外侧和外罩之间的环形通道，所输送的液体通过该环形通道从头部部分向底部部分流动，或者也可以根据需要反向流动。

这两种实施方式的共同之处在于：用于在包括泵级或可能的包围泵级的外罩的情况下将头部部分与底部部分拉紧的螺丝位于头部部分和底部部分的区域中，但是却有一段处于泵级的区域中。后者导致螺丝的温度与所输送液体并由此也与螺旋壳体或外罩的温度可能会有不是微不足道的偏差，这在离心泵的内部引起热应力。这样的热应力可能会造成泵的过早损耗或发生故障。

此外，这样的结构方式的缺点还在于：必须根据泵级的数量使轴和可能的外罩具有不同的长度，而且还必须为用于连接头部部分和底部部分的螺丝设置不同的长度，以便根据泵级的数量在包括泵级的情况下将头部部分和底部部分彼此连接。

发明内容

在此背景下，本发明的目的在于设计一种多级离心泵，一方面能够避免、至少降低泵内部的热应力，另一方面能够在构造具有不同级数量的产品系列时降低构件的多样性。

本发明的目的通过具有如权利要求1所述特征的离心泵来实现。本发明的优选的实施方式由从属权利要求、以下的说明书和附图给出。在此，根据本发明可以将从属权利要求和说明书所给出的特征分别进行适当的组合，以进一步设计如权利要求1所述的根据本发明的技术方案。

根据本发明的离心泵具有多个泵级，这些泵级轴向地设置在头部部分和底部部分之间。此外，离心泵还具有沿周向包围泵级的外罩。根据本发明，外罩的一轴向端部被固定在头部部分上，而另一轴向端部被固定在离心泵的底部部分上，在此，头部部分和底部部分之间的机械连接通过外罩构成。

因此根据本发明的基本思想在于，使用通常原本就存在的外罩在头部部分和底部部分之间夹紧泵级。即，由外罩构成头部部分和底部部分之间的机械连接。因此，根据本发明将外罩的轴向端部固定地但优选可松脱地、间接或直接地固定在底部部分和头部部分上。通过这种方式可以省略所需要的其他拉杆。如果外罩构成离心泵内的环形回流通道，则外罩始终被施加所输送液体的温度水平，以便最大程度地避免热应力，因为外罩和泵级以及头部部分和底部部分始终具有相同的温度水平。在外罩仅用于固定目的的实施方式中，也就是在不构成环形通道，外罩被针对性地设计为贴靠在泵级上，即贴靠在螺旋壳体的外侧上，以便能够建立用于泵级的导热连接。

在此，外罩可以最简单地具有圆柱形状，并在头部部分和底部部分中被径向拉紧，或者通过基本上径向设置的螺丝与头部部分或底部部分固定连接。螺丝可以例如通过相应的孔被引导并固定在头部部分或底部部分中，孔沿外罩的周向分散设置在其端部上。当然，优选外罩被构造为在其轴向端部上径向扩展，因为由此同样可以实现简单并高效的固定，另一方面也能使装配非常简单，因为得到漏斗状的收纳件，其能够被容易地安装在泵级的外周上。

有利地，外罩的这种扩展的轴向端部借助搭接的法兰被固定在头部部分上或底部部分上。这种通常由板构成的外罩的扩展在制造技术上是简单的，并且同时结合法兰固定能够实现在整个周边上均匀的力导入，这是特别有利的。在该设置中，外罩也可以由非金属的材料构成，例如纤维复合材料。

在此，优选法兰连接被设计为，在外罩和头部部分或底部部分之间的连接既力配合地实现，也形状配合地实现。在此，形状配合提供了针对连接错误的高安全性，而力配合则用于使力在周边上被均匀分散地导入，并且通常不必设置其他的针对连接松脱的安全装置。

外罩的轴向端部可以被锥形扩展地构造，然而随后在头部部分或底部部分上以及法兰侧设有相应的锥形件(Koni)。因此就此而言，外罩的轴向端部阶梯形地扩展是更有利的，从而要么在外罩的每个端部上仅产生法兰状的、基本上径向延伸的环，要么优选产生真正的阶梯，即连接在法兰状的环上的罩段，其基本上平行于其余的外罩延伸。这样的真正阶梯状的构造可以吸收特别高的拉力，即使在法兰状的段的径向延伸只是相比较而言较小的情况下。应当理解，在离心泵的头部部分或在底部部分中以及在法兰中均应当设有相应的阶梯，以用于能够支承并夹紧外罩的每个轴向端部。

围合外罩的轴向端部的、有利地被构造为环形的松弛法兰的法兰，优选具有贴靠在外罩的扩展的轴向端部上的第一接触面，以及贴靠在头部部分或底部部分上的第二接触面。通过这些接触面，可以实现均匀并安全地将力导入至各个构件中。

有利地，法兰的固定通过法兰中的凹口实现，固定装置被引导穿过所述凹口，利用该固定装置将法兰固定在头部部分或底部部分上。在此通常设置带帽螺丝，其穿过法兰中的凹口，并接合至头部部分或底部部分中的相应的螺纹孔中。

特别是当外罩的轴向端部被构造为径向扩展时，有利地，这样的松弛法兰由至少两个法兰部分构成，以用于固定在头部部分或底部部分上，因为在其他情况下，固定法兰必须在形成最后的扩展之前被装配在外罩上，这在制造技术和装配技术上是不划算的。相反在多部分的、特别是两部分的法兰的情况下，可以在装配离心泵时首先将该法兰安装为围合外罩。在此，在装配技术上特别有利地，法兰由两个或多个相同构造的法兰部分构成。

在此，根据本发明的有利的扩展方案，至少两个法兰部分在其端部上被重叠地构造，在此在重叠区域中设有彼此对齐的凹口，用于固定装置的通过。通过这种方式，可以例如利用穿过重叠区域中的这种凹口的螺丝，既实现法兰在该区域中的固定，也实现法兰部分彼此的固定，这特别是关于法兰连接的力导入也是有利的。有利地，法兰或法兰部分被构造为铸件。由于通常必须吸收较高的力，法兰或法兰部分由金属制成，优选由不锈的优质钢制成。

替代地，法兰也可以由多个由板构成的法兰部分构造而成，所述法兰部分在凹口的区域中，即实现螺丝固定的地点，通过优选同样由板组成的支承部分被强化。有利地，这些板部分包括支承部分被构造为冲压件，并且例如通过焊接彼此连接，即可以成本特别低地大批量制造，并且优选由优质钢制成。

根据本发明代替法兰连接地，设置外罩的径向扩展的部分在头部部分和/或底部部分上的径向突出的、并且环绕延伸的凸起部上的固定，并且借助张紧环，该张紧环具有基本上U形的横截面并且围合外罩的端部上的扩展的部分以及凸起部，并通过这种方式将外罩固定在头部部分或底部部分的凸起部上。在此有利地，环绕的凸起部朝向外罩阶梯式地构造，使得罩的径向扩展的端部可齐平地加入阶梯中，以用于借助横截面为U形的张紧环被形状配合地固定在凸起部上。这种开放的张紧环是几乎360°环绕的，并且在其端部上配设有张紧装置，例如张紧螺丝，利用该张紧螺丝可以改变环彼此间的距离。这样的张紧环首先被打开为，使得其能够被推移经过凸起部和外罩的扩展的端部，随后张紧环通过环端部的距离的减小被张紧，并在外罩的扩展的端部和凸起部的包围下贴靠在该这些构件上，并由此将外罩与头部部分或底部部分固定地连接。

有利地，至少将法兰与离心泵的头部部分或底部部分连接的固定装置被构造为螺丝，该螺丝沿轴向方向设置并接合头部部分或底部部分中相应延伸的螺纹孔。但是，固定也可以通过其他装置实现，例如通过环绕的、横截面为C形的张紧环实现，该张紧环一方面围合法兰，另一方面围合相应的头部侧或底部侧的凸起部，或者通过相应的夹具实现。

有利地，根据本发明的离心泵的外罩由板制成，优选由不锈的优质钢制成。

在结构上，根据本发明的离心泵有利地被构造为，泵的流体入口设置在头部部分上或底部部分上，并且泵的流体出口设置在头部部分上或底部部分上，并且在泵级的外壁和外罩之间形成用于引导输送流体的环形的通道。由此，一方面可以将离心泵构造为串联泵，或者至少将压力套管和吸入套管设置在底部部分上，或根据需要也设置在头部部分上。此外，这种设置确保了在所有构件上几乎均匀的热分布。

附图说明

下面根据在附图中示出的实施例对本发明做详细说明。其中：

图1以非常简化的透视图示出了根据本发明的具有驱动电机的离心泵机组，

图2以非常简化的、放大的、局部剖视的透视图示出了根据图1的泵的底部部分和外罩之间的过渡区域，

图3示出了在图2中透视示出的部分的纵剖面图，

图4示出了在图2中示出的部分的分解视图，

图5以分解视图示出了对应于图4的替代的法兰固定，

图6以明显放大的截面图示出了在螺丝的区域中在图5中示出的法兰的固定，

图7以透视图示出了张紧环固定，

图8示出了张紧环固定的区域中的构件的纵剖面图，以及

图9以与图4相似的分解视图示出了替代的法兰构造。

具体实施方式

如图所示的离心泵1是多级的串联泵(Inlinepumpe)。该离心泵1被设定为直立放置的运行并具有底部部分2，在该底部部分上向上连接有外罩3，外罩的上端部被头部部分4收纳，头部部分同时还构成电机座，电驱动电机5设置在该电机座上。如图1所示的泵的结构与这种串联结构方式的立式、多级、高压离心泵的基本结构一致，例如由格兰富公司(Grundfos)制造和出售的系列编号为CR或CRE的离心泵。

由铸件构成的底部部分2具有与其一体化构成的下板6，该下板构成离心泵1的真正底部，离心泵1通过该下板直立在地面上，并能够通过位于板6中的孔与地面螺丝固定。此外，底部部分2具有圆柱形管7的形状，该圆柱形管具有竖直的轴线，底部部分在其外周上具有两个背向对置设置的连接法兰8和9，其中一个构成泵1的吸入接口，另一个构成泵1的压力接口。待输送的液体通过吸入接口到达底部部分2中，并从这里依次进入竖直地连接在其上的泵级，泵级各自由螺旋壳体和叶轮组成。在此的布局为，下螺旋壳体的出口与位于其上的泵级的入口管道连接，而最后的、即最上方的泵级的出口则通过环形通道与底部部分2中的压力接口连接。环形通道一方面通过在图1中不可见的螺旋壳体的周向侧来限定，另一方面则由该区域中的圆柱形外罩3来限定。所有泵级的叶轮均位于共同的轴上，该轴由设置在离心泵1的头部部分4上的驱动电机5来驱动。

虽然本发明是借助立式多级离心泵来说明的，但是并不限于这种立式布局。

在所示出的离心泵1中，头部部分4和底部部分2之间的机械连接通过外罩3来实现。相对于离心泵的转动轴线和轴而同轴设置的外罩3具有圆柱形管的形状，但是在轴向端部上阶梯形地径向扩展。这样的扩展由法兰状的、径向向外延伸的法兰段10以及连接在其上的、平行于其余的外罩3延伸的环形的罩段11，该罩段具有比其余的罩3更大的直径。外罩3的阶梯形的端部段和底部部分2之间的连接借助图2至图4示出，其示出了外罩3的轴向下端部，该轴向下端部与底部部分2连接。应当理解，外罩3的轴向上端部以及在头部部分4中的连接被相应地、但是在示出中向上旋转180°地构造。

外罩3的下端部上的径向延伸的法兰段10贴靠在底部部分2的圆柱形竖直的突出部13的相应径向地、即在图1中示出的运行位置中水平地设置的环形的端面12上。在突出部13的外部周面中，设有环绕的凹槽14，在该凹槽中加入O形环15。突出部13以及O形环15的外周面构成贴靠面，外罩3的罩段11的内侧利用该贴靠面紧密地贴靠在突出部13上。

为了在底部部分上固定外罩3的该扩展的端部段10、11，设有松弛法兰16，该松弛法兰由两个相同的呈法兰半部形式的法兰部分组成。每个法兰部分17以180°围合外罩3。两个法兰部分17共同构成封闭的环，该环包括总共六个呈竖直的孔18形式的凹口。这些孔18与位于下方的圆柱形管段20中的配设有内螺纹的盲孔19对齐，该圆柱形管段相对于泵1的中心纵轴线同轴地设置，并且在内部区域向上通过突出部13继续延伸。盲孔19嵌入环形的端面21中，该环形的端面21径向向外包围突出部13。

由两个法兰部分17构成的松弛法兰16的横截面为向内具有阶梯式的形状，并向外具有向上锥形地行进的形状，并且松弛法兰在孔18的区域中被强化，并配备有向上平面的端面。如特别是由图2和图3可见的，松弛法兰16通过其平坦的下侧22位于管段20的端面21上。此外，松弛法兰16还具有径向的内侧23，松弛法兰利用该内侧贴靠在罩段11的外侧上。此外，松弛法兰16具有径向向内取向的突出部24，松弛法兰利用该突出部搭接外罩3的法兰段10。该径向突出部24的下侧位于法兰段10的上侧上。突出部24的径向内侧以较小的间隙贴靠在外罩3上。因此，外罩3的轴向扩展的、由法兰段10和罩段11组成的端部被形状配合并且力配合地加入突出部13和松弛法兰16之间，从而在底部部分2和外罩3之间在整个周边上实现均匀的力导入。外罩3的另一轴向扩展的端部在头部部分4上的固定以类似的方式实现。

如图4示出的，由两个相同的法兰半部17构成的松弛法兰16具有两个在安装位置上重叠的段25和26，即上段25和下段26。每个法兰部分17的分别设置在从泵的中心纵轴线观察为左侧端部上的上段25，在安装位置上具有相对于端面21的距离，而设置在右侧端部上的下段26齐平地转移到松弛法兰16的平坦的下侧22中，并填满构成上段25相对于端面21的自由空间。两个段25和26具有在安装位置上轴向的孔18，并且上段25具有孔18a，下段26具有孔18b，两者共同构成孔18。段25和26在安装位置上成对地彼此相叠地存在，在此它们的孔18a和18b与位于下方的管段20中的盲孔19对齐。法兰利用螺丝27被固定，该螺丝的在法兰16的上侧的螺丝头部在周向上置于孔18上，而柄穿过孔18并接合至配设有螺纹的盲孔19中。因此在重叠的段25和26的区域中，螺丝27也保证了法兰部分17彼此免于松脱。由此，在整体上得到了环形并且封闭的松弛法兰16。

在借助图5和图6示出的实施方式中，外罩3在端部侧被以相同的方式构造，然而在该处设有两部分的松弛法兰16a，其由两个相同的法兰半部17a构造而成。法兰半部分别由半环形的板段28组成，所述板段在孔18的区域中通过同样由板组成的支承部分29强化地构造而成。板段28和支承部分29均构成由优质钢板组成的冲压件，并且彼此焊接为用于持久的连接。同样地，在此借助松弛法兰16a通过固定螺丝27将外罩3的径向扩展的端部固定，所述固定螺丝27被引导通过孔18。然而，在底部部分侧设有类似凹槽的轴向的凹部，该凹部在围绕孔18的区域中、即在贴靠支承部分29的地点的外壁30除外。即在此，法兰16a位于类似凹槽的凹部之内，并且被外部的凹槽壁包围并支承。O形环15被以与前述实施方式相同的方式设置，以用于密封。

借助图9示出了一种实施方式，其基本上与前述的说明一致，但是其中松弛法兰由总共六个相同的法兰部分17b组成，所述法兰部分分别利用螺丝27被固定在底部部分2的端侧中的孔19中。该法兰部分17b被制成为由板构成的冲压件，并且在制造中是成本特别低的。

在借助图7和图8示出的实施方式中，底部部分2具有环绕的凸起部31，该凸起部如图3可知的，被阶梯式并向上行进地构造，从而使得径向扩展的部分可以在外罩3的端部上被齐平地收纳。径向扩展的部分基本上与前述的内容一致，即其被设置为：罩段11，其平行于外罩3地延伸，然而具有更大的直径；以及法兰段10，然而其在该实施方式中不垂直于罩段、而是相对于罩段倾斜地延伸。在此，在凸起部区域中通过O形环15a实现密封，该O形环贴靠在罩段11的内侧上。

构件的固定通过张紧环32实现，其具有大致为U形的横截面形状，并且利用外罩3的扩展的端部形状配合地围合环绕的凸起部31。张紧环31由板构成，并具有两个强化线33，强化线被加入张紧环32中，并且张紧环被固定在支承体34上，所述支承体可以借助两个张紧螺丝35调整彼此的距离。

为了装配张紧环32，张紧螺丝35被调整为，使得支承体34具有最大的距离，即张紧环32被撑开，并由此可以被推移经过凸起部31和外罩3的径向扩展的端部。随后，张紧螺丝35被拧紧，直到张紧环32固定地围合外罩3的端部和在该处的凸起部的底部部分2，并由此将加入其中的构件彼此连接。

外罩3和底部部分2之间的前述的连接在此只是示例性地借助底部部分2加以描述，其也以相同的方式在头部部分4上实现。也可以在底部部分2和头部部分4上设计不同结构类型的连接。

附图标记列表

1 离心泵

2 底部部分

3 外罩

4 头部部分

5 驱动电机

6 2的板

7 3的圆柱形管

8 法兰

9 法兰

10 法兰段

11 罩段

12 端面

13 突出部

14 凹槽

15 O形环

15a O形环

16 松弛法兰

16a 松弛法兰

17 法兰部分，法兰半部

17a 法兰半部

17b 法兰部分

18 孔

18a 25 中的孔

18b 26 中的孔

19 盲孔

20 管段

21 20 的端面

22 16 的平坦的下侧

23 16 的径向内侧

24 径向突出部

25 上段

26 下段

27 固定螺丝

28 板段

29 支承部分

30 外壁

31 环绕的凸起部

32 张紧环

33 强化线

34 支承体

35 张紧螺丝。

Claims (19)

1.一种离心泵(1)，具有多个泵级，所述泵级轴向设置在头部部分(4)和底部部分(2)之间，所述离心泵还具有由板制成的、沿周向包围所述泵级的外罩(3)，其中，所述外罩(3)的一轴向端部固定在所述头部部分(4)上，并且另一轴向端部固定在所述底部部分(2)上，所述离心泵被构造为串联泵并被设定为直立放置的运行并且在该底部部分(2)上向上连接有外罩(3)，该外罩的上端部被所述头部部分(4)收纳，该头部部分同时还构成电机座，驱动电机设置在该电机座上，其特征在于，所述头部部分(4)和所述底部部分(2)之间的机械连接通过所述外罩(3)构成，并且所述外罩(3)的轴向端部被构造为阶梯形地扩展，并且所述外罩(3)的扩展的轴向端部借助围合该轴向端部的法兰(16)固定在所述头部部分(4)或所述底部部分(2)上。

2.根据权利要求1所述的离心泵，其特征在于，所述外罩(3)的轴向端部借助所述法兰(16)既力配合地、也形状配合地固定在所述头部部分(4)或所述底部部分(2)上。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的离心泵，其特征在于，法兰(16)具有第一接触面(23)和第二接触面(22)，并且所述第一接触面(23)贴靠在所述外罩(3)的扩展的轴向端部上，而所述第二接触面(22)贴靠在所述头部部分(4)或所述底部部分(2)上。

4.根据权利要求1至2中任一项所述的离心泵，其特征在于，法兰是环形的松套法兰(16)。

5.根据权利要求1至2中任一项所述的离心泵，其特征在于，法兰(16)具有用于使固定装置(27)通过的凹口(18)。

6.根据权利要求1至2中任一项所述的离心泵，其特征在于，至少一个法兰(16)由至少两个法兰部分(17)组成。

7.根据权利要求6所述的离心泵，其特征在于，法兰(16)由至少两个相同构造的法兰部分(17)构成。

8.根据权利要求6所述的离心泵，其特征在于，至少两个法兰部分(17)在其端部上重叠，并且在重叠区域(25、26)中，具有彼此对齐的、用于使固定装置(27)通过的凹口。

9.根据权利要求6所述的离心泵，其特征在于，所述法兰(16)的至少部分由铸件金属制成。

10.根据权利要求9所述的离心泵，其特征在于，所述法兰(16)的至少部分由不锈的优质钢制成。

11.根据权利要求6所述的离心泵，其特征在于，所述法兰的至少部分由板(28)制成，所述板在凹口(18)的区域中通过支承部分(29)被强化。

12.根据权利要求11所述的离心泵，其特征在于，所述支承部分(29)由板组成。

13.根据权利要求1至2中任一项所述的离心泵，其特征在于，至少一个法兰(16)沿轴向方向与所述离心泵(1)所述头部部分(4)或所述底部部分(2)螺丝连接。

14.根据权利要求1至2中任一项所述的离心泵，其特征在于，在所述头部部分(4)和/或所述底部部分(2)上设有径向突出的、环绕的凸起部(31)，并且所述外罩(3)的轴向端部上的径向扩展的部分借助环绕的张紧环(32)固定在所述凸起部(31)上。

15.根据权利要求14所述的离心泵，其特征在于，所述张紧环(32)具有U形的横截面，其侧边一方面形状配合地接入所述外罩(3)的径向扩展的端部，另一方面形状配合地接入所述凸起部(31)。

16.根据权利要求14所述的离心泵，其特征在于，所述凸起部(31)被阶梯式地构造，其中所述外罩(3)的径向扩展的端部齐平地加入阶梯中。

17.根据权利要求1至2中任一项所述的离心泵，其特征在于，所述外罩(3)由不锈的优质钢制成。

18.根据权利要求1至2中任一项所述的离心泵，其特征在于，所述离心泵(1)的流体入口设置在所述底部部分(2)或所述头部部分(4)上，所述离心泵(1)的流体出口设置在所述底部部分或所述头部部分(4)上，并且在所述泵级的外壁和所述外罩(3)之间形成用于引导输送流体的通道。

19.根据权利要求1至2中任一项所述的离心泵，其特征在于，流体入口和流体出口设置在所述底部部分(2)上，并且在所述泵级的外壁和所述外罩(3)之间设有用于引导流体从最后的泵级的压力侧到流体出口的压力通道。