軸承單元的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種軸承單元(2)，用于安裝在泵機(jī)組的軸上，具有用于容納該軸的套筒(6)和固定在該套筒(6)的外周上的軸承套(4)，其中該套筒(6)在第一軸向端(7)上具有嚙合元件(8)，用于形狀配合地、抗扭地與該軸或與該軸連接的組件(42)相嚙合，在相對(duì)置的第二軸向端上，該套筒(6)具有在軸向方向(X)上固定該軸承套(4)的支承肩(10)；以及一種具有該軸承單元的泵機(jī)組。
【專利說(shuō)明】軸承單元

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種設(shè)計(jì)用于安裝在泵機(jī)組的軸上的軸承單元。

【背景技術(shù)】
[0002]在泵機(jī)組中，特別是在多級(jí)離心泵機(jī)組中為了在徑向方向上支承可旋轉(zhuǎn)的軸(特別是也在各個(gè)泵級(jí)之間)，軸承單元是必需的。
[0003]從DE8706954U中已知一種軸承單元。在該軸承單元中，支座襯套(Triigerbuchse
)借助從動(dòng)銷抗扭地固定到軸上。借助其他的從動(dòng)銷，在支座襯套上設(shè)置軸承套，該軸承套在軸向方向上通過(guò)螺栓與支座襯套一起固定到軸上。這種設(shè)置一方面不適合于安裝在連貫的軸上、例如在各個(gè)泵級(jí)之間。另一方面，從動(dòng)銷的設(shè)置需要非常精確的制造以保持所需的容差，這導(dǎo)致相當(dāng)昂貴的裝配。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在該背景下，因此本發(fā)明的目的是提出一種用于安裝在泵機(jī)組的軸上的改進(jìn)的軸承單元，該軸承單元更容易并能更成本合算地生產(chǎn)并安裝到軸上。
[0005]本發(fā)明的目的由按照本發(fā)明的具有權(quán)利要求1中的特征的軸承單元，以及具有權(quán)利要求16中給出的特征的用于生產(chǎn)預(yù)裝配的軸承單元的方法，以及由具有權(quán)利要求17中給出的特征的泵機(jī)組實(shí)現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求、下面的說(shuō)明以及附圖中給出優(yōu)選的實(shí)施方式。
[0006]按照本發(fā)明的預(yù)裝配的軸承單元，其被設(shè)計(jì)為用于安裝在泵機(jī)組的可旋轉(zhuǎn)軸上，該軸承單元具有用于容納該軸的套筒(HUlse)和固定在該套筒的外周上的軸承套。軸承套在此用于，在泵機(jī)組中與固定在外部的軸承環(huán)為徑向支承而滑動(dòng)地接觸。為此，軸承套的構(gòu)成軸承面的外表面與旋轉(zhuǎn)軸同心地延伸。軸承套的外表面優(yōu)選具有圓柱形的外輪廓。套筒用作用于軸承套的支座(Tiiiger )，以及用于將軸承套抗扭地固定到軸上。按照本發(fā)明，為此套筒在第一軸向端上具有第一支承肩(Anlageschulter)以及嚙合元件(Eingriffselement),該哨合元件用于形狀配合地、抗扭地與軸或與軸連接的組件相B齒合。在相對(duì)的第二軸向端上，套筒具有在軸向方向上固定軸承套的第二支承肩。也就是說(shuō)，軸承套在一個(gè)軸向端適宜地貼靠在第一支承肩上，或支承在該第一支承肩上，而在相對(duì)的軸向端支承在第二支承肩上，使得軸承套在軸向方向上固定在這兩個(gè)支承肩之間。
[0007]在此嚙合元件用于，將套筒與軸承套抗扭地固定在軸上。在此將套筒和/或嚙合元件設(shè)計(jì)為，使該套筒和/或嚙合元件與安裝在該套筒上的軸承套一起與軸的旋轉(zhuǎn)軸線同心地取向。
[0008]嚙合元件以及第一支承肩在縱軸線的方向看設(shè)置在套筒的第一軸向端上。通過(guò)嚙合元件與軸或與和該軸連接的組件形狀配合地、抗扭地嚙合，使得在泵機(jī)組工作期間，套筒并由此使固定在該套筒外周上的軸承套隨著軸旋轉(zhuǎn)。軸承套這樣固定在套筒上:當(dāng)其安裝在軸上時(shí)，該軸承套的縱軸線與軸的旋轉(zhuǎn)軸線相一致。
[0009]軸承套這樣固定到套筒上:使該軸承套與嚙合元件一起構(gòu)成預(yù)制的軸承單元,該軸承單元因此可以在裝配泵機(jī)組時(shí)以簡(jiǎn)單的方式安裝到軸上。
[0010]在此第一和第二支承肩使得能夠容易地將軸承套固定到套筒上，即在該套筒的第一端上、在第一支承肩和在該套筒的相對(duì)的第二端上、在第二支承肩之間。
[0011]優(yōu)選地，第一支承肩由嚙合元件構(gòu)成。因此，軸承套固定在第二支承肩和嚙合元件之間。第一支承肩可以由嚙合元件的軸向端構(gòu)成，該軸向端優(yōu)選相對(duì)于套筒徑向朝外突出。
[0012]預(yù)裝配的軸承單元優(yōu)選具有至少一個(gè)固定元件,優(yōu)選位于在嚙合元件上,該固定元件可以將軸承單元軸向固定在軸上或與該軸連接的組件上。固定元件因此用作，將預(yù)制的軸承單元軸向固定在軸上。由此特別是可以防止嚙合元件與軸或和與該軸連接的組件在軸向方向上脫離嚙合。優(yōu)選將固定元件設(shè)計(jì)為，使得能夠?qū)Ш显伤擅摰毓潭?，從而能夠?qū)⑤S承單元例如為維護(hù)目的或修理目的而拆卸下來(lái)。
[0013]特別優(yōu)選地，至少一個(gè)嚙合元件具有圓周壁，該圓周壁具有至少一個(gè)狹孔，在此固定元件伸入該狹孔中。在此優(yōu)選該狹孔在嚙合元件上垂直于軸的旋轉(zhuǎn)軸線地延伸。在此優(yōu)選將固定元件設(shè)計(jì)為，使其能夠與狹孔以及與軸或與設(shè)置在軸上的組件形狀配合地嚙合。因此，在軸上或在設(shè)置在該軸上的組件上，可以設(shè)置槽或咬邊，固定元件可與該槽或咬邊嚙合。在嚙合元件相對(duì)于軸或該軸上的組件軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)，該在軸向上固定在軸上的固定元件與嚙合元件上的狹孔的壁相接觸。由此可以限制或防止該軸向運(yùn)動(dòng)。此外，狹孔使裝配容易，因?yàn)楣潭ㄔ梢匀菀椎卮怪庇谛D(zhuǎn)軸線地插入狹孔中，以與軸和/或與和該軸連接的組件在軸向上確保嚙合。以該方式可以省掉成本過(guò)高的螺旋接合。
[0014]在一優(yōu)選實(shí)施方式中，至少一個(gè)固定元件被設(shè)計(jì)為彈簧箍。彈簧箍例如由金屬絲構(gòu)成并具有彈性可變形性。因此，彈簧箍是可變形的，以便將嚙合元件和軸或與該軸連接的組件帶入嚙合。這樣，通過(guò)彈性回位力，使彈簧箍保持與組件以期望的嚙合在軸向上固定。在此，彈簧箍?jī)?yōu)選這樣設(shè)計(jì)，使該彈簧箍通過(guò)彈性變形與要固定的組件處于嚙合，使該彈簧箍在其裝入方向上圍繞咬邊，該咬邊因此能夠防止彈簧箍無(wú)意地從該組件退出嚙合。例如可以將彈簧箍在彈性伸展下關(guān)于軸的旋轉(zhuǎn)軸線在徑向方向上推到軸上，并且在此例如同時(shí)插入嚙合元件上的前述的狹孔中，優(yōu)選插入兩個(gè)在直徑上相對(duì)置的狹孔中。最后，在彈性恢復(fù)原狀后，彈簧箍?jī)?yōu)選圍繞軸的相對(duì)置的兩側(cè)，從而使該彈簧箍也在徑向方向上固定。
[0015]優(yōu)選嚙合元件具有非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的周壁，該周壁優(yōu)選被設(shè)計(jì)為至少在局部是有角的。軸或與該軸連接的組件優(yōu)選在與嚙合元件相嚙合的區(qū)域中具有對(duì)應(yīng)的、非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，從而使得在該非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的周壁和軸或與該軸連接的組件之間能夠形狀配合地嚙合，這使能能夠從軸向嚙合元件傳遞扭矩。周壁特別是可以設(shè)置為部分地有棱角的、特別優(yōu)選是多角的設(shè)計(jì)方案，在此該周壁同時(shí)優(yōu)選平行于旋轉(zhuǎn)軸線延伸。
[0016]因此，周壁在其內(nèi)周上可以構(gòu)成為例如六角形的截面。如果軸或位于該軸上的構(gòu)件嚙合入嚙合元件，則周壁的至少一個(gè)為六角形的截面的內(nèi)周優(yōu)選與該軸的外壁或位于該軸上的構(gòu)件的外壁相接觸。軸或與該軸連接的組件優(yōu)選具有對(duì)應(yīng)的六角形外截面，該外截面使得能夠與嚙合元件的六角形內(nèi)截面形狀配合地嚙合以傳遞扭矩。當(dāng)嚙合元件的內(nèi)周壁平行于旋轉(zhuǎn)軸線延伸時(shí)，該內(nèi)周因此具有六角形的形狀。
[0017]替代地，嚙合元件還可以具有任何其他的非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與軸上的或固定在該軸上的組件上的對(duì)應(yīng)的非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的結(jié)構(gòu)抗扭地嚙合。因此，例如在嚙合元件的內(nèi)部的周壁上可以設(shè)置徑向朝內(nèi)取向的突出部，該突出部形狀配合地嵌接到軸上或與該軸連接的組件上的對(duì)應(yīng)的凹進(jìn)部中。
[0018]在套筒的內(nèi)周上優(yōu)選設(shè)計(jì)至少一個(gè)環(huán)狀物，該環(huán)狀物從該內(nèi)周徑向朝內(nèi)取向地突出。環(huán)狀物具有與軸承面同心的內(nèi)周面，并優(yōu)選具有與要穿過(guò)套筒延伸的軸的外徑相匹配的內(nèi)徑。當(dāng)軸伸入套筒時(shí)，則環(huán)狀物在周向上相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線地與軸的外表面相接觸。套筒以及因此軸承單元，在軸上通過(guò)該至少一個(gè)接觸面(該接觸面構(gòu)成環(huán)狀物的內(nèi)周)徑向固定并居中。由此在套筒的不與軸接觸的內(nèi)周和該軸的外表面之間給出自由空間。該自由空間例如對(duì)于當(dāng)在泵機(jī)組工作期間軸和軸承單元變熱，并且在此導(dǎo)致材料的不同的熱膨脹時(shí)是具有優(yōu)點(diǎn)的。該自由空間同樣可以使裝配更容易。因此環(huán)狀物構(gòu)成在軸向方向上與套筒相比較短的居中面，由此使得容易將該套筒安裝到軸上。代替連貫的環(huán)狀物作為居中面還可以采用設(shè)置在套筒的內(nèi)周上、分布在圓周上的多個(gè)單獨(dú)的居中面，這些居中面與軸的外表面居中地接觸。
[0019]優(yōu)選軸承套在優(yōu)選面向第一支承肩和嚙合元件的第一軸向端上具有至少一個(gè)隨動(dòng)件(Mitnehmer),該隨動(dòng)件抗扭地與至少一個(gè)在該嚙合元件、該第一支承肩或套筒上形成的對(duì)應(yīng)的同步元件相嚙合。隨動(dòng)件和嚙合元件之間的形狀配合的嚙合使軸承套與套筒一起并因此而與軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0020]特別優(yōu)選地，將至少一個(gè)隨動(dòng)件設(shè)計(jì)為凹部或突出部。對(duì)應(yīng)的同步元件相應(yīng)地互補(bǔ)地成型。特別優(yōu)選地，在陶瓷軸承套中優(yōu)選設(shè)計(jì)至少一個(gè)凹口，套筒、第一支承肩或嚙合元件上的突出部形狀配合地嚙合入該凹口。特別優(yōu)選地，在軸承套上在直徑上相對(duì)置的兩側(cè)設(shè)置兩個(gè)隨動(dòng)件，在套筒上或嚙合元件上對(duì)應(yīng)地設(shè)置兩個(gè)在直徑上相對(duì)置的同步元件。
[0021]優(yōu)選將嚙合元件設(shè)計(jì)為成型的鈑金件。通過(guò)鈑金成型，能使嚙合元件具有需要的形狀，以與軸或與和該軸連接的組件形狀配合地嚙合，同時(shí)能以簡(jiǎn)單的方式構(gòu)成一個(gè)或多個(gè)同步元件，該同步元件使得能夠形狀配合地與軸承套或軸承套的隨動(dòng)件相嚙合。因此，優(yōu)選將嚙合元件上的至少一個(gè)同步元件設(shè)計(jì)為軸向取向的成型部。嚙合元件可以構(gòu)成為，在徑向上超出套筒的外周延伸出去。因此，嚙合元件的環(huán)狀軸向面形成在套筒的外周上，其優(yōu)選構(gòu)成第一支承肩，在該第一支承肩上同步元件優(yōu)選以軸向取向的隆起部的形式構(gòu)成。優(yōu)選在直徑上相對(duì)置的兩側(cè)上設(shè)置兩個(gè)這樣的同步元件。優(yōu)選將軸承套上的一個(gè)或多個(gè)隨動(dòng)件設(shè)計(jì)為在該軸承套的軸向端面上的凹部或槽，軸向取向的同步元件嚙合入該凹部或槽中。板材成型件的設(shè)計(jì)方案的優(yōu)點(diǎn)在于，能非常成本合適地形成用于形狀配合地與軸嚙合的嚙合輪廓，以及同時(shí)形成需要的同步元件以形狀配合地與軸承套抗扭地嚙合。
[0022]優(yōu)選地，在軸承套和套筒的第二支承肩之間設(shè)置彈簧。該彈簧因此用作將軸承套軸向固定在套筒上。同時(shí)，該彈簧能通過(guò)其彈簧作用例如在軸向方向上松弛。由于軸承套優(yōu)選由陶瓷材料制成，而套筒由金屬材料特別是鋼制成，在加熱時(shí)由于不同的熱膨脹系數(shù)會(huì)出現(xiàn)張緊，該張緊因此可以由該彈簧吸收。因此，特別是能夠保護(hù)軸承套不受過(guò)度的軸向力的影響，該軸向力能導(dǎo)致?lián)p壞該軸承套。此外，還能保護(hù)軸。在高溫時(shí)，例如超過(guò)240°時(shí)，鋼元件(套筒、嚙合元件)例如這樣膨脹:使較少膨脹的軸承套可以相對(duì)于軸移動(dòng)。通過(guò)該彈簧防止了這樣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及與此相關(guān)的磨損。替代地或補(bǔ)充地，還可以相應(yīng)地在第一支承肩和軸承套之間設(shè)置彈簧。
[0023]例如可以將彈簧設(shè)計(jì)為螺旋彈簧。特別優(yōu)選地將彈簧設(shè)計(jì)為碟形彈簧，在此該碟形彈簧優(yōu)選具有s形或z形的截面。在截面中，碟形彈簧在此優(yōu)選在其軸向端部具有垂直于旋轉(zhuǎn)軸線延伸的平面或腿，該平面或腿構(gòu)成軸向接觸面。在這些沿著或垂直于旋轉(zhuǎn)軸線延伸的平面之間，存在一個(gè)相對(duì)于縱軸成圓錐形延伸的部分，該部分因此在截面中相對(duì)于軸向端面成角度地延伸。該設(shè)計(jì)方案防止了彈簧被完全壓平。碟形彈簧以一個(gè)軸向端部貼靠在接觸肩上，而以相對(duì)的軸向端部貼靠在軸承套的軸向端面上。在此，碟形彈簧的軸向端部之一形成內(nèi)周，而另一軸向端部形成外周。內(nèi)周優(yōu)選貼靠在支承肩上。
[0024]優(yōu)選地，套筒、嚙合元件的至少一部分、第一支承肩，彈簧和/或至少一個(gè)固定元件由優(yōu)質(zhì)鋼、特別是抗銹的不銹鋼制造。抗銹的不銹鋼特別是應(yīng)用于輸送腐蝕流體(例如水)的泵中。
[0025]此外，軸承套優(yōu)選由陶瓷、優(yōu)選由碳化硅制造。陶瓷是好的軸承材料，其對(duì)于小的摩擦具有高耐磨性。在此特別是碳化硅具有理想的特性。由陶瓷制成的軸承套，因此在其外周上形成陶瓷的滑動(dòng)面，該滑動(dòng)面能與相對(duì)置的固定的軸承套滑動(dòng)地相接合。固定的軸承套同樣可以由陶瓷或由其他合適的材料制成。這樣的滑動(dòng)軸承在泵中優(yōu)選通過(guò)待輸送的流體(例如水)來(lái)潤(rùn)滑。
[0026]在一優(yōu)選實(shí)施方式中，套筒與哨合兀件和/或第一支承肩相焊接，優(yōu)選為激光焊接。以該方式，可以實(shí)現(xiàn)在套筒和嚙合元件或第一支承肩之間的固定的持久的連接。套筒優(yōu)選作為車削件(Drehteil)由金屬，特別是鋼，進(jìn)一步優(yōu)選由不銹鋼制造，而嚙合元件則如上闡述，優(yōu)選作為成型件由板材，特別是抗銹的不銹鋼板制造。兩個(gè)組件(盡管制造方法不同)可通過(guò)焊接容易地持久地彼此連接。在此優(yōu)選套筒嚙合入嚙合元件的軸向端面上的圓形凹口或開口的內(nèi)周，該凹口或開口優(yōu)選形成第一支承肩，在此環(huán)狀或部分是環(huán)狀的焊縫形成在該開口的內(nèi)周和該套筒的外周之間。嚙合元件優(yōu)選與第一支承肩一起一件式地形成，優(yōu)選基本上為為罐形的，套筒嚙合入其中的開口設(shè)置在該罐形結(jié)構(gòu)的底部中。在背向套筒的一側(cè)上，嚙合元件優(yōu)選設(shè)計(jì)為開放的，因此可以在該側(cè)在開口的內(nèi)周和套筒的外周之間，相鄰于套筒的軸向端面形成至少部分是環(huán)狀的焊縫。這對(duì)于焊縫的設(shè)置提供了很好的可到達(dá)性。這是特別適用的，因?yàn)樘淄苍谕庵苌媳惠S承套所圍繞。
[0027]特別優(yōu)選地，套筒與嚙合元件和/或第一支承肩沿著至少兩個(gè)部分進(jìn)行焊接，其中，在該兩個(gè)部分之間的區(qū)域中不進(jìn)行焊接。因此套筒和嚙合元件或第一支承肩之間的焊縫在周向上不連貫地延伸。更確切地說(shuō)，焊縫由至少兩個(gè)部分組成，其中該兩個(gè)部分不直接彼此鄰接。優(yōu)選地，對(duì)嚙合元件或第一支承肩沿著開口的內(nèi)周進(jìn)行焊接，而對(duì)套筒則沿著套筒的外周通過(guò)共四個(gè)部分彼此焊接，在此每個(gè)部分在周向上繞套筒大約40°地延伸。因此在焊接過(guò)程期間，首先沿著第一部分，對(duì)套筒與嚙合元件或第一支承肩進(jìn)行焊接。然后焊接第二部分，在此該第二部分與第一部分關(guān)于套筒的縱軸線在直徑上直接相對(duì)置。另一焊接產(chǎn)生在處于第一部分和第二部分之間的第三部分上。最后，沿著第四部分，將套筒與嚙合元件或第一支承肩進(jìn)行焊接，其中該第四部分關(guān)于套筒的縱軸與第三部分直接相對(duì)置。這種逐段地焊接使得在焊接過(guò)程中能夠防止由于單側(cè)加熱而導(dǎo)致的套筒、第一支承肩和/或嚙合元件的變形。正是通過(guò)防止套筒的變形，使得能夠在最大程度上確保能夠容易地將軸導(dǎo)入套筒中。
[0028]除了前述的軸承單元，本發(fā)明還涉及一種用于生產(chǎn)該預(yù)裝配的軸承單元的方法。按照本發(fā)明，在套筒的第二支承肩上設(shè)置彈性元件或彈簧。隨后，將軸承套設(shè)置在套筒上或推到套筒上，在此，該軸承套的第一軸向端與該彈性元件接觸。第一支承肩和嚙合元件相對(duì)于軸承套的與第一軸向端相對(duì)置的第二軸向端這樣張緊:使得該軸承套在軸向方向上固定在該第一支承肩和該第二支承肩之間。在該張緊位置上，套筒與嚙合元件和/或第一支承肩相焊接。由此，軸承套在軸向方向上固定在兩個(gè)支承肩之間。彈性元件設(shè)置在第二支承肩和軸承套的第一軸向端部之間。因此，在軸向方向上的熱膨脹可以通過(guò)彈性元件的彈性變形來(lái)吸收。軸承套的內(nèi)周貼靠在套筒的外周上。通過(guò)將套筒與嚙合元件相焊接，軸承單元構(gòu)成不可拆卸的預(yù)裝配的組件，其能夠容易地安裝在泵機(jī)組的軸上。
[0029]在一優(yōu)選實(shí)施方式中，首先將上述彈簧作為彈性元件從軸向端推到套筒上，隨后將軸承套推到套筒上，使軸承套與位于中間的、在套筒的第二支承肩上的彈簧相接觸。隨后，將哨合兀件(在該哨合兀件上第一支承肩優(yōu)選一件式地形成)設(shè)置在套筒上，并在軸向端部上與該套筒以所描述的方式進(jìn)行焊接。這樣，以該方式，軸承套就持久地固定在嚙合元件和支承肩之間。在此軸承套優(yōu)選貼靠在嚙合元件的環(huán)狀軸向面上，該軸向面在徑向上突出套筒的外周。在焊接之后，軸承套不可拆卸地固定在套筒上，從而實(shí)現(xiàn)了預(yù)裝配的、易于操作的軸承單元。整個(gè)制造過(guò)程是簡(jiǎn)單的，因?yàn)槭〉袅寺菟ㄟB接和使用可拆卸的部件，如從動(dòng)銷。更確切地說(shuō)，整個(gè)軸承單元優(yōu)選僅由四個(gè)組件構(gòu)成，即套筒、軸承套、嚙合元件以及彈簧。關(guān)于該方法的進(jìn)一步細(xì)節(jié)，請(qǐng)參閱前面關(guān)于軸承單元的說(shuō)明。
[0030]除了前述軸承單元和用于生產(chǎn)預(yù)裝配的軸承單元的方法，本發(fā)明還涉及一種具有這樣的、用于支承軸的軸承單元的泵機(jī)組。該泵機(jī)組涉及具有葉輪的離心泵機(jī)組，葉輪通過(guò)軸由驅(qū)動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)。前述軸承單元用于軸的徑向支承。泵機(jī)組特別可以是多級(jí)離心泵。這樣如果需要的話可以設(shè)置多個(gè)用于徑向支承軸的前述的軸承單元。在泵機(jī)組中，軸優(yōu)選具有與嚙合元件相對(duì)應(yīng)的嚙合部分，該嚙合部分能與嚙合元件形狀配合地、抗扭地嚙合。特別優(yōu)選地，將這些嚙合部分設(shè)計(jì)為與軸連接的聯(lián)接元件形式的分立的組件。聯(lián)接元件優(yōu)選可以是葉輪的一部分，但也可以固定在葉輪上或固定在用于葉輪的支座上。聯(lián)接元件優(yōu)選力配合地固定在軸上。聯(lián)接元件優(yōu)選與葉輪一起力配合地固定在軸上。這例如可以通過(guò)錐形連接實(shí)現(xiàn)。
[0031]特別優(yōu)選地，將聯(lián)接元件設(shè)計(jì)為蓋形螺母，該蓋形螺母在其外周上具有特別是六角形截面或凹處的輪廓，該輪廓與嚙合元件的內(nèi)輪廓相對(duì)應(yīng)，以與該嚙合元件形狀配合地接合。優(yōu)選將蓋形螺母擰到葉輪支座的圓柱形套筒上，并將設(shè)置在葉輪支座的套筒的內(nèi)部中的圓錐形的夾緊套筒在軸向方向上擠壓進(jìn)葉輪支座的套筒中，使得該夾緊套筒被壓緊在穿過(guò)該葉輪支座和蓋形螺母延伸的軸的外周上。由此實(shí)現(xiàn)了用于將扭矩傳遞到軸上的葉輪或葉輪支座的力配合的連接。同時(shí)，用于固定葉輪的部分，即作為聯(lián)接元件的蓋形螺母或用于力配合地嚙合入葉輪支座的嚙合元件的嚙合部分，同時(shí)使該葉輪支座抗扭地固定在軸上。在徑向方向上，葉輪支座如上所述地優(yōu)選通過(guò)軸承單元的套筒的內(nèi)輪廓在軸上居中。軸優(yōu)選具有帶有平滑的外輪廓的圓柱體的形狀。
[0032]在泵機(jī)組是多級(jí)離心泵機(jī)組的情況下，優(yōu)選在每個(gè)泵級(jí)上以所描述的方式設(shè)置軸承單元。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033]下面參照附圖示例性地說(shuō)明本發(fā)明。在附圖中示出:
[0034]圖1為按照本發(fā)明的軸承單元的側(cè)視圖；
[0035]圖2為按照?qǐng)D1的軸承單元沿著圖4a中的線I1-1I的縱剖面圖；
[0036]圖3為按照?qǐng)D1和圖2的軸承單元在旋轉(zhuǎn)90°的平面中沿著圖4a中的線II1-1II的縱剖面圖；
[0037]圖4a為按照?qǐng)D1至圖3的軸承單元的第一軸向端的俯視圖；
[0038]圖4b為根據(jù)實(shí)施方式的軸承單元的第一軸向端的俯視圖；
[0039]圖5a為軸承單元的彈簧的整體立體圖；
[0040]圖5b為沿著圖5a中的線V-V的彈簧的剖面圖；
[0041]圖6為具有按照?qǐng)D4b的軸承單元的多級(jí)離心泵機(jī)組的一個(gè)泵級(jí)的剖面圖；以及
[0042]圖7為具有多個(gè)按照?qǐng)D6的泵級(jí)的多級(jí)泵機(jī)組的剖面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0043]所示軸承單元2用于徑向支承泵機(jī)組(特別是多級(jí)泵機(jī)組)的軸。在此，可以將這樣的軸承單元2(如隨后將參照?qǐng)D6說(shuō)明的)設(shè)置在每個(gè)泵級(jí)中?？梢詫凑毡景l(fā)明的軸承單元2推到軸上，在該軸上居中并形狀配合地固定在該軸上以用于傳遞扭矩。軸承單元2僅由四個(gè)組件組成。主要的元件是由陶瓷材料制成的軸承套4，該軸承套具有帶有圓柱形外周面的圓環(huán)狀的結(jié)構(gòu)，該外周面構(gòu)成徑向軸承面。軸承套4如整個(gè)軸承單元2 —樣，與縱軸線X同心地延伸，該縱軸線相應(yīng)于泵機(jī)組的軸的旋轉(zhuǎn)軸線。軸承套4設(shè)置在由金屬(特別是不銹鋼)制成的內(nèi)套筒6上。套筒6在其第一軸向端7上與嚙合元件8連接，該嚙合元件用于與軸聯(lián)接以傳遞扭矩。嚙合元件8具有構(gòu)成第一支承肩9的軸向面。軸承套4在嚙合元件8的軸向面和與第一軸向端7間隔開的第二支承肩10之間，在軸向方向上固定在套筒6的外周上。在此，在支承肩10和軸承套4的軸向端12之間設(shè)置環(huán)狀的彈簧14。
[0044]彈簧14被設(shè)計(jì)為碟形彈簧(Tellerfeder)。該彈簧具有z形截面，該截面在徑向上在外部和內(nèi)部都具有垂直于縱軸線延伸的腿，這些腿形成兩個(gè)在軸向上方向相反的接觸面14a和14b，其中，接觸面14a鄰接外周，接觸面14b鄰接內(nèi)周。在截面中，在該兩個(gè)腿之間有一個(gè)彎曲延伸的部分。該部分在兩個(gè)接觸面之間構(gòu)成碟形彈簧的關(guān)于縱軸線圓錐形延伸的連接件(ZwischenstUck)。
[0045]彈簧14以其內(nèi)周的接觸面14b處于支承肩10上，而以其在軸向上相對(duì)的外周的接觸面14a處于軸承套4的軸向端12上。優(yōu)選將套筒6設(shè)計(jì)為車削件，并在其外周上具有臺(tái)階式的圓柱形輪廓。環(huán)狀的、面向第一軸向端7的第二支承肩10通過(guò)這種臺(tái)階實(shí)現(xiàn)。因此，支承肩10是在套筒6的外周上徑向朝外突出的臺(tái)階。套筒6在第二支承肩10和第一軸向端7之間形成圓柱形的接觸面，軸承套4以其內(nèi)周貼靠在該接觸面上。
[0046]在套筒6的內(nèi)周上形成三個(gè)徑向朝內(nèi)突出的環(huán)狀物16，這些環(huán)狀物的環(huán)狀內(nèi)徑與縱軸線X同心并與軸承套4的外周面同心。在此，環(huán)狀突出部或環(huán)狀物的內(nèi)徑相應(yīng)于待容納的軸的外徑，因此通過(guò)環(huán)狀物16套筒6并因此整個(gè)軸承單元2都可以在該軸上居中。由此，套筒6只以環(huán)狀物16貼靠在軸的外周上，可以更容易地將套筒6推到軸上，因?yàn)榭ㄗ『湍Σ恋娘L(fēng)險(xiǎn)被最小化。
[0047]嚙合元件8可以作為成型件由板材制成，并具有帶有朝向套筒6的軸向面或底部18的基本上為罐狀的結(jié)構(gòu)。嚙合元件8以底部18設(shè)置在套筒6的第一軸向端7上。為此底部18具有圓形的、與縱軸線X同心的開口 20，該開口的內(nèi)徑相應(yīng)于套筒6在其第一軸向端7上的外徑。因此，套筒6以其第一軸向端7這樣嚙合入開口 20中:使其軸向端7精確地與底部18的內(nèi)側(cè)鎖住。在開口 20的內(nèi)周和套筒6的外周之間設(shè)有焊縫22，該焊縫將套筒6和嚙合元件8彼此固定焊接。在此焊縫22由四個(gè)單獨(dú)的部分組成，其中每個(gè)部分在周向上沿套筒6的外表面構(gòu)成大約40°的弧形，并且焊縫22的每?jī)蓚€(gè)部分關(guān)于套筒6的縱軸線X沿著套筒6的外周在直徑上彼此相對(duì)置地設(shè)置。在焊縫22的兩個(gè)相鄰的部分之間分別有一個(gè)位于開口的內(nèi)周和套筒6的外周之間的、沒有焊縫22的區(qū)域。嚙合元件8同樣優(yōu)選由抗銹的不銹鋼構(gòu)成。
[0048]底部18因此從開口 20徑向朝外突出超出套筒6的外周，因此形成第一支承肩9，軸承套4以其第二軸向端24貼靠在該支承肩9上。在此，彈簧14相對(duì)于底部18擠壓軸承套4，從而使軸承套4的軸向端24保持與底部18接觸。以該方式，軸承套4在軸向方向上固定在第二支承肩10和形成第一支承肩9的、嚙合元件8的底部18之間。在此，彈簧14的設(shè)置具有優(yōu)點(diǎn):能夠平衡由于軸承套4的陶瓷材料和套筒6的金屬的不同的熱膨脹系數(shù)而造成的長(zhǎng)度變化，從而使軸承套4在軸向方向X上免受過(guò)度的壓力載荷。
[0049]為了能在嚙合元件8和軸承套4之間建立抗扭的連接，軸承套4在其第二軸向端24上在兩個(gè)直徑上相對(duì)置的一側(cè)上具有兩個(gè)在軸向上取向的凹口 26，該凹口形成用于傳遞扭矩的隨動(dòng)件(Mitnehmer)。在底部18或嚙合元件8的第一支承肩9上的軸向取向的隆起部28插入該凹口 26中。隆起部28可以通過(guò)嚙合元件8的底部18的變形來(lái)形成。由此，隆起部28形成同步元件(Mitnahmeelemente),該同步元件與軸承套4中的凹口 26提供了軸承套4和嚙合元件8之間的抗扭的連接。
[0050]嚙合元件8具有在此處為六角形的壁30，該壁在背向套筒6的軸向方向X上從底部18延伸出去(圖4a)。因此壁30的內(nèi)周不是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的。壁30的內(nèi)徑大于套筒6的內(nèi)徑。壁30包圍容納空間32，該容納空間在其背向底部18的一端是開放的。容納空間32用于容納固定在軸上的聯(lián)接元件42的嚙合部分(參看圖6)。為了能夠?qū)⑥D(zhuǎn)矩從這樣的聯(lián)接元件42傳遞到嚙合元件8，在該實(shí)施例中，壁30在兩個(gè)在直徑上相對(duì)置的一側(cè)上具有彼此平行延伸的狹孔33，該狹孔與縱軸線X正切地延伸。在一可選的或補(bǔ)充的實(shí)施方式中，替代六角形，壁30可以在兩個(gè)在直徑上相對(duì)置的一側(cè)上具有徑向朝內(nèi)取向的凹處34(圖4b)。兩個(gè)凹處34設(shè)置為，與在嚙合元件8中的隆起部28錯(cuò)開90°。在該實(shí)施方式中，嚙合元件8可以具有環(huán)狀的壁30。通過(guò)該環(huán)狀壁30中的兩個(gè)凹處34，壁30的內(nèi)周構(gòu)成為非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的。
[0051]固定元件被設(shè)計(jì)為彈簧箍35，其例如由金屬絲制造并是彈性可變形的。嚙合元件8 (圖4a)的狹孔33設(shè)計(jì)成，使得狹孔33能夠以彈簧箍35的金屬絲直徑來(lái)容納彈簧箍35。在彈簧箍35安裝在嚙合元件8上的裝配狀態(tài)下，彈簧箍35伸入兩個(gè)狹孔33，從而使彈簧箍35在狹孔33中弦狀地向環(huán)狀的壁30延伸。此外，彈簧箍35在裝配狀態(tài)下幾乎完全貼靠在嚙合元件8的壁30的外側(cè)上。在此，彈簧箍35的兩個(gè)端部形成例外。這些端部徑向朝外彎曲，從而使得在將彈簧箍35安裝在嚙合元件8上或從其上拆卸期間，能夠通過(guò)彈簧箍35的端部容易地抓住彈簧箍35。因此，彈簧箍35可以通過(guò)作用于彈簧箍35的端部容易地彈性擴(kuò)張。這使得能夠容易地將彈簧箍35安裝在嚙合元件8上或從其上移除。
[0052]具有狹孔33和彈簧箍35的嚙合元件8 (圖4a)的實(shí)施方式，對(duì)于只具有一個(gè)泵級(jí)的泵機(jī)組來(lái)說(shuō)，優(yōu)選設(shè)置軸向固定部。恰好是對(duì)于泵級(jí)數(shù)較少的情況來(lái)說(shuō)，該固定元件能夠借助簡(jiǎn)單的裝配將軸承單元2軸向固定在軸上。
[0053]代替在壁30內(nèi)部利用凹處34形成具有圓形截面的容納空間32，壁30還可以具有其他合適的內(nèi)輪廓形狀和蓋形螺母42的外輪廓形狀以進(jìn)行扭矩的傳遞。
[0054]因此參照前面借助圖1至圖4b所描述的軸承單元2可以構(gòu)成為預(yù)制的結(jié)構(gòu)單元。對(duì)于該結(jié)構(gòu)單元的裝配，首先將彈簧14推到套筒6上，然后將軸承套4推到該套筒6上。隨后，將嚙合元件8設(shè)置到套筒6上并設(shè)置焊縫22，使得軸承單元2固定地且不可拆卸地裝配。然后將這樣預(yù)裝配的軸承單元2裝入泵機(jī)組，如參照?qǐng)D6和圖7所述的。
[0055]在圖6中，未示出沿著旋轉(zhuǎn)軸線或縱軸線X延伸的軸。葉輪36具有中央轂或葉輪支座38，軸通過(guò)該葉輪支座沿著縱軸線X延伸，葉輪36通過(guò)該葉輪支座抗扭地固定在該軸上。為此，錐形的夾緊套筒40從軸向端嵌接入葉輪支座38，該夾緊套筒40通過(guò)蓋形螺母42固定在葉輪支座38上。蓋形螺母42具有內(nèi)螺紋，該內(nèi)螺紋與葉輪支座38的軸向端上的外螺紋相嚙合。葉輪支座38在內(nèi)周上同樣設(shè)計(jì)為錐形的。通過(guò)擰緊蓋形螺母42，夾緊套筒40在軸向上被壓進(jìn)葉輪支座38內(nèi)。在此，夾緊套筒40通過(guò)該錐形面被壓到軸的外周上，并由此使葉輪支座38與葉輪36力配合地固定在該軸上。
[0056]蓋形螺母42同時(shí)作為聯(lián)接元件嵌接進(jìn)軸承單元2的嚙合元件8的容納空間32中。同樣將軸承單元2推到軸上，從而使軸延伸穿過(guò)套筒6的內(nèi)部并貼靠在環(huán)狀物16的內(nèi)周上，由此使軸承單元2在該軸上居中。在該實(shí)施例中，蓋形螺母42在其外周上具有兩個(gè)徑向朝外取向的凹部44，嚙合元件8的壁30的內(nèi)周上的凹處34嵌入該凹部。因此，在蓋形螺母42和嚙合元件8之間實(shí)現(xiàn)了形狀配合的抗扭的聯(lián)接。在此凹部44形成嵌接部分，該嵌接部分與嚙合元件8形狀配合地嚙合。以該方式，軸承單元2抗扭地與軸聯(lián)接。
[0057]為了將軸承單元2軸向固定在軸上，在一可選的或補(bǔ)充的實(shí)施方式中，蓋形螺母42可以具有兩個(gè)彼此平行、垂直于縱軸線X延伸的槽，這兩個(gè)槽在嚙合元件8安裝在蓋形螺母42上的安裝狀態(tài)下與嚙合元件8的狹孔33對(duì)齊。在此嚙合元件8和蓋形螺母42具有六角形的壁，其中嚙合元件8的壁30的內(nèi)周和蓋形螺母42的外周這樣構(gòu)成:使蓋形螺母42在裝配狀態(tài)下形狀配合地位于嚙合元件8中。通過(guò)既嵌接進(jìn)嚙合元件8的狹孔33中又嵌接進(jìn)蓋形螺母42的槽中的彈簧箍35，使嚙合元件8和蓋形螺母42因此在軸向方向上形狀配合地彼此連接。
[0058]軸承套4以其構(gòu)成軸承面的外周面在固定的外部軸承環(huán)46的內(nèi)周上滑動(dòng)，該軸承環(huán)46同樣由陶瓷制造，并通過(guò)支座48固定在設(shè)置在兩個(gè)泵級(jí)之間的導(dǎo)向器50上。以該方式，在多級(jí)泵機(jī)組的情況下還可以設(shè)計(jì)其他的泵級(jí)，從而在每個(gè)泵級(jí)中使軸被軸承單元2在徑向方向上支承。
[0059]圖7中的離心泵機(jī)組52具有帶有如前所述的葉輪36的多個(gè)泵級(jí)，其中這些泵級(jí)沿著共同的軸54設(shè)置。該實(shí)施例示出三個(gè)泵級(jí)。但在本發(fā)明地意義下也可以在泵機(jī)組52中其他數(shù)量的泵級(jí)。軸54沿著泵機(jī)組52的縱軸線X定向。該實(shí)施例設(shè)計(jì)為軸向泵(Inlin印umpe)。因此在軸向上設(shè)置在泵機(jī)組52的下端上的第一殼體件中，既設(shè)置吸入接口 56也設(shè)置壓力接口 58。單個(gè)泵級(jí)的葉輪36在軸54上的支承在此分別通過(guò)一個(gè)軸承單元2和蓋形螺母42實(shí)現(xiàn)，如之前參照?qǐng)D6所描述的。在外周上多個(gè)泵級(jí)由外壁60和內(nèi)壁62所圍繞。在外壁60和內(nèi)壁62之間設(shè)有通道64。通道64將由泵級(jí)輸送的介質(zhì)引到壓力接口 58。在該實(shí)施例中，在泵機(jī)組52的軸向頂端上設(shè)置第二殼體件。在該第二殼體件上設(shè)置用于與馬達(dá)連接的聯(lián)接部66，該聯(lián)接部容納軸54的軸向頂端并使該軸旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)通過(guò)蓋形螺母42 (參看圖6)傳輸給軸承單元2，并由此傳輸給泵級(jí)的葉輪36。
[0060]附圖標(biāo)記列表
[0061]2 -軸承單元
[0062]4 -軸承套
[0063]6 -套筒
[0064]7 -第一軸向端
[0065]8 -嚙合元件
[0066]9 -第一支承肩(Anlageschulter)
[0067]10 -第二支承肩
[0068]12 -軸向端
[0069]14 -彈簧
[0070]14a -外周接觸面
[0071]14b-內(nèi)周接觸面
[0072]16 -環(huán)狀物
[0073]18 -底部
[0074]20 -開口
[0075]22 -焊縫
[0076]24 -第二軸向端
[0077]26 -凹口
[0078]28 -隆起部
[0079]30 -壁
[0080]32 -容納空間
[0081]33 -狹孔
[0082]34 -凹處
[0083]35 -彈簧箍
[0084]36 -葉輪
[0085]38 -葉輪支座
[0086]40 -夾緊套筒
[0087]42 -蓋形螺母
[0088]44 -凹部
[0089]46 -軸承環(huán)
[0090]48 -支座
[0091]50 -導(dǎo)向器
[0092]52 -泵機(jī)組
[0093]54 -軸
[0094]56 -吸入接口
[0095]58 -泵接口
[0096]60 -外壁
[0097]62-內(nèi)壁
[0098]64 -通道
[0099]66-聯(lián)接部
[0100]X-縱軸或旋轉(zhuǎn)軸
【權(quán)利要求】
1.一種預(yù)裝配的軸承單元(2)，其被設(shè)計(jì)為用于安裝在泵機(jī)組的軸上，該軸承單元具有用于容納該軸的套筒(6)和固定在該套筒(6)的外周上的軸承套(4)，其特征在于，該套筒(6)在第一軸向端(7)上具有第一支承肩(9)以及嚙合元件(8)，該嚙合元件被設(shè)計(jì)為用于形狀配合地、抗扭地與該軸或和與該軸連接的組件(42)相嚙合，在相對(duì)置的第二軸向端上，該套筒(6)具有在軸向方向(X)上固定所述軸承套(4)的第二支承肩(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)裝配的軸承單元，其特征在于，所述第一支承肩(9)由所述嚙合元件(8)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的預(yù)裝配的軸承單元，其特征在于，所述軸承單元(2)優(yōu)選在所述嚙合元件(8)上具有至少一個(gè)固定元件，該固定元件將該軸承單元(2)軸向固定在所述軸上或與所述軸連接的組件(42)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的預(yù)裝配的軸承單元，其特征在于，所述嚙合元件(8)具有圓周壁(30)，該圓周壁具有至少一個(gè)狹孔，其中，所述固定元件伸入該狹孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的預(yù)裝配的軸承單元，其特征在于，將至少一個(gè)所述固定元件設(shè)計(jì)為彈簧箍。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的預(yù)裝配的軸承單元，其特征在于，所述嚙合元件(8)具有非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的圓周壁(30)，該圓周壁優(yōu)選設(shè)計(jì)為至少局部地構(gòu)成為有棱角的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的預(yù)裝配的軸承單元，其特征在于，所述圓周壁(30)在其內(nèi)周上形成為六角形的截面。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的預(yù)裝配的軸承單元，其特征在于，在所述套筒(6)的內(nèi)周上設(shè)計(jì)至少一個(gè)環(huán)狀物(16)，該環(huán)狀物從該內(nèi)周徑向向內(nèi)突出。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的預(yù)裝配的軸承單元，其特征在于，所述軸承套(4)在面向所述第一支承肩(9)和所述嚙合元件(8)的第一軸向端上，具有至少一個(gè)隨動(dòng)件(26)，該隨動(dòng)件抗扭地插入至少一個(gè)在所述嚙合元件(8)、所述第一支承肩(9)或所述套筒上形成的、對(duì)應(yīng)的同步元件(28)中。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的預(yù)裝配的軸承單元，其特征在于，將至少一個(gè)所述隨動(dòng)件設(shè)計(jì)為凹部(26)或突出部。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的預(yù)裝配的軸承單元，其特征在于，在所述軸承套(4)和所述套筒￠)的所述第二支承肩(10)之間設(shè)置彈簧(14)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的預(yù)裝配的軸承單元，其特征在于，將所述彈簧設(shè)計(jì)為碟形彈簧(14)，該碟形彈簧優(yōu)選具有s形截面。
13.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的預(yù)裝配的軸承單元，其特征在于，所述套筒￠)的至少一部分、所述彈簧(14)的至少一部分、所述嚙合元件(8)、所述第一支承肩(9)和/或所述固定元件由不銹鋼制成。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的預(yù)裝配的軸承單元，其特征在于，所述軸承套(4)由陶瓷、優(yōu)選由碳化硅制成。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的預(yù)裝配的軸承單元，其特征在于，所述套筒(6)與所述嚙合元件(8)和/或所述第一支承肩(9)相焊接，優(yōu)選為激光焊接。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的預(yù)裝配的軸承單元，其特征在于，所述套筒(6)與所述嚙合元件(8)在至少兩個(gè)部分上相焊接，而在該兩個(gè)焊接的部分之間的區(qū)域不焊接。
17.一種用于制造根據(jù)權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)所述的預(yù)裝配的軸承單元(2)的方法，其特征在于，將彈性元件(14)相對(duì)于第二支承肩(10)設(shè)置在套筒(6)上，將軸承套(4)相對(duì)于所述彈性元件(14)靜止地安裝到該套筒(6)上，使嚙合元件(8)從該套筒￠)的第一軸向端在軸向方向上相對(duì)于所述軸承套(4)和所述第二支承肩(10)向外張緊，在此，在該張緊期間，將該套筒(6)和該嚙合元件(8)彼此焊接。
18.一種泵機(jī)組，特別是具有多級(jí)離心泵的泵機(jī)組，其特征在于，具有根據(jù)前述權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)所述的預(yù)裝配的軸承單元(2)。
【文檔編號(hào)】F04D29/046GK104131992SQ201410187168
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年5月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月3日
【發(fā)明者】J·T·克勞森, T·索倫森 申請(qǐng)人:格蘭富控股聯(lián)合股份公司