用于立式泵的吸入装置的制作方法

本发明涉及一种用于立式泵的吸入装置，以及涉及一种包括流体储存部和至少一个立式泵的设备(arrangement)，该立式泵的抽吸分支经由该吸入装置与流体储存部的内部流体连通。

背景技术：

吸入装置(intake device，进流装置)主要与立式泵关联地使用，所述立式泵将诸如水之类的大量流体从流体储存部输送到高于流体储存部中的液位的水平高度。该吸入装置用以在立式泵的抽吸分支(suction branch，吸入支部)的上游侧处产生均匀的流体流。主要是(但非排他性地)在流体储存部为存在紊流和涡流的流动的水(如同河流)时，使用这种吸入装置。

在专利US 8,177,500B2中描述了这种吸入装置。此吸入装置形成了从入口部段处的竖直布置的孔口到连接到立式泵的入口的出口部段处的水平布置的孔口的流动通道。入口部段为水平布置，而出口部段形成一弯向竖直方向的弯曲部。入口部段的横截面是矩形的，而出口部段的横截面是九边形的。入口部段被分成两部分，即具有减小的横截面的上游部分和具有固定横截面的下游部分。虽然此吸入装置应当在泵的入口处提供稳定且均匀的流动，但其缺点在于(体积)相对较大并因此需要大量空间。因此，该吸入装置不能直接放置在相对较小的流体储存部中，而是只能专门放置在为吸入装置提供足够大的安装区域的流体储存部中。

技术实现要素：

针对这一背景，本发明的一个目的是改进用于立式泵的吸入装置的设计。本发明的另一个目的在于提供一种设备，该设备包括流体储存部和至少一个立式泵，该立式泵的抽吸分支通过一吸入装置而与流体储存部的内部流体连通。

涉及吸入装置的本发明的子目的是通过一种具有根据本发明的特征的用于立式泵的吸入装置来解决的，而涉及设备的本发明的子目的是通过一种具有根据本发明的特征的设备来解决。从其它相应的特征、下文的描述和附图中获得根据本发明的吸入装置的有利的进一步改进和根据本发明的设备的有利的进一步改进。

根据本发明，提供了一种用于立式泵的吸入装置，该吸入装置包括：

-流体入口，

-流体出口，其布置为垂直于流体入口，以及

-流动通道，其将流体入口与流体出口连接，并且该流动通道包括第一部段和第二部段，其中第一部段直接跟随流体入口，且在第二部段中该流动通道的方向通过形成弯曲部而改变至流体出口。

在该吸入装置中，在围绕流体出口的凸缘上设有正形锁定装置，其中该正形锁定装置沿流体出口的轴向方向突出。

根据本发明，还提供了一种设备，该设备包括流体储存部和至少一个立式泵，该立式泵的抽吸分支经由吸入装置与流体储存部的内部流体连通，该吸入装置包括根据本发明的上述吸入装置的至少一个特征。

根据本发明的吸入装置包括流体入口和流体出口。流体出口被布置为垂直于流体入口。优选地，流体入口的横截面为竖直排布，而流体出口的横截面为水平排布。通常，该吸入装置还包括将流体入口与流体出口连接的流动通道。该流动通道具有直接跟随流体入口的第一部段和跟随第一部段并通向流体出口的第二部段。因此，流动通道通常形成一弯曲部。

根据本发明，该吸入装置包括正形锁定(positive form locking，隆起形锁定)装置，该装置被布置在围绕流体出口的凸缘上，并且该装置沿流体出口的轴向突出。

根据本发明的优选实施例的吸入装置的独特之处在于，流动通道在其第一部段的区域中的横截面从流体入口处的圆形横截面变为椭圆形横截面，流动通道在其第二部段的区域中的横截面从椭圆形横截面变为流体出口处的圆形横截面，其中流体出口的直径小于流体入口的直径，这意味着流动通道的横截面在流体入口和流体出口之间是减小的。显然，流动通道的前述几何构造一方面确保了布置在吸入装置下游的立式泵的抽吸分支的上游侧处的稳定且均匀的流动，另一方面提供了构成吸入装置的机会，该吸入装置与已知的吸入装置相比可以具有显著减小的尺寸，使得根据本发明的吸入装置也可以在仅能为吸入装置提供有限的位置空间的情况下使用。

优选地，流动通道的第一部段被设计为使得椭圆形横截面的长轴(major axis，主轴)垂直于由流体入口的中轴线和流体出口的中轴线限定的平面排布，其中椭圆形横截面的短轴被设置在由流体入口的中轴线和流体出口的中轴线限定的平面中。在本文中，长轴对应于该横截面的椭圆轮廓上的对径点(对映位置)之间的最大距离，而穿过横截面的中点的短轴垂直于该长轴排布。

流动通道的第一部段的椭圆形横截面的尺寸在其长轴方向上优选地随着与流体入口的距离的增大而增大。相对于布置在吸入装置下游的立式泵的抽吸分支处的流动条件，该实施例也具有积极效果。

同样是关于立式泵的抽吸分支的上游侧上的最佳流动条件，流动通道的第一部段的椭圆形横截面的尺寸在其短轴方向上有利地随着与吸入装置的流体入口的距离的增大而减小。在这种情况下，如果该横截面整体上随着与流体入口的距离增大而减小，则这是相当有益的，因为这实现了流动通道的第一部段中的流动逐渐加速。

同样是关于吸入装置内的流动的理想加速，该流体入口的直径小于吸入装置的流体入口的直径。关于这一点，优选地，该流体出口的直径为吸入装置的流体入口的0.5至0.7倍。

如上所述，根据本发明的吸入装置的流动通道的几何构造使得能够产生非常紧凑的吸入装置，而不会接纳对于吸入装置的性能的任何损失。关于该吸入装置的紧凑设计而言，当流体出口的中轴线与流体入口的外侧部之间的距离仅为流体入口的直径的2到2.5倍时，这是有利的。

此外，关于吸入装置的紧凑设计，优选的是，在流动通道的椭圆长轴方向上围绕流动通道的第一部段的吸入装置的壳体部的最大尺寸，仅为流体入口直径的1.1到1.3倍。

根据另一有利的设计，流体出口的外侧部与流体入口的中轴线位于一共同的平面之内。这意味着流动通道的第一部段相对于流体出口的中轴线倾斜。流动通道的第一部段的这种排布的益处是，流动通道的第一部段可以相对较长，而在流体入口的中轴线的方向上对吸入装置的尺寸不会有任何影响。

优选地，吸入装置包括支架。该支架合适地设置在吸入装置直接背向流体入口的一侧处，由此所述支架的底表面被布置为平行于流体入口的外侧部。因为吸入装置设置有支架，所以该吸入装置能够支撑布置在吸入装置下游的整个泵站的重量，从而不必提供用于支撑泵站的额外的装置。

有用地，吸入装置可包括沿径向围绕流体出口的安装凸缘。该安装凸缘主要用于泵或结构元件的安全固定，上述泵或结构元件在吸入装置处形成通向泵的流动通道。

此外，吸入装置有利地还可包括沿径向围绕流体入口的安装凸缘。在该安装凸缘处，可固定几个不同的结构元件。例如，在吸入装置布置在流体储存部外部的情况下，用于在流体储存部和吸入装置的流体入口之间提供流动连接的管可被固定到安装凸缘。

特别地，在吸入装置布置在其中存在有紊流的流体储存部中的情况下，防涡流装置优选地被布置在流体入口的上游侧。这里，术语“防涡流装置”包括所有能够使吸入装置的流体入口处的流动趋于平静的装置，这些装置使吸入装置的流体入口避免产生涡流。

为了检查吸入装置的内部，且特别是检查固体污染物是否累积在吸入装置的流动通道中，有利地的是在吸入装置的壳体处、在流动通道的第一部段越入到流动通道的第二部段的区域中形成由盖封闭的检查孔。优选地，封闭检查孔的盖被旋拧到吸入装置的壳体，从而为了快捷地进行流动通道的检查，通过松开壳体与盖之间的螺纹连接能够容易地移除盖。

为了防止较大的固体部分进入吸入装置的流动通道，优选的是在吸入装置的流体入口的上游侧设置格栅。此格栅例如可由多个条杆形成，这些条杆以彼此相隔适当距离且平行的方式布置在流体入口前方。

该设备也是本发明的一部分，该设备包括流体储存部和至少一个立式泵。流体储存部可以是天然水或填充有流体的预制槽。立式泵通常可以是任何在竖直方向上排放流体的泵。立式泵的抽吸分支经由一吸入装置而与流体储存部的内部流动连接。该吸入装置包括上述至少一个有利特征。

根据该设备的第一优选实施例，至少吸入装置被布置在流体储存部的内部。这里，无需言明的是，吸入装置布置在流体储存部中的流体液面之下。根据立式泵的种类，立式泵可被布置在流体储存部中的流体液面的下方和上方。由于吸入装置可以是非常紧凑的，所以流体储存部仅需为吸入装置提供一相对小的安装区域。

与吸入装置在流体储存部内部的布置不同的是，吸入口有利地还可以布置在流体储存部的外部。也就是说，吸入装置以及立式泵可布置成干式安装的方式。在这种情况下，吸入装置可以直接或间接地连接到流体储存部的流体出口。

如果吸入装置间接地连接到流体储存部的流体出口，则优选地，管被安装到吸入装置的流体入口，其中该管使吸入装置与流体储存部的内部连接。该管允许立式泵在流体储存部的相对大的横向距离上布置。有益地，该管通过凸缘连接而被连接到吸入装置的流体入口。

在吸入装置设置有用以使吸入装置与流体储存部的内部连接的管的情况下，有利的是在管中设置有关闭阀。该关闭阀可用于防止流体储存部的流体进入吸入装置和立式泵，这在例如必须对吸入装置和/或立式泵进行维护或修理的情况下可能是必需的。

优选地，该立式泵是轴流泵。因此，该立式泵优选是离心泵，特别是具有一个或多个轴向叶轮的旋桨泵(propeller pump)。该泵可选地可以被干式或湿式安装。

根据借助于轴流泵的另一优选的实施例，轴流泵可被布置在升流管内，该升流管被凸缘安装(flange mounted)到吸入装置的流体出口。借助该升流管，由轴流泵输送的流体被运送到高于流体储存部中的液面的水平。有益地，轴流泵布置在升流管内部，使得至少轴流泵的抽吸分支被布置在位于流体储存部中的液位下方的水平面上。

除了升流管之外，轴流泵还以围绕吸入装置的流体出口的安装凸缘为基础。然而，与固定地连接到安装凸缘的升流管相反，轴流泵仅松弛地安装在安装凸缘上。因此，为了防止轴流泵围绕其中轴线旋转(由于轴流泵工作期间的离心力作用，这种旋转将会发生)，有利的是在围绕吸入装置的流体出口的凸缘上布置一正形锁定装置。通常，轴流泵也设置有正形锁定装置，其与布置在凸缘上的正形锁定装置相互作用。在最简单的情况下，用于轴流泵的正形锁定的装置由本身存在于轴流泵的壳体处的突出部形成。优选地，用于凸缘的正形锁定的装置沿吸入装置的流体出口的轴向方向突出。

简单且具成本效益的正形锁定装置优选地由销形成，这些销接合到形成在吸入装置的凸缘上并且围绕凸缘的周部分布的孔中。通常，这些孔的直径对应于这些销的与孔接合的部分中的直径，从而这些销至少不能沿径向方向移动。

作为使用轴流泵的(方案的)替代方案，优选地使用半轴流泵作为立式泵。这种半轴流泵特别适合于中等压力的流体需从开放的流体储存部被运送到更高水平高度的情况。

在使用半轴流泵的情况下，该半轴流泵有益地由支承凸缘支撑，该支承凸缘被凸缘安装到吸入装置的流体入口。这意味着支承凸缘被固定地连接到围绕吸入装置的流体入口的安装凸缘，其中半轴流泵以与吸入装置的安装凸缘相对的支承凸缘的端部为基础。通常，该支承凸缘形成从吸入装置到半轴流泵的抽吸分支的密封流体通道。

由于半轴流泵在工作中也由于离心力作用而趋向于旋转，所以有利的是，支承凸缘在其直接背离吸入装置的一侧上包括环形凸缘，正形锁定装置被布置在该环形凸缘上，所述正形锁定装置沿支承凸缘的轴向方向突出并且防止半轴流泵围绕其中轴线旋转。同样在这种情况下，正形锁定装置优选由销形成，这些销接合到形成在支承凸缘的环形凸缘处的孔中。

附图说明

以下将基于附图中所示的一些示例性实施例对本发明进行更详细的说明。附图中的各相应视图已被示意性地大幅简化，其中

图1为示出吸入装置的立体图，

图2为示出图1中描绘的吸入装置的剖视图，

图3为示出图1中描绘的吸入装置的俯视图，

图4示出图1中的细节，

图5为示出图4中描绘的元件的主视图，

图6为示出图5中描绘的元件的侧视图，

图7为示出图4中描绘的两个元件的立体图，

图8为示出图7中描绘的元件安装在一起的立体图，

图9为示出包括图1中描绘的吸入装置的设备的剖视图，

图10为示出图9中描绘的元件的立体图，

图11为示出包括图1中描绘的吸入装置的第二设备的剖视图，

图12为示出包括图1中描绘的吸入装置的第三设备的剖视图，

图13为示出图12中描绘的元件的剖视图，

图14为示出图13中描绘的元件的立体图，

图15为示出图13中描绘的元件的第二立体图，

图16为示出包括图1中描绘的吸入装置的第四设备的剖视图，

图17为示出图16中描绘的元件的剖视图，

图18为示出图17中描绘的元件的立体图，

图19为示出图17中描绘的元件的第二立体图，

图20为示出包括图1中描绘的吸入装置的第五设备的剖视图，

图21示出图20的细节，

图22为示出图20中描绘的设备的立体图，以及

图23为示出图20中描绘的元件的立体图。

附图标记说明

2-吸入装置

4-壳体

6-流体入口

8-流体出口

10-流动通道

12-部段

14-部段

16-侧部

18-侧部

20-壳体部

22-支架

24-支架元件

26-支架元件

28-支架元件

30-凹部

32-安装凸缘

34-安装凸缘

36-凸起

38-检查孔

40-盖

42-部分

44-部分

46-孔

48-加强肋

50-加强肋

52-加强肋

54-加强肋

56-加强肋

58-基部

60-升流管

62-管道系统

64-管

66-管

68-蝶形阀

70-伸缩接头

72-壁

74-槽

76-入口凸缘

78-水

80-水位

82-格栅

84-钢条

86-轴流泵

88-抽吸分支

90-槽

92-管道系统

94-蝶形阀

96-天然水

98-倾斜部

100-平面

102-水面

104-流体储存部

106-电气面板

108-底部

110-喷口

112-管

114-安装凸缘

116-格栅

118-钢条

120-钢板

122-凸缘

124-销

126-部段

128-部段

130-凹部

132-弹簧垫圈

134-孔

136-半轴流泵

138-支承凸缘

140-管件

142-环形凸缘

144-环形凸缘

146-加强肋

148-环

150-突出部

A-中轴线

B-中轴线

C-直径

D-直径

E-距离

F-最大尺寸

具体实施方式

图1至图4中描绘的吸入装置2与立式泵结合使用，以便在立式泵的抽吸分支的上游侧处产生泵送流体的均匀流。该吸入装置2包括通过铸造形成的壳体4。壳体4包括通过流动通道10连接的流体入口6和流体出口8。对应于跟随吸入装置2的流体出口8的立式泵中的主流动方向，流体出口8的中轴线A为竖直排布，而吸入装置2的流体入口6的中轴线B为水平排布。流体入口6和流体出口8都具有圆形横截面，其中流体出口8的直径C小于流体入口6的直径D。在图1至图4中描绘的吸入装置的情况下，流体出口8的直径C约为流体入口6的直径D的0.5-0,7倍。

从图2中可最佳地看出，流动通道10包括：第一部段12，其直接跟随流体入口6；以及第二部段14，其弯曲到吸入装置2的流体出口8。在第一部段12的区域中，流动通道10的横截面从流体入口6处的圆形横截面变为椭圆形横截面。流动通道10在其第一部段12的区域中的横截面以这样的方式改变：使得椭圆形横截面的长轴排布成垂直于由流体入口6的中轴线B和流体出口8的中轴线A限定的平面。与此对应的是，该椭圆形横截面的短轴设置在由流体入口6的中轴线B和流体出口8的中轴线A限定的平面中。流动通道10的第一部段12的椭圆形横截面的尺寸在其长轴方向上随着与流体入口6的距离的增大而增大，其中第一部段2的椭圆形横截面的尺寸在其短轴的方向上随着与流体入口6的距离的增大而减小。此外，流动通道10的第一部段12相对于流体出口8的中轴线A倾斜，使得在流体出口8的中轴线A的方向上，与流体入口6的距离增大的流动通道10的第一部段12远离流体出口8。在其第二部段14的区域中，流动通道10的横截面在流体出口8处从椭圆形横截面变回到圆形横截面。

从图2显然可见，流体出口8的中轴线A与流体入口6的外侧部16之间的距离E约为流体入口6的直径D的2.5倍，且流体出口8的外侧部18与流体入口6的中轴线B位于一共同的平面内。从图3显然可见，围绕流动通道10的第一部段12的吸入装置2的壳体部20在流动通道10的椭圆长轴方向上的最大尺寸F约为流体入口6的直径D的1.3倍。在这种情况下，吸入装置2非常紧凑。

为了将吸入装置2安置在地面或基部上，吸入装置2包括具有三个支架元件24、26和28的多部件支架22，这三个支架元件24、26和28布置在壳体4的与流体出口8相对的侧面上。各支架元件24、26和28均设置有凹部30。此凹部30用于接纳螺钉，由此吸入装置可被安装在地面或基部上。流体入口6和流体出口8两者分别被安装凸缘32、34围绕。下面将描述这些安装凸缘32和34的重要作用。

在第一部段12与流动通道10的第二部段14邻接的区域中，吸入装置2的壳体4包括凸起部36。在该凸起部36处形成有检查孔38(图1)。通过检查孔38能够检查流体通道10的内部。否则，检查孔38被盖40关闭，该盖在图4中示出并在图5和图6详细示出。盖40包括铸造本体，该铸造本体具有：部分42，在盖40关闭检查孔38的情况下，该部分基于凸起部36的外侧；以及部分44，接合到检查孔38。盖40通过螺栓紧固件安装到凸起部36。为此，盖40的部分42设置有多个孔46，用以接纳螺栓紧固件的螺栓。

为了加强吸入装置2的壳体4，在壳体4的外侧设置加强肋48、50、52、54和56。加强肋48、50、52和54布置在壳体部20处，其中加强肋48沿壳体部20的纵向方向排布，并且其中彼此间隔开的加强肋50、52、54沿周向围绕壳体部20。加强肋56布置在壳体4的这一区域中：在该区域中流动通道10的第一部段12越入到流动通道10的第二部段14。

现在参看图9。图9示出了基于基部58的吸入装置2。升流管60在围绕吸入装置2的流体出口8设置的安装凸缘34处固定到吸入装置2。在围绕吸入装置2的流体入口6设置的安装凸缘32处固定有管道系统62。管道系统62包括管64和管66。在管64和管66之间设置有蝶形阀68。在管64的区域中设置有伸缩接头(expansion joint，膨胀接头)70。管66穿透预制槽74的壁72。在壁72的内侧处，入口凸缘76安装到壁72，其中管66通向槽74。槽74填充有水78，其中入口凸缘76布置在水位80下面。如在详细示出入口凸缘76的图10中可以看道，入口凸缘76设置有格栅82，该格栅由彼此平行布置的多根钢条84形成。格栅82防止最终处于槽74中的较大的固体部分进入入口凸缘76和所有跟随其后的部件。

在升流管60中布置有轴流泵86。轴流泵86借助其抽吸分支88而以围绕吸入装置2的流体出口的安装凸缘34为基础。经由升流管60，轴流泵86将水78从槽74排放到槽90，该槽90布置在比槽74更高的水平高度上。为此目的，在升流管60的与吸入装置2相对的区域中，在升流管60处安装一管道系统92，该管道系统92将升流管60与槽90连接。为了防止储存在槽90中的水回流到升流管60中，管道系统92包括蝶形阀94。

现在参看图11。图11示出了天然水(水体)96形式的流体储存部。天然水96在一侧由倾斜部98限制，该倾斜部通向比天然水96的水面102更高的平面100。在平面100处具有第二流体储存部104。埋设在土壤中的管道系统62从天然水96通向吸入装置2，在吸入装置2处安装有升流管60，该升流管60通过管道系统92与流体储存部104连接。在升流管60内部设置有将水从天然水96向流体储存部104排放的轴流泵86。管道系统62、吸入装置2、升流管60、轴流泵86以及管道92是相同的，并且以与图9所示相同的方式布置，其中在图11中还描绘了用于控制轴流泵86的电气面板106，该电气面板布置在平面100上。

在图12中示出了吸入装置2，其位于填充有水78的预制槽74内。吸入装置2位于槽74的底部108上，并且布置在水位80的下面。在吸入装置2的流体出口处，安装有升流管60，该升流管通过管道系统92与槽90连接。在升流管60内部设置有轴流泵86，该轴流泵将水78从槽74排放到槽90中。吸入装置2、升流管60、轴流泵86和管道92是相同的并且以与图9所示相同的方式被布置。与图9中所示的布置相反的是，喷口110被紧固在围绕吸入装置2的流体入口的安装凸缘32处。尤其从详细示出了喷口110的图13、图14和图15中显然可见，喷口110包括弯曲的管112和安装凸缘114，该安装凸缘114布置在管112的一端处。在管112的另一端的区域中，由多根钢条118形成的格栅116布置在管112内部。喷口110布置在吸入装置2的流体入口处，使得管112朝向槽74的底部108的方向。由于喷口的弯曲的形状以及由于喷口的排布方式，喷口110形成防涡流装置。

图16主要示出了与图12中所示的组件相同的组件。然而，在图14中，并非喷口110，而是弯曲的钢板120被凸缘安装到围绕吸入装置2的流体入口设置的安装凸缘32。钢板120起到像浮动挡板和吸入喇叭管外缘(suction umbrella)那样的作用，并且也形成防涡流装置。

在图9、图11、图12和图16所示的组件中，轴流泵86仅被松弛地安装在围绕吸入装置2的流体出口8设置的安装凸缘34的顶部上。为了防止轴流泵86在工作时旋转而设置正形锁定装置，该装置阻挡轴流泵86的旋转。此正形锁定装置由图4、图7和图8中所阐示的销124形成。尤其从图7中显然可见，销124包括具有不同直径的两个部段126和128。具体而言，在部段126中销124的直径大于其在部段128中的直径。在部段126越入到部段128的这一区域中，在销124的周部形成凹部130。在该凹部130中接合弹簧垫圈132。销124布置在安装凸缘34的内侧，该安装凸缘34围绕吸入装置2的流体出口8(图4)。销124通过其部段128接合到形成于安装凸缘34上且围绕安装凸缘34的周向分布的孔134中。当接合在孔134中时，销124沿流体出口8的轴向方向突出。

现在参看图20至图23。图20、图21和图22示出了与半轴流泵136结合的吸入装置2。该半轴流泵136由支承凸缘138支撑。支承凸缘138由管件140形成，其一端设置有环形凸缘142，而另一端设置有环形凸缘144。支承凸缘138被数个布置在管件140的外侧处的加强肋146加强。通过其环形凸缘142，支承凸缘138被螺栓紧固到吸入装置2的安装凸缘34。

半轴流泵136仅被松弛地安装在支承凸缘138的环形凸缘34的顶部上。因此，在这种情况下也设置呈销124的形式的正形锁定装置，当半轴流泵136工作时，该正形锁定装置阻挡半轴流泵136的旋转。这些销124接合在设置于支承凸缘138的环形凸缘144的内环部148处的孔中并且与设置在半轴流泵136处的突出部150相互作用。