用於離心皮托管泵的磨損環的製作方法

2023-10-23 17:13:42 1

專利名稱：用於離心皮托管泵的磨損環的製作方法
技術領域：
本發明涉及皮托管(pitoUube)類型的離心泵，特別涉及提供一 種用於在旋轉機匣由於處理磨蝕流體而受損時能夠更便宜和更方便地 修復泵的旋轉機匣的裝置。
背景技術：
皮托管泵是離心類型的泵，它大致包括泵外殼，該泵外殼形成用 於旋轉組件的殼體，該旋轉組件環繞靜止皮托管。旋轉組件還包括旋 轉機匣和轉子蓋，它們一起用於封閉皮托管。旋轉組件以非常高的速 度旋轉，且當流體進入旋轉的旋轉組件時，它被引向旋轉機匣的內周 壁。靜止的皮托管有開口或進口，該開口或進口定位得非常接近旋轉 機匣的內周壁。在旋轉機匣中高速運動的流體遇到皮托管的進口，並 通過皮托管泵送至泵的外部。皮托管泵並不能很好地處理包含磨蝕固體的流體。皮托管泵具有 在泵中旋轉的、相對高速的流體，速度幾乎與泵的旋轉機匣相同。因 此， 一些高速流體進入皮托管的進口， 一些經過靜止的皮托管。當處 理的流體包含磨蝕固體時，該固體將與皮托管的表面接觸，並將使它 消蝕掉。磨蝕固體還有使得進口附近的皮托管區域偏斜的趨勢，並在 緊鄰皮托管進口處消蝕旋轉機匣的內壁。已經進行了很多嘗試來提高皮托管和旋轉機匣的抗磨蝕質量。例 如，將皮托管製造得具有在管進口處的硬金屬或陶瓷插入件，如美國 專利5997243中所述。皮托管也製造得在表面上有硬金屬塗層和金剛 石塗層。旋轉機匣也製造成有多種不同材料塗層，例如硬金屬塗層、
陶瓷塗層和尿烷塗層。所有這些變化和塗層都用於延長部件的壽命， 但它們最終將失效。早期用於修理磨損的旋轉機匣的努力也失敗了。通過例如焊接的 方式來修理旋轉機匣的磨損區域並不成功。焊接的熱量將減輕部件中 的內部鑄造應力，且旋轉機匣的側邊向內運動，因此損壞在旋轉機匣 和轉子蓋之間的對齊配合。該配合對於泵的工作很關鍵，否則泵的振 動將超過可接受的極限。已經試圖用耐磨蝕塗層來塗覆旋轉機匣的磨損區域，但是由於塗 覆處理需要熱量而產生相同的不利效果。甚至在旋轉機匣中加工一槽 以便使它填充尿烷都將解除部件中的內部應力，並損壞對齊配合。塗層很難保持在旋轉機匣上，因為在工作時該機匣進行膨脹和收縮。當旋轉組件從零轉每分鐘(RPM )加速至工作速度(高到 6750RPM)時，旋轉機匣的外徑由於作用在它上面的離心力而膨脹千 分之幾英寸。當旋轉機匣腔室中的內部壓力在泵的工作過程中變化時， 旋轉機匣也沿軸向方向膨脹和收縮。這些表面在泵工作過程中的持續 膨脹和收縮將使得硬塗層受到過大應力，並破壞在塗層和旋轉機匣表 面之間的機械粘接。然後，塗層開始從旋轉機匣的內壁上剝落，通常 在該過程中損壞皮托管。因此，本領域希望提供一種用於進行離心泵的旋轉組件內部修復 的裝置，該裝置相對容易、更便宜，且能夠現場修復，從而限制泵必 須離線以便修復的時間。發明內容根據本發明，皮托管泵的旋轉組件構成得用於接收可更換的磨損 環，該磨損環位於旋轉組件中，並在部件最容易由於泵送磨蝕流體而 磨損的位置處。當初始的磨損環變得磨損或損壞時，從旋轉組件上拆 卸它，例如通過簡單地磨掉少量點焊，這些點焊將該磨損環固定在旋 轉組件上，然後，將它從旋轉組件的預先形成的槽鑄件中取出，該槽 鑄件的尺寸可接收磨損環。然後，將新的磨損環置於槽中，並固定就 位。 儘管磨損環的概念簡單，但是在本發明中必須解決和克服一些障 礙，即怎樣將磨損環插入旋轉組件中的槽內，保證它完全置於槽的底 部，從而使它在泵的操作過程中不會運動，防止它相對於旋轉組件旋 轉，使它在工作過程中保持在槽中，能夠將它從槽中取出和然後用新 的磨損環更換它，且不會影響旋轉組件的平衡。要克服的最大障礙是怎樣在不影響泵的旋轉組件的平衡的情況下更換磨損環。旋轉組件(即旋轉機匣和轉子蓋)的重量為大約150磅， 將它動態平衡為在1000rpm時0.15英寸盎司。這是非常精確的平衡， 且獲得該平衡非常昂貴。在泵的使用壽命中，需要這種級別的平衡來 使得振動水平保持在可接收的極限內。在皮托管泵中，平衡和振動直 接相關。旋轉組件平衡越好，振動水平越低，這將使得泵的軸承壽命 更長。這種級別的平衡在工廠外將非常難實現，且在工作現場通常不 可能達到。需要專用工具和結構來實現該級別。通常，為了實現旋轉組件的重新平衡，泵必須首先從它的工作位 置拆卸和送至修理站。使泵從它的安裝位置拆卸包括使管路斷開、密封平齊線和連接器，並鬆開螺栓使泵從它的底板上取下。這樣拆卸泵 需要在重新安裝泵時使泵與驅動組重新對齊。根據泵作業系統的複雜 性，泵的拆卸和重新安裝可能花費幾小時至幾天。這樣，必須完全拆 卸泵，且將新的旋轉組件安裝在軸上。旋轉組件必須再重新平衡。然 後，泵能夠重新組裝和重新安裝在它的底板上並與驅動組重新對齊。本發明不需要使泵從它的底座上拆卸，從而損壞泵的平衡。通過 本發明，泵外殼的前側或吸入側可以打開，同時它保持在底板上，且 磨損環能夠相對簡單容易地修理。因此，通過本發明，只有吸入和排 出管路以及泵的前部需要拆卸和重新裝配。容易和簡單地更換已磨損 的磨損環導致明顯節省人工，並減少了泵的停機時間。在旋轉組件(例如旋轉機匣)中的侵蝕以非均勻的方式發生，這 使得旋轉組件變得不平衡。泵一開始工作，旋轉組件的平衡退化。能 夠簡單更換磨損環。通過下面對本發明的詳細說明，將更清楚本發明的這些和其它優


附圖中表示了實現本發明的最佳方式，附圖中 圖l是現有技術的皮托管類型離心泵的等距剖視圖； 圖2是圖1所示的現有泵的旋轉組件的等距局部剖視圖，其中皮 託管組件除去；圖3是皮托管泵的旋轉組件的局部剖等距視圖，其中，皮托管組 件處於旋轉組件中的位置；圖4是旋轉機匣和轉子蓋的局部剖視圖，其中，皮托管組件除去； 圖5是根據本發明形成的轉子的局部剖視圖； 圖6是本發明的磨損環的透視圖；圖7是根據本發明構成的皮托管泵的旋轉組件的局部剖等距視 圖，表示了磨損環在旋轉組件內就位；以及圖8是根據本發明構成的旋轉組件的放大圖，表示了磨損環在旋 轉組件中就位。
具體實施方式
圖1表示了皮托管類型的普通離心泵10。泵10通常包括泵殼體 12,該泵殼體12形成用於旋轉組件14和皮托管16的殼體。旋轉組件 14還包括旋轉機匣18和轉子蓋20，該旋轉機匣18和轉子蓋20的組 合提供了內部空間22，用於旋轉組件14和皮托管16的皮托管殼體在 該內部空間22中。旋轉組件14還包括旋轉機匣18和轉子蓋20，該 旋轉機匣18和轉子蓋20的組合提供了內部空間22，皮托管16位於 該內部空間22中。旋轉組件14通過與馬達(未示出)連接的驅動軸 24而旋轉。當泵10的旋轉組件14在泵的工作過程中旋轉時，皮托管 16靜止。圖2還表示了皮托管類型的離心泵的旋轉組件14和驅動軸24， 其中除去了皮托管。還可以更清楚地看見，轉子蓋20通過多個固定件 25例如螺栓而可拆卸地固定在旋轉機匣.18上。而且，轉子蓋20形成 有開口 26，當泵完全裝配時，皮托管(未示出)通過該開口 26延伸。 在圖2中還可以看見，旋轉機匣18為稍微碗形，其中，旋轉機匣18 有軸向延伸的周邊壁28。最好如圖1和3所示，皮托管16形成有進口 30，當旋轉組件14 旋轉時，高速流體通過該進口 30進入。因此，皮托管16的進口 30 定位得緊鄰旋轉機匣18的周邊壁28。當高速流體衝擊皮托管16的進 口 30時， 一些流體將進入進口 30，但是一些流體將通過皮托管16而 偏轉，並拋向旋轉機匣18的周邊壁28。當由泵處理的流體包含固體，並因此引起流體磨蝕時，通過皮託 管16的進口 30而偏轉的流體最終在旋轉機匣18的周邊壁28中引起 侵蝕區域，如圖4中所示的溝槽34表示。旋轉機匣18的溝槽34或4曼 蝕區域主要限制於周邊壁28的、直接鄰近皮托管16的進口 30的區域。 如前所述，已經進行了各種嘗試來提高旋轉機匣18在通常將被侵蝕的 區域中的耐磨蝕特徵，但是並不成功。圖5-8表示了由本發明提供的方案。在圖5中，可以看見，槽40 形成於旋轉機匣18的周邊壁28中並在鄰近皮托管進口位置的周邊壁 28部分中(因此該壁28部分通常將受到從皮托管進口向外偏轉的流 體的侵蝕)。槽40在鑄造處理過程中形成於周邊壁28的周邊內，且尺 寸設置成軸向寬度和徑向深度將容納可拆卸的磨損環42，如圖6中所 示。應當知道，儘管槽40表示為形成於旋轉機匣18中，但是當旋轉 組件14這樣設置時，也可以在轉子蓋20的壁中合適地形成槽40。本發明的磨損環42大致形成為帶，軸向寬度44、長度46和徑向 深度48設置得恰好裝配至形成於旋轉機匣18中的槽40內，如圖7 中所示。儘管這裡磨損環42表示為包括扁平帶，但是截面輪廓(通過 磨損環42的徑向深度48)也可以不扁平(例如三角形)，以便與形成 於旋轉機匣18中的槽40的選定類似形狀一致。磨損環42的徑向深度 48優選是等於槽40的徑向深度，不過，磨損環42的徑向深度48可 以稍微大於或小於槽40的徑向深度。重要的只是該磨損環42的徑向 深度48設置成使得皮托管在泵的工作過程中在任何時間都不會碰撞 磨損環42。 最適合由硬金屬、陶瓷或合金材料形成的磨損環42形成為這樣， 即能夠使磨損環42的周邊稍微有柔性，或者能夠有足夠量的膨脹和收 縮，以便使磨損環42能夠定位在槽40中，且當需要更換時能夠從槽 中拆卸磨損環42。如圖6中所示，磨損環42的可收縮和可膨脹性可 以通過使磨損環42形成有兩個自由端50、 52來提供，這兩個自由端 使得磨損環42的一個端部50、 52能夠定位成與另一端部50、 52鄰近 交疊，這樣，磨損環42的周邊能夠收縮足夠量，以便使磨損環42裝 配至形成於旋轉機匣18中的槽40內。一旦定位在槽內，如圖7和8所示，磨損環42可以膨脹或者彈回 至它的初始位置，且兩個自由端50、 52定位成彼此相鄰，如圖6和8 所示。磨損環42可以以其它合適方式構成或設置，以便使磨損環42 能夠定位在旋轉機匣18的槽40中，其中包括磨損環42連續(即沒有 自由端)的結構。如圖8中所示， 一旦磨損環42位於槽40內時，兩 個自由端50、 52可以通過任意合適裝置(例如點焊54)而固定就位。當磨損環42受到侵蝕或其它損壞時，磨損的磨損環42可以方<更 和快速地從旋轉機度18的槽40中拆卸，並用新的磨損環42來更換。 例如，為了從旋轉機匣18中除去損壞的磨損環42，槽40可以構成得 具有小的凹槽56，如圖8中所示。為了更換磨損環42，使點焊54斷 開，以便釋放磨損環42的自由端50、 52。物體例如螺絲刀或小折刀 的刀片置於凹槽56中，並因此使磨損環42的一個自由端50從槽40 中升高。然後，升高的自由端50可以用於從槽中拉動磨損的磨損環 42。新的磨損環42可以置於槽42中，保證使自由端50、 52定位成靠 近凹槽56，並可以點焊54就位。由圖1可知，進行磨損的磨損環42的更換隻是包括拆卸泵機匣 12的前部或吸入機匣60部分、從旋轉才幾匣18上拆卸轉子蓋20以及 從旋轉組件14上拆卸皮托管16。除去泵10的這些部件不會影響泵的 平衡，且不需要移動泵的任何其它部分，否則將損害它的安裝。因此， 可以知道，本發明的磨損環提供了明顯改進的、用於進行旋轉組件的 修理的裝置，該旋轉組件受到侵蝕或其它損壞。本發明的磨損環可以
用於其它類型的泵，因此，本發明的詳細說明只是作為實例，而不是 進行限制。
權利要求
1.一種用於離心皮托管泵的可更換的磨損環，包括硬材料帶，它的尺寸設置得用於定位在離心皮托管泵的旋轉組件中並在離心泵的皮托管進口附近，所述帶有足夠的周向柔性，以便使所述磨損環的所述帶定位在旋轉組件的內周壁中。
2. 根據權利要求l所述的可更換磨損環，其中所述帶還包括兩 個自由端，這兩個自由端定位成彼此鄰近。
3. —種皮托管類型的離心泵，包括旋轉組件，該旋轉組件包括旋轉機匣和安裝的轉子蓋，它們一起 形成內部空間，所述旋轉組件有內周壁；皮托管，該皮托管定位在所述旋轉組件的所述內部空間中； 槽，該槽形成於所述旋轉組件的所述內周壁中；以及 可拆卸的磨損環，該磨損環的尺寸設置成定位在所述槽中。
4. 根據權利要求3所述的離心泵，其中所述可拆卸的磨損環形 成為具有周向柔性的帶，用於使所述帶能夠插入所述槽中和從槽中拆 卸。
5. 根據權利要求4所述的離心泵，其中所述帶的所述周向柔性 通過所述磨損環有兩個自由端來提供。
6. 根據權利要求3所述的離心泵，其中所述旋轉組件還設置成 有凹槽，該凹槽形成於所述槽附近，以便能夠從所述槽申拆卸所述磨 損環。
7. 根據權利要求6所述的離心泵，其中所述槽形成於所述旋轉 組件的所述旋轉機匣中。
8. 根據權利要求3所述的離心泵，其中所述槽形成於所述旋轉 組件的所述旋轉機匣中。
9. 一種用於更換離心泵的損壞的旋轉組件的方法，包括 提供離心泵中的旋轉組件，其中，所述旋轉組件有局部由內周壁限定的內部空間，所述內周壁有形成於所述壁中的周向槽，且可更換的磨損環位於所述槽中；進入所述旋轉組件的所述內周壁，用於從所述槽中除去所述可更 換的磨損環；從形成於所述旋轉組件的所述內周壁中的所述槽中除去所述磨損環；以及使新的磨損環置於所述旋轉組件的所述槽中。
10.根據權利要求9所述的方法，其中所述旋轉組件還設置成 有凹槽，該凹槽鄰近所述旋轉組件中的所述槽，且通過將撬動裝置插 入所述凹槽中以除去所述磨損環，從而將所述磨損環從所述槽中除去。
全文摘要
在皮托管類型的離心泵中，可更換的磨損環位於泵的旋轉組件中，並在旋轉機匣的、最容易受到皮托管泵處理的磨蝕流體侵蝕的區域中。當侵蝕時，可更換的磨損環能夠容易和快速地更換，從而不需要更換泵的旋轉機匣且不需要進行昂貴和耗費時間的、泵的重新平衡。
文檔編號F04D29/44GK101133253SQ200680006798
公開日2008年2月27日 申請日期2006年3月2日 優先權日2005年3月3日
發明者J·G·肖, J·西蒙 申請人:環境技術泵設備公司