CN101371046A - 用于泵送包括固体物质的被污染液体的泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于泵送包括固体物质的被污染液体的泵，包括：在所述的泵的泵室内可旋转的叶轮(1)，叶轮(1)在轴向方向上相对于密封壳体覆盖件(3)在邻近叶轮座(2)的第一位置和与所述的叶轮座(2)分开的第二位置之间可移动，所述的泵也包括由密封壳体覆盖件(3)和叶轮(1)限定的腔(17)，和至少一个连接了所述的腔和所述的泵室的开口间隙(20)。此外，所述的开口间隙(20)在叶轮(1)处于第一位置时具有第一流动面积，且在叶轮(1)从所述的第一位置分开时具有大于所述的第一流动面积的第二流动面积。

Description

用于泵送包括固体物质的被污染液体的泵

技术领域

本发明一般地涉及用于污水或废水的泵的领域，且更特定地涉及用于泵送未过筛的包括固体物质的被污染液体的泵，固体物质例如塑料材料，卫生物，织物，碎屑等。所述的泵包括在所述的泵的泵室内可旋转的叶轮，叶轮在轴向方向上可相对于密封壳体覆盖件在邻近叶轮座的第一位置和与所述的叶轮座分开的第二位置之间可移动，所述的泵也包括由密封壳体覆盖件和叶轮限定的腔，和将所述的腔和所述的泵室连接的至少一个打开间隙。

背景技术

在污水站、化粪池、井等处，经常发生的是例如袜子、月经垫、纸张等的固体物质或污染物阻塞了降低到***的池内的潜水泵的情况。如果叶轮和叶轮座放置为相互具有固定的距离，则污染物有时过大而不能通过泵。解决固体物质阻塞泵的问题的方式是允许叶轮在轴向方向上相对于密封壳体覆盖件和叶轮座可移动，以临时形成通过泵的较大的通道。

通常，叶轮连接到从位于泵的密封的隔间内的发动机延伸的驱动轴。因此，在驱动轴和密封壳体覆盖件之间布置了密封件，从而防止液体进入密封的发动机隔间。邻近所述的密封件是由密封壳体覆盖件和叶轮的顶表面限定的腔，该腔与泵的泵室通过开口间隙连通。关键的是开口间隙尽可能小，因为如果固体物质进入到腔内，则它可能损坏密封件。然而，同时液体应能流入流出腔，以冷却和润滑所述的密封件。

在此情况中，当叶轮相对于密封壳体覆盖件可移动时，产生了关键的问题，且因此由密封壳体覆盖件和叶轮所限定的腔的体积被改变，即腔的体积减小或增大。同时，所述的腔必须大于使得泵具有静止的叶轮，以允许叶轮的正确的移动。在叶轮开始向上移动的同时，包含在腔内的大多数流体应通过小的开口间隙压出，且这在几秒或几分之一秒内发生。因此，在腔内出现了很大的压力峰值且增加了损坏密封件的风险。

如果所述的密封件被损坏，则发动机和整个泵可能被损坏，且这样的意外关机是昂贵的，其原因是昂贵、费力和计划外的维护工作。

本申请人的密切相关的瑞典专利申请SE 0501542-5示出了用于泵送包括固体物质的被污染液体的泵。泵包括可旋转叶轮，该可旋转叶轮在轴向方向上相对于密封壳体覆盖件或泵壳体在第一位置和第二位置之间可移动。然而，以上所述的专利申请不论述以上所述的问题。

此外，潜水泵用于从很难接近以进行维护的池泵送流体，且泵经常长时间周期地运行，经常直至一日12小时或更多。因此，很希望提供具有长的耐久性的泵。

发明内容

本发明目的在于减轻以上所述的目前已知的泵的缺点，且在于提供改进的泵。本发明的目的是提供最初限定的类型的泵，其中作用在位于密封壳体覆盖件和驱动轴之间的密封件上的压力被适应，以在运行期间不损坏所述的密封件。本发明的另一个目的是提供其中抵抗叶轮的轴向移动的惯性力被降低的泵。本发明的再另一个目的是提供具有改进的耐久性的泵，特别是涉及密封件的耐久性。

根据本发明，通过具有在独立权利要求中限定的特征的最初限定的泵而获得了至少主要目的。本发明的优选的实施例进一步在从属权利要求中限定。

根据本发明，提供了最初限定的类型的泵，该泵的特征在于所述的开口间隙在叶轮处于第一位置时具有第一流动面积，且在叶轮从所述的第一位置分开时具有大于所述的第一流动面积的第二流动面积。

因此，本发明基于对如下主要性的认识，即叶轮在轴向方向上相对于密封壳体覆盖件的可移动性导致了作为叶轮的轴向移动的结果的叶轮上方的腔部分排空和再填充，这必须同时非常快速地完成，因为固体物质不应在运行期间通入腔内。更确切地，当叶轮处于第一位置时开口间隙必须小，且当叶轮从第一位置分开时开口间隙必须大。

在本发明的优选实施例中，开口间隙是环形的且由密封壳体覆盖件和叶轮的圆周限定。这意味着开口间隙的形状和功能与叶轮的旋转速度独立。

根据优选实施例，叶轮可以从叶轮座在轴向方向上移动很大距离，优选地多达叶轮座的打开通道的直径。然后使固体物质通过泵的能力显著地增加。

附图说明

将结合附图从如下的优选实施例的详细描述中显见对本发明的以上所述的和其他的特征和优点的更完整的理解，各图为：

图1是叶轮、叶轮座和密封壳体覆盖件的截面视图，叶轮处于第一下方位置，

图2是对应于图1的截面视图，叶轮处于与所述的第一位置分开的中间位置，

图3是对应于图1的截面视图，叶轮处于第二上方位置，和

图4是沿图1的线IV-IV截取的从上方的截面视图。

具体实施方式

图1至图3示出了叶轮1，容纳在泵的泵壳体内的叶轮座2，和密封壳体覆盖件3。泵/泵壳体的其他零件为简化对附图的阅读起见被移除。本发明一般地涉及泵，但在优选实施例中泵形成为潜水离心泵。

在本发明的优选的实施例中，叶轮座2由通过放置在泵壳体内的座(未示出)内而可释放地连接到泵壳体的***件形成，其方式使得***件不能相对于泵壳体旋转。叶轮1在从上方延伸的驱动轴4内悬挂且可旋转地以轴颈连接到泵。更确切地，叶轮1在泵的泵室内可旋转。驱动轴4的上端(未示出)连接到泵的发动机(未示出)。在此点上，应指出的是驱动轴4在图中被截断。在示出的实施例中，驱动轴4的下端通过接头连接到叶轮1，其方式使得叶轮1在轴向方向上可沿驱动轴4移动但与驱动轴4联合地旋转。

叶轮1相对于密封壳体覆盖件3的轴向可移动性应取决于应用具有任何合适的长度，例如从0mm开始且向上。优选地，所述的可移动性应至少为15mm，更优选地至少为40mm，且最优选地至少为叶轮座2的打开通道5的直径。在示出的实施例中，打开通道5的直径近似地为150mm。此外，轴向可移动性可以以许多方式实现，但在本发明的优选实施例中，叶轮1沿驱动轴4的轴向方向可移动。

以上所述的泵的接头允许了叶轮1相对于驱动轴4的轴向可移动性；同时，驱动轴4不可避免地将旋转运动传递到叶轮1。在示出的实施例中，接头包括叶轮1的连接部分6，连接部分6提供在叶轮1的中心部分内且通过螺栓7等(见图4)连接到叶轮1。替代地，连接部分6可以与叶轮1制成整体。连接部分6提供了在其中心部分中的孔8，该孔8容纳了驱动轴4的下端。在本发明的优选实施例中，驱动轴4在其下端处提供有轴套9，轴套9通过螺栓10等连接到驱动轴4。替代地，轴套9可以与驱动轴4制成整体。

轴套9具有第一上部部分，该上部部分具有第一外径，第一外径基本上等于连接部分6的凸缘11的内径。此外，轴套9具有第二下部部分，第二下部部分的直径大于轴套9的所述的第一直径。轴套9的第二部分的直径基本上等于所述的孔8的内径。由于这些尺寸关系，当轴套9的第二部分靠着连接部分6的凸缘11安放时，叶轮1悬挂在驱动轴4内。孔8提供了在轴向方向上大于轴套9的第二部分的延伸，连接部分6且因此叶轮1基本上可移动等于此差异的轴向距离。

在本发明的优选实施例中，所述的接头包括至少一个布置在连接部分6(或叶轮1)和轴套9(或驱动轴4)之间的界面处的分立元件12。元件12将旋转运动从驱动轴4强制地传递到叶轮1，以及允许叶轮1在轴向方向上相对于驱动轴4和密封壳体覆盖件3或泵壳体移动。连接部分6为每个元件12提供有至少一个凹陷(未示出)，凹陷在驱动轴4的轴向方向上延伸。在轴套9内，与连接部分6的凹陷相对地形成了相互作用的凹陷(未示出)，该凹陷与连接部分6的凹陷一起容纳了所述的元件12。优选地，使用了多个元件12，多个元件12等距地沿驱动轴4的圆周分开且元件12的尺寸通过从驱动轴4传递到叶轮1的转矩来确定。在图1至图3中示出的实施例中，从制造观点考虑，分立元件12通过棒形成，优选地为圆形棒。

应指出的是在替代实施例中，分立元件12可以由当叶轮1在轴向方向上移动时跟随轴套9的凹陷的多个球形成。更确切地，轴套9的凹陷在此情况中可以通过数个半球形凹陷形成，每个球一个凹陷。替代地，分立元件12可以与轴套9的内表面整合，即在内表面上延伸到连接部分6的凹陷内的脊部，或反之，例如花键接头。

在本发明的优选实施例中，叶轮1沿驱动轴4可自由移动，即无弹簧等影响或阻碍移动。在运行期间，叶轮1下游的压力高于叶轮上游的压力，且因此所述的叶轮被推向叶轮座。任何来自固体物质的叶轮1上的从下方的克服了叶轮1的顶侧上的较高的压力的力将使得叶轮1从叶轮座2升起。当固体物质被移除时，叶轮1自动地返回到根据图1的位置，因为在叶轮1的顶侧上的压力高于在叶轮1的底侧上的压力。

叶轮1包括至少一个从叶轮1的中心向其外周延伸的翼片13，优选地具有螺旋形状。在示出的实施例中，叶轮1具有两个翼片13，但应指出的是翼片13的个数和它们的延伸可以很大程度上变化，以适合于不同的液体和应用。

在叶轮座2的顶表面14上且邻近叶轮座2的打开通道5处提供了至少一个沟槽或释放沟槽15。沟槽15从叶轮座2的打开通道5延伸向叶轮座2的外周。优选地，具有在叶轮1的旋转方向上向外掠过的螺旋形状。沟槽15的个数及其形状和定向可以很大程度上变化，以适合于不同的液体和应用。沟槽15的功能是将固体物质从叶轮1下方的打开通道5向外引导到泵室的外周。在固体物质通过泵时，一些物质将固结在叶片1的翼片13下方，且使叶轮1的旋转运动减慢，且在最严重的情况中甚至使叶片1停止。但沟槽15有助于通过在翼片13每次通过沟槽15时刮去固体物质而保持翼片13清洁。如果固体物质过大以不能在叶轮1和叶轮座2之间配合到沟槽15内，则叶轮1将由于固体物质而向上从叶轮座2移开，且因此允许固体物质通过泵(如在图2至图3中示出)。

为保证打开通道5不被阻塞，叶轮座2优选地提供有用于将固体物质向沟槽15引导的装置。引导装置包括至少一个从叶轮座2的打开通道5延伸的导向销16。导向销16一般地在叶轮座2的径向方向上延伸且位于叶轮1下方。优选地，导向销16终止于邻近所述的沟槽15的“入口”处。应指出的是最优选的沟槽15的个数为一个。此外，泵应优选地包括一个导向销16。否则，打开通道5将过分被阻塞，这将不利地影响泵的功能。

由所述的密封壳体覆盖件3和叶轮1的顶表面或由连接部分6的顶表面限定的腔17见示出的实施例。所述的腔17可以描述为在密封壳体覆盖件3内的倒置的杯形凹陷，且驱动轴4从将腔17和泵的发动机隔间连接的孔18突出。所述的孔18优选地与杯形凹陷/腔17同心。机械密封件19围绕驱动轴4在孔18的口处提供，以防止液体进入发动机隔间。在示出的实施例中，机械密封件19由数个协作的构件制成。更确切地，第一构件固定到密封壳体覆盖件3且第二构件固定到旋转的驱动轴4，两个构件提供了对置的金属表面，它们相互非常靠近地布置但不接触，在两个表面之间建立了密封流体膜。所述的密封件19被泵送的液体冷却和润滑，该液体在泵的运行期间通过开口间隙20流入流出腔。更确切地，所述的开口间隙20将泵室与腔17连接且允许在两个方向上的流动连通。优选地，开口间隙20通过密封壳体覆盖件3和叶轮1或连接部分6的圆周限定，其方式使得建立了一般为环形的开口间隙20(见图4)。环形构件21可以***在密封壳体覆盖件3的杯形凹陷17内，该构件21的下边缘优选地在密封壳体覆盖件3的下方突出。在替代实施例中，所述的构件21可以与密封壳体覆盖件3整合。应指出的是腔17优选地具有与叶轮1的连接部分6相比大体互补的形状。

在图1中，叶轮1根据泵的正常运行处于第一下部位置，即当液体和固体物质被泵送而没有叶轮1在轴向方向上相对于密封壳体覆盖件3移动时。在此位置中，开口间隙具有第一流动面积且足够大以使得液体通过但同时也足够小以防止固体物质进入到腔17内。如果固体物质进入了腔17，则具有损坏密封件19的风险。在示出的实施例中，开口间隙大致为1mm宽。但根据应用和泵送的液体，其他合适的尺寸是可行的。

叶轮1的连接部分6具有靠近叶轮1的第一外径，和在连接部分6的顶表面处径向向外突出的外部凸缘22。外部凸缘22具有第二外径，该外径大于所述的第一外径。外部凸缘22的面向外的边缘可以具有任何合适的形状，例如在示出的实施例中的尖的或正方形的。此外，密封壳体覆盖件3的构件21(或杯形凹陷17)在其构件21的上部部分处具有第一内径，和在所述的构件21(或凹陷17)的口处的径向向内突出的内部凸缘23。内部凸缘23具有第二内径，该第二内径小于所述的第一内径且大于外部凸缘22的所述的第二外径。内部凸缘23的面向内的边缘可以具有任何合适的形状，例如在示出的实施例中的尖的或正方形的。

如果大块的固体物质进入泵，则促使叶轮1从叶轮座2移开，以使得大块通过(见图2至图3)。在此运行期间，叶轮1的连接部分6向上移动到腔17内，如活塞移动到气缸内。因此，外部凸缘22的边缘相对于内部凸缘23的边缘向上移动。在叶轮1的小轴向移动之后，外部凸缘22的边缘面向构件21的具有第一内径的部分，且内部凸缘23的边缘面向连接部分6的具有第一外径的部分。因此，开口间隙20的宽度增加，且开口间隙20具有大于以上所述的第一流动面积的第二流动面积，在示出的实施例中，开口间隙20的宽度大致为4mm(见图2)。换言之，当叶轮1从邻近叶轮座2的第一位置分开时，开口间隙20增加，即开口间隙20的流动面积增加。

由于开口间隙20的增加的流动面积，较大的液体流量可以在一定的时间阶段内从腔17通过泵室，或反之。

在图3中，叶轮1已达到第二上部位置，在此位置中，构件21的下部边缘邻接叶轮1的围绕了连接部分6的上表面。刚好在所述的邻接发生前，流过开口间隙20的液体越来越被限制且最终完全被阻塞，以减缓在叶轮1的上表面邻靠构件21的边缘(或密封壳体覆盖件)前叶轮1的移动。

在图4中示出了沿图1中的线IV-IV截取的从上方的截面视图。在图的外部部分内，叶轮座2的顶表面14示出为具有沟槽15。在叶轮座2内侧示出了叶轮1的上表面和两个翼片13。外部截开的环是构件21，更确切地是构件21的内部凸缘23。构件23的内侧示出了叶轮1的连接部分6，该连接部分6通过螺钉7等连接到叶轮1。内部凸缘23具有凹陷24且外部凸缘22具有相应的凹陷25，该凹陷24、25具有移除粘附到内部凸缘23和外部凸缘22的固体物质的功能。外部凸缘22的凹陷25将固体物质从内部凸缘23移除，且内部凸缘23的凹陷24将固体物质从外部凸缘22移除。

本发明的可行的修改

本发明不仅限制于以上所述且在附图中示出的实施例。因此，泵，或更确切地叶轮和密封壳体覆盖件可以以在附带的权利要求书的范围内的所有类型的方式被修改。

应指出的是叶轮座可以与泵壳体整合，且叶轮和驱动轴可以联合地在轴向方向上相对于密封壳体覆盖件移动。

也应指出的是连接部分的外部凸缘和密封壳体覆盖件的构件的内部凸缘不必需地是不同的凸缘。作为替代，腔可以向内向下渐缩且连接部分可以具有锥形形状，以在叶轮从第一下方位置分开时得到开口间隙的较大的流动面积。

此外，应指出的是连接部分和叶轮以及环形构件和密封壳体覆盖件当可应用于权利要求书以及说明书中时是同义的。

应指出的是术语“流动面积”如在说明书以及权利要求书中所使用时限定为开口间隙提供的在腔和泵室之间的瞬时最小流动面积，即开口间隙的瓶颈。

也应指出的是所有关于/涉及术语“上方、下方”等的信息应解释/解读为设备在其正常工作中的定向，即在图1至图3中显示时使附图的定向方式使得可以正确地阅读参考符号。

Claims (12)

1.一种用于泵送包括固体物质的被污染液体的泵，包括：在所述的泵的泵室内可旋转的叶轮(1)，叶轮(1)在轴向方向上相对于密封壳体覆盖件(3)在邻近叶轮座(2)的第一位置和与所述的叶轮座(2)分开的第二位置之间可移动，所述的泵也包括由密封壳体覆盖件(3)和叶轮(1)限定的腔(17)，和至少一个连接了所述的腔和所述的泵室的开口间隙(20)，其特征在于，所述的开口间隙(20)在叶轮(1)处于第一位置时具有第一流动面积，且在叶轮(1)从所述的第一位置分开时具有大于所述的第一流动面积的第二流动面积。

2.根据权利要求1所述的泵，其中开口间隙(20)是环形的且由密封壳体覆盖件(3)和叶轮(1)的圆周限定。

3.根据权利要求1或2所述的泵，其中腔(17)由密封壳体覆盖件(3)的杯形凹陷和叶轮(1)的连接部分(6)的一般地平的表面限定，该连接部分(6)可移动到所述的凹陷内。

4.根据权利要求3所述的泵，其中叶轮(1)的连接部分(6)具有第一外径，具有大于所述的第一外径的第二外径的在连接部分(6)的所述的表面处径向向外突出的外部凸缘(22)，且其中密封壳体覆盖件(3)的杯形凹陷具有第一内径，在所述凹陷的口处径向向内突出的内部凸缘(23)，所述的内部凸缘(23)具有小于所述的第一内径且大于连接部分(6)的所述的第二外径的第二内径。

5.根据权利要求4所述的泵，其中当叶轮(1)处于第一位置时，连接部分(6)的外部凸缘(22)和密封壳体覆盖件(3)的内部凸缘(23)相互齐平。

6.根据任何前述权利要求所述的泵，其中叶轮(1)从叶轮座(2)至少可移动15mm。

7.根据任何前述权利要求所述的泵，其中叶轮(1)从叶轮座(2)至少可移动40mm。

8.根据任何前述权利要求所述的泵，其中叶轮(1)在泵的驱动轴(4)内悬挂且在轴向方向上相对于所述的驱动轴(4)可移动。

9.根据权利要求8所述的泵，其中泵包括至少一个布置在叶轮(1)与驱动轴(4)之间的界面处的分立元件(12)，该分立元件(12)允许轴向相互移动且传递了旋转运动。

10.根据权利要求9所述的泵，其中叶轮(1)和驱动轴(4)在所述的界面处的对置的表面内具有凹陷，该凹陷联合地容纳了所述的元件(12)。

11.根据权利要求9或10所述的泵，其中界面容纳了至少两个分立元件(12)，它们沿驱动轴(4)的圆周相互等距地分开。

12.根据权利要求9至11的任何项所述的泵，其中每个元件(12)由在驱动轴(4)的纵向方向上延伸的棒形成。

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