具有提升装置的泵的制作方法

本发明涉及一种根据独立权利要求的前序部分的具有提升装置的泵。

背景技术：

轴承使用在必须补偿作用于某些方向上的力的场合，或者使用在必须防止对象在不想要的方向上移动的场合。在这里，在泵中主要使用两种类型的轴承，即径向轴承和轴向轴承。

当操作离心泵时，生成作用于吸入侧的方向上的轴向推力。为了抵消这种推力，在轴的压力侧上安装释放盘，其功能取决于泵送压力。如果输送的液体没有必要的压力，例如在泵的启动和关闭期间，则释放盘和对立盘可能会接触。这导致磨损，最终能够导致系统故障。提升装置用于在启动和关闭期间跨越关键阶段。由于在泵单元处于停顿状态、处于低速时（即在泵单元的启动和关闭期间）释放盘位于彼此顶部上，它们相互接触，并且从而导致磨损。这种情况的原因是，力的液压稳定平衡还未建立在释放盘处，并且因此没有释放间隙能够创建。为了确保泵单元的非接触式启动和关闭，泵轴的位移由提升装置生成，从而形成间隙。

从ep0355796a2知道具有提升装置和电磁轴承的离心泵。释放装置长期以来用于补偿运行的离心泵的轴向推力。离心泵的典型释放装置包括旋转释放盘和固定释放对立盘，以形成轴向延伸的间隙，通过该间隙，离心泵中的流体的一部分在压力下流到外部。结果，在由轴向推力产生的力和由释放装置产生的反作用力之间，保持离心泵的轴在轴向方向上处于平衡状态。在离心泵的操作期间，过渡阶段可能会出现，例如在启动或关闭期间，在此期间，流体可能有低压力，使得轴无法保持处于平衡状态。在这种过渡的情况下，存在释放装置的两个盘相互接触的风险，这可能会损坏它们。为了避免这种损坏，在过渡阶段期间或在离心泵的停顿期间，借助于受控电磁体，将力施加到轴的轴向位置，从而使释放装置的两个盘彼此不接触。

这种已知装置的缺点是轴的轴向位置必须由传感器检测，并且必须借助于可控电磁体来控制。已知装置的进一步的缺点是，一方面，轴向方向上的最大可能位移路径非常小，并且另一方面，提升装置无法与输送的液体或输送的流体接触，使得需要进一步的密封件。

从wo2015/074903知道一种释放元件，该释放元件以防扭矩方式联接到轴。通过在对立元件上设置装置以使释放元件与对立元件保持一距离，利用对立元件形成节流间隙。用于保持距离的装置具有力元件，优选地是弹簧，该力元件在轴向推力的相反方向上生成力。这种已知装置的缺点是，用于保持距离的装置在启动状态和关闭状态下压靠释放元件，并且导致那里磨损。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种具有简单的构造设计的提升装置的泵，这种设计避免了现有技术中所知的负面影响，特别是既能够与输送的流体接触，又具有减小的摩擦。

这种目的通过具有独立权利要求的特征的泵来满足。

从属权利要求涉及本发明的特别有利的实施例。

本发明涉及一种具有提升装置的泵，该提升装置用于在泵的预定操作状态下，特别是在启动状态和/或关闭状态期间补偿泵的轴的轴向推力。泵包括：壳体，该壳体具有用于泵的低压侧上的流体的入口和用于高压侧上的流体的出口，在该壳体中设置有轴；以及以防扭矩方式连接到轴的释放元件以及连接到壳体的对立元件（counterelement）。泵的特征在于，提升装置包括弹簧以及以防扭矩方式连接到轴的推力元件，并且在泵的启动状态和/或关闭状态下，指向轴向推力的相反方向的弹簧力能够借助于弹簧通过推力元件传递到轴，使得释放元件和对应的对立元件相互分离，其中，接触元件设置在弹簧和推力元件之间。接触元件面向推力元件的一侧流连接到高压侧，并且接触元件面向弹簧的一侧流连接到低压侧，从而使推力元件和接触元件能够通过压力差间隔开，该压力差能够在接触元件面向弹簧的一侧和接触元件面向推力元件的一侧之间生成。

这意味着，弹簧在操作状态下能够伸展或压缩。在下面，轴向推力通常被理解为在轴向方向上作用于泵的轴上并且由泵的叶轮的旋转产生的力的作用。在下面，弹簧通常被理解为在轴向推力的相反方向上生成力（例如通过弹性元件的伸展）的元件。具体地，弹簧被理解为施加与弹簧常数有关的弹簧力的弹簧。例如，弹簧能够被设计为螺旋弹簧或盘簧。

在下面，启动状态通常被理解为其中泵启动并且运转起来的泵的状态，特别是在对立元件和释放元件之间还没有或还没有形成足够的润滑剂膜的状态，特别是弹簧力比轴向推力大使得释放元件和对立元件相互分离的状态。在下面，关闭状态通常被理解为其中泵停止并且关闭的泵的状态，特别是在对立元件和释放元件之间的润滑剂膜减小的状态，特别是弹簧力比轴向推力大使得释放元件和对立元件彼此分离的状态。在下面，润滑流体通常被理解为具有润滑性能的物质，特别是润滑流体也能够是润滑剂。实际上，润滑流体能够直接是泵送的产品/流体，使得泵被设计为产品润滑泵。

在泵的操作状态下，通过轴与泵的叶轮的旋转来生成进给压力，使得流体从泵的低压侧上的入口输送到高压侧上的出口。这种进给压力在根据本发明的泵中被用来将接触元件和推力元件彼此间隔开，使得在启动状态之后和/或在关闭状态之前（即在“正常”操作状态下）能够避免接触元件和推力元件的磨损。因此，借助于根据本发明的装置，能够保护提升装置在正常操作状态期间免受磨损，因为接触元件和推力元件之间的摩擦接触通过进给压力或通过在泵的不同点处的进给压力的压力差而避免。这意味着，弹簧力在推力元件上没有作用。

另一方面，在启动状态和/或关闭状态期间，通过推力元件上的轴向压力（弹簧的弹簧力），释放元件和对立元件彼此分离，以防止由于缺乏润滑而造成释放元件和对立元件的磨损。具体地，弹簧力的作用与轴的轴线平行，使得泵轴的轴向推力能够在启动状态或关闭状态下被补偿。在启动状态之后，当泵的自润滑已经开始时，在释放元件和对立元件之间形成润滑剂膜，使得释放元件和对立元件能够借助于它们之间的润滑流体的润滑膜而基本上不磨损地在彼此上运行。优选地，根据本发明的泵能够是产品润滑泵，使得润滑流体与输送的流体对应。

根据本发明的泵能够包括设置在壳体中的释放室，其中，接触元件面向弹簧的一侧通过释放室流连接到低压侧。弹簧优选地被设计为螺旋弹簧、盘簧或弹性元件。具体地，接触元件和弹簧能够设计为单个部件。

作为替代，弹簧还能够被设计为张力弹簧，该张力弹簧通过收缩生成指向轴向推力的相反方向的弹簧力，并且能够通过推力元件传递到轴。利用该实施例，张力弹簧能够在壳体和接触元件之间被张紧，以生成指向轴向推力的相反方向的弹簧力。弹簧能够通过能够在推力元件和接触元件之间生成的压力伸展，从而使接触元件与推力元件间隔开。

能够生成的压力差能够与泵的吸入压力和泵送压力之间的压力差对应。吸入压力是泵的入口处的压力，并且泵送压力是泵的泵级处的压力。在启动状态和/或关闭状态期间，泵送压力和吸入压力之间的压力差与一值对应，从而使接触元件在推力元件的方向（轴向推力的相反方向）上移动。没有足够大的压力差来克服弹簧力，因此，接触元件在弹簧力的方向上移动，并且因此与推力元件接触，以将释放元件和对应的对立元件彼此分离。然而，在正常的操作状态下，吸入压力比泵送压力低，因此，接触元件远离推力元件（在轴向推力的方向上）移动，即在弹簧力的相反方向上移动，以便以这种方式避免和与轴一起旋转的推力元件接触。设置在接触元件和推力元件之间的高压力室在操作状态下充满流体，并且处于泵送压力下（流连接到泵送级）。接触元件面向弹簧的一侧（其中设置有弹簧）上的低压力室充满流体，并且处于吸入压力下（流连接到泵的入口）。接触元件和弹簧设置在泵壳体上。密封件能够优选地设置在接触元件和壳体之间，以便将高压力室和低压力室对着彼此密封。因此，在接触元件和壳体之间设置密封件，从而使接触元件面向弹簧的一侧和接触元件面向推力元件的一侧对着彼此密封。

实际上，泵能够被设计为具有至少第一泵级和第二泵级的多级泵。推力元件面向弹簧的一侧流连接到第一泵级或第二泵级，并且接触元件面向弹簧的一侧流连接到吸入侧。泵送压力与第一泵级或第二泵级的压力对应。作为替代，接触元件面向弹簧的一侧能够流连接到第一泵级，并且接触元件面向推力元件的一侧能够流连接到较高的泵送级（具有朝向出口的较高压力的泵送级）。

接触元件能够被设计为压力环，该压力环是盘形环，特别是盘形圆环，该环设置在推力元件和弹簧之间，进行力传递，并且通常由合适的金属或另一种合适的材料制成，使得轴向作用的弹簧力能够借助于压力环通过推力元件适当地传递到轴。另外，泵能够包括多个接触元件，这些接触元件中的每一个都设置在弹簧和推力元件之间。因此，泵还能够包括多个弹簧，优选地是数量相等的弹簧和接触元件。作为替代，泵能够包括单个弹簧，该弹簧环绕在轴（分别是轴头/附件）上，特别是环绕在壳体内的圆柱形环上。

泵的轴被可旋转地支撑在轴轴承中。在这里，轴轴承优选地是纯径向轴承。径向轴承特别优选为产品润滑的。特别地，径向轴承能够包括碳化硅或由碳化硅构成。实际上，径向轴承能够是滑动轴承。泵的轴向轴承能够优选地通过释放元件和对立元件来实现。原则上，释放元件和/或对立元件能够设计为盘。

根据本发明的泵因此能够特别设计为具有产品润滑轴承的泵，该泵通常具有非常紧凑的设计，因为大多数零件都与流体直接接触。结果，不需要额外的油润滑轴承，并且因此不需要机械密封件来将轴承和流体分离。由于这一事实，提升装置被设计为使得其能够与流体接触地工作。

实际上，提升装置能够设置在驱动侧和/或非驱动侧上。优选地，提升装置设置在轴的一端处的非驱动侧上。

在本发明的实施例中，释放元件优选地以防扭矩方式连接到轴，并且对立元件固定设置在壳体上，即不可移动地连接到泵壳体，使得从释放元件向着对立元件的位移通过轴的轴向移动发生。

在本发明的另一实施例中，在实际中重要的是，弹簧能够环绕在泵轴上，即设置在泵轴周围，特别是在壳体中的圆柱形环周围或在设置在轴的一端（也称为轴头）上的附件周围。在本发明的另一个具体实施例中，提升装置可以包括多个弹簧，特别是三个或四个弹簧，这些弹簧沿轴的圆周以相等的距离设置在壳体上。

另外，释放元件和/或对立元件的接触表面可以被涂覆，特别是被陶瓷涂覆。因此，两个元件的磨损能够被最小化。释放元件和/或对立元件可以包括纤维增强复合材料或热塑性合成材料，特别是聚醚酮。释放元件和/或对立元件能够由这些材料中的一种或多种制成，特别是也由复合材料制成。然而，由于根据本发明的泵，在没有特殊涂层的情况下，释放元件和对立元件还能够简单地由钢制成，因为释放元件和对立元件的磨损通过提升装置而被防止。具体地，在不会过早磨损的情况下，释放元件和对立元件的成本也能够减少。

附图说明

在下面，参照附图基于实施例更详细地说明本发明。

附图示出了：

图1为根据本发明的泵的示意图；

图2为根据本发明的泵的进一步的示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的泵1的示意图。

根据本发明的泵1被设计为产品润滑多级泵1，并且包括提升装置10，其用于在预定操作状态下，特别是在泵1的启动状态和/或关闭状态期间，补偿泵1的轴2的轴向推力a。由于泵1是产品润滑的这一事实，非常紧凑的设计是可能的，因为大多数零件都与流体直接接触。因此，不需要额外的油润滑轴承，并且因此不需要机械密封件来将轴承和流体分离。由于这一事实，提升装置10设计为使得其能够与流体接触地工作。

在这里，泵1进一步包括壳体3，在该壳体3中设置有轴2，并且该壳体3包括用于泵的低压侧上的流体的入口和用于高压侧上的流体的出口，其中，泵进一步包括以防扭矩方式连接到轴2的释放元件5和连接到壳体3的对立元件6。

提升装置10包括弹簧11和以防扭矩方式连接到轴2的推力元件12。接触元件13设置在弹簧11和推力元件12之间，与弹簧11一样，该推力元件12设置在壳体3上。在这种情况下，壳体3能够以多个零件设计，并且包括提升装置10的泵壳体和壳体零件。提升装置10的壳体零件设置在泵壳体上，特别是被螺纹接合在其上。

在泵1的启动状态和/或关闭状态下，指向轴向推力a的相反方向的弹簧力f借助于弹簧11通过推力元件12传递到轴2，使得释放元件5和对应的对立元件6彼此分离。为了这个目的，弹簧11被设计为压力弹簧。

在泵1的操作状态下，通过轴2随着泵叶轮（在这里未示出）的旋转生成进给压力，使得流体从泵1的低压侧上的入口输送到高压侧上的出口。该进给压力在泵1中被用来在正常操作状态下将接触元件13和推力元件12间隔开，使得启动状态之后和/或关闭状态之前（即在“正常”操作状态下）的磨损被避免。

根据本发明的提升装置10能够防止正常操作状态期间的磨损，因为接触元件13面向推力元件12的一侧流连接到高压侧，并且接触元件13面向弹簧11的一侧流连接到低压侧，从而使推力元件12和接触元件13能够通过压力差间隔开，该压力差能够在接触元件13面向弹簧11的一侧和接触元件13面向推力元件12的一侧之间生成。

推力元件12和接触元件13间隔开这一事实意味着，弹簧11和推力元件12之间的距离增加，并且接触元件13和推力元件12之间的距离增加，因此弹簧11被压缩。因此，在正常操作状态下，没有将弹簧力f传递到推力元件12，并且推力元件12和接触元件13之间没有接触。

能够生成的压力差与泵1的吸入压力和泵送压力之间的压力差对应。吸入压力是泵1的入口处的压力，并且泵送压力是泵1的泵级处的压力。

在启动状态和/或关闭状态期间，泵送压力和吸入压力之间的压力差与一值对应，从而使接触元件13在推力元件12的方向（轴向推力a的相反方向）上移动，即在弹簧力f的方向上移动（到图1的左侧），并且因此与推力元件12接触，以便将释放元件5和对应的对立元件6彼此分离。弹簧力f因此克服了泵送压力和吸入压力之间的压力差。

然而，在正常操作状态下，吸入压力比泵送压力低（弹簧力f不够大，不足以克服泵送压力和吸入压力之间的压力差），使得接触元件13远离推力元件12移动（在轴向推力a的方向上，到图1的右侧），即在弹簧力f的相反方向上移动，以便以这种方式避免与和轴2一起旋转的推力元件12接触。高压力室120设置在接触元件13和推力元件12之间。在操作状态下，高压力室120充满流体，并且处于泵送压力下，因为它通过管道/钻孔121流连接到泵级。在接触元件13面向弹簧11的一侧上的低压力室130（其中设置有弹簧11）还充满流体，并且处于吸入压力下，因为它通过钻孔/管道流连接到泵1的入口，特别是通过释放室4流连接到泵1的入口。接触元件13和弹簧11设置在泵1的壳体3上。

密封件设置在接触元件13和壳体3之间，以便将高压力室120和低压力室130对着彼此密封。

泵1的轴2被可旋转地支撑在轴轴承20中。在这里，轴轴承20是纯径向轴承20。径向轴承20是产品润滑的，并且能够包括碳化硅。泵1的轴向轴承通过释放元件5和对立元件6来实现。

提升装置10设置在泵1的非驱动侧，并且推力元件12优选地借助于螺钉32被螺纹接合到轴2的轴头上。

图2示出了根据本发明的泵1的进一步的示意图，该泵具有类似于根据图1的泵的结构。

在泵1的操作状态下，通过轴2随着泵叶轮21的旋转生成进给压力，使得流体从泵1的低压侧上的入口输送到高压侧上的出口100。由于进给压力，在正常操作状态下，接触元件13和推力元件12彼此间隔开，使得启动状态之后和/或关闭状态之前（即在“正常”操作状态下）弹簧11/接触元件13和推力元件12的磨损被避免。

能够生成的压力差与泵1的吸入压力和泵送压力之间的压力差对应。吸入压力是泵1的入口处的压力，并且泵送压力是泵1的泵送级101处的压力。

在启动状态和/或关闭状态期间，泵送压力和吸入压力之间的压力差与一值对应，从而使接触元件13在推力元件12的方向（轴向推力a的相反方向）上移动，即在弹簧力f的方向上移动（到图2的左侧），并且因此与推力元件12接触，以便将释放元件5和对应的对立元件6彼此分离。这意味着，弹簧力f克服了泵送压力和吸入压力之间的压力差。

然而，在正常操作状态下，吸入压力比泵送压力低（弹簧力f不够大，不足以克服泵送压力和吸入压力之间的压力差），使得接触元件13远离推力元件12移动（在轴向推力a的方向上，到图2的右侧），即在弹簧力f的相反方向上移动，以便避免与和轴2一起旋转的推力元件12接触。高压力室120设置在接触元件13和推力元件12之间。在操作状态下，高压力室120充满流体，并且处于泵送压力下，因为它通过管道/钻孔121流连接到泵级101。

在接触元件13面向弹簧11的一侧上的低压力室130（其中设置有弹簧11）还充满流体，并且处于吸入压力下，因为它通过钻孔/管道131和通过释放室4流连接到泵1的入口（因为释放室流连接到泵的吸入管道）。