用於工業泵的空氣擴散器系統的製作方法

2023-06-11 01:54:01 1

專利名稱：用於工業泵的空氣擴散器系統的製作方法
用於工業泵的空氣擴散器系統技術領域概括來說，本發明涉及工業泵，更具體地、但不排外地涉及諸如 泥漿類型端吸離心泵的離心泵。更具體地說，本發明涉及適用於這種 泵的空氣擴散器系統。
背景技術：
離心泵用於各種工業以泵送流體。泥漿類型離心泵用於處理包含 固體材料的流體。離心泵一般包括泵殼體，驅動軸貫穿所述泵殼體， 以使殼體內部的葉輪旋轉。 一密封機構在驅動軸從泵殼體中露出以附 著到葉輪上的地方附近區域環繞驅動軸。密封機構用來密封泵殼體， 以防止流體從驅動軸周圍洩漏出泵殼體。在某些應用中，被泵處理的流體或泥漿可能包含或多或少的空氣， 這些空氣自然集中在密封件上，並且隨時間集聚起來。例如，離心泵在很大程度上被用於煙道氣體除硫(FGD)工序，以從煙道氣體去除 疏，從而減少酸雨的發生。煙道氣體在大的罐子或容器中通過迫使煙 道氣體經過與水混合以形成泥漿的微細石灰石顆粒的噴淋進行淨化。 離心泵使石灰石泥漿從罐子或容器的底部循環到位於罐子或容器的頂 部的成排噴霧器。煙道氣體在罐子底部附近進入，並從罐子頂部排出。通常在容器的底部或底部附近迫使空氣進入泥漿中，以推動泥漿 內部的石灰石顆粒和煙道氣體內部的硫顆粒的化學反應。並且使用攪 拌器循環並混合泥漿與空氣。離心泵通常具有高流速能力，其從罐子 底部接收泥漿進料。因此，進入泵的進料泥漿中具有大量的空氣。泥漿中的空氣導致離心泵出現各種各樣的問題。例如，較高的含 氣量會減少泵產生的密度和壓力，尤其是在空氣佔3到5百分比或更 高體積比的情況下。另外，空氣密度比水低，其在靠近靜止泵殼殼體的旋轉葉輪附近或背部收集在泵軸(即驅動軸)周圍，在那裡，設置 有機械密封。通常被用於離心泵的機械密封一般包括兩個相鄰的密封構件，每 個密封構件具有抵接在另一密封構件的平表面的平表面。其中一個密 封構件與泵軸和葉輪一起旋轉，而另一個密封構件是不動的。所以， 一個密封面是運動的，而另一個密封面是不動的。相鄰密封面通過彈 簧以及泵運行時的內部壓力保持緊密接觸。對密封可靠性來說，關鍵 的是要在密封面之間保持薄的流體薄膜，以便潤滑和冷卻。密封構件由很硬的材料製成，例如碳化矽，這樣，來自泥漿的顆 粒物質的滲入在正常情況下不會使密封面產生任何顯著磨損。但是， 當要處理的泥漿中存在較高體積的空氣時，空氣會滲入密封面之間， 排出液體薄膜，導致在密封面之間形成幹點。因而，在缺少潤滑的情 況下，相鄰表面開始在幹條件下操作或運轉，摩擦增大，伴隨而來的 是密封內部熱量的增加。由此會在密封面上產生微裂縫和碎片，導致 表面被磨圓，這樣，更多的泥漿會滲入到密封面之間。隨著更大的顆 粒滲入到密封面之間，引發更大的磨損，最終密封機構開始洩漏和失 效。在工業中，泥漿中的空氣可以導緻密封機構的損壞，這是眾所周 知的。例如，已經提出，穿過葉輪的背部罩板形成孔(即，鄰近泵殼 體驅動側的葉輪部分)，以允許高壓流體循環返回到泵殼體的泵進入 側或低壓吸入側，從而用它接收一部分空氣。但是，這些孔可能會變 得被來自泥漿的碎屑或固體堵塞，或者流過孔的流量不足以去除空氣， 就可能得不到由這些孔帶來的好處。因而，在工業泵和處理帶有較高體積空氣的泥漿領域中，有利的 是，提供一種用於從密封機構附近擴散或不斷地去除空氣的系統，以防止如前所述的密封的退化(degradation)，改善泵運行。 發明內容依照本發明的一個方面，提供了一種用於離心泵葉輪的空氣擴散5器系統，所述葉輪適宜在正常旋轉方向旋轉，葉輪包括前表面和背部罩板，所述空氣擴散器系統包括通道，所述通道帶有穿過葉輪背部 罩板的第一開口和穿過葉輪前表面的第二開口；和位於所述通道的所 述第一開口的管，所述管具有連接於所述通道的第一端和具有管開口 的第二端，所述管開口配置成在葉輪的正常旋轉方向定向。優選地，管與葉輪是一體的。此外，在一種形式中，管開口是擴 張的(flared)。優選地，設置有多個通道和相聯的管，這些通道間隔開，並相對 於葉輪的旋轉軸線而大體上繞葉輪成圓形布置。管或各個管可以為任何適合的形狀，例如大體上L形或C形。管 或各個管可包括 一個臂，其具有連接於通道並遠離罩板延伸的自由 端；和另一個臂，其大體上沿著葉輪的正常旋轉方向延伸。優選地， 兩個臂之間的接頭是彎曲的，以便具有良好的流動特性。按照本發明的另一個方面，提供了一種用於離心泵的葉輪，所述 葉輪適宜在正常旋轉方向旋轉，其包括具有前表面與背部罩板的葉輪 主體和如上所述的空氣擴散器系統。在一種形式中，葉輪主體包括輪轂和環繞所述輪穀的凹進部分， 所述管或各個所述管設置在所述凹進部分內。在一種形式中，凹進部 分內具有可定位材料，有助於將所述管或各個所述管保持在適當位置。按照本發明的又一個方面，提供一種將空氣擴散器系統安裝到葉 輪上的方法，所述葉輪包括前側、背側和至少一個通道，所述至少一 個通道具有穿過所述背側的第一開口和穿過所述前側的第二開口 ，該 方法包括將管安裝到所述通道的第一開口的步驟，所述管配置有連接 於所述通道的第一端和具有管開口的第二端，所述管開口布置成大體 上面朝葉輪的正常旋轉方向。


在下文將參照附帶的視圖描迷本發明的優選實施例，在這些視圖中圖1是包括具有依照本發明一個實施例的空氣擴散器的葉輪的泵組件的示意性剖面側視圖；圖2是圖1所示的葉輪的部分細節； 圖3是葉輪的另一個視圖；和 圖4是葉輪的修改形式的視圖。
具體實施方式
參照圖1,顯示了泵組件15，其包括其中具有腔27的泵殼體18、 入口22和出口23。葉輪12設置在腔27內，其包括背側14、前側38 和多個終止於孔眼20的刀片25。葉輪12進一步還包括背部罩板13、 前部罩板17和輪轂26,輪轂26中具有用於接收驅動軸28的開口 24， 驅動軸28經由泵軸承組件31和齒輪箱(未顯示)可操作地連接於驅 動馬達(未顯示)。密封機構16提供了用於驅動軸28的密封。同樣 如圖2所示，密封機構16包括旋轉密封構件30和靜止密封構件32, 旋轉密封構件30和靜止密封構件32之間具有密封面34。本發明的空氣擴散器系統IO詳細顯示在圖2中，其描繪了從背側 14觀察的葉輪12的一部分以及密封機構16的視圖。葉輪12和密封 機構16以局部截面顯示。葉輪12位於泵殼體18內部，使葉輪12的 孔眼20朝著泵的入口 22定向。密封機構16靠著或緊靠著葉輪12的輪轂26設置，並環繞驅動軸， 以相對於泵處理的流體泥漿密封驅動軸和泵殼體18。密封機構16 — 般包括旋轉密封構件30和靜止密封構件32,各密封構件均具有彼此 在密封面34處鄰接並接觸的密封面。本發明的空氣擴散器系統10包括多個通道36，所述多個通道36 穿過葉輪12形成，並從背側穿過背部罩板14延伸至葉輪12的前側 38。各通道36具有穿過背側14的第一開口 40和穿過葉輪12的前側 38的第二開口42。空氣擴散器系統10還包括管44，所述管44從葉 輪的背側14向外延伸，並沿著葉輪12的旋轉方向46定向。通道36 緊靠輪轂26設置。管44連接於穿過葉輪12形成的每個通道36的各個第一開口 40， 或者與之一體形成。管44提供了與各個通道36的第二開口 42的流體 連通。管44形成有擴張端48，擴張端48環繞至管44的開口 50。運 行時，隨著葉輪12的旋轉，流體從葉輪12的後面運行至葉輪12的輪 轂26附近以及密封機構16附近的區域，正如前面所述。朝葉輪12的 旋轉方向46定向的管44的擴張端48收集(capture)滲入輪轂26附 近區域的流體，並迫使流體通過管44的開口 50進入通道36,並被排 出至入口 22處的葉輪12的低壓吸入側。通過這種方式去除流體，也 可以去除或擴散輪轂26區域中的空氣，以減少如前所述空氣對密封機 構16的有害影響。在替換實施例中，管可以具有更大直徑，但沒有如 前所述的擴張端。圖3和圖4示出了管44相對於輪轂26的位置與方向。本發明的空氣擴散器系統IO由穿過葉輪12的第一形成通道26構 成，如圖所示。通道26可以在鑄造葉輪12期間形成，或者也可以通 過才幾加工形成。然後通過將管44的第一端52i文入通道36的第一開口 40內，使優選由非常堅固的耐腐蝕材料、例如不鏽鋼製成的管44插 入通道36中。管44設置成使管44的擴張端50正好位於輪轂26的端 面54下方，如圖3和圖4所示。管44的擴張端48緊靠輪轂26的圓 周壁"^殳置。通過例如向環繞輪轂26的凹進部分56 (如圖3所示)內 澆灌流體例如聚氨酯，直到正好在管44的擴張端48下方的深度，將 管44保持在適當位置。將管保持在適當位置並保護管免受磨損的另一 個方法是通過利用可鑄造的磨損合成物。也可以使用將管44固定在各 個通道內適當位置以及適當放置、適當定向的其它手段。本發明的空氣擴散器系統可以結合到新鑄造的葉輪中，或者改裝 到已有泵的已有葉輪中。應該明白，本發明可以廣泛應用於其中被泵 送的流體中存在的空氣可能導致機械密封"無潤滑運行"的所有泵。最後，應當理解，各種改變、改進和/或添加都可以結合到部件的 各種構造和配置中，這些都不會背離本發明的精神或範圍。
權利要求
1.一種用於離心泵葉輪的空氣擴散器系統，所述葉輪適宜在正常旋轉方向旋轉，其包括前側和背側，所述空氣擴散器系統包括至少一個通道，其具有穿過所述背側的第一開口和穿過葉輪的所述前側的第二開口；和與通道或各個通道相聯的管，所述管位於所述通道的所述第一開口處，所述管具有連接於所述通道的第一端和具有管開口的第二端，所述管開口配置成大體上在葉輪的正常旋轉方向上定向。
2. 如權利要求l所述的空氣擴散器系統，其中，所述管與葉輪是 一體的。
3. 如權利要求1或2所述的空氣擴散器系統，其中，所述管開口 是擴張的。
4. 如前述權利要求任一所述的空氣擴散器系統，其中，設置有多 個通道和相聯的管，所述通道間隔開，並相對於葉輪的旋轉軸線而大 體上繞葉輪成圓形布置。
5. 如前述權利要求任一所述的空氣擴散器系統，其中，管或各個 管包括 一個臂，其具有連接於通道並遠離罩板延伸的自由端；和另 一個臂，其大體上沿著葉輪的正常旋轉方向延伸，兩個臂之間的接頭 是彎曲的，以便具有較平穩的流體流動。
6. 如前述權利要求任一所述的空氣擴散器系統，其中，所述管或 各個所述管大體上為L形。
7. 如權利要求l-5任一所述的空氣擴散器系統，其中，所述管或 各個所述管大體上為C形。
8. —種用於離心泵的葉輪，所述葉輪適宜在正常旋轉方向旋轉， 其包括具有前側與背側的葉輪主體和空氣擴散器系統，所述空氣擴散 器系統包括通道，其具有穿過所述背側的第一開口和穿過葉輪的所 述前側的第二開口；和位於所述通道的所述第一開口中的管，所述管 具有連接於所述通道的第一端和具有管開口的第二端，所述管開口配置成在葉輪的正常旋轉方向上定向.
9. 如權利要求8所述的葉輪，其中，所述管與葉輪是一體的。
10. 如權利要求8或9所述的葉輪，其中，所述管開口是擴張的。
11. 如權利要求8-10任一所述的葉輪，其中，設置有多個通道和 相聯的管，所述通道間隔開，並相對於葉輪的旋轉軸線而大體上繞葉 輪成圓形布置。
12. 如權利要求8-ll任一所述的葉輪，其中，管或各個管包括 一個臂，其具有連接於通道並遠離罩板延伸的自由端；和另一個臂， 其大體上沿著葉輪的正常旋轉方向延伸，兩個臂之間的接頭是彎曲的， 以便具有較平穩的流體流動。
13. 如權利要求8-12任一所述的葉輪，其中，所述管或各個所述 管大體上為L形。
14. 如權利要求7-13任一所述的葉輪，其中，所述管或各個所述 管大體上為C形。
15. 如前述權利要求任一所述的葉輪，其中，葉輪主體包括輪轂 和環繞所述輪轂的凹進部分，各個所述管設置在所述凹進部分內。
16. 如權利要求15所述的葉輪，其中，所述凹進部分內具有可定 位材料，有助於將各個所述管保持在適當位置。
17. —種將空氣擴散器系統安裝到葉輪上的方法，所述葉輪包括 前側、背側和至少一個通道，所述至少一個通道具有穿過所述背側的 第 一開口和穿過所述前側的第二開口 ，該方法包括將管安裝到所述通道的第一開口的步驟，所述管配置有連接於所述通道的第一端和具有 管開口的第二端，所述管開口布置成大體上面朝葉輪的正常旋轉方向。
全文摘要
一種用於離心泵葉輪的空氣擴散器系統，其具有至少一個通道(36)，所述通道帶有穿過葉輪(12)後側(14)的第一開口(40)和穿過葉輪(12)前側(38)的第二開口(42)。管(44)與各通道(36)相聯，並從葉輪(12)後側(14)延伸。管端(48)朝葉輪(12)的旋轉方向(46)定向。
文檔編號F04D7/04GK101248279SQ200680014687
公開日2008年8月20日 申請日期2006年4月10日 優先權日2005年4月29日
發明者凱文·E·伯吉斯 申請人:偉爾礦業澳大利亞有限公司