CN105308326B - 泵装置和制造泵装置的安全壳的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及泵装置尤其是磁耦合泵装置，具有由该泵装置(1)的泵体(2)构成的内腔(11)、带有中心纵轴(B)的且相对于由该泵体(2)构成的内腔(11)气密密封由其包围的腔室(12)的安全壳(10)、能被驱动绕转轴(A)转动的叶轮轴(13)、设置在该叶轮轴(13)的一端上的叶轮(16)、设置在该叶轮轴(13)的另一端上的内转子(17)和设置在驱动轴(20)上且与该内转子(17)合作的外转子(24)，其中该安全壳(10)具有包括至少一个突入该腔室(12)中的凹槽(31)的底面(26)。根据本发明，所述至少一个凹槽(31)与该安全壳(10)的中心纵轴(B)有径向距离地布置。本发明还涉及制造泵装置尤其是磁耦合泵装置的安全壳的方法，其中该安全壳(10)借助深冲方法或借助铸造方法制造，并且在底面(26)内产生至少一个凹槽(31)，该凹槽与该安全壳(10)的中心纵轴(B)有径向距离地布置。
Description
技术领域
本发明涉及泵装置尤其是磁耦合泵装置，具有由泵装置的泵体构成的内腔、具有中心纵轴的且相对于由该泵体构成的内腔气密密封由其包围的腔室的安全壳、可被驱动绕转轴转动的叶轮轴、设置在叶轮轴的一端上的叶轮、设置在叶轮轴的另一端上的内转子和设置在驱动轴上且与内转子合作的外转子，其中该安全壳具有包括至少一个突入该腔室中的凹槽的底面。本发明还涉及制造泵装置的安全壳的方法。
背景技术
在这样的泵中，通过回转磁场在位于内转子和外转子之间的金属安全壳中感生出涡电流。该静止就位的安全壳与壳盖和泵体本身一起构成承载压力的泵部分，由此，位于壳罩中的内转子始终接触输送介质。为了减小涡电流并抑制随之而来的介质连续变热以至蒸发，一方面通常动用到具有高电阻的金属安全壳材料。已为此创立了价格很高昂的镍基合金(哈氏合金)。另一方面，借助冷流体来散走损耗热量。作为分支从主输送流中分出的量随着在腔室内的压力分布经内转子外径径向朝内地在内转子和安全壳底面之间回输向叶轮轴并经过该叶轮轴内的中空孔回输向主液压。随着内转子转动和由此导致的输送介质的分支流内的涡流突显，在内转子外径和叶轮轴中空孔的与转轴同轴的进口之间出现过大的压力降。冷流量和进而散热受到限制。将关于输送介质起到减缓涡流或粉碎涡流作用的几何形状加到静止的安全壳底面上可以阻止或限制这种情况，由此，要调节出的稳定转子室温保持在低于输送介质蒸汽压力曲线的相应水平。
由DE9100515U1公开了一种磁耦合泵，在这里，应通过设于安全壳底面上的凹槽来减少在输送介质中涡旋现象的形成。压力载荷优化的不带凹槽的几何形状或形状源自凸椭圆体盘形底面受力可扩展或可变形。但随着凹槽居中设置且因而起加强作用而有碍于此。结果就是凹槽区的安全壳材料的应力增大。不同于无凹槽的凸椭圆体盘形形状且在采用相同的壁厚或初始材料厚度情况下，所公开的凹槽轮廓还只达到了约40%的抗压强度。由此，因此可以只通过使用较多材料和随之而来的成本上升来获得相同的抗压强度。
发明内容
本发明的任务在于提供一种泵装置，在该泵装置中，在安全壳内进一步减少在输送介质中的涡旋形成，而没有降低安全壳的尺寸稳定性。
如此完成本发明的任务，即，以沿径向与安全壳的中心纵轴间隔的方式布置至少一个凹槽，其中，安全壳内半径与凹槽外边缘至安全壳中心纵轴之间距离之比在1.3至1.6的范围内。
安全壳内半径与凹槽外边缘至安全壳中心纵轴的距离之比最好在1.38至1.57的范围内。
凹槽内边缘至安全壳中心纵轴的距离最好是1/7*安全壳内半径Y，其中，Y最好在约1.14至1.17的范围内。
通过这样确定了安全壳内半径与凹槽外边缘半径或凹槽内边缘至中心纵轴的距离之比，保持了安全壳底面的轴向扩展性或可变形性，由此，获得了相比于具有相同壁厚但没有凹槽的安全壳的90-95%的抗压强度保留。
在本发明的一个优选实施方式中，为了获得最好是深冲的或铸造的安全壳的高抗压强度，安全壳底面通过基本呈部分球形的圆顶区和形成主体和圆顶区之间过渡区的边沿区构成。
为了获得内转子与凹槽底之间的最佳距离，根据本发明，该凹槽底在这样的平面内延伸，该平面基本上平行于从圆顶区至边沿区的过渡部所处的平面。这些假想平面基本上垂直于安全壳的中心纵轴。
在此，在特殊实施方式中规定，安全壳内壁在凹槽底区域内基本处于与从圆顶区至边沿区的过渡部一样的平面内。
在替代实施方式中，该凹槽底平行于该圆顶区延伸地构成。
当在凹槽底区域内该安全壳内壁距内转子的朝向安全壳底面的端面的最大距离约为20mm时，获得了就减少涡流形成而言的良好的作用方式。
在凹槽底区域中，安全壳内壁至内转子端面的最大距离最好约为10mm，由此进一步减少涡流形成。
因为在从圆顶区至凹槽壁的过渡部处的机械应力最大且尖角形过渡部对于防止涡流最有效，故在圆顶区和凹槽壁之间的过渡部根据本发明相比于凹槽壁至各自凹槽底的过渡部具有较大的半径。同时，可以很好地即无应力地承受在由安全壳包围的腔室内朝外作用的压力。
当所述至少一个凹槽在径向上一直延伸到边沿区附近或到达边沿区时，有效减少了在由安全壳包围的腔室内出现的涡流，所述涡流在内转子的具有最大圆周速度的区域内即靠近回转内转子的外径处最突显。
根据本发明的方法规定，该安全壳借助深冲方法或借助铸造方法来制造，其中，在底面中产生至少一个凹槽，该凹槽以沿径向与安全壳中心纵轴间隔的方式布置。
附图说明
本发明的实施例如图所示且如以下所详述，其中：
图1示出包括本发明的在其底面中有凹槽的安全壳的磁耦合泵装置的纵剖视图，
图2以放大图示出本发明的安全壳的纵剖视图，
图3示出本发明的安全壳的立体图，
图4示出包括凹槽的另一实施方式的本发明安全壳的纵剖视图，
图5示出包括凹槽的另一实施方式的本发明安全壳的立体图。
具体实施方式
图1示出呈磁耦合泵装置形式的泵装置1。泵装置1具有离心泵的由多个部分构成的泵体2，其包括呈螺旋壳体形式的液压装置壳体3、壳盖4、轴承座罩5、轴承座6和轴承盖7。
液压装置壳体3具有用于吸入输送介质的入口8和用于排出输送介质的出口9。壳盖4设置在液压装置壳体3的与入口8相对的一侧。在壳盖4的背对液压装置壳体3的一侧固定着轴承座罩5。轴承座6安装在轴承座罩5的与壳盖4对置的一侧上。轴承盖7又固定在轴承座6的背对轴承座罩5的一侧上。
最好借助深冲方法或借助铸造方法制造的安全壳10固定在壳盖4的背对液压装置壳体3的一侧上并且至少部分延伸经过由泵体2且尤其是壳盖4、轴承座罩5和轴承座6界定的内腔11。安全壳10相对于内腔11气密密封由其包围的腔室12。
可绕转轴A转动的叶轮轴13从借助液压装置壳体3和壳盖4界定的流体腔14经过设于壳盖4内的开口地15地延伸至腔室12。
在叶轮轴13的位于流体腔14内的轴端上安装有叶轮16，在具有各带有扩大直径的两个轴部段13a、13b的对置轴端上，设置有设于腔室12内的内转子17。内转子17配备有许多磁体18，这些磁体安置在内转子7的朝向安全壳10的侧面上。
在叶轮16和内转子17之间设有与可被驱动绕转轴A转动的叶轮轴13有效连接的轴承机构19。
未示出的驱动马达且最好是电动机驱动一驱动轴20。可被驱动绕转轴A转动的驱动轴20基本上与叶轮轴3同轴设置。驱动轴20延伸经过轴承盖7以及轴承座6并且支承在两个安装在轴承座6内的球轴承21、22中。在驱动轴20的自由端上设有装有多个磁体23的外转子24。这些磁体23设置在外转子24的朝向安全壳10的一侧上。外转子24至少部分延伸经过安全壳10并且与内转子17如此合作，即，回转的外转子24借助磁力同样使内转子17和进而叶轮轴13和叶轮16处于旋转运动中。
在图2和图3中被放大示出的安全壳10具有基本呈柱形的主体25，主体具有基本与根据图1的转轴A同轴设置的中心纵轴B。主体25在一侧是敞开的并且在与该敞开侧对置的一侧借助隆起的底面26封闭。在敞开侧设有环形的连接法兰27，其与主体25呈一体构成或者通过焊接或借助其它合适的固定手段或固定机构如螺钉、铆钉或类似物与之相连接。
连接法兰27具有多个平行于中心纵轴B延伸的孔28，穿过所述孔，未示出的螺钉可被插入并且可被拧入在根据图1的壳盖4内的对应螺纹孔中。
底面26通过基本呈部分球形的圆顶区29和靠外的形成主体25与圆顶区29之间过渡区的边沿区30构成。在圆顶区29内设有多个突入腔室12的具有凹槽底32和凹槽壁33的凹槽31。凹槽31具有靠近中心纵轴B设置的凹槽内边缘31a和远离中心纵轴B设置的凹槽外边缘31b。腔室12在中心纵轴B附近具有最大轴向延伸尺寸，在此，安全壳10的内半径ris与凹槽外边缘31b距安全壳10的中心纵轴B的距离Asa之比在1.3至1.6、最好是1.38至1.57的范围内。
凹槽内边缘31a距安全壳10中心纵轴B的距离Asi由公式1/7*安全壳内半径Y得到，其中，Y最好在约1.14至1.17的范围内。安全壳10借助深冲方法或借助铸造方法来制造，在这里，在底面26中产生至少一个凹槽31，该凹槽以沿径向与安全壳10的中心纵轴B间隔的方式布置。在借助深冲方法制造的安全壳10情况下，这些凹槽31在深冲过程中被冲压到底面26中。
沿径向与安全壳10的中心纵轴B有距离地布置的凹槽31在径向上一直延伸到边沿区30附近或甚至到达该边沿区。
如图2所示，凹槽底32在一个平面内延伸，该平面基本上平行于对应于从圆顶区29至边沿区30的过渡部的平面。尤其是，安全壳10的内壁34在凹槽底32区域内基本上处于与从圆顶区29至边沿区30的过渡部一样的垂直于中心纵轴B的假想平面内。或者如图4所示，安全壳10的凹槽底32可以平行于圆顶区29延伸地构成。凹槽底32的一部分此时一直延伸至一个垂直于中心纵轴B延伸的平面，该平面位于边沿区30内。如图1所示，在凹槽底32区域中，安全壳10的内壁34至该内转子17的朝向安全壳10底面26的端面35的最大距离X约为20mm。在凹槽底32区域内，安全壳10内壁34距内转子17的端面35的最大距离X最好约为10mm。
在圆顶区29和凹槽壁33之间的过渡部相比于从凹槽壁33至各自凹槽底32的过渡部具有较大的半径。
如图1-4所示的凹槽31具有基本呈露天大型运动场的几何形状。或者，它们可以具有任何其它的几何形状。这些凹槽31例如可以是棱柱形、长方体形、球形的或者由这种平截形状或其组合形式构成，或者如图5所示具有朝向内转子方向隆起的凹槽底32。
附图标记列表
1泵装置；2泵体；3液压装置壳体；4壳盖；5轴承座罩；6轴承座；7轴承盖；8入口；9出口；10安全壳；11内腔；12腔室；13叶轮轴；13a轴部段；13b轴部段；14流体腔；15开口和中心纵轴；16叶轮；17内转子和中心纵轴；18磁体；19轴承机构；20驱动轴；21球轴承；22球轴承；23磁体；24外转子；25主体；26底面；27连接法兰；28孔；29圆顶区；30边沿区；31凹槽；31a凹槽内边缘；31b凹槽外边缘；32凹槽底；33凹槽壁；34内壁；35内转子端面；A转轴；B中心纵轴；ris安全壳内半径ris；ASa凹槽外边缘与中心纵轴的距离；ASi凹槽内边缘与中心纵轴的距离。
Claims (12)
1.一种磁耦合泵装置，具有由该磁耦合泵装置的泵体构成的内腔、带有中心纵轴的且相对于由该泵体构成的内腔气密密封由其包围的腔室的安全壳、能被驱动绕转轴转动的叶轮轴、设置在该叶轮轴的一端上的叶轮、设置在该叶轮轴的另一端上的内转子和设置在驱动轴上且与该内转子合作的外转子，其中该安全壳具有包括至少一个突入该腔室中的凹槽的底面，其特征是，所述至少一个凹槽(31)与该安全壳(10)的中心纵轴(B)有径向距离地布置，其中该安全壳(10)的内半径(ris)与凹槽外边缘(31b)至该安全壳(10)的中心纵轴(B)的距离(Asa)之比在1.3至1.6的范围内。
2.根据权利要求1的磁耦合泵装置，其特征是，该安全壳(10)的内半径(ris)与凹槽外边缘(31b)至该安全壳(10)的中心纵轴(B)的距离(Asa)之比在1.38至1.57的范围内。
3.根据权利要求1或2的磁耦合泵装置，其特征是，所述至少一个凹槽(31)的凹槽内边缘(31a)至该安全壳(10)的中心纵轴(B)的距离由公式1/7*安全壳内半径Y得到，其中Y在1.14至1.17的范围内。
4.根据权利要求1或2的磁耦合泵装置，其特征是，该底面(26)通过基本呈部分球形的圆顶区(29)和形成在主体(25)和圆顶区(29)之间的过渡区的边沿区(30)构成。
5.根据权利要求4的磁耦合泵装置，其特征是，所述至少一个凹槽(31)具有凹槽底(32)和凹槽壁(33)，其中该凹槽底(32)在一个平面内延伸，该平面基本上平行于从该圆顶区(29)至该边沿区(30)的过渡部所处的平面。
6.根据权利要求5的磁耦合泵装置，其特征是，该安全壳(10)的内壁(34)在该凹槽底(32)的区域内基本上位于与从该圆顶区(29)至该边沿区(30)的过渡部一样的平面内。
7.根据权利要求4的磁耦合泵装置，其特征是，所述至少一个凹槽(31)具有凹槽底(32)，该凹槽底(32)平行于该圆顶区(29)延伸地构成。
8.根据权利要求5的磁耦合泵装置，其特征是，在该凹槽底(32)的区域内，该安全壳(10)的内壁(34)距该内转子(17)的端面(35)的最大距离(X)为20mm。
9.根据权利要求5的磁耦合泵装置，其特征是，在该凹槽底(32)的区域内，该安全壳(10)的内壁(34)距该内转子(17)的端面(35)的最大距离(X)为10mm。
10.根据权利要求5的磁耦合泵装置，其特征是，在该圆顶区(29)和凹槽壁(33)之间的过渡部相比于从该凹槽壁(33)至各自凹槽底(32)的过渡部具有更大的半径。
11.根据权利要求4的磁耦合泵装置，其特征是，所述至少一个凹槽(31)在径向上一直延伸到该边沿区(30)附近，或到达该边沿区。
12.一种制造根据权利要求1至11之一的磁耦合泵装置的安全壳的方法，其特征是，该安全壳(10)借助深冲方法或借助铸造方法来制造，其中，在该底面(26)内产生至少一个凹槽(31)，该凹槽与该安全壳(10)的中心纵轴(B)有径向距离地布置。
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