專利名稱：振動優(yōu)化的管式泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種管式泵(Rohrgehusepumpe)，其運轉(zhuǎn)機構(gòu)和導(dǎo)向機構(gòu)與一立式管連接，其中在立式管內(nèi)設(shè)置一驅(qū)動運轉(zhuǎn)機構(gòu)的軸，該軸與設(shè)置在立式管上方的驅(qū)動裝置相連，一多層燈籠形支架(Laterne)將驅(qū)動裝置的重力傳遞給基座，一已知的外部軸承元件安裝在立式管和/或彎管上并且立式管通入一氣密的彎管箱內(nèi)。
這種類型的管式泵公知在例如1989年7月出版的KSB離心泵詞典第三版第262頁。它們通常為單級配置并且用來輸送大的流體量，其中一軸向或半軸向葉輪常用作轉(zhuǎn)子。一導(dǎo)向機構(gòu)安裝在轉(zhuǎn)子后面，該導(dǎo)向機構(gòu)通入一個或多個立式管內(nèi)，借助于導(dǎo)向機構(gòu)，被輸送的流體傳送出去。一驅(qū)動轉(zhuǎn)子的軸安裝在立式管內(nèi)。安裝在上面的第一基座面上的多層燈籠形支架承接驅(qū)動裝置的力。彎管、立式管、立式管部件和軸的重力以及懸浮管的重力被下面的第二基座面承接，所述懸浮管環(huán)繞軸并裝有運轉(zhuǎn)機構(gòu)和導(dǎo)向機構(gòu)。為此，放置在一交叉構(gòu)件(Traverse)上的彎管入口法蘭具有擴大的直徑，其安裝在立式管和彎管之間的過渡區(qū)域。由于所述立式管的長度的影響，軸的導(dǎo)向軸承的支承件安裝在立式管內(nèi)。
出于維護目的，管式泵設(shè)有可拆卸的運轉(zhuǎn)機構(gòu)(Laufzeug)。為此，移除驅(qū)動裝置、燈籠形支架和必要時移除用于可調(diào)轉(zhuǎn)子的機構(gòu)后，整個運轉(zhuǎn)機構(gòu)被提升到立式管外面。這就不需要打開緊固在壓力側(cè)的泵接頭上的管道。
KSB離心泵詞典的第222頁描述了一種管式泵的實施例，其中，用進(jìn)口噴嘴來代替吸入管。在這個實施例中，管式泵是懸掛的，以在進(jìn)口腔或進(jìn)口箱內(nèi)自由振動。由于這種自由懸掛的管式泵的長度的影響，泵的振動特性有時候會導(dǎo)致不利的共振，這樣的共振對管式泵的運行特性產(chǎn)生負(fù)作用。因此，泵構(gòu)件鑄造成形，這樣對振動具有良好的固有衰耗。
JP 62-107299描述了一種解決這種泵的振動問題的技術(shù)方案。在所述的出版物中，公開了一種所謂的多級鉆孔泵。這種類型的鉆孔泵設(shè)置得很長且非常細(xì)。和管式泵相比，它們只能將少的運送量傳送至非常高的運送高度。圖4和圖5顯示了已有的解決方案，其中借助于交叉構(gòu)件或中間板在泵級區(qū)域設(shè)有支承件。與此不同的是提出一種改進(jìn)方案，即借助于分布在泵部分周圍的很多拉繩來穩(wěn)定鉆孔泵。為此，拉繩延長至馬達(dá)燈籠形支架并固定在該處。
本發(fā)明的任務(wù)是通過非常簡單的方式改善管式泵的振動特性，且降低制造成本。
這個任務(wù)的解決方案規(guī)定，設(shè)有一傳遞力的支座、外部軸承元件的導(dǎo)向機構(gòu)和密封機構(gòu)，它們安裝在氣密的彎管箱的基座板上。該解決方案將整個立式管的重力通過軸承元件以最短路徑引到彎管箱的基座板中，這樣提供了將包括立式管的泵部分拉出彎管箱的可能性。如果管式泵只設(shè)有一個基座面，則該基座面同時附加地一同承接驅(qū)動裝置的力。外部軸承元件直接支承在彎管箱的基座板上會產(chǎn)生很大的優(yōu)點在一定程度上，包括驅(qū)動裝置和泵的能振動的系統(tǒng)的限定的振動節(jié)點設(shè)在軸承元件的軸承面中。正如現(xiàn)有技術(shù)已知的將管式泵設(shè)在兩個基座面上也是這種情況。上面的基座面承接驅(qū)動裝置的力，下面的基座面承接帶有立式管部件和彎管的泵部分的力，其中，對于管式泵的整個系統(tǒng)來說，振動節(jié)點保持在彎管箱的基座板上。
由此，對管式泵進(jìn)行振動計算時，從基座板上軸承元件的軸承面開始，只有泵部分到外部軸承元件的長度和外部軸承元件上方的結(jié)構(gòu)長度才被考慮。由此，包括相連的立式管部件和彎管部件的不轉(zhuǎn)動的泵部分，從振動技術(shù)的觀點看形成一擺動系統(tǒng)，而包括帶有軸的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動部分，從振動技術(shù)的觀點看形成另一個擺動系統(tǒng)。對管式泵進(jìn)行振動計算時，主要是這兩個擺動系統(tǒng)需要進(jìn)行數(shù)學(xué)計算。
為此設(shè)計方案規(guī)定，基座板是多層燈籠形支架的一個組件，或者基座板是集成在燈籠形支架中的氣密的彎管箱的一個組件。由此，靜止泵部分的擺動長度可通過合并到基座板中以簡單的方式確定。轉(zhuǎn)動的泵部分到承接軸向力的軸承的長度作為所述轉(zhuǎn)動的泵部分的振動計算的擺動長度。
出于維護目的，驅(qū)動裝置以已知的方法從燈籠形支架移出，然后，設(shè)置在彎管箱上的壓力蓋打開后，包括彎管、立式管、軸、轉(zhuǎn)子和所有其它的裝入件在內(nèi)的整個泵部分也被提升到彎管箱的外面。這種方案的優(yōu)點是，可以省去一長的懸掛管，先前需要該懸掛管來傳遞運轉(zhuǎn)機構(gòu)和裝入件的重力。另外的優(yōu)點是可減少振動組件的數(shù)目。從而振動計算比較簡單同時也會更加精確。
另外一種結(jié)構(gòu)方案規(guī)定，與運轉(zhuǎn)機構(gòu)以力傳遞的方式連接的軸支承在燈籠形支架內(nèi)且在泵部分的壓入口的上方。因此，對轉(zhuǎn)動部分的振動特性進(jìn)行計算時，所要考慮的長度比立式管和與之相連的泵部分的長度大。
附圖顯示了本發(fā)明的一個實施例，在下文中對其進(jìn)行了詳細(xì)描述。附圖中

圖1顯示了一管式泵的剖面；圖2和圖3顯示了泵部分的軸承結(jié)構(gòu)的放大圖；和圖4顯示了多級結(jié)構(gòu)形式的一個實施例。
圖1所示的自由懸掛管式泵具有一馬達(dá)1，馬達(dá)1的重力和反作用力由燈籠形支架2引入基座3，基座3也承接泵部分4的力。多層結(jié)構(gòu)的燈籠形支架2包括一個馬達(dá)燈籠形支架2.1，該馬達(dá)燈籠形支架2.1環(huán)繞軸6的軸向軸承5和軸6的聯(lián)軸器7。馬達(dá)燈籠形支架2.1由彎管箱2.3上的中間燈籠形支架2.2支承，彎管箱2.3以氣密的方式形成在燈籠形支架2內(nèi)。馬達(dá)1的重力從所述彎管箱2.3的基座板2.4引入到基座3。
對那些馬達(dá)1的重力太大的應(yīng)用場合，馬達(dá)燈籠形支架2.1也可以設(shè)置成一種所謂的推出式燈籠形支架(überstülplaterne)，這種燈籠形支架推過中間燈籠形支架2.2和彎管箱2.3，并以較大直徑將兩者包裹。這種推桿式燈籠形支架也將馬達(dá)1的力直接在基座板2.4的平面內(nèi)分散到基座3上。因此，氣密的彎管箱2.3和中間燈籠形支架2.2釋放了馬達(dá)的重力。
引導(dǎo)流體的泵部分4包括兩個相互連接的兩個立式管9，其中軸6的軸承11借助于導(dǎo)向元件10支承。同時，轉(zhuǎn)子12安裝在立式管9內(nèi)，從流動方向看，該轉(zhuǎn)子位于泵部分4的開始端。在本實施例中，立式管9也部分地承擔(dān)泵殼8的作用，因為泵部分4的流動導(dǎo)向的裝入件13也安裝在其中。這里，它們?yōu)閷?dǎo)向機構(gòu)，以導(dǎo)向葉片、導(dǎo)向通道或?qū)蜉喌男问睫D(zhuǎn)換能量。這里以半軸向結(jié)構(gòu)方式顯示的轉(zhuǎn)子12和流動導(dǎo)向裝入件13也可以是分開的泵殼的組件，該泵殼與立式管9相連。
由于軸6作為所示的轉(zhuǎn)子12的力傳遞構(gòu)件的這種結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子12的重力同樣由軸6支承。轉(zhuǎn)動泵部件的重力，即軸6、轉(zhuǎn)子12和使用多段軸時的可能的聯(lián)軸器7.1的重力由軸向軸承5承接。
泵部分4緊固在彎管箱2.3的壓力蓋14和基座板2.4上。從轉(zhuǎn)子12通過立式管9輸送的流體流過彎管15，彎管15與立式管9相連并可拆卸地安裝在彎管箱2.3內(nèi)。彎管15引導(dǎo)流體進(jìn)入與之相連的管道(這里未顯示出)。這種管道以水密的方式緊固在一法蘭上，在圖中該法蘭安裝在彎管箱2.4的右側(cè)。
彎管15松動安置地安裝在彎管箱2.4內(nèi)。在彎管15的出口和彎管箱2.4的內(nèi)徑之間存在一間隙。所述的間隙使彎管15與彎管箱2.4可解除耦合，也通過簡單地將泵部分4提升出來使得安裝和拆卸工作簡單。因為彎管箱2.3的內(nèi)部是氣密的結(jié)構(gòu)且充滿了流體，所以彎管15的出口不需要密封。
一個外部軸承元件17附著在彎管15上，不轉(zhuǎn)動的泵部分或靜止的泵部分的重力通過所述的外部軸承元件17傳遞到基座板2.4上。如果立式管9向彎管箱2.3內(nèi)突出，軸承元件17也可緊固在立式管9上。所設(shè)置的位置依賴于彎管15、彎管箱2.4或鄰接的立式管9的選擇尺寸。
彎管箱2.3由壓力蓋14以氣密的方式密封。一短的承載元件18將彎管15與壓力蓋14以力傳遞的方式連接。此外，所述的承載元件18作為壓力蓋14內(nèi)的彎管15的導(dǎo)向機構(gòu)和作為軸6穿過壓力蓋14的密封機構(gòu)。本身已知的軸密封機構(gòu)安裝在壓力蓋14上的通過軸6的區(qū)域。為了制造簡單和減少重力，泵部分4實施為焊接結(jié)構(gòu)。與能緩沖振動的鑄造結(jié)構(gòu)相比，它具有一個優(yōu)點，即所定義的振動節(jié)點形成在基座板2.4上與軸承元件17接觸的區(qū)域內(nèi)，所以可獲得更好的振動特性。
為了拆卸泵部分4，馬達(dá)1與打開的聯(lián)軸器7一起從馬達(dá)燈籠形支架2.1提升出來。然后，壓力蓋14從液密的彎管箱2.3打開。裝配或拆卸的過程中，由于承載元件18緊固于彎管15，且其也作為一管元件形成，所以泵部分4的重力由壓力蓋14承擔(dān)。相反，在裝配的狀態(tài)和運行過程中，不轉(zhuǎn)動的泵部分的重力經(jīng)由外部軸承元件17直接引導(dǎo)到基座板2.4上。由于軸承、軸承元件17的導(dǎo)向機構(gòu)和密封機構(gòu)的緣故，從靜態(tài)的觀點看，在承接力的基座板2.4的這個位置解除耦合，因此，同時形成了管式泵的振動節(jié)點。
這使得管式泵的振動計算比較容易。對整個系統(tǒng)的固有頻率進(jìn)行計算時，泵部分4至軸承元件17處的振動節(jié)點的構(gòu)件長度與相應(yīng)的彎管部分或立式管部分的長度以及位于振動節(jié)點上方的馬達(dá)1的長度與燈籠形支架2的相應(yīng)部件的長度都要考慮進(jìn)去。在此，在簡單的情況下，可只考慮泵部分4的擺動長度PLP和燈籠形支架連同馬達(dá)的擺動長度PLA。確定這些擺動長度時，起點是位于外部軸承元件17和基座板2.4之間的振動節(jié)點。這里，對轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的振動特性，需要考慮擺動長度PLR，其中轉(zhuǎn)子12和軸向軸承5之間的距離即用于這個目的。
與已知的泵實施方案相比，這種解決方案減少了能振動的構(gòu)件，因此需要考慮的固有頻率的數(shù)目減少了，固有頻率的計算也就比較簡單。這是因為不轉(zhuǎn)動的部件在基座板中的支承和省去了至今必需的、環(huán)繞軸的附加懸掛管而減少了能振動的系統(tǒng)部件的數(shù)目，改善了管式泵的振動特性。同時，這種泵懸掛對管式泵的整個系統(tǒng)形成了一個限定的振動節(jié)點。
為了實現(xiàn)較大強度、減少重力和改善制造，管式泵是焊接結(jié)構(gòu)。這有可能成為標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)構(gòu)形狀，其中，燈籠形支架2的結(jié)構(gòu)尺寸可采用不同的立式管直徑。為此，設(shè)計相應(yīng)的燈籠形支架2用于泵部分4的最大直徑。在基座板2.4中，坐落在外部軸承元件17的區(qū)域上的開口寬度選擇得足夠大才可能將要通過的構(gòu)件拉出，即對彎管箱來說最大的包括立式管9的整個泵部分4的構(gòu)件拉出。只有另一個軸承元件17的安裝對管式泵的較小的結(jié)構(gòu)尺寸是必須的。所述的軸承元件17對基座板2.4上容納軸承元件17的開口的直徑與立式管9和/或彎管15的直徑之差進(jìn)行補償。
圖2是半剖面圖，顯示了軸承元件17的放大圖，該軸承元件17以最短路徑傳遞力給基座板2.4和基座3?；?.4有一個開口，其用于容納軸承元件17。圖2顯示了一個在基座板2.4中的錐形或圓錐形的開口，以本身定心和力傳遞的方式坐落于該開口中的軸承元件17具有相應(yīng)的輪廓。為了改善密封效果，在相鄰的部件之間設(shè)置附加的密封元件19，如密封環(huán)。因而，以非常簡單的方法避免了流體從彎管箱2.3流到基座板2.4區(qū)域。
圖3顯示了軸承元件17的變型的實施方式，該軸承元件17以角形環(huán)的方式形成。這里，以法蘭形狀在徑向延伸的環(huán)面20負(fù)責(zé)力的傳遞，而定心通過一相鄰的配合部分21完成，其具有小的公差。盡管這種方案制造簡單，但是，裝配過程中需要非常細(xì)心。這里密封元件19也起輔助密封作用。
圖4顯示了另一種實施方式。多級泵部分4為兩級結(jié)構(gòu)，相對于圖1來說其具有分開的泵殼22和23，它們通過立式管9或立式管部分9.1相互連接。這里，第二泵級的泵殼8.1與彎管15通過較短的立式管部分9.1相連。在這種實施方式中，所有的直徑也是這種方法選擇整個泵部分4作為一個部件可以簡單地通過基座板2.4。
因而，有可能以非常簡單的方式通過模塊化裝配使這種管式泵適應(yīng)大的結(jié)構(gòu)長度。需要較大輸送高度的情況下的問題也可以通過在后面連接這種為打的輸送量所設(shè)計的轉(zhuǎn)子液壓系統(tǒng)來解決。
泵殼、立式管或立式管部件與安裝在其中的軸承之間所需的定心可通過已知的配合元件來進(jìn)行。皮和元件例如是配合銷，其通過機械加工將定位銷放入相互指定的面，如立式管法蘭面。因而，在發(fā)生可能維修軸承11的情況時，可以由標(biāo)準(zhǔn)化的構(gòu)件簡單快速地更換，對整個系統(tǒng)的振動特性沒有負(fù)作用。
權(quán)利要求
1.一種管式泵，其運轉(zhuǎn)機構(gòu)和導(dǎo)向機構(gòu)與一立式管連接，其中在立式管內(nèi)設(shè)置一驅(qū)動運轉(zhuǎn)機構(gòu)的軸，該軸與設(shè)置在立式管上方的驅(qū)動裝置相連，一多層燈籠形支架將驅(qū)動裝置的重力傳遞給一基座，一已知的外部軸承元件安裝在立式管和/或彎管上并且立式管通入一氣密的彎管箱內(nèi)，其特征在于，一傳遞力的支座、外部軸承元件(17)的導(dǎo)向機構(gòu)和密封機構(gòu)安裝在氣密的彎管箱(2.3)的基座板(2.4)上。
2.如權(quán)利要求1所述的管式泵，其特征在于，基座板(2.4)是多層燈籠形支架(2)的一個組件。
3.如權(quán)利要求1或2所述的管式泵，其特征在于，基座板(2.4)是集成在燈籠形支架(2)中的氣密的彎管箱(2.3)的一個組件。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的管式泵，其特征在于，與運轉(zhuǎn)機構(gòu)以力傳遞的方式連接的軸(6)支承在燈籠形支架(2、2.1)內(nèi)且在泵部分(4)的壓入口上方。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的管式泵，其特征在于，對不轉(zhuǎn)動的泵部分(4)進(jìn)行振動計算時，一個振動節(jié)點形成在基座板(2.4)和外部軸承元件(17)之間。
6.如權(quán)利要求5所述的管式泵，其特征在于，泵部分(4)的擺動長度(PLP)和驅(qū)動部分(1、2)的擺動長度(PLA)從基座板(2.4)上的振動節(jié)點開始延伸。
7.如權(quán)利要求5或6所述的管式泵，其特征在于，位于基座板(2.4)內(nèi)的振動節(jié)點設(shè)置在轉(zhuǎn)動的泵部分(4)的一擺動長度(PLR)內(nèi)，轉(zhuǎn)動的泵部分(4)由軸(6)和轉(zhuǎn)子(12)形成。
8.如權(quán)利要求5、6或7所述的管式泵，其特征在于，軸向軸承(5)和下方的轉(zhuǎn)子(12)之間的距離確定了轉(zhuǎn)動的泵部分(4)的擺動長度(PLR)。
9.如權(quán)利要求1至8任一項所述的管式泵，其特征在于，振動節(jié)點設(shè)置在基座板(2.4)的一個開口內(nèi)。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項所述的管式泵，其特征在于，泵部分(4)可以穿過基座板(2.4)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種管式泵，其運轉(zhuǎn)機構(gòu)和導(dǎo)向機構(gòu)與一立式管連接，其中在立式管(9)內(nèi)設(shè)有一驅(qū)動運轉(zhuǎn)機構(gòu)的軸(6)，該軸(6)與設(shè)置在立式管上方的驅(qū)動裝置(1)相連。一多層燈籠形支架(2)將驅(qū)動裝置的重力傳遞給一基座(3)。一已知的外部軸承元件(17)安裝在立式管(9、9.1)和/或一彎管(15)上，所述立式管通入氣密的彎管箱(2.3)。所述氣密的彎管箱(2.3)的基座板(2.4)中裝有一力傳遞的支座、外部軸承元件(17)的導(dǎo)向機構(gòu)和密封機構(gòu)。
文檔編號F04D29/52GK1754047SQ200480004843
公開日2006年3月29日 申請日期2004年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月21日
發(fā)明者W·科哈諾夫斯基, H·盧茨, P·哈特曼 申請人:Ksb股份公司