CN101541433B - 离心切碎泵的切割环元件 - Google Patents

Abstract

一种切碎型离心泵的切割环元件，包括环状构件，该构件具有至少一个沿环状构件设置并从此向外延伸的切割件。切割环元件被构造成邻近叶轮驱动侧定位，该叶轮具有与叶轮驱动侧相关联的切割构件，该切割构件与切割环元件相互作用以切碎并减少泵送流体或者浆液中被带走固体的尺寸，从而避免这些固体渗透到叶轮后面。

Description

离心切碎泵的切割环元件

技术领域

本发明涉及一种称为切碎泵(chopper pump)类型的离心泵，该泵被构造用来处理包含大尺寸固体的流体，这些固体必须由泵进行切割或者切碎。具体而言，本发明涉及一种切割环元件，该元件被构造成与具有合适构造的叶轮协同工作，从而对带走的固体进行处理并且避免它们进入叶轮的后部以及因而进入泵的密封部。

背景技术

切碎型的离心泵用在许多和各种工业领域中，它们被用来处理包含大尺寸固体例如塑料或动物副产品的流体。切碎泵典型的特征在于具有叶轮，该叶轮被构造成与叶轮叶片相邻设置的切割元件接触，从而对进入泵的固体材料进行切割或切碎。位于切碎泵吸入侧的叶轮和切割构件将大部分固体物处理到可以移动通过泵的尺寸。然而，一些固体还趋向于朝着叶轮的驱动侧或者后部移动，并且有可能朝着泵的驱动轴内移动。

当固体朝着叶轮的驱动侧或者后部以及朝着驱动轴内移动时，碎片会缠绕着驱动轴并且妨碍泵的运行。当流体包含纤维固体时尤其是这样。叶轮后面的碎片会导致叶轮热量和磨损的增加并且会妨碍密封元件的冷却和润滑。固体材料会渗透密封部并且带来与泵运行相关的其它问题。因此，一些已知的切碎泵使用冲洗机构来清洁叶轮的后部。

其它已知的切碎泵使用设计有切割元件的叶轮，该切割元件位于叶轮上或者靠近叶轮的后侧并且围绕着驱动轴，从而用来切碎驱动轴处的固体材料。所述类型的叶轮和切割元件的例子公开于授权给Dorsch的美国专利5,460,482。按照授权给Dorsch的482专利所描述的，一些切碎泵还使用绕轴设置的节流衬套，从而将较大的固体与密封部隔开。但是其他的一些切碎泵使用开放式叶轮设计以减少叶轮后面的压力，从而固体不会移向叶轮的后侧。

在叶轮后侧使用切割元件的现有技术的切碎泵要求切割元件位于叶轮轮毂附近和/或非常靠近驱动轴。照此，流体中的碎片，特别是纤维材料中的碎片会在材料切碎或者切割之前一直渗透到驱动轴和密封组件。

因此，在本领域中提供一种离心切碎泵的叶轮和切割元件的结构是有利的，该切碎泵在碎片到达驱动轴和密封组件之前处理碎片并且避免这些碎片进入叶轮后部，因而改善了泵的运行并且提高了泵的寿命。同属于本申请的同时待审的美国申请10/893,506公开一种叶轮和切割元件，在某种意义上被构造成相互作用的叶轮和切割元件切碎或者切割叶轮驱动侧外周边缘附近的碎片，从而有效地减少并避免碎片与驱动轴以及任何相关的密封组件接触。

但是，美国申请10/893,506公开的叶轮和切割元件特别适用于预期的目的，这些切割元件的结构就是当磨损时各个切割元件必须单独地替换。因此提供一种更简单并且费用低廉的切割元件结构将是有利的，这些切割元件在叶轮的驱动侧上相互作用。

发明内容

根据本发明，提供一种用于离心泵的切割环元件，包括：环状构件，该构件具有朝着泵的叶轮定方位的、沿径向延伸的第一表面以及相对的、远离叶轮定方位的第二表面，所述环状构件还具有外圆周边和靠近所述外圆周边的内圆周边；至少一个切割件，该切割件位于所述环状构件的所述第一表面上，并且沿着所述环状构件的所述外圆周边延伸以实现在叶轮的外周边缘处的切割；以及连接构件，该连接构件使得所述环状构件固定到与叶轮邻近的泵上。所述切割环元件被构造成相对于泵的叶轮设置以在某种意义上相互作用，从而切碎或者切割叶轮驱动侧外周边缘附近的碎片以有效地减少并避免碎片与驱动轴以及任何相关联的密封组件接触。虽然本文描述的本发明的切割环元件用于切碎类型的离心泵，但是该切割环元件可适用于除切碎泵以外的离心泵类型。

本发明还提供了一种具有泵壳和驱动机构的离心泵，包括：泵壳；叶轮，该叶轮具有与泵的驱动机构相连的中心开口、外周以及驱动侧，所述叶轮具有至少一个从所述叶轮的中心轴线向外辐射的叶片；至少一个切割构件，该切割构件位于接近叶轮外周设置的所述叶轮的驱动侧上；以及切割环元件，该切割环元件与所述叶轮的所述中心开口间隔开，并且位于所述叶轮的所述外周处，所述切割环元件具有至少一个切割件，所述至少一个切割件沿径向与所述叶轮的所述中心开口间隔开，并且在所述叶轮的所述外周处邻近所述叶轮的所述至少一个切割构件定位，所述至少一个切割件被构造并定位成在所述叶轮的所述外周处与所述叶轮的所述至少一个切割构件相互作用，从而实现对所述叶轮的外周附近以及所述叶轮的驱动侧上的固体的切割。

本发明包括一种切割环元件，该元件被构造成在离心泵内靠近叶轮的驱动侧设置以与叶轮驱动侧上形成的切割构件相互作用。所述用于切碎泵类型的叶轮公开于同时待审的申请10/893,506，该申请的内容和公开内容在此引入作为参考。具有远离泵入口定位的驱动侧的叶轮被特别构造成具有与本发明的切割环元件相互作用的切割构件。叶轮驱动侧的切割构件朝着叶轮的外圆周设置，本发明的切割环元件与该切割构件相互作用，从而切碎并切割叶轮外周附近的固体。叶轮外部设置的切割构件被特别设置，从而避免被切碎的碎片进入叶轮的驱动侧，尤其远离驱动轴和任何有关联的密封组件。

本发明的切割环元件通常形成一个连续的环状构件，该构件设置在环上，并在此向外延伸至少一个切割件，该切割件大小合适并被构造成与设置在叶轮上的切割构件相互作用。切割构件可具有任何适合尺寸、形状或者结构，从而与特定大小、形状或者构造的叶轮切割构件相互作用。在本发明一个实施例中，环状构件上设置有多个切割构件。

本发明的切割环元件在离心泵内位于叶轮驱动侧附近。该切割环元件因此可构造成靠着泵壳设置，并固定在泵壳上，这样该元件几乎位于叶轮附近。可选择地是，如本文特别描述的那样，切割环元件可构造成与一个单独的后板连接，该后板依次位于泵壳和叶轮驱动侧之间。在一个可连接到泵壳并与泵壳分离的单独板状构件上提供相邻设置的切割环元件具有如下特别优点：当作为改进将切割环元件安装到现有泵时，能提供切割环元件相对于叶轮的轴向调节。但是，在任一个结构中，切割环元件的环状结构便于在长期使用而导致磨损时的切割件的拆除和替换，并且不需要替换单个的目前本领域已知的切割构件。环状件以及切割件的结构也同样的费用更低廉。

附图说明

附图举例说明了当前实现本发明的最佳方式。

图1是切碎型离心泵的纵向剖面图，其举例说明本发明切割环元件的样品安装；

图2是本发明切割环元件的透视图；

图3是图2所示切割环元件的平面图；

图4是图3所示切割环元件沿其4-4线得到的剖面图；

图5是图3所示切割环元件沿其5-5线得到的剖面图；

图6是切割环元件的透视图，该元件与后板连接并与叶轮处于相对位置，该叶轮具有位于叶轮驱动侧的切割构件，从而举例说明了切割环元件与叶轮切割构件的相互作用。

具体实施方式

图1在纵向剖面上举例说明了一种使用本发明切割环元件10的离心切碎泵型的样品结构。离心泵12通常包括泵壳14，该泵壳如图1所示包括驱动壳体16、固定到驱动壳体16的涡形壳体18、以及固定到涡形壳体18的进口壳体20。

驱动壳体16通常构造成能接纳驱动轴22，该驱动轴延伸穿过驱动壳体16并进入涡形壳体18。轴承组件24和26通常位于驱动壳体16内以支撑驱动轴22。驱动轴22延伸穿过驱动壳体16并与位于涡形壳体18内的叶轮28相连。

驱动轴22也可以延伸穿过位于驱动壳体16和叶轮28之间的后板30。该后板30如图所示固定到驱动壳体16的端壁32上，但是该后板也可以固定到泵12的任意适合构件上或者泵壳14部分。后板30可以是使得切割元件相邻设置以与叶轮28相互作用的任何适合结构。如图1举例说明的特定后板30被构造成具有环形套环34，该套环延伸穿过驱动壳体16的端壁32，并被构造成将密封机构36设置在驱动轴22周围。

在泵12运行过程中，包含大尺寸固体的流体经进口壳体20内的入口38进入泵12。流体和固体经入口或者位于进口壳体20和叶轮28之间的切碎板40进入。叶轮28与切碎板40相互作用，从而切割并切碎流体内的固体。流体和固体浆液接着流入泵12的涡壳42，并经过泵12的出口44从该涡壳排出。

从图1可以认识到，当流体和固体浆液进入涡壳42时，流体有冲击叶轮28后部48的趋势，在此处，流体沿着后板30旋转。应当注意到，如图1所示的叶轮28和后板30的尺寸、大小以及位置仅仅作为举例说明本发明结构的例子，涡壳42内的叶轮28后部48的轴向延伸物可以不如图1所示的那样表示。不过，流体和碎片可以移到叶轮28的后面，并且潜在地渗透到泵12的驱动轴22和密封机构36。

因此，本发明包括切割环元件10，该元件与具有切割构件50的叶轮28结合，在碎片可以渗透到密封机构36之前切割任何最初可以进入叶轮28后面的碎片，上述切割构件50位于叶轮28的后部48。

本发明的切割环元件10如图1所示位于泵12的后板30上。该例子只描述了一种将切割环元件10定位并固定于叶轮28附近和位于泵12内的方式。切割环元件10可以直接与泵壳14连接，诸如与驱动壳体16或者涡形壳体18连接。但是，将切割环元件10与后板30连接能提供某种程度上的优点，这些优点在下文中进行更全面地描述。

图2-4更全面展示了切割环元件10，该元件通常包括环状构件54。环状构件54具有外圆周边56和内圆周边58，并且具有径向延伸的第一表面60以及相对的、径向延伸的第二表面62。当如图1所示位于泵内时，第二表面62远离叶轮28定位，并且靠着后板30设置。当位于泵12内时，第一表面60朝向叶轮28定位，并如图1所示位于叶轮28附近。多个延伸经过环状构件54的通道64提供诸如接纳螺栓或者其他紧固装置的连接结构，从而将切割环元件10固定到后板30或者泵壳上。其他方式的连接可同样适合。

环状构件54被构造成具有至少一个切割件66，该切割件从环状构件54的第一表面60向外延伸。在图2-5描述的实施例中，切割环元件10被构造成具有多个切割件66。下文将会更全面地描述，切割件66被设置并构造成与位于叶轮28驱动侧的切割构件50相互作用，从而有效切割并切碎移向叶轮28后部48的固体。相应地，环状构件54的直径选择与叶轮28的直径一致，因此切割环元件10的切割件66以及叶轮28的切割构件50位于叶轮28的外圆周附近，这些内容如图1所示，并在下文中得到进一步的描述。

切割件66可具有任何适当的尺寸、形状、结构和数量，其与叶轮28有关的切割构件50协作提供切割动作。仅仅作为例子，如图2-4所举例说明的切割件66包括两个向上延伸的切割齿70，这些切割齿通过一个槽72在此分隔。

图6很好地举例说明了切割环元件10相对于叶轮28的布置，以及与每一个有关的切割装置的相互作用。在该图中，可以更清楚地看出，叶轮28的吸入侧76包括多个叶片78，这些叶片从叶轮28的孔80向外辐射。在该叶轮28的特定实施例中，叶轮28形成有护罩82，该护罩82定位在后板30附近或者定位成当安装在泵内时朝向泵的驱动侧。叶片78以远离后板30的方向从护罩82向外轴向延伸。护罩82具有限定叶轮28***的圆周边84。

叶轮28护罩82的后表面88朝着后板30定位，并被构造成具有一个或者多个切割构件50，这些切割构件设置在叶轮28***附近。切割构件50以任何适当的方式确定尺寸、形状以及结构，从而与切割环元件10的切割件66相互配合。如图6所示，仅仅作为例子，叶轮28的切割构件50可以包括切割齿92，这些切割齿与切割环元件10的切割齿70以及槽72相互配合。叶轮28的切割构件50可与从护罩82的后表面88向外延伸的叶轮叶片相关联。

还是如图6所示，切割环元件10的第二表面62靠着后板30的前端面94设置，并且通过诸如穿过环状构件54和后板30的定位螺栓96的适当方式适当固定。切割环元件10的直径大小使得切割件66位于后板30外周或者附近，并且该切割件66被设置成与叶轮28外周附近的切割构件50相互配合。

叶轮切割齿92和切割环元件10的切割件66之间的相互作用或者相互配合提供了任何碎片的切割，这些碎片开始在叶轮28的后部48和后板30之间渗透。更重要地是，切割行为发生在叶轮28外周和后板30附近，因此减少了碎片将要一直渗透到叶轮28中心的可能性，该中心靠近驱动轴22以及密封机构36。

切割环元件10可通过铸造、加工或者其他任何在泵制造行业中已知的方法获得，并且该元件优选由适合泵结构和使用，特别用于排浆型或者切碎型泵的硬化材料制成。切割环元件10或者至少每一个从环状构件54延伸的切割件66通过本领域已知的方法得到最大适合程度上的硬化，从而使得切割件66耐磨损，因此延长了切割件66的使用寿命。但是在正常运行中，叶轮刀具构件50和切割环元件10的切割件66之间的相互作用造成二者的最终磨损以及在相互作用的切割装置之间形成间隙。然后叶轮28可相对于后板30进行轴向调整以减少叶轮刀具构件50和切割环元件10的切割件66之间的间隙。

但是最后通过连续运行，叶轮28以及切割环元件10二者的刀具装置磨损得足以使切割环元件10必须进行替换，叶轮28也尽可能替换。切割环元件10的结构使得切割件66的替换比其他切割构件更快速、简单并且费用低廉。

本发明的切割环元件特别适合用于切碎型的离心泵，但也适合用于任何类型的离心泵或者排浆泵。由于切碎泵以及离心泵的结构通常变化很大，所以本发明用于各种泵时所需的修正对于本领域技术人员来说显而易见。因此，本文特别用来详细描述或者举例说明本发明的内容仅仅作为例子而不是限制。

Claims (12)

1.一种用于离心泵的切割环元件，包括：

环状构件，该环状构件具有朝着泵的叶轮定方位的、沿径向延伸的第一表面以及相对的、远离叶轮定方位的第二表面，所述环状构件还具有定位在所述叶轮的外周处的外圆周边和定位成朝向所述环状构件的所述外圆周边与叶轮的中心开口间隔一段距离的内圆周边；

至少一个切割件，该切割件位于所述环状构件的所述第一表面上，并且沿着所述环状构件的所述外圆周边延伸以实现在叶轮的外周边缘处的切割；以及

连接构件，该连接构件使得所述环状构件固定到与叶轮邻近的泵上。

2.根据权利要求1所述的切割环元件，其中，所述环状构件是一个连续的圆环。

3.根据权利要求1所述的切割环元件，其中，所述至少一个切割件包括间隔开的切割齿，这些切割齿从所述第一表面沿轴向地向外延伸。

4.根据权利要求1所述的切割环元件，其中，所述至少一个切割件包括多个位于所述环状构件周围的切割件。

5.根据权利要求4所述的切割环元件，其中，所述多个切割件的每一个都构造成具有间隔开的、从所述环状构件的所述第一表面向外轴向延伸的切割齿。

6.根据权利要求1所述的切割环元件，其中，所述至少一个切割件得到硬化以耐磨损。

7.一种具有泵壳和驱动机构的离心泵，包括：

泵壳；

叶轮，该叶轮具有与泵的驱动机构相连的中心开口、外周以及驱动侧，所述叶轮具有至少一个从所述叶轮的中心轴线向外辐射的叶片；

至少一个切割构件，该切割构件位于接近叶轮外周设置的所述叶轮的驱动侧上；以及

切割环元件，该切割环元件与所述叶轮的所述中心开口间隔开，并且位于所述叶轮的所述外周处，所述切割环元件具有至少一个切割件，所述至少一个切割件沿径向与所述叶轮的所述中心开口间隔开，并且在所述叶轮的所述外周处邻近所述叶轮的所述至少一个切割构件定位，所述至少一个切割件被构造并定位成在所述叶轮的所述外周处与所述叶轮的所述至少一个切割构件相互作用，从而实现对所述叶轮的外周附近以及所述叶轮的驱动侧上的固体的切割。

8.根据权利要求7所述的离心泵，其中，所述切割环元件的直径使得所述至少一个切割件接近所述叶轮的外周而定位。

9.根据权利要求7所述的离心泵，其中，所述切割环元件被固定到所述泵壳上。

10.根据权利要求7所述的离心泵，还包括邻近所述叶轮驱动侧定位的后板，并且其中邻近所述叶轮的所述至少一个切割构件定位的所述至少一个切割件位于所述后板上。

11.根据权利要求7所述的离心泵，其中，所述至少一个切割件还包括多个切割件，这些切割件位于所述切割环元件周围并且定位成与接近所述叶轮外周的所述叶轮的所述切割构件相互作用。

12.根据权利要求11所述的离心泵，其中，每一个所述切割件还包括间隔开的、朝着所述叶轮延伸的切割齿。

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