CN111954764A - 用于流体泵的泵壳体装置和流体泵 - Google Patents

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Abstract

一种用于流体泵的泵壳体装置，包括后壁元件(5)，所述后壁元件(5)包括被转向叶轮(1)的后表面(5b)。后壁元件包括开口(7)，开口(7)限定了沿着纵向中心轴线(x)的圆柱形表面(7a)。开口接收叶轮的旋转驱动轴(2)。静态密封元件(10)具有平面密封表面(10a)，平面密封表面(10a)抵靠旋转密封元件(11)的平面密封表面(11)来密封，旋转密封元件(11)安装到驱动轴并与驱动轴一起旋转。静态密封元件的平面密封表面背离后表面。一个或更多个凹槽(20)延伸穿过后壁元件并穿过后表面和圆柱形表面。每个凹槽具有从后表面延伸到圆柱形表面的底线。

Description

用于流体泵的泵壳体装置和流体泵
技术领域
本发明总体上涉及流体泵技术领域，尤其是涉及用于对卫生要求高或甚至非常高的食品工业等的流体泵。
更具体地，本发明涉及一种用于传输流体的流体泵用的泵壳体装置，包括：
后壁元件，所述后壁元件包括后表面，所述后表面被配置成被转向所述流体泵的叶轮，其中，所述后壁元件包括开口，所述开口限定圆柱形表面并沿纵向中心轴线延伸，并且其中，所述开口被配置成接收所述叶轮的驱动轴以使所述叶轮围绕所述纵向中心轴线旋转，以及
静态密封元件，所述静态密封元件具有平面密封表面，所述静态密封元件的平面密封表面被配置成抵靠旋转密封元件的平面密封表面来密封，所述旋转密封元件被配置成安装到所述驱动轴并且与所述驱动轴一起围绕所述纵向中心轴线旋转。
本发明还涉及一种流体泵。
背景技术
用于食品工业等的流体泵的一个问题是，食品、微生物和其它颗粒可能聚集在流体泵的各种空腔和凹部中，尤其是在静态密封元件和旋转被定位的区域和/或在穿过泵壳体后壁的开口处。如果没有被适当地移除，这种聚集物可能污染由流体泵输送的流体。
US 2004/0136826公开了一种流体泵，其包括用于在静态密封件附近冷却和/或冲洗的设备。在一个实施例中，在泵壳体的大致平坦表面上限定开放流道流体通道。具有大致平坦的背板的离心转子在壳体的表面附近旋转。流体通道适于并被配置成具有通路，所述通路包括平行于旋转方向的方向分量，使得来自旋转背板的流体阻力在通道内引起流动。出口的通道可以被定位成使得离开通道的流体至少部分地与密封件和/或密封壳体相切。
US 2005/0147491公开了一种离心泵，该离心泵具有泵壳和被设置在泵壳内的可旋转的叶轮。在泵壳的后壁内限定有中心孔，以便于将叶轮驱动轴连接到叶轮。驱动轴密封件被设置在中心孔内，以将叶轮驱动轴密封到泵壳。至少一个或多个凹槽被限定在泵壳的后壁中，以将液体运送到驱动轴密封件并且运送来自驱动轴密封件的液体。一个或更多个径向脊部被设置在叶轮的后侧上，以促使液体在凹槽内流向驱动轴密封件和从驱动轴密封件流出，以连续地洗掉密封件周围的沉淀物并冷却密封件。
发明内容
本发明的目的是克服上述缺点。特别地，目的是改善流体泵的卫生特性，并改善流体泵中的空腔和凹部中的流体流动，所述空腔和凹部在静态密封元件和旋转密封元件的区域中。
该目的通过初始限定的泵壳体装置来实现，其特征在于，静态密封元件的平面密封表面背离后表面，并且一个或更多个凹槽延伸穿过后壁元件并穿过所述后表面和圆柱形表面，其中所述一个或更多个凹槽中的每一个具有从所述后表面延伸到所述圆柱形表面的底线。
所述一个或更多个凹槽可以使得所述后壁元件容易地安装和拆卸，所述一个或更多个凹槽有助于改进流体流到包括形成在静态密封元件和驱动轴/叶轮之间的间隙的区域和流出包括形成在静态密封元件和驱动轴/叶轮之间的间隙的区域。从所述后表面延伸到所述圆柱形表面的每个凹槽引导流体向外流向所述泵壳体和所述叶轮。
通过将所述静态密封元件的平面密封表面布置成背离所述后表面，即所述静态密封元件被提供在叶轮和旋转密封元件之间，与上述现有技术中所示的所谓内部密封-外部加压布置相比，获得了所谓的外部密封-内部加压布置。所要求保护的布置的优点在于，用于密封的空腔可以位于小的直径上，这导致效率提高以及从高压到低压的更少回流。通过所要求保护的布置，获得了所述平面密封表面的可靠润滑，因为少量的被泵送的旋转流体可以借助于离心力存在于所述平面密封表面之间。然而，所要求保护的布置更难保持清洁，但该清洁问题通过限定的一个或更多个凹槽来解决。
根据本发明的实施例，所述一个或更多个凹槽中的每一个相对于由所述叶轮引起旋转的流体具有在所述后表面处的所述上游边缘和在所述后表面处的所述下游边缘。低压可在所述上游边缘处形成，并且高压可在所述下游边缘处形成。该压差可引起和促进凹槽中的流体流动。
根据本发明的实施例，所述底线相对于纵向中心轴线形成倾斜角，其中所述倾斜角可以是至少20°且最多70°，尤其是沿着其从所述后表面到所述圆柱形表面的长度。所述倾斜角可以优选地为至少30°，更优选地为至少40°。所述倾斜角可以优选地为最多60°，并且更优选地为最多50°。例如，所述倾斜角可以是45°或接近45°。
根据本发明的实施例，所述底线是直的或基本上直的，尤其是沿着其从后表面到圆柱形表面的长度。
根据本发明的另一实施例，所述底线是弯曲的，尤其是沿着其从所述后表面到所述圆柱形表面的长度。即使所述底线是弯曲的，它也可以沿着其从所述后表面到所述圆柱形表面的长度与所述纵向中心轴线形成倾斜角。所述底线可以是凸形弯曲的或凹形弯曲的，尤其是沿着其从所述后表面到所述圆柱形表面的长度。
根据本发明的实施例，凹槽中的每个具有所述底表面和与所述底表面邻接的两个相对的侧表面。所述上游边缘被形成于一面在一个所述侧表面与另一面在所述后表面和所述圆柱形表面之间。所述下游边缘形成于一面在另一所述侧表面与另一面在所述后表面和所述圆柱形表面之间。
根据本发明的实施例，至少当在垂直于所述底线的横截面中观察时，所述底表面是弯曲的，特别是凹形弯曲的。弯曲的底表面可以具有恒定的半径。这种底表面可以容易地例如通过铣削工具来生产。
根据本发明的实施例，相对的侧表面彼此平行。所述侧表面可以是平面。
根据本发明的实施例，所述后表面是平面或基本上平面。优选地，所述后壁元件的后表面和所述泵壳体的后壁的后表面是平面或基本上平面并且彼此对齐。
根据本发明的实施例，所述静态密封元件具有背表面，所述背表面与所述静态密封元件的平面密封表面相对，其中，所述一个或更多个凹槽终止于所述背表面和后表面之间的端部位置处。
根据本发明的实施例，所述端部位置被定位成与后表面相比更靠近背表面，以便利用所述凹槽的全部可能长度来促进流体流动。所述端部位置可以被有利地定位于所述静态密封元件的后表面。因此，所述凹槽可延伸到所述静态密封元件，尤其是延伸到所述静态密封元件的背表面。
根据本发明的实施例，当沿所述纵向中心轴线的方向观察时，所述底线径向地延伸。
根据本发明的实施例，当沿所述纵向中心轴线的方向观察时，所述底线相对于径向线倾斜。例如，所述凹槽的底线可以相对于相应的径向线沿相同的方向倾斜，或者可以相对于相应的径向线交替地正向和负向倾斜。
根据本发明的实施例，所述静态密封元件具有外圆柱形表面，所述外圆柱形表面与开口的所述圆柱形表面接合。
根据本发明的实施例，所述后壁元件包括外螺纹表面，所述外螺纹表面被配置成与螺纹孔接合，所述螺纹孔穿过所述流体泵的泵壳体的后壁。因此，所述后壁元件与所述静态密封元件一起可以容易地安装到所述泵壳体的后壁上和从所述泵壳体的后壁上拆卸。
该目的还通过初始限定的所述流体泵来实现，所述流体泵包括泵壳体、位于泵壳体中的叶轮和如上限定的泵壳体装置。
附图说明
现在将通过各种实施例的描述并参考附图更接近地说明本发明。
图1示意性地公开了流体泵的一部分的剖视图。
图2示意性地公开了根据本发明第一实施例的流体泵的泵壳体装置的后壁元件的正视图。
图3示意性地公开了后壁元件沿图2中的线III-III的剖视图。
图4示意性地公开了图2和图3中的后壁元件中的凹槽的透视正视图。
图5示意性地公开了根据本发明第二实施例的流体泵的泵壳体装置的后壁元件的正视图。
图6示意性地公开了后壁元件沿图5中的线VI-VI的剖视图。
图7示意性地公开了图2中的具有流动模式的后壁元件的透视图。
具体实施方式
图1公开了用于输送流体的流体泵的一部分。该流体泵包括安装在驱动轴2上的叶轮1，驱动轴2由驱动马达3驱动，叶轮1被提供在流体泵的泵壳体4中。图1中仅公开了泵壳体4和叶轮1的一部分，泵壳体4容纳包括后壁元件5的泵壳体装置。
泵壳体装置的后壁元件5包括后表面5b，该后表面5b被转向叶轮1的背表面1b。后表面5b是平面或基本上是平面，并且可以与泵壳体4的后壁6的后表面6b对齐。
后壁元件5包括开口7，该开口7限定了圆柱形表面7a并沿纵向中心轴线x延伸通过后壁元件5。纵向中心轴线x还形成驱动轴2的旋转轴线。开口7被配置成接收叶轮1的驱动轴2，以允许驱动轴2和叶轮1围绕纵向中心轴线x旋转。
后壁元件5包括外螺纹表面5c，该外螺纹表面5c被配置成与穿过流体泵的泵壳体4的后壁6的至少部分带螺纹的孔8接合。
静态密封元件10被附接到后壁元件5。静态密封元件10具有外圆柱形表面10c，外圆柱形表面10c优选通过冷缩配合与开口7的圆柱形表面7a接合。
旋转密封元件11安装到驱动轴2，以与驱动轴2一起围绕纵向中心轴线x旋转。
可以如图1所示，叶轮1具有圆柱形轴部分1’，圆柱形轴部分1’向后朝向驱动电机3延伸，并具有容纳驱动轴2的前端部2’的中心凹部。前端部2’可以与叶轮1的圆柱形部分1’的中心凹部螺纹接合。
圆柱形部分1’的外圆柱形表面与前端部2’后面的驱动轴2的外表面对准，如图1中可见。
在所公开的实施例中，旋转密封元件11径向地被提供在叶轮1的圆柱形部分1’的外侧。静态密封元件10具有平面密封表面10a，平面密封表面10a抵靠密封旋转密封元件11的平面密封表面11a来密封，静态密封元件10和旋转密封元件11形成机械密封。
静态密封元件10的平面密封表面10a背离后表面5b和叶轮1的背表面1b。静态密封元件10具有与平面密封表面10a相对的背表面10b。背表面10b可以与平面密封表面10a平行。
一个或更多个凹槽20(在第一实施例中为六个凹槽20)延伸穿过后壁元件5并穿过后表面5b和圆柱形表面7a。凹槽20中的每个具有底线21，该底线21从后表面5b一直延伸到圆柱形表面7a，参见图3。
底线21可与纵向中心轴线x形成倾斜角α，参见图3。倾斜角α可为至少20°，优选地为至少30°，更优选地为至少40°。倾斜角α可以为至多70°，优选地为至多60°，更优选地为至多50°。例如，倾斜角α可以是45°或接近45°。
在第一实施例中，底线21基本上是直的。
凹槽20中的每个相对于由叶轮1引起旋转的流体具有上游边缘22和下游边缘23，上游边缘22在后表面5b处，下游边缘23在后表面5b处，参见图4。
此外，凹槽20中的每个具有底表面24和两个与底表面24邻接的相对的侧表面25和26。当在垂直于底线21和纵向中心轴线x的横截面平面观察时，底表面24是凹形弯曲的，如图4示意性所示。在第一实施例中，当在被定位于后表面5a的横截面平面观察时，底表面24具有半径R。然而，底表面24可以是弯曲的或凹形弯曲的，但缺少任何恒定的半径。
相对的侧表面25和26可以彼此平行。此外，相对的侧表面25和26可以是平面或基本上平面。
凹槽20中的每个终止于后表面5b和静态密封元件10的背表面10b之间的端部位置处。在所公开的实施例中，所述端部位置被定位成与后表面5b相比更靠近背表面10b。优选地，所述端部位置可位于背表面10b处，如图1和图4所示。
在第一实施例中，当沿纵向中心轴线x的方向观察时，凹槽20的底线21径向延伸，如图2中具体示出的。换句话说，每个凹槽20的底线21，或更准确地说，底线21的延长线，与纵向中心轴线x相交。
图5和图6公开了第二实施例，第二实施例与第一实施例的不同之处在于，当沿纵向中心轴线x的方向观察时，凹槽20的底线21相对于径向线倾斜。在第二实施例中，每个凹槽20的底线21相对于相应的径向线沿相同的方向倾斜。
在第二实施例的变型中，每个第二凹槽20的底线21相对于径向线正倾斜，并且其它情况下凹槽20相对于相应的径向线负倾斜。
如图7所示，叶轮1产生沿箭头方向的旋转流动F。旋转流动F在每个凹槽20的上游边缘22产生低压，并且在下游边缘23产生高压。这种压差引起并促进了凹槽20中的流体流动，尤其是如凹槽20中用较大轴向箭头示出的向外朝向叶轮1的流动。流体可以如在凹槽20之间用较大轴向箭头示出的在间隙中向内流动，该间隙在驱动轴2或圆柱形部分1’和开口7的圆柱形表面7a之间。
向内和向外的流动确保了在静态密封元件10和旋转密封元件11与驱动轴2之间的区域的适当和有效的冲洗和清洁。
应当强调的是，凹槽20的数量可以少于六个，例如1、2、3、4或5个，或者多于六个，例如7、8、9、10个等。
本发明并不限于所公开的实施例，而是可以在所附权利要求的范围内进行变化和修改。

Claims (15)

1.一种用于输送流体的流体泵的泵壳体装置，包括：
后壁元件(5)，所述后壁元件(5)包括后表面(5b)，所述后表面(5b)被配置成被转向所述流体泵的叶轮(1)，其中所述后壁元件(5)包括开口(7)，所述开口(7)限定圆柱形表面(7a)并且沿着纵向中心轴线(x)延伸，并且其中所述开口(7)被配置成接收所述叶轮(1)的驱动轴(2)以使所述叶轮(1)围绕所述纵向中心轴线(x)旋转，以及
静态密封元件(10)，所述静态密封元件(10)具有平面密封表面(10a)，所述平面密封表面(10a)被配置成抵靠旋转密封元件(11)的平面密封表面(11)来密封，所述旋转密封元件(11)被配置成安装到所述驱动轴(2)并且与所述驱动轴(2)一起围绕所述纵向中心轴线(x)旋转，
其特征在于，
所述静态密封元件(10)的平面密封表面(10a)背离所述后表面(5b)，以及
一个或更多个凹槽(20)延伸穿过所述后壁元件(5)并穿过所述后表面(5b)和所述圆柱形表面(7a)，其中所述一个或更多个凹槽(20)中的每一个具有底线(21)，所述底线(21)从所述后表面(5b)延伸到所述圆柱形表面(7a)。
2.如权利要求1所述的泵壳体装置，其中，所述一个或更多个凹槽(20)中的每一个相对于由所述叶轮(1)引起旋转的流体具有位于所述后表面(5b)处的上游边缘(22)和位于所述后表面(5b)处的下游边缘(23)。
3.如权利要求1和2中任一项所述的泵壳体装置，其中，所述底线(21)与所述纵向中心轴线(x)形成倾斜角(α)，其中，所述倾斜角为至少20°且至多70°。
4.如权利要求1至3中任一项所述的泵壳体装置，其中，所述底线(21)基本上是直的。
5.如前述权利要求中任一项所述的泵壳体装置，其中，所述凹槽(20)中的每个具有底表面(24)和与所述底表面(24)邻接的两个相对的侧表面(25、26)。
6.如权利要求5所述的泵壳体装置，其中，所述底表面(24)至少当在垂直于所述底线(21)的横截面中观察时是弯曲的。
7.如权利要求5和6中任一项所述的泵壳体装置，其中，所述相对的侧表面(25、26)彼此平行。
8.如前述权利要求中任一项所述的泵壳体装置，其中，所述后表面(5b)基本上是平面。
9.如前述权利要求中任一项所述的泵壳体装置，其中，所述静态密封元件(10)具有背表面(10b)，所述背表面(10b)与所述静态密封元件(10)的平面密封表面(10a)相对，其中，所述一个或更多个凹槽(20)终止于所述背表面(10b)和所述后表面(5b)之间的端部位置处。
10.如权利要求9所述的泵壳体装置，其中，所述端部位置被定位成与所述后表面(5b)相比更靠近所述背表面(10b)。
11.如前述权利要求中任一项所述的泵壳体装置，其中，当沿所述纵向中心轴线(x)的方向观察时，所述底线(21)径向延伸。
12.如权利要求1至10中任一项所述的泵壳体装置，其中，当沿所述纵向中心轴线(x)的方向观察时，所述底线(21)相对于径向线倾斜。
13.如前述权利要求中任一项所述的泵壳体装置，其中，所述静态密封元件(10)具有外圆柱形表面(10c)，所述外圆柱形表面(10c)与所述开口(7)的圆柱形表面(7a)接合。
14.如前述权利要求中任一项所述的泵壳体装置，其中，所述后壁元件(5)包括外螺纹表面(5c)，所述外螺纹表面(5c)被配置成与螺纹孔(8)接合，所述螺纹孔(8)穿过所述流体泵的泵壳体(4)的后壁(6)。
15.一种流体泵，包括泵壳体(4)、位于所述泵壳体(4)中的叶轮(1)和根据前述权利要求中任一项所述的泵壳体装置。
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