CN116324176A - 用于离心泵的开槽侧衬套 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于离心泵的侧衬套。所述侧衬套包括用于通过所述侧衬套进入所述离心泵的中央室的孔口。所述侧衬套还包括在接触由所述离心泵泵送的材料的表面上的多个凹槽，所述多个凹槽从所述表面的位于所述孔口附近的内边缘径向延伸到外边缘。

Description

用于离心泵的开槽侧衬套

技术领域

本发明整体涉及离心泵领域。更具体地，本发明涉及一种用于离心泵的侧衬套。

背景技术

离心浆料泵的一种形式通常包括包裹衬套的外泵壳。衬套在其中具有泵送室，所述泵送室可以是蜗壳、半蜗壳或同心构型，并且被布置成容纳叶轮，所述叶轮被安装成在泵送室内旋转。驱动轴可操作地连接到泵叶轮以使其旋转，驱动轴从一侧进入泵壳。泵还包括泵入口，所述泵入口通常相对于驱动轴同轴并且位于泵壳的与驱动轴相对的一侧上。还存在通常位于泵壳的周边处的排放出口。衬套包括主衬套(有时称为蜗壳)和前侧衬套与后侧衬套，前侧衬套与后侧衬套被包裹在外泵壳内。前侧衬套通常被称为前衬套吸入板或喉套筒。后侧衬套通常被称为框架板衬套插件。

叶轮通常包括毂和至少一个护罩，驱动轴可操作地连接到所述毂。泵送叶片设置在护罩的一侧，其中相邻的泵送叶片之间具有排放通道。叶轮可以是封闭式的，其中设置有两个护罩，泵送叶片设置在它们之间。护罩通常被称为与泵入口相邻的前护罩和后护罩。叶轮也可以是仅包括一个护罩的开口面类型。

浆料泵中的主要磨损区域中的一者是前侧衬套和后侧衬套。浆料从中心或眼部进入叶轮，然后被抛出到叶轮的周边并进入泵壳。因为壳与眼部之间存在压力差，所以浆料倾向于尝试并迁移到位于侧衬套与叶轮之间的间隙中，从而导致侧衬套上的高磨损。

当浆料泵操作时，叶轮的旋转运动为浆料提供能量。浆料离心地流动并被主衬套收集，主衬套将浆料引向排放出口。由于主衬套的形状，分水面积会影响流经的再循环浆料的流型。侧衬套与叶轮护罩空腔内的浆料接触。离心浆料泵中典型的叶轮外部护罩或叶轮叶片以及框架板衬套的主衬套分水角的接近度可能影响侧衬套承受的侵蚀率。在通常以低流量操作的磨机回路工作中，由于内部再循环速率的增加，侧衬套的侵蚀速率增加，这导致侧衬套最终由于局部磨损(有时称为“刨削”)而成为寿命短的部件。

为了尽量减少间隙区域的磨损，浆料泵的做法是在叶轮的前护罩上设置辅助叶片或排出叶片。辅助叶片或排出叶片也可以设置在后护罩上。排出叶片使浆料在间隙中旋转，形成离心场，从而降低回流的驱动压力，降低流速，从而降低侧衬套的磨损。这些辅助叶片的目的是减少通过间隙的流再循环。这些辅助叶片还减少了该间隙中相对大的固体颗粒的流入。

本说明书中对任何现有公布(或从现有公布中导出的信息)或任何已知事项的引用均不是，也不应该被视为承认或接受或以任何形式暗示现有公布(或从现有公布中导出的信息)或已知事项形成本说明书所涉领域的公知常识的一部分。

发明内容

本发明内容被提供为以简化形式介绍一些概念，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步描述。本发明内容既不旨在标识所要求保护的主题的必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

在第一实施方案中，以举例的方式提供了一种用于离心泵的侧衬套，所述侧衬套包括：孔口，所述孔口用于通过所述侧衬套进入所述离心泵的中央室；至少四个凹槽，所述至少四个凹槽在接触由所述离心泵泵送的材料的表面上，所述至少四个凹槽从所述表面的位于所述孔口附近的内边缘径向延伸到外边缘。

在一个实施方案中，所述至少四个凹槽中的每个凹槽是具有在与所述离心泵的叶轮的主泵送叶片的曲率方向相反的方向上的曲率的弧。

在一个实施方案中，所述至少四个凹槽中的每个凹槽是具有在与所述离心泵的叶轮的主泵送叶片的曲率方向相同的方向上的曲率的弧。

在一个实施方案中，所述至少四个凹槽中的每个凹槽是径向延伸的直线。

在一个实施方案中，所述至少四个凹槽中的每个凹槽是在与所述离心泵的叶轮的主泵送叶片的曲率方向相反的方向上成角度的径向直线。

在一个实施方案中，所述至少四个凹槽中的每个凹槽是在与所述离心泵的叶轮的主泵送叶片的曲率方向相同的方向上成角度的径向直线。

在一个实施方案中，所述弧的所述曲率在所述表面的平行平面中。

在一个实施方案中，所述至少四个凹槽中的每个凹槽的深度在所述表面上变化。

在一个实施方案中，所述至少四个凹槽中的每个凹槽的所述深度朝向所述外边缘减小。

在一个实施方案中，所述至少四个凹槽中的每个凹槽的所述深度朝向所述内边缘减小。

在一个实施方案中，所述至少四个凹槽中的每个凹槽的所述曲率基本上类似于所述叶轮的所述主泵送叶片的所述曲率。

在一个实施方案中，所述至少四个凹槽中的每个凹槽的深度在位于所述表面的所述外边缘与所述内边缘之间的中间区处最深。

在一个实施方案中，所述至少四个凹槽中的每个凹槽的宽度在位于所述表面的所述外边缘与所述内边缘之间的中间区处较大。

在一个实施方案中，所述至少四个凹槽中的每个凹槽具有匹配的形状。

在一个实施方案中，所述至少四个凹槽是凹入凹槽。

在一个实施方案中，所述至少四个凹槽是突出凹槽。

在一个实施方案中，所述至少四个凹槽包括凹入凹槽和突出凹槽。

在一个实施方案中，所述侧衬套是前侧衬套。

在一个实施方案中，所述孔口为浆料提供进入所述离心泵的所述中央室的入口。

在一个实施方案中，所述侧衬套是后侧衬套。

在一个实施方案中，所述孔口为叶轮的轴提供入口

在一个实施方案中，所述侧衬套具有少于100个凹槽。

在一个实施方案中，所述至少四个凹槽中的每个凹槽具有至少10mm的深度。

在一个实施方案中，以举例的方式提供了一种离心泵，所述离心泵包括：侧衬套，所述侧衬套包括：孔口，所述孔口用于通过所述侧衬套进入所述离心泵的中央室；至少四个凹槽，所述至少四个凹槽在接触由所述离心泵泵送的材料的表面上，所述至少四个凹槽从所述表面的位于所述孔口附近的内边缘径向延伸到外边缘。

在一个实施方案中，所述离心泵包括：第二侧衬套，所述第二侧衬套包括：孔口，所述孔口用于通过所述第二侧衬套进入所述离心泵的所述中央室；至少四个凹槽，所述至少四个凹槽在接触由所述离心泵泵送的材料的表面上，所述至少四个凹槽从所述表面的位于所述第二衬套的所述孔口附近的内边缘径向延伸到外边缘。

在一个实施方案中，所述侧衬套是后侧衬套，并且所述第二侧衬套是前侧衬套。

在一个实施方案中，所述侧衬套的所述至少四个凹槽中的每个凹槽是具有在与所述离心泵的叶轮的主泵送叶片的曲率方向相反的方向上的曲率的弧。

在一个实施方案中，所述侧衬套的所述至少四个凹槽中的每个凹槽是具有在与所述离心泵的叶轮的主泵送叶片的曲率方向相同的方向上的曲率的弧。

在一个实施方案中，所述侧衬套的所述至少四个凹槽中的每个凹槽是径向延伸的直线。

在一个实施方案中，所述侧衬套的所述至少四个凹槽中的每个凹槽是在与所述离心泵的叶轮的主泵送叶片的曲率方向相反的方向上成角度的径向直线。

在一个实施方案中，所述侧衬套的所述至少四个凹槽中的每个凹槽是在与所述离心泵的叶轮的主泵送叶片的曲率方向相同的方向上成角度的径向直线。

在一个实施方案中，所述弧的所述曲率在所述表面的平行平面中。

在一个实施方案中，所述侧衬套的所述至少四个凹槽中的每个凹槽的深度在所述表面上变化。

在一个实施方案中，所述至少四个凹槽中的每个凹槽的所述深度在位于所述侧衬套的所述表面的所述外边缘与所述内边缘之间的中间区处最深。

在一个实施方案中，所述侧衬套的所述至少四个凹槽是凹入凹槽。

在一个实施方案中，所述侧衬套具有少于100个凹槽。

在一个实施方案中，所述至少四个凹槽中的所述每一者具有至少10mm的深度。

附图说明

在以下仅作为实例给出的结合附图对至少一个优选但非限制性实施方案的描述中提供了示例性实施方案。

图1是根据一个实施方案的泵装置的一种形式的示意性局部横截面侧视图；

图2是图1的泵装置的一部分的更详细的示意性局部横截面侧视图；

图3是根据一个实施方案的叶轮的视图；

图4是图3的叶轮的替代视图；

图5A和图5B是根据一个实施方案的叶轮的替代辅助叶片；

图6A示出了根据一个实施方案的带有弯曲凹槽的侧衬套；

图6B示出了根据一个实施方案的带有直的径向凹槽的侧衬套；

图6C示出了根据一个实施方案的带有直的、成角度的径向凹槽的侧衬套；

图7示出了根据一个实施方案的带有弯曲凹槽的后侧衬套；并且

图8示出了图6A的侧衬套的横截面；

图9A至图9F示出了根据一个实施方案的侧衬套的凹槽的深度轮廓；

图10A至图10E示出了根据一个实施方案的侧衬套的凹槽的凹槽横截面；

图11A至图11D示出了根据至少一个实施方案的泵衬套上的浆料速度；并且

图12示出了根据一个实施方案的侧衬套的凹槽。

具体实施方案

描述仅作为实例给出的以下模式，以便提供对一个或多个优选实施方案的主题的更精确的理解。

用于离心泵的示例性侧衬套

描述了用于离心泵的侧衬套。当侧衬套安装在离心泵中时，侧衬套可以与由离心泵泵送的诸如浆料的材料接触。侧衬套具有用于通过侧衬套进入离心泵的中央室的孔口。位于表面上的是多个凹槽，这些凹槽从表面的位于孔口附近的内边缘径向延伸到外边缘。侧衬套也可以作为离心泵的一部分安装。

侧衬套可以被称为用于离心泵的图案化侧衬套。图案化侧衬套在与由离心泵泵送的材料接触的侧衬套的表面上具有多个凹槽。侧衬套的表面的凹槽可以从位于侧衬套孔口附近的表面的内边缘附近径向延伸到表面的外边缘。侧衬套的凹槽可以具有在与离心泵的叶轮上的主叶片或辅助叶片的曲率方向相反的方向上的曲率的弧形状。

具体地参照附图的图1，大体上示出泵装置200，所述泵装置包括泵10和泵壳体支撑件，所述泵壳体支撑件是基座或底座112的形式，泵10安装在所述基座或底座上。基座在泵行业也被称为框架。泵10大体上包括外壳体，所述外壳体由围绕两个侧壳体段23、24的***接合在一起的两个侧壳体部分或段23、24(有时也称为框架板和盖板)形成。泵10形成有侧开口，侧开口中的一者是入口孔28，另外还有排放出口孔29，并且当在加工设备中使用时，泵通过管道连接到入口孔28和出口孔29，例如以便于泵送矿物浆料。

泵10还包括布置在外壳体内并包括主衬套12和两个侧衬套14、30的泵内衬套11。侧衬套14位于泵10的后端附近(即，最靠近基座或底座112)，而另一侧衬套(或前衬套)30位于泵和入口孔28的前端附近。侧衬套14也被称为后侧部分或框架板衬套***件，并且侧衬套30也被称为前侧部分或喉套(throatbush)。主衬套在其中包括两个侧开口。如图2中所显示，后侧衬套14包括具有内边缘17和外边缘13的盘状主体100。主体100具有第一侧15和具有侧表面16的第二侧18。

如图1中所显示，当泵组装使用时，外壳的两个侧壳零件23、24通过位于壳零件23、24周边的螺栓27连接在一起。在一些实施方案中，主衬套12也可以包括两个单独的零件，它们组装在侧壳零件23、24中的每一者内，并被聚集在一起以形成单个主衬套，但在图1中所显示的实例中，主衬套12被制成单件，其形状类似于汽车轮胎。衬套11可以由诸如橡胶、弹性体或金属的材料制成。

当组装泵时，主衬套12中的侧开口由两个侧衬套14、30填充，或容纳该两个侧衬套，以形成设置在泵外壳内的连续衬套泵送室42。密封腔室壳114围封侧衬套(或后侧部分)14并布置成密封驱动轴116与基座或底座112之间的空间或腔室118以防止从外壳体的后区域泄漏。密封室壳体采用圆形盘状段和具有中心孔的环形段的形式，并且在一种布置中被公知为填料盒117。填充盒117邻近侧衬套14布置，并且在基座112与轴套筒和围绕驱动轴116的填料之间延伸。

如图1和图2中所显示，叶轮40定位于主衬套12内，并且安装或可操作地连接到驱动轴116，所述驱动轴适于围绕旋转轴线X-X旋转。电机驱动器(未显示)通常由滑轮附接到轴116的暴露端，所述暴露端位于基座或底座112后方的区中。叶轮40的旋转使得被泵送的流体(或固液混合物)从连接到入口孔的管道通过泵室42，该泵室位于主衬套12和侧衬套14、30内，然后通过排放出口孔流出泵。

叶轮40包括毂41，多个周向间隔开的泵送叶片43从该毂延伸。眼部部分47从毂41朝向前衬套30中的通道33向前延伸。叶轮40还包括前护罩50和后护罩51以及叶轮入口48，叶片43设置在该前护罩与后护罩之间并在其间延伸。毂41延伸穿过由后衬套14的内边缘17形成的孔。

叶轮前护罩50包括内面55、外面54以及周边缘部分56。后护罩51包括内面53、外面52以及周边缘部分57。前护罩50包括作为叶轮入口的入口48，并且叶片43在护罩50、51的内面之间延伸。从正视方向(即沿旋转轴线X-X的方向)看时，护罩大致为圆形的或盘状的。

每个叶轮护罩可以在其外面52、54上具有多个辅助叶片或排出叶片。辅助叶片是叶轮的可选特征部，其将在下面相对于图3和图4进行更详细的描述。

前侧衬套30具有从最外端34通向最内端35的圆柱形入口段32。当泵10操作时，最外端34可连接到未显示的进料管，浆料通过所述进料管馈送到泵10。最内端35具有凸起的唇缘38，当处于组装位置时，所述凸起的唇缘布置成与叶轮40成紧密面向的关系。前侧衬套30具有面向泵室42的表面37以及外边缘26，该表面在泵操作期间与泵10接触。

现在将参考图3和图4描述可以用于泵10的示例性叶轮。图3示出了从泵入口侧看的叶轮300，其中示出了前护罩320。图4示出了从驱动轴入口侧看的叶轮300，其中示出了后护罩325。也就是说，图3和图4从相对两侧示出了叶轮300。

泵入口相对于驱动轴同轴并且位于泵壳与驱动轴相对的一侧上。驱动轴通过毂305附接到叶轮300。叶轮300具有带有前缘315的周向间隔开的泵送叶片310。周向间隔开的泵送叶片310从离心泵的泵送室中抽取浆料，并将浆料从泵送室中泵出。细长平顶突起形式的突起330位于周向间隔开的泵送叶片310之间。突起330具有邻近后护罩325的外周边缘的外端335，以及位于由周向间隔开的泵送叶片310形成的通道的大致中间的内端340。

辅助叶片位于叶轮300的每个面上。辅助叶片345和辅助叶片350位于叶轮300的后侧表面上，即最靠近泵的后侧衬套的表面。辅助叶片355位于叶轮300的前侧表面上，即最靠近泵的前侧衬套的表面。当从叶轮300的旋转方向看时，周向间隔开的泵送叶片310通常被称为向后弯曲的叶片。辅助叶片，诸如辅助叶片345、辅助叶片350和辅助叶片355也不同程度地弯曲，并且示出为具有在与周向间隔开的泵送叶片310相同方向上的曲率。类似于周向间隔开的泵送叶片310，辅助叶片可以被认为是向后弯曲的。

图5A和图5B示出了叶轮的后侧表面上的辅助叶片的替代设计。叶轮500具有多个均匀间隔开的叶片510。叶轮520还具有多个均匀间隔开的叶片530。然而，叶片530延伸到位于叶轮520的表面的边缘的环形突起540。环形突起540具有通道550，以允许泵中的浆料流过环形突起540。当从叶轮500或叶轮520的旋转方向看时，叶片510和叶片530都是向后弯曲的叶片。

尽管叶轮300、叶轮500和叶轮520的辅助叶片具有不同的设计，但是它们可以有助于在离心泵中泵送浆料。辅助叶片可以与其他叶片(诸如叶轮300的周向间隔开的泵送叶片310)结合工作，以将浆料从离心泵的入口移动到出口。然而，当浆料在离心泵内移动时，浆料可能会导致前衬套、侧衬套和主衬套磨损。或者，离心泵可以使用没有辅助叶片的叶轮，依靠主叶片来移动泵中的浆料。

现在将相对于图6A描述侧衬套，该图示出了图案化侧衬套600，更具体地说，是用于离心泵诸如泵10中的具有径向涡旋图案的后侧衬套。如上所述，与表面平坦的侧衬套相比，侧衬套600上的径向涡旋图案可以减少侧衬套上的局部磨损。减少的磨损可以增加图案化侧衬套的操作寿命。通常，诸如侧衬套600的侧衬套是由诸如橡胶、弹性体或金属的合适材料制成的离心泵中的可更换零件。侧衬套600以类似于图1的侧衬套14的方式操作。

侧衬套600具有位于中心的孔口610。孔口610允许轴进入离心泵的泵送室以使叶轮(诸如上述的叶轮40或叶轮300)旋转。侧衬套600具有面向泵送室放置的表面615，并且可以与由离心泵泵送的浆料接触。表面615具有内边缘620，该内边缘形成孔口610的边缘并且与驱动轴(诸如上述的驱动轴116)密封。表面615的外边缘630可以与主衬套(诸如上述的主衬套12)形成密封。

多个凹槽640位于表面615上。凹槽640形成在表面615中，并且可以从内边缘620径向延伸到外边缘630，如图6A所示。凹槽640可以被认为是在平行于表面615的平面中。凹槽640可以具有将在下面相对于图10A至图10E更详细描述的横截面。凹槽640的深度可以在表面615上方变化。凹槽640的深度轮廓的一个实例是凹槽640越靠近内边缘620和外边缘630越浅。利用这种深度轮廓，凹槽640的最深部分可以位于或接近位于内边缘620与外边缘630之间的中间区650。凹槽640的深度轮廓可以以不同的方式变化，这将在下面相对于图9A至图9D进行解释。

图6A的凹槽640不是直线，而是弧形或弯曲的。弧的曲率方向可以在减少侧衬套600的刨削方面发挥作用。凹槽640形成为在与离心泵的叶轮的主泵送叶片的曲率方向相反的方向上的曲率的弧。如果装配辅助叶片，则凹槽640的曲率也与叶轮的辅助叶片的曲率方向相反。因此，当观察衬套的开槽表面时，前侧衬套与后侧衬套之间的曲率方向将不同。与叶轮的向后弯曲的叶片相比，当从叶轮的旋转方向看时，前侧衬套和后侧衬套具有可以被称为向前弯曲的凹槽。

现在将相对于图6B描述侧衬套，该图示出了具有凹槽660的径向凹槽侧衬套690，该凹槽从内边缘620沿直线径向延伸到外边缘630。除了径向凹槽侧衬套690具有替代凹槽图案之外，径向凹槽侧衬套690类似于上面相对于图6A描述的侧衬套600。如同侧衬套600一样，径向凹槽侧衬套690可以用于离心泵诸如泵10中。与表面平坦的侧衬套相比，径向凹槽侧衬套690上的图案可以减少侧衬套上的局部磨损。减少的磨损可以增加图案化侧衬套的操作寿命。通常，诸如径向凹槽侧衬套690的侧衬套是由诸如橡胶、弹性体或金属的合适材料制成的离心泵中的可更换零件。径向凹槽侧衬套690以类似于图1的侧衬套14和侧衬套600的方式操作。

现在将相对于图6C描述侧衬套，该图示出了具有凹槽670的成角度的径向凹槽侧衬套695，该凹槽从内边缘620径向地但成角度地或倾斜地延伸到外边缘630。也就是说，当与径向凹槽侧衬套690的纯径向凹槽660相比时，成角度的径向凹槽侧衬套695具有成角度的径向凹槽或倾斜的径向凹槽。除了成角度的径向凹槽侧衬套695具有替代凹槽图案，成角度的径向凹槽侧衬套695类似于上述侧衬套600或径向凹槽侧衬套690。如同侧衬套600和径向凹槽侧衬套690一样，成角度的径向凹槽侧衬套695可以用于离心泵诸如泵10中。与表面平坦的侧衬套相比，成角度的径向凹槽侧衬套695上的图案可以减少侧衬套上的局部磨损。减少的磨损可以增加图案化侧衬套的操作寿命。通常，诸如成角度的径向凹槽侧衬套695的侧衬套是由诸如橡胶、弹性体或金属的合适材料制成的离心泵中的可更换零件。成角度的径向凹槽侧衬套695以类似于图1的侧衬套14、侧衬套600和径向凹槽侧衬套690的方式操作。

图6C所示的成角度的径向凹槽侧衬套695具有与侧衬套600的凹槽640的弯曲相同方向成角度的凹槽670。也就是说，凹槽670在与离心泵的叶轮的主泵送叶片的曲率方向相反的方向上成角度。在替代实施方案中，凹槽670可以在与叶轮的主泵送叶片的曲率相同的方向上成角度。

将相对于图7描述以弯曲凹槽的径向涡旋图案为特征的前侧衬套，该图示出了可以用于离心泵诸如泵10中的前侧衬套750。前侧衬套750具有允许浆料进入离心泵的泵送室的孔口755。表面780从内边缘760延伸到外边缘765。当前侧衬套750安装在操作的离心泵中时，表面780可以与泵送室中的浆料接触。表面780具有多个凹陷的径向凹槽770，该凹陷的径向凹槽是弧状的，并且从内边缘760延伸到外边缘765。弧的曲率在与离心泵的叶轮的叶片或辅助叶片的曲率相反的方向上。当前侧衬套750在叶轮的相对侧上时，凹槽770的曲率方向在与图6A的侧衬套600的凹槽640相反的方向上。多个凹槽770的深度可以在表面780上变化，凹槽770的最深部分位于中间区775处。在替代实施方案中，凹槽770可以在与叶轮的叶片的曲率相同的方向上弯曲。或者，前侧衬套750可以具有其他凹槽图案，诸如径向凹槽侧衬套690的直的径向凹槽图案、成角度的径向凹槽侧衬套695的成角度的径向凹槽图案或者在与叶轮的主泵送叶片的曲率相同的方向上成角度的成角度的径向凹槽图案。

现在将相对于图8的侧衬套800描述侧衬套的横截面。侧衬套800具有孔口810以及表面835的内边缘820和外边缘830。凹槽凹入表面835中。由于凹槽具有弯曲形状，因此侧衬套800的横截面显示出多于一个凹槽，凹槽以不同的角度与横截面相交。由于表面835上的凹槽在靠近内边缘820和外边缘830处最浅，因此内边缘凹槽840显示为具有浅的横截面。从凹槽850、凹槽860、凹槽870和凹槽880中可以看出，凹槽的深度朝着表面835的中点增加。图8中的凹槽的形状随着凹槽与横截面相交的角度变化而变化。因此，凹槽850被示出为具有比凹槽880更宽的凹槽横截面。然而，表面835上的所有凹槽可以形成有相同或匹配的横截面。

现在将相对于图9A至图9F描述侧衬套的凹槽的深度轮廓。深度轮廓可以用于衬套诸如侧衬套14和30、侧衬套600、径向凹槽侧衬套690、成角度的径向凹槽侧衬套695和前侧衬套750。深度轮廓是沿凹槽行进的从衬套的内边缘到衬套的表面的外边缘的凹槽的深度。通常，随着衬套被浆料磨损，较深的凹槽会持续较长时间。

轮廓中的每一者在x方向上具有距中心轴线910的一定距离并且在y方向上具有深度轴线920的曲线图上示出。标记在距中心轴线910的一定距离上的是距表面的中心的内边缘930、表面的中点940和表面的外边缘950。凹槽的深度示出为从内边缘930到外边缘950。

凹槽的深度轮廓可以以不同的方式变化，并且图9A至图9F所示的轮廓是六个实例，其中深度轮廓中的每一者在衬套的表面的中点附近最深。图9A示出了V形轮廓900，其中凹槽的深度以线性方式从位于内边缘930和外边缘950附近的浅点到位于中点940附近的最深点变化。在图9B中示出了替代轮廓，其中具有深度轮廓的最深部分的平底V形轮廓901出现在表面的延伸区上方。这种形状可以通过改变轮廓的平坦部分的范围或轮廓在每一端处的变化率来改变。

图9C示出了连续弯曲的U形轮廓902，其中凹槽的最深部分出现在中点940附近，并且凹槽在内边缘930和外边缘950附近最浅。曲线的各个方面可以被修改和改变，诸如弯曲的U形轮廓902的底部的“平坦度”、内边缘930和外边缘950附近的初始斜率或者弯曲的U形轮廓902的变化率。图9D示出了平底U形轮廓903，其可以被认为具有类似于平底V形轮廓901的平底，但是具有类似于弯曲的U形轮廓902的弯曲侧轮廓。如同平底V形轮廓901和弯曲的U形轮廓902一样，平底U形轮廓903的各方面可以变化，诸如平坦部分的大小或靠近内边缘930和外边缘950的深度轮廓的初始斜率。

替代的深度轮廓可以使凹槽的深度仅朝向衬套的表面的内边缘或仅朝向衬套的表面的外边缘减小。这种轮廓可以被称为J形轮廓。这种轮廓的实例在图9E中示出，其示出了弯曲的不对称轮廓904，其中凹槽的最深部分位于中点940与外边缘950之间。虽然弯曲的不对称轮廓904具有弯曲轮廓，但是其他轮廓也是可能的。图9F示出了直的不对称轮廓905，其中凹槽的最深部分位于中点940与外边缘950之间。虽然弯曲的不对称轮廓904和直的不对称轮廓905具有朝向外边缘950定位的凹槽的最深部分，但是在一个替代方案中，凹槽的最深部分可以更靠近内边缘930定位。

凹槽的深度可以具有2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40、45或50毫米的平均值。凹槽的最大深度可以是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40、45或50毫米中的任一者。凹槽深度可以具有至少10mm、至少20mm、至少30mm、至少40mm或至少50mm的平均深度。由于浆料的研磨性质，凹槽深度应该足够深，以使凹槽不会磨损得太快。平均凹槽深度也可以表示为衬套厚度的百分比，诸如5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或20％。或者，平均凹槽深度占衬套厚度的百分比可以表示为一个范围，诸如11％至16％、10％至17％或10％至20％。凹槽宽度可以是至少10mm、至少20mm、至少30mm、至少40mm或至少50mm的平均值。

现在将相对于图10A至图10E描述示例性凹槽横截面。凹槽横截面表示切割或铸造到衬套的表面中的凹槽的形状，并且在垂直于上面相对于图9A至图9D讨论的深度轮廓的横截面中看到。凹槽可以形成在衬套中作为用于制造衬套的模具的一部分，或者可以在衬套已经铸造之后切割到衬套的表面中。通常，侧衬套上的凹槽具有相同或匹配的横截面。

图10A示出了半圆形轮廓1000。半圆形轮廓1000的半径可以是5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20毫米。半圆形轮廓1000的半径也可以表示为衬套厚度的百分比，诸如5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或20％。半圆形轮廓1000的半径与衬套厚度的百分比可以表示为一个范围，诸如11％至16％、10％至17％或10％至20％。在一个实例中，半圆形轮廓1000的半径是恒定的，而凹槽的深度是变化的。或者，半圆形轮廓1000的半径可以在凹槽的长度上方变化，上面列出的值用于凹槽的最深部分。图10B示出了窄的半椭圆形轮廓1010，其深度大于宽度。当凹槽的深度比凹槽的宽度深时，可以使用这种轮廓。与窄的半椭圆形轮廓1010相对的是宽的半椭圆形轮廓1020，如图10C所示。当需要相对较浅的凹槽时，这种轮廓是有用的。

也可以使用具有直边缘的轮廓。实例是图10D的V形轮廓1030或图10E的平底V形轮廓1040。这种轮廓具有优于弯曲的凹槽横截面的优点，因为衬套的表面与凹槽之间的角度是恒定的，直到凹槽被磨损。对于曲线轮廓，随着衬套的表面的磨损，表面与凹槽之间的角度会发生变化。

凹槽与衬套的表面之间的角度对于确保图案化侧衬套的正确操作可能很重要。在操作时，侧衬套的凹槽可以使浆料在侧衬套表面的区上方湍流。湍流可以通过减慢浆料并耗散来自浆料流的能量来防止侧衬套的刨削。因此，凹槽与侧衬套之间的非常浅的角度可能不会引起足够的湍流，并且可能发生侧衬套的刨削，尽管与平坦表面衬套相比速率降低。

也可以使用上述凹槽横截面的变型。实例是平底和半圆、窄半椭圆或宽半椭圆的组合。凹槽也可以彼此相邻定位，使得两个凹槽形成更大的凹槽。一个实例是形成W形轮廓的两个V形轮廓。

侧衬套的凹槽的宽度可以在侧衬套的表面上变化。对于具有以上在图10A至图10D中讨论的轮廓中的任一者的凹槽，凹槽宽度可以随着凹槽的深度而变化。例如，V形轮廓1030将在凹槽的浅区段处较窄，并且对于凹槽的较深区段较宽。对于半圆形轮廓1000、窄半椭圆形轮廓1010、宽半椭圆形轮廓1020和平底V形轮廓1040，凹槽宽度也可能发生类似变化。在一些实施方案中，凹槽的横截面可以变化以改变凹槽的宽度，同时维持恒定的深度。例如，通过改变V形轮廓1030的V的角度，可以出现这种情况。

虽然相对于图6A至图6C和图7描述的凹槽被示出为弧状或弯曲的凹槽，但是凹槽可以使用替代形状。在一个实施方案中，凹槽可以是直的，并且从中心孔口径向延伸到衬套的边缘。或者，凹槽可以是直的，但是与径向线成一定角度。通常，凹槽将在与叶轮上的主叶片或辅助叶片相反的方向上成角度。也就是说，当从叶轮的旋转方向看时，凹槽是向前成角度的。或者，如果装配了辅助叶片，则直凹槽可以在与主叶片或辅助叶片相同的方向上成角度。也就是说，当从叶轮的旋转方向看时，凹槽是向后成角度的。在一个替代方案中，前侧衬套和后侧衬套的凹槽具有匹配的图案。或者，凹槽图案可以是不同的。例如，前侧衬套可以在与叶轮上的主叶片相反的方向上具有弯曲的凹槽，而后侧衬套可以在与叶轮上的叶片相同的方向上具有弯曲的凹槽。

另一替代方案是使凹槽中的每一者以多个直线段布置以近似曲线。在一个实例中，仅两个直线段可以用于凹槽，在两个段之间具有一个角度。这两个段之间的角度可以设置成近似向后弯曲的凹槽或向前弯曲的凹槽。也可以使用多于两个的直线段。当曲线由直线段近似时，这些段可以连接或断开。然而，每个直线段之间的间隙可能增加衬套的表面的刨削，因为没有凹槽来破坏浆料的流动。具有由直线组成的近似曲线的凹槽可以在与叶轮的主叶片或辅助叶片相反的方向上弯曲，或者在与叶轮的主叶片或辅助叶片相同的方向上弯曲。也就是说，当从叶轮的旋转方向看时，凹槽可以是向后弯曲的，或者向前弯曲的。

凹槽的弧的形状或曲率也可以变化。在一个实施方案中，曲率可以类似于或基本类似于叶轮的主叶片的曲率。或者，凹槽的曲率可以匹配叶轮上的辅助叶片的曲率。凹槽的曲率的另一替代方案可以是与叶轮上的叶片中的任一者无关的曲率。相反，曲率可以基于叶轮的预期速度来选择。例如，与较快的叶轮速度相比，较慢的叶轮速度可能具有曲率较小的凹槽，反之亦然。

现在将相对于图11A至图11D描述示出诸如浆料的材料流过泵衬套的速度的模拟结果。附图中的每一者示出了具有后侧衬套的泵衬套和具有不同的后侧衬套设计的主衬套的一部分。模拟中使用的泵的叶轮没有装配辅助叶片。

图11A示出了具有平坦后侧衬套的泵衬套1100。泵衬套具有主衬套、主衬套分水角附近的高速区1105。高速区从主衬套延伸到侧衬套的表面上。侧衬套中速区1115覆盖侧衬套的大部分，主衬套高速区1110被示出，其中浆料绕主衬套朝向出口1120移动。

图11B示出了具有向后弯曲的后侧衬套的泵衬套1125。后侧衬套上的凹槽在与叶轮上的叶片相同的方向上弯曲。侧衬套混合速区1130位于主衬套的分水角附近，并且示出了高速浆料区以及低速区。侧衬套的表面具有许多高速浆料接触区，诸如侧衬套高速区1135。泵衬套还具有通向出口1145的主衬套高速区1140。由于后侧衬套上的凹槽的弯曲，凹槽具有凹槽角度1147，该凹槽角度是当从衬套的中心测量时，凹槽的起点到凹槽的终点之间的角度。凹槽角度1147从凹槽的在内边缘处的一端到凹槽的在外端处的另一端标记。对于50个凹槽中的每一者，泵衬套1125的凹槽都具有大约40度的相同凹槽角度。

图11C示出了具有向前弯曲的后侧衬套的泵衬套1150。后侧衬套上的凹槽在与叶轮上的叶片相反的方向上弯曲。主衬套高速区1155位于主衬套的分水角附近，然而侧衬套混合速区1160具有显示凹槽对侧衬套表面上的浆料速度的影响的低速和中速区。浆料在侧衬套的开槽表面上方的速度低于主衬套的相邻区。如同泵衬套1100和泵衬套1125一样，存在通向出口1170的主衬套高速区1165。由于后侧衬套上的凹槽是弯曲的，因此凹槽具有类似于凹槽角度1147的凹槽角度1172。对于50个凹槽中的每一者，泵衬套1150的凹槽都具有大约40度的相同凹槽角度。在一个实例中，与正凹槽角度1147相反，凹槽角度1172可以是负角。具有凹槽的前侧衬套也可以具有凹槽角度。

图11D示出了具有直的径向后侧衬套的泵衬套1175。后侧衬套上的凹槽是直的，并且从孔口1178附近径向直线延伸。主衬套高速区1180位于主衬套的分水角附近，然而衬套的表面上的浆料速度通常较低，侧衬套的表面上的最高速度是位于主衬套高速区1180附近的侧衬套中速区1185。如其他主衬套所示，存在通向出口1195的主衬套高速区1190。泵衬套1175具有零度凹槽角度，因为凹槽从泵衬套1175的中心以相同的角度开始和结束。

上述凹槽具有大约40度的凹槽角度。其他角度也是可能的，诸如5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、165、170、175和180。凹槽也可以在诸如10-45、10-90、20-45、20-90、30-45、30-90、40-45、40-90、50-90、60-90和70-90的范围内。衬套上的凹槽数量可以是5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145或150。或者，凹槽的数量可以表示为一个范围，诸如10-50、10-80、20-50、20-80、30-50、30-80、40-50、40-80、50-80、60-80或70-80。或者，凹槽的数量可以表示为大于四个、大于八个、大于16个凹槽或大于32个凹槽。凹槽的数量也可以小于100、小于90、小于80、小于70、小于60或小于50。凹槽也可以是所列范围的任意组合，例如大于4和小于100，大于8和小于100，或者大于8和小于90。

图12示出了具有凹槽1220的侧衬套1210。凹槽1220从内边缘1270延伸到外边缘1280。凹槽1220具有内边缘角度1240，该内边缘角度是凹槽1220与凹槽1220接触内边缘1270的内边缘切线1230之间的角度。凹槽1220还具有外边缘凹槽角度1260，该外边缘凹槽角度是凹槽1220与凹槽1220接触外边缘1280的外边缘切线1250之间的角度。内边缘凹槽角度1240可以是0、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85或90度。类似地，外边缘凹槽角度1260可以是0、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85或90度。侧衬套1210的凹槽中的每一者具有凹槽曲率半径1290。凹槽曲率半径1290可以沿凹槽变化，并且凹槽曲率半径1290可以在中心线路径处测量，其中中心线路径是内边缘1270与外边缘1280之间的凹槽的中间。凹槽曲率半径1290的大小可以基于侧衬套1210的大小而变化，较大的侧衬套1210具有较大的凹槽曲率半径1290。凹槽曲率半径1290可以表示为侧衬套1210的外径的百分比，并且可以是25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％或35％。作为外径百分比的凹槽曲率半径1290也可以表示为一个范围，诸如30％至32％、25％至35％、30％至40％或25％至40％。

虽然上述凹槽已经凹入衬套的表面中，但是替代衬套可以具有从衬套的表面突出的凹槽。突出凹槽也可以具有与凹入凹槽相似的特性，诸如凹槽的突出距离可以在衬套表面上变化。突出凹槽也可以具有突出的距离轮廓，类似于凹入凹槽的深度轮廓。突出凹槽横截面的横截面也可以变化，并且可以是诸如正方形、矩形、圆角正方形、圆角矩形、半圆形、半椭圆形、V形、扁平半圆形、扁平半椭圆形、扁平V形、W形或一些其他形状，包括上述横截面的可能组合。

当使用突出凹槽时，可能出现的一个问题是凹槽可能磨损，留下衬套表面的平坦区。平坦表面可能会被刨削。为了克服这种问题，衬套的表面可以使用凹入凹槽和突出凹槽的组合，例如凹入凹槽和突出凹槽交替。一旦突出凹槽被磨损，凹入凹槽将继续提供所述的益处。

在一个实例中，上述凹槽可以具有变化的曲率或半径。凹槽的半径可以在内边缘与外边缘之间变化。在一个实例中，凹槽的半径可以在内边缘与外边缘之间随着半径的增加或减小而逐渐变化。在另一实例中，可以在内边缘与外边缘之间的一个或多个不连续步骤中修改凹槽的半径。在另一实例中，凹槽可以具有恒定的半径。

优点

如上所述，图案化或开槽侧衬套的一个优点是与平坦的侧衬套相比，可以减少局部磨损或刨削。特别地，与表面平坦的侧衬套相比，具有在与叶轮的主叶片相反的方向上弯曲的弧状凹槽的侧衬套可以减少刨削。刨削的减少可以在维护停机之间为离心泵提供延长的运行时间，以更换或甚至检查侧衬套的磨损。维护需求的减少可以导致离心泵的运行成本降低，因为侧衬套的使用寿命可以增加。增加离心泵的可用性也是可能的。

在整个说明书和随后的权利要求书中，除非上下文另有要求，否则词语“包括(comprise)”及其变型形式诸如“包括(“comprises”或“comprising”)”将被理解为暗示包括所述整数或步骤或一组整数或步骤，但不排除任何其他整数或步骤或一组整数或步骤。

Claims (37)

1.一种用于离心泵的侧衬套，所述侧衬套包括：

孔口，所述孔口用于通过所述侧衬套进入所述离心泵的中央室；

至少四个凹槽，所述至少四个凹槽在接触由所述离心泵泵送的材料的表面上，所述至少四个凹槽从所述表面的位于所述孔口附近的内边缘径向延伸到外边缘。

2.根据权利要求1所述的侧衬套，其中所述至少四个凹槽中的每个凹槽是具有在与所述离心泵的叶轮的主泵送叶片的曲率方向相反的方向上的曲率的弧。

3.根据权利要求1所述的侧衬套，其中所述至少四个凹槽中的每个凹槽是具有在与所述离心泵的叶轮的主泵送叶片的曲率方向相同的方向上的曲率的弧。

4.根据权利要求1所述的侧衬套，其中所述至少四个凹槽中的每个凹槽是径向延伸的直线。

5.根据权利要求1所述的侧衬套，其中所述至少四个凹槽中的每个凹槽是在与所述离心泵的叶轮的主泵送叶片的曲率方向相反的方向上成角度的径向直线。

6.根据权利要求1所述的侧衬套，其中所述至少四个凹槽中的每个凹槽是在与所述离心泵的叶轮的主泵送叶片的曲率方向相同的方向上成角度的径向直线。

7.根据权利要求2或3所述的侧衬套，其中所述弧的所述曲率在所述表面的平行平面中。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的侧衬套，其中所述至少四个凹槽中的每个凹槽的深度在所述表面上变化。

9.根据权利要求8所述的侧衬套，其中所述至少四个凹槽中的每个凹槽的所述深度朝向所述外边缘减小。

10.根据权利要求8或9所述的侧衬套，其中所述至少四个凹槽中的每个凹槽的所述深度朝向所述内边缘减小。

11.根据权利要求2或3所述的侧衬套，其中所述至少四个凹槽中的每个凹槽的所述曲率基本上类似于所述叶轮的所述主泵送叶片的所述曲率。

12.根据权利要求1至8中任一项所述的侧衬套，其中所述至少四个凹槽中的每个凹槽的深度在位于所述表面的所述外边缘与所述内边缘之间的中间区处最深。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的侧衬套，其中所述至少四个凹槽中的每个凹槽的宽度在位于所述表面的所述外边缘与所述内边缘之间的中间区处较大。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的侧衬套，其中所述至少四个凹槽中的每个凹槽具有匹配的形状。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的侧衬套，其中所述至少四个凹槽是凹入凹槽。

16.根据权利要求1至14中任一项所述的侧衬套，其中所述至少四个凹槽是突出凹槽。

17.根据权利要求1至14中任一项所述的侧衬套，其中所述至少四个凹槽包括凹入凹槽和突出凹槽。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的侧衬套，其中所述侧衬套是前侧衬套。

19.根据权利要求18所述的侧衬套，其中所述孔口为浆料提供进入所述离心泵的所述中央室的入口。

20.根据权利要求1至17中任一项所述的侧衬套，其中所述侧衬套是后侧衬套。

21.根据权利要求20所述的侧衬套，其中所述孔口为叶轮的轴提供入口。

22.根据权利要求1至21中任一项所述的侧衬套，其具有少于100个凹槽。

23.根据权利要求1至22中任一项所述的侧衬套，其中所述至少四个凹槽中的每个凹槽具有至少10mm的深度。

24.一种离心泵，包括：

侧衬套，所述侧衬套包括：

孔口，所述孔口用于通过所述侧衬套进入所述离心泵的中央室；

至少四个凹槽，所述至少四个凹槽在接触由所述离心泵泵送的材料的表面上，所述至少四个凹槽从所述表面的位于所述孔口附近的内边缘径向延伸到外边缘。

25.根据权利要求24所述的离心泵，包括：

第二侧衬套，所述第二侧衬套包括：

孔口，所述孔口用于通过所述第二侧衬套进入所述离心泵的所述中央室；

至少四个凹槽，所述至少四个凹槽在接触由所述离心泵泵送的材料的表面上，所述至少四个凹槽从所述表面的位于所述第二衬套的所述孔口附近的内边缘径向延伸到外边缘。

26.根据权利要求24或25所述的离心泵，其中所述侧衬套是后侧衬套，并且所述第二侧衬套是前侧衬套。

27.根据权利要求26所述的离心泵，其中所述侧衬套的所述至少四个凹槽中的每个凹槽是具有在与所述离心泵的叶轮的主泵送叶片的曲率方向相反的方向上的曲率的弧。

28.根据权利要求26所述的离心泵，其中所述侧衬套的所述至少四个凹槽中的每个凹槽是具有在与所述离心泵的叶轮的主泵送叶片的曲率方向相同的方向上的曲率的弧。

29.根据权利要求26所述的离心泵，其中所述侧衬套的所述至少四个凹槽中的每个凹槽是径向延伸的直线。

30.根据权利要求26所述的离心泵，其中所述侧衬套的所述至少四个凹槽中的每个凹槽是在与所述离心泵的叶轮的主泵送叶片的曲率方向相反的方向上成角度的径向直线。

31.根据权利要求26所述的离心泵，其中所述侧衬套的所述至少四个凹槽中的每个凹槽是在与所述离心泵的叶轮的主泵送叶片的曲率方向相同的方向上成角度的径向直线。

32.根据权利要求27或28所述的离心泵，其中所述弧的所述曲率在所述表面的平行平面中。

33.根据权利要求24至32中任一项所述的离心泵，其中所述侧衬套的所述至少四个凹槽中的每个凹槽的深度在所述表面上变化。

34.根据权利要求33所述的离心泵，其中所述至少四个凹槽中的每个凹槽的所述深度在位于所述侧衬套的所述表面的所述外边缘与所述内边缘之间的中间区处最深。

35.根据权利要求24至34中任一项所述的离心泵，其中所述侧衬套的所述至少四个凹槽是凹入凹槽。

36.根据权利要求24至35中任一项所述的离心泵，其中所述侧衬套具有少于100个凹槽。

37.根据权利要求24至36中任一项所述的离心泵，其中所述至少四个凹槽中的所述每一者具有至少10mm的深度。

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