(12)发明专利
(10)授权公告号 CN 110036207 B(45)授权公告日 2022.02.11
(21)申请号 201780077230.X(22)申请日 2017.12.05
(65)同一申请的已公布的文献号
申请公布号 CN 110036207 A(43)申请公布日 2019.07.19(30)优先权数据102016225018.3 2016.12.14 DE(85)PCT国际申请进入国家阶段日2019.06.13(86)PCT国际申请的申请数据
PCT/EP2017/081448 2017.12.05(87)PCT国际申请的公布数据WO2018/108617 DE 2018.06.21
权利要求书1页 说明书4页 附图4页
(73)专利权人 KSB股份有限公司
地址 德国弗兰肯塔尔(72)发明人 B.威尔
(74)专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公
司 72001
代理人 梁敬 陈浩然(51)Int.Cl.
F04D 29/041(2006.01)F04D 29/42(2006.01)(56)对比文件
WO 0066894 A1,2000.11.09US 3510230 A,1970.05.05
审查员 操瑶
(54)发明名称
具有径向的叶轮的离心泵(57)摘要
本发明涉及一种具有径向的叶轮（1）的离心泵，叶轮被壳体（5）包围。壳体（5）具有通道（11）。通过通道（11）流动从轮侧面空间（8）引导至径向的间隙（12）。
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权 利 要 求 书
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1.一种具有径向的叶轮（1）的离心泵，所述叶轮被壳体（5）包围，其特征在于，所述壳体（5）具有通道（11），用于将流动从轮侧面空间（8）引导至径向的间隙（12），通道（11）由具有近似L形的横截面轮廓的壳体部分（9）限界，从而使得流动从叶轮在旁边经过前方的轮侧面空间引导，离心泵具有间隙环密封装置（7），流动从通道进入间隙环密封装置，在叶轮与壳体之间的轮侧面空间中构造出流动区域，在流动区域中，径向速度根据S形的走势减小，切向速度在旋转的和静止的部分上的边界层外部在一定程度上保持恒定。
2.根据权利要求1所述的离心泵，其特征在于，通道（11）具有沿轴向方向延伸的区段（14）。
3.根据权利要求1或2所述的离心泵，其特征在于，通道（11）具有沿径向方向延伸的区段（16）。
4.根据权利要求1或2所述的离心泵，其特征在于，叶轮（1）具有盖盘（3）。5.根据权利要求4所述的离心泵，其特征在于，通道（11）具有平行于盖盘（3）延伸的区段（15）。
6.根据权利要求1或2所述的离心泵，其特征在于，径向的间隙（12）形成密封间隙。7.根据权利要求6所述的离心泵，其特征在于，通道（11）在间隙环密封装置（7）旁的叶轮侧引导流动。
8.根据权利要求1或2所述的离心泵，其特征在于，通道（11）由锅形或钟形地构造的壳体部分（9）限界。
9.根据权利要求1或2所述的离心泵，其特征在于，通道（11）具有环形的横截面。
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说 明 书
具有径向的叶轮的离心泵
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技术领域
[0001]本发明涉及一种具有径向的叶轮的离心泵，叶轮被壳体包围。
背景技术
[0002]在径向的离心泵中，取决于结构类型地出现作用到动子上的产生的轴向力，其必须被平衡。该轴向力的主要分量在此是作用到盖盘或承载盘上的彼此相反地指向的挤压力。通常，作用到承载盘上的力明显大于作用到盖盘上的分量，从而出现在抽吸侧指向的轴向推力，其相应必须被补偿。通常，轴向推力理解为产生的所有作用到动子上的轴向力。[0003]在WO 00/66894 A1中描述了用于减小或消除离心泵的轴向力的方法和设备。在变型方案中，流动划分以如下方式实现，其中一组制动叶片沿空心空间的周围布置。由此，流体的旋转速度减小。此外，静止的盘沿壳体的内壁设置，以便使流体的径向流动朝泵的中心的方向偏转。[0004]DE 31 04 4747 A1描述了一种离心泵，其具有在压力侧或抽吸侧布置在叶轮上的调节凸缘。在发明的变型方案中，盘布置在叶轮的压力侧的轮侧或者抽吸侧的轮侧。盘分别可转动地和轴向可移动地支承在离心泵的轴上或叶轮颈部上。[0005]DE 33 30 364 C2描述了一种具有用于减小叶轮的摩擦损失的装置的离心泵。该装置包括可转动地支承的盘，其布置在叶轮的两侧。
[0006]这种常规的用于减小轴向推力的盘设计是易出故障的，并且在其设计中经常是耗费的。
发明内容
[0007]本发明的任务在于说明一种离心泵，其中作用到动子上的轴向推力以简单的和可靠的方式减小。离心泵的特征应该在于高的使用寿命和尽可能无故障的运行。此外，离心泵应该可以比较廉价地制造，并且具有尽可能高的效率。[0008]根据本发明，该任务通过根据本发明的离心泵解决。优选的变型方案由其它实施例、说明书和附图得到。[0009]根据本发明，离心泵的壳体具有通道，用于将流动从泵的轮侧面空间引导至泵的径向的间隙。在此优选涉及从叶轮的附有涡流的泄漏流动。
[0010]通过该设计使从叶轮进入前方的轮侧面空间的角动量流（Drehimpulsstrom）改道，并且其通过附加的延伸穿过壳体的通道直接引导至径向的间隙。[0011]流动优选从叶轮经过前方的轮侧面空间引导，并且随后进入通道。[0012]优选地，在此涉及径向的密封间隙，密封间隙在叶轮的盖盘与壳体部分之间形成。布置在壳体中的通道仅具有固定的壁。该壁作用为“涡流制动器”并且减小圆周速度分量，引导通过通道的体积流以圆周速度分量进入间隙中。在此证实为有利的是，此外由此提高径向的密封间隙中的衰减。
[0013]离心泵中的密封间隙附加地作用为径向轴承，并且间隙密封件中的力具有对转子
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说 明 书
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的振动特性的很大的影响。能振动的系统的衰减通过在密封间隙入口处的流动的轴向速度与圆周速度的比确定。更小的圆周速度表示更高的衰减。[0014]通过角动量流的改道（Umleitung），在实际的轮侧面空间中的流体的旋转明显减小，由此，在轮侧面空间的该区域中的作用到动子上的轴向力提高。[0015]除了承载盘以外，叶轮优选也具有盖盘。因此涉及关闭的叶轮。[0016]在本发明的特别有利的变型方案中，通道布置在壳体中，从而流动从前方的轮侧面空间进入通道中。在此，旋转的盖盘与静止的壳体之间的空间理解为前方的轮侧面空间。通常，在离心泵中作用到承载盘上的力明显大于作用到盖盘上的分量。通过通道在壳体中的布置的根据本发明的设计，有效地补偿在抽吸侧指向的轴向推力，通道具有与前方的轮侧面空间的连接。
[0017]通道从轮侧面空间通向径向的间隙，并且优选具有环形的横截面。进入通道的开口同样优选环形地沿周边构造在轮侧面空间中。
[0018]流过环形的通道的体积流优选引导至径向的密封间隙，其在叶轮的盖盘与壳体部分之间形成。优选地，离心泵具有间隙环密封装置，其具有固定的间隙环和布置在叶轮的盖盘上的旋转的滚动环。在本发明的变型方案中，通道在间隙环密封装置旁的叶轮侧引导流动。优选地，流动向下游导入，从而该流动还流过密封间隙。也就是说在流过的顺序的意义中，密封间隙紧接在通道之后。流动从通道进入间隙环密封装置。[0019]因此，在该变型方案中，从抽吸侧来看，首先，具有间隙环和滚动环的间隙环密封装置设置在盖盘与壳体部分之间，并且随后，通过通道导出的体积流进入在盖盘与壳体部分之间形成的径向的密封间隙。这在转子动态上是非常有利的，因为由此提高密封间隙中的衰减。
[0020]通过角动量流的改道，在前方的轮侧面空间中的流体的旋转明显减小，由此，作用到盖盘上的轴向力提高。因为作用到承载盘上的轴向力通常明显更大，所以通过作用到盖盘上的力分量的升高，产生的剩余力明显减小，或者在理想情况下被平衡。尤其是在多级泵中、例如锅炉给水泵中，轴向推力补偿是非常重要的。根据本发明的设计引起可靠的运行特性，并且引起效率的提高。
[0021]在本发明的变型方案中，通道具有沿轴向方向延伸的区段。因此，流体首先从轮侧面空间沿轴向方向进入通道，并且优选随后沿径向方向偏转，其中通道具有沿径向方向延伸的区段。此外，通道可以具有在一定程度上平行于盖盘延伸的区段。[0022]通道优选由壳体部分限界，壳体部分具有L形的横截面轮廓。壳体部分可以锅形或钟形地构造，并且与另外的壳体部分间隔开地布置，从而形成具有环形的横截面的通道。[0023]通过根据本发明的设计，在外边缘上进入的角动量流不进入实际的轮侧面空间，而是进入外部通道。旋转的盖盘的泵作用产生附加的封锁作用。因为在通道中，所有壁是静止的，所以圆周速度明显减小，从而形成涡流制动器。通过角动量流的改道，在实际的轮侧面空间中的流体的旋转速度减小，这引起压力和相应作用到盖盘上的轴向的挤压力的增加。由此实现作用到承载盘上的相反作用的挤压力的更好的平衡。在叶轮与壳体之间的轮侧面空间中，优选地构造出流动区域，在流动区域中，径向速度根据S形的走势减小。此外证实为有利的是，在叶轮与壳体之间形成流动区域，在流动区域中，切向速度在旋转的和静止的部分上的边界层外部在一定程度上保持恒定。
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附图说明
[0024]本发明的另外的特征和优点由借助附图对实施例的描述和附图本身得到。在此：[0025]图1示出了穿过离心泵的截面图；[0026]图2示出了通道的示意图；
[0027]图3示出了径向的速度曲线的走势；
[0028]图4示出了切向的速度曲线的走势的图示。
具体实施方式
[0029]图1示出了具有叶轮1的离心泵。叶轮1构造为关闭的径向叶轮，并且具有承载盘2和盖盘3。在承载盘2上布置有叶片。在承载盘2与盖盘3之间形成用于运输介质的通路。叶轮
叶轮1被壳体5包围，壳体可以多件式地构造。壳体5具有吸嘴6。离心泵具有间1由轴4驱动。
隙环密封装置7。间隙环密封装置7限制间隙体积流，其从离心泵的压力区域回流至抽吸区域中。叶轮1构造为径向叶轮。流体沿轴向方向流至叶轮1，并且随后偏转90º，并且沿径向方向从叶轮1排出。
[0030]图2示出了在叶轮的盖盘3与壳体部分9之间形成的前方的轮侧面空间8的示意图。壳体部分9和另外的壳体部分10形成用于引导从前方的轮侧面空间8到径向的间隙12 的流动的通道11。
[0031]从叶轮进入前方的轮侧面空间8的角动量流在外边缘上没有引导至实际的前方的轮侧面空间8，而是引导至外通道11。通道11由壳体部分9、10的静止的壁限界。由此，圆周速度明显减小，并且通道11作用为涡流制动器。通过角动量流的改道，在实际的轮侧面空间8内的流体的旋转速度减小。这引起前方的轮侧面空间8内的压力的增加，并且因此引起提高作用到盖盘3上的轴向的挤压力。因此形成相对挤压力的反作用力，其作用到承载盘2上。间隙体积流通过环形的开口13进入通道11的沿轴向方向延伸的第一区段14中。[0032]间隙体积流在通道11中偏转并且进入第二区段15，其在一定程度上平行于盖盘3地延伸。
[0033]最后，流过通道11的体积流流入沿径向方向延伸的第三区段16中。[0034]壳体部分9具有L形的横截面轮廓，以便形成沿轴向方向的区段和沿径向方向或平行于盖盘3的区段。壳体部分9锅形或钟形地构造。
[0035]图3示出在中间截面上的无维度的径向速度的走势。“中间截面”在上下文中意味着的是，其是在轴与外部的（径向的）壳体之间的在一半的高度（沿径向方向）上的速度曲线。也就是说刚好在画出的轮侧面空间的中间。直接在盖盘上，径向速度是0，并且在紧邻盖盘的附近明显升高至近似0.08的值。随后构造出流动区域17，在流动区域中，径向速度在S形的走势中减小至大约‑0.06的值。径向速度朝固定的静止的壳体部分9又增加，直到其在该壳体部分本身上达到0的值。
[0036]图3示出了在通道中构造出径向的流动曲线，其近似活塞式地构造，其中在壳体部分9、10的固定的壁上，径向速度是0，并且随后径向速度沿轴向方向很陡地升高，直到达到大约‑0.07的值，并且随后保持近似恒定，并且随后又朝下一壳体部分10下降到0的值。[0037]图4示出无维度的切向速度的走势。在叶轮的盖盘上，切向速度在开始时是1，并且随后很陡地下降到大约0.4的值。随后在切向速度朝静止的壳体部分9下降到0的值之前，切
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向速度在流动区域18中在一定程度上保持恒定。在通道11内构造出切向速度的抛物线形的曲线，其中在壳体部分9和10的固定的端部中的速度从值0出发升高，达到最大值，并且又下降。流动曲线几乎对称地构造。
[0038]由于在流过通道时在固定的壁上的摩擦，切向速度的绝对值减小。产生涡流的减小。“涡流的减小”在上下文中理解为在固定的壁上的切向速度由于摩擦的减小。具有圆周速度分量的流动被称为“附有涡流的（drallbehaftet）”。
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图 1
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说 明 书 附 图
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图 2
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说 明 书 附 图
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图 3
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