離心泵級、離心泵以及泵級的用途的制作方法

本發明涉及用于離心泵中的泵級，尤其是潛水型的離心泵中的泵級。

背景技術：

已知的是，為了將液體從較低空間輸送至較高空間，通常使用泵構件，諸如特別是潛水泵。已知的潛水泵通常具有外管狀套筒，該外管狀套筒設置有多個用于流體進入的徑向開口(通常稱為吸入開口)，以及用于液體流出的開口(稱為排出開口)。泵的可操作構件被容納在套筒內。可操作構件由泵單元和馬達單元(通常是電動型)構成，適于操作將液體從吸入開口輸送至排出開口。

泵單元通常由一個或多個級構成，每個級都包括適于通過馬達單元的馬達軸被旋轉驅動的旋轉構件，和適于將液體從一級運輸至另一級，直到排出開口的靜止構件。

專利US 7,290,984公布了例如具有多個級的離心泵，其中，每個級包括圍繞馬達軸或葉輪軸布置的葉輪單元、靜止盤單元和擴壓器單元。更具體地，盤單元被布置相鄰于葉輪單元的第一側；擴壓器單元被布置相鄰于葉輪單元的第二側。葉輪的輪轂設置有浮動密封裝置，該浮動密封裝置由擴壓器單元支撐并且適于減少液體的再循環。圍繞馬達軸布置的推力墊圈適于接合葉輪的輪轂以及葉輪輪轂的所述密封裝置。固定于靜止盤單元的滑動耦接環接合葉輪的對應表面。

基本上，輪轂的密封裝置由環形盤狀法蘭構成，該環形盤狀法蘭具有一系列徑向突出以圍繞軸的通道開口與在擴壓器主體上成形的對應的基座耦接。法蘭裝入在橫向部件設置有環形開口的杯形輪轂部分。

已知類型的泵的用戶抱怨的具體問題是相互接觸的活動部件的漸進磨損，密封是在該活動部件處進行的。特別地，葉輪通常以滑動支撐維持在面對它的盤上的環形部分處。作用在葉輪上的軸向推力也作用于盤上，并且由于運行產生的墊片影響，這導致部件的漸進磨損。這個事實明顯限制了泵的壽命，尤其是泵送液體中出現沙粒的情況下。

專利US 3,265,001描述了多級離心泵，其中，每一級的葉輪浮動支撐在相關的擴壓器單元處。葉輪輪轂實際上軸向可滑動地安裝在馬達軸上，葉輪輪轂通過馬達軸被旋轉驅動；浮動葉輪的沖程由安裝在馬達軸上合適的停止裝置限制，所述停止裝置具有例如環形形狀。葉輪沿著環形部分以滑動接觸支撐在所述擴壓器單元的蓋處，以組成級的旋轉部件和靜止部件之間的密封區域。更特別地，葉輪通過放置在相同葉輪的輪轂之下的推力軸承支撐，支撐在下面擴壓器的基座上。

這種方案允許減少工作構件的磨損，特別在待泵送的液體中出現沙子或其他磨料的情況下。因此浮動安裝的葉輪允許阻止磨料在滑動接觸密封區域停止，因此防止這種顆粒增加磨損的現象。

同時，為了防止泵性能的降低，只要從旋轉至離心泵每個級的靜止部件的液體有可能發生泄漏的現象，就有必要限制。由此，必須確保離心泵每個級的旋轉部件和靜止部件之間的充分密封。

在具體領域中已知的方案無法完全應對上述緊急狀況。

技術實現要素：

本發明的任務是通過發明一種泵級來解決上述問題，該泵級確保在任何運行條件下的高水平性能和長耐久性。

在這種任務中，本發明進一步的范圍是提供一種泵級，該泵級具有彼此接觸的活動部件的減少的磨損，以使得泵有較長的壽命。

本發明的另一個范圍是提供一種使得泵單元的裝配變得簡單的泵級。

本發明的進一步范圍是提供一種泵級，該泵級具有簡單實用的和功能性的構思，設置有確保可靠的運行，多用途以及相對經濟的成本。

根據本發明，通過根據權利要求1的泵級獲得所述的范圍。

根據本發明，泵級包括葉輪單元，該葉輪單元通過固定安裝在葉輪單元的軸向輪轂上的墊片環浮動支撐在相對擴壓器單元內，并且以滑動支撐維持在墊圈上，該墊圈被容納在相鄰泵級的擴壓器單元的對應基座中的固定位置中。

葉輪單元沿著在所述第二面處延伸的環形部分，和與所述擴壓器單元關聯的吸入蓋滑動接觸。

根據本發明的一個有利方面，在開始或磨合步驟中，葉輪單元的所述環形部分和所述蓋之間限定了微小的間隙，以在沒有接觸情況下通過吸引來最小化液壓損失。

優選地，所述間隙等于數絲米。

有利地，在所述開始或磨合步驟結束時，葉輪單元用所述墊片環支撐在相鄰泵級的擴壓器單元的所述墊圈上，并且葉輪單元用所述環形部分支撐在所述蓋上。

以這種方式，作用在葉輪單元上的液壓推力分布在兩個支撐表面上，即支撐葉輪環形部分的蓋和支撐墊片環的相鄰泵級的墊圈。

優選地，墊片環從葉輪單元的軸向輪轂突出一部分，并且墊片環與擴壓器單元的所述蓋軸向交叉，用于以滑動支撐接合相鄰泵級的擴壓器單元的所述墊圈。

優選地，所述墊圈被容納于在所述擴壓器單元軸向形成的圓形開口處形成的基座中。

優選地，墊片環由低摩擦系數材料制成，并且以滑動支撐維持在金屬材料的墊圈上。

優選地，墊片環由塑料材料構成，例如在不需要潤滑情況下具有低摩擦系數且高耐久性的聚合物。

優選地，所述墊圈被容納在由所述擴壓器單元組成的圓形開口處形成的基座中。

優選地，蓋包括在中心具有凸緣的圓形開口的、由金屬材料或部分為金屬制成的盤，所述葉輪單元的所述環形部分滑動接觸在該凸緣上。

本發明還涉及包括由多個如之前描述的泵級組成的泵單元的離心泵。

本發明的一個目的還在于離心泵級的用途，提供開始或磨合階段，在開始或磨合階段中，所述葉輪單元被布置成用所述墊片環支撐在相鄰泵級的擴壓器單元的所述墊圈上，并且其中，在葉輪單元的所述環形部分和所述蓋之間限定了空隙。因為所述墊片環的磨損，所述空隙的寬度逐漸減小，直到在正常工作條件或速度中消除，其中，葉輪單元的所述環形部分支撐在所述蓋上。

泵的磨合決定了墊片環的輕微磨損，墊片環以這種方式被拋光并且因此獲得高耐久性。

附圖說明

從對在附圖中以表明目的示出的、本發明的泵級的優選實施方案的詳細描述中，本發明的細節將更加明了，在附圖中：

圖1示出了根據本發明的泵級的軸向截面圖；

圖2示出了相同泵級的分解立體圖；

圖3示出了處于裝配位置的一對泵級的軸向截面圖。

具體實施方式

具體參照這些附圖，已經整體用1更加清晰示出待用于離心泵的泵級，該離心泵(特別是潛水型的)本身是人們已知的，因此沒有在圖中呈現。

泵級1包括具有軸向輪轂11的葉輪單元10，軸向輪轂待要關聯至電動泵的馬達軸(未呈現)。葉輪10浮動安裝在對應的擴壓器單元20內，該擴壓器單元20與吸入蓋30被制成一體的。擴壓器單元20在葉輪單元10的第一面處延伸；蓋30在葉輪單元相反的第二面處延伸。在垂直工作位置，葉輪單元10的第一面布置在上部(基本上水平)，而第二面布置在下部。

更具體的是，葉輪單元10由從軸向輪轂11橫向延伸的上部件12和基本上是盤狀的下部件13構成。葉輪單元10的部件12、13優選由非常剛性的和耐用的塑料材料制成，由例如聚甲醛(poliossimetilene)等類型的塑料材料制成。上部件12使葉輪單元10的上述第一面成形；下部件13使葉輪單元10的上述第二面成形。葉輪單元10的上部件12在成角度地分布的位置使一系列壁14成形，該壁以螺旋形從葉輪單元10的中心區域朝向周緣區域延伸。壁14與葉輪單元10的下部件13合作組成用于待泵送液體的相應的流動通道15。

擴壓器單元20具有外筒體21，該外筒體優選地由塑料剛性材料(例如加固的熱塑材料)制成。中心具有圓形開口23的壓型板22從筒體21的上部朝向內部延伸。在板22上方，一系列的鍵24在成角度地分布的位置被成形，并且以螺旋形從擴壓器單元20的中心區域朝向周緣區域延伸。鍵24成形用于待泵送的液體的相應流動通道25。

在開口23處，板22使基座26成形以容納優選由金屬材料(例如不銹鋼)制成的墊圈27。墊圈27具有的內徑小于開口23的直徑。

吸入蓋30具有中心帶有圓形開口31的盤狀；盤30優選地由金屬或部分金屬材料制成，例如不銹鋼。在開口31處，盤30具有向外彎曲的區域，該向外彎曲的區域適于使緣32成形為相對于相同盤30的平面凸起。盤30周緣地接合沿著擴壓器單元20筒體21的下邊緣形成的對應的肩。

墊片環40與葉輪單元10的軸向輪轂11下部關聯，適于用推力軸承功能在裝配配置中接合墊圈27的上面。墊片環40固定至輪轂11。更具體地，墊片環40插入輪轂11的減小直徑的部分16中，以導致從相同輪轂11突出一部分。墊片環40優選地由塑料材料構成，例如由具有良好的耐久性且不需要潤滑的、聚醚醚酮(PEEK)類型的低摩擦聚合物構成。

從之前的描述中容易理解泵級的功能。

在泵的管狀主體內的裝配配置中，使泵單元成形的各個泵級通過連續插入到馬達構件上彼此耦接。更具體地，在下面的擴壓器單元的筒體21的基底上插入擴壓器單元20的外筒體21(如圖3所示)。在這種配置中，下部靠近擴壓器單元20的盤30導致盤抵碰下面的擴壓器單元的筒體21被鎖定。

葉輪單元10通過墊片環40支撐在容納于下面擴壓器單元的對應基座26中的墊圈27上，葉輪單元10被布置在泵級的擴壓器單元20和盤30之間成形的葉片內。實際上，在裝配配置中，泵級的葉輪單元10以滑動支撐維持在下面泵級的擴壓器單元20的墊圈27上。

此外，葉輪單元10的下部件13沿著環形部分13a基本上內部與下方靠近擴壓器單元20的盤30的凸緣32滑動接觸。

實際上，在使用中，葉輪單元10通過低摩擦塑料材料的墊片環40浮動支撐在泵級相對的擴壓器單元20處，墊片環固定于輪轂11并且以滑動支撐維持在金屬墊圈27上，該金屬墊圈以剛性方式固定在下面泵級的擴壓器單元上；葉輪單元沿著下面的盤13的內環形部分13a與擴壓器單元的金屬材料蓋30的緣32滑動接觸。

更具體地，在泵的第一次啟用期間，基本上磨合，作用在葉輪單元10上的液壓推力由以滑動支撐維持在金屬墊圈27上的墊片環40承擔；而在葉輪下盤13的環形部分13a和蓋30的緣32之間有空隙，是一個微小的間隙(例如等于數絲米)，以使得甚至在沒有接觸的情況下最小化由泄漏引起的液壓損失。

泵的磨合決定了在墊片環40上發生輕微磨損，以這種方式墊片環被拋光并因此獲得高度耐磨損性。墊片環40的磨損逐漸地減小了葉輪下盤13的環形部分13a與蓋30的緣32之間的間隙，直到下盤13與蓋30的緣32接觸。以這種方式，兩個密封表面之間由泄漏引起的液壓損失幾乎全部消除，因此改善了流速和液壓壓頭性能。

此外，以這種方式，作用在葉輪單元10上的液壓推力分布在擴壓器單元20的蓋30上，因此減少了接觸的活動部件的磨損。這導致即使在泵送液體中出現沙粒，也延長泵的壽命。

可以發現，即使是在錯誤裝配的情況下，可能由于物理缺陷，萬一葉輪的下盤13和蓋30的緣32之間的接觸沒有在墊片環40和金屬墊圈27之間的接觸之前發生，上墊片的磨損將會促使在墊圈27上的墊片環40的漸進降低，再次平衡軸向推力。

根據本發明的泵級因此獲得在任何運行條件下確保高性能水平的范圍，也使得泵單元的裝配簡單。

這種結果是得益于以下發明構思才獲得的，即：使得不同泵級的葉輪10相對于相關的擴壓器20浮動，從而在兩個支承表面上分開軸向推力，兩個支撐表面是支撐葉輪環形部分13a的蓋30和支撐墊片環40的相鄰泵級的墊圈27，因此在最后最優化墊片間隙。

此外，這使得不同泵級的裝配更簡單。

這種方案還允許獲得相對于不同部件的同軸性的更寬公差，具有能夠提供更多泵級的優點。

最后，根據本發明的泵級允許改善泵的性能，即提供較少泵級而產生相同流速。

可以發現的是，用于葉輪10和盤30之間以及墊片環40和墊圈27之間的滑動耦接的材料允許最小化摩擦影響，同時確保液體通道的有效密封。這種材料要合適地選取，也要考慮到在液體中可能出現的沙粒等。

由根據本發明的泵級提供的進一步優點是由于內部密封系統的相當大的簡化，因此減少了其必需的成本，在裝配方面也是。

出于明示目的所描述的泵級能根據不同的緊急狀況進行多種修改和變化。

實際上，本發明的實施方案中使用的材料以及形狀和尺寸可以根據需求變化。

如果在每個權利要求中提到的技術特征后面帶有附圖標記，則所包括的這些參考標記僅旨在增強對權利要求的理解，因此它們不應被視作以任何方式對用于示例目的通過這種參考標記限定的每個元件的范圍的限制。