[发明专利]离心泵

说明书

技术领域

本发明涉及一种离心泵并且特别地涉及一种用于离心泵的新的类型的轴承布置和一种新式的轴承外壳（bearing housing）。因此，本发明也涉及离心泵的轴，外壳和转子。

背景技术

在现有技术和本发明的以下描述中，离心泵及其叶轮已经作为例子被讨论。关于其驱动，存在两种基本类型的离心泵。传统类型是所谓“长耦接”离心泵，其中驱动马达的轴通过耦接装置耦接到离心泵的轴。另一类型是所谓“近耦接”离心泵，这意味着离心泵和马达使用相同的轴和相同的轴承，例如，如WO-A1-2009127781中所示。自然，后者在今天是优选选择，这是由于在泵-马达组合中需要较少部件。

因此，长耦接离心泵具有被支撑在其自身轴承上的轴，而驱动马达具有在其自身的支撑轴承上的自身的轴。通常，离心泵的轴承已经被布置成使得诸轴承中的一个被设计用来对付轴向载荷，这在实践中意味着，在一方面，该轴承必须能够处理轴向载荷，并且在另一方面，处理轴向载荷的轴承的轴承环不可移动地被紧固在轴上并且在轴承外壳内。自然，承载轴向载荷的轴承也必须承载径向载荷。仅承载径向载荷的另一轴承不可移动地被紧固在轴上，但或者轴承自身允许轴承环之间的轴向运动（例如，滑动轴承），或者外部轴承环能够在轴承外壳内轴向滑动。

承载轴向和径向载荷的轴承组件，即推力轴承最通常地由以背对背构造布置的一对单排角接触球轴承形成。取代角接触球轴承，也已经使用锥形滚子轴承。典型地，轴承组件安装在耦接装置附近，即靠近与流动机器的转子相对的轴的端部。仅承载径向载荷的轴承典型地为单排球轴承或滚子轴承或滑动轴承，并且典型地布置在更靠近转子的轴上。将推力轴承组件布置成更远离转子的主要原因是，以那种方式，影响推力轴承组件的径向力较小，并且以那种方式，该轴承不如此高强度地在两个维度上受到力引起的应力。因此，布置成更靠近转子的轴承可以被设计且选择用来仅吸收径向载荷。

CN 2447239 Y讨论一种皮带驱动泵，该泵的轴被支撑在轴承上使得更靠近泵叶轮的轴承是承载轴向载荷的球轴承并且更远离叶轮的轴承是仅承载轴向载荷的滚子轴承。该中国文献结合轴向支撑轴承（即，推力轴承）讨论四点接触轴承，这基本上意味着具有一个内部环，一个外部环和其间的轴承球的普通球轴承。内部和外部环中的凹槽形成为使得它们基本上为V形，由此球沿V形凹槽的面上的圆形路径运行。这种构造使得可以将该轴承称为四点接触轴承。然而，根据该中国文献，轴承的内部凹槽被机加工到轴表面中，并且该中国轴承的组件仅允许有限数量的球插入到内部和外部环之间，由此轴承的载荷承载能力受到限制。

然而，传统轴承布置具有一些缺点，这使离心泵的制造，组装，使用和维护复杂化。

首先，当推力轴承组件处于轴的较远端部（即，与转子相对）时，当泵送或混合热介质时加热该轴引起该轴沿轴向膨胀，导致转子的轴向移位。特别重要的是要注意，在离心泵中，泵外壳和叶轮之间的间隙必须被设计成考虑叶轮的位置的可能移位。

第二，取决于使用离心泵的应用的要求，轴承受到的载荷可以改变很多。在实践中这意味着，在某些应用中离心泵受到的径向和/或轴向载荷可以是在另一应用中具有相同构造的类似的泵受到的载荷的两或三倍。这种类型的载荷改变意味着具有高的载荷承载能力的轴承对于受到较轻的载荷的泵来说太重。换句话说，必须改变该轴承以匹配载荷条件。但是，当使用角接触球轴承时，从设计成具有高的载荷承载能力的轴承移到具有低的载荷承载能力的轴承意味着尺寸（即轴承的外直径和轴向长度）的减小（假定该轴维持相同）。在实践中这意味着泵制造者具有两个选择，或者为不同轴承制造至少两个不同轴承外壳，或者制造填充物，较小的轴承可以通过该填充物装配到被设计用于最重的载荷（即，用于具有高的载荷承载能力的轴承）的轴承外壳中。两种情况都意味着增加的制造成本。

第三，传统离心泵的基本构造已经使得轴承外壳不直接附连到泵外壳，而是已经使用中间笼式结构。在实践中，这首先意味着已经执行两种不同的铸造操作，并且其次意味着由于存在两个分离的部分，组装花费时间，并且微小不对齐的危险增加。

第四，角接触球轴承它们自身具有它们自己的缺点，这是由于，当使用时，它们倾向于将润滑油从轴承的一侧泵送到其相对侧。当两个这种轴承已经以背对背构造被定位时，尤其如此。油的泵送对轴承的一侧处的轴密封和使油返回到油室的循环通道两者提出高的要求。

自然，近耦接离心泵旨在简化的构造和离心泵的制造，组装和维护的成本的减小，这是由于可以省去许多传统部件，例如耦接装置、一个轴和两个轴承。然而，在近耦接离心泵的构造和使用中也存在明显的问题。