CN101832271B - 多级离心泵组 - Google Patents

Abstract

在根据本发明的多级离心泵组中通过螺纹(26，27)实现马达轴(7)与泵轴(9)之间的连接，所述螺纹使位于其后的、在位于马达轴(7)泵侧端部的盲孔孔径(24)与泵轴(9)的马达侧端部之间的配合(31，34)接合。在此，在轴承(11)的区域中设有过渡配合(32)，在其后的自由区域设有压配合(34)。

Description

多级离心泵组

技术领域

本发明涉及一种多级离心泵组。

背景技术

此种多级离心泵组在现有技术中有不同的实施方式。在此仅以由Grundfos公司以类别名称CH或CHN制造并销售的设备为例，例如带有驱动马达MG71的型号为CHN2-50的设备。这种多级离心泵组特别是轴水平设置(即通常水平取向)的多级离心泵组。

前述产品系列的泵组已经在实际应用中证明为最优的。其具有：马达壳体，该壳体中设有可转动设置的马达轴，该马达轴支承转子；以及泵壳体，具有可转动设置的泵轴，在该泵轴上抗扭地设置有多个叶轮。马达壳体与泵壳体固定地连接，并且通常具有共同的部件-轴承支承件，该轴承支承件径向支承马达轴的泵侧端部和在该区域内的泵轴的马达侧端部。在此，泵轴的马达侧端部固定在位于马达轴泵侧端部的盲孔内，更确切的说，通过通常由热接合(即通过在对马达轴加热和冷却泵轴后的接合)和/或通过沿轴的定向施加相应的较大的力所提供的压配合来固定。这原则上没有问题，但还是具有缺陷，即通常必须在马达最终装配之前完成轴连接，因为否则的话不可能实现对马达轴的特殊加热。此外，通常不装设用于施加如对于压配合的接合所需的、这种较大的轴向力的马达。也就是说，在马达制造时必须已经确定使用何种泵，即使用针对数目为多少的叶轮的何种轴。此外，由于压配合设置在轴承区域之外，为了不对其产生不利影响，这种公知结构的轴承/轴连接区域的轴向构造长度相对较大。

发明内容

因此，由该背景技术出发，本发明要解决的技术问题在于，提供一种多级离心泵组，其构造成马达轴与泵轴之间的连接也可以在马达装配之后实现，此外还能够实现沿轴向紧凑构造的结构。

在根据本发明的离心泵组中，在泵轴的马达侧端部或在泵轴的马达侧端部附近设有外螺纹，该外螺纹结合入位于马达轴的泵侧端部处盲孔的内螺纹。朝向叶轮的方向与其间隔开地设有第一配合(Passung)，以及在泵轴与盲孔之间与该第一配合间隔开地设有第二配合。通过所述轴之间的螺纹连接能够在装配马达后使配合接合，因为在设置适当的形状配合件时在待连接的轴上，仅通过泵轴与马达轴之间的螺纹区段的接合施加轴向力，即不会发生马达的轴向负荷。通过将配合分成两个彼此间隔开的子配合，可以确保能够使马达轴的可能的材料扩张(Materialaufweitung)位于轴承之外的区域。此外，在轴内部的应力分布由于两个彼此间隔开的配合基本上比长度必须更长的单一配合时更有利。最后，通过这种划分，至少一个配合可以位于轴承的区域中，由此可以减小轴向的构造长度。

因此，本发明的基本构思在于，这样设置轴连接的结构，使得在使压配合(这种压配合在完成装配后会对马达施加不能承受的负荷)接合时的沿轴向的较大接合力通过内力(inner Kraft)、即通过在接合螺纹时产生的拉力产生，该拉力通过在轴之间相应地施加扭矩产生。另一基本构思在于，通过两个彼此间隔开的配合来替代通常的一个压配合，由此自然能够使该两个配合在轴向上更短地实现并设置在适当的位置上，而无需预先为此考虑在其它情况下没有结构功能的特别的轴区段。

特别有利的是，根据本发明的扩展，第一配合是过渡配合在本发明中第一配合是紧邻马达的配合。为了能够传递所需的力，则第二配合有利地为压配合。这种分为过渡配合和压配合的分级是十分有利的，因为在马达轴的盲孔内由于配合而产生的应力(Spannung)是这样分级地施加的：该应力在马达轴的端部最高，而在中心，特别是轴承区域不存在应力。

有利的是，在泵轴的马达侧端部设有导向销，该导向销以有间隙的方式位于在盲孔的端部相应构造的槽中。当轴插入彼此时，在进行螺旋之前，这种导向销用于在将轴接合时进行可靠的导引并防止螺纹损伤。

对于接合过程，还有利的是，泵轴从其马达侧的外螺纹延伸至锥形变宽地构造并构成第一配合的部分的区段。由此，在接合过程期间可实现自动的居中，从而力可以在整个周边上均匀地分布。

特别有利的是，泵轴在位于用于第一配合的区段和用于第二配合的区段之间的区域中的直径小于在这些配合区段中的直径。特别当两个配合具有近似相同的公称直径时，这也使得接合过程得到有利的支持。

为了尤其是使第二配合、优选形成为压配合的接合力保持在限定的范围内，根据本发明的扩展，第二配合设有环绕的油槽，该油槽使得特别是在压配合的区域中的接合过程更加方便。将该油槽在接合之前填以适当的润滑剂并特别防止冷隔(Kaltverschweiβung)的危险，如其在较大的力的情况下进行接合时、特别是在不锈钢的情况下偶尔出现的。

根据本发明的改进方案，将优选为过渡配合的第一配合设置在由轴承包围的马达轴处，更确切的说，优选设置在轴承的中心，即在使用这样的滚动轴承时支承滚动体(Waelzkoerper)的位置，这在本领域中是常见的。

优选将优选为压配合的第二配合设置在轴承的朝向泵侧、靠近马达轴端部的一侧。这种设置的优点在于，由于压配合而不用担心对轴承产生影响，另一方面，连接可以尽可能靠近泵侧设置，这不仅对于马达轴的支承、而且特别是对于泵轴就支承和配合连接所产生的瞬时负荷(Momentenbelastung)本身来说都是特别有利的。

为了可靠地防止可能的输送液体沿泵轴通过滑环密封逸出泵壳体并通过马达轴进入马达，根据本发明的改进方案，在马达轴的泵侧端部之前，在泵轴上设置挡圈(Schleudering)，该挡圈密封地围绕泵轴并设置在轴承支承件的自由空间内，该自由空间通过下方连接的通道与周围环境导通连接。在本发明的意义下，“下方”意味着液体在重力作用下自然排出的安装位置。通过这种挡圈可以将可能沿轴纵向流动的液体导引到该挡圈上，该挡圈在轴转动时基于离心力而将液体向外导出，然后液体在重力作用下通过自由空间和通道排出。

根据本发明的改进方案，挡圈具有h形的截面并通过构造在马达轴泵侧端的凸部形状配合地被定位保持。这样的凸部可以以简单的方式通过在马达轴端部区域形成槽来构成。弹性挡圈覆盖在该凸部上并这样固定在槽中，挡圈通过槽轴向固定，而挡圈的密封贴靠通过泵轴上的另一柄部来实现。为此，挡圈由弹性材料构成，优选由合成材料构成。相对于泵轴的设置使得泵轴被施以偏压，从而使得能够长时间确保在泵轴上的密封贴靠。

为了确保防止液体渗漏到马达中的进一步的可靠性，根据本发明的改进方案，在轴承支承件中、在轴承与挡圈之间设有固定的密封环，该固定的密封环通过O形环相对于轴承支承件径向密封，并在与轴一同转动的内轴承环的轴向面(更确切的说，在朝向泵的一侧上)偏压密封地延伸。由于滚动轴承的轴承环通常是通过表面加工形成的，该表面形成了附加的密封面，因为在制造商方面不需要特别的额外加工。为了将可能到达该区域中的液体导引走，优选也将该固定的密封环设置在与周围环境导通连通的自由空间内，有利地是通过使挡圈与周围环境连通的相同通道与周围环境连接、即与泵组周围的环境连接。

附图说明

下面借助在附图中示出的实施例对本发明进行详细说明。附图示出了

图1示出了根据本发明的三级泵组的非常简化的示意性纵向剖视图，

图2示出了图1的轴承支承件区域的放大的剖视图，

图3示出了轴承、马达轴的泵侧端部和泵轴的马达侧端部的非常简化的示意性剖视图，

图4示出了泵轴的马达侧部分的纵向剖视图，

图5示出了泵轴的侧视图，

图6示出了沿图5中切线A-A的剖视图，以及

图7示出了泵轴的立体图。

其中，附图标记说明如下：

1         马达

2         马达壳体

3         泵

4         泵壳体

5         轴承支承件

6         转子

7         马达轴

8         风扇叶轮

9         泵轴

10        叶轮

11        滚珠轴承

12        吸入接口

13        转动轴线

14        压力接口

15        滑环密封

16        挡圈

17        凸部

18        槽

19        自由空间

20        通道

21        自由空间

22        固定密封环

23        O形环

24        盲孔

25        导向销

26        盲孔24的螺纹区段

27        泵轴9的外螺纹

28        盲孔24的圆柱形区段

29        泵轴9的圆锥形变宽的区段

30        泵轴9的圆柱形部分

31        第一配合，过渡配合

32        泵轴9的圆柱形区段

33        泵轴9的圆柱形区段

34        第二配合，压配合

35        油槽

36        泵轴9的过渡区域

37        泵轴9的花键轴区段

38        挡止环

39        螺母

具体实施方式

根据附图示出的泵组包括具有马达壳体2的马达1和具有泵壳体4的泵3。马达壳体2和泵壳体4通过轴承支承件5彼此连接。轴承支承件5可以分别根据马达壳体2的伸出部分(Ausführung Teil)或泵壳体4的部分或两者的部分来构成。

在马达壳体2内设置有支承转子6的马达轴7，在该马达轴7的一端固定有风扇叶轮8，而另一端连接泵轴9，该泵轴9被支承在泵壳体4内并且在示出的实施方式中支承三个叶轮10。马达轴7在泵侧，即在泵轴9与马达轴7抗扭连接的位置，由滚珠轴承形式的滚动轴承11支承，该滚动轴承11设置在轴承支承件5中。

在泵壳体4的自由前端设有泵的吸入接口12，该吸入接口12与轴7和9的转动轴线13同心地设置。泵3具有压力接口(Druckanschluss)14，该压力接口14径向向上延伸并且与第三泵级的出口导通地连接。在泵壳体4的马达侧端部设有滑环密封15。在轴承支承件5的区域中设有其它密封装置。

因此，在泵轴9的马达侧端部密封地设置有截面为h形的挡圈16。挡圈16由弹性合成材料构成并且覆盖端侧的凸部17，该凸部17在马达轴7中的泵侧端部附近通过槽18构成。挡圈16覆盖在凸部17上，并由此通过其截面图中的短柄部形状配合地卡止地设置在槽18中。截面图中的长柄部的内侧密封地贴靠在泵轴9上。内部区域在长柄部的区域、即在长柄部朝向泵的地方被施以偏压，从而使长柄部密封地贴靠在泵轴9上。所述长柄部位于轴承支承件5的自由空间19内，该自由空间19通过向下导引的通道20与外部环境连接。在运行中，可能沿泵轴9通过滑环密封15挤出液体到挡圈16上，该挡圈16接收该液体并通过离心力将其离心到自由空间19中，由此处通过通道20向外排出。

在朝向马达1的方向，在自由空间19之后设置有直径较小的另一自由空间21，该自由空间21与自由空间19连接并且用于容置固定的密封环22，该密封环22固定在自由空间21的径向周面内并通过O形环23相对于轴承支承件5密封。所述固定的密封环22具有径向向内取向的区段，该密封环22通过该区段贴靠在滚动轴承11的与轴7共同转动的内轴承环的轴侧上，由此形成针对液体的进一步的壁垒。

参照图3至图7详细示出了泵轴9及其与马达轴7的连接。为了容置泵轴9的马达侧端部，马达轴的泵侧端部具有盲孔24。该盲孔24构造为台阶式并且在其底部附近具有圆柱形区段，该圆柱形区段用于容置导向销25，该导向销25设置在泵轴9的马达侧端部。该导向销25在盲孔24的底侧凹槽内以有间隙的方式进入安装位置(图3)。在此与此相对扩宽的区段26在盲孔中连接，，该区段26设有内螺纹，该内螺纹被设置并确定用来与泵轴9的外螺纹接合。在盲孔24中与螺纹区段26连接的是圆柱形区段28，该区段28在朝向泵的方向再次扩宽并延伸至马达轴7的泵侧端部。

圆锥状变宽的区段29沿朝向叶轮10的方向上在轴侧与设有外螺纹27的区段连接，所述区段29过渡至圆柱形区段30，该圆柱形区段30形成第一配合31的部分。在所述圆柱形区段30上连接有同样是圆柱形的区段32，但是该圆柱形区段32构造成相对于圆柱形部件30较低即直径较小。在圆柱形区段32上连接有另一圆柱形区段33，该圆柱形区段33构成第二配合34的部分。所述圆柱形区段33的直径大于第一配合的圆柱形部分30。此外，圆柱形区段33还设有多个构成油槽(Schmiernute)的周向槽35。具有基本上相同的圆柱形外周边的轴从此处延伸至过渡区域36，在该过渡区域36中该轴圆锥形变窄地过渡至花键轴区段(Keilwellenabschnitt)37。在该过渡区域中设有挡止环38，该挡止环38构成用于叶轮10的轴向拱座(Widerlager)，该轴向拱座通过花键轴轮廓(Keilwellenprofil)抗扭地保持在花键轴区段37上并在端侧通过螺母(Mutter)39紧固。

特别地如图3所示，泵轴9的圆柱形部分30位于安装位置，该圆柱形部分30与盲孔24的圆柱形区段28在马达轴7支撑滚珠轴承11的区域的中间构成过渡配合。相反地，与盲孔24的圆柱形区段28构成压配合的圆柱形区段33位于盲孔的与滚珠轴承11间隔开设置的区域中。也就是说，轴7和9的连接通过两个配合、即在轴承区域的过渡配合31和马达轴7端部附近的压配合34实现。由此，一方面确保了足够牢固的力配合连接，另一方面也确保了轴台(Lagersitz)不会受到位于其下的配合的影响，因为在此是过渡配合。而在不能完全排除轴9的外周边的变形的地方，即在压配合34的地方，马达轴7被结构性地改变负荷，但无论如何在此可能的变形、即便仅仅是极小的变形对于挡圈16的支撑作用都不产生任何作用。因此这种有利的构造减小了该区域中的轴向构造长度，但避免了在所述区域中与配合相关地可预见的相关的问题。

圆柱形区段33与过渡区域36之间的区域用于容置滑环密封15。

如前所述及如附图所示，可以将泵轴9固定在装配好的马达1上，而不会对该马达施加无法承受的负荷。通过施加在马达轴7与泵轴9之间的扭矩施加在沿轴7、9的轴线方向上取向的接合力

用于接合过渡配合31以及压配合34。为此，在所述轴7、9上设有相应的形状连接件。轴7和9首先轴向相对于彼此移动，直至导向销25完全位于螺纹区段26内。此后，引入扭矩，该扭矩用于使轴9的外螺纹27旋入马达轴7的盲孔24的螺纹区段26中。轴7、9相应于螺距轴向地相对于彼此移动。最后，圆柱形区段30和33移动入配合31和34的区域。在此，最大的力出现在压配合34的区域。为使该力保持在可接受的范围内，设有油槽35。一旦导向销25撞击在盲孔孔径(Sacklochbohrung)24的底部，则到达确定的位置。随后首先安装连接在轴承支承件5上的泵壳体部件，此后安装滑环密封15，之后安装挡止环38以及叶轮。以通常的方式完成泵的进一步装配。

Claims (14)

1.一种多级离心泵组，具有：马达壳体(2)，具有可转动设置的马达轴(7)，该马达轴支承转子(6)；以及泵壳体(4)，具有可转动设置的泵轴(9)，在该泵轴上抗扭地设置有叶轮(10)，其中，所述泵壳体(4)与所述马达壳体(2)并且所述马达轴(7)与所述泵轴(9)固定地连接，所述泵轴(9)的马达侧端部固定在位于所述马达轴(7)的泵侧端部的盲孔(24)内，并且所述泵壳体(4)具有用于支承轴的轴承(11)，该轴承设置在位于所述马达壳体(2)和所述泵壳体(4)的连接区域中的轴承支承件(5)中，其特征在于，在所述泵轴(9)的马达侧端部处或在所述泵轴(9)的马达侧端部附近设有外螺纹(27)，该外螺纹与所述盲孔(24)的内螺纹结合；在所述泵轴(9)与所述盲孔(24)之间沿朝向叶轮(10)的方向与该外螺纹间隔开地设有第一配合(31)以及与该第一配合间隔开地设有第二配合(34)。

2.如权利要求1所述的离心泵组，其特征在于，所述第一配合(31)是过渡配合。

3.如权利要求1所述的离心泵组，其特征在于，所述第二配合(34)是压配合。

4.如权利要求1所述的离心泵组，其特征在于，在所述泵轴(9)的马达侧端部设有导向销(25)，该导向销以有间隙的方式位于所述盲孔(24)的相应构造的端部中。

5.如前述权利要求1至4中任一项所述的离心泵组，其特征在于，所述泵轴(9)从其马达侧的外螺纹(27)延伸至构成所述第一配合(31)部分的区段(30)。

6.如权利要求5所述的离心泵组，其特征在于，所述泵轴(9)在用于所述第一配合(31)的区段(30)和用于所述第二配合(34)的区段(33)之间的区域中的直径小于在该第一配合区段(30)和第二配合区段(33)中的直径。

7.如前述权利要求1至4中任一项所述的离心泵组，其特征在于，所述泵轴(9)在用于所述第二配合(34)的区段(33)的区域中具有环绕的油槽(35)。

8.如权利要求6所述的离心泵组，其特征在于，所述第一配合(31)设置在由所述轴承(11)包围的所述马达轴(7)的区域中。

9.如权利要求7所述的离心泵组，其特征在于，所述第二配合(34)设置在所述马达轴(7)的朝向泵侧的且在所述轴承(11)之后的区域。

10.如权利要求1所述的离心泵组，其特征在于，在所述泵轴(9)上，直接在所述马达轴(7)的泵侧端部之前设置挡圈(16)，该挡圈密封地围绕所述泵轴(9)并且设置在所述轴承支承件(5)的自由空间(19)内，该自由空间通过下方连接的通道(20)与周围环境导通连接。

11.如权利要求10所述的离心泵组，其特征在于，所述挡圈(16)具有约为h形的截面并且通过构造在所述马达轴(7)的泵侧端部处的凸部(17)形状配合地被固定保持。

12.如权利要求10所述的离心泵组，其特征在于，所述挡圈(16)由合成材料构成并且相对于所述泵轴(9)被施以偏压。

13.如前述权利要求10至12中任一项所述的离心泵组，其特征在于，在所述轴承支承件(5)中，在所述轴承(11)与所述挡圈(16)之间设有固定的密封环(22)，该固定的密封环通过O形环(23)相对于所述轴承支承件(5)径向密封，并且在与所述轴(7，9)一同转动的内轴承环的轴向面上偏压密封地延伸。

14.如权利要求13所述的离心泵组，其特征在于，所述固定的密封环(22)设置在自由空间(21)内，该自由空间通过所述通道(20)与周围环境导通连接。

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