泵的導流構件的製作方法

2023-07-09 23:25:31 2

專利名稱：泵的導流構件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種泵的導流構件，其由至少兩個部件構成。
背景技術：
公知的是，泵的這種導流構件例如是離心泵的葉輪或導向器。所述葉輪 或導向器通常由兩個彼此間隔且其間設置有葉片的蓋板組成。此外還公知的 是，這種葉輪或導向器由多個部件構成，例如由板材件組裝而成。從而，公
知的是，蓋板和葉片由板材(Blech)製成為單獨部件並在隨後彼此焊接而成。 因為必須將多個單獨部件彼此結合，所以上述製造過程的成本相當高。

發明內容
因此，本發明的目的在於，對泵的多件式導流構件進行改良如下，以使 得其製造更簡單、成本更低廉。
本發明的目的通過具有權利要求l中所述特徵的泵的導流構件以及通過 具有權利要求11中所述特徵的泵組來實現。優選的實施方式通過從屬權利 要求、後面的描述以及附圖進行說明。
按照本發明的導流構件是泵的一個元件，其用於對將要輸送液體的泵進 行導流，例如對水進行引導。所述構件特別用於對流體進行導向或換向。按 照本發明所述的導流構件由至少兩個部件構成，但也可由多於兩個的部件構 成。所述導流構件的多個部件共同在導流構件中限定出流道，即多個部件共 同用於導流，特別是流體換向、壓力產生和/或壓力變化。
按照本發明，所述構件的第一部件通過金屬粉末注射成型(金屬注射成 型)而製成。在所述方法中，首先使金屬粉末和合成材料(Kimststoff，如塑 料等) 一起通過符合合成材料注射成型(Spritzgieikn)的注射成型方法而成 型，隨後以類似於燒結方法的方式對其進行加熱，其中合成材料從此構件中 揮發並且金屬粉末熔化形成均質的金屬構件。通過合成材料的揮發會產生構件的收縮，這在注射成型的成型過程(Formgebimg)中可能是要考慮的。因 此，由於所述成型過程特別簡單並成本低廉，通過所述方法能夠成本低廉地 製造出高精度的金屬構件。因為不需使用要丟棄的鑄模(verlorenenFormen) 並且工具磨損明顯減少，這種成型過程的成本例如比傳統金屬鑄造的成本要 低廉得多。
此外，按照發明，所述構件的第二部件優選由板材製成。隨後，第一和 第二部件組合在一起，然後必要時與額外的部件一起構成導流構件。
通過金屬粉末注射成型工藝而製成的部件與由板材(即，金屬板材)制 成的部件的組合能夠特別簡單地製造十分複雜的導流構件。因此可以通過金 屬粉末注射成型來形成複雜的幾何形狀。此外，可以限制這種幾何形狀，使 其不需要在注射成型過程中使用將要丟棄的芯型(verlorene Keme)即可成 型。也就是說，可以避免側凹(Hinterschnddung)和空腔。如果在導流構件 中需要這些側凹和空腔，可通過第一和第二部件的組合來構成。第二部件優 選是沒有複雜幾何形狀的部件，這樣第二部件可以成本低廉地通過對板材進 行衝壓(Stanzen)和/或變型(Umformen)而製成。
因此金屬粉末注射成型件和板材件組合在一起恰好可以成本特別低廉 地共同製造複雜的導流構件。此外，與通過金屬粉末注射成型的一體化構件 或通過板材製成的一體化構件相比，上述製造方法明顯要更簡單且成本更低
廉
可選地，按照本發明，沒有複雜幾何形狀的第二部件製造為合成材料成 型件，例如合成材料注射成型件。其與金屬粉末注射成型件的結合例如可以
以下方式來實現在金屬粉末注射成型件中設置榫狀凸起，所述凸起和與其 對應地設置在第二部件中的凹槽接合，在第二部件的另一側則根據鉚釘的類 型而變形或彎曲或交疊，從而以此方式將這些部件結合為一個構件。此外， 按照本發明，所述構件的第二部件也可製造為金屬粉末注射成型件。這種構 造的優點在於，通過使構件的兩個部件在燒結之前以常規方式彼此疊置並由
此在燒結過程期間在接觸(支撐)面的區域內彼此材料相關地(stoffschliissig)
結合，所述構件的兩個部件可以特別簡單且緊密地彼此結合。
當導流構件由多於兩個的部件組成時，可以由板材製成多於一個的部件 和/或由金屬粉末注射成型製成多於一個的部件。然而本發明的重點是，至少一個由板材件或由金屬粉末注射成型件或由合成材料成型件製成的部件和 至少一個由金屬粉末注射成型而製成的部件組合在一起以構成導流構件。
第一和第二部件優選彼此牢固結合，特別是彼此焊接在一起。由此，在
通過結合這些部件而組合這些部件之後，即得到單件式(einteilig)導流構件， 此導流構件在其它的加工過程中，特別是在泵組的裝配中易於操作。優選的 是，例如通過感應焊接(InduktionsschweiBen)將板材件和金屬粉末注射成 型件彼此焊接在一起。這使得兩個部件能特別簡單地彼此結合。為了實現這 種結合，可在一個部件上形成多個突出部，這些突出部隨後形成為焊點。特 別地，在金屬粉末注射成型件中形成多個突出部，使所述突出部和由板材制 成的部件接觸以便進行焊接。當對兩個部件施加電流時，所述部件能夠容易 地彼此焊接。
以金屬粉末注射成型方式製成的第一部件優選具有一個或多個用於導 流的葉片。所述葉片特別用於使泵中待輸送的流體換向或沿期望的方向導 向。此類葉片恰好也具有複雜的幾何形狀，其也可以以簡單方式成本低廉地 通過金屬粉末注射成型而製成。此類葉片可以例如設置在泵組的葉輪或導向 器上。由此，按照第一優選實施方式，所述導流構件可構成泵葉輪。
還優選的是，第一部件是泵葉輪的第一蓋板，所述第一蓋板和泵葉輪的 葉片通過金屬粉末注射成型一體地製成，以及第二部件是由板材製成的第二 蓋板。這種泵葉輪有利地根據前述本發明的方式或方法進行製造。具有複雜 葉片幾何形狀的第一蓋板構造為金屬粉末注射成型件。構造較簡單的第二蓋 板則通過對板材進行衝壓和/或變型而成本低廉地來製成。因此，對於兩個部 件的任何一個都可應用特別合適的製造方法。隨後將兩個部件彼此結合，優 選彼此焊接。由此，可在通過金屬粉末注射成型製成的葉片上並在與所屬的 (zugeh6rigen)蓋板相背離的自由長邊緣上構造突出部，所述突出部用於與 蓋板焊接在一起。由板材製成的蓋板壓靠在所述突出部上，隨後對這種結構 施加電流，以在所述突出部處焊接第一和第二部件。
還優選的是，第一部件具有輪轂，所述輪轂與蓋板及葉片通過金屬粉末 注射成型製成為一體。所述輪轂用於將葉輪固定在驅動軸上。由於輪轂用於 將轉矩從軸傳遞到葉輪，因此所述輪轂優選與葉輪及蓋板構成為一體，因為 以此方式可以得到較高的強度。另外，必要時所述輪轂也可具有複雜的幾何形狀，以實現用於與驅動軸一起進行力傳遞的形狀配合。所述幾何形狀同樣 有利地通過金屬粉末注射成型製成。通過能在同一工序中製造輪轂、第一蓋 板和葉片，可減少必需的加工步驟和裝配步驟的數目。
按照其它優選的實施方式，所述輪轂可具有螺紋，所述螺紋通過金屬粉 末注射成型直接構造在輪轂上。所述螺紋可以用於接納將輪轂固定到驅動軸 上的緊固構件，例如固定螺釘。金屬粉末注射成型能夠以所需的精度直接在 構造輪轂時一起構造螺紋，從而可以省略其它的加工步驟，特別是用於形成 螺紋的切削加工步驟。
因此優選的是，葉輪所有的對幾何形狀要求較高或複雜的部件，特別是 葉片、輪轂和設置在輪轂上的緊固構件例如螺紋，在一個工序中通過金屬粉 末注射成型而構成，從而可以減少其它加工步驟和裝配步驟的數目。
根據第二優選實施方式，根據本發明所述的導流構件構造成特別用於多 級離心泵的泵導向器。此類導向器用於將從離心泵的葉輪在外周流出的液體 (例如水)以期望的方式繼續輸送。所述導向器特別用於將液體再次徑向向 內輸送，以便在隨後將液體輸送至泵的排出管或下一個泵級，即下一個葉輪 的吸入口。和泵的葉輪相似，此類導向器也具有複雜的幾何形狀，其可以成 本低廉地按照上述方式通過根據本發明所述的構件的至少兩件式結構構成。 同樣，對此類導向器而言可以通過金屬粉末注射成型製成複雜的成型結構， 而幾何形狀較為簡單的部件則可以通過對板材進行衝壓或變型而形成。隨後 兩個部件可以組合或彼此結合。
優選地，在作為導向器的導流構件的結構中，所述構件的第一部件是與 導向器的葉片通過金屬粉末注射成型製成為一體的第一蓋板，以及所述構件 的第二部件是由板材製成的第二蓋板。如上參照葉輪所說明的一樣，可以具 有複雜幾何形狀的葉片以這種方式和蓋板容易地形成在一起，由此所述葉片 與蓋板牢固地結合。基本上扁平的第二蓋板可以成本低廉地由板材製成。隨 後兩個部件可以彼此結合。所述結合可以以上述參照葉輪說明的方式來實 現。
還優選的是，導向器的第一部件是第一蓋板，軸向延伸的定位(支撐)
環(Anlagering)與所述第一蓋板通過金屬粉末注射成型形成為一體，所述 定位環形成為與用於安放密封件。如前所述，在多級離心泵中的導向器用於將流體再次徑向向內輸送至後續葉輪的吸入口。此外必需的是，後續葉輪的 吸入口與導向器的出口密封接觸。為此設置密封件，其同時還用於密封環繞 的泵殼。為了將所述密封件固定在導向器上，導向器上優選設有以上所述的 定位環形式的支座。用於設置密封件的此類定位環或其他形式的支座也可通 過應用金屬粉末注射成型方法在一個工序中成本低廉地構造在導向器上。
還優選的是，軸承座同樣與第一蓋板在導向器中一體地構成，軸承可設 置在所述軸承座中以支承用於泵葉輪的驅動軸。
優選地，泵導向器具有至少一個相對於泵的縱軸線徑向向外指向的突出 部，導向器藉助突出部可固定於泵殼的兩個部件間。所述突出部沿徑向向外 伸出於導向器的外周之外，這樣所述突出部可以設置在兩個殼體部件的端面 之間。所述殼體部件分屬於各自的泵級，並且所述殼體部件由外部通過緊固 帶固定。導向器的突出部被夾持在兩個彼此相鄰的殼體部件之間，由此導向 器沿軸向固定在泵殼內。此外，所述突出部與導向器的其它部件通過金屬粉 末注射成型一體地構成。當突出部被夾持在相鄰的殼體部件之間時，所述突 出部的金屬構造能獲得良好的力傳遞，特別是較高的表面壓力。這也使得在 殼體部件的軸端不必形成擴大的接觸面以減小表面壓力。代替地，殼體部件 可以構造成簡單的管狀，其中管的端面形成突出部的接觸面。即所述端面的 橫截面與管的任何其它位置處的管壁的橫截面相同。特別地，所述橫截面沒 有增大的內徑或外徑。這簡化了製造，因為殼體部件可構造成簡單的管區段， 所述管區段可以由長管截取而成，或由板材巻曲而成，必要時僅需對端面進 行平面加工。所述突出部可成本低廉地與導向器的其它部件通過金屬粉末注 射成型一體地構造。優選地，可以在周邊構造均勻分布的多個突出部，特別 優選的是，突出部呈環形凸緣的形式。g卩，所述突出部構造為在導向器的整 個周邊上延伸的徑向指向的環或凸緣。
本發明還涉及一種泵組，特別是單級或多極離心泵組，其具有至少一個 如前所述的導流構件。優選地，所述泵組具有如前所述的一個或多個葉輪和 /或一個或多個導向器。此外，所述葉輪和/或導向器可以按照前述根據本發 明所述的系統或方法分別由至少兩個部件製成，其中一個部件通過金屬粉末 注射成型而製成，且另一個部件由板材製成。


以下參照附圖對本發明進行說明。在附圖中
圖l是泵葉輪的分解圖，其構成按照本發明所述的導流構件；
圖2是圖1所示的泵葉輪處於裝配狀態下的剖視圖3是泵導向器的第一部件的立體圖，所述第一部件構成按照本發明所 述的導流構件；
圖4是從後面觀察的圖3所示的泵導向器的第一部件的示圖；以及 圖5是圖3和圖4所示的泵導向器處於安裝狀態下的剖視圖。 其中，附圖標記說明如下
2第一蓋板4第二蓋板
6葉片8輪轂
10多個突出部12凸緣
14夾緊錐形件16鎖緊螺母
17導向器18第一部件
20蓋板22葉片
24軸承託架26環
28泵殼28a殼體部件
28b殼體部件30開孔
32定位環34密封件
36凸緣38第二部件
40多個突出部42突出部
X泵的縱軸線
具體實施例方式
現參照圖1和圖2對按照本發明所述的構造為離心泵組的泵葉輪的導流 構件進行詳細說明。
葉輪主要由兩個部件構成，即第一蓋板2和第二蓋板4。第一蓋板2支 撐多個葉片6，並在中央具有輪轂8，輪轂8固定在驅動軸上。第一蓋板2 與葉片6及輪轂8—起構成葉輪的第一部件。所述第一部件由金屬(例如不 鏽鋼)通過金屬粉末注射成型而製成。此外，蓋板2、葉片6和輪轂8在一個工序中一體地製成。金屬粉末注射成型使得多個葉片與蓋板2和輪轂8 — 起在一個工序中容易地構成為一體。還可通過金屬粉末注射成型十分簡單地 構成葉片6的複雜的葉片幾何形狀。在葉片6的背離蓋板2的自由長邊緣處 具有多個突出部IO，所述突出部用於焊接帶有葉片6的蓋板2和第二蓋板4。 所述第二蓋板4由板材(優選為不鏽鋼板材)製成。其通過對板材進行 衝壓或變型而製成。蓋板4微呈漏鬥狀並在其中央具有軸向突出的凸緣12， 所述凸緣12構成葉輪的吸入口 。具有一體成型的凸緣12的蓋板4成本低廉 地製成為板材件。
如圖2所示，在兩個部件各自製成後，將其連結在一起構成葉輪。為此， 蓋板4被壓靠在葉片6上的突出部10並感應焊接在葉片6的自由長邊緣上。 以此方式，形成如圖2中所示的一件式葉輪。所述葉輪的兩件式製法的優點 在於，可以十分簡單且成本低廉地構成由葉輪內部中的流道形成的空腔。由 此在鑄造時能省略型芯。通過金屬粉末注射成型製成的第一部件由蓋板2、 葉片6和輪轂8構成並有利地不具有側凹，由此其可以易於在兩件式注射成 型模具中鑄造而成。但是這樣並不排除能夠製成通過多件式注射成型模具或 置入的型芯可實現的形狀複雜的葉片。
為了在軸上進行固定，還設有夾緊錐形件14和旋擰在夾緊錐形件14上 的鎖緊螺母16。被開槽的夾緊錐形件14裝入輪轂8中並且將驅動軸容置在 輪轂8的內部。通過旋擰在夾緊錐形件14細端的鎖緊螺母16，夾緊錐形件 14被拉入輪轂8中，並且夾緊錐形件14由於其錐形的外輪廓同時徑向向內 擠壓，使得容納軸的通孔變小並且夾緊錐形件14和環繞著它的輪轂8 —起 卡緊在驅動軸上，進而將整個葉輪卡緊在驅動軸上。
根據圖3至圖5所示的導向器17，對按照本發明所述的導流構件的第二 示例進行說明。
導向器17也由兩個部件構成。圖3和圖4從兩側示出了第一部件18。 導向器17的第一部件18主要由蓋板20和設置在所述蓋板上的導向葉片或 葉片22構成。葉片22的徑向端部終止於軸承託架24上，軸承託架24同樣 和蓋板20結合或製成為一體。軸承託架24是個圓柱狀套筒，其用於容置軸 承26 (見圖5)。所述軸承26用於支承用於葉輪的驅動軸。
在蓋板20的外周另外還連接有軸向延伸的環26，所述環構成導向器的寬大的外殼並且如圖5所示用於與泵殼28結合。
在蓋板20的中央區域設有開孔30，所述開孔構成導向器17的排出口。 開孔30的直徑大於軸承託架24的直徑，由此葉片22沿徑向經過開孔30的 外周向內延伸。環繞開孔30並與開孔30徑向向外間隔地設有定位環，所述 定位環用於容置密封件34。定位環32作為圓柱狀環從蓋板20沿軸向向後在 與葉片22相對的方向上延伸。
在葉片22的與蓋板20軸向相對的端部的中央區域設置有凸緣36，所述 凸緣從軸承託架24基本徑向向外延伸。此外，凸緣36延伸經過葉片22的 長邊緣並由此構成導向器17的第二蓋板的部分。此外凸緣36的外徑與開孔 30的內徑相當。但是所述外徑也可小於開孔30的內徑。兩種情況都能保證 蓋板20和凸緣36不沿徑向重疊。因此導向器的第一部件18沒有側凹，從 而可以在兩件式模具中成型。導向器17的第一部件18完全通過金屬粉末注 射成型製成為一體構件。即，第一蓋板20與葉片22、軸承託架24、環26、 定位環32以及凸緣36在一個工序中一體地製成為金屬粉末注射成型件。
圖5所示的處於裝配狀態中的導向器17的第二部件38是板材件，所述 板材件通過衝壓或變型而製成。所述板材件構成導向器17的第二蓋板的主 要部分，並在裝配狀態下沿凸緣36的徑向延長部分向外延伸。由此凸緣36 和第二部件38共同構成第二蓋板。第二部件38焊接在葉片22的自由長邊 緣上。為此，在葉片22上模製(anformen)突出部40 (見圖3)，所述突出 部用於與第二部件38感應焊接。
同樣在第二種實施例即所述導向器17中可以獲悉，按照本發明的方法 或按照本發明的構造可使具有複雜或複合幾何形狀的導向器17通過金屬粉 末注射成型而製成，並且與第二部件、板材件組合，而此外還可以使通過金 屬粉末注射成型製成的第一部件18不會出現較大的側凹或空腔。由此實現 了簡單的注射成型。然後，與第一部件18焊接的第二部件38的幾何形狀就 十分簡單，由此所述第二部件可簡單地由板材製成。
圖5另外還示出導向器17是如何固定在泵殼28中。泵殼28由多個殼 體部件28a和28b構成。此外每個泵級都分配有殼體部件28a和28b。圖5 示出了兩個殼體部件28a和28b。可以理解的是，在多於兩級的泵中可以設 有對應的更多殼體部件。導向器17分別固定在兩個殼體部件28a和28b之間。為此導向器17在其外周上具有相對於縱軸線X徑向向外伸出的突出部 42，所述導向器17的外周基本上對應於殼體部件28a和28b的內周。突出 部42沿徑向向外呈環形突出，並和導向器17的第一部件18通過金屬粉末 注射成型一體地製成。殼體部件28a和28b以及可能的其它殼體部件在外部 通過緊固構件(如緊固帶或緊固螺栓)壓在一起。此外導向器的突出部42 夾緊在殼體部件28a和28b的端面之間。由於導向器的突出部42同樣由金 屬製成，其可以毫無問題地承受產生的壓力而不會變形。也可在該區域省略 特別擴大的接觸面來減小表面壓力。代替地，具有通常壁截面的殼體部件28a 和28b設置在突出部42上。突出部42沿徑向一直延伸到殼體部件28a和28b 的外周，從而實現泵殼28的無縫光滑的外表面。突出部42沿軸向以下述方 式固定導向器通過使導向器的外周與泵殼28的內周接觸來固定導向器。
權利要求
1.一種泵的導流構件，其由至少兩個部件組成，其特徵在於，所述導流構件的第一部件(2；18)通過金屬粉末注射成型而製成，所述導流構件的第二部件(4；38)為板材件或金屬粉末注射成型件或合成材料成型件。
2. 按照權利要求1所述的導流構件，其特徵在於，所述第一部件(2;18)和所述第二部件(4; 38)彼此固定結合，尤其是彼此焊接在一起。
3. 按照權利要求1或2所述的導流構件，其特徵在於，通過金屬粉末注射成型而製成的所述第一部件(2; 18)具有用於導流的一個或多個葉片(6; 22)。
4. 按照權利要求1至3之一所述的導流構件，其特徵在於，所述導流構件為泵葉輪。
5. 按照權利要求4所述的導流構件，其特徵在於，所述第一部件(2)是第一蓋板，所述第一蓋板與所述泵葉輪的葉片(6)通過金屬粉末注射成型一體地製成，並且所述第二部件(4)是由板材製成的第二蓋板。
6. 按照權利要求4或5所述的導流構件，其特徵在於，所述第一部件(2)具有輪轂(8)，所述輪轂與所述蓋板及所述葉片(6)通過金屬粉末注射成型一體地製成。
7. 按照權利要求6所述的導流構件，其特徵在於，所述輪轂(8)具有螺紋，所述螺紋通過金屬粉末注射成型而直接成型在所述輪轂(8)上。
8. 按照權利要求1至3之一所述的導流構件，其特徵在於，所述導流構件為泵導向器，尤其是多級離心泵導向器。
9. 按照權利要求8所述的導流構件，其特徵在於，所述第一部件(18)是第一蓋板，所述第一蓋板與所述導向器的葉片(22)通過金屬粉末注射成型一體地製成，並且所述第二部件(28)是由板材製成的第二蓋板。
10. 按照權利要求8或9所述的導流構件，其特徵在於，所述第一部件(18)是通過金屬粉末注射成型與沿軸向延伸的定位環(32) —體製成的第一蓋板，所述定位環(32)用於安放密封件(34)。
11. 按照權利要求8至10之一所述的導流構件，其特徵在於，所述泵導向器具有至少一個徑向向外指向的突出部，所述導向器能藉助所述突出部固定在泵殼(28)的兩個部件(28a， 28b)之間。
12. —種泵組，特別是一級或多級離心泵組，其特徵在於，所述泵組具有至少一個按照權利要求i至u之一所述的導流構件。
全文摘要
本發明涉及一種泵的導流構件，其由至少兩個部件組成，其中，所述導流構件的第一部件(2)通過金屬粉末注射成型而製成，並且所述導流構件的第二部件(4)由板材製成，本發明還涉及一種具有所述導流構件的泵組。
文檔編號F04D29/44GK101624998SQ20091014025
公開日2010年1月13日 申請日期2009年7月9日 優先權日2008年7月10日
發明者佩爾·弗雷斯特·韋德斯泰德, 馬丁·沃德 申請人:格倫德福斯管理聯合股份公司