CN101624989A

CN101624989A - 泵

Info

Publication number: CN101624989A
Application number: CN200910140251A
Authority: CN
Inventors: 佩尔·弗雷斯特·韦德斯泰德; 奥卢夫·埃里克森
Original assignee: Grundfos Nonox AS
Current assignee: Grundfos Management AS; Emitec Denmark AS
Priority date: 2008-07-10
Filing date: 2009-07-09
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2029-07-09
Also published as: EP2143954B1; US8403639B2; US20100008768A1; ATE556224T1; CN101624989B; EP2143954A1

Abstract

本发明涉及一种泵，特别是一种离心泵，其中该泵具有至少一个至少局部设有由弹性材料制成的表面层(50)的导流部件，并且具有表面层(50)的所述导流部件为多组件－注射成型件，其中由合成材料制成的基本结构(55)构造第一组件，由弹性材料构造第二组件。

Description

泵

技术领域

本发明涉及一种泵，特别是一种离心泵。

背景技术

除了其它因素外，泵的使用寿命还取决于待输送的液体性质。例如，液体中类似砂状颗粒的杂质会导致泵的部件的磨损。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种在待输送的液体中含有杂质的情况下仍能够可靠运行并且长久耐用的泵。具有权利要求1所述特征的泵能够实现该发明目的。通过从属权利要求、以下的说明及附图对有利的设计进行描述。

在本发明的泵中优选涉及一种离心泵。该离心泵具有至少一个至少局部覆设有由弹性材料制成的表面层的导流部件。设有该表面层的导流部件为多组件-注射成型件(Mehrkomponenten-Spritzgussteil)。该多组件-注射成型件具有由构成第一组件的合成材料(Kunststoff，例如塑料等)所制成的基本结构。表面层的弹性材料构成第二组件，所述第二组件喷射在该基本结构上或至少局部压力注塑包封(umspritzen)所述基本结构。该基本结构使得导流部件具有基础外形和机械强度。由弹性材料制成的表面层在颗粒的冲流下表现出良好的耐磨性，由此提高所述至少一个导流部件的耐用性。通过将具有表面层的导流部件制成为多组件-注射成型件，使导流部件的制造简单且成本低廉，因为可以省略用弹性材料涂覆导流部件的独立的加工步骤。另外，表面层能够由此长久、牢固地与基本结构结合。另一个优点是，通过多组件-注射成型，能够十分简单地将表面层限制在第二组件表面的部分区域或区段上。多组件-注射成型件优选为两组件-注射成型件，也就是说将两个合成材料组件彼此注射成型在一起，即合成材料用于基本结构，弹性材料用作为表面层。

另一优选的方案是弹性材料为合成橡胶，特别是硅橡胶。此外，由硅橡胶制成的表面层被证明特别有利于抵抗含沙液体的冲流。

另外的优选方案是导流部件的基本结构作为第一组件由合成复合材料(Kunststoff-Komposit-Material，例如塑料复合材料等)制成，特别是由纤维增强合成材料制成。这种材料在降低结构重量的同时能够实现良好的刚性和牢固性。在弹性的第二组件提供良好的第二组件表面保护的同时，第一组件可以以此方式确保导流部件具有特别好的稳定性。

泵的至少一个导流部件优选为叶轮。特别在泵运行期间，叶轮表面承受由输送液体的冲流产生的很大的应力。这是因为液体在叶轮中转向，液体中所含的颗粒会对导流表面产生很大的负荷。因此，优选地，叶轮的叶片特别地覆设有由弹性材料制成的表面层。其通常可承受颗粒产生的特别强的冲流。由弹性材料制成的该表面层在此明显提高了导流部件的耐用性。

另外，导流部件优选为导向器。与叶轮的表面相似，导向器的表面同样也承受由冲流产生的很大的应力，因为输送液体的流向在导向器的通路中被改变。尤其是颗粒的冲流使导向器的叶片或通路的内表面产生应力。因此优选的是，其至少设有由弹性材料制成的表面层。

另一个优选方案是导流部件为密封件。该密封件优选用于在导向器和叶轮之间实现导流。同样，该密封件通常在其用于导流的表面上承受由颗粒的冲流所产生的很大的负荷。同样优选地，在该表面覆设弹性材料。另外，该密封环优选为开口环(Spaltring)或引导环。

按照另一优选的实施方式，导流部件是导向器，该导向器具有至少一个沿径向向外突出的凸起或环，该凸起或环至少部分地由金属制成。这种凸起或环用于在两个管状壳体部分之间夹持导向器。由此导向器可以沿泵的轴向固定在壳体部分之间。以此方式可以简单地将导向器设置在泵中。这样就无需额外的安装部分或者固定装置来固定导向器。至少部分地由金属制成的凸起或环的结构使凸起或环具有较高的强度和相对于壳体部分作用在环或凸起上的压力的抵抗性。这可以省略为了分散作用在导向器上的夹持力而在壳体部分的轴端处设计的特殊的接触面。通过待夹持的凸起或环至少部分地具有金属结构，可以由所述凸起或环承受如在很小的接触面上产生的很高的压力载荷。优选使用不锈钢来作为用于凸起和环的金属。由此，特别地对于供水泵而言，可以提高导向器的耐用性并进而延长泵的使用寿命。

由金属制成的环或凸起优选浇注成型(eingieβen)在由合成材料制成的第一和/或第二组件中。在此，特别优选将金属件浇注成型在构成基本结构的第一组件中，因为这样有利于将第一组件构造得较硬，进而能够实现准确的金属件定位和力传递。可以使整个凸起或整个径向突出的环由金属制成，其中凸起或环的径向内端浇注成型在导向器的其余部件中或其基本结构中。此外还可以考虑：将部分由合成材料制成的凸起或径向突出的环与导向器其余的基本结构铸造在一起，并且仅将单独的多个金属件浇注成型在凸起和环中，所述金属件优选均匀分布在周边。然后，邻接的壳体部分之间的力传递通过浇注成型的金属件实现，以便使凸起或环的其余的合成材料结构不承受压力。不必在一个工序中将环或凸起与导向器的其余部分一起铸造。更确切地说，这些部件也可以在其它步骤中进行浇铸(angiessen)和喷射(anspritzen)。

但是仍然可以满足目的的是，导流部件并非如上所述完全构成导向器或叶轮。在另一优选的实施方式中有益的是，至少一个导流部件可以是由至少两个构件构成的叶轮或导向器中的至少一个构件。因此，在多构件构成的叶轮或导向器中可以以简单的方式实现复杂的几何结构。因此，由至少两个构件构成的叶轮或由至少两个构件构成的导向器可以具有一个或多个构件，待输送液体的冲流对所述构件的表面不产生或仅产生较小的应力。在这种情况下，可以有针对性地仅对承受冲流的构件形成由弹性材料制成的表面层。其中所述构件优选为改变流向或流速的各构件，特别是导向器和叶轮的构造有通路的构件。

特别优选的是，至少一个导流部件具有导流叶片，所述叶片优选设置有由弹性材料制成的表面层。在导流部件的两件式结构中，尤其可以使两个构件中的仅一个构件以两组件-注射成型的方式制成，并且在其上形成期望的由弹性材料制成的表面层。第二构件则可以制成为普通的合成材料注射成型件。然后，可以将两个构件彼此焊接。这样，例如可以通过两组件-注射成型的方式一起构造导向器或叶轮中的第一盖板和叶片，特别地在叶片的表面上形成由弹性材料制成的表面层。然后，第二盖板可以制成为单组件-注射成型件，并通过例如超声波焊接与第一构件结合。

在优选的方案中，导流部件的第一组件具有至少一个凹槽或突出部，弹性材料与该凹槽或突出部接合(Eingriff)。以这种方式，弹性材料与第二组件的结合特别长久且牢固。一方面，弹性材料与第二组件之间的接触面通过凹槽或突出部而增大，并且由此增强沿该接触面的材料相关的(stoffschlüssige)结合。另一方面，弹性材料与第二组件通过相互接合(Ineingriff-nahme)而结合，从而形状相关地(formschlüssig)互相支撑。凹槽或突出部例如还可以构造为第一组件的轮廓面，弹性材料与该轮廓面接合。

导流部件的第一组件优选具有至少一个结合两个表面的通路，弹性材料穿过所述通路。如果将导流部件的两个相互分离的表面覆设弹性材料，就可以在注射成型时通过该通路使弹性材料由一个表面到达另一个表面。因此，可以使第二组件的流路，即在模具中的弹性材料保持较短。另外，可以使弹性材料与第一组件这样接合并实现两个组件之间特别牢固的结合。

在另一优选的方案中，泵为多级泵。在多级泵中设有多个导流部件，例如导向器、密封件和叶轮，这些导流部件由于磨损而产生损耗。由此，泵的导流部件，特别是密封件、叶轮和导向器的上述结构可以实现多级构造的泵的可靠运行。

附图说明

以下将结合附图中示出的实施例对本发明进行详细说明。其中

图1A为根据本发明的具有导流部件的泵的叶轮的立体分解图；

图1B为图1A的叶轮的导流部件的局部剖视图；

图2A为没有第二转盘的泵的导流导向器的俯视图；

图2B为图2A的导向器的局部剖视图；

图2C为图2A的导向器的剖视图；

图3A为图2A的导向器的剖视图，其中特别地示出了导向器的凸起；

图3B为导向器的凸起的三种实施方式的轴向俯视图；

图4为泵的导流密封件和图2A的导向器的剖视图；

图5为图4的密封件的剖视图；

图6为根据本发明的泵的立体总装图。

其中，附图标记说明如下：

1、连接件 2、泵头

3、泵级 4、紧固带

5、叶轮 10、转轴或纵轴线

15、盖板 20、盖板

25、内侧 30、叶片

35、吸入口 40、表面

45、表面 50、表面层

55、基本结构 60、通路

65、轮毂 70、容置孔

75、齿环 80、多个齿

85、密封环 95、内表面

100、导向器 105、盖板

110、内侧 115、叶片

120、边缘 125、支承面

130、外壳部分 135、盖板

140、入口 145、出口

150、背面 155、连接凸缘

160、基本结构 165、表面层

170、通路 175、内表面

195、凸起 210、密封件

215、突出部 220、密封唇缘

225、外周面 230、密封唇缘

235、密封唇缘 240、内周面

245、弹性材料层

具体实施方式

本实施例所涉及的本发明的泵为离心泵。在此，该泵具有多个如下所述的导流部件。

图6所示的是根据本发明的泵的总装示意图。此处涉及的是二级离心泵。该泵在轴端具有连接件1，在相对的另一端具有泵头2。连接件1用于与没有示出的马达结合，泵头2具有泵的排出口。在连接件1和排出口之间设有两个泵级3。泵级3是借助紧固带4紧固在连接件1和泵头2之间。

泵的导流部件为多件式构成的叶轮5的构件。图1A示出了该叶轮5的结构。其中叶轮5的独立构件全部设置成与离心泵的转轴10同轴。叶轮5具有作为基本构件的两个圆形盖板15，20。其中基本呈平面状的第一圆形盖板15构成根据本发明的泵的导流部件。在该第一盖板15的朝向另一盖板的内侧25上围绕其中央设有成组的叶片30。与第一盖板15的内侧25相对的是同样基本呈平面状的第二盖板20，该第二盖板具有液体吸入口35。待泵送的液体中流入的颗粒对第一盖板15的朝向叶轮5内部的内侧25并且尤其是其上所设的叶片30产生特别大的负荷。待输送液体的流向在叶片30处由轴向转向为径向，以使叶片30承受由颗粒产生的强力冲流。为了避免因冲流的颗粒损坏叶片30，如图1B所示，叶片30的表面40，45设有由弹性材料制成的表面层50。在此，盖板15和叶片30的基本结构55是由纤维增强合成材料制成。

通过采用纤维增强合成材料制成基本结构55使得叶片30与盖板15牢固或稳定地构造。另外，由弹性材料制成的表面层50具有较高的弹性，并且在待输送液体中的颗粒冲流时还具有较高的耐磨性。第一盖板15通过两组件-注射成型方式由纤维增强合成材料制成为第一组件，并且由弹性材料制成为第二组件。因此作为第一组件的基本结构55可以首先铸造，然后围绕基本结构55将弹性材料铸造为第二组件。这些可以在同一注射成型机中，优选在同一模具中完成。

图1B以放大的示意性剖视图示出了第一盖板15的叶片30的详细结构。此处的叶片30是由纤维增强合成材料制成的基本结构55构成，所述基本结构具有至少一个通路60。该通路60将叶片30的两个彼此背离的表面40，45相互结合。

在制造过程中，首先可以通过通路60使得弹性材料压力注射包封叶片30的基本结构55更加简单。由此用于弹性材料的流路保持较短，因为覆设两表面40，45的弹性材料不必环流到叶片30的外边缘。替代地，弹性材料经过穿过叶片的通路60形式的最短的流路到达叶片的另一侧面。

另外，通过用于在注射成型模具中分配弹性材料的通道60形式的额外沟道，表面层50自身可以保持最薄。因此表面层50仅需要极少的材料消耗。另一方面，由于弹性材料制成的表面层很薄，即使在待输送液体强烈冲流时叶片30也可以保持高度的形状稳定性(Formstabilitaet)。在通道60中弹性材料与由纤维增强合成材料制成的基本结构55接合。因而表面层50与基本结构55的结合牢固且长久。

第二盖板20同样由纤维增强合成材料制成，并且通过超声波焊接与第一盖板15连接在一起。以此方式可以铸造叶轮5的复杂几何结构，其中该叶轮的叶片30之间具有内部沟道但不具有需使用型芯方能制成的侧凹。

此外，叶轮5的另一个构件是轮毂65，用于与第一盖板15的中央容置孔70中的传动轴抗扭地结合。轮毂65与叶轮5的结合通过带有径向突出的齿80的齿环(Zahnkranz)75实现，其中齿80与第一盖板15的基本结构55接合，特别地可以被浇注。

为了使叶轮5与导向器密封接触，叶轮5在第二盖板上有向外指向的密封环85，该密封环经过吸入口35贴靠在第二盖板20上。其中密封环85例如构造成与吸入口35相匹配的金属套管85，该金属套管形成用于在导向器上形成密封的接触面。

泵的另一个导流部件与多个其他构件形成导向器100。在图2A到图4中示出了该导向器100。导向器100同样具有第一圆形盖板105，该盖板基本呈平面状，并且在导向器100中构成根据本发明的泵的导流部件。在该第一盖板105的内侧110具有多个叶片115。在盖板105的边缘120上设有完全沿轴向突出的支承面125。该支承面125用于将导向器100贴靠在同轴定向的泵的外壳部分130上(图4)。泵的外壳部分130形成泵级3的外壳。每一个泵级3中分别设有叶轮5和导向器100。对于第二泵级3，导向器100设置在泵级3和泵头2之间。

基本呈平面状的第二盖板135与第一盖板105的内侧110相对设置。第二盖板具有用于待输送液体的、与中央间隔开的环形且周向(

)包围转轴10的入口140。通过导向器100的第二盖板135的入口140进入的液体在第一盖板105处沿径向转向并且通过第一盖板105背面150上的出口145从导向器100排出。该出口145由轴向延伸的连接凸缘(Anschlusskragen)155环绕。

此外在所示出的导向器100中，第一盖板105和叶片115由于冲流的颗粒承受特别强的负荷。由此为了针对冲流的颗粒进行保护，相似于叶轮5的叶片30，叶片115也设有由弹性材料制成的表面层。为此带有叶片的第一盖板105同样通过两组件-注射成型方式制成。由此其具有作为第一组件的由纤维增强合成材料构成的基本结构160和作为第二组件的由弹性材料构成的覆盖叶片115的表面层165。图2B所示为叶片115的局部剖视图。其中叶片115的基本结构160如叶轮5的每个叶片30一样设有供弹性材料穿过的通路170。此外，为了针对冲流的颗粒进行保护，盖板135的基本呈平面状的内表面175同样构造有由弹性材料制成的表面层。

为了设置根据本发明的泵，导向器100具有从支承面125突出的金属凸起195，该凸起沿径向向外延伸(图2A，图3A，图4)。

在该凸起195上，导向器100夹持在泵外壳的两个轴向定向的管状部分130之间(图4)。在图3A所示的实施例中，凸起195构造为金属环，该环完全环绕导向器100并且浇注成型在第一盖板105的基本结构160中。导向器100也可以以很大的表面压力夹持在所述金属凸起195上，而凸起195不会变形。在图3B(1)中以轴向俯视图示出了作为第一实施形式的所述环形凸起195的几何形状。其中因为凸起195可以非常牢固地嵌入到导向器100中，所以这个闭合的环形几何结构特别稳定。此外，环形凸起195填入外壳部分130之间的空隙，由此形成泵的平滑外表面。

但是凸起195通常不需要构成闭合的环。可选地，凸起195还可以构造成环形区段(Ringsegment)。这作为第二实施例在图3B(2)中示出。此处凸起195构造成环形区段或开口的环。代替单个的环形区段，也可以由纤维增强合成材料浇注成型而成环绕导向器100的周边均匀分布的多个环形区段，从而形成突出部155。

在图4和图5中示出了根据本发明的泵的密封件210形式的导流部件210。该密封件210起着在导向器100和随后的叶轮5之间导流的作用。密封件210基本上为环状结构。此外，密封件210的外径尺寸适合于能以内周边密封的方式插入导向器100的连接突出部155中。密封件的内径构造为与叶轮的密封环85的外径相匹配。在密封件210的压力端具有在周向沿径向和轴向指向的突出部215，该突出部朝向外壳部分130延伸，该外壳部分夹持导向器100。其中该突出部215通过设置在外周的由弹性材料制成的密封唇缘220与外壳部分130贴靠。以此方式，导向器100的压力侧与环绕的外壳部分130相对。此外，密封件210的外周面225还设有由弹性材料制成的密封环230、235，所述密封环与导向器100的连接突出部155的内周面接触。

密封件210的内周面240被由弹性材料制成的表面层245完全覆盖。以此方式，一方面针对颗粒产生的冲流保护密封件210的内周面240，另一方面弹性材料层245还形成用于贴靠叶轮5的密封环85的密封接触面。另外，通过两组件-注射成型方式制造密封件。其中，弹性材料层245、密封环230和235以及密封唇缘220构成第二组件，其与作为第一组件的密封件210的其余部件一同进行注射成型。

Claims

1.一种泵，特别是离心泵，其特征在于：该泵具有至少一个至少局部设有由弹性材料制成的表面层(50；165；245)的导流部件(5；100；210)，其中设有表面层(50；165；245)的所述导流部件(5；100；210)构造为多组件-注射成型件，其中由合成材料制成的基本结构(55；160)构造第一组件，由所述弹性材料构造第二组件。

2.根据权利要求1所述的泵，其特征在于：所述弹性材料为合成橡胶，特别是硅橡胶。

3.根据权利要求1或2所述的泵，其特征在于：所述导流部件的基本结构(55；160)由合成复合材料制成。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的泵，其特征在于：所述导流部件为叶轮(5)。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的泵，其特征在于：所述导流部件为导向器(100)。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的泵，其特征在于：所述导流部件为密封件(210)。

7.根据权利要求6所述的泵，其特征在于：所述密封件(210)设置在用于导流的叶轮(5)与导向器(100)之间。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的泵，其特征在于：所述导流部件为导向器(100)，该导向器具有至少一个向外突出的凸起(195)或环，所述凸起或环至少部分由金属制成。

9.根据权利要求8所述的泵，其特征在于：由金属制成的所述凸起(195)或环浇注成型在由合成材料制成的所述第一组件和/或第二组件中。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的泵，其特征在于：至少一个所述导流部件构成为由至少两个构件(15；30；20)制成的叶轮(5)中的至少一个构件(15；30)。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的泵，其特征在于：至少一个所述导流部件构成为由至少两个构件(105；115；135)制成的导向器(100)中的至少一个构件(105；115)。

12.根据权利要求10或11所述的泵，其特征在于：至少一个所述导流部件具有多个导流叶片(30；115)，所述导流叶片优选设有由弹性材料制成的表面层(50；165)。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的泵，其特征在于：所述导流部件的第一组件具有至少一个用于与所述弹性材料接合的凹槽(60；170)或突出部。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的泵，其特征在于：所述第一组件具有至少一个结合两个表面的供弹性材料穿过的通路(60；170)。