用於離心泵的防磨板的製作方法

2023-06-01 03:44:36

專利名稱：用於離心泵的防磨板的製作方法
技術領域：
本發明涉及離心泵，具體地涉及具有內孔邊緣的離心泵的防磨板，內孔邊緣構造 成用於切割固體。
背景技術：
離心泵構造為具有泵殼，葉輪定位在所述泵殼中以便旋轉。為了使泵效率最大化，
葉輪定位成非常靠近泵殼內表面以在葉輪和泵殼之間提供最小公差。當使用這種泵處理含
有固體內容物的流體時，固體會使泵殼內表面腐蝕或磨損，從而導致泵效率降低。 在泵工業領域已知將防磨板定位在葉輪和泵殼內表面之間，使得防磨板經受固體
的腐蝕作用。防磨板在磨損時能夠易於更換，而非嘗試修理或更換泵殼。某些類型的離心
泵還配置有用於朝向葉輪調節防磨板位置的裝置，以便在防磨板受腐蝕時減小兩者之間的間隙。 當使用具有防磨板的離心泵處理包含固體的流體，尤其是包含纖維固體的流體 時，固體會堵塞在防磨板的光滑內孔周圍。纖維固體往往在未被切割的情況下由葉輪的邊 緣推動或巻動。聚積的固體會使葉輪和防磨板之間過度磨損，葉輪和防磨板之間的間隙增 大，從而降低泵效率並且使流體在葉輪內產生再循環。 認識到固體對泵殼的有害影響而設置防磨板是已知的，所述防磨板相對於葉輪配
置並定位以移除和引導固體遠離進口或葉輪。授權給Arbeus的美國專利No. 6， 139， 260和
授權給Kotkaniemi的美國專利No. 6， 464， 454中公開了這種防磨板設計的實例。這些發明
的防磨板使防磨板和葉輪之間的間距增大，但是增大的間距導致泵效率降低。 授權給Arnold的美國專利No. 7， 037， 069還公開了用於在使用單葉片螺旋型葉輪
的離心泵中使用的防磨板，其中，防磨板的磨損表面設置有凹口和凹槽形式的斷流裝置，其
與葉輪的旋轉軸線垂直，和/或沿與葉輪旋轉方向相反的方向延伸。設置凹口和凹槽以截
斷流體沿葉輪葉片的流動，並且從葉輪上移除和清除固體以使固體朝向用於排放的泵蝸殼
(volute)移動。斷流裝置位於防磨板上以從葉輪葉片上移除固體；然而，它們不提供對固
體的切割或切碎。 進一步已知的是在切碎型離心泵中提供具有刀杆或切割元件的切碎板，所述刀杆
或切割元件橫跨葉輪入口以在葉輪入口處切割固體。可以證明這種刀杆布置能夠減少和處 理固體，但是也會導致固體，尤其是纖維固體聚積在葉輪入口處。 因此，有利地是提供一種用於在離心泵(其處理包含固體的流體)中的葉輪切割 邊緣處切割固體的裝置，以及在能夠承受已處理的固體磨損的防磨板中提供這種裝置。

發明內容
根據本發明，用於在離心泵中使用的防磨板構造為具有定位在所述防磨板內孔處 的至少一個切割元件，更適當地為多個切割元件。切割元件定位成撞擊葉輪並沿與葉輪旋 轉相關的方向取向，使得切割元件可以收集固體並將固體保持在適當位置直到固體可以被 葉輪葉片切割為止。 本發明防磨板上的切割元件可以圍繞防磨板的內孔均勻或不均勻地分布或隔開， 並且可以具有在防磨板內孔處將有效切割固體的任何形狀、大小、尺寸或結構。通過在防磨 板內孔處方便地切割固體，固體更為迅速地被減少以便處理，而不是如現有技術的防磨板 的用途那樣僅僅湧入葉輪中。另外，防磨板和葉輪上的磨損減少，從而不會減少泵的工作壽 命。 本發明防磨板的切割元件進一步構造有由防磨板厚度限定並從非磨損表面(艮卩， 遠離葉輪定位的表面)向磨損表面(即，鄰近葉輪定位的表面)延伸的壁，所述壁從防磨板 的非磨損表面向磨損表面成一定角度，從而使切割元件在防磨板磨損時具有自動磨尖的邊 緣。


在附圖中，顯示了目前為止實現本發明的最佳方式圖1是傳統自吸泵的局部剖開的透視圖，顯示了葉輪和防磨板的相對定位；圖2是自吸泵的局部剖開的透視圖，顯示了本發明的防磨板的布置方式；圖3是具有光滑內孔的現有技術的防磨板的透視圖；圖4是本發明的防磨板的透視圖；圖5是從防磨板的磨損表面觀察的防磨板和葉輪的透視圖；圖6是從防磨板的非磨損表面觀察的防磨板和葉輪的透視圖；圖7是本發明的防磨板的非磨損表面的平面圖；圖8是防磨板的切割元件的放大圖；圖9是圖7所示防磨板沿直線9-9截取的徑向橫截面視圖；圖10是具有圓錐形磨損表面的現有技術的防磨板的透視圖；圖11是圖IO所示現有技術的防磨板的透視圖，顯示了防磨板的非磨損表面；圖12是本發明的防磨板的可選實施例的平面圖，防磨板通常為截頭圓錐形；圖13是圖12所示防磨板沿直線13-13截取的橫截面視圖；圖14是圖12所示防磨板的非磨損表面的透視圖；圖15是在與葉輪相鄰的位置處示出的圖12所示防磨板的透視圖；禾口圖16是圖15所示防磨板的非磨損表面的透視圖，顯示了防磨板和葉輪之間的相
互作用。
具體實施例方式
本發明的防磨板適於在任何類型的離心泵中使用，所述離心泵使用或可以使用位 於葉輪和泵殼或泵的另一相鄰結構之間的防磨板。這裡僅以舉例方式根據自吸泵描述本發 明。根據本發明，本領域技術人員應當理解如何使本發明適應其它類型的離心泵。
圖1顯示了傳統的自吸泵IO，其通常包括泵殼12、進口 14和出口 16。葉輪18支 撐在軸承座20的端部並且連接到用於旋轉的驅動軸22上。清理組件24與葉輪18軸向對 準並且包括端蓋26和支撐環28，所述支撐環通過多個支柱30與端蓋26隔開。支撐環28 提供用於附接防磨板32的裝置，該裝置使防磨板鄰近葉輪18定位。 如圖3所示，現有技術的防磨板32通常配置為具有在非磨損表面34和相對置的 磨損表面36之間延伸的厚度T的平板，所述磨損表面設置為與葉輪相鄰。防磨板32形成 有內孔38，所述內孔延伸穿過平板厚度並且設置有圍繞內孔38的內周邊緣40。在現有技 術的防磨板32中，內周邊緣是光滑的。圖3還顯示出防磨板32可以通過螺栓44固定到支 撐環28上。 圖2和4顯示了本發明的防磨板50。在圖2中，泵的相同部件由相同的參考數字 表示，本發明的防磨板50同樣由清理組件24的支撐環28支撐並且定位成與葉輪相鄰。
圖4更清楚地顯示出在第一實施例中，本發明的防磨板50形成為具有在非磨損表 面52和相對置的磨損表面54之間延伸的厚度T的平板，所述磨損表面設置為與葉輪相鄰。 防磨板50設置有用於將防磨板50附接到清理組件的支撐環28上的裝置，例如螺栓56。
防磨板50具有延伸穿過防磨板50中心的內孔58，內孔58形成有內周邊緣60。防 磨板50的內周邊緣60形成有至少一個或者(如這裡所示)多個切割元件62。
如圖5和6所示，切割元件62定位成與葉輪18的葉片(或多個葉片)66相互作用 以在防磨板50的內周邊緣60處產生切割作用。在防磨板50的內孔58處產生的固體切割 作用確保固體，特別是纖維材料被處理成可通過葉輪18排出的更小和/或更合適的形式。
如圖7所示，通常通過在內孔58的內周邊緣60上形成凹口 70來形成切割元件 62。凹口從內周邊緣60朝向防磨板50的外部邊緣74延伸。兩個相鄰形成的凹口 70形成 齒72。如圖7所示，可以在內孔58中形成一個以上的齒72 ;然而，也可以在內孔58中形成 單個齒72。另外，如圖7所示，多個齒72可以圍繞內周邊緣60均勻隔開。然而，可選地，切 割元件62可以圍繞內周邊緣60不均勻地隔開。 形成在內周邊緣60上的凹口 70優選地與內周邊緣60形成切向角，使得凹口 70 的中心線76(圖7)沿葉輪的旋轉方向延伸，如圖5所示。凹口 70的切向角有助於在凹口 中收集固體材料，以便能夠通過葉輪18的葉片66進行切割。 如圖7-9進一步所示，凹口 70和齒72形成有由防磨板50的磨損表面54和相對 置的非磨損表面52之間的厚度限定的壁表面80。穿過防磨板50的厚度以與通過防磨板 50的厚度形成的平面82成一定角度進行切割或機加工而形成凹口 70，其中所述平面82與 防磨板50的磨損表面54和非磨損表面52的平面垂直。也就是說，壁80的夾角A沿從防 磨板50的非磨損表面52向磨損表面54延伸的方向指向防磨板50的中心84(圖7)。值得 注意的是，在位於泵中時，防磨板50的中心84與葉輪的旋轉軸線同軸。
如圖8所示，凹口 70的壁80的夾角A形成齒72，齒72具有由磨損表面54形成的 邊緣86，邊緣86大於由防磨板50的非磨損表面52形成的邊緣88。因此，防磨板50的切 割元件62或齒72在防磨板50由於其與葉輪的相互作用而發生磨損時被自動磨尖(在現 有技術中可以理解，在防磨板50發生磨損時，防磨板50朝向葉輪隨時進行軸向調節)。
到目前為止描述的防磨板50 (形式為平板)適於在較小尺寸及某些類型的離心泵 中使用。在較大尺寸或不同類型的離心泵中，防磨板可以形成為大致截頭圓錐形形狀。圖10和11再次顯示了現有技術中已知的截頭圓錐形防磨板90。防磨板90具有帶光滑內周 邊緣94的內孔92。圖10顯示了截頭圓錐形防磨板90的磨損表面96，圖ll顯示了非磨損 表面98。 圖12-14顯示了本發明防磨板100的截頭圓錐形實施例，其中，內孔102具有內周 邊緣104，內周邊緣104形成有至少一個切割元件106或如圖所示的多個切割元件106。圖 12顯示了防磨板100的磨損表面108，圖14顯示了防磨板100的非磨損表面110。切割元 件106以先前根據圖7-9所示的平板實施例描述的方式形成，包括形成切割元件以提供自 動磨尖能力。 圖15進一步顯示了本發明的截頭圓錐形防磨板100，其中，磨損表面108鄰近較 大尺寸的泵的葉輪120定位。圖16顯示了防磨板100的非磨損表面IIO，並且顯示了切割 元件106與葉輪120的葉片122之間的相互作用。圖15和16顯示了切割元件相對於葉輪 120的旋轉方向(如箭頭126所示)的位置和方向。通過圖16可以認識到，形成在切割元 件106之間的凹口 128有效地將固體收集在其中，以便在葉輪旋轉時通過葉輪葉片122的 前緣130進行切割。 本發明的防磨板可以適於在具有葉輪的各種類型的離心泵中使用，尤其是在用於 處理含有固體材料的流體的泵中使用。因此，這裡對圖示實施例細節進行的描述僅為舉例 方式而非用於限制。
權利要求
一種鄰近離心泵的葉輪定位的防磨板，其包括具有磨損表面、相對置的非磨損表面和限定在所述磨損表面和所述非磨損表面之間的厚度的板；形成在所述板中心處的內孔，所述內孔具有內周邊緣；形成在所述內周邊緣上的至少一個切割元件。
2. 如權利要求1所述的防磨板，所述防磨板具有圍繞所述內周邊緣形成的多個切割元件。
3. 如權利要求1所述的防磨板，其中，所述板是平面的。
4. 如權利要求1所述的防磨板，其中，所述板為截頭圓錐形形狀。
5. 如權利要求2所述的防磨板，其中，所述切割元件包括形成在所述內周邊緣上的凹 口，所述凹口具有沿葉輪的旋轉方向取向的中心線。
6. 如權利要求2所述的防磨板，其中，所述切割元件是自動磨尖的。
7. 如權利要求6所述的防磨板，其中，所述切割元件具有與穿過所述板的所述厚度形 成的垂直面成一定角度形成的壁。
8. 如權利要求7所述的防磨板，其中，所述壁沿從所述非磨損表面向所述磨損表面的 方向指向所述板的中心。
9. 一種離心泵，其包括 泵殼；葉輪，其位於所述泵殼內並且連接到使所述葉輪旋轉的驅動裝置； 鄰近所述葉輪定位的防磨板，所述防磨板具有朝向所述葉輪取向的磨損表面、相對置 的非磨損表面和限定在所述磨損表面和所述非磨損表面之間的厚度，並且所述防磨板還具 有形成在所述板中心的內孔，所述內孔具有內周邊緣，所述內周邊緣具有形成在所述內周 邊緣上的至少一個切割元件。
10. 如權利要求9所述的離心泵，其中，所述至少一個切割元件進一步包括多個切割元件。
11. 如權利要求io所述的離心泵，其中，所述切割元件包括形成在所述內周邊緣上的凹口 ，所述凹口具有沿葉輪的旋轉方向取向的中心線。
12. 如權利要求9所述的離心泵，其中，所述至少一個切割元件構造為自動磨尖的。
13. 如權利要求9所述的離心泵，其中，所述至少一個切割元件具有與穿過所述板的所 述厚度形成的垂直面成一定角度形成的壁。
14. 如權利要求13所述的離心泵，其中，所述至少一個切割元件的所述壁沿從所述非 磨損表面向所述磨損表面的方向指向所述板的中心。
全文摘要
一種用於在離心泵中使用的防磨板，其構造為具有定位在所述防磨板內孔處的至少一個切割元件，所述切割元件定位成撞擊葉輪葉片的切割邊緣並沿與葉輪旋轉相關的方向取向，使得防磨板切割元件可以收集已處理流體中的固體並將它們保持在適當位置，直到固體可以被葉輪葉片切割為止，所述防磨板切割元件進一步構造為自動磨尖的。
文檔編號F01D9/00GK101796267SQ200880105696
公開日2010年8月4日 申請日期2008年9月4日 優先權日2007年9月4日
發明者J·諾斯拉普, K·M·阿諾德, K·塞薩姆 申請人:環境技術泵設備公司