CN101076669A - 用于正压下液体的泵 - Google Patents

Abstract

用于正压液体的泵，它包括容纳一叶轮(24)的泵室(18)，其中，叶轮(24)轴向地偏置于一不旋转支承单元(48)，后者决定叶轮(24)的轴向位置。该轴(42)可以通过一磁铁耦合(56，62)耦合于一驱动轴(64)。

Description

用于正压下液体的泵

技术领域

本发明涉及用于正压下液体的泵，该泵包括一容纳一叶轮的泵室。

当泵吸一温度高于其沸点的一液体时，必须保持一高压以防止液体的蒸发。因此，例如对一具有120℃温度的热水，一泵必须工作于例如0.25MPa(2.5巴)的压力下而没有任何压力损失。可以认为温度每增加10℃，压力必须增加约0.1MPa。

背景技术

为了在泵操作中维持这样一高压，在叶轮型泵的情况下，在叶轮与泵室的邻壁之间的间距之间必须提供小的容限。如果间隙增加1/10mm，则压力可以减小0.1MPa。另一方面，为了限制安装在一浮置支承轴上的叶轮的磨损，需要有一最小的间隙。结果，可允许的热水的温度受到叶轮磨损增加的限制。

发明内容

本发明目的是提供一上述类型的泵，当它泵吸液体时，磨损可尽可能地降低，与此同时，泵允许维持一高的压力。

根据本发明，该目的是由这样一个特点来实现的。叶轮轴向地偏置于一不旋转的支持单元，此不旋转的支持单元决定叶轮的轴向位置。因为叶轮的轴向位置决定于该支持单元，泵室及叶轮的尺寸可以以非常高的精确度来彼此适应从而可以在叶轮和泵室壁之间维持一非常小的间隙。这样，泵就可以适于泵吸高温以及相应高压的热水。

本发明的进一步的发展及有用的细节叙述在从属权利要求之中。

较佳的是，该叶轮是固定在轴向地偏置于支承元件的一轴上的。因此，在轴和支承元件之间的滑行转动发生在一个小的半径上，于是，摩擦阻力得以减小。为了进一步减小摩擦，轴和支承元件较佳地用轴陶瓷材料制成。

较佳地，该轴至少是支承在一个径向滑动轴承中。相应地，该叶轮的径向位置也可以高精度地确定。为了减小动态摩擦，轴和滑动轴承较佳地是由陶瓷材料制成的。该轴可移动地被支承在轴承之中以使得有可能分别将轴和叶轮偏置于支承元件。

较佳地，当泵在工作时，支承元件及至少一个滑动轴承是被待泵吸的液体冲洗的。

较佳地，一用于冲洗至少一个滑动轴承的通过泵室的一个壁的冲洗通道把泵室的一个压力侧区域与位于超过滑动轴承的区域相连。这样，该滑动轴承可以可靠地用被泵吸的液体冲洗。

在一个较佳的实施例中，用于冲洗至少一个滑动轴承的冲洗通道是由轴向地在轴中通过的通道形成的。除了在泵室的壁中形成的冲洗通道之外，还可设置此通道。

由于本发明的冲洗通道，该泵不仅可以叶轮的旋转轴水平地运行而且还可以运行在悬置位置，即，也可以叶轮的轴线垂直地运行。

较佳地，在叶轮及泵室之间的径向间隙不大于1/10mm，此间隙对应于叶轮及泵室的一壁之间的5/100mm的平均距离。更为较佳的是，该间隙不大于5/100mm，对应于一为0.025mm的平均间距。

较佳地，在叶轮及叶轮两侧的泵室之间的轴向间距不大于1/10mm，更好地是，此间距不大于5/100mm，特别较佳的是，它在3/100mm或以下。

根据本发明的泵，其温度和压力还可以进一步增加，办法是在旋转部件处不用密封。根据本发明的一进一步的发展，用磁铁耦合的方法将轴耦合于一驱动轴，其中磁铁耦合的第一耦合件连接该轴，磁铁耦合的第二耦合件连接于驱动轴，以及一壁将泵的驱动部分密封容纳轴的部分及泵的泵室，该壁通过第一及第二耦合件之间的间隙。

通使用磁铁耦合，在旋转部件处的密封可以省去，因为在第一及第二耦合件之间磁铁耦合间隙内不发生接触。由于这一点，该泵可以运行在0.6～0.65MPa的压力范围内，从而可以泵动在160℃的温度的热水。这样高的温度用传统的橡皮密封是不行的。

尤其较佳的是，第一和第二耦合件彼此是这样布置的，该磁铁耦合促使该轴轴向地抵着支持单元。因此，磁铁耦合具有两个功能。一是它允许用闭合的壁密封泵的包含要泵吸的液体的部分以使在旋转部分不需要用密封，二是它确保叶轮及轴分别能轴向地偏置于支持单元。

在本发明的另一实施例中，该轴是用一压缩弹簧轴向地偏置于支承元件的。该压缩弹簧也可以在设置磁铁耦合时被使用。

附图说明

现将结合附图对本发明的优选实施例作详细叙述。

图1是具有磁铁耦合的泵的一第一实施例的部分截面图。

图2是具有一滑动环密封及一压缩弹簧的泵的第二个实施例的部分截面图。

具体实施方式

图1所示的泵具有一基本上是圆筒形的壳体10，一中间室12用法兰安装于它的下端，一头部件14用法兰接到中间件上。这些部件是用通过头部件14的螺栓16旋紧在壳体10上。在中间件12及头部件14中，形成一泵室18，它以中断的环的形式延伸在中间件12及头部件14之间，并且把入口管的入口通道(图中未示出)连接到出口管22的一个出口通道20上。在图1的截面图中，形成在中间件12中的出口通道22位于图平面的后面，而入口通道(图中未示出)形成在头部件14之中并且位于图平面的前面。

泵室18容纳一叶轮24，它具有盘形的中心部分26及叶轮叶片28、30，该叶片28、30安排在中心部分26的上面和下面，并且各自径向地延伸入叶轮24的一外区。叶片28设置在中心部分26的上面，即，在出口通道20的一侧，它们相对于设置在中心部分26的下面的叶片30在叶轮24的旋转方向中略向后位移。叶片28轴向地向上延伸直到叶轮24的一上面32。叶片30轴向地向下延伸直到叶轮的下面34。在泵室18的径向内侧上，该上面32接近一由中间件12形成的一壁并与之形成例如为2/100mm的一个间隙，而下面34接近一由头部件14形成的一壁并与之形成一例如为3/100的间隙。

叶轮24的叶片28、30及叶轮24的中心部分26径向向外延伸直到叶轮34的一直的外周缘36。该外周缘36在出口通道20处泵室18的端部及在入口通道处的泵室18的开始处之间的范围内，它具有离开例如由头部件14形成的壁只有0.025mm的横向间距。由于在叶轮24及周围壁之间的横向及轴向间距比较小，该泵可维持一很高的压力。

叶轮24是用一套子型突出件38及用一容差环或波纹环40安装在一用陶瓷材料制成的轴42上。在叶轴24下面，轴42是被支承在一滑动轴承44中，此滑动轴承用一波纹环46固定在头部件14中。该滑动轴承44是用陶瓷材料例如碳化硅制成的。

在它的下端，该轴42可滑动地支承在一用例如碳化钨穿孔圆盘形成的陶瓷支承单元48上并且它是用螺栓50固定在头部件14上的。

在叶轮24的上面，轴42被引导在另一滑动轴承52之中，后者用波纹环54固定在中间件12处。该轴42是被滑动地引导在滑动轴承44、52之中的。

磁铁耦合的第一耦合件56用一波纹环58固定在轴42的顶端。该第一耦合件56以环形的形式延伸在轴42的端部周围并被磁铁耦合的一第二耦合件62的一环形法兰60围绕有一间距。该第二耦合件62被固定在一驱动轴64的下端，该驱动轴64用一固定的轴承66支承在壳体10处。该驱动轴64是由泵的一马达所驱动的。

一间隔罐68安排在一形成在耦合件56及62之间的一罐形中空窨之中，该间隔罐在环形间隙70区域中有一非常小的壁厚，该环形间隙70形成在第一耦合件56及法兰60之间。

该间隔罐68形成一用非磁材料例如VA钢制成的壁。它是用一密封环72与中间件12密封的，并且中间件12再用一密封环74与头部件14密封。这样，就形成了一闭合的中空空间，其中含有一泵室18并且只在入口通道及出口通道20处敞开。

在环形间隙70处，安排在第一耦合件56中的磁铁件(单元)76与安排在法兰60中的磁铁单元78相对。它们磁性地将一驱动转矩从驱动轴64传递到轴42上并因而传递到叶轮24上。该磁铁件76及78彼此轴向偏移，从而使它们施加一轴向力到轴42上，此轴向力推压并偏置轴42于支承单元48。这样，叶轮24相对于头部件14的轴向位置以及相对于中间件12的轴向位置非常正确地定位，因此，尽管是非常小的轴向间距，但在叶轮24及这些部件之间不会发生接触。为此，泵在运行中磨损极小。

一冲洗通道80在泵室18的出口侧端部附近开始向上通过中间件12并在耦合件56的区域内敞开。该冲洗通道80是由一直的孔形成的，该孔在下端逐渐变细，以限制水流入冲洗通道中。

将液体向上驱动通过冲洗通道80的一个目的是冲洗滑动轴承52。此外，液体被向前通过一具有轴42的一轴向通孔形式的通道82到轴的下端，在那里，液体横向地通过槽84出去，如图中链线所示，并且用于冲洗滑动轴承44。

图2中所示的泵的实施例与图1中所示的不同，尤其是它没有磁铁耦合。图中相同或类似的部件用相同的标号表示。

叶轮24用波纹环40固定在轴86上，该轴86在其下端被支承在滑动轴承44中，并且被支承在像图1中所示的轴42的支承单元48上。但是，在上端，轴86的直径减小，通过中间件12的一孔88并被一梃杆套90耦合到一驱动轴64上。轴86及孔88之间间隙被在密封面94处的滑动密封92所密封。通一个套件96，滑动密封92被一压缩弹簧98向上压靠在密封面94上，压缩弹簧的下端被支承在轴86的一肩部处。

因为轴86是在挺杆套90中被滑动地引导的，所以，滑动环密封92，套筒件96及滑动轴承44，压缩弹簧98将同时促使轴86向下抵着支承单元48。这样，叶轮24相对于头部件14及中间件12的正确轴向位置和第一实施例一样得以形成。

再一次，如上所述，叶轮24的正确的轴向及径向定位，使得在叶轮24及泵室18的相邻壁之间的间距可能很小。由于这一点，尽管在旋转轴86处使用了滑环密封，但泵可以以很小的磨损运行，以及泵吸高温及高压液体得以成为可能。因此，例如，就可能泵吸在100～130℃范围内温度的热水。

为了冲洗滑动轴承44，一横孔100设置在叶轮24上面的套筒式突出部38及轴86中，并且横孔通入由轴86的轴向孔所形成通道102，通过此轴向孔冲洗滑动轴承44的液体可以从中间件12的上部向轴86的下端提供，在那里，它从槽84出去。

一通风及冲洗通道104在大致滑环密封92下面的高度，从头部件12的上部延伸到出口通道20以及通过一形成在出口管22处的腹部106。

泵的所述实施例具有良好的特点，即头部件14及壳体10以及驱动轴64的结构是相同的并且在每一情况中，分别包括中间部件12，头部件14，叶轮24及轴42及86的泵的下部可以为了维护的目的而取下。此外，通过互换泵的下部件可以将泵的一个实施例转换成另一个实施例。互换部件可配装在泵上部的分界线始终位于将被泵吸的液体的范围之外。

Claims (10)

1.用于正压力下的液体的泵，它包括其中容纳叶轮(24)的至少一个泵室(18)，其特征在于，叶轮(24)是轴向偏置于一个不旋转的支持单元(48)上的，此不旋转的支持单元确定了叶轮(24)的轴向位置。

2.如权利要求1所述的泵，其特征在于，叶轮(24)固定地安装在轴(42，86)上，它轴向地偏置于支承单元(48)上。

3.如权利要求1或2所述的泵，其特征在于，轴(42，86)被支承在至少一个径向滑动轴承(44，52)中。

4.如权利要求3所述的泵，其特征在于，一通过泵室(18)的一个壁以冲洗至少一个滑动轴承(44，52)的冲洗通道(80)把泵室(18)的压力侧部分连接到位于超过滑动轴承(52)的一个部分。

5.如权利要求3或4所述的泵，其特征在于，用于冲洗至少一个滑动轴承(44)的冲洗通道由一通道(82，100)形成，此通道轴向地通过轴(42，86)。

6.如前面任一权利要求所述的泵，其特征在于，在叶轮(24)及泵室(18)的一个壁之间的径向间隙不超1/10mm。

7.如前面任一权利要求所述的泵，其特征在于，叶轮(24)的两侧，在叶轮经(24)及泵室(18)的一个对应壁之间的一个轴向间隙不超1/10mm。

8.如前面任一权利要求所述的泵，其特征在于，轴(42)通过一磁铁耦合(56，62)耦合到一驱动轴(64)，磁铁耦合的第一个耦合件(56)连接到轴(42)，磁铁耦合的第二个耦合件(62)连接到驱动轴(64)，一壁(68)，它密封一泵的驱动侧部分抵靠一容纳轴(42)的部分及泵室(18)，通过一在第一和第二耦合件之间的间隙(70)。

9.如权利要求8所述的泵，其特征在于，第一耦合件(56)及第二耦合件(82)安排在一相对位置，即，磁铁耦合(56，62)轴向地偏置轴(42)于支承单元(48)。

10.如前面任一权利要求所述的泵，其特征在于，轴(42)用一压缩弹簧(98)轴向地偏置于支承单元(48)。

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