ITPD20000163A1

ITPD20000163A1 - MULTI-STAGE PUMP STRUCTURE.

Info

Publication number: ITPD20000163A1
Application number: IT2000PD000163A
Authority: IT
Inventors: Sudhana Hem
Original assignee: Dab Pumps Spa
Priority date: 2000-06-15
Filing date: 2000-06-15
Publication date: 2001-12-15
Also published as: EP1164296A2; ITPD20000163A0; IT1315710B1; EP1164296A3

Description

“STRUTTURA DI POMPA PLURISTADIO” "MULTI-STAGE PUMP STRUCTURE"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Il presente trovato ha per oggetto la struttura di una pompa pluristadio. The present invention relates to the structure of a multi-stage pump.

Come noto, sono ormai da tempo impiegate con successo pompe pluristadio, in particolare sommerse, del tipo comprendente, in un corpo tubolare, una pluralità di diffusori alternati a giranti. As known, multi-stage pumps, in particular submersible, of the type comprising, in a tubular body, a plurality of diffusers alternating with impellers have been used successfully for some time.

I diffusori sono impilati perifericamente a formare una scatola diffusore e le giranti sono calettate su un albero disposto sull’asse ed accoppiato ad un motore elettrico. The diffusers are stacked peripherally to form a diffuser box and the impellers are keyed onto a shaft arranged on the axis and coupled to an electric motor.

Al corpo tubolare è associato in corrispondenza della zona di aspirazione un gruppo di chiusura costituito in pratica da una valvola di non ritorno, a bloccare impaccati i diffusori. In correspondence with the intake area, a closing unit is associated with the tubular body, consisting in practice of a non-return valve, to block the diffusers when packed.

II corpo della valvola è infatti unito con accoppiamento a vite al corpo tubolare che opportunamente presenta una filettatura interna normalmente realizzata per rullatura (il corpo tubolare è generalmente in lamiera metallica). The valve body is in fact joined by screw coupling to the tubular body which suitably has an internal thread normally made by rolling (the tubular body is generally made of metal sheet).

La precisione con cui vengono eseguiti l’albero, nonché i diffusori e le varie componenti della pompa è generalmente più elevata di quella impiegata nella realizzazione del gruppo di chiusura ed in particolare delle superfici di bloccaggio (filettature) tra questo ed il corpo tubolare. The precision with which the shaft, as well as the diffusers and the various components of the pump are made is generally higher than that used in the construction of the closing unit and in particular of the locking surfaces (threads) between it and the tubular body.

Ciò determina che l’impaccamento dei diffusori, che idealmente dovrebbe essere perfettamente coassiale all’albero delle giranti, in pratica risulta frequentemente orientato secondo una direzione leggermente inclinata. This determines that the packing of the diffusers, which ideally should be perfectly coaxial to the shaft of the impellers, is in practice frequently oriented in a slightly inclined direction.

Tale errore di coassialità ovviamente porta a notevoli scompensi nella distribuzione delle forze di chiusura con ciò compromettendo un ottimale centraggio tra la scatola diffusore e le giranti. This coaxiality error obviously leads to considerable imbalances in the distribution of the closing forces, thereby compromising an optimal centering between the diffuser box and the impellers.

Vi è perciò il pericolo le giranti nella rotazione tocchino i diffusori. A puro titolo di esempio, limiti accettabili di errore di posizionamento nel centraggio tra diffusore e girante sono dell’ordine del decimo di millimetro. There is therefore the danger that the impellers in rotation touch the diffusers. By way of example, acceptable limits of positioning error in the centering between diffuser and impeller are of the order of a tenth of a millimeter.

Compito principale del presente trovato è quello di realizzare una pompa la cui struttura porti a soluzione gli inconvenienti sopra lamentati dai modelli noti in particolare consentendo un preciso centraggio e bloccaggio della scatola diffusore rispetto alle giranti senza peraltro richiedere lavorazioni particolarmente spinte in termini di precisione. The main aim of the present invention is to provide a pump whose structure solves the aforementioned drawbacks of known models, in particular by allowing precise centering and locking of the diffuser box with respect to the impellers without however requiring particularly high precision machining.

In relazione al compito principale un altro importante scopo del presente trovato è quello di realizzare una pompa la cui struttura consenta un impaccamento con spinta sostanzialmente assiale. In relation to the main aim, another important object of the present invention is to provide a pump whose structure allows packing with a substantially axial thrust.

Ancora uno scopo del presente trovato è quello di realizzare una pompa la cui struttura sia sostanzialmente semplice dal punto di vista costruttivo non pregiudicando in nessun caso la facilità di assemblaggio nonché i tempi e i costi di produzione. Another object of the present invention is to provide a pump whose structure is substantially simple from the constructive point of view, without compromising in any case the ease of assembly as well as the production times and costs.

Ulteriore scopo del presente trovato è quello di realizzare una pompa la cui struttura consenta comunque una ottima funzionalità idraulica del tuto competitiva rispeto a quella di pompe di analoga tipologia presenti sul mercato. A further object of the present invention is to provide a pump whose structure in any case allows excellent hydraulic functionality which is competitive with respect to that of pumps of the same type available on the market.

Non ultimo scopo del presente trovato è quello di realizzare una pompa la cui struttura sia producibile con tecnologie ed impianti noti. Not least object of the present invention is to provide a pump whose structure can be manufactured with known technologies and systems.

Il compito principale, gli scopi preposti ed altri scopi ancora che più chiaramente appariranno in seguito vengono raggiunti da una pompa pluristadio con struttura del tipo comprendente, in un corpo tubolare, una pluralità di diffusori alternati a giranti, i diffusori essendo impilati perifericamente a formare una scatola diffusore e le giranti essendo calettate su un albero disposto sull’asse, a deto corpo tubolare essendo associato in corrispondenza della zona di aspirazione un gruppo di chiusura, a bloccare impaccati i diffusori, deta struttura caraterizzandosi per il fato di comprendere, interposti tra deto gruppo di chiusura associato al detto corpo tubolare e la corrispondente testa della deta scatola diffusore, due elementi anulari le cui superimi reciprocamente affacciate sono sagomate a definire un contato con tre gradi di libertà in rotazione a consentire l’adatamento con correzione di eventuali errori di complanarità nel bloccaggio da parte di detto gruppo di chiusura sulla detta testa della scatola diffusore. The main aim, the intended aims and other objects which will appear more clearly hereinafter are achieved by a multi-stage pump with a structure of the type comprising, in a tubular body, a plurality of alternating diffusers with impellers, the diffusers being stacked peripherally to form a diffuser box and the impellers being keyed on a shaft arranged on the axis, with said tubular body being associated in correspondence with the suction area a closing unit, to block the diffusers packed, said structure being characterized by the fact of understanding, interposed between said closing unit associated with said tubular body and the corresponding head of said diffuser box, two annular elements whose surfaces facing each other are shaped to define a contact with three degrees of freedom in rotation to allow adaptation with correction of any coplanarity errors in the locking by said closing unit on the said head of the diffuser box.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del presente trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di quattro sue forme realizzative illustrate a titolo indicativo, ma non per questo limitativo della loro portata, nelle allegate tavole di disegni e figure in cui: Further characteristics and advantages of the present invention will become clearer from the description of four of its embodiments illustrated by way of example, but not limiting their scope, in the attached tables of drawings and figures in which:

- La fig. I illustra in proiezione ortogonale parzialmente sezionata parte di una pompa con struttura secondo il trovato in una sua prima forma realizzati va; - Fig. I shows in partially sectioned orthogonal projection part of a pump with structure according to the invention in a first embodiment thereof;

- La fig. 2 illustra in proiezione ortogonale parzialmente sezionata, una pompa con struttura secondo il trovato, in una sua seconda forma realizzati va; - Fig. 2 is a partially sectioned orthogonal projection of a pump with a structure according to the invention, in a second embodiment thereof;

- La fig. 3 illustra in proiezione ortogonale parzialmente sezionata parte di una pompa con struttura secondo il trovato in una sua terza forma reali zzati va; - Fig. 3 is a partially sectioned orthogonal projection of part of a pump with structure according to the invention in a third realizable form thereof;

- La fig. 4 illustra in proiezione ortogonale parzialmente sezionata, parte di una pompa con struttura secondo il trovato, in una sua quarta forma realizzativa. - Fig. 4 is a partially sectioned orthogonal projection of part of a pump with structure according to the invention, in a fourth embodiment thereof.

Con particolare riferimento alla figura 1, una pompa con struttura secondo il trovato, in una sua prima forma realizzativa, viene complessivamente indicata con il numero 10. With particular reference to Figure 1, a pump with a structure according to the invention, in a first embodiment thereof, is indicated as a whole with the number 10.

In particolare la pompa 10 pluristadio ha una struttura comprendente, in un corpo tubolare 11, una pluralità di diffusori 12 alternati a giranti 13. In particular, the multi-stage pump 10 has a structure comprising, in a tubular body 11, a plurality of diffusers 12 alternating with impellers 13.

I diffusori 12 sono impilati perifericamente a formare una scatola diffusore 14 e le giranti 13 sono calettate su un albero 15 disposto sull’asse 16 e connesso ad un motore elettrico non illustrato per semplicità. The diffusers 12 are stacked peripherally to form a diffuser box 14 and the impellers 13 are keyed on a shaft 15 arranged on the axis 16 and connected to an electric motor not shown for simplicity.

A detto corpo tubolare 11 è associato in corrispondenza della zona di aspirazione 17 un gruppo di chiusura 18 in pratica costituito da una valvola di non ritorno 19 (di cui nelle figure è illustrato solo il corpo 20 per semplicità), a bloccare impaccati i diffusori 12. Associated with said tubular body 11 in correspondence with the suction area 17 is a closing assembly 18 in practice consisting of a non-return valve 19 (of which only the body 20 is shown in the figures for simplicity), to block the diffusers 12 packed together. .

Secondo il trovato tra il corpo 20 della detta valvola 19 avvitato al detto corpo tubolare 11 e la corrispondente testa 21 della detta scatola diffusore 14 sono interposti due elementi anulari, rispettivamente un primo 22 ed un secondo 23, le cui superfici reciprocamente affacciate sono sagomate a definire un contatto con tre gradi di libertà in rotazione a consentire l’adattamento con correzione di eventuali errori di compì anarità nel bloccaggio da parte di detto corpo 20 della detta valvola 19 sulla detta testa 21 della scatola diffusore 14. According to the invention, two annular elements are interposed between the body 20 of said valve 19 screwed to said tubular body 11 and the corresponding head 21 of said diffuser box 14, respectively a first 22 and a second 23, whose mutually facing surfaces are shaped like defining a contact with three degrees of freedom in rotation to allow the adaptation with correction of possible errors of completeness in the locking by said body 20 of said valve 19 on said head 21 of diffuser box 14.

Dei due elementi anulari, il primo numerato 22 è in appoggio piano al detto corpo 20 ed il secondo 23 è in appoggio piano alla testa 21 della scatola diffusore 14. Of the two annular elements, the first numbered 22 rests flat on said body 20 and the second 23 rests flat on the head 21 of the diffuser box 14.

L’appoggio piano alla testa 21 è a due gradi di libertà in traslazione e rende possibili aggiustamenti di posizionamento secondo la sua giacitura. The flat support to the head 21 has two degrees of freedom in translation and makes positioning adjustments possible according to its position.

Stesso tipo di appoggio vi può essere fra il primo elemento 22 e il corpo 20. The same type of support can exist between the first element 22 and the body 20.

In particolare, in questa prima forma realizzativa, il secondo elemento 23 ha porzioni di superficie anulare 24 sagomate a definire porzioni di una ideale sfera cui risulta nel complesso inscritto, mentre il primo elemento 22 presenta porzioni di superficie anulare 25 sagomate a definire porzioni di un ideale cono cui risulta circoscritto. In particular, in this first embodiment, the second element 23 has portions of annular surface 24 shaped to define portions of an ideal sphere to which it is generally inscribed, while the first element 22 has portions of annular surface 25 shaped to define portions of a ideal cone which is circumscribed.

Con particolare riferimento alla figura 2, una pompa con struttura secondo il trovato, in una sua seconda forma realizzativa, viene complessivamente indicata con il numero 110. With particular reference to Figure 2, a pump with a structure according to the invention, in a second embodiment thereof, is generally indicated by the number 110.

In particolare, anche la pompa 110 risulta del tutto analoga alla pompa 10 sopra descritta comprendendo un corpo tubolare 111 in cui sono alloggiati una pluralità di diffusori 112 alternati a giranti 113, In particular, the pump 110 is also completely similar to the pump 10 described above, comprising a tubular body 111 in which a plurality of diffusers 112 alternating with impellers 113 are housed,

In particolare, la pompa 110 differisce rispetto alla pompa 10 per il fatto che i due elementi anulari qui numerati con 122 e 123 presentano diversa sagomatura delle superfici affacciate. In particular, the pump 110 differs from the pump 10 in that the two annular elements here numbered 122 and 123 have a different shape of the facing surfaces.

In particolare il secondo elemento 123 presenta porzioni di superficie 124 anulare esterne sagomate a definire porzioni di una ideale sfera cui risulta nel complesso inscritto, mentre il primo elemento 122 presenta porzioni di superficie anulare interna 125 sagomate a definire porzioni anch’esse di una ideale sfera cui risulta nel complesso circoscritto. In particular, the second element 123 has portions of external annular surface 124 shaped to define portions of an ideal sphere to which it is inscribed as a whole, while the first element 122 has portions of internal annular surface 125 shaped to define portions also of an ideal sphere which is in the circumscribed complex.

Con particolare riferimento alla figura 3, una pompa sommersa pluristadio con struttura secondo il trovato, in una sua terza forma realizzativa, viene complessivamente indicata con il numero 210. With particular reference to Figure 3, a multistage submersible pump with structure according to the invention, in a third embodiment thereof, is generally indicated with the number 210.

In particolare, anche la pompa 210 risulta del tutto analoga alla pompa IO sopra descritta comprendendo un corpo tubolare 211 in cui sono alloggiati una pluralità di diffusori 212 alternati a giranti 213. In particular, the pump 210 is also completely similar to the pump 10 described above, comprising a tubular body 211 in which a plurality of diffusers 212 alternating with impellers 213 are housed.

In particolare, la pompa 210 differisce rispetto alla pompa 10 per il fatto che i due elementi anulari qui numerati con 222 e 223 presentano diversa sagomatura delle superfici affacciate.2 In particular, the pump 210 differs from the pump 10 in that the two annular elements numbered here with 222 and 223 have different shapes of the facing surfaces.

Più precisamente, il secondo elemento 223 anulare ha porzioni di superficie 224 anulare esterna sagomate a definire porzioni di un ideale solido toroidale, mente il primo elemento anulare 222 presenta porzioni di superficie 225 anulari interne sagomate a definire porzioni di una ideale sfera cui risulta circoscritto. More precisely, the second annular element 223 has portions of external annular surface 224 shaped to define portions of an ideal toroidal solid, while the first annular element 222 has internal annular surface portions 225 shaped to define portions of an ideal sphere to which it is circumscribed.

Con particolare riferimento alla figura 4, una pompa con struttura secondo il trovato, in una sua quarta forma realizzativa viene complessivamente indicata con il numero 310. With particular reference to Figure 4, a pump with a structure according to the invention, in a fourth embodiment thereof, is generally indicated with the number 310.

In particolare, anche la pompa 310 risulta del tutto analoga alla pompa 10 sopra descritta comprendendo un corpo tubolare 311 in cui sono alloggiati una pluralità di diffusori 312 alternati a giranti 313. In particular, the pump 310 is also completely similar to the pump 10 described above, comprising a tubular body 311 in which a plurality of diffusers 312 alternating with impellers 313 are housed.

In particolare, la pompa 310 differisce rispetto alla pompa 10 per il fatto che i due elementi anulari qui numerati con 322 e 323 presentano diversa sagomatura delle superaci affacciate. In particular, the pump 310 differs from the pump 10 in that the two annular elements numbered herein with 322 and 323 have a different shape of the facing surfaces.

In particolare, in questo caso il secondo elemento 323 presenta porzioni di superficie 324 esterne sagomate a definire porzioni di una ideale sfera in cui risulta inscritto, mentre il primo elemento anulare 322 presenta porzioni di superficie anulare 325 interne sagomate a definire porzioni di un ideale solido toroidale. In particular, in this case the second element 323 has external surface portions 324 shaped to define portions of an ideal sphere in which it is inscribed, while the first annular element 322 has internal annular surface portions 325 shaped to define portions of an ideal solid toroidal.

In pratica si è constatato come il presente trovato abbia portato a soluzione il compito e gli scopi ad esso preposti. In practice it has been found that the present invention has solved the intended aim and objects.

In particolare l’aver interposto un accoppiamento tra i summenzionati elementi anulari con tre gradi di libertà in rotazione fa si che la spinta di chiusura determinata dall’elemento di chiusura o da altra chiusura equivalente anche in presenza di errori di coassialità e centraggio possa essere facilmente adattata in modo tale che la spinta complessiva sul diffusore arrivi del tutto equilibrata ed omogenea. In particular, having interposed a coupling between the aforementioned annular elements with three degrees of freedom in rotation means that the closing thrust determined by the closing element or other equivalent closure even in the presence of coaxiality and centering errors can be easily adapted in such a way that the overall thrust on the diffuser arrives completely balanced and homogeneous.

Si riesce a realizzare il contatto dei due elementi anulari almeno su un anello anziché su un punto come succede nelle pompe attuali (dove si scarica tutta la forza di chiusura). It is possible to make the contact of the two annular elements at least on a ring rather than on a point as happens in current pumps (where all the closing force is discharged).

Le coppie risultanti delle forze che si scaricano sull’anello di contatto in parte si compensano in modo tale da indurre un minor spostamento degli elementi da accoppiare, scatola diffusore e corpo tubolare (l’errore viene recuperato dal secondo elemento anulare 23, 123, 223, 323). The resulting couples of the forces that are discharged on the contact ring partially compensate each other in such a way as to induce a smaller displacement of the elements to be coupled, diffuser box and tubular body (the error is recovered by the second annular element 23, 123, 223 , 323).

Tutto ciò consente precisi centraggi della scatola diffusore rispetto alle giranti con conseguente aumento dell’accuratezza geometrica delle superfici definenti i condotti di passaggio per il fluido e quindi con notevole incremento delle prestazioni in termini di rendimento complessivo. All this allows precise centering of the diffuser box with respect to the impellers with a consequent increase in the geometric accuracy of the surfaces defining the passage ducts for the fluid and therefore with a significant increase in performance in terms of overall efficiency.

E’ anche da notare, come tale soluzione non complichi sostanzialmente la struttura della pompa garantendo così ottime economie di produzione anche per grandi serie. It should also be noted that this solution does not substantially complicate the structure of the pump thus ensuring excellent production economies even for large series.

Ancora è da osservare come la struttura secondo il trovato, consenta notevole flessibilità applicativa potendosi prevedere in pratica un qualsiasi gruppo di chiusura eventualmente associato anche a valvole poste airaspirazione. It should also be noted that the structure according to the invention allows considerable flexibility of application since it is possible to provide in practice any closing unit possibly also associated with valves placed on the suction side.

Il presente trovato è suscettibile di numerose modifiche e varianti, in particolare, le superfici dei due elementi affacciati ed accoppiati, possono in pratica essere qualsiasi purché definiscano tra loro un accoppiamento libero secondo i tre gradi di libertà alla rotazione, più precisamente possono essere vantaggiosamente concepite combinazioni tra le superfici conica, sferica e toroidale. The present invention is susceptible of numerous modifications and variations, in particular, the surfaces of the two facing and coupled elements can in practice be any as long as they define a free coupling to each other according to the three degrees of freedom of rotation, more precisely they can be advantageously conceived combinations between conical, spherical and toroidal surfaces.

Altri dettagli tecnici inoltre possono essere sostituiti con altri elementi tecnicamente equivalenti. Furthermore, other technical details can be replaced with other technically equivalent elements.

I materiali nonché le dimensioni possono essere qualsiasi a seconda delle esigenze. The materials as well as the dimensions can be any according to requirements.

Claims

CLAIMS 1) Multistage pump with structure of the type comprising, in a tubular body, a plurality of alternating diffusers with impellers, the diffusers being stacked peripherally to form a diffuser box and the impellers being keyed on a shaft arranged on the axis, to said tubular body a closing unit being associated in correspondence with the intake area, to block the diffusers packed, said structure being characterized in that it comprises, interposed between said closing unit associated with said tubular body and the corresponding head of said diffuser box, two elements ring bars whose mutually facing surfaces are shaped to define a contact with three degrees of freedom in rotation to allow adaptation with correction of any coplanarity errors in locking by said closing assembly on said head of the diffuser box.

2) Pump as in claim 1, characterized in that at least one of said annular elements has the coupling contact to the corresponding closing unit or head of the diffuser box between planes with two degrees of freedom in translation.

3) Pump as in claim 1 characterized by the fact that one of said annular elements has portions of annular surface shaped to define portions of an ideal sphere to which it is generally inscribed, while the other annular element has portions of annular surface shaped to define portions of an ideal cone to which it is circumscribed.

4) Pump as in claim 1 characterized by the fact that one of said annular elements has portions of external annular surface shaped to define portions of an ideal sphere to which it is generally inscribed, while the other annular element has portions of internal annular surface shaped like also define portions of an ideal sphere to which it results in the circumscribed complex.

5) Pump as in claim 1 characterized by the fact that one of said annular elements has portions of external annular surface shaped to define portions of an ideal solid toroidal, while the other annular element has portions of internal annular surfaces shaped to define portions of a ideal sphere to which it is circumscribed.

6) Pump as in claim 1 characterized by the fact that one of said annular elements has external surface portions shaped to define portions of an ideal sphere in which it is inscribed, while the other annular element has internal annular surface portions shaped to define portions of an ideal toroidal solid.

7) Multistage pump as in one or more of the preceding claims, which is characterized by what is illustrated in the attached tables of drawings and figures.