CN107407283A - 自吸式泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自吸式泵(1)，该自吸式泵具有壳体(9)、入口(4)和出口(5)并且具有带有第一泵区段(17)的第一叶轮(15)和带有第二泵区段(19)的第二叶轮(16)以及设置在各泵区段(17、19)之间的轴区段(25)，所述第一泵区段布置在第一室(18)中，所述第二泵区段布置在第二室(20)中，所述轴区段(25)包括轴端部(26)并且贯穿壳体壁(23)的开口(24)。为了改善泵(1)的净正吸头而提出，所述轴区段(25)在收缩部(27)与轴端部(26)之间从轴端部(26)朝向收缩部(27)逐渐变细地成型并且第一叶轮(15)和轴区段(25)在收缩部(27)与第一泵区段(17)之间具有平滑轮廓。

Description

自吸式泵
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的自吸式泵。
背景技术
自吸式泵在现有技术中是已知的并且近几年来成功地应用在过程工业中。过程工业在此尤其是指饮料工艺、食品工艺、医药和生物化学。
这样的泵例如构造为自吸式旋转泵。在这样的旋转泵的入口和出口之间可以设有第一室和第二室，在所述第一室和第二室中分别布置有一个叶轮。每个叶轮是一个泵级的一部分，其中，处于入口附近的泵级产生自吸特性。
在EP1191228A2中提出一种这种类型的自吸式旋转泵。在DE102007032228A1中示出另一种自吸式旋转泵。
这两种旋转泵除了旋转泵级之外还具有液环泵级，该液环泵级直接从旋转泵的入口吸取要泵送的流体。借助液环泵级能产生负压，该负压从连接到入口上的管路中抽吸流体。
导回管路将旋转泵级的过压区域与液环泵级的入口连接。由此确保液体存储，液体存储在起动旋转泵时对于产生液环是必要的。
旋转泵级的叶轮经由轴区段与液环泵级的叶轮连接，该轴区段贯穿壳体壁的开口。在两种情况下，轴区段直至其面向旋转泵的叶轮的轴端部为止构造为柱状的。
这样的自吸式旋转泵的重要特征值是NPSH值。在此，NPSH代表“净正吸头(NetPositive Suction Head)”并且通常与术语“维持压力水平”是等同的。借助该特征值表明：在泵的入口处要泵送的流体超过该流体的汽化压力的什么样的过压存在才能避免在泵内部的空穴现象。该压力增高必须在制造设备中产生。因此致力于具有尽可能小的NPSH值的泵。
发明内容
因此，本发明的任务是，提出一种具有改善的维持压力水平的自吸式泵。
该任务通过具有权利要求1的特征的泵来解决。从属权利要求2至12给出本发明有利的进一步扩展方案。
所述自吸式泵具有带有入口和出口的壳体。第一叶轮具有布置在第一室中的第一泵区段。第二叶轮具有布置在第二室中的第二泵区段。在各泵区段之间设有轴区段，该轴区段包括轴端部并且贯穿壳体壁的开口。通过如下方式改善要泵送的流体、尤其是具有气体成分的液体沿着轴区段的流动，即，轴区段在收缩部与轴端部之间从轴端部朝向收缩部逐渐变细地成型并且第一叶轮和轴区段在收缩部与第一泵区段之间具有平滑轮廓(Verlauf)。
平滑轮廓在本文的意义上是轴区段和叶轮的表面形状，在该表面形状中这样构造阶梯、转折部或凸起等结构并且尽可能减少其数量，使得在流过的流体中的旋涡减小至最低限度或者减少至不再可识别的范围内。
所述泵的该构造改善在各泵区段之间的流动状况。通过轴区段的逐渐变细来减小狭窄部位上的流动阻力。通过增大的横截面来减小在轴区段的区域中的流动速度，由此减少静压损失。所述平滑轮廓降低旋涡危险。两者共同引起降低出现空穴现象的危险，从而需要较小的超压。因此，所述泵的NPSH值相对于现有技术得到改善。该实现的优点胜过在第二叶轮的稳定性方面的缺点，该缺点由于所述收缩部而产生并且该缺点首先阻碍轴收缩的构思。
当轴区段的最细部位布置在第二室中时，在各轴区段之间的流动路径得以改善。
按照一种进一步扩展方案提出，将轴区段的最细部位布置在所述开口中。由此产生用于流体的较大通过横截面，从而大量流体能够以减小的流动速度和强烈减少的旋涡数量在各泵级之间流动。
当第一叶轮和第二叶轮按照另一种进一步扩展方案被悬伸地支承时，所述泵具有结构简单的驱动装置。
根据另一种进一步扩展方案规定，轴区段构造在第二叶轮上。由此作为附加优点得到泵的简单制造以及得到产生自吸式泵和非自吸式泵的模块化系统的可能性，在该模块化系统中，不同类型具有许多相同部件。
另一种进一步扩展方案涉及叶轮的连接。据此，所述轴区段这样成型，使得该轴区段容纳支承第一叶轮的驱动轴的螺纹区段。这是一种有利的简单结构，该结构还加强在模块化系统方面的优点。
所述泵的处于本发明的范畴内的一种进一步扩展方案是：第一叶轮具有第一夹紧面，该第一夹紧面与构造在第二叶轮上的第二夹紧面配合作用，并且经由这些夹紧面将夹紧力引入到第一叶轮中，以便将第一叶轮夹紧在构造在支承第一叶轮的驱动轴上的截锥部上。这是一种简单的成本低廉的结构，该结构同时有利地引起所述两个叶轮的固定。
根据下一种进一步扩展方案提出，第二叶轮包括螺纹状地布置在柱体上的叶片。这意味着第二叶轮的简单且成本低廉的制造，例如根据DE202004013752U1。
当所述叶片在其面向轴区段的端部上具有延长部时，具有所述至少一个螺纹状的叶片的泵级能够在其泵送作用方面附加地得以改善。
对于上述提及的在卫生至无菌领域中的应用有利的是，这样构造所述泵，使得第一叶轮是常规吸入式(normalsaugende)离心泵的一部分。
同样在所述应用方面并且恰好与离心泵级配合作用地，一种有利的实施方式是如下泵，在该泵中，第二叶轮是液环泵级的一部分。
当这样进一步扩展所述泵，即构造在第二叶轮上在面向轴区段的一侧的端面平滑地过渡到轴区段中时，在被泵送的流体中的旋涡形成有利地减少，由此同样减少空穴作用的出现。
附图说明
借助实施例及其进一步扩展方案应更详细地阐述本发明并且深入示出作用和优点。
其中：
图1示出自吸式旋转泵的透视图；
图2示出自吸式旋转泵的纵剖视图；
图3示出细节图A的剖视图；
图4示出第二叶轮的透视图。
具体实施方式
在图1中以透视图示出自吸式旋转泵1。该旋转泵1包括液环泵级2和常规吸入式离心泵3。自吸式旋转泵1的入口4被配属于液环泵级2。流体、尤其是可能混有气体的液体通过旋转泵1的入口4进入并且首先进入到液环泵级2中。接着，所述流体传递给离心泵3。从那里排出的流体通过出口5离开自吸式旋转泵1。从离心泵3分支出导回管路6。流体通过该导回管路6从旋转泵1流回到液环泵级2中并且在那里已经在起动旋转泵1时用于构成液环。
自吸式旋转泵1位于在底座7上并且具有遮盖部8，在该遮盖部下面安置有驱动和控制器件，其中，利用所述驱动和控制器件可控制自吸式旋转泵1的泵送作用。
在图2中以纵剖视图示出自吸式旋转泵1。
包括多个单部件的壳体9容纳液环泵级2和常规吸入式离心泵3。壳体9由建立与马达11的连接的灯笼体10支承。该马达11典型地构造为电动马达并且由控制电子装置12操控。马达11和控制电子装置12布置在遮盖部8下方并且由底座7支承。
马达11具有马达轴13，驱动轴14与该马达轴可脱开地并且不能相对转动地连接。该驱动轴14支承第一叶轮15和第二叶轮16。叶轮15和16借助马达轴13和驱动轴14被共同悬伸地支承并且由马达轴13的轴承可转动地支撑。
第一叶轮15是常规吸入式离心泵3的一部分并且具有第一泵区段17。该第一泵区段布置在第一室18中。在驱动轴14转动时，流体在驱动轴14的并且因此第一叶轮15的旋转轴线的区域中流入并且从第一泵区段17径向向外运动并且在那里沿周向运动且承受压力。
第二叶轮16是液环泵级2的一部分并且包括第二泵区段19。该第二泵区段19布置在第二室20中并且构成为使得在该第二室中在驱动轴14转动时产生液环，其中，该液环的对称轴线沿径向相对于驱动轴的旋转轴线错位。通过液环和相对于该液环偏心地布置的第二叶轮16，在液环泵级2内部产生负压，该负压引起通过入口3吸入流体。
在图3中放大地示出细节图A并且示出各叶轮的和两个叶轮相互连接的区域的部分区域。
驱动轴14在壳体9和灯笼体10相互连接的区域中贯穿该壳体9。在此，灯笼体10包围驱动轴14。借助滑环密封件来实现壳体9的内室相对于大气的密封。该滑环密封件包括与驱动轴14一起转动地布置的旋转滑环21。旋转滑环21与固定滑环22处于滑动接触中，该固定滑环以不一起旋转的方式被装配在壳体9中。滑环密封件的一种进一步扩展构型是根据DE20316570U1的冲洗(gespülte)构造。
第一室18与第二室20通过壳体壁23分隔开。在该壳体壁23中设有被轴区段25贯穿的开口24。
轴区段25在该示例中构造为第二叶轮26的一部分并且包括轴端部26和收缩部27。轴端部26与第一叶轮15机械接触。第一叶轮15与轴区段25之间的过渡部位借助密封件28密封。密封件28构造为线形环，该线形环在适配的轮廓中被接纳，使得在该线形环与容纳部之间不留下任何间隙。这对于卫生学上的应用是有利的，因为防止污染物沉积。
轴区段25在收缩部27与轴端部26之间从轴端部26朝向收缩部27逐渐变细地成型。轴区段25的直径从向第一叶轮15的过渡部朝向收缩部27减小。同时，第二叶轮15和轴区段25在收缩部27与第一泵区段17之间具有平滑轮廓。收缩部27连同平滑轮廓一起引起流动速度在旋转泵的该区域中均匀地分布和减小。尤其是流动速度的峰值被减小直至最大程度地被避免，在整个横截面上实现速度减小。由此减小NPSH值。
当图3中的剖切曲线是具有稳定斜率的曲线时，存在数学意义上的平滑曲线。这意味着避免转折点、阶梯或凸起，只要这在技术上是可行的。在本发明的范畴内，当密封件28具有外露区段时，也存在平滑，所述外露区段使轴区段25和第一叶轮15的表面中断并且局部以拱曲部外露。只要保持可形成主要是层状的沿轴区段25和第一叶轮15的表面的流动，则存在足够平滑的曲线。
当如在所示示例中那样第二叶轮的端面29以圆角30并且由此以平滑曲线过渡到轴区段25中时，存在流动曲线的另一改善。如果轴区段25与第二叶轮16一体式地构造，则能特别简单且平滑地制造圆角30。
轴区段在收缩部27中实现该轴区段的最细部位、优选在第二室20中和/或在壳体壁23中的开口24中实现所述最细部位。收缩部27可以如所示那样沿轴区段的纵向方向具有延伸部。由于收缩部27的该设置并且可选地由于收缩部的延伸而可能的是，在流动通过量大时开口24小地保持，从而液环泵级2和常规吸入式离心泵3的功能不受消极影响，尽管可流过的横截面积增大。
该实施例示出驱动轴14与第一叶轮15和第二叶轮16的连接，该连接非常良好地适合用于承受由悬伸的支承部产生的力并且在此能够实现高精度和相对于壳体9的小的间隙。
驱动轴14在其远离马达轴13的端部上具有截锥部31，该截锥部在柱形的螺纹区段32中结束。该螺纹区段32在形成螺纹连接的情况下被容纳在轴区段25中的螺纹中。第一叶轮15具有第一夹紧面33，该第一夹紧面能与构造在轴区段25上的第二夹紧面34机械接触。在螺纹区段32参与下的螺纹连接的建立引起夹紧力，所述夹紧力从第二叶轮16经由第一夹紧面33和第二夹紧面34引入到第一叶轮15中，并且所述夹紧力引起到截锥部32上的夹紧。
第二叶轮具有柱体35作为基体。在该柱体上设有螺纹状环绕的至少一个叶片36。该叶片36用于产生并且维持在第二室20中的液环以及用于螺旋状地将气相输送通过第二室20。所述至少一个叶片36形成第二泵区段19。所述叶片在其端部上具有沿轴向方向突出于端面29的延长部37。该延长部环绕在叶片36的所述端部与壳体壁23之间产生的并且在那里改善液环形成的间隙。
图4示出第二叶轮16的透视图。第二叶轮16在该图中具有三个叶片36并且每个叶片在其端部上具有沿轴向方向定向的延长部37。这些延长部37不仅设置在面向入口4那侧，而且设置在轴区段25那侧。利用端面板38封闭的柱体35具有带有布置的扳手面的拉出部39，第二叶轮16能利用该拉出部被拧到螺纹区段32上。
附图标记列表
1 自吸式旋转泵
2 液环泵级
3 常规吸入式离心泵
4 入口
5 出口
6 导回管路
7 底座
8 遮盖部
9 壳体
10 灯笼体
11 马达
12 控制电子装置
13 马达轴
14 驱动轴
15 第一叶轮
16 第二叶轮
17 第一泵区段
18 第一室
19 第二泵区段
20 第二室
21 旋转滑环
22 固定滑环
23 壳体壁
24 开口
25 轴区段
26 轴端部
27 收缩部
28 轴密封件
29 端面
30 圆角
31 截锥部
32 螺纹区段
33 第一夹紧面
34 第二夹紧面
35 柱体
36 叶片
37 延长部
38 端面板
39 引出部
A 细节图

Claims (12)

1.自吸式泵(1)，所述自吸式泵具有壳体(9)、入口(4)和出口(5)，并且所述自吸式泵具有带有第一泵区段(17)的第一叶轮(15)和带有第二泵区段(19)的第二叶轮(16)以及设置在各泵区段(17、19)之间的轴区段(25)，所述第一泵区段布置在第一室(18)中，所述第二泵区段布置在第二室(20)中，所述轴区段(25)包括轴端部(26)并且贯穿壳体壁(23)的开口(24)，其特征在于，所述轴区段(25)在收缩部(27)与轴端部(26)之间从轴端部(26)朝向收缩部(27)逐渐变细地成型并且第一叶轮(15)和轴区段(25)在收缩部(27)与第一泵区段(17)之间具有平滑轮廓。
2.根据权利要求1所述的泵，其特征在于，所述轴区段(25)的最细部位布置在第二室(20)中。
3.根据权利要求1所述的泵，其特征在于，所述轴区段(25)的最细部位布置在开口(24)中。
4.根据上述权利要求之一所述的泵，其特征在于，第一叶轮(25)和第二叶轮(26)被共同悬伸地支承。
5.根据上述权利要求之一所述的泵，其特征在于，所述轴区段(25)构造在第二叶轮(16)上。
6.根据上述权利要求之一所述的泵，其特征在于，所述轴区段(25)容纳支承第一叶轮(15)的驱动轴(14)的螺纹区段(32)。
7.根据上述权利要求之一所述的泵，其特征在于，第一叶轮(15)具有第一夹紧面(33)，所述第一夹紧面与构造在第二叶轮(16)上的第二夹紧面(34)配合作用，并且夹紧力经由这些夹紧面(33、34)引入到第一叶轮(15)中，以便将第一叶轮(15)夹紧在截锥部(31)上，所述截锥部构造在支承第一叶轮(15)的驱动轴(14)上。
8.根据上述权利要求之一所述的泵，其特征在于，第二叶轮(16)包括螺纹状地布置在柱体(35)上的叶片(36)。
9.根据权利要求8所述的泵，其特征在于，所述叶片(36)在其面向轴区段(25)的端部上具有延长部(37)。
10.根据上述权利要求之一所述的泵，其特征在于，第一叶轮(15)是常规吸入式离心泵的一部分。
11.根据上述权利要求之一所述的泵，其特征在于，第二叶轮(16)是液环泵级的一部分。
12.根据上述权利要求之一所述的泵，其特征在于，在第二叶轮(16)上在面向轴区段(25)的一侧上构造的端面(29)平滑地过渡到轴区段(25)中。
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