具有平直的單件式封蓋部件的離心泵的製作方法

2023-08-08 02:57:06 2

專利名稱：具有平直的單件式封蓋部件的離心泵的製作方法
技術領域：
本發明涉及離心泵，其包括外殼、容納在外殼中的內殼、旋轉支承在 內殼內的葉輪、相對於葉輪同心布置的外殼入口以及切向外殼出口，所述 外殼包括杯形部件以及安裝在杯形部件上的封蓋部件，所述封蓋部件包括 至少一個加強環。
背景技術：
這種離心泵是已知的。所述現有技術中的離心泵的外殼具有在入口與 封蓋部件之間延伸的入口封蓋。因而，所述封蓋部件具有由入口封蓋封閉 的相對較大的開口。通過取下所述入口封蓋，可以使封蓋部件上的開口開 放，從而使葉輪可以通過所述開口被取出。這樣，可以在不取下封蓋部件 本身的情況下更換葉輪。隨後，入口封蓋再次定位在封蓋部件與入口之間 以封閉外殼。儘管這種離心泵設計的有利之處在於葉輪的更換，但某些缺陷同樣與 這種設計有關。
一旦葉輪已經通過封蓋部件上的開口從外殼中被取出，則葉輪必須被抬升離開(lift away)。然而，這種抬升動作受到遠離封蓋部件 的加強環的阻礙。所述加強環使相對平的封蓋部件具有所需剛度，這種剛 度是在葉輪與封蓋部件內表面之間保持密封作用所必需的。發明內容因此，本發明的目的是提供一種前述類型的離心泵，其不具有上述這 些缺陷。該目的得到實現就在於，所述封蓋部件由在杯形部件與外殼入口 之間一體地連續延伸的單個元件組成。外封蓋部件的整體設計使得，在需要修理或更換葉輪的情況下，必須 整體取下所述封蓋部件。然而，由於包含由遠離封蓋部件的加強環形成的 障礙物在內的封蓋部件完全離開原位，可極大地提高了用於處理葉輪的空 間。根據本發明的單件式封蓋部件可以以多種方式得到實施，例如封蓋部 件可以包括單個板狀元件或單個層狀元件。此外，封蓋部件可以由幾種材 料構成。根據第一可行性，所述封蓋部件由塑料材料構成。在在先提交未公開的歐洲專利申請06113796中描述了這樣的離心泵。這種泵可以用於挖 泥或採礦操作。在那些情形下，所使用的材料會包括高耐磨成分。而且， 這些材料可以包括材料塊，當這些材料在泵送過程中通過內殼進行輸送時， 所述材料塊將產生相當大的衝擊力。同樣，在進行挖泥或採礦操作的過程 中，在內殼內會發生壓力波動。由於一些材料具有這種磨損特性，因此這種離心泵的內殼需要由非常 堅硬的材料例如硬化鋼或鑄鐵組成。儘管例如鑄鐵和硬化鋼的材料具有承 受泵送材料的耐磨性的有利特性，但它們很少能夠適應例如由壓力波動或 在泵送材料塊時引起的衝擊力。這是因為材料例如硬化鋼或鑄鐵不能很好 地屈服。這意味著它們不能適應這種負荷。因此，在發生壓力波動和材料 塊行進通過內殼的那些情況下，存在著內殼發生斷裂的危險。隨後，泵送 的材料衝撞到周圍，導致不符合要求的高風險。為了降低這些風險，設置了外殼。由於外殼的作用是容納從斷裂的內 殼中衝出的任何材料，因此所述外殼的材料對那些材料產生的衝擊具有很 好的適應性。從而，通常由堅韌且可屈服的材料製成外殼。此外，以外殼 適合保持內部過壓的方式，來構造外殼。注意到外殼完全圍繞著內殼，其尺寸以及由此導致的質量相當大。同 時，該外殼的成本明顯很高，對於容量提高的泵來說甚至更高。製造外殼 時所用的鋼材料的量，會隨著離心泵尺寸的增大而成比例地增大。致力於提出方案解決正在討論的離心泵的成本和重量問題，所述非公 開的在先歐洲專利申請提出由塑料材料組成的外殼。在這方面，外殼可以 由兩個杯形外殼半體組成，或者包括單個杯形外殼部分和大體上平直的封 蓋部件。由於其特殊的杯形形式，即使杯形外殼部分由塑料材料組成，所 述杯形外殼部分也具有足夠的尺寸穩定性。眾所周知的是，通常塑料材料 比鋼質材料具有更低的彈性模量，儘管如此，杯形形式自身還是提供了所 需的剛度。然而，這對於封蓋部件來說不盡相同。所述封蓋部件可以具有大體上 平直的形狀。平直部分通常具有更低的尺寸穩定性；這意味著，在外殼內 充斥著內部過壓時，這樣的部分比杯形外殼部分更易於變形，例如凸出。 儘管小變形是符合要求的，並且小變形甚至發生在完全由鋼或鑄鐵材料組 成的外殼上，但發生在平直封蓋部件上的變形會變得太大。然而，這種大 變形是不符合要求的，因為將由此極大地降低泵送效率。因此，本發明的目的是提供一種上述類型的離心泵，其一方面適合於 應用在泵送耐磨材料過程中並承受衝擊負荷，而且重量輕和/或成本低。此 外，本發明的目的是提供一種具有結構不太複雜的封蓋部件的泵殼體。這 一目的的實現就在於，所述封蓋部件包括在杯形部件與外殼入口之間一體 地連續延伸的單個元件。可以通過相對簡單的方式並以更低的成本實施單件式封蓋部件，其不 具有現有技術中可取下的入口蓋。這主要是因為必須通過一圈螺栓連接件 連接在主封蓋上的單個入口蓋己經被省略。例如，封蓋部件可以由單個板 狀元件或單個層狀元件組成。根據第一優選實施方式，所述封蓋部件可以由塑料材料構成。優選地， 封蓋部件包括在封蓋部件外圓周附近的至少一個加強環。通過將加強環施 加在封蓋部件的結構內，其克服平面外變形的剛度得到極大提高。因而， 當由外殼內的內部過壓加載時，封蓋部件僅將在從操作角度符合要求的程 度內變形。因而，具有杯形外殼部分和大體上平直的封蓋部件的離心泵同 樣包括由塑料材料構成的封蓋部件。當然，杯形外殼部分同樣可以由塑料 材料構成，但在備選實施方式中，所述杯形外殼部分可以由鋼質材料或鑄 鐵材料構成。優選地，在封蓋部件的外圓周上或附近至少設置加強環。該加強環提 高了抵抗在內部過壓影響下發生徑向擴張的能力。由此獲得的外殼的剛度 還可以防止內部洩漏的發生。更優選地，在包括中心定位的入口開口的封 蓋部件中，在入口開口上或附近至少設置加強環。在外殼內發生過壓的情 況下，這所討論的加強環將會通過張力得到加載，所述張力通常可以由所 討論的環的閉合形式來承受。如果一個加強環定位成與所述封蓋部件的主側面中的一個相鄰、並且 另一個加強環定位成與另一主側面相鄰，則封蓋部件的剛度受到有利地影 響。因而，在相對於所述主側面的橫向，加強環相互成一定距離定位。如上所述，加強環或多個加強環應該能夠承受變形，尤其是在圓周方 向。因而，環向剛度應該足夠高。在這方面，加強環優選包括纖維材料。 該纖維材料例如由在圓周方向上纏繞的碳纖維或玻璃纖維組成。此外，封蓋部件包括相互成一定距離的大體上平行主壁。根據本發明， 所述主體同樣可以由塑料材料構成。特別地，所述壁各自可以包括層狀結 構。在這方面，所述壁可以由複合材料構成。例如，可以參照由纖維強化 塑料材料層構成的壁。這些層可以定向為徑向和/或切向。例如，可以參照具有70%切向定向和30%徑向定向的纖維的實施方式。所述纖維可以包括 玻璃纖維或碳纖維；同樣可以是混合纖維。為了提高外殼的抗衝擊能力，玻璃纖維定位在外側。另外，所述壁可以通過夾層芯部互連。這種夾層芯部可以具有幾種形 式，例如所述壁可以通過肋互連。肋的定向可以是多種，例如徑向定向， 或者它們可以相互交叉。外周圓周環可以在壁的外圓周之間延伸。如果所 述壁各自包括中心開口，所述中心開口對準，則內周圓周環可以在由所述 中心開口限定的壁的內圓周之間延伸。根據第二可行性，封蓋部件可以由鋼質材料構成。同樣，可以是鋼和 塑料材料的組合，例如鋼和塑料片層的層疊件。


現在將參照附圖中所示的離心泵的實施方式進一步描述本發明。 圖1表示根據本發明的泵的實施方式的吸入側的視圖。圖2表示根據圖1中的II-II截取的橫截面圖。圖3表示泵的立體圖。圖4表示泵的封蓋拆下的立體圖。圖5表示根據圖6中的V-V截取的更大比例且更詳細的封蓋的橫截面圖。圖6表示封蓋的正視圖。圖7表示外殼的杯形部件的橫截面圖。圖8表示放大比例的圖2中有關密封的細節VIII。圖9表示取下封蓋部件時圖8中有關密封的細節。圖IO表示另一實施方式的橫截面圖。
具體實施方式
在圖1-4中示出的離心泵包括外殼1，其中容納著圖2和4中可以看到 的內殼2。所述內殼2具有切向定位的出口4。具有吸入口3的葉輪5通過 驅動軸6繞軸線24旋轉支承在內殼2內。所述驅動軸6又旋轉安裝在支承 件(未示出)中，並連接在驅動電機(未示出)上。同樣，外殼1具有與葉輪5的入口 3同軸的外殼入口開口 7。由於封蓋 部件14的整體設計，其入口開口的直徑小於葉輪5的外徑。與外殼入口開 口7相反，外殼1具有驅動軸6所延伸穿過的軸開口8。通過蓋9，驅動軸6相對於外殼1得到密封。此外，外殼1具有切向定位的外殼出口開口 10， 其與內殼2的出口 4同軸。安裝支承件11布置在外殼1上，以例如相對於 船甲板支承泵。管12 (僅在圖中示出了其最外端)定位成與離心泵l成一 定距離。通過中間管件(未示出)，如圖4所示，所述管12與外殼1的入 口開口 7相連，並尤其與吸入嘴耐磨環68相連，所述耐磨環68通過吸入 密封件69相對於葉輪5得到密封。可以清楚地看到，所述中間管件已經被 取下，從而能夠如圖4所示留出封蓋部件14的替換位置。外殼1由杯形部件13和大體上平直的封蓋部件14組成。之前提到的 安裝支承件11連接在所述杯形部件13上。封蓋部件14通過支承結構15 例如相對於船甲板得到支承。這種支承結構15包括兩個A-框架16，所述 A-框架16可以通過滾子17在導軌18上來回移動。環形扇部19安裝在A-框架16上且與軸線24同心。所述環形扇部19包括切口 20，安裝在封蓋部 件2上的銷21支承在所述切口 20內。另外，封蓋部件2包括與軸線24同 心的底部支承扇形輪緣25。所述底部支承扇形輪緣25又滑動保持在底部支 承扇形型材26內，所述扇形型材26的橫截面為徑向向內定向的U形。由 此，封蓋部件2繞軸線24旋轉支承在圖1， 2和3所示的裝配位置與圖4 所示的旋轉拆開位置之間。耐磨板62和臺肩板66連接在封蓋部件14的內 表面上，與葉輪2相鄰。如圖4所示，封蓋部件14包括定位在底部支承扇形輪緣25後面的徑 向朝外的封閉輪緣22 (參見圖2)。所述封閉輪緣22相對於軸線24部分地 略微呈螺旋形，並包括相對於軸線24延伸轉過大約270度的螺旋形部分27 以及直線部分28。螺旋形部分27在與杯形部件1中的出口開口 IO相鄰接 的封蓋部件2頂端處結束。此外，封閉輪緣22在切向出口4的位置包括在 螺旋形部分27與直線部分28之間延伸的凸緣部分57。所述安裝凸緣具有 一系列孔58，將在下文描述其作用。杯形部件13具有類似的螺旋形和直線形的型材件23;在圖2可以看到， 所述型材件23限定了徑向向內並限定凹槽33的U形橫截面。所述型材件 具有螺旋形部分29和直線部分30。從圖l-4中可以清楚地了解到，該型材 件不在杯形部件13的整個圓周上延伸。特別地，在型材件23的螺旋形部 分29與型材件23的直線部分30之間延伸的圓周部分59缺少所述型材件。 代替的是，所述圓周部分59包括螺紋孔，將在下文描述其作用。齒輪31 旋轉安裝在型材件23的螺旋形部分29上，並且對應的弧形齒條32安裝在 封蓋部件14上。所述齒條32與軸線24同心。耐磨板63和臺肩板67連接在杯形部件13上，與葉輪相鄰。隨後，從圖4開始描述相對於杯形部件13安裝封蓋部件14的過程。 從圖4所示的位置，通過支承結構15使封蓋部件2向杯形部件13移動。 在這一過程中，考慮到封蓋部件14的旋轉位置，封蓋部件14的輪緣22可 以移動通過杯形部件13的型材件23。 一旦封蓋部件14緊靠杯形部件13， 並且齒輪31和齒條32形成接合，則封蓋部件14可以旋轉。例如通過電機 (未示出)使齒輪31旋轉而實現上述旋轉，由此齒條32與封蓋部件14一 起旋轉。此時，封蓋部件14的輪緣22逐漸接合在型材件23的凹槽33中， 由此尤其是輪緣22的螺旋形部分27移動到型材件23的螺旋形部分29內， 並且輪緣22的直線部分28移動到型材件23的直線部分內。最後，螺栓61 穿過封蓋部件14的凸緣部分57上的孔58插入，並螺紋連接在杯形部件13 的圓周部分59中的螺紋孔60內。因而，形成了封蓋部件14與杯形部件13 之間的緊固連接。以相反方式從杯形部件13上拆下封蓋部件14。在取下封蓋部件14之 後，如果需要可以更換葉輪5。同時，可以取下封蓋部件14的內壁35上的 耐磨板62,以及耐磨板63 (取下後一個是在取下葉輪2之後)。杯形部件13和另一個部件14都用塑料材料製成。如圖5所示，封蓋 部件14包括內主壁35和外主壁36，在它們之間存在同樣由塑料材料製成 的芯部37。在所示實施方式中，內主壁包括整體管狀部分38 (限定了離心 泵的進口開口 7),其中管12 (參見圖1-4)通過中間管件裝配在所述整體 管狀部分38上。所述管狀部分38沿外主壁36的開口 46延伸並連接在其 上。外主壁36包括軸向延伸邊緣39，該邊緣39具有連接在內主壁35相應 的徑向延伸凸緣41上的徑向延伸凸緣40。凸緣40、 41一起構成了以上提 及的輪緣22。由於大體上平直的元件(例如本發明中的封蓋部件14)在垂直於所述 元件的方向上具有相對於負載有限的剛度，因此設置加強環42, 43。外加 強環42定位成貼著軸向延伸邊緣39的內表面，並在主壁35， 36之間延伸。 內加強環43定位成貼著管狀部分38的外表面，並在外主壁36與內主壁35 的脊部44之間延伸。在所示實施方式中，兩個加強環42、 43是管狀，儘管如此同樣可以設 置成其它形狀。環42， 43包括在圓周方向纏繞的高強度纖維材料，例如碳 纖維或玻璃纖維。因此，加強環42， 43使封蓋部件14具有相當大的剛度， 這意味著所述封蓋部件14在內部過壓下的變形在所討論離心泵的維護過程中被保持在容許極限內。根據本發明的封蓋部件14的突出優點在於與現有技術中鋼質封蓋部 件的軸向尺寸相比，其在軸向上的尺寸得到限制。所述鋼質封蓋部件具有 從其外主壁延伸的加強環，從而導致所述封蓋部件具有相當大的軸向尺寸。如圖7的橫截面圖所示，外殼1的杯形部件13同樣由塑料材料構成。 為此，所述杯形部件13包括外部杯形元件50和內部杯形元件51，它們各 自分別具有底部52， 53以及壁54， 55。壁54， 55例如通過膠合相互連接， 而底部52， 53通過芯部56互連。此外，包括面向內的U形凹槽33的型材 件23與外部杯形元件50 —體形成。通過容納在外殼1的杯形部件13中的 連接件47，在所述外殼l內保持過壓。如圖8和9所示，可膨脹密封環64存在於封蓋部件14與杯形部件13 之間。所述密封環64裝配在杯形部件13的狹槽70內，所述狹槽70與型 材件23的凹槽33相鄰開口 。所述狹槽70與密封環64 —起完全繞杯形部 件13的圓周延伸，以實現外殼1的內部空間具有所需密封性。密封環64 是具有一系列外脊部71的迷宮式密封環，所述外脊部71密封緊靠在封蓋 部件14的表面上。密封環64的密封作用通過使所述環發生膨脹來實現。通過向密封環64 的內腔65供給加壓氣體，來實施膨脹的步驟。在封蓋部件14從杯形部件 13上取下或施加在其上的情況下，首先通過使加壓氣體流出腔65來使密封 環64縮小。因而，能夠防止可能由另一個部件14的移動而導致的、對密 封環64的任何損壞。在圖9中示出了密封環64的縮小狀態，該圖還示出 了以下述方式被旋轉的封蓋部件14，即其螺旋形部分27剛好從杯形部件 13的型材件23的凹槽33中轉出。圖10中的實施方式表示離心泵具有外部鋼質外殼1，尤其是鋼質杯形 部件13和鋼質板狀封蓋部件14。所述封蓋部件14作為整體從杯形部件13 (尤其是螺栓連接件80)上向外殼1的入口開口7伸展。因而，封蓋部件 14上的中心開口 70的橫截面尺寸或直徑小於葉輪5的外徑。
權利要求
1.一種離心泵，包括外殼(1)、容納在外殼(1)中的內殼(2)、旋轉支承在內殼(2)內的葉輪(5)、相對於葉輪(5)同心布置的外殼入口(7)以及切向外殼出口(4)；所述外殼(1)包括杯形部件(13)以及安裝在杯形部件(13)上的封蓋部件(14)，所述封蓋部件(14)包括至少一個加強環(42，43)，其特徵在於所述封蓋部件(14)包括在杯形部件(13)與外殼入口(7)之間一體地連續延伸的單個元件。
2. 如權利要求1所述的離心泵，其特徵在於，封蓋部件(14)由單個 板狀元件或單個層狀元件組成。
3. 如權利要求1或2所述的離心泵，其特徵在於，所述封蓋部件(14) 由塑料材料構成。
4. 如權利要求3所述的離心泵，其特徵在於，至少一個加強環(42) 設置在封蓋部件(14)的外周處或附近。
5. 如權利要求3或4所述的離心泵，其特徵在於，封蓋部件(14)包 括中心定位的入口開口 (7)，其中至少一個加強環(43)設置在入口開口(7)處或附近。
6. 如權利要求4或5所述的離心泵，其特徵在於，封蓋部件(14)具 有相反的主側面(35， 36)，其中加強環中的其中一個定位成與所述主側面 中的其中一個相鄰，並且加強環中的另一個定位成與另一主側面相鄰。
7. 如權利要求4或5所述的離心泵，其特徵在於，封蓋部件(14)具 有相反的主側面(35, 36)，其中在相對於所述主側面(35， 36)的橫向方 向上，加強環(42， 43)被定位成彼此隔開一定距離。
8. 如權利要求3-7中的任意一項所述的離心泵，其特徵在於，加強環 (42， 43)由纖維材料構成。
9. 如權利要求8所述的離心泵，其特徵在於，纖維材料包括碳纖維。
10. 如權利要求9所述的離心泵，其特徵在於，纖維材料包括玻璃纖維。
11. 如權利要求9或10所述的離心泵，其特徵在於，纖維材料在圓周 方向上進行纏繞。
12. 如權利要求3-11中任意一項所述的離心泵，其特徵在於，封蓋部 件(14)包括彼此相隔一定距離的大體平行的主壁(35， 36)，所述主壁(35， 36)由塑料材料構成。
13. 如權利要求12所述的離心泵，其特徵在於，每個主壁(35， 36) 都包括層狀結構。
14. 如權利要求13所述的離心泵，其特徵在於，主壁(35， 36)由復 合材料構成。
15. 如權利要求13或14所述的離心泵，其特徵在於，主壁(35， 36) 由纖維加強的塑料材料層構成。
16. 如權利要求15所述的離心泵，其特徵在於，主壁(35， 36)包括 徑向和/或切向定向的多個層。
17. 如權利要求12-16中任意一項所述的離心泵，其特徵在於，主壁 (35， 36)通過夾層芯部(37)進行互連。
18. 如權利要求12-17中任意一項所述的離心泵，其特徵在於，主壁 (35， 36)通過肋進行互連。
19. 如權利要求18所述的離心泵，其特徵在於，所述肋沿徑向進行定向。
20. 如權利要求12-19中任意一項所述的離心泵，其特徵在於，外周圓周環(42)在主壁(35， 36)的外周(40， 41)之間或附近延伸。
21. 如權利要求12-20中任意一項所述的離心泵，其特徵在於，每個主 壁(35， 36)都包括中心開口 (38， 46)，所述中心開口相對準，並且內周 圓周環(43)在由所述中心開口 (38， 46)所限定的主壁(35， 36)內周 之間或附近延伸。
22. 如權利要求3-21中任意一項所述的離心泵，其特徵在於，至少一 個加強環(42， 43)被容納在由主壁(35， 36)所限定的封蓋部件(14) 的輪廓內。
23. 如權利要求3-22中任意一項所述的離心泵，其特徵在於，外殼(l) 以流體密封的方式圍繞著內殼(2)。
24. 如權利要求1或2所述的離心泵，其特徵在於，封蓋部件(14)由 鋼質材料構成。
25. 如在前權利要求中任意一項所述的離心泵，其特徵在於，還包括位 於杯形部件(13)與封蓋部件(14)之間的密封環(64)，其中所述密封環(64)是可膨脹的。
26. 如權利要求25所述的離心泵，其特徵在於，密封環(64)包括一 個與氣體源相連通以使密封環(64)充氣的內腔(65)。
27. 如在前權利要求中任意一項所述的離心泵，其特徵在於，外殼(l) 包括至少一個連接件(47)，用於在所述外殼(1)內維持過壓。
28. 如在前權利要求中任意一項所述的離心泵，其特徵在於，外殼(l) 包括軸封蓋(9)，其中軸(6)以流體密封的方式貫穿所述軸封蓋(9)。
29. 如在前權利要求中任意一項所述的離心泵，其特徵在於，封蓋部件 (14)具有大體上平直的形狀。
30.如在前權利要求中任意一項所述的離心泵，其特徵在於，在封蓋部 件(14)的內表面上設置一個耐磨板(62)。
31.如在前權利要求中任意一項所述的離心泵，其特徵在於，在杯形部 件(13)的內表面上設置另一個耐磨板(63)。
32. 如在權利要求30或31所述的離心泵，其特徵在於，在各個耐磨板 (62， 63)與內殼(2)之間分別設置有臺肩板(66， 67)。
33. 如在前權利要求中任意一項所述的離心泵，其特徵在於，從徑向上 觀察，封蓋部件(14)與葉輪(5)相重疊。
34. 如在前權利要求中任意一項所述的離心泵，其特徵在於，封蓋部件 (14)具有中心開口 (70)，其橫截面尺寸小於葉輪(5)的外徑。
全文摘要
本發明涉及一種具有平直的單件式封蓋部件的離心泵，其包括外殼、容納在外殼中的內殼、旋轉支承在內殼內的葉輪、相對於葉輪同心布置的外殼入口以及切向外殼出口；所述外殼包括杯形部件以及安裝在杯形部件上的封蓋部件。所述封蓋部件包括由在杯形部件與外殼入口之間一體地連續延伸的單個元件。
文檔編號F04D29/00GK101270762SQ200810087609
公開日2008年9月24日 申請日期2008年3月20日 優先權日2007年3月23日
發明者E·C·范德布洛姆, E·坎特斯, H·H·布達伊哲, J·庫特 申請人:Ihc荷蘭Ie公司