CN1653269A - 多级泵,特别是潜水型的多级泵 - Google Patents

Abstract

一种多级泵，特别是潜水型多级泵，包括：一个外部管状外套(2)，该外套确定一个纵轴(L)；多个接邻的级(3)，各级液压的串联在一起，并可滑动的插入所述管状外套(2)内；一个主轴(4)，该轴与所述纵轴(L)同轴。每个级具有至少一个与所述主轴(4)相配合的叶轮(5)和扩散管(6)，用于将电马达连接到所述主轴(4)的装置(24)；以及分别被轴向的锁紧于所述多个级(3)的上游和下游的入口元件(7)和出口元件(8)。所述入口元件(7)和出口元件(8)通过大致横向的连接件(9)被可拆卸的固定在接近所述外套(2)的纵轴两端的位置，所述连接件(9)可从所述外套(2)的外部拆卸。出口元件(8)包括管状部分(14)，该部分具有孔(13)，用于插入所述约束件(10)以及将止逆阀(15)罩在其内部。

Description

多级泵，特别是潜水型的多级泵

技术领域

本发明应用于电潜水泵(immersion pump)领域，特别涉及一种如权利要求1前序部分所述的多级泵。

背景技术

潜水泵主要用于从相对较深的地方向上取水，因此，必须具有一个高的水头(high head)。这一目标已通过具有多个串联起来的级(stage)的泵而实现。由现有技术可知，这种类型的泵通常包括一个止逆(non-return)阀、一个连接马达组的元件、一个管状外套，外套内部是被液压地串联设置的各级，各级相互叠放在一起。每个独立的级包括至少一个叶轮和一个扩散管。这些堆叠在相互的顶端的各级必须被固定在外套上，而这一技术问题可以通过许多不同的方法实现。

其中一种解决该问题的办法在美国专利第2687128号和英国专利第GB211848号的文件中公开。这种办法包括：在管状外套内部处形成内螺纹，螺纹一直成形到接近纵向末端的位置。还包括具有大致的扁圆形或圆形形状的螺纹法兰，这些法兰装配到上述内螺纹中，将由各级构成的整个总成连接在一起。

上述方法的主要缺点包括：制造螺纹所造成的高成本以及所需的很小的尺寸公差。而且，其组装和拆卸的步骤都十分费力，甚至会由于出现咬死的情况而变得极为困难。

第二种将泵的各级连接固定到一起的解决方法在美国专利第3487432号以及德国专利号第9407942U号的文件中公开。这种办法包括：使用多个外部连杆，以施加压缩力，以保证每级总成位于正确的位置。所述外部连杆可以被设置成同时保证马达支撑也被连接与泵的主体上的方式。

然而这种方法也具有多个不能避免的缺点。实际上，外部连杆构成了附加的空间，使得这些泵在插入狭长的空间时特别容易出现问题。而且，外部连杆由于具有相当的长度，所以在泵的运输或装配过程中很容易发生变形。

欧洲专利第0267445号公开了一种多级泵，其中，每级总成通过轴承和定心元件固定在位置上，所述定心元件沿径向向管状外套的内侧突出。这些轴承和定心元件在设置于出口侧时与挤压腔结合，在设置于入口侧时，与锁板结合。

这种方法利于各级以及出口止逆阀的组装，但是却具有下述缺点，那就是在止逆阀拆卸后造成各级在轴向的自由移动。因此就必须在止逆阀拆卸后重新将各级定位。而且，轴承和定心元件的形态为，流体在止逆阀上施加的推力，位于所述阀的上端，被转移到各级上去，从而削弱了它们的工作寿命。

发明内容

本发明的一个大体的目标就是提供一种消除了上述诸多缺点的、易于使用的、在制造成本方面也具有优势的多级泵。

本发明的主要目标是提供一种多级泵，该泵易于组装和拆卸，其主要组件和易于磨损的组件可以轻松快捷的更换。

本发明的另一个目标是提供一种多级泵，该泵由可极为便利的组装和更换的组件构成，而且这些组件具有高机械强度。

本发明的另一个特殊的目标是提供一种多级泵，该泵在相当长的一段时间内是可靠的，能够保持最优的机械性能。

本发明的另一个目标是提供一种多级泵，该泵在水头部分具有优良的性能并限制损失，尤其是止逆阀的损失。

这些目标，以及其它的将下文中显得更加清楚目标，通过按照权利要求1所述的多级泵而实现。该泵，特别是一种潜水装置，包括一个管状外套，该外套确定一个纵轴，多个相邻的级，所述级可滑动的插入管状外套内部，一个主轴，该主轴与所述纵轴同轴，每个级都具有至少一个与主轴相配合的叶轮、一个扩散管、用于连接电动马达的装置、以及分别安装在各级的上游和下游端以将各级预压并轴向锁紧的入口元件和出口元件，其中，所述入口和入口元件是通过大致的横向连接件可拆卸的固定在外套的纵轴末端附近的，其中所述横向连接件可以从外套的外部拆卸。出口元件包括一个中空管状部分，该部分内罩有止逆阀，所述止逆阀滑动的插入，使其可以轴向的向外拔出。

由于其特定的结构，使得能够轻松的在管状外套中组装各级，也使得该泵以及泵中各级的的拆卸十分方便。而且，位于出口侧的止逆阀，可以从其座上方便的拔出。阀的拆卸也不会对管状外套内叠放的各级产生任何影响，各级仍会锁紧在各自的正确位置。所述的这项特定特征，使得不必在从管状外套内拔出阀后为各级重新定位，从而减少了更换阀所需要的时间。

而且，流体施加在止逆阀上的推力，例如形成的水锤效应，被转移到出口元件上，而没有直接施加到各级上，从而减少了各级承受的压力。

优选的，入口元件包括一个具有入口开口的入口法兰，该法兰可拆卸的与一个环形内表面配合。该环形内表面可以插入管状外套内并与各级之中的最后一级相接触，而且该环形内表面还具有用于固定到所述外套上的孔。

这种特定的结构允许入口法兰可拆卸，只留下环状内表面连接在管状外套上。这种结构的直接优点就是，不同的马达可以通过简单的操作安装在同一个泵上，仅仅需要更换将马达连接在泵上的入口法兰和与轴连接的联轴器就可以了。

附图说明

通过下面详细描述的按照本发明的非唯一的优选实施例，读者可以更见清楚的理解本发明的其他特点和优势，该非限制例子将通过结合附图来说明：

附图1为沿着一纵轴平面的部分截面图，图示了按照本发明的泵的总成；

附图2为沿着图1中II-II线所表示的一个横断面的截面图，图示了按照本发明的泵；

附图3图示了按照本发明的泵的一部分的截面图；

附图4为截面图，图示了图3所示部分的放大后的细节；

附图5图示了按照本发明的泵的一部分的截面视图；

附图6为截面图，图示了图5所示部分的放大后的细节；

附图7为截面图，图示了按照本发明的泵的放大后的细节。

具体实施方式

下面将结合上面提及的附图描述按照本发明的多级泵，泵的整体以附图标记1表示，该泵可以用于特别是潜入由淤泥，砂和其他悬浮物组成的流体中。

泵1，由确定了纵轴L的外部管状外套2，多个液压式的串联排列、并可滑动的嵌入外部管状套2中的邻近各级3，和与径向轴长L同轴的主轴4组成。

每一级3由固定在主轴4上的叶轮5，引导流体进入下一级的入口并通过简便的方式更改流体的速度矢量的扩散管6组成。

入口元件7和出口元件8被分别的设置在级3的上游和下游用来锁紧各级和并对它们施加轴向的预应力。所述的进口7和出口元件8通过大致为横向的连接件9被可拆卸的固定在管状套的两端接近于其纵轴两端的位置，该连接件9可以从外套2外面进行拆卸。这样，就可以直接从外部拆卸这些连接元件9，没必要先分解其他部分。

横向连接元件9可以由环形约束元件10组成，该环形约束元件精确安装嵌入通孔12和入口元件7和出口元件8上与之相应的孔13中。这些约束元件10通过锁紧螺母11固定。便利的，所述孔13具有等距的倾斜(angularly equidistant)，使其可以均匀的沿着入口元件7和出口元件8的外侧分布。

出口元件8包括一个管状部分14，在该部分上大约一半的位置上具有孔13，该部分通过约束元件10和锁紧螺丝11被固定在外套2上。管状部分14具有中空的内侧，其内侧可以罩住止逆阀15。止逆阀15可滑动的插入管状部分14的内部，也可以被轴向的拔出。

管状部分14的内部具有环形槽16，该槽在止逆阀15完全插入时抵住该阀。当止逆阀15位于该位置时，把弹性锁紧环17插入管状部分14的内部环形座18上就可以将阀锁紧。

管状部分14的低端侧具有将级3锁紧于其位置的功能，该部分的中央部分也具有容纳止逆阀15的功能，使得所述阀可以被插入和拔出，而不会与级3进行接触，也不会导致级3发生任何的轴向滑动。

入口部分7包括与环形内表面20配合的入口法兰19和套筒21。所述环形内表面20可以插入管状外套2内部，并且具有通过径向约束件10和锁紧螺丝11进行的用于固定的孔13。

套筒21位于环形内表面20和外套2之间，在其纵向的一端，与各级3中的第一级相接触，在其纵向的另一端，与入口法兰19相接触。

开口22位于套筒21的一侧的表面，所述开口具有的尺寸，使得约束元件10可以经过套筒21，而且即使是在约束元件10插入之后，所述套筒21可以相对于泵1的长度进行某一限定量的纵向移动。

入口法兰19包括入口23和用于连接电马达(未示出)的装置24。而且，该入口法兰19通过多个轴向螺丝25可拆卸的固定在环形内表面20上，这些螺丝可以由外侧拆卸。

级3的正确轴向位置由径向约束元件10和环形内表面20保证，并且与轴向螺丝25以及入口法兰19的类型与存在与否无关。

轴向螺丝25，一旦拧紧，使得入口法兰19对套筒21时间轴向推力，而套筒则将该力顺序施加到级3上，并对各级施加预应力。入口法兰19所施加在各级3上的推力不会改变所述各级的正确位置。

如果必须要拆卸径向约束件10的话，必须首先通过放松轴向螺丝25卸掉对各级3所施加的预应力。从而，入口法兰19和连接于其上的马达就可以从环形内表面20上拆卸，而不需要拆卸所述内表面。这样，即使在入口法兰19拆卸或更换的情况下，插入管状外套2之中的各级3仍然保持锁紧。到那时，再通过轴向螺丝25来组装适当的入口法兰19，各级的最优预应力就会自动的恢复。

用于连接电马达的装置24包括入口法兰19上的一个连接部分26，该连接部分具有多个轴向孔27，用做连接螺丝28的通道，所述连接螺丝可以被固定到马达的反向折边(counter flange)上(未示出)。

便利的，马达轴通过联轴器29被连接在主轴4上。该联轴器29通过键30刚性连接在主轴4上，该键通过一个结合销锁紧，并且可以进行拆卸和更换，以允许连接不同尺寸的马达轴。

各级3中的每一级都包括叶轮5的磨损环32，该环可以手动的拆卸而不需要借助脱离器(extractor)或者其他特定的工具。

每级的磨损环32通过一个与扩散管6相配合的环形座33被保持在正确的位置，一个弹性预紧件34位于所述级和邻近的级之间。该弹性预紧件34具有锥形末端部分35和一个具有两种不同功能的连接端36。锥形部分35的连接动作将环安装在正确的位置，而且与上述环形座33一起制造了一个磨损环32的外壳。所述连接部分36具有的形状使其可以导引流出的流体从叶轮5流向各个扩散管6。

操作时，当需要更换止逆阀15时，锁紧环17被拆卸，然后将阀轴向的拔出；新的止逆阀15仍然轴向的插入管状部分14中，直到其抵住环形槽16；最后，重新将锁紧环17安装到管状部分上与其相配合的内环座18上。

当需要拆卸马达时，能够拧掉连接螺丝28然后从连接部分26上拆卸马达。

然而，如果需要在相同的泵1上使用具有不同反向折边的马达时，那么就需要撤销轴向螺丝25，然后从环形内表面20上拆除入口法兰19，并随意选择轴联轴器29。之后，组装一个适于具有新尺寸的反向折边的马达的具有连接部分26的入口法兰19。这样，能够使具有不同径向尺寸，如6”，8”，10”，的水下马达与同一个泵1配合。

当延长泵1在高浓度研磨物质(沙或淤泥)之中的操作后，磨损环32必须经常的更换。为了这一目的，必须松下轴向螺丝25，去除径向预紧件10和经过外套2上的孔12的锁紧螺丝11，然后拆卸管状部分14。在这一操作之后，能够从外套中拔出堆叠的各级，手动更换磨损环32，而不需要借助任何设备。

通过上文所述，可以清楚的理解，按照本发明的上述泵达到了预定的目标，尤其是应用于本发明泵中的止逆阀、入口法兰、磨损环更换频率的大幅下降。在实际应用中，阀和入口法兰的拆卸不会对堆叠在管状外套内的各级产生任何影响，各级仍然保持于其正确位置。

而且，本发明还具有下述优点，那就是在拆卸和更换入口法兰和联轴器之后，具有不同尺寸的马达可以通过一个简单的操作被安装到相同的泵上，所述联轴器连接马达和泵。

本发明还有一个额外的优点就是对内部各级的进一步保护。在实际应用中，水锤所施加的短时间的机械应力从止逆阀被转移到出口元件上，消除了会内部各级的任何影响。这一设计保证了泵的工作寿命。

本发明的另一个优点是泵的维持成本大幅度的减少。在实际应用中，可以手工的更换损坏的磨损环，而不必使用特殊的工具。而且，拆卸各级的工作以及更换磨损环的工作变得十分简便，使得按照本发明的泵在成本方面具有优势。这样，就避免了需要更换整个支撑和锁紧磨损环的整个组件的问题。

按照本发明的泵还可以进行许多的改变和变形，所有这些改变都属于下面的权利要求书所表达的发明思想之内。所有的细节可以通过其它在技术上等同的元件和按照需要的不同的材料所替换，而不偏离本发明的范围。

虽然，上文中已经参照附图对泵经行了详细的描述，但是在说明书以及权利要求书中使用的附图标记都只是用来便于对本发明进行理解，而不对本发明的保护范围构成任何限制。

本申请基于2002年5月15日于意大利申请的专利申请号为VI2002A000094的专利申请的优先权，该申请的内容在此并入作为参考。

Claims (18)

1.一种多级泵(1)，特别是潜水型多级泵，包括：一个外部管状外套(2)，该外套确定一个纵轴(L)；多个接邻的级(3)，所述级可滑动的插入所述管状外套(2)内；一个主轴(4)，该轴与所述纵轴(L)同轴；每个级具有至少一个与所述主轴(4)相配合的叶轮(5)和扩散管(6)，用于将电马达连接到所述主轴(4)的装置(24)；入口元件(7)和出口元件(8)，它们分别被轴向的锁紧于所述多个级(3)的上游和下游，其中所述入口元件(7)和出口元件(8)通过大致横向的连接件(9)被可拆卸的固定在接近所述外套(2)的纵轴两端的位置，所述连接件(9)可从所述外套(2)的外部拆卸。

2.如权利要求1所述的泵，其特征在于：所述横向连接件(9)包括径向约束件(10)，该环精确的插入穿孔(12)以及入口元件(7)和出口元件(8)上与之相应的孔(13)，并通过各自的锁紧螺丝(11)固定在其位置上。

3.如权利要求2所述的泵，其特征在于：所述出口元件(8)包括管状部分(14)，该部分具有孔(13)，用于插入所述约束件(10)以及将止逆阀(15)罩在其内部。

4.如权利要求3所述的泵，其特征在于：所述止逆阀(15)被可滑动的插入所述管状部分(14)之中，使其可以轴向拔出。

5.如权利要求4所述的泵，其特征在于：所述入口元件(7)和所述出口元件(8)上的孔(13)大致等距的倾斜(equidistantangularly)。

6.如权利要求4述的泵，其特征在于：所述止逆阀(15)的被可拆卸的安装，使其抵住所述管状部分(14)的环形槽，进而防止了所述各级(3)的轴向滑动。

7.如权利要求6所述的泵，其特征在于：所述出口元件(8)包括罩在所述管状部分(14)的内环座(18)内部的弹性锁紧环(17)，使其可以将所述止逆阀(15)保持于抵住所述环形槽(16)的位置。

8.如权利要求2所述的泵，其特征在于：所述入口元件(7)包括具有入口(23)的入口法兰(19)，一个与所述多个级(3)的最后一级相接触并与所述入口法兰(19)配合的环形内表面(20)，以及套筒(21)。

9.如权利要求8所述的泵，其特征在于：所述环形内表面(20)可以插入所述管状外套(2)内，而且所述内表面具有用于与所述径向约束件(10)精确配合的孔(13)。

10.如权利要求9所述的泵，其特征在于：所述入口法兰(19)通过多个轴向螺丝(25)被可拆卸的固定在所述环状内表面(20)上，上述螺丝(25)可从外部拆卸，使得可以在保证环状内表面(20)的固定和各级(3)锁紧的状态下将法兰拆卸。

11.如权利要求10所述的泵，其特征在于：所述套筒(21)设置于所述环状内表面(20)和所述外套(2)之间，并且在纵向的一端与多个级(3)之中的第一个级相接触，在另一端与入口法兰(19)相接触。

12.如权利要求11所述的泵，其特征在于：所述套筒(21)的侧表面具有开口(22)，用于通过所述的约束件(10)，即使在所述约束件(10)插入时，所述开口也能够允许所述套筒纵向的移动。

13.如权利要求10所述的泵，其特征在于：所述用于连接电马达装置(24)包括入口法兰(19)上的连接部分(26)，其具有多个用于穿过连接螺丝(28)的轴向孔(27)，该螺丝可以固定到马达的反向折边上。

14.如权利要求13所述的泵，其特征在于：所述用于连接电马达的装置(24)包括联轴器(29)，该联轴器刚性的可拆卸的连接在所述主轴(4)上。

15.如权利要求14所述的泵，其特征在于：所述联轴器(29)通过键(30)连接在主轴(4)上，所述键是通过结合销(31)固定于其位置，这样在使用具有不同尺寸的马达轴时，可以进行拆卸和更换。

16.如权利要求2所述的泵，其特征在于：所述各级(3)中每个级都包括一个所述叶轮(5)的磨损环(32)，该环可以不借助脱离器和其它特殊工具的帮助手工拆卸。

17.如权利要求16所述的泵，其特征在于：所述各级的磨损环(32)通过与所述扩散管(6)相配合的环形座(33)被保持于正确的位置，一个弹性的预紧件(34)位于所述级及其相邻的级之间。

18.如权利要求17所述的泵，其特征在于：所述弹性预紧件(34)具有锥形末端部分(35)，该部分与环形座(33)轴向的确定了磨损环(32)的外罩，还包括一个第二连接端部分(36)，该段具有便利的形状，使其可以将流体从叶轮(5)处引导到各个扩散管(6)。

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