離心切碎泵的切割環元件的製作方法

2023-10-28 00:27:32

專利名稱：離心切碎泵的切割環元件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種稱為切碎泵(chopper pump)類型的離心泵， 該泵被構造用來處理包含大尺寸固體的流體，這些固體必須由泵進 行切割或者切碎。具體而言，本發明涉及一種切割環元件，該元件 被構造成與具有合適構造的葉輪協同工作，從而對帶走的固體進行 處理並且避免它們進入葉輪的後部以及因而進入泵的密封部。
背景技術：
切碎型的離心泵用在許多和各種工業領域中，它們被用來處理包 含大尺寸固體例如塑料或動物副產品的流體。切碎泵典型的特徵在 於具有葉輪，該葉輪被構造成與葉輪葉片相鄰設置的切割元件接觸， 從而對進入泵的固體材料進行切割或切碎。位於切碎泵吸入側的葉 輪和切割構件將大部分固體物處理到可以移動通過泵的尺寸。然而， 一些固體還趨向於朝著葉輪的驅動側或者後部移動，並且有可能朝 著泵的驅動軸內移動。
當固體朝著葉輪的驅動側或者後部以及朝著驅動軸內移動時，碎 片會纏繞著驅動軸並且妨礙泵的運行。當流體包含纖維固體時尤其 是這樣。葉輪後面的碎片會導致葉輪熱量和磨損的增加並且會妨礙 密封元件的冷卻和潤滑。固體材料會滲透密封部並且帶來與泵運行 相關的其它問題。因此， 一些已知的切碎泵使用衝洗機構來清潔葉 輪的後部。
其它已知的切碎泵使用設計有切割元件的葉輪，該切割元件位於 葉輪上或者靠近葉輪的後側並且圍繞著驅動軸，從而用來切碎驅動 軸處的固體材料。所述類型的葉輪和切割元件的例子公開於授權給 Dorsch的美國專利5， 460， 482。按照授權給Dorsch的482專利所 描述的， 一些切碎泵還使用繞軸設置的節流襯套，從而將較大的固體與密封部隔開。但是其他的一些切碎泵使用開放式葉輪設計以減 少葉輪後面的壓力，從而固體不會移向葉輪的後側。
在葉輪後側使用切割元件的現有技術的切碎泵要求切割元件位 於葉輪輪轂附近和/或非常靠近驅動軸。照此，流體中的碎片，特別 是纖維材料中的碎片會在材料切碎或者切割之前一直滲透到驅動軸
和密封組件。
因此，在本領域中提供一種離心切碎泵的葉輪和切割元件的結構 是有利的，該切碎泵在碎片到達驅動軸和密封組件之前處理碎片並 且避免這些碎片進入葉輪後部，因而改善了泵的運行並且提高了泵
的壽命。同屬於本申請的同時待審的美國申請10/893， 506公開一種 葉輪和切割元件，在某種意義上被構造成相互作用的葉輪和切割元
件切碎或者切割葉輪驅動側外周邊緣附近的碎片，從而有效地減少 並避免碎片與驅動軸以及任何相關的密封組件接觸。
但是，美國申請10/893， 506 〃>開的葉輪和切割元件特別適用於 預期的目的，這些切割元件的結構就是當磨損時各個切割元件必須 單獨地替換。因此提供一種更簡單並且費用低廉的切割元件結構將 是有利的，這些切割元件在葉輪的驅動側上相互作用。

發明內容
根據本發明，提供一種用於切碎型離心泵的切割環元件，該元件 被構造成相對於泵的葉輪設置以在某種意義上相互作用，從而切碎 或者切割葉輪驅動側外周邊緣附近的碎片以有效地減少並避免碎片 與驅動軸以及任何相關聯的密封組件接觸。雖然本文描述的本發明 的切割環元件用於切碎類型的離心泵，但是該切割環元件可適用於 除切碎泵以外的離心泵類型。
本發明包括一種切割環元件，該元件淨皮構造成在離心泵內靠近葉 輪的驅動側設置以與葉輪驅動側上形成的切割構件相互作用。所述 用於切碎泵類型的葉輪公開於同時待審的申請10/893， 506，該申請 的內容和公開內容在此引入作為參考。具有遠離泵入口定位的驅動 側的葉輪被特別構造成具有與本發明的切割環元件相互作用的切割構件。葉輪驅動側的切割構件朝著葉輪的外圓周設置，本發明的切 割環元件與該切割構件相互作用，從而切碎並切割葉輪外周附近的 固體。葉輪外部設置的切割構件被特別設置，從而避免被切碎的碎 片進入葉輪的驅動側，尤其遠離驅動軸和任何有關聯的密封組件。
本發明的切割環元件通常形成一個連續的環狀構件，該構件設置 在環上，並在此向外延伸至少一個切割件，該切割件大小合適並被 構造成與設置在葉輪上的切割構件相互作用。切割構件可具有任何 適合尺寸、形狀或者結構，從而與特定大小、形狀或者構造的葉輪 切割構件相互作用。在本發明一個實施例中，環狀構件上設置有多 個切割構件。
本發明的切割環元件在離心泵內位於葉輪驅動側附近。該切割環 元件因此可構造成靠著泵殼設置，並固定在泵殼上，這樣該元件幾 乎位於葉輪附近。可選擇地是，如本文特別描述的那樣，切割環元 件可構造成與一個單獨的後板連接，該後板依次位於泵殼和葉輪驅 動側之間。在一個可連接到泵殼並與泵殼分離的單獨板狀構件上提
供相鄰設置的切割環元件具有如下特別優點當作為改進將切割環 元件安裝到現有泵時，能提供切割環元件相對於葉輪的軸向調節。 但是，在任一個結構中，切割環元件的環狀結構便於在長期使用而 導致磨損時的切割件的拆除和替換，並且不需要替換單個的目前本 領域已知的切割構件。環狀件以及切割件的結構也同樣的費用更低 廉。


附圖舉例說明了當前實現本發明的最佳方式。 圖1是切碎型離心泵的縱向剖面圖，其舉例說明本發明切割環元 件的樣品安裝；
圖2是本發明切割環元件的透視圖3是圖2所示切割環元件的平面圖4是圖3所示切割環元件沿其4-4線得到的剖面圖5是圖3所示切割環元件沿其5-5線得到的剖面圖；圖6是切割環元件的透視圖，該元件與後板連接並與葉輪處於相 對位置，該葉輪具有位於葉輪驅動側的切割構件，從而舉例說明了 切割環元件與葉輪切割構件的相互作用。
具體實施例方式
圖1在縱向剖面上舉例說明了 一種使用本發明切割環元件10的 離心切碎泵型的樣品結構。離心泵12通常包括泵殼14，該泵殼如圖 l所示包括驅動殼體16、固定到驅動殼體16的渦形殼體18、以及固 定到渦形殼體18的進口殼體20。
驅動殼體16通常構造成能接納驅動軸22，該驅動軸延伸穿過驅 動殼體16並進入渦形殼體18。軸承組件24和26通常位於驅動殼體 16內以支撐驅動軸22。驅動軸22延伸穿過驅動殼體16並與位於渦 形殼體18內的葉輪28相連。
驅動軸22也可以延伸穿過位於驅動殼體16和葉輪28之間的後 板30。該後板30如圖所示固定到驅動殼體16的端壁32上，但是該 後板也可以固定到泵12的任意適合構件上或者泵殼14部分。後板 30可以是使得切割元件相鄰設置以與葉輪28相互作用的任何適合結 構。如圖1舉例說明的特定後板3(M皮構造成具有環形套環34，該套 環延伸穿過驅動殼體16的端壁32,並被構造成將密封機構36設置 在驅動軸22周圍。
在泵12運行過程中，包含大尺寸固體的流體經進口殼體20內的 入口 38進入泵12。流體和固體經入口或者位於進口殼體20和葉輪 28之間的切碎板40進入。葉輪28與切碎板40相互作用，從而切割 並切碎流體內的固體。流體和固體漿液接著流入泵12的渦殼42，並 經過泵12的出口 44從該渦殼排出。
從圖l可以認識到，當流體和固體漿液進入渦殼42時，流體有 衝擊葉輪28後部48的趨勢，在此處，流體沿著後板30旋轉。應當 注意到，如圖l所示的葉輪28和後板30的尺寸、大小以及位置僅僅 作為舉例說明本發明結構的例子，渦殼42內的葉輪28後部48的軸 向延伸物可以不如圖1所示的那樣表示。不過，流體和碎片可以移到葉輪28的後面，並且潛在地滲透到泵12的驅動軸22和密封機構 36。
因此，本發明包括切割環元件10，該元件與具有切割構件50的 葉輪28結合，在碎片可以滲透到密封機構36之前切割任何最初可以 進入葉輪28後面的碎片，上述切割構件50位於葉輪28的後部48。
本發明的切割環元件IO如圖1所示位於泵12的後板30上。該 例子只描述了一種將切割環元件10定位並固定於葉輪28附近和位 於泵12內的方式。切割環元件IO可以直接與泵殼14連接，諸如與 驅動殼體16或者渦形殼體18連接。但是，將切割環元件10與後板 30連接能提供某種程度上的優點，這些優點在下文中進行更全面地 描述。
圖2-4更全面展示了切割環元件10，該元件通常包括環狀構件 54。環狀構件54具有外圓周邊56和內圓周邊58，並且具有徑向延 伸的第一表面60以及相對的、徑向延伸的第二表面62。當如圖1所 示位於泵內時，第二表面62遠離葉輪28定位，並且靠著後板30設 置。當位於泵12內時，第一表面60朝向葉輪28定位，並如圖l所 示位於葉輪28附近。多個延伸經過環狀構件54的通道64提供諸如 接納螺栓或者其他緊固裝置的連接結構，從而將切割環元件10固定 到後板30或者泵殼上。其他方式的連接可同樣適合。
環狀構件54被構造成具有至少一個切割件66，該切割件從環狀 構件54的第一表面60向外延伸。在圖2-5描述的實施例中，切割環 元件IO被構造成具有多個切割件66。下文將會更全面地描述，切割 件66被設置並構造成與位於葉輪28驅動側的切割構件50相互作用， 從而有效切割並切碎移向葉輪28後部48的固體。相應地，環狀構件 54的直徑選擇與葉輪28的直徑一致，因此切割環元件10的切割件 66以及葉輪28的切割構件50位於葉輪28的外圓周附近，這些內容 如圖1所示，並在下文中得到進一步的描述。
切割件66可具有任何適當的尺寸、形狀、結構和數量，其與葉 輪28有關的切割構件50協作提供切割動作。僅僅作為例子，如圖2-4所舉例說明的切割件66包括兩個向上延伸的切割齒70,這些切 割齒通過一個槽72在此分隔。
圖6很好地舉例說明了切割環元件10相對於葉輪28的布置，以 及與每一個有關的切割裝置的相互作用。在該圖中，可以更清楚地 看出，葉輪28的吸入側76包括多個葉片78，這些葉片從葉輪28的 孔80向外輻射。在該葉輪28的特定實施例中，葉輪28形成有護罩 82,該護罩82定位在後板30附近或者定位成當安裝在泵內時朝向泵 的驅動側。葉片78以遠離後板30的方向從護罩82向外軸向延伸。 護罩82具有限定葉輪28外圍的圓周邊84。
葉輪28護罩82的後表面88朝著後板30定位，並被構造成具有 一個或者多個切割構件50,這些切割構件設置在葉輪28外圍附近。 切割構件50以任何適當的方式確定尺寸、形狀以及結構，從而與切 割環元件10的切割件66相互配合。如圖6所示，僅僅作為例子，葉 輪28的切割構件50可以包括切割齒92，這些切割齒與切割環元件 10的切割齒70以及槽72相互配合。葉輪28的切割構件50可與從 護罩82的後表面88向外延伸的葉輪葉片相關聯。
還是如圖6所示，切割環元件10的第二表面62靠著後板30的 前端面94設置，並且通過諸如穿過環狀構件54和後板30的定位螺 栓96的適當方式適當固定。切割環元件10的直徑大小使得切割件 66位於後板30外周或者附近，並且該切割件66被設置成與葉輪28 外周附近的切割構件50相互配合。
葉輪切割齒92和切割環元件10的切割件66之間的相互作用或 者相互配合提供了任何碎片的切割，這些碎片開始在葉輪28的後部 48和後板30之間滲透。更重要地是，切割行為發生在葉輪28外周 和後板30附近，因此減少了碎片將要一直滲透到葉輪28中心的可能 性，該中心靠近驅動軸22以及密封機構36。
切割環元件10可通過鑄造、加工或者其他任何在泵製造行業中 已知的方法獲得，並且該元件優選由適合泵結構和使用，特別用於 排漿型或者切碎型泵的硬化材料製成。切割環元件IO或者至少每一個從環狀構件54延伸的切割件66通過本領域已知的方法得到最大 適合程度上的硬化，從而使得切割件66耐磨損，因此延長了切割件 66的使用壽命。但是在正常運行中，葉輪刀具構件50和切割環元件 10的切割件66之間的相互作用造成二者的最終磨損以及在相互作用 的切割裝置之間形成間隙。然後葉輪2 8可相對於後板3 0進行軸向調 整以減少葉輪刀具構件50和切割環元件10的切割件66之間的間隙。
但是最後通過連續運行，葉輪28以及切割環元件IO二者的刀具 裝置磨損得足以使切割環元件10必須進行替換，葉輪28也儘可能替 換。切割環元件10的結構使得切割件66的替換比其他切割構件更快 速、簡單並且費用低廉。
本發明的切割環元件特別適合用於切碎型的離心泵，但也適合用 於任何類型的離心泵或者排漿泵。由於切碎泵以及離心泵的結構通 常變化很大，所以本發明用於各種泵時所需的修正對於本領域技術 人員來說顯而易見。因此，本文特別用來詳細描述或者舉例說明本 發明的內容僅僅作為例子而不是限制。
權利要求
1.一種用於離心泵的切割環元件，包括環狀構件，該構件具有朝著泵的葉輪定方位的、沿徑向延伸的第一表面以及相對的、遠離葉輪定方位的第二表面；至少一個切割件，該切割件位於所述環狀構件的所述第一表面上；以及連接構件，該連接構件使得所述環狀構件固定到與葉輪鄰近的泵上。
2. 根據權利要求1所述的切割環元件，其中，所述環狀構件是 一個連續的圓環。
3. 根據權利要求1所述的切割環元件，其中，所述環狀構件的 直徑使得所述至少一個切割件接近葉輪的外周邊緣而定位。
4. 根據權利要求1所述的切割環元件，其中，所述至少一個切 割件包括間隔開的切割齒，這些切割齒從所述第 一表面沿軸向地向 外延伸。
5. 根據權利要求1所述的切割環元件，其中，所述至少一個切 割件包括多個位於所述環狀構件周圍的切割件。
6. 根據權利要求5所述的切割環元件，其中，所述多個切割件 的每一個都構造成具有間隔開的、從所述環狀構件的所述第一表面向外軸向延伸的切割齒。
7. 根據權利要求1所述的切割環元件，其中，所述至少一個切 割件得到硬化以耐磨損。
8. —種具有泵殼和驅動機構的離心泵，包括 泵殼；葉輪，該葉輪具有與泵的驅動機構相連的中心開口、外周以及驅 動側，所述葉輪具有至少一個從所述葉輪的中心軸線向外輻射的葉片；至少一個切割構件，該切割構件位於接近葉輪外周設置的所述葉輪的驅動側上；以及切割環元件，該元件具有至少一個鄰近所述葉輪的所述至少一個 切割構件定位的切割件，所述至少一個切割件被構造並定位成與所 述葉輪的所述至少一個切割構件相互作用，從而有效地切割所述葉 輪的外周附近以及所述葉輪的驅動側上的固體。
9. 根據權利要求8所述的離心泵，其中，所述切割環元件的直 徑使得所述至少一個切割件接近所述葉輪的外周而定位。
10. 根據權利要求8所述的離心泵，其中，所述切割環元件被固 定到所述泵殼上。
11. 根據權利要求8所述的離心泵，還包括鄰近所述葉輪驅動側 定位的後板，並且其中鄰近所述葉輪的所述至少一個切割構件定位 的所述至少一個切割元件位於所述後板上。
12. 根據權利要求8所述的離心泵，其中，所述至少一個切割件 還包括多個切割件，這些切割件位於所述切割環元件周圍並且定位 成與接近所述葉輪外周的所述葉輪的所述切割構件相互作用。
13. 根據權利要求12所述的離心泵，其中，每一個所述切割件 還包括間隔開的、朝著所述葉輪延伸的切割齒。
全文摘要
一種切碎型離心泵的切割環元件，包括環狀構件，該構件具有至少一個沿環狀構件設置並從此向外延伸的切割件。切割環元件被構造成鄰近葉輪驅動側定位，該葉輪具有與葉輪驅動側相關聯的切割構件，該切割構件與切割環元件相互作用以切碎並減少泵送流體或者漿液中被帶走固體的尺寸，從而避免這些固體滲透到葉輪後面。
文檔編號B02C23/36GK101541433SQ200680015627
公開日2009年9月23日 申請日期2006年5月24日 優先權日2005年5月25日
發明者J·G·肖 申請人:環境技術泵設備公司