CN102667172A - 泵叶轮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及泵叶轮。具体地，本发明提供了泵叶轮，其具有改进的防阻塞特性，尤其是通过使用具有特定外形的前沿的叶轮叶片，其在叶轮的操作期间，迫使碎片等沿着前沿向下，这沿着其长度增加了厚度，直到碎片在流体中被重新携带并且因此离开叶轮而避免阻塞。

Description

泵叶轮

技术领域

本发明涉及泵叶轮，并且尤其涉及一种泵叶轮，它的设计显著地减小了叶轮由被泵送的流体中携带的碎片或其他纤维材料的阻塞，并且该叶轮适于从叶轮中主动地清除这样的污染物。

背景技术

叶轮用于许多不同的应用，对其一个最大需要的是在用于泵送污水或具有包含碎片或其他材料污染物的固体内含物的其他液体的潜水泵。这些碎片具有以本身缠绕在叶轮周围，降低性能并最终阻塞泵的趋势。泵然后则必须关闭并且检修，导致了大量的停机时间。主要的阻塞问题起因于变成缠绕在叶轮叶片周围或缠在叶轮叶片的前沿上的碎片，其降低叶片的泵送性能，并且导致增加的叶轮存有的碎片。

当为了泵送具有碎片或其他固体内含物的液体而使用叶轮时还有其他阻塞问题。例如，由叶轮叶片限定的内容积可发展低液体循环或甚至停滞的区域，在其之内袋固体可收集，造成进一步阻塞的风险。

因此本发明的目标是提供泵叶轮，其减少或消除以上所述问题。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了用于与耐磨板结合使用的泵叶轮，所述叶轮包括单个叶轮叶片，其限定内部空间，流体通过所述内部空间移动，所述叶轮叶片具有前沿，后沿和上部边缘，其在使用中邻近耐磨板定位；以及罩板，叶片从所述罩板突出；其中所述前沿外形设计成在远离所述耐磨板的方向上主动地使固体材料移动进入所述叶轮。

在本发明实施例中，前沿在外形上基本上是凹形的。

在本发明实施例中，前沿在上部边缘处限定出尖端并且在罩板处限定出根部，前沿从尖端和根部向内弯曲。

在本发明实施例中，前沿与罩板和上部边缘限定出锐角。

在本发明实施例中，前沿从尖端到根部厚度增加。

在本发明实施例中，叶轮叶片包括倾斜的内壁。

在本发明实施例中，内壁的至少一部分从罩板向上部边缘径向地向外倾斜。

在本发明实施例中，内壁的至少一部分从罩板向上部边缘轴向地向上倾斜。

在本发明实施例中，泵叶轮包括排放孔，所述排放孔穿过所述叶轮叶片从其下侧延伸到由所述叶轮限定的内部空间中。

在本发明实施例中，所述排放孔被放置成在使用中使一股流体流入由所述叶片叶轮限定的内部空间中，从而改进所述内部空间内的循环。

在本发明实施例中，泵叶轮包括在叶轮中形成的空腔，从而在使用期间实现动态平衡。

在本发明实施例中，排放孔从空腔延伸穿过叶轮叶片到内部空间。

在本发明实施例中，泵叶轮包括在罩板下侧的环形波浪外形。

在本发明实施例中，后沿从罩板悬垂。

在本发明实施例中，后沿是锥形的。

根据本发明的第二方面，提供了一种泵，其包括根据本发明的第一方面的叶轮。

附图说明

图1示出了根据本发明实施例的泵叶轮的透视图；

图2示出了图1所示叶轮的剖面图；

图3示出了叶轮叶片的前沿的剖视图，其形成了图1和2的叶轮的一部分；

图4示出了叶轮叶片的前沿的径向外形，其处于穿过叶轮的不同高度；和

图5示出了叶轮叶片的后沿的放大图。

具体实施方式

现在参照附图，其示出了通常以附图标记10指代的泵叶轮，其用于在潜水泵（未示出）等之内使用并且用于泵送液体，特别具有固体内含物（例如碎片或其他材料，其被认为引起泵的阻塞）的液体。

叶轮10包括叶轮叶片12，其从圆形罩板14向上突出并且优选地与圆形罩板14整体地形成。在实施例中示出了整个叶轮10，其由金属铸造，例如铸铁，但是任何其他合适的材料也可被采用。叶片12包括前沿16和后沿18，所述后沿18从前沿16径向向外定位。后沿18优选地从罩板14悬垂，其理由在下文说明。

叶片12进一步包括上部边缘20，其在使用中紧邻形成泵的一部分的耐磨板（未示出）定位，该布置是基于叶轮的泵的领域中公知的。耐磨板（未示出）在其中通常将具有中央开口，其形成进口，流体通过进口被吸入叶轮10，并且其然后通过前沿16和后沿18之间限定的通道从叶轮10排放。耐磨板（未示出）本质上在上部边缘20周围形成盖，使得在使用中叶片12在耐磨板和罩板14之间被封装，因而允许叶片12产生压力头，以此来能够泵送液体。为此目的，耐磨板和上部边缘20之间的间隙应当被保持最小。然而这在操作过程中具有问题，其中之一是碎片或其他固体变得被捕获或聚集在耐磨板和上部边缘20之间的问题。

叶轮叶片12包括内壁22和外壁24，内壁22具有倾斜外形从而限定出穿过叶轮10的路径，其从上部边缘20向下螺旋地延伸至罩板14。特别参照图2，能看到提供穿过叶轮10的从进口到出口的该螺旋路径要求大部分填充物直接在罩板14以上。这消除了叶轮10内的死区，该死区会产生阻塞的风险，尤其是在例如碎片等的固体与流体（例如污水的情况）一起泵送的情况下。这通过使内壁22从上部边缘20径向向内倾斜而获得，特别在邻近前沿16的区域中，其中内壁22的倾斜朝向后沿18减小，使得后沿18区域中的内壁22基本上是垂直的。因而叶片12的厚度在从上部边缘20朝向罩板14向下的轴向方向上增加，而且该厚度增加在前沿16的区域中更为显著。这样，当前沿从上部边缘20向下延伸到罩板14时，它向穿过叶轮10的流体流开放。

现在特别参照图3和4，能够看到前沿16（特别当在外形中观察时）在形状上是基本上是凹形的。在向上部边缘20处的尖端28向外往回弯曲之前，前沿16从罩板14处的根部26向后延伸进入叶片12中。因而前沿16能够被认为在根部26和在尖端28相对于叶片12向内弯曲。参照图3，能够看到这导致前沿16在根部26与罩板14的上表面限定出锐角β_h并且在尖端28与上部边缘20限定出锐角β_t。前沿16优选地在根部26和尖端28之间具有光滑的曲率半径r，从而防止碎片或其他固体的阻碍。

前沿16的这种凹形外形具有效果是，在使用中使缠绕前缘16的任何碎片或其他固体被迫向下远离上部边缘20和相关的耐磨板（未示出），在其之间这样的碎片可以其他方式被捕获，最终导致叶轮10的阻塞。当碎片沿着后沿18朝向罩板14向下运动时，它们运动进入叶轮10外的更大径向流体流的区域中，并且由此在流体流中变得被重新携带并且离开前沿16而不阻塞。此外，当前沿从尖端28到根部26厚度增加时，当碎片沿前沿16被吸向根部26时，它将开放从变得在前沿16周围上缠绕得更少。这将降低碎片到前沿16的粘结，允许它脱离前沿16并在流体流中离开叶轮10。从图4可清楚地看到这种厚度增加，其示出了在穿过叶轮10的不同高度处的前沿16的径向外形。

成型的前沿16的使用不仅确保碎片或其他固体的不在前沿16上累积，这将降低叶轮10的性能，而且还确保这样的碎片在上部边缘20和耐磨板（未示出）之间不被捕获（这会增加叶轮10和耐磨板之间的磨擦，因而降低相关的泵（未示出）的性能，而且还增加了耐磨板上的磨损，导致在泵中的较大损失）。前沿16的外形确保最初进入叶轮10并附着在前沿16上的碎片沿着前沿16立即被向下压，从而在上部边缘20和耐磨板之间阻止这样的碎片堆积。然后随着前沿16的厚度从尖端28到根部26增加，碎片将从前沿16周围被释放。

为了进一步改进叶轮10的防阻塞功能，排放孔30设在叶轮叶片12中，并且从平衡空腔32延伸，该平衡空腔32向叶轮10的下侧开放，通向叶片12之内限定的内部空间。设置平衡空腔32以减小叶轮10在其较重侧上的质量，以此来在使用期间实现叶轮10的动态平衡。由于用于实现穿过叶轮10的倾斜螺旋路径的大量填充物，这是必要的。

在使用中，叶轮10的下侧（其中形成了平衡空腔32）比叶片12之内限定的内部空间处于更大的压力。在使用中，该压力差导致一股流体从排放孔30进入叶片12之内限定的空间。这股流体有助于增加叶片12之内的流体循环，从而进一步减小阻塞的可能性。排放孔32可被放置和/或尺寸设计成引导该股流体朝向由叶片12限定的空间的特定区域，以此来瞄准更可能发生阻塞的区域。

排放孔30也促进叶轮10的高压侧和低压侧之间的压力差的减小，由此减小压力并且因此减小轴承等的磨损，并且因此提高了泵（未示出）的性能和/或寿命，叶轮10是该泵的部件。在这点上，从图2可以看出，叶轮10包括中心孔34，在使用中泵（未示出）的主轴进入其中并且定位且终止，允许叶轮10螺栓连接在那里。罩板14也被提供已知形式的环形波浪外形36，其在操作过程中在泵之内保护机械密封件。

最后，参照图5，后沿18被详细展示。如上所述，后沿18从罩板14悬垂是优选的，其允许罩板14对于叶片12的给定直径具有相对较小的直径。由于罩板14的更小的直径，叶轮10将具有用于给定泵送能力的低功耗。后沿18还优选地为锥形，从而减小湍流和损失。

通过使用特定外形的前沿16，本发明的叶轮10因此提供了改进的防阻塞性能，除排放孔30之外，其在泵送具有固体内含物（尤其是碎片形式的）的流体时一起主动地减小阻塞。

Claims (16)

1.一种用于与耐磨板结合使用的泵叶轮，所述叶轮包括单个叶轮叶片，其限定出内部空间，流体通过所述内部空间移动，所述叶轮叶片具有前沿，后沿和上部边缘，所述上部边缘在使用中邻近耐磨板定位；以及罩板，叶片从所述罩板突出；其中所述前沿外形设计成在远离所述耐磨板的方向上主动地使固体材料移动进入所述叶轮。

2.根据权利要求1所述的泵叶轮，其特征在于，所述前沿在外形上基本上是凹形的。

3.根据权利要求1或2所述的泵叶轮，其特征在于，所述前沿在上部边缘处限定出尖端并且在罩板处限定出根部，所述前沿从所述尖端和所述根部向内弯曲。

4.根据前述权利要求中任一项所述的泵叶轮，其特征在于，所述前沿与所述罩板和所述上部边缘限定出锐角。

5.根据权利要求3或4所述的泵叶轮，其特征在于，所述前沿从所述尖端到所述根部厚度增加。

6.根据前述权利要求中任一项所述的泵叶轮，其特征在于，所述叶轮叶片包括倾斜的内壁。

7.根据权利要求6所述的泵叶轮，其特征在于，所述内壁的至少一部分从所述罩板向所述上部边缘径向地向外倾斜。

8.根据权利要求6或7所述的泵叶轮，其特征在于，所述内壁的至少一部分从所述罩板向所述上部边缘轴向地向上倾斜。

9.根据前述权利要求中任一项所述的泵叶轮，其特征在于，其包括排放孔，所述排放孔穿过所述叶轮叶片从其下侧延伸到由所述叶片叶轮限定的内部空间中。

10.根据权利要求9所述的泵叶轮，其特征在于，所述排放孔被放置成在使用中使一股流体流入由所述叶轮限定的内部空间中，从而改进所述内部空间内的循环。

11.根据前述权利要求中任一项所述的泵叶轮，其特征在于，其包括在所述叶轮中形成的空腔，从而在使用期间实现动态平衡。

12.根据权利要求11所述的泵叶轮，当权利要求11引用权利要求9或10时，其特征在于，所述排放孔从空腔延伸穿过所述叶轮叶片到所述内部空间。

13.根据前述权利要求中任一项所述的泵叶轮，其特征在于，其包括在所述罩板下侧上的环形波浪外形。

14.根据前述权利要求中任一项所述的泵叶轮，其特征在于，所述后沿从所述罩板悬垂。

15.根据前述权利要求中任一项所述的泵叶轮，其特征在于，所述后沿是锥形的。

16.一种泵，其包括根据权利要求1至15中任一项所述的叶轮。

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