多级离心泵的制作方法

本发明涉及一种多级离心泵。

背景技术：

这种类型的离心泵在现有技术中存在大量的变形方式。在本文中，示例性地指出了(申请人的)Grundfos泵的CR系列或者(Xylem集团的)Lowara X泵的SV系列。这类多级离心泵具有共同的轴，该轴承载泵级的叶轮并且被可转动地设置在泵壳体内部。在此，特别是在较大结构类型的泵的情况下，驱动大多通过外部马达来进行，所述马达通过耦合部与泵轴驱动连接。这样的泵经常被设置用于运行竖直的轴，泵壳体因此具有构成离心泵站立面的足部部件以及具有头部部件，该头部部件构造为马达托架或者具有驱动马达固定紧固在上面的马达托架。在经常至少部分地由金属铸件制成的头部部件和足部部件之间整合有泵级，这些泵级通过周向上的外罩来封闭并且通过包围泵级情况下的拉杆彼此连接。当离心泵被构造为内联泵时，该离心泵在足部部件侧上具有抽吸接口和压力接口，它们彼此错开180°。通过抽吸接口进入泵中的、流经各个泵级的液体分别在压力升高的条件下被向上引导，在此该液体在头部部件中通过形成于导向器和外部外罩之间的环通道又被引导至足部部件并在该处被引导至压力接口。在马达侧端部上密封地引出承载叶轮的轴。在现有技术中，在该区域中使用密封弹筒，以用于能够在磨损情况下对密封件快速而简单地进行更换。在轴的另一个端部、即位于泵壳体内部的端部上可以设有一轴承。在现有技术中，该轴端部也可以利用压力侧的压力来加载，以用于能够对作用到轴上的轴向力进行液压补偿。于是一般需要在该区域中设有密封件。

无论是在此设置密封件、轴承还是设置这两者，在损坏或磨损的情况下进行替换始终是成本高的。为此，需对泵的大部分进行拆卸。需移除拉杆和其他的构件，以用于能够将壳体侧端部上、即足部部件区域中的轴承和/或密封件进行替换。这项工作是耗费时间并因此昂贵的。

技术实现要素：

在该背景下，本发明的目的在于这样构造一种类属的多级离心泵，使得简化了前述的修理和维护工作，而不会由此显著地升高泵的制造成本。

根据本发明，该目的通过具有根据本发明的特征的多级离心泵来解决。本发明的有利的设计方案在从属权利要求、下面的说明书和附图中给出。在此情况下，从属权利要求和说明书中给出的特征可以分别单独但也可以以合适的组合的方式进一步构造根据本发明的解决方案。

根据本发明的多级离心泵具有泵壳体，在该泵壳体中可转动地支承有轴，该轴承载泵级的离心轮。泵壳体具有能可逆地封闭的维护开口，通过该维护开口，在泵壳体内部设置于轴端部上的轴承和/或在泵壳体内部设置于轴端部上的密封件是可接近并且可更换的。

根据本发明的解决方案的基本思想在于，在泵壳体内部，通常在底部侧上设有维护开口，该维护开口仅为了维护目的而被打开并在其余的运行中被密封地封闭，然而该维护开口能够实现有针对性地控制、维护或根据需要更换位于泵壳体内部的轴端部上的对磨损敏感的构件，其可能是轴承和/或密封件，而不必为此将整个泵进行拆卸，特别是不必将拉杆松脱。这种附加的维护开口通常可以利用在制造技术上很小的成本进行设置，仅仅需要根据需要在整合密封件的条件下设置封闭该开口的构件，这在构造上大多是可以毫无问题地实现的。通过维护开口能可逆地封闭，该维护开口可以根据需要多次打开并又封闭。

特别是当维护开口设置在大多被构造为铸造构件的足部部件上时，维护开口可以通过底部中的简单的缺口构成。这样的开口可以以简单的形式通过螺栓紧固的盖部被封闭。在此可以要么是搭接该开口的盖部，该盖部利用在开口的侧面嵌入到相应壳体构件中的紧固螺栓来紧固，要么是在其外圆周上具有螺纹的盖部，该螺纹嵌入到开口的内螺纹中。第一变型方案在成本上有利且能够简单地密封，其中在这些构件之间整合平坦密封件或者在设置盖部侧或壳体侧的凹槽的情况下整合O形环。

为了能够更换例如借助于螺栓连接部紧固在轴端部上的轴承部件或密封件部件，有利地设置用于阻止轴的转动运动的装置。轴承部件或密封件部件不必必然地设置在该轴端部上，而是也可以例如设置在泵在壳体外部的头部上，例如当在该处所述轴具有四棱轮廓或六棱轮廓时，开口扳手可以套装到所述四棱轮廓或六棱轮廓上。替代地也可以在壳体内部的自由轴端部上设置用于嵌入工具的合适的轮廓，或者在轴端部中设置横向钻孔，进行阻止的销钉可以被设置穿过该横向钻孔。

当离心泵被构造用于利用竖直设置的轴运行时，于是有利的是，在泵壳体的底部中设置维护开口。但是也已知如下这样的多级离心泵，它们被构造用于利用水平设置的轴运行。在这些泵中也有利的是，所述维护开口在壳体壁中与轴对齐地安置，确切地说安置在壳体的背向马达的侧上、即安置在壳体的远离马达的壁上。

原则上适宜的是，将维护开口这样设计，使得轴端部上的轴承和/或密封件可良好地接近。这点也可以通过壳体中的侧向开口进行。但是特别有利的是，开口与轴对齐地设置。在此，与轴对齐不应理解为严格几何形状上的对齐，而是开口也可以根据如何在构造上最有利，而略微错开与轴的对齐、即错开轴轴线。

特别有利地，盖部不仅具有纯的封闭功能，而是同时还满足其他的功能。由此，根据本发明的一种扩展方案，盖部可以具有贯穿开口的部件，该部件收纳或构成密封件的或轴承的抗扭的部件。这样的设置的优点在于，随着盖部的移除，不仅可以实现接近自由轴端部上的轴承或密封件，而且同时构成或保持了密封件或轴承的一部分。于是即在拆卸了盖部之后，也已经拆卸了轴承的或密封件的如下这样的部件，该部件一方面简化了状态检测，另一方面还在修理状况下简化了更换。有利的是，密封件或轴承的另一部件可松脱地紧固在设置于泵壳体内部的轴端部上。在此，一起转动的部件可以例如借助于嵌入到轴端部的螺纹钻孔中的螺栓被紧固，或者被套装到轴端部上并借助于螺母紧固在该处。

为了松脱这样的螺栓连接部，通常需要阻止轴，以防止一起转动。这点可以以简单的形式通过安置在引出的轴端部上的轮廓或穿过轴的横向钻孔来设置。原则上也可以考虑，在马达轴上设置阻止装置。

根据本发明的一种扩展方案，当盖部被构造为，使得该盖部搭接维护开口并且在搭接的部分中被螺栓紧固在泵壳体上时，则该盖部可以以简单的方式例如借助于扁平密封件被密封。装配和拆卸变得简单，因为螺栓在泵被适当取向的情况下通常是可良好接近的。特别是当盖部承担其他的功能，例如承载轴承的或密封件的固定部分时，这样的设置是有利的，因为可以造成足够大的贴靠面，以用于确保这些构件彼此所需要的准确取向。此外，壳体的加工可以在盖部开口周围以及为了形成螺纹钻孔或设在该处的定位销轴而在相同的夹紧(Aufspannung)下在机台上制造。盖部本身可以由板材或者金属铸件构成。

当离心泵被构造为内联泵，其抽吸接口和压力接口设置在足部部件侧上时，特别有利的是，维护开口设置在足部部件内部、优选设置在底部侧上。在此有利地，离心泵具有轴端部上的轴向密封件，该轴向密封件的固定部件具有环，该环可沿轴向运动地设置在泵壳体内部或设置在整合在泵壳体中的构件内部。一方面形成自由轴端部的液压压力加载以用于补偿作用到泵轴上的轴向力，并且另一方面构成摩擦小但有效且较不容易磨损的轴向密封件的这种结构是特别有利的。该轴向密封件可以通过维护开口被快速且简单地控制、维护和更换。在此优选地，轴向密封件的可沿轴向运动地支承在泵壳体内部的固定部件支承在所述盖部中，利用该盖部使得维护开口被封闭。

附图说明

下面借助于在附图中示出的实施例进一步说明本发明。其中示出：

图1以大大简化的示意图示出了具有驱动马达的内联结构形式的多级离心泵的纵截面图，

图2示出了泵的放大的并相对于图1转动90°的纵截面图，

图3以放大图示出了图1中的细节III，

图4以放大图示出了图2中的细节IV，

图5示出了轴向密封件的旋转部件的纵截面图，

图6以分解视图示出了轴向密封件的旋转部件的构件，

图7示出了具有用于整合至泵壳体中的保持环的轴向密封件的非旋转部件的纵截面图，

图8以分解视图示出了轴向密封件的非旋转部件的构件，

图9以分解视图示出了轴向密封件和离心泵的足部部件，以及

图10以放大图示出了离心泵的从下方观察的视图。

其中，附图标记列表如下：

1 离心泵

2 足部部件

3 头部部件

4 外罩

5 抽吸接口

6 压力接口

7 耦合部

8 轴

9 离心轮

10 径向密封件

11 轴向密封件

12 抽吸嘴

13 导向器

14 环通道

15 轴端部

16 盲孔钻孔

17 带帽螺栓

18 保持环

19 壁部

20 滑动环

21 销钉

22 套管

23 轴向面

24 轴向面

25 轴向密封件的非旋转部件

26 保持环

27 凹槽

28 O形环

29 板材段

30 舌片

31 舌片

32 29中的缺口

33 环26中的通道

34 25中的内部空间

35 外螺纹

36 螺母

37 套管

38 轴

50 马达

51 马达轴

52 环25中的缺口

53 舌片31的端部

54 环25中的凸肩

55 塞

56 盘/盖部

57 螺栓

58 O形环

59 O形环

60 维护开口

61 用于螺栓57的钻孔

62 盖部的边缘

63 缺口

64 足部中的凸肩

具体实施方式

借助于图1至图10示出了离心泵是内联结构形式的多级的、立式运行的离心泵1。泵壳体具有足部部件2、头部部件3和设置于两者之间的柱形外罩4，所述外罩围住泵级并被夹紧在头部部件3和足部部件2之间。足部部件2具有抽吸接口5以及与该抽吸接口对齐的压力接口6。头部部件3被构造为马达托架并围住耦合部7，该耦合部使在图1中示意性示出的、安装在头部部件3上的电动马达50的轴51抗扭地与泵1的轴8连接。泵1的轴8承载泵级的离心轮9并且被可转动地设置在泵壳体内部。在头部部件3中设有径向密封件10，并且在足部部件2中设有轴向密封件11。该轴向密封件11的结构可以从图3至图8中详细地看到并在下面将具体描述。在运行中，当轴8旋转时，液体经过抽吸接口5被带入泵壳体中，所述液体进入第一泵级的抽吸嘴12中并通过分别由离心轮9和附近的导向器13所构成的泵级被输送，直到该液体在头部部件3中从最后的泵级排出并通过环通道14被返回导向压力接口6，液体通过该压力接口又离开泵。

泵的壳体侧的轴端部15位于第一泵级下方的抽吸嘴12的区域中。该轴端部具有配设有螺纹的盲孔钻孔16，带帽螺栓17座在该盲孔钻孔中，保持环18利用该带帽螺栓密封且固定地紧固在轴端部15上。保持环18具有朝向抽吸嘴12指向的并且除了用于贯穿引导螺栓17的中心缺口被闭合的壁部19，即被构造为罐形，并且密封且固定地与轴端部15连接。

保持环18被构造为车削部件，朝背向轴端部15的一侧呈阶梯形，并构造有向下开放的、环绕的凹槽，所述凹槽被设计用于收纳滑动环20。滑动环20由碳化硅制成并且借助于销钉21在保持环18中防转动，并且此外借助于在内侧上径向搭接滑动环20的套管22且借助于螺栓7与保持环18一起紧固在轴端部15上。滑动环20具有向下指向的、即从轴端部15远离指向的轴向面23，该轴向面构成轴向密封件11的旋转轴向面。该轴向面23不是完全平坦的，而是具有三个在圆周上均匀分布的宏观可见的凸起部，所述凸起部一方面构成对向面24上的、即非旋转的轴向密封件部件25的轴向面24上的受限定的贴靠部，并且另一方面用于快速建立润滑膜。轴向面24被平坦地构造并且是非旋转部件的、在此是环25的一部分，该环可轴向运动地设置在保持环26内部，所述保持环整合在泵壳体足部部件2下侧中的相应收纳部中。

保持环26在其内侧上具有环绕的凹槽27，在该凹槽中整合有O形环28，所述O形环相对于保持环26并由此相对于泵壳体径向地密封环25。此外，保持环26利用外部环绕的密封件58还相对于泵壳体中的收纳部被密封，如这点在截面图4和7中可见的那样。

在背向轴向密封面24的背侧上，非旋转的环25被板材段29覆盖，该板材段几乎完全地覆盖了密封环25的所述背侧。板材段29具有弯折的舌片30，利用这些舌片，板材段形状配合地整合在环25背侧上的相应缺口52内部。这些舌片30沿径向伸出环25并嵌入到环25内的这些缺口52中并构成不旋转的环25的防转动装置的一部分。此外，板材段29具有相对于舌片30移位90°的两个在直径上相对置的舌片31，这些舌片从基础材料的平面向上弯曲90°并使板材段29沿轴向方向间隔开地与环25连接，在该环中，端部53卡锁地嵌入到环25内侧上的凸肩54中。

板材段29构成环25的下侧的闭合面并且具有中心的矩形缺口32，横截面为矩形的塞55嵌入到该缺口中，该塞构成保持环26的一部分，具有轴向密封面24的环25抗扭地但轴向可运动地在该部分上被引导。塞55和缺口32在横截面上这样设计尺寸，使得具有存在于其中的塞55的所述缺口32与板材段29的可能的间隙公差一起构成一贯通间隙，该贯通间隙具有明显小于通道33横截面积的横截面积，这些通道设置在泵壳体的足部部件2中或保持环26中，并且这些通道用于使得具有板材段29的环25的和保持环26的内部空间34利用泵的压力侧压力、即利用压力接口6处的压力被加载。这些通道33引起在泵启动的情况下，在实现了压力形成之后首先使得板材段29与贴靠在其上的环25朝向自由轴端部的方向、即朝马达的方向被力加载并被推移，这是因为通过缺口32和塞55之间的间隙的较小的横截面，在形成了相应的反向压力之前，液体必须首先流入通过环25围合出的空间中。由此，环25在图1中沿轴向向上地、即在保持环26内部沿轴向运动，直到轴向面24贴靠在相对面23上，由此然后也在轴端部15区域中的吸入侧空间与轴向密封件11的固定部件的安装空间34之间形成分离。一旦由环25和板材段29围合出的空间通过缺口32的间隙被填充，则压力侧的压力也在环25内部施加并由此施加在轴8的端侧面上，由此关于轴8的液压所造成的轴向力进行了在运行中所期望的、一定的力补偿。

如特别是从图9中可见的那样，保持环26是圆形的盘56的一部分，该盘被设置用于整合在泵壳体的、在此足部部件2的底侧维护开口60中。盘56将该底侧开口60封闭地置于足部部件2下侧上的凸肩64中，并通过被引导穿过盘56边缘62中的缺口61的四个螺栓57与足部部件2可松脱地连接。为了相对于足部部件2密封，在环26的上部区域中，即与盘25具有较小间隔地设有O形环58，该O形环整合在环26的环绕的径向凹槽中并用于使该构件相对于足部部件2中的缺口63密封。与其轴向间隔地，在环26的下部中在环绕的径向凹槽中整合有第二O形环59，该第二O形环用于相对于足部部件2中的维护开口60进行密封。在O形环58和59之间，在足部部件2内部连接有与离心泵1的压力侧的连接部，该连接部通过环26中的通道33与环26的内部空间流体导通地连接，从而在此期间使得压力侧的压力处于轴向密封件的非旋转部件25的由板材段29构成的、首先压力有效的面上。环26通过在凹槽中处在保持环26内侧上的O形环28相对于环25密封，该环构成具有密封件轴向面24的轴向密封件的非旋转部件。因此，该O形环28构成径向密封件，然而该径向密封件仅能吸收沿轴向方向的相对而言很小的运动并由此也仅承受小的磨损。

通过泵壳体在下侧上、即在足部部件2的底部中具有被盘56封闭的维护开口60，可以在螺栓57被松脱之后，通过对盘56与位于其上的保持环26的移除来维护并根据需要更换所述轴向密封件。为此，泵的轴38不必被移除。轴向密封件的在根据图9的分解图中所示出的所有构件均可以通过足部部件2底部中的开口61被更换。在最简单的方式中，通常是对具有轴向面23和24的构件以及O形环28进行更换。为了能够松脱与轴8保持连接的螺纹连接部，轴8在马达托架的区域中具有如下这样的横截面轮廓，其能够通过工具的侧向嵌入实现轴的锁止。因此，在轴8借助于在马达托架的区域中引入的开口扳手(Maulschlüssel)被抗扭地保持之后，带帽螺栓17可以被松脱并且在对滑动环20和根据需要地保持环18的其他密封件进行更换之后，可以将该带帽螺栓再次固定拧紧。

密封件的轴向固定的部件、即非旋转的环25与它的密封件和保持环26与构成用于封闭维护开口60的壳体开口的盖部的盘56，与盖部56一起被向下拉出，在此，保持环26的上部与环绕的O形环58从缺口63中拉出，保持环26的下部与O形环59从维护开口60中拉出。这些密封件以及O形环28和轴向密封件25的非旋转部件于是可以被更换并且一起再从下方被插入至足部部件2的维护开口60或缺口63中，直到保持环26的上部与O形环58密封地贴靠在缺口63中并且下部与O形环59密封地贴靠在维护开口60中。

以上对更换下部轴端部上的轴向密封件进行了说明，应理解，根据本发明可以以类似的方式将在此设计在轴和壳体之间的轴承进行更换，而轴不必改变它在泵壳体内部的位态进而不需要较大的拆卸和装配操作。