专利名称：容器和用于排空该容器的离心泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液体用的容器和一种用来排空所述液体的离心泵，所述泵带有一个基本垂直的泵轴，其中，所述泵布置在容器底部的吸入侧，并通过一根驱动轴，与优选布置在容器上方的驱动装置相连，其中，带有耦合装置的所述驱动轴与所述泵轴可操作地连接，且其中，所述泵在靠近耦合装置处在所述泵轴的上端配有一个第一主轴承，在靠近容器的底部所述泵轴下端相对所述耦合装置处配有一个第二主轴承，并且其中，在相对每个轴承的泵级(pump step)的排出侧与相应的轴承的轴承支承面之间有一个连接装置，从每个轴承到泵级的吸入侧有一个引流道。
如果允许泵在容器中没有液体的情况下运行，就会发生与泵有关的问题，而这可能发生在容器被排空时，除非容器一被排空就关闭泵。当泵发生问题时，特别是主轴承上吸收轴向力的部分处于过度受热时，会导致轴承失灵。
轴向轴承的部件承受与叶轮相关联的轴的全部重量，这是一个相当大的重量，因而会产生大量的摩擦热，除非轴承被充分润滑。
因泵仅有少量的自动吸附，残余液体总是保存在容器中而不会被泵出。但是，这些残余液体足以保证在泵的吸入侧的最低主轴承总是被完全或部分浸入液体中，从而保证该轴承的外部冷却。
另外，有时在泵底部的一定量的液体被吸入泵中，以致于液面不再覆盖入口，因此，在第一泵级吸入侧到底部主轴承支承面之间的通道中会产生液体压力，导致轴承被润滑和冷却。当液体表面不再覆盖泵入口时，吸入泵中的液体会返回到容器中，开始一个新的抽吸过程。在某种程度上，这将影响最低主轴承的润滑和冷却，使得泵的轴向轴承得到一定程度的冷却和润滑。同时，因为上部轴承是一个纯径向轴承，所以其能极大程度地承受在没有润滑和冷却的情形下运转，这是因为，由于是垂直轴，该轴承不会相应地过度疲劳。
根据本发明的一个实施例，主轴承有碳或碳化硅的轴承支承面。碳轴承可以忍受极高的温度，另外碳轴承含有一定量的石墨，它可以为轴承支承面提供自润滑。带有碳化硅轴承支承面的轴承摩擦小，同时具有充分的导热性，这样，一方面摩擦热不会过量，并且另一方面产生的热由于导热性而被传导出去。此外，两种材料都能耐受润滑油中的杂质，这经常发生在将泵介质用作润滑油的情形下。
尤其方便的是，上部主轴承带有含碳的轴承支承面，下部主轴承带有含碳化硅的轴承支承面。这样两种轴承材料的特性得到优化的应用，这是因为上部轴承得益于自润滑特性和碳的导热性，而下部碳化硅轴承的低摩擦保证产热少和充分的导热。
油轮能够运送多种介质，例如侵蚀性的和有毒的介质或消耗性介质(consumption media)。驱动轴被一个罩体围住，罩内充满油或相应的润滑剂，以便润滑驱动轴的轴承，而且必须保证这些润滑剂不会污染容器的内容物，并且容器的内容物不会渗透到润滑剂中污染润滑剂。因此，在驱动轴和泵轴之间的耦合装置是一个传统的磁耦合器，以便保证完全分离该构造中的油润滑部分和泵介质润滑部分。
另外还存在一个问题，即容器中的液体经常含有杂质，可能引起轴承的磨损，特别是如果杂质含有磁性材料，例如铁锈颗粒中的非氧化铁，它们积存在磁耦合器中，在最坏的情况中，将导致分隔两侧磁耦合器的膜穿孔。因此，在泵级的排出侧和相关的主轴承的轴承支承面之间的连接中配有一个用来分离杂质的过滤器，最好是旋风过滤器。
这样，可以保证轴承不会受到能够引起沉积和磨损的颗粒的影响。这很重要，尤其是对上部轴承的连接，因为作为润滑剂供应到此的液体润滑并冷却磁耦合器内侧和用于分离油润滑部件及泵介质润滑部件的膜之间的区域。在下部主轴承处可以不用过滤器，特别是，其轴承支承面是由硬的材料，例如碳化硅制成时。
一个尤其有益的过滤器是旋风过滤器，因为它不带有需要更换或清洗的过滤部分。旋风过滤器的残余部分在泵级供应过程中被再循环到泵中。
本发明还涉及到使用根据权利要求1所述的液体容器和离心泵来作为油轮上的存储容器。通过这种使用，可以实现，存储容器的排放成为非常可靠的操作，并且能够在很大程度上避免在油轮的存储容器排放操作后，因为泵的长期中断使用而导致的泵失灵。
附图
4是下主轴承区域周围的放大剖视图；
附图2是根据本发明的一个实施例布置的泵1的部分剖视图。在充油管3中的驱动轴6相对泵1的壳体7通过一个球轴承8固定，在球轴承8下部一个圆柱形套筒9被连接到驱动轴6上，其内侧用永久磁铁10覆盖。对应于圆柱套筒9的圆柱套筒12连接到泵轴11上，且其外部有永久磁铁10A。在两套永久磁铁10和10A之间有一个钟形膜片13，在底部沿其边缘，其密封地连接到泵壳体7的盖14上，在那种情况下，膜片13分离结构中的油润滑部分和容器中液体润滑部分，即本文中的泵轴承。
在顶部的泵的第一主轴承15在附图3中放大示出，在底部的第二主轴承16在附图4中放大示出。所述轴承是滑动轴承，它们的轴承内环15A和16A固定安装在轴11上，两个轴承外环15B和16B安装在外环保持架15C和16C上，并与泵壳体7固定连接。在轴承外环15B和结合轴承环19及20之间有槽17和18，因而，上部主轴承15的轴承外环15B只吸收径向力，结合轴承环19和20吸收轴向力。吸收轴向力的轴承环19和20可以选择除去，但是由于安全原因，它们保留在泵中。
在底部主轴承中，布置有吸收轴向力的轴承环21和22，它们固定连接到轴11上，并且有朝向两个轴承环16B的轴向轴承端面。吸收轴向力的轴承环21和22支承泵轴的轴向力。
在泵的最后一级的排出侧有一个用于润滑和冷却顶部轴承的泵介质的出口23。在过滤装置24上，从出口23开始经过泵壳体7的盖子内的通道26有一个连接装置，以便将高压泵介质传送到轴承区域及膜片13和磁耦合器内侧之间的区域。此外，盖子中的通道27和泵的最后一级的转子上的通道28构成用于将润滑油排放到泵的最后一级吸入侧的引流道。通道系统保证将润滑油分散到有影响的端面，对此不再进一步提及。
因为来自容器的润滑油进入到与磁耦合器接触，所以特别重要的是，润滑油不含有磁性的或可以磁化的物质，因为这些物质将会积存在磁铁10、10A上，导致磁耦合器失灵。因此，过滤装置24在润滑顶部轴承时很重要，有必要选择一种可靠的过滤装置。在本实施例中选择一种旋风分离器，将重的颗粒从泵介质中分离出来，这样可以安全地分离出存在的灰尘或铁微粒。
底部主轴承16以相应的方式润滑。泵的第一级排出侧的出口29与主轴承16的轴承端面是液体连通的。选择坚固的轴承材料使该轴承对润滑油的污染不太敏感，这样可以省去过滤装置，但是若有需要可以使用过滤器。
在操作过程中，只要容器中的液面超过围绕着入口的环状凸缘30，主轴承15、16就会被润滑。当液面低于凸缘30的下边缘时，离心泵1的泵效应失灵，泵1和管路4中的液体向下流入容器的凹槽31中。在泵1的持续操作过程中，顶部主轴承15的润滑将停止，但是由于它是径向轴承，所以不会特别受损，而且如果它还有含碳的轴承支承面，就能够忍受高温，并且由于轴承的自润滑效应，轴承不会失灵，直到经过长时间的干操作后才会失灵。
在液体回到凹槽31的途中，液体将从底部主轴承16的表面通过并冷却轴承。一旦液体返回，凹槽31中的液面将升高，并且可以再次随意升高到这样的高度，泵1开始卷起液体。因此，由于出口29再一次增压，又对底部轴承16进行润滑。如果发生干操作，底部主轴承16偶尔被润滑并将在外部被冷却。对于径向和轴向轴承的支承面，这种效果都足以保证它们在干操作过程中工作更长时间。特别是，如果轴承具有那种良好的耐磨性和足够的导热性的碳化硅的轴承支承面，在发生干操作的情况下，轴承的寿命也可以延长。
权利要求
1.一种液体容器和离心泵(1)，所述离心泵具有一个基本垂直的泵轴(11)，所述离心泵用来排空所述液体，其中，所述泵(1)以其吸入侧(5)布置在容器底部，并通过一根驱动轴(6)与优选布置在容器上方的驱动装置相连，其中，带有耦合装置(10，10A)的所述驱动轴(6)与所述泵(1)的所述轴(11)可操作地连接，且其中，所述泵(1)在靠近所述耦合装置(10，10A)的所述泵轴(11)的上端有一个第一主轴承(15)，在靠近容器底部所述泵轴(11)的下端相对所述耦合装置(10，10A)处有一个第二主轴承(16)，并且其中，在相对每个轴承(15，16)的泵级的排出侧与所述轴承的轴承支承面之间有一个连接装置，且其中，从每个轴承到所述泵级的吸入侧有引流道，其特征在于，在所述泵轴(11)上端靠近所述耦合装置(10，10A)的所述第一主轴承(15)是一个纯径向轴承(15)，且在所述泵轴(11)下端相对所述耦合装置(10，10A)的第二主轴承(16)是一个径向和轴向轴承。
2.如权利要求1所述的一种液体容器和离心泵(1)，其特征在于，所述主轴承(15，16)具有碳或碳化硅的轴承支承面。
3.如权利要求1所述的一种液体容器和离心泵(1)，其特征在于，在所述驱动轴(6)和所述泵轴(11)之间的所述耦合装置(10，10A)是一个磁耦合器。
4.如权利要求1所述的一种液体容器和离心泵(1)，其特征在于，在一个泵级的排出侧和所述主轴承的结合轴承面之间的连接装置(25)中，配有一个用来分离杂质的过滤器，且所述过滤器优选是旋风分离器。
5.如权利要求4所述的一种液体容器和离心泵(1)，其特征在于，来自所述旋风分离器(24)的残余部分再循环到所述泵级的泵中，在此润滑油出口有效。
6.如权利要求1所述的一种液体容器和离心泵(1)作为油轮上的存储容器的使用。
全文摘要
本发明涉及一种带有离心泵的液体容器,所述离心泵用来排空所述液体,所述泵具有一个基本垂直的泵轴,所述泵以其吸入侧布置在容器底部,并通过一根驱动轴与优选布置在容器上部的驱动装置相连,其中,带有耦合装置的所述驱动轴与所述泵轴可操作地连接,且所述泵在靠近耦合装置的所述泵轴的上端有一个第一主轴承,在靠近容器底部所述泵轴的下端相对所述耦合装置处有一个第二主轴承,在相对每个轴承的泵的排出侧与所述轴承的轴承支承面之间有连接装置,从每个轴承到泵的吸入侧有一个引流道。根据本发明,在所述泵轴上端靠近所述耦合装置的第一主轴承是一个纯径向轴承,在所述泵轴下端相对所述耦合装置的第二主轴承是一个径向和轴向轴承。
文档编号F04D13/00GK1387611SQ00815155
公开日2002年12月25日 申请日期2000年11月3日 优先权日1999年11月5日
发明者埃里克·奥勒斯楚普·瑟伦森 申请人:埃米尔·奥勒斯楚普·瑟伦森