本發(fā)明涉及一種離心泵。

背景技術：

離心泵一般由電驅動馬達來驅動。關于在離心泵的運行期間有可能發(fā)生改變的運行狀態(tài)的認識越多，對這些驅動馬達的操控以及由此產生的對離心泵的操控就可以越好地進行。就此而言適宜的是，在離心泵中，在它的運行期間連續(xù)地檢測一定的狀態(tài)參數(shù)，以便可以使這些狀態(tài)參數(shù)結合(einflieβen)到對驅動馬達的操控中。經(jīng)過離心泵的輸送流也算作這些狀態(tài)參數(shù)。

技術實現(xiàn)要素：

在該背景下，本發(fā)明的目的是提供一種離心泵，其中，可以在結構成本比較低的情況下以高的準確性檢測經(jīng)過離心泵的輸送流。

本發(fā)明的目的通過具有本發(fā)明技術方案的特征的離心泵來實現(xiàn)。由后面的說明以及附圖給出該離心泵的有利的改進方案。在此情況下，記載在本發(fā)明技術方案中的特征可以有利地在所記載的組合中，但是只要在技術上有意義也單獨或以另外的組合，加入本發(fā)明的設計方案。

根據(jù)本發(fā)明的離心泵優(yōu)選是多級泵。這意味著，離心泵優(yōu)選具有多于一個的泵級，所述泵級配備有抗扭地安置在泵軸上的葉輪。以通常的方式，泵級也具有至少一個導輪，以便在泵級的輸出側提供盡可能無旋轉的流動(水流)。優(yōu)選地，離心泵被構造為多級離心泵，其中，在泵軸的方向上設置有相繼的多個彼此流動連接的泵級，這些泵級分別具有一葉輪和至少一個導輪。

除了一個或多個泵級之外，離心泵具有渦輪。該渦輪不帶與泵軸的運動聯(lián)接地被布置在泵軸上。在此情況下，泵軸貫穿(durchgreift)在渦輪上居中地構造的輪轂，其中，泵軸可以相對于環(huán)繞的渦輪轉動和/或反之亦然。所述渦輪構成了流量測量裝置的測量值發(fā)送器，利用所述流量測量裝置來檢測離心泵內部的由離心泵輸送的流體的流動速度或經(jīng)過離心泵的輸送流。為此，渦輪原則上具有這樣的設計方案，即，在該設計方案中，輸送流對渦輪施加圍繞渦輪的中間軸線的轉矩。作為測量值發(fā)送器，渦輪產生與輸送流成比例的測量信號，該測量信號被流量測量裝置的信號接收器接收，并接下來例如可以結合到驅動馬達的用于驅動離心泵的操控中。由渦輪產生的測量信號可以是由輸送流施加于渦輪的轉矩或渦輪的由轉矩所引起的轉動運動的轉速，對此隨后結合根據(jù)本發(fā)明的離心泵的優(yōu)選改進方案還要詳細講述。

雖然渦輪在結構上沒有與泵軸運動聯(lián)接，但是有可能布置在泵軸與渦輪之間的徑向軸承的軸承摩擦和/或到達泵軸與渦輪之間的中間空間中的固體可以引起泵軸與渦輪之間的摩擦連接。這類摩擦連接在流量測量時造成顯著的測量不準確性，這是因為該摩擦連接導致，實際作用于渦輪的轉矩尤其在泵軸轉速小進而離心泵輸送功率小的情況下與由輸送流施加于渦輪的轉矩不同，該轉矩直接或間接地構成用于確定輸送流的基礎。

為了在流量測量時反制這些測量不準確性，根據(jù)本發(fā)明重要的是，由所述輸送流施加到所述渦輪上的轉矩與通過所述泵軸施加到所述至少一個泵級的葉輪上的轉矩相反地指向。也就是說，如果泵軸和所述至少一個泵級的與之固定連接的葉輪沿離心泵的穿流方向向右轉動地被驅動，則渦輪的葉片以如下方式安裝，即，渦輪被經(jīng)過離心泵的輸送流向左轉動地加載力。在相反的情況下，如果泵軸和所述至少一個泵級的葉輪沿離心泵的穿流方向向左轉動地被驅動時，則渦輪的葉片安裝典型地構造為，使得渦輪被經(jīng)過離心泵的輸送流向右轉動地加載力。已證實的是，通過輸送流施加到渦輪上的轉矩在該設計方案中也在離心泵的輸送功率比較小的情況下構成最大程度上與輸送流成比例的參量，從而使得能以足夠的準確性來確定輸送流。

按照本發(fā)明的離心泵的第一優(yōu)選改進方案，渦輪被布置在離心泵的最后的泵級的流出側。因此，渦輪在具有僅一個泵級的離心泵中在該泵級的穿流方向上布置在該泵級之后，并且在多級離心泵中在泵級的穿流方向上布置在與泵的流體入口最遠間隔開的泵級之后。該措施的目的也在于提高流量測量時的測量準確性，這是因為渦輪以這種方式盡可能遠地離開有可能在離心泵的流體入口區(qū)域中出現(xiàn)的流動改變和壓力改變。此外，壓力腔在最后的泵級的流出側一般足夠地提供了用于布置渦輪的空間，從而使得所述渦輪的布置不會影響離心泵的總大小。

如已經(jīng)說明的那樣，渦輪的由經(jīng)過離心泵的輸送流引起的轉動運動的轉速可以被用作由渦輪產生的測量信號。這能夠實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的離心泵的另一有利設計方案，其中，渦輪能轉動地安置在泵軸上。由此，渦輪優(yōu)選地能夠由于經(jīng)過離心泵的輸送流而相對于泵軸轉動，確切地說沿與泵軸轉動方向相反的轉動方向轉動。

結合該設計方案，在所述渦輪上適宜地布置有至少一個信號器件，所述信號器件相對于所述流量測量裝置的測量值接收器的信號接收器運動。鑒于盡可能大的測量值分辨率在此情況下被證實為有利的是，所述至少一個信號器件布置在渦輪的最大外周上。在渦輪中，該最大的外周一般由在外周上圍繞渦輪葉片的外環(huán)構成，因此特別有利的是，所述至少一個信號器件布置在該外環(huán)的外周上。

在該設計方案的改進方案中優(yōu)選地設置，在渦輪的外周上布置至少三個信號器件，這些信號器件在渦輪的轉動方向上具有彼此不同的間距。在渦輪轉動方向上彼此距離不同遠的至少三個信號器件，能夠結合相應的評價裝置實現(xiàn)，除了轉速之外也確定渦輪的轉動方向。雖然，渦輪的該轉動方向應當在正常情況下指向逆著泵軸的轉動方向，但是在一定的情況下、例如由于固體顆粒侵入到渦輪的輪轂與泵軸之間的中間空間中，由于由此所造成的渦輪與泵軸的卡住，渦輪的該轉動方向可以與泵軸的轉動方向一致。此外，如果泵的輸送率處于特定的值以下，則渦輪的轉動方向由于渦輪與泵軸之間的摩擦而總是與泵軸的轉動方向一致。在該情況下，流量測量裝置無效。但是，流量測量裝置的這種無效性，可以由于根據(jù)本發(fā)明可實現(xiàn)確定渦輪的錯誤轉動方向而被直接識別出并隨后消除。

在相對于泵軸能轉動地安置的渦輪中，可以一般性地利用所有的用于確定運動本體相對于固定本體的速度的公知的傳感器組件來確定渦輪的轉速和轉動方向。然而，優(yōu)選地設置磁感(magnetish-induktive)速度測量器。就此而言，優(yōu)選的是這樣的設計方案，其中，所述至少一個信號器件是永磁體并且所述測量值接收器的信號接收器是磁通傳感器。與之相應地，適宜地在渦輪的外周上并有利地在圍繞渦輪葉片的外環(huán)上以嵌入方式布置至少一個永磁體，該永磁體在渦輪轉動時相對于固定地布置在離心泵中的磁通傳感器運動，其中，測量值接收器的磁通傳感器檢測由于渦輪轉動而改變的磁場并轉換成電信號，該電信號用于與測量值接收器信號連接的控制裝置，用以確定渦輪的轉速和經(jīng)過離心泵的輸送流。

代替磁感測量渦輪的轉速，也可以光學地檢測所述轉速。因此，作為對布置在渦輪上的至少一個永磁體和固定布置在離心泵中的至少一個磁通傳感器的替代方案，如下的設計方案例如也可以是有利的，在該設計方案中，所述至少一個信號器件是光反射器，該光反射器在渦輪轉動時運動經(jīng)過光源的光路，其中，測量值接收器具有光傳感器，該光傳感器布置在反射器的反射光路中。在該設計方案中，光傳感器在所述至少一個光反射器每次行過由與渦輪比較而言靜態(tài)布置的光源所發(fā)送出的光束的光路時接收光信號，從該光信號中，與測量值接收器信號連接的控制裝置確定渦輪的轉速以及由此產生的經(jīng)過離心泵的輸送流。

在對渦輪的相對泵軸能轉動地布置的替換方案中，該渦輪也可以有利地抗扭地布置在離心泵中，其中，泵軸可以在渦輪內部中轉動。在該情況下，渦輪的由輸送流引起的入流雖然沒有造成渦輪的轉動運動，但是仍作用到渦輪上的轉矩可以被檢測，并因此直接構成用于確定輸送流或確定流經(jīng)離心泵的流體的流動速度的基礎。

在該設計方案的有利改進方案中，流量測量裝置具有呈力接收器形式的測量值接收器，該測量值接收器以如下方式布置，即，該測量值接收器測量作用到渦輪上的轉矩。在這里，該測量值接收器也適宜地固定布置在離心泵中或之上，其中，該測量值接收器與渦輪有效連接。原則上，可以使用所有適用于檢測力或力矩的傳感器、例如應變計、壓電傳感器和類似的傳感器來作為力接收器。

優(yōu)選地，力接收器沒有與渦輪直接接觸，而是通過適用于傳遞力或力矩的構件與渦輪有效連接，這能夠實現(xiàn)將力接收器布置在離心泵中的特別有利的部位上。有利地設置為，在所述渦輪的外周上構造有至少一個缺口，與所述力接收器接觸的力矩臂嵌入到所述至少一個缺口中。在此情況下，力矩臂由抗扭轉地(verwindungssteif)構造的構件形成，作用到渦輪上的轉矩可以通過該構件原樣未變地被傳遞到與渦輪間隔開地布置的力接收器上。為此適宜地，力矩臂以一自由端部與力接收器接觸并以另一端部形狀配合地嵌入到渦輪的至少一個缺口中。

為了將力矩臂固定在渦輪上，該渦輪在裝配離心泵時以如下方式取向，即，力矩臂形狀配合地嵌入到構造在渦輪上的缺口中。通過如下方式使該工作簡化，即，進一步優(yōu)選地設置為，在渦輪的外周上構造用于接收力矩臂的多個缺口，從而使得力矩臂可以為了固定在渦輪上而形狀配合地嵌入到構造在渦輪外周上的任意一缺口中。

根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選改進方案，流量測量裝置的測量值接收器被布置在離心泵的泵殼體的內部空間之外。在該設計方案中，測量值接收器沒有嵌入到泵殼體內部中，而是完全可以被集成在泵殼體的壁部件中，該設計方案在如下方面是有利的，測量值接收器的電組件以該方式被保護不受泵殼體內部中的輸送流影響，這些組件為此不必以昂貴的方式相對于經(jīng)過離心泵的輸送流被流體密封地封裝。

優(yōu)選地，在所述泵殼體的外壁部上構造有開口，在該開口的外側布置所述測量值接收器。測量值接收器的該布置具有如下優(yōu)點，即，測量值接收器不僅以足夠的程度不受泵殼體中的輸送流影響，而且還例如為了維護和修理目的能夠良好地被接近。此外，測量值接收器在開口上適宜地被布置為能無破壞地被去除，該開口可以在去除測量值接收器時也被用于泵殼體的排氣，從而使得為此目的不必在泵殼體上構造附加的開口。

附圖說明

下面根據(jù)附圖中示出的實施例來詳細闡釋本發(fā)明。在這些附圖中分別示意性簡化地并以不同的比例尺示出了：

圖1以部分剖視立體圖示出了根據(jù)第一設計方案的離心泵，

圖2示出了來自圖1的細節(jié)a，

圖3以部分剖視立體圖示出了根據(jù)第二設計方案的離心泵，

圖4示出了來自圖3的細節(jié)b，

圖5在對照中立體地示出了根據(jù)圖1和圖3的離心泵的泵級的渦輪以及葉輪和導輪，以及

圖6以剖視圖示出了根據(jù)第三設計方案的離心泵的一部分。

附圖標記列表

2泵殼體

4殼體下部

6殼體中間部

8殼體上部

10流體入口

12流體出口

14泵級

16殼體

18葉輪

20導輪

22開口

24壓力腔

26泵軸

28馬達座

30環(huán)形間隙

32、32’、32”渦輪

34、34’、34”輪轂

36葉片

38、38’、38”外環(huán)

40葉片

42永磁體

44凹陷部

46開口

48、48’、48”測量值接收器

50開口

52缺口

54開口

56套筒

58力矩臂

60突出部

a細節(jié)

b細節(jié)

x光束

具體實施方式

在圖1和圖2中示出的離心泵具有泵殼體2，該泵殼體由殼體下部4、連接到該殼體下部上的空心柱體形殼體中間部6和緊接著該殼體中間部的殼體上部8構成。在所述殼體下部4上構造有離心泵的流體入口10和流體出口12。流體入口10與離心泵的五個泵級14流動連接，這五個泵級沿殼體上部8的方向彼此重疊地布置在殼體中間部6的區(qū)域中。這些泵級14中的每個泵級具有在泵殼體中固定布置的殼體16，在該殼體中布置葉輪18和導引器具或導輪20，它們都在圖5中示出。這些殼體16分別與相鄰的殼體16流動連接，其中，朝殼體上部8的方向最后的殼體16通過開口22與構造在殼體上部8的區(qū)域中的壓力腔24流動連接。

泵級14的葉輪18抗扭地與泵軸26連接，該泵軸與殼體中間部6同心地延伸穿過所述泵殼體2并在殼體上部8上伸出所述泵殼體2。在那里，泵軸26與未示出的驅動馬達的馬達軸連接，該驅動馬達被安置在構造在殼體上部8上的馬達座28上。在泵軸26被驅動時，這些單個泵級的葉輪18將流體從流體入口10經(jīng)過泵級14向壓力腔24輸送，從壓力腔，流體通過在殼體中間部6的壁與泵級的殼體16之間的環(huán)形間隙30到達離心泵的流體出口12。替換地，也可以在該離心泵的方向相反的軸向端部上設置流體出口12。

在沿流動方向最后的、直接毗鄰壓力腔24的泵級14的流出側上，在壓力腔24中能轉動地安置渦輪32。該渦輪32圍繞泵軸26布置，其中，泵軸26貫穿渦輪32的輪轂34，并且渦輪32能轉動地安置在泵軸26上。從輪轂34出發(fā)，多個葉片36沿徑向方向向外延伸，在那里，這些葉片與渦輪32的外環(huán)38連接。在此情況下，渦輪32的葉片36沿離心泵的穿流方向直接布置在構造在最后的泵級14上的開口22之上，輸送流通過該開口沿泵殼體的軸向方向經(jīng)過離心泵到達壓力腔24中。通過該輸送流碰撞到渦輪32的葉片36上的方式，該輸送流將轉矩施加到渦輪32上，由此，該渦輪被置于轉動運動中。由輸送流施加到渦輪上的轉矩在此情況下與為流體輸送目的通過泵軸26施加到葉輪18上的轉矩方向相反地指向，這也根據(jù)在圖5中分別在安裝位態(tài)中示出的渦輪32和葉輪18而變得清楚，因為在該處可以看出，渦輪32的葉片36幾乎被取向為與葉輪18的葉片40方向相反。由此，渦輪32在運行中與泵軸26方向相反地轉動。

渦輪32構成流量測量裝置的測量值發(fā)送器，利用該流量測量裝置在離心泵運行期間連續(xù)地確定經(jīng)過離心泵的輸送流，以便接下來例如結合到對用于離心泵的驅動馬達的操控中。為了構成測量值發(fā)送器，在圖1和圖2中示出的渦輪32配備有呈永磁體42形式的三個信號器件，這些信號器件布置在三個凹陷部44中，這些凹陷部在渦輪32的外環(huán)38的外周側上關于渦輪32的轉動方向構造為彼此不同間距。

在泵殼體2的殼體上部8上構造有開口46。該開口46被流量測量裝置的測量值接收器48貫穿，該測量值接收器延伸直至靠近渦輪32的外環(huán)38。該測量值接收器48具有呈磁通傳感器形式的信號接收器，該信號接收器在渦輪32轉動時檢測起因于三個永磁體42的磁場，緊接著，在這些附圖中未示出的、與測量值接收器48信號連接的控制裝置確定渦輪32的轉速以及由此來確定經(jīng)過離心泵的輸送流。由于永磁體42彼此的不同間距，控制裝置在此情況下也可以確定渦輪32的轉動方向。

在圖6中僅部分地示出的離心泵與圖1和圖2中示出的離心泵的不同之處僅在于流量測量裝置的設計方面。在這里，流量測量裝置的測量值發(fā)送器也由能轉動地在泵軸26上能轉動地安置的渦輪32’構成，其中，泵軸26貫穿所述渦輪32’的輪轂34’。渦輪32’的葉片36的類型和布置相應于圖1和圖2中示出的離心泵的渦輪32的類型和布置。

在渦輪32’上方傾斜地，在泵殼體2的殼體上部8上構造有設有螺紋的開口50，流量測量裝置的測量值接收器48’被擰入到所述開口中，其中，所述測量值接收器48’雖然部分地嵌入到開口50中，然而沒有伸入到壓力腔24的內部。在去除測量值接收器48’時，開口50可以被用于泵殼體的排氣。

由圖6不能直接看到的是，測量值接收器48’具有光源和光傳感器，它們基本上布置在殼體上部8的外側或泵殼體2的外側。從測量值接收器48’的光源被發(fā)送出的光束x碰撞到渦輪32’的外環(huán)38’上。

與根據(jù)圖1和圖2的離心泵的渦輪32的情況不同，在渦輪32’的外環(huán)38’上，代替在圖1和圖2中示出的離心泵的情況，在外環(huán)38’的外周上以不同間距分布地布置有多個未示出的光反射器，這些光反射器在渦輪32’的由輸送流所引起的轉動下運動經(jīng)過光束x的光路。一旦光束x碰撞到光反射器中的一個上，就向測量值接收器48’反射回該光束，在該測量值接收器那里，光束被在測量值接收器48’中布置的光傳感器檢測到。由此，同樣地在圖6中為清楚起見被省去的、與光傳感器信號連接的控制裝置確定渦輪32’的轉速并基于該轉速確定經(jīng)過離心泵的輸送流。此外，也可以由于光反射器彼此的不同間距，由控制裝置確定渦輪的轉動方向。

在圖3和圖4中示出的離心泵與圖1和圖2中示出的離心泵的不同之處也僅在于流量測量裝置的設計方面。在該流量測量裝置的情況下也由渦輪32”構成測量值發(fā)送器。該渦輪32”在壓力腔24中以如下方式布置，即，泵軸26貫穿渦輪32”的輪轂34”。渦輪32”的葉片36的類型和布置相應于渦輪32和32’的類型和布置。在渦輪32”的外環(huán)38”上，在它的外周上均勻分布地構造有多個缺口52，隨后探討它們的意義。

在渦輪32”之上傾斜地，在泵殼體2的殼體上部8上構造有開口54，該開口的中軸線指向渦輪32”的外環(huán)38”的外周。在壓力腔24中，套筒56連接到所述開口54上。該套筒56被力矩臂58貫穿，該力矩臂嵌入到壓力腔24的內部。在套筒56中，力矩臂58被橫向于它的縱向伸展形狀配合地固定。力矩臂58在它的嵌入到壓力腔24內部中的端部上具有柱體形突出部60，該突出部的外橫截面與構造在渦輪32”的外環(huán)38”上的缺口52的橫截面相符。利用突出部60，力矩臂58嵌入到渦輪32”的外環(huán)38”上的缺口52中的一個缺口中，由此阻止了渦輪32的轉動運動。

除力矩臂58外，流量測量裝置的測量值接收器48”也嵌入到套筒56中。該測量值接收器48”具有從該圖中不能看到的、呈力接收器形式的信號接收器，該力接收器與力矩臂58接觸。如果經(jīng)過離心泵的輸送流流入渦輪32”的葉片36，那么渦輪32”在此情況下雖然不能轉動，但是輸送流造成施加到渦輪32”上的轉矩或力作用，所述轉矩或力作用被從渦輪32”通過力矩臂58向測量值接收器48”繼續(xù)導引并在該處被力接收器檢測到，緊接著由與力接收器信號連接的、在該圖中同樣沒有示出的控制裝置基于被檢測到的力矩或被檢測到的力作用來確定經(jīng)過離心泵的輸送流。