CN103201517A - 非金属垂直涡轮泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种非金属垂直涡轮泵（20）及其制造方法。根据一个实施例，垂直涡轮泵（20）可以包括：马达（22）和被联接至该马达（22）以用于旋转的驱动轴（28）；壳体（38），其具有包括扩散器毂（52）和从该扩散器毂向外突出的扩散器叶片（56）的混流扩散器（50）；以及混流叶轮（30），该混流叶轮（30）被构造成以可旋转的方式配合在壳体（38）内，混流叶轮（30）具有叶轮毂（46）、从该叶轮毂延伸的叶轮叶片（48）以及被联接至叶轮叶片的相对端部的前护套（47）和后护套（49）。混流叶轮（30）和混流扩散器（50）中的至少一个由非金属材料制成，并且是单一均匀部件。

Description

非金属垂直涡轮泵

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年8月17日提交的美国专利申请序列号61/374,452的权益，此处将其全部公开作为引用而并入本文。

背景技术

常规的流体（例如，水）泵能够基于轴的方向而定向在垂直或水平位置中。垂直泵，具有垂直轴构造的单元，能够进一步分为干或湿井构造，并且随后分为螺旋泵、旋桨泵或垂直涡轮泵。垂直涡轮泵包括马达，该马达被安装在附接至马达附接构件的上表面上的某类型的基座或马达支撑件上。泵轴能够被直接地附接或联接至马达，并且经由柱形支撑件或垂直管部件朝向壳体和叶轮向下延伸。取决于垂直泵的样式，壳体可以是螺旋式（通常为具有涡旋扩散器的单级）或叶片式扩散器构造（通常为多级）。叶轮包括多个叶轮叶片，该叶轮叶片随着马达和轴旋转并且提高流体的出口速度。叶轮也产生压差，同时将水从进口或吸入端泵送到出口或排出端。螺旋式泵的叶轮通常包括径向叶轮叶片构造，该构造使流体在壳体内转向90度，以便将被泵送的流体引导到与壳体吸入端垂直的壳体排出端。垂直涡轮泵的叶轮通常包括混流叶轮叶片构造，该构造使流体转向大于90度而进入叶片式扩散器壳体中，该叶片式扩散器壳体继续使流体转向，直到使该流体与进口成180度地排出。旋桨泵（通常为单级）的叶轮不使流体流动方向变化，并且流体与进口成180度地退出叶轮和壳体。垂直泵被使用在若干应用中。例如，在农业灌溉中，水从地下水位被向上泵送。另外，水能够从河流或湖泊被泵送以用于发电厂中。另外，泵能够被使用于在反渗透应用中泵送水。

为了易于制造性，叶轮和垂直涡轮泵已经由金属材料制成。不幸的是，金属部件的相关的腐蚀性影响这些泵的寿命。因此，当使用垂直泵并且腐蚀是个问题时，利用已经由耐腐蚀的非金属材料制成的螺旋泵。

叶轮和垂直涡轮泵包括叶片壳体，该叶片壳体包括在叶轮的下游位置处被布置在壳体中的多个扩散器叶片。类似于螺旋件，扩散器叶片沿流体流动的方向增加流动面积，因此降低流体流过壳体的速度并且增加水头压力。此外，垂直涡轮泵的叶轮叶片被扭曲，从而限定被组合的轴向和径向流动特性。由于叶轮和垂直涡轮泵部件的复杂几何形状，常规的叶轮和垂直涡轮泵目前不由玻璃纤维增强模制非金属材料制成，这是因为无力提供制造这些非金属零件的足够的模具。特别地，由于扩散器具有两个或更多个通道，所以扩散器不由均匀材料制成的单个零件形成。

例如施密特泵阀公司已经尝试制造由非金属耐腐蚀材料锻造的单个块体制成的垂直涡轮泵。然而，利用由于“视线”加工限制而限制如下这些部件的设计和尺寸的多轴机床，由不带有玻璃纤维增强的这些单个块锻件来加工诸如叶轮和扩散器的复杂的泵部件。此外，具有某些非金属部件的常规的垂直涡轮泵也包括由金属制成的诸如排出弯管的某些湿式部件。

因此，期望的是具有零件的由耐腐蚀玻璃纤维增强树脂制造的改进的非金属垂直涡轮泵，该零件能够被模制成均匀的实心形状并且包括被减小的湿式金属零件。

发明内容

根据一个实施例，垂直涡轮泵可以包括：马达和被联接至马达以用于旋转的驱动轴；带有混流扩散器的壳体，该扩散器包括扩散器毂和从扩散器毂向外突出的扩散器叶片；以及，混流叶轮，该混流叶轮被构造成以可旋转的方式装配在壳体内部，该混流叶轮具有叶轮毂、从叶轮毂延伸的叶轮叶片和被连接至叶轮叶片的相反端部的前护罩和后护罩。混流叶轮和混流扩散器中的至少一个可以由非金属材料制成，并且为单一均匀的部件。非金属材料能够被玻璃纤维增强；并且尽管能够呈现与金属部件类似的强度，但是具有改进的耐腐蚀性。泵可以包括：排出头，该排出头包括排出柱形体、弯管和在接头处延伸到弯管中的填料盒保持器；以及非金属材料，该非金属材料覆盖接头。泵也可以具有支撑马达并且被布置在弯管和排出柱形体之间的金属安装座，以及在弯管和柱形体之间的接口处的至少一个插入件。

根据另一实施例，能够使用模制泵的至少一部分的方法来制造非金属垂直涡轮泵，该方法包括提供芯部、在芯部中制造切口、将非金属复合材料引入切口和包围芯部的相对端以及去除芯部。制造步骤可以包括在芯部中加工切口。复合材料可以为玻璃纤维增强树脂，其中玻璃纤维被定向，以便提供期望水平的内部强度和粘结，并且该树脂包括乙烯酯树脂或环氧树脂。芯可以具有比复合材料低的熔化温度。芯部也可以是由将蜡引入硅橡胶模具而形成的蜡状体。

附图说明

当结合附图来阅读时，将更好地理解上述发明内容和本申请的各种实施例的以下详细说明。为了图示本公开的各种实施例的目的而参考附图。然而，应理解，本申请并不限于附图中图示的精确布置和手段，其中：

图1A是根据一个实施例而构造的垂直涡轮泵的示意透视图，该垂直涡轮泵包括近端部分和远端部分，该近端部分包括马达和附接至中间部分的驱动轴，该中间部分包括由马达附接部件而被连接至马达的排出管，该远端部分经由排出管而附接至中间部分，远端部分包括保持叶轮、扩散器和吸入喇叭的壳体；

图1B是图1A中所示的垂直涡轮泵的示意截视立面图。

图2是图1A中所示的垂直涡轮泵的近端部分和中间部分、图1A中所示的垂直涡轮泵的排出弯管的放大截面部分透视图；

图3A是图1A中所示的垂直涡轮泵的包括远端部分和排出管的远端的一部分的示意横截面透视图；

图3B是图3A中所示的远端部分和排出管的远端的示意截视立面图；

图4A是图1A中所示的包括壳体、叶轮、扩散器和吸入喇叭的垂直涡轮泵的远端部分的放大的示意透视图；

图4B是图4A中所示的壳体、叶轮、扩散器和吸入喇叭的示意截视立面图；

图5A是图4A、图4B中所示的叶轮的放大的截面透视图；

图5B是图4A、图4B中所示的壳体和扩散器的放大的截面透视图；

图6A示出根据实施例的垂直涡轮泵；以及

图6B示出根据另一实施例的垂直涡轮泵。

图7是根据一个实施例的安装到驱动轴上的模制均匀叶轮的透视图；

图8A是被构造成制造图7中所示模制的均匀叶轮的芯部的透视图；

图8B是示出被引入图8A中所示的芯部中及其周围的玻璃纤维增强纤维的示意图；

图8C是被布置在模具空腔中的芯部和玻璃纤维的示意图；

图8D是在模具空腔内侧引入和硬化树脂后的模制构造的透视图；

图8E是被从模具空腔去除的图8D中所示的模制构造的透视图；

图8F是去除防水板后的模制构造的透视图；

图9A至图9C是去除芯部后的模制叶轮的透视图；

图10A至图10C是被构造成在扩散器的制造中使用的模芯的透视图；

图10D是被布置在扩散器的制造中使用的模制空腔中的模芯和玻璃纤维的纤维的视图；

图10E是在被使用在扩散器的制造中的模具空腔内侧引入并硬化树脂之后的模制构造的透视图；以及

图11A至图11C是制造垂直涡轮泵的非金属排出弯管和填料盒法兰的透视图。

具体实施方式

参考图1A至图1B，垂直涡轮泵20大致沿与L轴线平行地延伸的纵向方向L伸长，并进一步沿与A轴线平行且大致与纵向方向L垂直的横向方向A延伸，并且横向方向T与T轴线平行地延伸并大致与纵向方向L和横向方向A垂直。应当理解，除非另外指示，能够与纵向方向L同义地参考轴向方向，并且除非另外指出，能够与诸如横向方向A的大致与纵向方向L垂直的方向同义地参考径向方向。

垂直涡轮泵20能够包括：近端部分17，该近端部分17在限定流体排出端的上端处；远端部分19，该远端部分19在沿纵向方向L与近端部分17间隔并且限定流体流入端的相反的下端处；以及，中间部分18，该中间部分18被布置在近端部分17和远端部分19之间。近端部分17能够包括马达22和从马达22延伸并以旋转的方式联接至马达22的驱动轴28。在泵20操作期间，马达22使驱动轴28致动以绕L轴线旋转。如下文所述，近端部分17的马达22和驱动轴28能够被连接至中间部分18。中间部分18能够包括马达支撑件24、附接构件25、从动轴29和排出管32。排出管32能够包括柱形体35和径向弯曲以便限定出口36的弯管33。

马达支撑件24和附接构件25能够被构造成附接至排出管32并将马达22固定至排出管32，以便在垂直涡轮泵20的操作期间，将马达22在排出管32上方保持在适当位置。附接构件25能够被构造成将马达支撑件24连接至排出管32。在一个实施例中，中间部分18能够包括能够被固定至附接构件25的安装板26。安装板26能够被用于将垂直涡轮泵20固定在期望位置中。

参考图1B和图2，中间部分18能够进一步包括联接器23，该联接器23将近端部分17的驱动轴28以旋转方式联接至从动轴29，以便在泵20的操作期间，驱动轴28绕L轴线的旋转导致从动轴29绕L轴线旋转。从动轴29在纵向方向L上从联接器23轴向地延伸穿过泵20的远端部分19。

弯管33能够限定容纳从动轴29的开口58。如图所示，从动轴29能够在将弯管33的开口58固定地连接至填料盒支撑件27的接头61处穿过处于联接器23远端的开口58。填料盒支撑件27能够从接头61绕从动轴29向近端向上延伸。填料盒支撑件27能够包括填料盒27，该填料盒27抵着从动轴29而收容密封垫或机械密封件41，以便防止流过弯管33的流体穿过开口58并且流入填料盒37中。在一个实施例中，密封垫或机械密封件41能够被构造成允许来自弯管33的流体的一些流量穿过开口58到轴承44a，该流体为轴承44a提供润滑剂。在另一实施例中，填料盒37能够包括注入口39，该注入口39被构造成向轴承44a输送润滑剂。

附接构件25的上部分能够具有近端法兰81，该近端法兰81具有与马达支撑件24的远端表面24b匹配的近端表面81a。近端法兰81的径向向内部分能够与附接构件25的横向构件82匹配。横向构件82能够在纵向方向L上向下延伸至附接构件25的固定构件83。固定构件83能够在径向（该径向此处能够与横向替换使用）上从横向构件82向内延伸，以限定被布置在弯管33的远端33b和柱形体35的近端35a之间的开口56。垂直涡轮泵20能够包括插入件57，该插入件57被构造成配合在开口56内，以便流过排出管32的流体接触插入件57，并且该插入件57被防止与附接构件25进行接触。垂直涡轮泵20能够包括一个或多个诸如一对的弹性O形环84a、84b，该弹性O形环84a、84b将插入件57固定在弯管33的远端33b和柱形体35的近端35a之间。

排出管32的柱形体35能够从附接构件25向远侧延伸至垂直涡轮泵20的远端部分19。如图所示，柱形体35能够为管状构件，该管状构件限定通过柱形体35延伸的孔45。从动轴29能够被布置在柱形体的孔45内。柱形体35能够进一步包括轴承44b，该轴承44b从柱形体35在径向上向内延伸以支撑从动轴29。柱形体35的近端35a能够被联接至弯管的远端33b，以便在操作中，流体从泵20的远端部分19流过柱形体35和排出管32的弯管33，并且流出弯管33的出口36。

参考图3A和图3B，柱形体35限定能够连接至泵20的远端部分19的远端35b。布置在远端部分19的上端处的间隔件31能够被构造成与柱形体35的远端35b匹配。远端部分19能够进一步包括壳体38，该壳体38具有被固定至间隔件31的下端31b的上端38a。另外，远端部分19能够包括进口40。进口40被构造成将流体吸入泵20的远端部分19。在一个实施例中，进口40能够成固定至壳体38的下端38b的吸入喇叭42的形式。进口40能够相对于出口36成角度地偏置。如图1B中所示，进口40和出口36能够被偏置，以便它们彼此大致垂直。

参考图3A和图3B，吸入喇叭42能够包括轴承44c，该轴承44c在远端29b处以滑动的方式支撑从动轴29，以便随着从动轴29绕L轴线旋转，轴承44c在吸入喇叭42内保持固定。能够被构造成以可旋转地方式配合在壳体38内的叶轮30被旋转地联接至从动轴29，以便叶轮30与从动轴29一起旋转。如图所示，叶轮30能够与轴承44c相邻地布置，以便从动轴29的旋转导致叶轮30在壳体38内旋转。垂直涡轮泵20能够包括扩散器50，该扩散器50可以在与叶轮30相邻的位置处与壳体38成一体。扩散器50能够在以可滑动的方式联接至与叶轮30相邻的从动轴29，以便随着从动轴29旋转，扩散器50在壳体38内保持固定。在泵20操作期间，流体能够最近地从进口40，通过经过壳体38，经过间隔件31，并且流入排出管32中。当马达22驱动轴28和29时，能够将流体抽入进口40中，因此导致轴28和29绕L轴线旋转，这继而导致叶轮30绕L轴旋转。

参考图4A、图4B、图5A和图7，叶轮30能够包括毂46，该毂46被构造成被安装到从动轴29上，以便绕能够由纵向L轴线限定的旋转轴旋转。前护罩47和后护罩49能够从毂46在径向上向外延伸，并且沿纵向方向L在轴向上彼此间隔。多个在周向上间隔的叶轮叶片48能够在前护罩47和后护罩49之间延伸。至少一个至全部叶轮叶片48能够绕第一方向分量和从第一方向分量成角度地（例如，垂直地）偏置的第二方向分量限定的相应的轴线扭转，其中第一方向分量由旋转轴线限定，并且第二方向分量由与旋转轴线大致垂直的方向限定。因而，能够将叶轮叶片48称为混流叶片。同样地，能够将叶轮30称为混流叶轮。由于叶轮叶片48的两个轴端附接至诸如前护罩47和后护罩49的各自的护罩，所以能够将叶轮30称为封闭叶轮。操作期间，叶轮30的旋转导致叶片48在吸入喇叭42中产生负压，该负压将诸如水的流体通过叶轮30抽入壳体38中。

参考图4A、图4B和图5B，扩散器50包括毂52，该毂52通过限定流体流过壳体38的通道54的间隙而从壳体38的内部表面分离。扩散器52还包括多个扩散器叶片56，该扩散器叶片56从毂52在径向上向外突出以接触或附接至或抵着壳体38的内部表面。因此，通过叶轮30迫使进入壳体38中的流体通过通道54行进。扩散器叶片56均能够扭转，以便相对于流体流动的方向来限定前表面，该流体流动的方向绕由第一方向分量和相对于第一方向分量成角度地（例如，垂直地）偏置的第二方向分量限定的相应轴线来扭转，其中第一方向分量由纵向L轴线限定，并且第二方向分量由与L轴线大致垂直的方向限定，并且因而能够将该叶片称为混流叶片。扩散器叶片56也能够沿流过通道54的流体的近端方向来增加表面积。因而，在操作期间，扩散器叶片56被构造成减小流过壳体38的流体的速度，这增加了水头压力。因而，在操作期间通过叶轮30的旋转而被加压的流体被驱动以流过壳体38和排出管32，并且流出弯管33。

虽然已结合实施例描述了垂直涡轮泵20，但是应当理解，垂直涡轮泵能够根据替代实施例来构造。例如，能够视需要构造来马达支撑件24。此外，如图6A中所示，垂直涡轮泵20能够具有相对于图1A至图1B中所示的马达支撑件24改进的马达支撑件24'。例如，马达支撑件24'能够缺少安装板26。

参考图6B，能够根据另一替代实施例来构造垂直涡轮泵20，并且例如垂直涡轮泵20能够包括多个壳体，例如被串联连接并且沿纵向方向L被间隔的壳体38'和38"。每个壳体38'和38"均包括一体扩散器并且容纳此处所描述类型的叶轮。在泵20的操作期间，多个壳体38和叶轮30串联连接能够在被泵送的流体中产生比单一壳体和叶轮高的压力。应当理解，根据其它实施例的垂直涡轮泵20能够视需要包括任何数目的壳体，例如串联连接的三个或更多个壳体。该实施例还能够包括一体扩散器并且在每个壳体中都容纳叶轮。通过使用串联的两个或更多个壳体和叶轮，增加了流过垂直涡轮泵20的流体压力。

根据本发明的一个方面，认识到理想的是由非金属并且因而诸如玻璃纤维的不腐蚀材料来制造垂直涡轮泵20。认识到常规模制技术包括树脂传递模制（RTM）和压缩模制。在RTM中，在将诸如玻璃纤维的增强纤维在树脂注入模具之前定向，并且因此在纤维定向的方向上提高模制部件的强度。在压缩模制中，增强纤维的定向通常较少被控制或不被控制，因而导致压缩模制部件比具有给定强度的相同的RTM模制部件具有大的厚度。因此，由于能够将RTM模制部件制造得比相同压缩模制部件薄，所以以下描述相对于RTM的制造工艺，但是应当理解，本发明不限于RTM，并且能够包括压缩模制或者本领域的技术人员易于理解的任何适当的替代制造技术。

在常规的RTM制造中，沿通过使冲模分离的方向来从模具去除模制部件。然而，为了构造在轴向上和在径向上均扭转的叶轮叶片48和扩散器叶片56，具有与模制部件相反的形状的模芯被布置在模具空腔中。不幸的是，还未获得可靠的芯部材料以在制造垂直涡轮泵20的部件中使用。例如，虽然众所周知模芯能够由包括陶瓷、具有低熔点的合金材料和蜡的材料制成，但是已发现，虽然在模制工艺期间陶瓷呈现期望的强度，以支撑增强纤维并且维持其结构完整性，但是陶瓷比注入的树脂更坚固。因此，从模制部件可靠地去除陶瓷芯部是不可行的，这是因为其导致模制零件的破坏。本发明人已认识到诸如铋的合金材料呈现低熔点（例如，低于注入的树脂的熔点），并且因而能够被熔化并从模制部件去除。然而，铋的重量几乎比注入的树脂重三倍，并且因而导致模制结构在去除芯部前过重且难以处理。另外，低熔点合金难以加工并且难以在加工后保持期望形状。例如，铋在冷却时膨胀。最终，在启动和操作期间，出现的任何未熔化或坚硬的铋可能使泵损坏。本发明人还认识到，蜡芯部在商业上是可行的，常规的蜡不具有耐受在RTM或压缩模制期间产生的力的期望强度。例如，本发明人已发现，在压所模制期间，随着树脂在芯部内部被压缩，蜡芯部经历结构破坏。同样地，本发明人发现，当使用RTM工艺时，当抵着芯部压缩增强纤维时，蜡芯部破裂。

本发明人已认识到，美国密西根州Lake Ann的MachinableWax.com市售的“Blue Blend”可加工蜡具有在RTM工艺中可行的高强度。“Blue Blend”蜡比重为0.035磅/立方英寸、硬度为50至55（邵氏硬度标准）、闪点为575°F、软化点为226°F、滴熔点为227°F、体积收缩率为5%，并且被本发明人认为是可雕刻的。

参考图8A，蜡能够被模制为期望的具有适合形状的蜡结构60，以提供被布置在模具空腔内侧的模芯62，以便促进生产RTM制造的叶轮30。因而，能够由期望的蜡结构60限定模芯62。具体地，模芯62限定叶轮30的相反结构，以便模芯62的实心区域限定叶轮30的没有材料的开放区域或气穴，同时通过限定叶轮30的实心结构的模芯62限定敞开区域或气穴。根据所示实施例，将蜡结构60模制为在一个端部处具有中心毂63的碗的形状。为了防止蜡结构60冷却时开裂，限定蜡结构60形状的模制冲模能够由硅橡胶制成。在制造蜡结构60期间，随着蜡结构60硬化，硅橡胶使热的消散最小化。多轴计算机数控（CNC）机床能够在蜡结构60中铣削或另外加工出成叶轮叶片48形状的切口64。

参考图8B，将诸如玻璃纤维的增强纤维70，沿期望方向定向、沿模芯62的上部表面和外部表面放置并且穿过切口64插入。如图8C至图8D中所示，玻璃纤维承载芯部62被放置在限定在一对模制冲模（示出一个冲模74）之间的模制空腔72中，并且树脂76被注入模制空腔72中以形成中间结构78，该中间结构78包括实心均匀复合结构80，该复合结构80包括树脂76和由模芯62承载的增强纤维70。均匀复合结构80为根据所示实施例的玻璃纤维增强树脂，并且由此包括树脂76和嵌入增强树脂70，以便树脂和纤维一体地束缚并且始终均匀。如图8E中所示，一旦复合结构80硬化，模制冲模能够被分离以显露出硬化复合结构80。复合结构80可以绕其周缘被削刮，以去除布置在模芯62的周缘周围的树脂76，如图8F中所示。

视需要，树脂76能够为任何不腐蚀树脂，诸如乙烯酯树脂、环氧树脂或任何替代的适当的树脂。根据一个实施例，复合结构80具有比蜡模芯62更高的熔点。根据所示实施例，蜡模芯62在高于227华氏度的任何温度下熔化，例如大约267华氏度，而树脂76和复合结构80具有高于350华氏度的熔点。模芯62还呈现大于0.034磅/立方英寸的比重和50至55邵氏硬度的硬度。因而，如图9A至图9C中所示，中间结构78能够经受比模芯62的熔点更高但是低于复合结构80熔点的热，以便从复合结构80去除模芯62并且制造叶轮30。特别地，根据所示实施例，中间结构78可以被加热，以便使树脂固化并且使蜡模芯62熔化，因此从复合结构80去除芯部62。使复合结构80固化可能需要加热超过200华氏度，所以中间结构78能够被加热，以便使复合结构固化并且同时使蜡芯部62熔化。蜡模芯62流出中间结构78，并且留下模制的叶轮30。能够在操作期间，将蜡芯部62熔化后保留在叶轮30上的剩余的蜡冲出泵20。与铋不同，剩余的蜡足够软，使得在正常操作期间，剩余的蜡不损坏垂直涡轮泵20。

参考图10A至图10C，能够以与上述方式类似的方式相对于提供用于叶轮30的构造的模芯的蜡结构60来制造壳体芯部蜡结构60'。具体地，除了使用硅橡胶模具外，也能够采用热灯以防止在模具底部处的蜡硬化之前，模具开口端处的蜡硬化。例如，蜡模芯62能够具有从封闭部分到开口端增大的厚度。该技术允许蜡沿从模芯62的封闭部分（例如，模芯62的底部）朝向模芯62的开口端方向缓慢冷却，因此使在冷却期间形成裂纹的可能性最小化。

因而，蜡结构60'能够提供壳体模芯62'，该壳体模芯62'虽然如上所述地相对于模芯62来制造，但是被构造成制造具有其一体的扩散器50的壳体38。例如，模芯62'限定壳体38的相反结构，使得模芯62'的实心区域限定无材料的壳体38的开放区域或气穴，而由模芯62'限定的敞开开放或气穴限定壳体38的实心结构。因而，模芯62'具有如下壳体的形状，该壳体具有比与叶轮30的形状对应的模芯62更高的形状，并且限定比模芯62的圆周更大的圆周。多轴计算机数控（CNC）机床能够在蜡结构60'中铣或另外加工成扩散器叶片56形状的切口64'。因此，树脂被注入模制空腔并且被允许硬化，并且模芯62'被以上述的方式被去除从而相对于模芯来制造并制造具有其整体扩散器50的壳体38。

在模芯62'周围和模芯62'其中放置增强纤维70。如图10D中所示，能够将玻璃纤维承载芯部62'放置在限定在一对模制冲模（示出一个冲模74'）之间的模制空腔72′中。图10E示出已将树脂76注入模制腔72'中，以形成包括实心均匀复合结构的中间结构（未示出）后的模制模具，该实心均匀复合结构包括树脂76和由模芯62'承载的增强纤维70。一旦复合结构已经硬化，就能够以上述方式相对于复合结构78来去除模芯62'，从而相对于制造模芯，并且制造带有其一体的扩散器50的壳体38。

应意识到，模制的叶轮30和壳体38都为均匀的一体式实心部件。也就是说，每个部件的零件不带有接头地以粘胶、非模制树脂、螺栓、紧固件或其它分立的连接件的形式而被制造为以单个一体结构。例如，叶轮叶片48被一体地连接至前47和后护罩49。同样地，扩散器叶片56被一体地连接至扩散器毂52。

现在参考图11A，能够制造弯管33和填料盒支撑件27之间的接头61，以便轴开口58容纳向下延伸的填料盒支撑件27。利用用于玻璃纤维增强管道输送的手糊技术来连接些管件，以生产非常规的三通管。特别地，能够使用诸如元件FT的制造工具来使弯管33和填料盒支撑件27的中心线对准。一旦弯管33和填料盒支撑件27对准，就能够如图11B中所示，沿弯管33的外部表面和填料盒37的跨越接头61的外部表面手动定向诸如玻璃纤维片的增强纤维70。如果使用玻璃纤维片，就能够沿填料盒支撑件27和弯管33在纵长方向对齐纤维70，以向接头61提供稳定性。在放置纤维70后，能够将树脂涂布在弯管33、填料盒支撑件27的外部表面上，并且也跨越接头61来涂布。由于还将树脂涂布在纤维70上，所以能够说弯管33和填料盒支撑件27的外部表面由复合材料80制成。此外，能够说弯管33和填料盒支撑件27的外部表面是均匀的。

已通过例证提出结合所示实施例描述的实施例，并且因此本发明无意限于所公开的实施例。此外，除非另外指出，否则所述的每个实施例的结构和部件都能够应用于本文所述的其它实施例。因此，本领域技术人员应明白，本发明有意涵盖本发明的精神和范围中包括的，例如附加权利要求提出的所有变型和替换布置。

Claims (22)

1.一种垂直涡轮泵，所述垂直涡轮泵沿纵向方向伸长，所述垂直涡轮泵包括：

马达和驱动轴，所述驱动轴以可旋转方式联接至所述马达，从而所述马达的旋转导致所述驱动轴旋转；

壳体，所述壳体包括混流扩散器，所述混流扩散器包括扩散器毂和多个混流扩散器叶片，所述混流扩散器叶片从所述扩散器毂向外突出并扭转，以便限定在如下方向上弯曲的表面：该方向包括在纵向方向上的方向分量以及在与所述纵向方向基本垂直的方向上的方向分量；以及

混流叶轮，所述混流叶轮被构造成以可旋转方式装配在所述壳体内部，所述混流叶轮具有叶轮毂、多个叶轮叶片、以及前护罩和后护罩，所述前护罩和后护罩连接至所述叶轮叶片的两个相反端，所述叶轮叶片从所述叶轮毂沿如下方向延伸：该方向包括在纵向方向上的方向分量以及在与所述纵向方向基本垂直的方向上的方向分量，

其中，所述混流叶轮和所述混流扩散器中的至少一个由非金属材料制成，并且是单一均匀部件。

2.根据权利要求1所述的垂直涡轮泵，其中，所述泵包括：排出头，所述排出头包括排出柱形体、弯管以及在接头处延伸至所述弯管中的填料盒保持器；以及第二非金属材料，所述第二非金属材料覆盖所述接头。

3.根据权利要求2所述的垂直涡轮泵，其中，覆盖所述接头的所述第二非金属材料与所述叶轮或扩散器的所述非金属材料相同。

4.根据权利要求2所述的垂直涡轮泵，还包括：金属底座，所述金属底座支撑所述马达并布置在所述弯管和所述排出柱形体之间；以及位于所述弯管和所述柱形体之间的界面处的至少一个插入件。

5.根据权利要求1所述的垂直涡轮泵，其中，所述混流叶轮和所述混流扩散器均由非金属材料制成，并且是单一均匀部件。

6.根据权利要求1所述的垂直涡轮泵，其中，所述非金属材料呈现类似于金属部件的强度，但具有改进的耐腐蚀性。

7.根据权利要求6所述的垂直涡轮泵，其中，所述非金属材料是玻璃纤维增强的非金属材料。

8.一种用于垂直涡轮泵的混流叶轮，包括：

非金属叶轮毂，所述非金属叶轮毂被构造成围绕旋转轴线旋转；

多个非金属混流叶轮叶片，所述混流叶轮叶片从所述叶轮毂向外延伸，每个所述叶轮叶片均扭转，从而沿着由第一方向分量和第二方向分量限定的轴线弯曲，其中，所述第一方向分量由所述旋转轴线限定，所述第二方向分量由与所述旋转轴线基本垂直的方向限定；以及

非金属的前护罩和后护罩，所述前护罩和后护罩连接至所述叶轮叶片的两个相反端，其中，所述叶轮叶片、所述叶轮毂以及所述前护罩和后护罩彼此一体形成。

9.一种用于垂直涡轮泵的非金属混流扩散器，包括：

非金属扩散器毂；以及

多个非金属混流扩散器叶片，所述混流扩散器叶片从所述扩散器毂向外延伸，每个所述扩散器叶片均扭转，从而沿着由第一方向分量和第二方向分量限定的轴线弯曲，所述第二方向分量与所述第一方向分量基本垂直，

其中，所述扩散器毂与每个所述非金属混流扩散器叶片一体形成。

10.一种用于对垂直涡轮泵的非金属部件进行模制的方法，包括：

提供蜡芯部，所述蜡芯部的结构限定了由所述非金属部件限定的相应开口；

在所述芯部中制造切口，其中，限定了相应结构的所述切口由所述非金属部件限定；

将非金属复合材料引入所述切口中并包围所述蜡芯部的两个相反端；以及

使所述芯部的蜡熔化。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述制造步骤包括在所述芯部中加工出所述切口。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述复合材料是玻璃纤维增强树脂。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述玻璃纤维被定向为用于提供所期望的内部强度和接合水平。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述树脂包括乙烯酯树脂或环氧树脂。

15.根据权利要求10所述的方法，其中，所述蜡芯部具有比所述非金属复合材料低的熔化温度。

16.根据权利要求10所述的方法，还包括如下步骤：在将所述芯部放置到模具中之前，将纤维材料引入所述切口中并包围所述芯部的两个相反端；然后，在已经将所述芯部放置在所述模具中之后，将非金属树脂引入所述切口中并包围所述芯部的两个相反端。

17.根据权利要求15所述的方法，还包括如下步骤：执行将所述蜡引入硅橡胶模具中。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括如下步骤：在将所述蜡引入所述硅橡胶模具中之前或之后使所述蜡熔化。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括使所述蜡硬化的步骤，以便制造所述芯部。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括如下步骤：在所述模具的封闭部分处的所述蜡硬化的同时，将所述模具的开口端处将所述蜡维持在液态。

21.根据权利要求20所述的方法，还包括如下步骤：将热源施加至所述蜡，以便将所述蜡维持在液态。

22.根据权利要求20所述的方法，其中，所述模具具有从所述封闭部分向所述开口端增大的厚度轮廓。

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