TW200916660A - Feed pump - Google Patents

Description

200916660 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明與一種供給泵有關，其具有一可變速率傳動裝置， 所述供給泵係設計為一種單級離心泵，其具有以可旋轉方式佈 5 置於一泵外箱（1)之一葉輪空間中的一離心構造形式徑向輪 (2)，用以在一泵入口（4)與一泵出口（13)之間運送一流體，所述 徑向輪(2)係連接至一傳動馬達，其具有最多至每分鐘五位數轉 數範圍的可變速率，而該徑向輪(2)具有一配備有供給導管（3)的 中央湍流，以及在一外側直徑最多至55 mm的情況中，具有最 10 多至300 m的輸送水頭。 【先前技術】 在化學與製藥業的研究發展製程部門中，需要以較低成本 進行更快速的發展。這種材料的製造需要更彈性、更低成本以 15及更環境友善的製程。這導致一種以非常低的填充體積與一種 連續材料流動的方式進行部分操作的製程工程設備使用。由於 存在這種機器設備彈性使用的需求，便需要一種在特殊清洗媒 介的協助下，具有整體機器設備以及安裝其上組件的良好可洗 能力。 20 這種機器設備需要精確、持續、可自由調整以及無脈動的 液體材料體積流動。對於在每分鐘零毫升至最高到每小時三位 數公升量的高度精確連續體積流而言，使用微鋸齒環形式的正 置換泵與隔板形式的齒輪泵及活塞式泵。這種正置換泵的缺點 是缺乏可靠性，造成在組件相對於彼此移動之間與被密封之間 200916660 形成摩擦，並造成脈動供給流動。因此所形成的維護費用與清 洗及更換零件的成本，成為快速研究發展的阻礙，並顯著中斷 一製造程序。 從WO 2005/052365 A2中已知一種離心泵，其設計成一種 5 罐狀馬達泵，係用於超臨界碳氫化合物的循環。該驅動馬達具 有由聚醚醚酮(PEEK)所製成的罐，其中佈置由一高等級鋼材塗 層所保護的轉子。該泵軸與該驅動轉子的陶瓷軸承則由從該泵 外箱所汲出之該供給流體部分流束所潤滑。該開放設計葉輪具 有介於1與2英吋之間的直徑，而固定於轉動軸承上之直流馬 1〇 達的轉子，其驅動該葉輪，具有介於1.5與2英吋之間的直徑。 所述單級泵裝置，其具備該開放葉輪，預期達成最大至每分鐘 60000轉的最大轉動速率。該抽吸連接部分、該輸送連接部分與 該葉輪之後的螺旋空間形式則佈置於一外部泵外箱部分之中， 同時為了做為一驅動馬達的可變速率直流罐狀馬達，一内部泵 15外箱部分則具備該懸裝葉輪與一緊固件。 此罐狀馬達設計的缺點為多重間隙，其因為在該泵與該罐 狀馬達之間的複雜流動，大大地妨礙了泵的清潔。因為該部分 供給流體持續地流動通過該馬達與其間隙空間，該轉動轴承的 摩擦熱與來自該罐狀馬達的熱損失將導致熱量高度引入至該供 20給流體中。因此，此泵僅能在直接靠近一未定最佳操作點處操 作。在此泵的部分負載操作中，很快地發生一種不允許的熱量 高度引入。這不但造成該流體損害，也造成該泵的失效，而形 成穴钱或空轉。 200916660 【發明内容】 根據此問題，本發明發展一種泵單元，其係用以在化學製 藥及/或化妝品成分的毫升範圍中，運送並計量液體材料，其對 於廣泛範圍的不同性質相異供給媒介，具有可變輸送速率，並 5為無脈動且可精確調整，該泵對於快速產品改變時係容易清潔 的。 此問題係以具有申請專利範圍第1項之特徵的裝置所解 決。因此實作一種具有離心構造形式之離心泵形式計量泵。其 設計成一種在製程工程設備中使用，利用輸送率介於〇 ml/min ίο 至7000 ml/min的範圍中，以連續離心泵部分負載操作形式額定 操作的供給泵，額定操作的特徵為其離心泵部分負載比旋轉速 率為nqTL2 0.05S10(l/min)，而其中該葉輪空間在其圓周上具 備對於該徑向輪外側直徑為一銳角或正切佈置的一或多個泵出 口導管。 15 在與目前所有離心泵設計規則與規定完整相比之下，此離 心泵係為了形成小量運送、無脈動的極端部分負載操作所設 計。為此目的，所述供給泵較佳具有一離心泵部分負載比旋轉 速率為nqTL2 0.05S3 (Ι/min)。對於離心泵部分負載比旋轉速率 為nqTL<2.5 (Ι/min)的供給泵設計也證實是有利的。該徑向輪(2) 20 的外側直徑總計最多為70 mm。 根據進一步的精細改進，其内一起佈置有該徑向輪之該泵 外箱較佳地具有低於30毫升的殘餘體積。這具有該供給泵簡易 可洗性的基本優點。而因為低殘餘體積與最小量的溝隙，當在 該供給泵中改變一被運送流體時，只有在該供給泵被清潔或清 200916660 洗時才造成非顯著的產品損失。此 徑係設計為最多大於該徑向輪 ^葉輪空間的一内側直 該徑向輪的葉輪空間，便可在該泵出而藉㈣少圍， 力的增加。在此情況中，—或 =生一主要動查 式，或類似於皮托管的形式。 根據该供給泵的另一精細 佳的係用於離心果部分負載比旋轉速率、具有一 f控制裝置，較 的額定操作。 速羊為ntlTLg〇.05Sl (1/min) ίο的敏::廣泛叫tl範圍中操作能力之供給泵 ]簡L及/或具有低彿點流體之運送。 或°又;:’检封墊佈置在該葉輪空間與該徑向輪及/ 二:::封緊渗漏密封、磁力結合裝置傳輸-力 矩至δ亥仅向輪的设計也同樣可行。用 15 =箱上、該熱控制外箱上及/或一軸承二== 可以3又汁為一種具有凸緣馬達的塊組件。 /、 根據一被使用的傳動裝置，兮 I或計量操作。 f置》亥供給泵係可以固定運轉操作 【實施方式】 圖i描緣-單級形式構造的供給果。一離 以可旋轉方式佈置於一果外箱】中。該徑向輪2具= :二’亚接文通過一泵入口 4的中央湍流。徑向輪2係 :方，連接至一可變速率傳動裝置5,並具有總計最多為7〇2 的-外側直徑DLA。該徑向輪於_葉輪空間6中轉動，其内側直 20 200916660 徑DLRI係設計々為最多只大於該徑向輪2外側直徑Dla的4%。 所述泵外II 1係具備—熱控制裝置7 ’其在此示範實施例 中’係整合於錢外箱中。也可以使用其他形式的構造。冷卻 工，7.1至^ 3園繞该葉輪空間6，且一密封外箱8接觸於該泵 外相1。名封墊9’其在該示範實施例中描繪為一邊緣密封環， 給流體，該密封墊9也可^ =形式配置。根據所使用的供 在該葉輪與傳動震置之軸一種浮動環形密封塾。根據 9可以對該葉輪2、對料 I㈣擇的連接方式，該密封塾 控制空間7.1至⑴===該軸。該熱 15 在一部分負载操作點圖中連續操^作用。由於該離心泵係設計 毫升至每分鐘3600毫升的範^，、^,其輸送率限制在每分鐘〇 公尺的範圍，因此該泵外箱由水頭限制為2G公尺至300 冷卻。由料此目的所需之奸；：:讀所_的部分便確實 動裝置5的外部圓周上佈置額外^^傳崎置5,便於該傳 5係以-力翻^式連接至賴^ ^置1卜而·動裝置 制裝置7。 裝置7，或是扣緊至該熱控 該泵入口 4的區域係以一轴承矣 靠近該泵内部空間，而用於—供給、、12所疋義’其位於直接 封支樓。同樣的設計也存在於該^連接管道則對其密 式平面以下，並只能視其半圓部分 处’在此係、位於該圖 管道的緊扣件，其係以已知的方式 ^亚未描繪連接至該泵 引導至該葉輪空間ό的泵管道，以及亍例如螺中目。利用直接 與該葉輪空間6内側直徑DLRI<n:在該葉輪外側直徑Dla

Ri之間的微小直徑差異，對於在該 20 200916660 徑向輪被架設的該泵外箱中之供給流體而言， 於5〇毫升_餘難。此極小量所具㈣優關在該t 供給流體時，只產生最少的可能損失。 虿用 、止成從^=!^4與該泵出口13係很明顯的，該圖為構 1 Γ; 透視圖。該熱控㈣置係整合於該泵外箱1 之中，而該泵人口4_泵出口13剌 並遠至該葉輪空間。 ”、、铋剌衮置7, 軸向劑’則利_被選擇使用的 r釋放。該—心置應===制 並維持在-承載元件16中。該承載元件16 : ’ 器設備中賴組化狀歧置進行事先狀。，、、、—機 =3顯示一徑向輪2的透視圖。該徑向輪2 15 範例中則配備有—輪穀2.1。在該輪穀2 了之中 仃一力傳輸方式連接至該傳動 之中，進 供給導管3係佈置於該徑向輪;之中^複、^^未描繪。 其係以盲孔的形式配置，則佈 處18， 的壓力量則由這些供給凹處的協助 周：」_鳴 中，該輸送側與吸力側覆萬 "在可能的配置 給溝槽2卜該供m m、2G係具有多數徑向運轉的供 用於該栗外箱巾的壓力向中通過輪㈣償孔u則 時作為-設置支援。貞朗時在製作連結至該傳動裝置 圈4顯不通過—葉輪2的斷面，其中使用四個供給導管3。 20 200916660 其直徑係被協調而因此使相鄰導管在該葉輪入口 23的區域中並 不交叉。其因此確保能保持一預定葉輪入口直徑。該供給凹處 18的深度T則選擇為一準備整合泵之要求殘餘體積的函數。 取代在此所顯示具有孔形式的供給凹處18，也可以使用其 5 他形式，例如溝槽、狹縫或等等之類，以此裝置可以在該葉輪 外側直徑的區域中進行能量傳輸。 圖5顯示通過該供給泵的一橫斷面。該大量的熱控制空間 7.2，其係操作連接至該另一熱控制空間，確保連續的極端部分 負載操作。該泵出口導管13可以配置為如描繪之簡單的孔，其 10 可以由類似一皮托靜壓管並具有一入口孔口的一鑲嵌物24所形 成。該後者可以進行簡單調整。 由於該最小化的葉輪空間6,便在該徑向輪外側直徑Dla 與該葉輪空間6的包絡、圍繞直徑Dlai之間，獲得介於單一位 數毫米範圍的一徑向間隙寬度。在一完成的離心泵中，在該葉 15 輪與該外箱之間的徑向間隙係介於2mm的範圍中。在該軸向葉 輪側的區域中，在該葉輪與該外箱之間的間隙也具有相同階次 的大小。由於在該外箱中此區域的配置係具有一最小殘餘體 積，便可以利用一清洗媒介非常快速並可靠地清潔該泵。而該 泵可以調整成具有供給產品部分最小可能損失的變更供給條件 20 或機器設備。該離心葉輪2的連續轉動形成此供給泵的一種無 脈動操作。 由於在該葉輪外側直徑與該葉輪空間之間的該最小間隙， 該葉輪的周圍組件於同時間達成該周圍速率，而以一斜角，較 佳地是以一直角所配置之一泵出口 13與該葉輪2結合，對於此 -12- 200916660 離心泵便在其出口孔σ處形成最大可能續。與該 達結合，便可以實作高輸送水頭與該栗外箱之中 、率馬 體積。 項1小殘餘 5 在該葉輪空間之中的無接觸佈置避免彼此相倚而 密封的摩擦表面。此方式避免產生機械摩擦熱，避免損耗^撐 以及一供給流雜賴顆粒卿成的髒污，並延紐用ϋ ’ 改善其可靠度。此外，可避免具有抵銷可清潔性的密封間了隙而 圖6中’該離心泵的nq數值係與正置換泵的數值，在」 曲線圖中，以非斷裂線所描_特性圖方式相比。所述之 新穎供給系’其細㈣分負載比_速率、的特性圖以灰 色描繪’在最早的時間便覆蓋這兩種對照泵形式之_範圍。 【圖式簡單說明】 本發明的不範實施例將描繪於圖式中，並在以下詳細敘 Μ 述。在圖式中： 圖1顯不在縱向斷面中的一供給果， 圖2顯示該泵單元的透視圖， 圖3顯示一葉輪的透視圖， 圖4顯示一葉輪斷面， 20 圖5顯示通過該供給泵的橫斷面，及 圖6顯示該供給泵於一 nq曲線圖中的位置。 •13- 200916660 主要元件符號說明】 1 泵外箱 2 徑向輪 2.1 輪轂 3 供給導管 4 泵入口 5 傳動裝置 6 葉輪空間 7 熱控制裝置 7.1-7.3 冷卻空間 8 密封外箱 9 密封墊 10 軸 11 冷卻劑 12 車由承表面 13 泵出口 14、15 連接口 16 承載元件 17 葉輪圓周 18 供給凹處 19、20 覆蓋碟 21 供給溝槽 22 補償孔 200916660 23 葉輪入口 24 入口孔口 25 皮托靜壓管 Dla 徑向輪2外側直徑 Dlri 葉輪空間6内側直徑 T 供給凹處18的深度 ^15-

Claims (1)

1. 200916660 5 10 15 十、申請專利範圍： 一種供給泵，其具有一可變迷率 設計為一種單級離心泵，其具有r η 5置（5)，所述供給泵係 箱（1)之-葉輪空間⑹中^^ α可旋轉方式佈置於一泵外 一泵入口（4)與一泵出D 離心構造形式徑向輪(2)，用^在 係連接至-具有最多至每分—流體’所述徑向輪(2) 傳動馬達，而該徑向輪五位數轉數範圍的可變速率的 流，以及在一外側直徑最多 配備有供給導管（3)的中央湍 相關，最多至300 m的輪情況中’具有與速率 程設備中使用，將該供給泵巧盔、田徵係為了在—製程工 ml/miii至7G00 —的範圍&中° /以=利用輪送率介於〇 作形式的額定操作，其中，該額部分負載操 分負載比旋轉速率為nq⑽5』(i/m:二 根據申睛專利範圍第1項之供終令 、 佳地係具有一離心泵部分負载二轉連：為該，操作較 (Ι/min) 〇 灰轉迷率 Μ Θ0.05δ3 3·根據申請專利範圍第i或2項之供給泵， 係設計為-離心泵部分負鶴作範圍％⑴…心、給果 4. 根據申請專利第卜2或3項之供I畔 輪(2)的外側直徑總計最多為7〇 mm。 八特欲為该徑向 5. 根據申請專利範圍第.1至4項之任— 該菜外箱⑴連同其内之該徑向輪(2)較佳==於 1. 2 -16 - 20 200916660 的殘餘體積。 6.根據申請專利範圍第5項之供給泵，其特徵為該葉輪空間 的一内側直徑(dlri)係設計為最多大於該徑向輪(2)外j 6) 徑（DLA)的4%。 貝1直 5 7.根據申請專利範圍第4或5項之供給泵’其特徵為藉由減少 圍繞5亥徑向輪(2)的葉輪空間（6)的方式，在該泵出口導管（13) 處產生一主要動壓力的增加。 8.根據申請專利範圍第1至7項之任一或多項的供給泵，其特 徵為一或多個泵出口導管（13)的入口孔口（24)係設計為皮托 1〇 靜壓管(25)的形式，或類似於皮托靜壓管的形式。 9·根據申請專利範圍第1至8項之任一或多項的供給泵，其特 徵為該泵外箱（1)具備一熱控制裝置(7-7,3)。 根據申明專利範圍第9項之供給泵，其特徵為為了離心泵部 分負，比旋轉速率為叫TL2〇〇5$l (1/min)的額定操作，該 15 泵外箱較佳地係具備一熱控制裝置(7-7.3)。 11.根據申請專利範圍第丨至1G項之任—或多項的供給乘，其 特徵為將一密封墊(9)佈置於該葉輪空間（6)與徑向輪(2)及/或 其軸（10)之間。 、 12.根據申請專利範圍第 為一封緊滲漏密封、 (2) 1至11項之任一項的供給泵，其特徵 磁力結合的裝置傳輸一力矩至該徑向輪 13.根據申請專利範圍第：1 至12項之任一項的供給泵，其特徵 =用於該轴（10)的一托架佈置於該泵外箱⑴上、該熱控制 箱(7)上及/或一軸承外箱上。 •17· 200916660 14. 根據申請專利範圍第 為該供給泵係設計為一種塊組件 15. 根據申請專利範圍第】至 特徵固定運轉操作或計量操作。、 項的供給泵，其特徵 或多項的供給泵，其 -18-