专利名称：具有正常操作模式和喷射器操作模式的潜入式离心泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于传输含有夹带在液体或泥浆中的固体物质的液体 或泥浆的泵。更具体而言，本发明涉及潜入式离心泵，其中设置有用于 喷射会阻碍泵的正常操作的固体物的装置。
背景技术：
潜入式泵在其中含有固体物质的液体或泥浆需要被传输的情况下 具有多种用途，例如在采矿中、在建筑工地、在废弃物或污水处理中、 在洪水泛滥地区等。用于这些应用的典型潜入式泵为离心泵，其中通过 旋转的叶轮泵轮、经泵的吸入侧上的轴向入口吸入液体和夹带于其中的 任何固体物质，并通过借助于泵的压力侧上的径向排出的离心作用使液 体和固体物质加速来产生液体传输。文献包含为公知所熟知的离心泵的 许多实施方式。
文献还包含泵方案的几个示例，借助于这些泵方案的示例，液体中 夹带的固体物质被切碎成小片，这样其尺寸适于经过泵而不会妨碍其操 作。显然，此方法仅应用于可在通常依靠在泵操作时相对旋转的元件所 产生的剪切作用中被切割的固体物质。
然而，潜入式泵还用于含有不适于切削的坚硬固体物质如矿石、金 属、硬木材和人工合成材料的液体和泥浆。在其中未从液体中筛除或以 其他方式提取出坚硬固体物质的应用中，需使泵构造成容许固体物经过 泵。为达到此目的的任何措施，包括在泵的旋转构件和静止构件之间设 置永久间隙，都将牵制泵的容量，并且将无法完全避免超大尺寸固体物 楔入相对旋转的构件之间的危险。
WO 2007/004943 Al提出了解决此问题的另 一种方法。其7>开了 一 种潜入式离心泵，该潜入式离心泵构造成影响将潜在地妨碍泵操作的固 体物的喷射。叶轮通过允许叶轮相对于位于泵入口处的叶轮座轴向位移 的联接件被键连接到驱动轴的端部。其尺寸在正常操作中不可被推进而 经过泵的固体物会致使叶轮从叶轮座抬升，在它们之间形成间隙，固体物通过该间隙喷射到排出流中。然后叶轮上的压力差致使叶轮返回其与 叶轮座成封闭旋转的正常操作。
尽管操作如希望的那样令人满意，但仍可对喷射器功能进行改进。
发明内容
因此，本发明旨在提高潜入式离心泵中的喷射器功能。
该目的由如权利要求1所限定的泵组件实现。本发明的实施方式由 从属权利要求进一步限定。
简而言之，根据本发明的泵组件包括叶轮，其悬置在驱动轴的端部， 并且被驱动相对于叶轮座旋转，该叶轮座在正常操作中静止并限定用于 在旋转中由叶轮传输的液体的轴向进口。该泵组件的特征在于，叶轮座
安装(journalled in)在泵壳中，以相对于泵壳沿着相对的旋转方向进 行有限的旋转运动，并且在旋转中由引导装置控制，以相对于叶轮沿着 相对的轴向进行有限的线性位移。
叶轮座可由于其沿着第一旋转方向与叶轮一起的旋转而沿着第一 轴向从叶轮线性位移，并且可由于其克服叶轮旋转沿着第二旋转方向的 旋转而沿着第二轴向朝向叶轮线性位移。
叶轮座由叶轮间接驱动，以沿着第一旋转方向旋转。叶轮座沿着第 二旋转方向的旋转由施加于叶轮座的偏压产生。
叶轮座可被作用在叶轮座与泵壳之间的弹性元件所提供的弹力沿 着第二旋转方向偏压。弹性元件可设置成沿着叶轮座的圆周方向施加影
响叶轮座沿着第二旋转方向的旋转的偏压，叶轮座由于该偏压而返回其 正常操作位置。可选地，弹簧元件可设置成沿着叶轮座的轴向施加影响 线性位移的偏压，叶轮座通过该偏压在沿着第二旋转方向的旋转作用下 返回其正常操作位置。
叶轮座可可选地通过在泵操作中流经叶轮座的液体的动能而沿着 第二旋转方向被偏压。为达到此目的，叶轮座在内部形成有导流面。
优选地，叶轮座通过以相等的角间距定位在叶轮座圆周周围的至少 两个引导装置直接或间接地安装在泵壳中。更优选地，三个引导装置以相等的角间距布置在圓周周围。
在举例说明本发明的所示实施方式中，引导装置被实现为导销和凹 槽的组合。导销可从叶轮座的圆柱形壁沿径向突出，以接合在形成在泵 壳的圓柱形壁中的相应凹槽中，或者接合在安装在与叶轮座成同心关系 的泵壳中的引导环中。可选地，导销可从泵壳朝向中心突出，以接合在 形成在叶轮座外部上的相应凹槽中。
导销可被实现为被容纳以在相应凹槽中滑动的低摩擦销。可选地， 导销形成为被容纳以沿相应凹槽的上、下壁行进的导辊。如文中所用， "上，，是指当在潜入式泵的操作期间从流动方向看去时的下游位置。
凹槽包括引导壁，引导壁相对于与叶轮座的纵向中心成直角交叉的 径向平面成角度延伸。各凹槽优选地在叶轮座与泵壳之间的接合处的圆 周方向具有有限的长度。在一个实施方式中，各凹槽的大体形状为具有 连接成平行关系的上游壁和下游壁的半圓形端部的狭槽。当转换为平面 图时，引导壁可为直线形或弯曲形，或者它们的组合。在弯曲凹槽中， 当沿着液体流经叶轮座的方向看去时，弯曲部分的中心优选地位于凹槽 上游。
引导装置可选择被实现为分别形成在叶轮座和泵壳的相对的表面 上或叶轮座和分离的引导环的相对的表面上的互相接合的螺旋构造或 螺紋。
优选两个、更优选三个螺旋构造或螺紋以相等的角间距分别形成在 叶轮座和引导环的圆周周围。如果适当，螺紋可为连续的或分段的，具 有以相等的角间距分别位于叶轮座和引导环的圆周周围的螺紋头。
以下将参照示出本发明的实施方式的附图进一步说明本发明。在附
图中
图l是局部剖视立体图，示出处于正常操作模式的根据本发明的泵 组件的一个实施方式；
图2是与图1相应的图，示出处于喷射模式的泵组件；图3是立体图，示出形成泵組件的一部分的叶轮座； 图4是图3的叶轮座的平面俯视图5是立体图，示出形成泵组件的优选实施方式的一部分的叶轮座 引导环；以及
图6a、图6b、图6c和图6d是包括结合在泵组件中的引导装置的 可选实施方式的引导环的垂直投影图。
具体实施例方式
首先参照图1,离心泵组件容纳在泵壳1中。经过泵壳的液体流由 叶轮泵轮2产生，该叶轮泵轮2键连接到安装在泵壳中以由电机(也未 示出)旋转和驱动的驱动轴(未示出)的端部上。在如箭头Rl所示旋 转时，叶轮2产生离心力，该离心力致使泵潜入其中的液体经由泵吸入 侧上的轴向进口 3进入泵，以加速通过与泵的压力侧上的更多管道(未 示出)相连通的径向排出口 4。在图1中，液体的流动方向由箭头F表 示。
叶轮2被驱动而相对于叶轮座5旋转。叶轮叶片7从上圆盘6被支 撑以在如图1所示的正常操作模式下紧邻叶轮座的上周边区域旋转。
暂时转到图3，叶轮座5为包括连接到凸缘部件9的上游侧的圆柱 形部分8的大致旋转对称部件。在操作中正对叶轮的上周边区域10可 成形为如图所示与应用于叶片7的空间曲率相对应。有利地，可设置突 出到通过叶轮座的液体流中的引导指形销11以及形成在上周边区域中 的出口槽12,并用于排出经由泵进口进入叶轮座的固体物质。
回到图1，叶轮座5安装在泵壳中并且在正常操作中静止。然而， 根据本发明，叶轮座可在图l所示的与正常操作模式相对应的位置与图 2所示的与喷射操作模式相对应的降低的位置之间相对于叶轮移动。在 叶轮座的降低的位置，如在图2中可容易地看到，轴向间隙13形成在 叶轮座与叶轮之间。在正常操作模式中过大而不能适当经由出口槽12 通过叶轮与叶轮座之间的固体，将在喷射操作模式中经由该间隙喷射到 液体流中。
如以下将进一步说明，喷射模式通过机械接合叶轮座以及相对于叶轮座旋转的叶轮的固体物质而初始化。基本上，根据本发明，泵组件设 置有与叶轮相配合的叶轮座，叶轮座被支撑在泵壳中以相对于叶轮进行
有限的位移。位移包括旋转运动分量和轴向运动分量。
具体而言，通过安装在泵壳1中的叶轮座5实现喷射操作模式以相 对于泵壳沿着相对的旋转方向Rl、 R2进行有限的旋转运动，并且在旋 转中由引导装置控制以相对于叶轮2沿着相对的轴向Al、 A2进行有限 的线性位移。在此连接中，"线性"是指叶轮座5的几何中心的轴向位移。
为达到此目的，叶轮座5可安装在引导环14中，该引导环14以静 止方式支撑在与叶轮座5的圆柱形部分8成同心关系的泵壳中。在图1 和图2的实施方式中，引导环14被夹持在圆形台肩15与夹持环17之 间，台肩15形成在泵壳上并且支撑引导环的下端16，夹持环17在18 螺栓连接到泵壳并借助于接合引导环上端的凸缘19支撑引导环。圆柱 形裙状部件20在叶轮座凸缘9的外周周围成紧密同心关系地从夹持环 17上升，叶轮座凸缘9有利地包括用于插入密封环(未示出)的圆周座 21。
为使叶轮座5免堵地轴向移位，引导装置设置在叶轮座5与引导环 14之间的接合处。借助于此类引导装置的结构和操作，叶轮座可由于其 与叶轮沿着第一旋转方向Rl的旋转而从叶轮沿着第一轴向Al线性移 位，并且可由于其克服叶轮旋转沿着第二旋转方向R2的旋转而朝向叶 片沿着第二轴向A2线性移位。
引导装置可选择构造成提供叶轮座5的免堵运动。在一个可想到的 实施方式中，引导装置被实现为在叶轮座与引导环之间的接合处的螺旋 形构造。螺旋形引导装置可形成为例如单一和连续的梯形螺紋。可选地， 螺旋或螺紋构造可分段以包括至少两个周长有限的部分，并且在此情况 下优选地分别以相等的角间距设置在叶轮座和引导环的圆周周围。更优 选地，多个引导装置包括以相等的角间距设置在圆周周围的三个引导构 造。另一个可想到的实施方式包括多个——例如两个或三个——分段或 连续的螺紋，其具有以相等的角间距位于圆周周围的螺紋头。还可想到 的是，单个或多个引导装置可包括本领域的技术人员公知的接合的螺 紋、槽、踵状物等的任何适当的组合，作为例如卡口式联接件的元件。
在所示的实施方式中，三个引导装置22以相等的角间距定位在叶轮座5的圆周周围。引导装置22被实现为导销23和凹槽24的组合。 如图所示，导销可从叶轮座的圆柱形部分8的壁沿径向突出以接合在形 成在引导环14的圆柱形壁中的相应凹槽中。可选地，尽管在图中未示 出，但如果适当，在其中略去引导环的实施方式中凹槽可替代性地形成 在泵壳中。导销可选择从泵壳或从引导环14朝向泵进口的纵向中心突 出，以接合在形成在叶轮座圆柱形部分8外部的相应凹槽(也未示出)中。
导销23可被实现为被容纳以在相应凹槽24中滑动的低摩擦销。可 选地，导销可形成为被容纳以分别沿相应凹槽的上壁25和下壁26行进 的导辊。
现在转到图5和图6所示的实施方式。各凹槽24可包括相对于与 引导环14的纵向中心1成直角交叉的径向平面r大体上成角度a延伸 的引导壁25和26。角度a可变化，但不是零度角或卯。角。角度a的 优选范围为5°到45°。然而，在凹槽24例如如图6b-6d所示具有大体弯 曲的延伸的情况下可釆用超过45。的角度，以及沿凹槽的长度方向变化 的角度a。
各凹槽优选地沿引导环的圆周方向具有有限长度。优选地，所有凹 槽的长度之和不超过引导环14的周长的一半。在图4的实施方式中， 各凹槽的形状大体上为穿过引导环的壁的狭槽24。狭槽形凹槽24具有 连接成平行关系的上壁25和下壁26的半圆形端部。转换到平面图，壁 可如图6a所示为直线形，或者如图6b-6d所示为弯曲形。当沿着液体 的流动方向看去时，在弯曲凹槽中，弯曲部分的中心C优选地位于弯曲 部分或凹槽上游。如图6c和图6d所示，凹槽/引导壁的弯曲形部分和 直线形部分的组合也是可能的。
可选地，凹槽中的引导壁之一可为直线形而另一个壁为弯曲形，弯 曲形壁可为上壁或下壁中的任一者。
对引导装置的可行修改包括以有限深度延伸到引导环的材料中、或 者如果可行延伸到泵壳的材料中，或者如果适当延伸到叶轮座的圆柱形 部分8的外表面中的浅槽。
如上所述，叶轮座5由叶轮间接驱动，由于牢固地机械接合的两个
10元件而沿着第一旋转方向Rl而与叶轮一起旋转。然而，叶轮座沿着第 二旋转方向R2的旋转由施加于叶轮座的偏压产生。为达到此目的，叶 轮座可被作用在叶轮座5与引导环14——或者在如上所述省略引导环 的情况为泵壳1——之间的弹性部件提供的弹力而沿着第二旋转方向偏 压。弹性部件设置成沿着叶轮座的圆周方向施加影响叶轮座沿着第二旋 转方向R2的旋转的偏压，叶轮座由于该偏压而返回其正常操作位置。 应当理解，尽管在图中不可见，但是可例如采用插入叶轮座与引导环之 间的接合处的一个或几个可拉伸或可压缩元件的形式实现弹性部件或 弹簧，所述弹性元件或弹簧的一端固定在叶轮座上而其另一端固定在引 导环上。
弹性元件或弹簧可选择设置成沿着叶轮座的轴向施加影响线性位 移的偏压，叶轮座通过该偏压在沿着第二旋转方向R2旋转的作用下返 回其正常操作位置。尽管在图中未示出，但应当理解，此类弹性元件或 弹簧的下端可插入泵壳或引导环中，使用其上端作用在叶轮座的凸缘9 的上游表面上。
可选地，叶轮座可通过在泵操作中流经叶轮座的液体的动能而沿着 第二旋转方向R2被偏压。为达到此目的，叶轮座可在内部形成至少一 个导流面，例如图4中用虛线表示的倾斜面28。
不构成本发明的一部分且因此未在本文进一步描述的细节的修改 可能处于所附权利要求的范围内，权利要求也包含对举例公开的本发明 的修改且其可从本发明推导出来。
权利要求
1.一种泵组件，包括叶轮(2)，所述叶轮(2)悬置在驱动轴的端部，并且被驱动相对于叶轮座(5)旋转，所述叶轮座(5)在正常操作中静止并且限定用于在旋转中由叶轮传输的液体的轴向进口，其特征在于，所述叶轮座(5)安装在泵壳(1)中，以相对于所述泵壳沿着相对的旋转方向(R1，R2)进行有限旋转运动，并且在旋转中由引导装置控制，以相对于所述叶轮沿着相对的轴向(A1，A2)进行有限的线性位移。
2. 如权利要求l所述的泵组件，其中，所述叶轮座(5)由于其与 所述叶轮沿着第一旋转方向(Rl)的旋转而从所述叶轮(2)沿着第一 轴向(Al)线性位移，并且由于其沿着与所述叶轮旋转相对的第二旋转 方向(R2)的旋转而朝向所述叶轮沿着第二轴向(A2)线性位移。
3. 如权利要求2所述的泵组件，其中，所述叶轮座(5)由所述叶 轮(2)间接驱动以沿着所述第一旋转方向(Rl)旋转，而所述叶轮座 沿着所述第二旋转方向(R2)的旋转由施加于所述叶轮座的偏压产生。
4. 如权利要求3所述的泵组件，其中，所述叶轮座被由弹性元件提 供的弹力沿着所述第二旋转方向偏压。
5. 如权利要求4所述的泵组件，其中，弹性元件设置成沿着所述叶 轮座的圆周方向施加影响所述叶轮座沿着所述第二旋转方向的旋转的 偏压，所述叶轮座由于所述偏压而返回其正常操作位置。
6. 如权利要求4所述的泵组件，其中，弹性元件设置成沿着所述叶 轮座的轴向施加影响线性位移的偏压，所述叶轮座通过所述偏压在沿所 述第二旋转方向旋转的作用下返回其正常操作位置。
7. 如权利要求3所述的泵组件，其中，所述叶轮座内部形成至少一 个导流面(28)，所述叶轮座通过所述导流面(28)借助于在所述泵的 操作中流经所述叶轮座的液体的动能而沿着所述第二旋转方向被偏压。
8. 如上述权利要求中任一项所述的泵组件，其中，所述叶轮座(5) 通过以相等的角间距定位在所述叶轮座的圆周周围的至少两个引导装置(22)直接或间接地(14)安装在所述泵壳(1)中。
9. 如权利要求8所述的泵组件，其中，三个引导装置(22)以相等 的角间距布置在所述叶轮座(5)的圆周周围。
10. 如权利要求9所述的泵组件，其中，所述引导装置(22)被实 现为导销(23)和凹槽(24)的组合。
11. 如权利要求10所述的泵组件，其中，所述导销(23)从所述叶 轮座(5)的外周沿径向突出以接合在相应的凹槽(24)中，所述凹槽(24)形成在所述泵壳(1)内部，或者形成在安装到与所述叶轮座(5) 成同心关系的所述泵壳上的分离的引导环(14)的内部。
12. 如权利要求10所述的泵组件，其中，所述导销(23 )朝向纵向 中心(1)沿径向从所述泵壳(1)的内周或从安装到与所述叶轮座(5) 成同心关系的所述泵壳上的分离的引导环(14)的内周突出，以接合在 形成在所述叶轮座(5)外部的相应凹槽中。
13. 如权利要求10至12中任一项所述的泵组件，其中，所述导销 (23)被实现为被容纳以在相应凹槽(24)的上、下引导壁上滑动的低摩擦销。
14. 如权利要求10至12中任一项所述的泵组件，其中，所述导销 (23 )被实现为被容纳以沿相应凹槽(24 )的上、下引导壁行进的导辊。
15. 如权利要求10至14中任一项所述的泵组件，其中，各凹槽(24 ) 以有限周长并且相对于与所述叶轮座的纵向中心(1)成直角交叉的径 向平面(r)以角度(a)延伸。
16. 如权利要求15所述的泵组件，其中，所述凹槽(24)的形状大 体上为狭槽，所述狭槽具有连接成平行关系的上游和下游引导壁(25, 26)引导壁的半圆形端部。
17.如权利要求15所述的泵组件，其中，所述凹槽的形状大体上为狭槽，所述狭槽具有连接上游和下游引导壁(25， 26)的半圓形端部，所述上游和下游引导壁中至少其一为弯曲形或在其长度上具有弯曲的部分。
18. 如权利要求17所述的泵组件，其中，弯曲凹槽或局部弯曲凹槽 的弯曲部分的中心(C)当沿着液体经过所述叶轮座的流动方向看去时 位于所述凹槽的上游侧上。
19. 如权利要求10至18中任一项所述的泵组件，其中，所述凹槽 形成为贯穿的狭槽。
20. 如权利要求10至18中任一项所述的泵组件，其中，所述凹槽 形成为浅狭槽。
21. 如权利要求1至7中任一项所述的泵组件，其中，所述引导装 置被实现为分别形成在所述叶轮座(5)和所述泵壳(1)的相对的表面 上或所述叶轮座(5)和分离的引导环(14)的相对的表面上的互相接 合的螺旋构造或螺紋。
22. 如权利要求21所述的泵组件，其中，至少两个、优选三个螺旋 构造或螺紋以相等的角间距分别形成在叶轮座(5)和引导环(14)的 圆周周围。
23. 如权利要求22的泵组件，其中，所述螺紋是连续的或分段的， 具有以相等的角间距分别位于叶轮座(5)和引导环(14)的圆周周围 的螺紋头。
全文摘要
本发明涉及一种潜入式离心泵组件，该泵组件包括叶轮(2)，该叶轮(2)悬置在驱动轴的端部，并且被驱动相对于叶轮座(5)旋转，叶轮座(5)在正常操作中静止并且限定用于由旋转的叶轮传输的液体的轴向进口。该泵组件的特征在于，叶轮座(5)安装在泵壳(1)中，以相对于泵壳沿着相对的旋转方向(R1，R2)进行有限旋转运动，并且在旋转中由引导装置控制，以相对于叶轮沿着相对的轴向(A1，A2)进行有限的线性位移。
文档编号F04D29/46GK101680453SQ200880015425
公开日2010年3月24日 申请日期2008年5月12日 优先权日2007年5月15日
发明者帕特里克·安德森 申请人:Itt制造企业公司