CN1754047A - 振动优化的管式泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种管式泵，其运转机构和导向机构与一立式管连接，其中在立式管(9)内设有一驱动运转机构的轴(6)，该轴(6)与设置在立式管上方的驱动装置(1)相连。一多层灯笼形支架(2)将驱动装置的重力传递给一基座(3)。一已知的外部轴承元件(17)安装在立式管(9、9.1)和/或一弯管(15)上，所述立式管通入气密的弯管箱(2.3)。所述气密的弯管箱(2.3)的基座板(2.4)中装有一力传递的支座、外部轴承元件(17)的导向机构和密封机构。

Description

振动优化的管式泵

本发明涉及一种管式泵(Rohrgehusepumpe)，其运转机构和导向机构与一立式管连接，其中在立式管内设置一驱动运转机构的轴，该轴与设置在立式管上方的驱动装置相连，一多层灯笼形支架(Laterne)将驱动装置的重力传递给基座，一已知的外部轴承元件安装在立式管和/或弯管上并且立式管通入一气密的弯管箱内。

这种类型的管式泵公知在例如1989年7月出版的KSB离心泵词典第三版第262页。它们通常为单级配置并且用来输送大的流体量，其中一轴向或半轴向叶轮常用作转子。一导向机构安装在转子后面，该导向机构通入一个或多个立式管内，借助于导向机构，被输送的流体传送出去。一驱动转子的轴安装在立式管内。安装在上面的第一基座面上的多层灯笼形支架承接驱动装置的力。弯管、立式管、立式管部件和轴的重力以及悬浮管的重力被下面的第二基座面承接，所述悬浮管环绕轴并装有运转机构和导向机构。为此，放置在一交叉构件(Traverse)上的弯管入口法兰具有扩大的直径，其安装在立式管和弯管之间的过渡区域。由于所述立式管的长度的影响，轴的导向轴承的支承件安装在立式管内。

出于维护目的，管式泵设有可拆卸的运转机构(Laufzeug)。为此，移除驱动装置、灯笼形支架和必要时移除用于可调转子的机构后，整个运转机构被提升到立式管外面。这就不需要打开紧固在压力侧的泵接头上的管道。

KSB离心泵词典的第222页描述了一种管式泵的实施例，其中，用进口喷嘴来代替吸入管。在这个实施例中，管式泵是悬挂的，以在进口腔或进口箱内自由振动。由于这种自由悬挂的管式泵的长度的影响，泵的振动特性有时候会导致不利的共振，这样的共振对管式泵的运行特性产生负作用。因此，泵构件铸造成形，这样对振动具有良好的固有衰耗。

JP 62-107299描述了一种解决这种泵的振动问题的技术方案。在所述的出版物中，公开了一种所谓的多级钻孔泵。这种类型的钻孔泵设置得很长且非常细。和管式泵相比，它们只能将少的运送量传送至非常高的运送高度。图4和图5显示了已有的解决方案，其中借助于交叉构件或中间板在泵级区域设有支承件。与此不同的是提出一种改进方案，即借助于分布在泵部分周围的很多拉绳来稳定钻孔泵。为此，拉绳延长至马达灯笼形支架并固定在该处。

本发明的任务是通过非常简单的方式改善管式泵的振动特性，且降低制造成本。

这个任务的解决方案规定，设有一传递力的支座、外部轴承元件的导向机构和密封机构，它们安装在气密的弯管箱的基座板上。该解决方案将整个立式管的重力通过轴承元件以最短路径引到弯管箱的基座板中，这样提供了将包括立式管的泵部分拉出弯管箱的可能性。如果管式泵只设有一个基座面，则该基座面同时附加地一同承接驱动装置的力。外部轴承元件直接支承在弯管箱的基座板上会产生很大的优点：在一定程度上，包括驱动装置和泵的能振动的系统的限定的振动节点设在轴承元件的轴承面中。正如现有技术已知的将管式泵设在两个基座面上也是这种情况。上面的基座面承接驱动装置的力，下面的基座面承接带有立式管部件和弯管的泵部分的力，其中，对于管式泵的整个系统来说，振动节点保持在弯管箱的基座板上。

由此，对管式泵进行振动计算时，从基座板上轴承元件的轴承面开始，只有泵部分到外部轴承元件的长度和外部轴承元件上方的结构长度才被考虑。由此，包括相连的立式管部件和弯管部件的不转动的泵部分，从振动技术的观点看形成一摆动系统，而包括带有轴的转子的转动部分，从振动技术的观点看形成另一个摆动系统。对管式泵进行振动计算时，主要是这两个摆动系统需要进行数学计算。

为此设计方案规定，基座板是多层灯笼形支架的一个组件，或者基座板是集成在灯笼形支架中的气密的弯管箱的一个组件。由此，静止泵部分的摆动长度可通过合并到基座板中以简单的方式确定。转动的泵部分到承接轴向力的轴承的长度作为所述转动的泵部分的振动计算的摆动长度。

出于维护目的，驱动装置以已知的方法从灯笼形支架移出，然后，设置在弯管箱上的压力盖打开后，包括弯管、立式管、轴、转子和所有其它的装入件在内的整个泵部分也被提升到弯管箱的外面。这种方案的优点是，可以省去一长的悬挂管，先前需要该悬挂管来传递运转机构和装入件的重力。另外的优点是可减少振动组件的数目。从而振动计算比较简单同时也会更加精确。

另外一种结构方案规定，与运转机构以力传递的方式连接的轴支承在灯笼形支架内且在泵部分的压入口的上方。因此，对转动部分的振动特性进行计算时，所要考虑的长度比立式管和与之相连的泵部分的长度大。

附图显示了本发明的一个实施例，在下文中对其进行了详细描述。附图中：

图1显示了一管式泵的剖面；

图2和图3显示了泵部分的轴承结构的放大图；和

图4显示了多级结构形式的一个实施例。

图1所示的自由悬挂管式泵具有一马达1，马达1的重力和反作用力由灯笼形支架2引入基座3，基座3也承接泵部分4的力。多层结构的灯笼形支架2包括一个马达灯笼形支架2.1，该马达灯笼形支架2.1环绕轴6的轴向轴承5和轴6的联轴器7。马达灯笼形支架2.1由弯管箱2.3上的中间灯笼形支架2.2支承，弯管箱2.3以气密的方式形成在灯笼形支架2内。马达1的重力从所述弯管箱2.3的基座板2.4引入到基座3。

对那些马达1的重力太大的应用场合，马达灯笼形支架2.1也可以设置成一种所谓的推出式灯笼形支架(überstülplaterne)，这种灯笼形支架推过中间灯笼形支架2.2和弯管箱2.3，并以较大直径将两者包裹。这种推杆式灯笼形支架也将马达1的力直接在基座板2.4的平面内分散到基座3上。因此，气密的弯管箱2.3和中间灯笼形支架2.2释放了马达的重力。

引导流体的泵部分4包括两个相互连接的两个立式管9，其中轴6的轴承11借助于导向元件10支承。同时，转子12安装在立式管9内，从流动方向看，该转子位于泵部分4的开始端。在本实施例中，立式管9也部分地承担泵壳8的作用，因为泵部分4的流动导向的装入件13也安装在其中。这里，它们为导向机构，以导向叶片、导向通道或导向轮的形式转换能量。这里以半轴向结构方式显示的转子12和流动导向装入件13也可以是分开的泵壳的组件，该泵壳与立式管9相连。

由于轴6作为所示的转子12的力传递构件的这种结构，转子12的重力同样由轴6支承。转动泵部件的重力，即轴6、转子12和使用多段轴时的可能的联轴器7.1的重力由轴向轴承5承接。

泵部分4紧固在弯管箱2.3的压力盖14和基座板2.4上。从转子12通过立式管9输送的流体流过弯管15，弯管15与立式管9相连并可拆卸地安装在弯管箱2.3内。弯管15引导流体进入与之相连的管道(这里未显示出)。这种管道以水密的方式紧固在一法兰上，在图中该法兰安装在弯管箱2.4的右侧。

弯管15松动安置地安装在弯管箱2.4内。在弯管15的出口和弯管箱2.4的内径之间存在一间隙。所述的间隙使弯管15与弯管箱2.4可解除耦合，也通过简单地将泵部分4提升出来使得安装和拆卸工作简单。因为弯管箱2.3的内部是气密的结构且充满了流体，所以弯管15的出口不需要密封。

一个外部轴承元件17附着在弯管15上，不转动的泵部分或静止的泵部分的重力通过所述的外部轴承元件17传递到基座板2.4上。如果立式管9向弯管箱2.3内突出，轴承元件17也可紧固在立式管9上。所设置的位置依赖于弯管15、弯管箱2.4或邻接的立式管9的选择尺寸。

弯管箱2.3由压力盖14以气密的方式密封。一短的承载元件18将弯管15与压力盖14以力传递的方式连接。此外，所述的承载元件18作为压力盖14内的弯管15的导向机构和作为轴6穿过压力盖14的密封机构。本身已知的轴密封机构安装在压力盖14上的通过轴6的区域。为了制造简单和减少重力，泵部分4实施为焊接结构。与能缓冲振动的铸造结构相比，它具有一个优点，即所定义的振动节点形成在基座板2.4上与轴承元件17接触的区域内，所以可获得更好的振动特性。

为了拆卸泵部分4，马达1与打开的联轴器7一起从马达灯笼形支架2.1提升出来。然后，压力盖14从液密的弯管箱2.3打开。装配或拆卸的过程中，由于承载元件18紧固于弯管15，且其也作为一管元件形成，所以泵部分4的重力由压力盖14承担。相反，在装配的状态和运行过程中，不转动的泵部分的重力经由外部轴承元件17直接引导到基座板2.4上。由于轴承、轴承元件17的导向机构和密封机构的缘故，从静态的观点看，在承接力的基座板2.4的这个位置解除耦合，因此，同时形成了管式泵的振动节点。

这使得管式泵的振动计算比较容易。对整个系统的固有频率进行计算时，泵部分4至轴承元件17处的振动节点的构件长度与相应的弯管部分或立式管部分的长度以及位于振动节点上方的马达1的长度与灯笼形支架2的相应部件的长度都要考虑进去。在此，在简单的情况下，可只考虑泵部分4的摆动长度PL_P和灯笼形支架连同马达的摆动长度PL_A。确定这些摆动长度时，起点是位于外部轴承元件17和基座板2.4之间的振动节点。这里，对转动系统的振动特性，需要考虑摆动长度PL_R，其中转子12和轴向轴承5之间的距离即用于这个目的。

与已知的泵实施方案相比，这种解决方案减少了能振动的构件，因此需要考虑的固有频率的数目减少了，固有频率的计算也就比较简单。这是因为不转动的部件在基座板中的支承和省去了至今必需的、环绕轴的附加悬挂管而减少了能振动的系统部件的数目，改善了管式泵的振动特性。同时，这种泵悬挂对管式泵的整个系统形成了一个限定的振动节点。

为了实现较大强度、减少重力和改善制造，管式泵是焊接结构。这有可能成为标准化的结构形状，其中，灯笼形支架2的结构尺寸可采用不同的立式管直径。为此，设计相应的灯笼形支架2用于泵部分4的最大直径。在基座板2.4中，坐落在外部轴承元件17的区域上的开口宽度选择得足够大才可能将要通过的构件拉出，即对弯管箱来说最大的包括立式管9的整个泵部分4的构件拉出。只有另一个轴承元件17的安装对管式泵的较小的结构尺寸是必须的。所述的轴承元件17对基座板2.4上容纳轴承元件17的开口的直径与立式管9和/或弯管15的直径之差进行补偿。

图2是半剖面图，显示了轴承元件17的放大图，该轴承元件17以最短路径传递力给基座板2.4和基座3。基座板2.4有一个开口，其用于容纳轴承元件17。图2显示了一个在基座板2.4中的锥形或圆锥形的开口，以本身定心和力传递的方式坐落于该开口中的轴承元件17具有相应的轮廓。为了改善密封效果，在相邻的部件之间设置附加的密封元件19，如密封环。因而，以非常简单的方法避免了流体从弯管箱2.3流到基座板2.4区域。

图3显示了轴承元件17的变型的实施方式，该轴承元件17以角形环的方式形成。这里，以法兰形状在径向延伸的环面20负责力的传递，而定心通过一相邻的配合部分21完成，其具有小的公差。尽管这种方案制造简单，但是，装配过程中需要非常细心。这里密封元件19也起辅助密封作用。

图4显示了另一种实施方式。多级泵部分4为两级结构，相对于图1来说其具有分开的泵壳22和23，它们通过立式管9或立式管部分9.1相互连接。这里，第二泵级的泵壳8.1与弯管15通过较短的立式管部分9.1相连。在这种实施方式中，所有的直径也是这种方法选择：整个泵部分4作为一个部件可以简单地通过基座板2.4。

因而，有可能以非常简单的方式通过模块化装配使这种管式泵适应大的结构长度。需要较大输送高度的情况下的问题也可以通过在后面连接这种为打的输送量所设计的转子液压系统来解决。

泵壳、立式管或立式管部件与安装在其中的轴承之间所需的定心可通过已知的配合元件来进行。皮和元件例如是配合销，其通过机械加工将定位销放入相互指定的面，如立式管法兰面。因而，在发生可能维修轴承11的情况时，可以由标准化的构件简单快速地更换，对整个系统的振动特性没有负作用。

Claims (10)

1、一种管式泵，其运转机构和导向机构与一立式管连接，其中在立式管内设置一驱动运转机构的轴，该轴与设置在立式管上方的驱动装置相连，一多层灯笼形支架将驱动装置的重力传递给一基座，一已知的外部轴承元件安装在立式管和/或弯管上并且立式管通入一气密的弯管箱内，其特征在于，一传递力的支座、外部轴承元件(17)的导向机构和密封机构安装在气密的弯管箱(2.3)的基座板(2.4)上。

2、如权利要求1所述的管式泵，其特征在于，基座板(2.4)是多层灯笼形支架(2)的一个组件。

3、如权利要求1或2所述的管式泵，其特征在于，基座板(2.4)是集成在灯笼形支架(2)中的气密的弯管箱(2.3)的一个组件。

4、如权利要求1、2或3所述的管式泵，其特征在于，与运转机构以力传递的方式连接的轴(6)支承在灯笼形支架(2、2.1)内且在泵部分(4)的压入口上方。

5、如权利要求1至4中任一项所述的管式泵，其特征在于，对不转动的泵部分(4)进行振动计算时，一个振动节点形成在基座板(2.4)和外部轴承元件(17)之间。

6、如权利要求5所述的管式泵，其特征在于，泵部分(4)的摆动长度(PL_P)和驱动部分(1、2)的摆动长度(PL_A)从基座板(2.4)上的振动节点开始延伸。

7、如权利要求5或6所述的管式泵，其特征在于，位于基座板(2.4)内的振动节点设置在转动的泵部分(4)的一摆动长度(PL_R)内，转动的泵部分(4)由轴(6)和转子(12)形成。

8、如权利要求5、6或7所述的管式泵，其特征在于，轴向轴承(5)和下方的转子(12)之间的距离确定了转动的泵部分(4)的摆动长度(PL_R)。

9、如权利要求1至8任一项所述的管式泵，其特征在于，振动节点设置在基座板(2.4)的一个开口内。

10、如权利要求1至9中任一项所述的管式泵，其特征在于，泵部分(4)可以穿过基座板(2.4)。

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