專利名稱：多級離心泵的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種多級離心泵。
背景技術：
所討論的單級或多級離心泵屬于現有技術。本發明特別涉及這樣一種多級離心 泵，其驅動軸是水平的，即在正常運行時其驅動軸水平地設置。這種離心泵(屬于現有技 術)例如由Grundfos公司以產品系列CH和CHN來提供。這種泵具有泵殼體，該泵殼體中 具有可轉動安置的軸，該軸具有位于其馬達側端部的至少一個圓柱形區段和與所述圓柱 形區段在泵側連接的花鍵軸區段(Keilwellenabschnitt)，在該花鍵軸區段上抗扭地設置 有葉輪，該葉輪被夾緊在該軸上的擋環與自由軸端之間。這種泵由電動馬達驅動，該馬達 的驅動軸與被安置在泵殼體中用于支承葉輪的軸抗扭地連接，并且該馬達通過螺旋連接 (Schraubverbindungen)而與泵連接。為了使泵的固定殼體部件相對于轉軸長久耐用地密封，在圓柱形軸區段與泵殼體 之間裝入滑環密封件(Gleitringdichtung)。該滑環密封件具有相對于泵殼體密封的固定 的靜態滑環，以及設置在軸上且相對于軸密封的轉動滑環，靜態滑環和轉動滑環具有彼此 疊置滑動且相互施加彈力的軸向密封面。為了施加彈力設有彈簧，該彈簧設置在兩個彈簧 保持件之間并且對所述兩個彈簧保持件施加反向壓力。這種公知的離心泵已經被證明是最優的，特別是前述的滑環密封件也被證明是最 優的。但是，前述設置需要以相對較大的軸向構造長度為條件。
發明內容
在此背景下，本發明的目的在于，提供這種類型的離心泵，其構造成在其它方面具 有相同液壓功率時能夠減小其軸向構造長度。此外，其結構應被構造成，使得該離心泵能夠 以盡可能低的成本在大批量生產中進行制造。根據本發明的目的通過如下給出的特征而得以實現。以下的說明及附圖中還給出 了本發明的有利設計方案。根據本發明的多級離心泵具有泵殼體和在該泵殼體中可轉動安置的軸，該軸具有 位于其馬達側端部的至少一個圓柱形區段和與所述圓柱形區段在泵側連接的花鍵軸區段， 在該花鍵軸區段上抗扭地設置有多個葉輪，所述葉輪被夾緊在該軸上的擋環與自由軸端之 間。在圓柱形軸區段與泵殼體之間裝入有滑環密封件，該滑環密封件具有設置在泵殼體中 且相對于該泵殼體密封的靜態滑環、以及設置在軸上且相對于該軸密封的轉動滑環。所述 靜態和轉動滑環通過其彼此相對對準的、相互疊置的軸向面而滑動并被施加彈力。為了施 加彈力設置有兩個彈簧保持件，在所述彈簧保持件之間保持有壓力彈簧件。根據本發明，擋 環設置在軸的圓柱形區段與花鍵軸區段之間的過渡區域中并且位于彈簧保持件之間。此 外，在彈簧保持件之間設有形狀配合件(Formschlussmittel)，該形狀配合件至少沿軸的規 定的轉動方向，即沿工作轉動方向起作用。
為了設置擋環，根據本發明的技術方案需要使用軸的通常不被使用的過渡區域， 即從花鍵軸區段的槽底(Nutgrimd)至圓柱形區段之間的直徑變化區域。所述擋環同時位 于彈簧保持件之間，即一般情況下保留為通常在結構上不被使用的空間。由此可以大幅減 小泵的軸向構造長度。為了使與軸一起轉動的滑環在其相對于軸的密封無負載的情況下一 同旋轉，根據本發明在彈簧保持件之間設有形狀配合件，該形狀配合件將軸的轉動從花鍵 軸區段傳遞到泵側的彈簧保持件，經由形狀配合件傳遞到馬達側的彈簧保持件，并且從馬 達側的彈簧保持件傳遞到轉動滑環。有利的是，該擋環至少沿朝向馬達側軸端的軸向方向被形狀配合地保持在軸上。 當根據本發明的改進方案將圓柱形軸區段的直徑設置為大于花鍵軸區段的槽底時，這種形 狀配合的保持將特別易于實現。此外，圓柱形軸區段的直徑應大于或等于花鍵軸區段的槽 (Nuten)外的直徑，從而能夠從泵側開始實現滑環的裝配。其中有利地，擋環不僅沿著軸向 方向形狀配合地被保持在軸上，而且還沿著轉動方向形狀配合地被保持在軸上。為此，該 擋環的內側具有相應的輪廓(Profilierung)，通過這種相應的輪廓能實現與花鍵軸區段的 花鍵軸輪廓(Keilwellenprofil)形狀配合地接合。在大批量生產中，有利地通過力變形 (Kraftverformung)，即通過軸的變形，借助于模具(Matrize)來實現軸到花鍵軸輪廓的成 型。由于這種方法要求沿軸向的公差相對較小，因此特別有利的是，擋環能夠安置在軸上的 確定位置，更確切地說，通過形狀配合安置在軸上的確定位置。為了確保盡可能大面積的接觸并由此能夠接受較大的力，根據本發明的改進方 案，擋環的內側具有斜面，該斜面支撐在所述軸的圓柱形區段與花鍵軸區段之間的過渡區 域中的、所述軸的至少一個相應的斜面上。通過前述變形方法可以以簡單的方式在軸側實 現斜面。有利的是，在擋環側，該斜面(例如通過鍛造)同樣如花鍵軸輪廓般地成型。可選 地，在此處也可以使用鑄造件或切削加工件。為了能夠進一步減小離心泵的軸向構造長度，彈簧件設置并裝設成至少部分地搭 接擋環和轉動滑環。由此該滑環密封件的軸向長度減小為近似等于轉動滑環的軸向長度加 上擋環的軸向長度。同時，擋環可以近似等于彈簧的內徑并由此無變形地接受過渡區域的 斜面的力。這可以有利地通過將螺旋壓力彈簧設置為彈簧件來實現。這種螺旋壓力彈簧在 相應的設計中可提供足夠的彈性距離，具有較低的制造成本，并且當具有相應的尺寸時能 夠施加所需的力。根據本發明的結構優選設計成，使得滑環密封件并非從軸的馬達側開始裝配，而 是從軸的泵側開始裝配。為了易于裝配，特別地為了將擋環保留在規定的位置，根據本發明 的改進方案，在彈簧保持件上設置形狀配合件，彈簧保持件在彈簧件的偏壓下能通過形狀 配合件彼此軸向固定，以便至少沿一個方向實現裝配。此外，在裝配期間，彈簧件通過所述 形狀配合件對彈簧保持件進行偏壓并且實際上使它們的作用失效。只有當完成安裝并將最 后的泵葉輪安置并偏壓在軸上時，才松開所述形狀配合件，從而將所需的軸向壓力施加在 滑環密封件上，特別是轉動滑環上。為此，根據本發明可以在彈簧保持件之間設置一種卡口 式連接(Bajonettverbindimg)。特別有利的是，這種卡口式連接設計成，與工作轉動方向相 反地實現鎖固或者說所述鎖固在軸沿工作轉動方向運動時自動地松開。這種設置的優點在 于，無需特別的工作步驟來松開在彈簧保持件之間的形狀配合件，而是在離心泵開始沿工 作轉動方向運行時形狀配合件就能自動地松開。
為了能夠將彈簧件，特別是螺旋壓力彈簧設置成包圍轉動滑環，根據本發明的有 利的改進方案，滑環側的彈簧保持件構造為彎折狀或者說曲柄狀(gekrdpft),使得該彈簧 保持件的彎折部分沿周向搭接轉動滑環，其中在搭接的部分中對優選的螺旋壓力彈簧進行 導引。為了將葉輪側的彈簧保持件與軸抗扭地連接，在葉輪側的彈簧保持件上設有至少 一個形狀配合地接合到花鍵軸輪廓中的同步件(Mitnehmer)。有利的是，葉輪側的彈簧保持 件具有中心槽，該槽對應于花鍵軸輪廓而成型，使得其在整個圓周上都形狀配合地位于軸 上。靜態滑環優選在其外周邊上具有形狀配合件，從而確保所述靜態滑環在泵殼體中 不會轉動。當在外周邊上設置了形狀配合件時，靜態滑環更易于裝配，而不用如其例如在軸 側設置形狀配合件的情況一樣需要覆蓋對齊(verdeckt Ausrichtung)。有利的是，根據本發明的改進方案，葉輪側的彈簧保持件構造為盆狀并在周壁中 具有朝向滑環側的彈簧保持件敞開的槽，并且滑環側的彈簧保持件的徑向凸起接合到葉輪 側的彈簧保持件的槽中。滑環側的彈簧保持件的徑向凸起通過所述敞開的槽到達葉輪側 的彈簧保持件的區域中，隨后該區域能沿轉動方向形狀配合地帶動滑環側的彈簧保持件運 行。為了防止尤其在前述構件由板材(例如，金屬板)制成時槽中接觸面 (AnlageflSche)的磨損，根據本發明的改進方案，在凸起的接合區域中的槽的邊緣構造為 是加強的(verst^rkt)。可以通過增大支承面(Auflagef^che)特別簡單地實現這種加強， 這在板構件中可以例如通過下述方式實現，即將一個區段彎曲，使得由板的表面側而不是 板的棱邊構成支承面。以此方式可有效地防止凸起“刻入(Eingraben)”到支承面中。
下面借助在附圖中示出的實施例對本發明進行詳細說明。其中圖1示出了具有驅動馬達的三級離心泵的縱向剖視圖；圖2示出了具有彈簧保持件、彈簧和保持環的滑環密封件的立體分解圖；以及圖3示出了圖1的滑環及其設置的相關細節的放大剖視圖。其中，附圖標記說明如下1 馬達2 離心泵3 泵殼體4支撐凸緣5連接凸緣6 護套7吸入管接頭8 葉輪9壓力管接頭10 $由7承11馬達軸
6
12泵軸
13滑環密封件
14靜態滑環
15靜態滑環14的0形圈
16靜態滑環14的突出部分
17靜態滑環14的軸向面
18轉動滑環19的軸向面
19轉動滑環
20轉動滑環19的0形圈
21泵軸12的圓柱形區段
22泵軸12的花鍵軸區段
23螺旋壓力彈簧
24馬達側的彈簧保持件
25葉輪側的彈簧保持件
26馬達側的彈簧保持件24的多個凸起26
27葉輪側的彈簧保持件25的槽
28環形區段
29環形區段中的槽
30支承面
31凸起
32工作轉動方向
33擋環
34圓柱形區段21與花鍵軸區段22之間的過渡區域
35斜面
36多個凸起
具體實施例方式根據圖1的縱向剖視圖所示出的離心泵組具有電動驅動馬達1，在該馬達上安置 三級離心泵2，該離心泵2由馬達1驅動。離心泵2具有泵殼體3，該泵殼體由不銹鋼板材 構成或由不銹鋼板材形成內襯(auskleiden)。端側的殼體部分4和5 (即外支撐凸緣4及 內連接凸緣5)構造為鑄件，而殼體護套(Geh&usemantel)6由板材構成。通過設置在支 撐凸緣4中的吸入管接頭(SaUgstUtzen)7來實現輸送液體入口。待輸送的液體從此處通 過具有葉輪8的三個泵級到達在泵級與護套6之間形成的環形空間中，并從那里到達在護 套6上徑向向下傾斜的壓力管接頭9 (Druckstutzen)。在此實施例中，連接凸緣5還構成馬達的端側結束件(Abschluss)并支承軸承10， 馬達軸11通過該軸承支承在此區域中。馬達軸11與泵軸12固定連接，在該泵軸上安放有 多個葉輪8，并且穿過該連接凸緣5的泵軸12通過滑環密封件13相對于連接凸緣5密封。滑環密封件13具有殼體固定的(即不共同轉動的)靜態滑環14，該靜態滑環通過 0形圈15相對于泵殼體3，特別是連接凸緣5的區域中的板內襯密封。靜態滑環14具有兩個一般情況下呈圓形突伸出的突出部分16，所述突出部分徑向設置并且貼靠在內襯的板區 段或板部分(附圖中未示出)上，該內襯抗扭地保持滑環14，并且還用于阻止由輸送液體攜 帶的氣體進入滑環的區域，而使其與輸送液體一同被導引走。與此相對，靜態滑環在軸向設 有朝向泵的、環狀面形式的軸向面17，該軸向面構成此密封件的固定的滑動面。圖2中未 示出的轉動滑環19的軸向面18(見圖3)在滑動面17上滑動，該轉動滑環19通過0形圈 20相對于軸12密封，該轉動滑環19位于所述軸12上并且與所述軸12共同轉動。泵軸12 在滑環14、19的區域中構造為圓柱形并且在此處構成圓柱形區段21。軸12構造成朝向葉 輪8逐漸變細并且在此處過渡成花鍵軸輪廓。在花鍵軸區段22上形狀配合地放置泵的葉 輪8。為了在運行中將滑環14的軸向面17和滑環19的軸向面18以所需的力彼此壓在 一起，設有螺旋壓力彈簧23，該螺旋壓力彈簧23設置在兩個彈簧保持件24和25之間。馬 達側的彈簧保持件24構造為彎折狀(gekrdpfl)。如圖3所示，該彈簧保持件24用于在軸 12的轉動方向上形狀配合地容置轉動滑環19，并且近似完全地周向包圍滑環19。馬達側的 彈簧保持件24以極小的間隙連接在軸12的圓柱形區段21上。該彈簧保持件24首先徑向 延伸，以便隨后在轉動滑環19及0形圈20在軸的轉動方向上形狀配合地連接的情況下朝 向馬達1折彎約90°。彈簧保持件24隨后平行于軸12延伸至接近滑環19的馬達側軸向 端部，從而由此處彎曲90°地徑向向外延伸。在此徑向區段的端部，彈簧保持件24隨后朝 向葉輪8彎曲90°，從而最終過渡到內部構造有多個徑向凸起26的下一個徑向區段。與之相反，泵側的彈簧保持件25的內側的輪廓用于接合到花鍵軸區段22的區域 中的花鍵軸輪廓中。中心槽27被相應地成型。彈簧保持件25從槽27徑向向外延伸，并且 其端部朝向馬達1彎曲約90°以及端側向外(見圖3)。彈簧保持件24、25的尺寸設計成， 在彈簧保持件24、25的與軸向平行的外部區段內，彈簧23被向外側向地導引。由此，彈簧 保持件向內連接的徑向區段構成用于彈簧23的壓力面。彈簧保持件25的與軸向平行的環 形區段28中具有三個槽29，該槽的一側被彎曲成支承面30，而另一側上則設有凸起31。所 述槽29與馬達側的彈簧保持件24的凸起26相關聯地構成形狀配合件，用于在泵正常運行 時，特別是當軸12沿工作轉動方向32被驅動時，將軸12的轉動運動傳遞到彈簧保持件25 上并由此處通過槽29的支承面30傳遞到凸起26的徑向端側上，進而傳遞到彈簧保持件24 上，該彈簧保持件24形狀配合地包圍轉動滑環19并且使得轉動滑環19與軸12 —同轉動。 可通過彎曲環形區段材料28的一部分來形成支承面30，支承面30使得相對于凸起26的接 觸面變大，由此凸起26不會被壓入(einprSgen)環形區段28中。凸起26與槽29相關聯地構成卡口式連接。因此，為了裝配的目的，使彈簧保持 件24和25在套裝于軸12上之后在彈簧23的偏壓下彼此相互移動，直至凸起26接合到槽 29中，隨后與轉動方向32相反地進行扭轉，使得凸起26在凸起31之后卡口式地后向接合 (hintergreifen)，并且彈簧23保持在偏壓的狀態下。當馬達沿方向32運轉時，這個僅用 于裝配的位置可以通過軸沿方向32的轉動而再次消失，如其在完成裝配之后在運行中自 然發生的一樣。然而，在彈簧保持件24與25之間不僅結合有彈簧23，而且還結合有擋環33，該擋 環33設置在圓柱形區段21與花鍵軸區段22之間的過渡區域中。擋環33的內側成型為， 使得其不僅在朝向馬達1的軸向上而且在轉動方向上形狀配合地位于過渡區域34中。為
8此，擋環的內側具有斜面35，該斜面35與過渡區域中的相應斜面共同作用，使得該擋環在 朝向馬達看過去的軸的軸向方向上被支撐。通過凸起36實現沿轉動方向的形狀配合的連 接，該凸起36接合到在此區域中末端的(auslaufende)花鍵軸輪廓中。擋環33支撐設置 于花鍵軸區段22中的泵軸12之上的葉輪8，該葉輪8在裝配狀態下通過端側的螺母相對于 擋環33夾緊。擋環33位于彈簧保持件25之內并且構成用于彈簧23的內導引件，該彈簧23包 圍所述擋環。通過與搭接靜態滑環19的彈簧保持件24相關聯的這種設置，離心泵的軸向 構造長度在此區域中相對于公知的結構明顯減小，由此該設備實質上更加緊湊并且由于節 省材料還可以在重量方面構造得比公知的泵更輕。滑環密封件13從軸12的葉輪側開始進行裝配。在馬達軸11和泵軸12彼此固定 連接并且安裝了連接凸緣5之后，安裝滑環密封件13，為此，首先從葉輪側將其上放置有0 形圈15的靜態滑環14設置在軸上并且固定在連接凸緣5的內襯中。隨后，其內保持有0 形圈20以及搭接有彈簧保持件24的轉動滑環19從軸12的葉輪側端部被裝配，此后，放置 擋環33，插入彈簧23，最后放置彈簧保持件25。彈簧保持件25在彈簧23的壓力作用下被 壓在彈簧保持件24上，直至凸起26接合到槽29中，隨后可以使彈簧保持件24和25與轉 動方向32相反地扭轉并通過凸起31保持在這種預受力的狀態下。此后，完成葉輪以及其 他泵組件的裝配。當軸11、12沿方向32轉動時，在預壓狀態下保持彈簧23的卡口式連接 可以通過泵的開始運轉而松開，或必要時也可手動地松開。隨后通過夾緊的葉輪8來支撐 彈簧保持件25，使得從現在起彈力壓在彈簧保持件24和結合在其中的轉動滑環19上，由此 使滑動面17和18適當地壓在彼此之上。
權利要求
一種多級離心泵，具有泵殼體(3)和在該泵殼體中能轉動安置的軸(12)，該軸(12)具有位于其馬達側端部的至少一個圓柱形區段(21)和與該圓柱形區段(21)連接的花鍵軸區段(22)，在該花鍵軸區段(22)上抗扭地設置有多個葉輪(8)，所述葉輪(8)被夾緊在所述軸(12)上的擋環(33)與自由軸端之間，并且在所述圓柱形區段(21)與所述泵殼體(3)之間裝入有滑環密封件(13)，其中該滑環密封件(13)具有設置在所述泵殼體(3)中且相對于所述泵殼體(3)密封的靜態滑環(14)、以及設置在所述軸(12)上且相對于所述軸(12)密封的轉動滑環(19)，所述靜態滑環(14)和轉動滑環(19)具有相互疊置滑動且彼此施加彈力的軸向密封面(17，18)，并且在兩個彈簧保持件(24，25)之間設置有壓力彈簧件(23)，其特征在于，該擋環(33)設置在所述軸(12)的所述圓柱形區段(21)與所述花鍵軸區段(22)之間的過渡區域(34)中并且位于所述彈簧保持件(24，25)之間，其中，在所述彈簧保持件(24，25)之間設有形狀配合件(26，30)，所述形狀配合件至少在所述軸(12)的工作轉動方向(32)上起作用。
2.如權利要求1所述的多級離心泵，其特征在于，所述擋環(33)至少在朝向馬達側軸 端的軸向方向上形狀配合地被保持在所述軸(12)上。
3.如權利要求1或2所述的多級離心泵，其特征在于，所述圓柱形區段(21)的直徑大 于所述花鍵軸區段(22)在槽底中的直徑，并且優選等于或大于所述花鍵軸區段(22)在其 它區域中的直徑。
4.如前述權利要求中任一項所述的多級離心泵，其特征在于，所述擋環(33)的內側構 造成用于形狀配合地接合到所述花鍵軸區段(22)的花鍵軸輪廓中。
5.如前述權利要求中任一項所述的多級離心泵，其特征在于，所述擋環(33)的內側具 有多個斜面(35)，所述斜面支撐在所述軸(12)的所述圓柱形區段(21)與所述花鍵軸區段 (22)之間的過渡區域(34)中的、所述軸(12)的至少一個相應的斜面上。
6.如前述權利要求中任一項所述的多級離心泵，其特征在于，所述彈簧件(23)至少部 分地搭接所述擋環(33)和所述轉動滑環(19)。
7.如前述權利要求中任一項所述的多級離心泵，其特征在于，所述彈簧件由螺旋壓力 彈簧(23)構成。
8.如前述權利要求中任一項所述的多級離心泵，其特征在于，所述彈簧保持件(24， 25)具有形狀配合件(26，31)，所述彈簧保持件(24，25)在所述彈簧件(23)的偏壓下能通 過所述形狀配合件(26，31)軸向地彼此固定，以便至少沿一個方向完成裝配。
9.如前述權利要求中任一項所述的多級離心泵，其特征在于，所述彈簧保持件(24， 25)能彼此卡口式地連接，以便優選地與所述工作轉動方向(32)相反地進行鎖固。
10.如前述權利要求中任一項所述的多級離心泵，其特征在于，滑環側的彈簧保持件(24)構造為彎折狀，使得所述彈簧件(23)特別是螺旋壓力彈簧包圍所述轉動滑環(19)。
11.如前述權利要求中任一項所述的多級離心泵，其特征在于，葉輪側的彈簧保持件(25)具有至少一個形狀配合地接合到所述花鍵軸輪廓中的同步件，所述同步件與所述軸 (12)抗扭地連接。
12.如前述權利要求中任一項所述的多級離心泵，其特征在于，所述靜態滑環(14)優 選在其外周邊上具有形狀配合件(16)，所述靜態滑環(14)通過在其外周邊上具有的所述 形狀配合件(16)來防止在所述泵殼體(3)中轉動。
13.如前述權利要求中任一項所述的多級離心泵，其特征在于，葉輪側的彈簧保持 件(25)構造為盆狀，并且在其周壁(28)中具有朝向滑環側的彈簧保持件(24)開口的槽 (29)，滑環側的彈簧保持件(24)的徑向凸起(26)接合到葉輪側的彈簧保持件的槽(29)中。
14.如前述權利要求中任一項所述的多級離心泵，其特征在于，所述槽(29)的、在所述 凸起(26)的接合區域中的邊緣特別地通過增大支承面(30)來構造成是加強的。
全文摘要
本發明提供一種多級離心泵，其中滑環密封件(13)用于在軸(12)的區域中密封泵殼體，并被軸向緊湊地構造。彈簧保持件(24，25)用于傳遞壓力彈簧(23)所需的壓力，沿轉動方向形狀配合地彼此連接，并且相對于軸(12)抗扭地保持轉動滑環(19)。彈簧保持件(24，25)結構緊湊并且包圍用于泵葉輪的擋環(33)及壓力彈簧(23)。轉動滑環(19)與彈簧保持件(24)搭接，由此獲得極短的軸向構造長度。
文檔編號F04D1/06GK101832270SQ201010135598
公開日2010年9月15日 申請日期2010年3月10日 優先權日2009年3月10日
發明者奧格·布魯恩, 拉爾斯·厄斯特高 申請人:格倫德福斯管理聯合股份公司