多级泵的制作方法与工艺

本发明涉及移送液体的多级泵，尤其涉及能够以高压移送液体的高压多级泵。

背景技术：
作为能够以数MPa～数十MPa的高压力移送液体的泵，存在高压多级泵。高压多级泵使用于各种用途，例如，使用于以高压力来移送危险液体。在这样的泵中，为了承受液体的高压并使得液体不会漏到外部，采用了在壳体的外侧进一步设置壳体的双层壳体构造。图1是表示现有的高压多级泵的剖视图。如图1所示，高压多级泵具有固定在轴1上的多个叶轮2。以包围叶轮2的方式配置有多个中段壳体3。在各中段壳体3的内部配置有导叶5，从而能够将通过各级叶轮2升压了的液体引导至下一级的叶轮2。中段壳体3沿轴向(轴1的延伸方向)重叠，这些中段壳体3通过多个贯穿螺栓50而被相互固定。而且，以包围这些中段壳体3的方式还配置有外侧壳体8。在外侧壳体8上设有液体的吸入口9及排出口10。由这些中段壳体3及外侧壳体8构成了双层壳体构造。轴1的端部与未图示的驱动机(例如马达)连结，通过该驱动机使叶轮2旋转。当叶轮2旋转时，液体被从吸入口9吸入并引导至叶轮2，通过各叶轮2而被依次升压。中段壳体3与外侧壳体8之间的空间充满了升压后的液体，液体从排出口10被排出。这样，中段壳体3具有将升压途中的液体和升压后的液体分隔开的作用，外侧壳体8具有防止升压后的液体向外部泄漏的作用。图2是表示图1所示的高压多级泵的一部分的示意剖视图。如图2所示，级数与叶轮2的级数相同的中段壳体3A～3D相重叠。在各中段壳体与导叶5之间安装有定位销7，通过该定位销7来固定中段壳体3A～3D与导叶5的相对位置。在第一级中段壳体3A的端面与外侧壳体8之间配置有垫片14。与末级中段壳体3D相邻地配置有扩散环12，在该扩散环12的内部，以包围末级叶轮2的方式形成有扩散器(diffuser)13。中段壳体3A～3D和扩散环12通过多个贯穿螺栓50(在图2中仅示出了一个贯穿螺栓50)而相互紧固连接。但是，在图2所示的构造中，由于不得不在中段壳体3A～3D上形成贯穿螺栓50用的螺纹孔及贯穿孔，所以存在中段壳体3A～3D自身变大而泵整体重量增加的缺点、以及中段壳体3A～3D的材料费变高的缺点。因此，如图3所示，提出有将贯穿螺栓50配置在中段壳体外侧的构造。在该构造中，在第一级中段壳体3A和扩散环12上设有凸缘3a、12a，在该凸缘3a、12a上分别形成有贯穿螺栓用的螺纹孔及贯穿孔。因此，能够缩小其他中段壳体3B～3D，泵重量减轻，进而中段壳体3B～3D的材料费也能够减轻。但是，由于贯穿螺栓50位于中段壳体3B～3D与外侧壳体8之间的空间中，所以存在如下情况：由于填充在该空间中的升压后的液体的流动而导致贯穿螺栓50被腐蚀，或者由于流体振动而导致贯穿螺栓50受到损伤。图4是表示中段壳体的其他紧固连接构造的图，在该构造中采用了热压配合。在热压配合中，使相邻的两个中段壳体中的一方在炉中加热至高温使之膨胀，从而使该嵌合部15a变大。在该状态下，迅速地将低温的另一方中段壳体的嵌合部15b插入到膨胀的中段壳体的嵌合部15a中。随着加热后的中段壳体的温度下降，外侧的嵌合部15a紧贴于内侧的嵌合部15b，由此相邻的两个中段壳体被紧固连接。通过将这样的热压配合反复进行仅需要的级数就能够构成多级中段壳体3A～3D。通过该热压配合构造，能够缩小中段壳体3A～3D的直径，并且也能够缩小外侧壳体8的直径。但是，对于热压配合，需要用于实施热压配合的炉，而且为了加热中段壳体耗费费用和时间。因此，泵整体的制造成本上升。而且，在泵发生故障的情况下，为了卸下中段壳体，必须使用喷烧器(burner)等燃烧器。根据泵的设置现场，存在不允许使用火的情况(例如，化学工厂等)，在这样的设置现场中，无法使用燃烧器。因此，无法在该设置现场修理发生了故障的泵，必须要将泵搬运至工厂。现有技术文献专利文献1：日本特开2004-360653号公报专利文献2：日本特开平9-88864号公报

技术实现要素：
本发明是为了解决上述现有的问题点而研发的，其目的在于提供一种多级泵，该多级泵能够减小中段壳体而降低制造成本，不需要将中段壳体彼此紧固连接的贯穿螺栓，还能够使中段壳体容易地分解。为了实现上述目的，本发明的一方式是，一种多级泵，其特征在于，具有：多级叶轮；收纳所述叶轮的多级中段壳体；收纳所述中段壳体的中段壳体罩；包围所述中段壳体及所述中段壳体罩的外侧壳体；和将所述中段壳体罩固定在所述中段壳体上的固定机构。本发明的优选方式的特征在于，所述中段壳体罩为圆筒形状。本发明的优选方式的特征在于，所述固定机构具有：固定所述中段壳体罩与所述中段壳体的相对位置的第1固定机构；和固定所述中段壳体彼此的相对位置的第2固定机构。本发明的优选方式的特征在于，所述第1固定机构固定所述中段壳体罩与第一级中段壳体的相对位置，所述第2固定机构通过沿轴向推压末级中段壳体来使所述中段壳体彼此紧固连接。本发明的优选方式的特征在于，所述第1固定机构具有：形成在所述第一级中段壳体上的第1螺纹孔；与该第1螺纹孔螺合的第1螺纹件；和形成在所述中段壳体罩上且供所述第1螺纹件穿过的通孔。本发明的优选方式的特征在于，所述第1固定机构具有：形成在所述第一级中段壳体上且具有锥形嵌合面的第1螺纹孔；具有与所述锥形嵌合面嵌合的锥形面且与所述第1螺纹孔螺合的第1螺纹件；和形成在所述中段壳体罩上且供所述第1螺纹件穿过的通孔。本发明的优选方式的特征在于，所述第1固定机构具有：形成在所述第一级中段壳体上的突起部；和形成在所述中段壳体罩上且具有供所述突起部卡合的形状的卡合部。本发明的优选方式的特征在于，所述第2固定机构具有：形成在所述中段壳体罩上的第2螺纹孔、与所述末级中段壳体相邻接的推压部件、和与所述第2螺纹孔螺合且将所述推压部件推压到所述末级中段壳体上的第2螺纹件。本发明的优选方式的特征在于，在所述推压部件的内部形成有扩散器。本发明的优选方式的特征在于，所述第1固定机构固定所述中段壳体罩与末级中段壳体的相对位置，所述第2固定部件通过沿轴向推压第一级中段壳体来使所述中段壳体彼此紧固连接。附图说明图1是表示现有的高压多级泵的剖视图。图2是表示图1所示的高压多级泵的一部分的示意剖视图。图3是表示现有的高压多级泵的其他例子的示意剖视图。图4是表示现有的高压多级泵的再一其他例子的示意剖视图。图5是表示本发明的多级泵的一个实施方式的一部分的示意剖视图。图6是用于说明中段壳体与中段壳体罩的组装的示意图。图7的(a)是表示从轴向观察到的中段壳体罩的图，图7的(b)是中段壳体罩的剖视图。图8是表示作为第1螺纹件使用了具有锥形面的锥形螺纹件的例子的剖视图。图9的(a)是表示具有锥形面的第1螺纹件和具有锥形嵌合面的第1螺纹孔的图，图9的(b)是表示第1螺纹件螺合在第1螺纹孔中的状态。图10是表示本发明的其他方式的高压多级泵的一部分的示意剖视图。图11的(a)是表示从轴向观察到的中段壳体罩的图，图11的(b)是中段壳体罩的剖视图。图12的(a)是表示中段壳体罩的卡合部的俯视图，图12的(b)是表示卡合在卡合部上的突起部的俯视图。附图标记的说明1轴2叶轮3A～3D中段壳体5导叶7定位销8外侧壳体9吸入口10排出口12扩散环(按压部件)13扩散器14垫片15嵌合部20中段壳体罩21凸缘部23第1固定机构24、24’第1螺纹件25通孔26、26’第1螺纹孔27突起部28卡合部(切缺部)31第2固定机构32第2螺纹件33第2螺纹孔50贯穿螺栓具体实施方式以下，参照附图说明本发明的实施方式。图5是表示本发明的一个实施方式的多级泵的一部分的示意剖视图。由于轴1、叶轮2、导叶5的结构与图1至图4所示的结构相同，所以省略其重复说明。如图5所示，将级数与叶轮2级数相同的中段壳体3A、3B、3C、3D重叠，在各中段壳体与导叶5之间安装有定位销7，通过该定位销7来固定中段壳体3A～3D与导叶5的相对位置。与末级中段壳体3D相邻地设有扩散环12。在该扩散环12的内部，以包围末级叶轮2的方式形成有扩散器13。在本实施方式中，没有设置用于紧固连接中段壳体3A～3D的贯穿螺栓，取而代之设有中段壳体罩20。该中段壳体罩20通过第1固定机构23及第2固定机构31而被固定在中段壳体3A～3D上。中段壳体罩20具有圆筒形状，中段壳体3A～3D被收纳在中段壳体罩20中。以包围中段壳体3A～3D及中段壳体罩20的方式设有外侧壳体8。轴1的端部与未图示的驱动机(例如马达)连结，通过该驱动机使叶轮2旋转。当叶轮2旋转时，液体被从吸入口9吸入并被引导至叶轮2，通过各叶轮2而被依次升压。中段壳体罩20与外侧壳体8之间的空间充满了升压后的液体，液体从排出口10排出。在第一级中段壳体3A的端面与外侧壳体8之间配置有环状的垫片14。通过叶轮2的旋转而升压的液体将扩散环12及中段壳体3A～3D推压到吸入侧，由此第一级中段壳体3A的端面将垫片14推压在外侧壳体8上。这样，夹在第一级中段壳体3A与外侧壳体8之间的垫片14作为防止升压后的液体流入到吸入侧区域的密封垫而发挥作用。图6是用于说明中段壳体罩20的组装的示意图，图7的(a)是从轴向观察到的中段壳体罩20的图，图7的(b)是中段壳体罩20的剖视图。在第一级中段壳体3A的外周面形成有供第1螺纹件24螺合的多个第1螺纹孔26。在中段壳体罩20的周壁上形成有供第1螺纹件24穿过的多个通孔25。在中段壳体罩20上形成有从其周壁向半径方向内侧延伸的凸缘部21，在这些凸缘部21上形成有多个第2螺纹孔33。多个通孔25位于中段壳体罩20的一端部，凸缘部21及多个第2螺纹孔33位于中段壳体罩20的另一端部。如图6所示，在沿轴1重叠的中段壳体3A～3D上，覆盖有圆筒状的中段壳体罩20。在该状态下，使第1螺纹件24通过通孔25而插入到第1螺纹孔26中，使第1螺纹件24与第1螺纹孔26螺合直至第1螺纹件24的头部位于通孔25内。由此，中段壳体罩20与第一级中段壳体3A的相对位置被固定。这样，第1螺纹件24、第1螺纹孔26以及通孔25构成了用于固定中段壳体罩20与中段壳体3A的相对位置的第1固定机构23。而且，将扩散环12安装在末级中段壳体3D的侧面，在该状态下，使第2螺纹件32通过扩散环12的通孔12a而插入到第2螺纹孔33中，并紧固这些第2螺纹件32，由此，通过扩散环12沿轴向推压末级中段壳体3D。由此，中段壳体3A～3D相互紧固在一起。第2螺纹件32、扩散环12的通孔12a以及第2螺纹孔33沿轴1的轴向延伸。因此，通过紧固第2螺纹件32，扩散环12能够作为推压部件而向第一级中段壳体3A推压末级中段壳体3D。其结果为，中段壳体3A～3D相互紧固在一起。即，在第一级中段壳体3A与扩散环12之间夹持其他中段壳体3B、3C、3D。这样，第2螺纹件32、扩散环12以及第2螺纹孔33构成用于固定中段壳体3A～3D的相对位置的第2固定机构31。如图8所示，作为第1螺纹件也可以使用具有锥形面的螺纹件(锥形螺纹件)24’。参照图9的(a)及图9的(b)对该第1螺纹件24’进行说明。如图9的(a)及图9的(b)所示，第1螺纹件24’具有位于其头部24a’与外螺纹部24b’之间的锥形面24c’。第1螺纹孔26’在其上部具有锥形嵌合面(锪孔)26a’，在该锥形嵌合面26a’之下形成有内螺纹部26b’。锥形嵌合面26a’具有与锥形面24c’的形状对应的形状。如图9的(b)所示，当第1螺纹件24’螺入第1螺纹孔26’后，锥形面24c’与锥形嵌合面26a’嵌合。这样，锥形面24c’整体压接于锥形嵌合面26a’，由此，能够更加可靠地固定中段壳体罩20与第一级中段壳体3A的相对位置。而且，由于能够通过锥形面24c’和锥形嵌合面26a’来承受沿轴1重叠的中段壳体3A～3D及扩散环12的重量，所以在强度方面也是有利的。通过旋转的叶轮2而升压的液体不仅与中段壳体罩20的外周面接触，也与其内周面接触，因此，在中段壳体罩20上几乎不产生由高压液体引起的应力。因此，不需要使中段壳体罩20具有作为耐压部件的大强度，而是能够将中段壳体罩20形成得较薄。而且，在泵运转中，由于升压后的液体充满扩散环12的后侧区域而向吸入侧推压扩散环12的背面，所以中段壳体3A～3D通过液体的压力而相互紧固在一起。因此，无需通过第2螺纹件32来对中段壳体3A～3D进行强力紧固。另外，在中段壳体罩20上也可以设置用于使升压后的液体等压的贯穿孔。中段壳体罩20及扩散环12由13Cr合金、不锈钢、Ni类合金、双相不锈钢等耐腐蚀性高的金属或金属合金制成。也可以根据泵的使用环境用碳素钢来形成中段壳体罩20。而且，除金属以外，也可以使用陶瓷，或者还可以使用碳纤维等复合材料。根据本实施方式，由于不需要图2及图3所说明的那样的贯穿螺栓，所以能够减小中段壳体3A～3D的尺寸。因此，能够实现泵整体的轻量化及生产成本的降低。另外，由于不使用贯穿螺栓，所以不会产生贯穿螺栓被腐蚀的问题。而且，由于仅拆卸第1螺纹件24或24’及第2螺纹件32就能够容易地分解中段壳体3A～3D，所以能够在泵的设置现场进行泵的分解及修理。因此，能够减少泵的维护费用。图10是表示本发明的其他实施方式的高压多级泵的一部分的示意剖视图。在该实施方式中，没有设置用于固定中段壳体罩20和第一级中段壳体的螺纹件，取而代之，在第1中段壳体3A的外周面设有多个突起部27，并在中段壳体罩20上设有多个卡合部(切缺部)28，这些卡合部28具有供上述突起部27卡合的形状。在该实施方式中，由突起部27及卡合部28构成了固定中段壳体罩20与中段壳体3A的相对位置的第1固定机构23。第2固定机构31与上述实施方式中的第2固定机构31相同。图11的(a)表示是从轴向观察到的中段壳体罩20的图，图11的(b)是中段壳体罩20的剖视图。图12的(a)是表示中段壳体罩20的卡合部28的俯视图，图12的(b)是表示卡合于卡合部28中的突起部27的俯视图。卡合部28是形成在中段壳体罩20的缘部的L字型的切缺部。该卡合部28基本上由从中段壳体罩20的缘部沿轴向延伸的第1切缺部28a、和从该第1切缺部28a沿周向延伸的第2切缺部28b构成。如图12的(b)所示，突起部27能够卡合于第2切缺部28b。中段壳体罩20以如下方式与中段壳体3A连结。使中段壳体罩20沿轴向移动，将突起部27从第1切缺部28a导入到卡合部28中。进一步，使中段壳体罩20整体以其轴心为中心旋转，由此如图12的(b)所示，将突起部27导入到第2切缺部28b中。由此，突起部27与卡合部28卡合。然后，通过第2螺纹件32将扩散环12固定在末级中段壳体3D上。当紧固第2螺纹件32时，扩散环12沿轴向推压末级中段壳体3D，由此，中段壳体3A～3D相互紧固在一起。在图10所示的实施方式中，由于作为第1固定机构21不使用螺纹件，所以能够实现零部件数量的减少及分解修理的简化。在图5至图12所示的实施方式中，通过第1固定机构23来固定第一级中段壳体3A与中段壳体罩20的相对位置，通过第2固定机构31来固定中段壳体3A～3D的相对位置，但作为其他实施方式，也可以调换第1固定机构23和第2固定机构31的位置，通过第1固定机构23来固定末级中段壳体3D与中段壳体罩20的相对位置，通过第2固定机构31沿轴向推压第一级中段壳体3A来固定中段壳体3A～3D的相对位置。图5及图10所示的实施方式为具有4级叶轮的多级泵，但本发明不限于这些实施方式，本发明能够适用于具有多级叶轮的多级泵。尤其是，本发明能够良好地适用于以高压移送液体的高压多级泵。上述实施方式的记载以具有本发明所属技术领域的通常知识的人员能够实施本发明为目的。上述实施方式的各种变形例对于本领域技术人员来说是当然能够想到的，本发明的技术思想也能够适用于其他实施方式。因此，本发明并不限定于所记载的实施方式，能够在依照权利要求书所定义的技术思想的最大范围内得到解释。