CN101162020A - 自吸式离心泵 - Google Patents
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Abstract
一种自吸式离心泵,它包括配置在泵送室中用于将流体从泵送室的进口传送到出口的离心叶轮,配置在叶轮的下游用于实现起动的隔膜,和用于在起动期间驱动隔膜往复运动的驱动装置。隔膜和驱动装置如此配置从而在起动引起隔膜中间位置的改变和随之带来的驱动装置的脱开接合之后,叶轮的下游的压力升高。
Description
技术领域
本发明涉及一种离心泵。更特别地,本发明涉及一种自吸式离心泵。
背景技术
离心泵通过使用旋转叶轮增加流体的压力进行工作。通常,流体在旋转轴处或其附近进入泵并通过叶轮加速。然后流体径向向外流入下游管线。
离心泵不是自吸式的,且已经开发出了各种用于提供自吸式离心泵的机械装置。
最普遍地,自吸式离心泵设有容纳在泵壳中的出料罐,连接该出料罐以便通过泵送室循环流体用于实现泵的起动。这些罐最初设有要泵送的流体源,且在起动期间,可旋转地驱动泵轮,以使流体从罐中通过泵送室循环,使得泵送室中的气体夹带有循环的流体。
在其它设计中,单独提供用于起动的附加外部泵。例如,为此可提供起起动轮作用的液体活塞泵。
专利文件EP1505301公开了另一种自吸式离心泵设计。在该设计中,在液体的流动通路上设有隔膜,且驱动该隔膜往复运动以实现起动。在泵起动之后,可使用离合器使该隔膜脱开接合。
因而需要一种简单、有效率的、有效的自吸式离心泵设计。
发明内容
根据本发明,设有一种自吸式离心泵,它包括配置在泵送室中用于将流体从泵送室的进口传送到出口的离心叶轮,配置在叶轮的下游用于实现起动的隔膜,和用于在起动期间驱动隔膜往复运动的驱动装置,其中,隔膜和驱动装置配置成在起动引起隔膜的中间位置的改变和随之带来的与驱动装置脱开接合之后,叶轮的下游的压力升高。
驱动装置驱动隔膜往复运动,以提供适合起动的泵送功能。在泵起动后,叶轮能够提供泵送功能,由此带动下游的压力升高。这种压力的升高被用来触发驱动装置与隔膜脱开接合,从而节约了能量。
为避免产生疑问,在本发明上下文中的短语“隔膜的中间位置”是指在隔膜如果没有被驱动装置驱动形成往复运动时隔膜的位置。
在不明显占用额外空间的情况下可将隔膜和驱动装置集成到离心泵中。
泵还可包括位于隔膜的上游和下游的单向阀。通过确保流体通过泵仅可在一个方向上流动,单向阀可确保用于起动的隔膜所提供的泵送功能是有效的。
泵还可包括具有用于驱动叶轮的输出轴的马达。马达的输出轴还可通过驱动装置驱动隔膜。在后面的情形中,马达的输出轴可包括分别用于使叶轮以第一角速度旋转和用于通过驱动装置驱动隔膜以第二角速度旋转的第一轴部件和第二轴部件。第二角速度可小于第一角速度。该第一轴和第二轴部件可关于公共轴是同心的。
隔膜可配置在设置于泵送室的上游的单独的起动室中。起动室的进口和出口可通过单向阀确定。
在实施例中,隔膜确定了流体流动通路(或通道)的一部分表面,使得隔膜的往复运动引起流体流动通路的容积周期性地扩大和收缩。这样,起动泵的泵送功能得以实现。
驱动装置可包括一种用于将旋转运动转换成用于驱动隔膜的往复运动的装置。在一种配置中,该用于转换的装置包括凸轮和凸轮随动件。凸轮和凸轮随动件配置成在这样的情况下失去接触,即当在起动引起隔膜的中间位置的改变后叶轮的下游的压力升高时,由此与驱动装置脱开接合。
驱动装置还可包括在隔膜被驱动往复运动时抵着隔膜的弹性件。弹性件可以是设置在隔膜的流体流动通路侧面上的拉伸弹簧或设置在与该隔膜的流体流动通路侧面的相对侧面上的压缩弹簧。
在一替代的配置中,用于转换的装置包括曲柄和连接臂,连接臂配置成将曲柄连接到隔膜上。曲柄和连接臂配置成当在起动引起隔膜的中间位置的改变后叶轮的下游的压力升高时,它们脱开接合,从而与驱动装置脱开接合。
驱动装置还可包括弹性件,该弹性件配置成保持曲柄与连接臂接合,直到隔膜的中间位置发生变化限制了连接臂的运动,从而导致脱开接合。驱动装置也可包括在隔膜的中间位置时用于限制连接臂运动的固定表面。
泵可包括一单个隔膜,或可在一圆形载体上安装多个隔膜,这些隔膜围绕载体的中心轴线成圆形设置。在后一种情况下,驱动装置配置成在起动期间驱动每个隔膜的往复运动。
附图说明
下面将参照附图,仅通过实例对本发明的实施例进行详细说明,其中:
图1示意性示出了根据本发明的自吸式离心泵;
图2详细示出了图1中所示的第一种形式的自吸式离心泵的部件;
图3到图6详细示出了图1中所示的第二种形式的自吸式离心泵的部件和它们的运行;以及
图7示意性示出了根据本发明的可选自吸式离心泵。
具体实施方式
本发明提供了一种自吸式离心泵,其中用于实现起动的隔膜配置在离心叶轮(或泵轮)的上游。在起动期间一个驱动装置驱动该隔膜往复运动。在起动之后,叶轮提供泵送功能,从而导致下游压力的升高。这个压力变化引起隔膜的中间位置的一个相对应的变化,从而导致驱动装置与隔膜脱开接合。
图1示意性示出了根据本发明的泵1的第一实施例。泵1具有泵体3,该泵体确定出一个流体进口5和一个流体出口7。在流体进口5和流体出口7之间确定一个流体流动通路,该流体流动通路包括泵送室9和起动室11。起动室11配置在泵送室9的下游。
泵1还包括一个安装到泵体3上的马达13。马达13是用螺栓(图中未示)安装的,从而可将它移去用以进行替换和/和维修。马达13设有一对同心的输出轴15、17。其中内部的第一输出轴15配置成以第一角速度旋转,而外部的第二输出轴17配置成以较低的第二角速度旋转。
输出轴15、17的差动角速度通过一个形成马达13的一部分的齿轮机构(图中未示)来实现。用于齿轮机构的适合的装置将是本领域的技术人员所熟知的。
第一内部驱动轴15驱动可旋转地安装在泵送室9中的离心叶轮19。叶轮19配置成接收位于它的转动轴处或附近的流体。由于离心力,叶轮19的旋转带动流体的加速,这些流体被传送到叶轮19的周边处或其附近。流体的加速引起叶轮19的下游压力升高,且这提供了基本的流体泵送功能。图中并没有示出叶轮19的合适的形状,但是它将是本领域的技术人员所熟知的。
应当理解的是,泵1是适用于流体的。因而,叶轮19与泵体3形成能够阻止流体通过的密封,使得泵送操作得以有效的进行。然而这种密封不能阻止气体包括空气的通过。因而,在可以使用泵1之前,必须将可能存在于泵1的流动通路中的气体排出。这个过程称为起动过程。
对于起动功能,图1所示的泵1设有可变形的圆形(或环形)隔膜21。隔膜21形成起动室11的表面的一部分,如上所述,该隔膜设置在泵送室9的下游的流动通路中。泵1还设有配置在起动室11的进口和出口处的单向阀23a、23b,以及连接到马达13的第二外部轴17上的用于驱动隔膜21往复运动的驱动装置25。
隔膜21是气体和液体密闭的,且该隔膜被气体和液体密封到它的周边附近的泵体3上。隔膜21的变形导致起动室容积的小的扩张和/或收缩。单向阀23a、23b配置成使得气体和液体仅可在泵送的方向上流动,即从进口5到出口7。因而,当容积扩大时,气体或液体通过位于起动室11的进口处的阀23a被抽入泵送室,而当容积缩小时,气体或液体通过位于起动室11的出口处的阀23b从起动室11排出。
当驱动装置25驱动隔膜21往复运动时,就可以实现泵送效果,该泵送效果能够拖动气体以及液体通过泵1的流动通路。这种泵送效果足以将几乎所有的空气从流动通路排出,从而实现起动功能。
一旦泵1起动之后,通过马达13的第一轴15驱动的叶轮19能够提供流体的泵送功能。因而,从该时间点起,不需要驱动装置25继续驱动隔膜21的往复运动。而且,这种运动是无效的,并且会导致所泵送流体的流速不稳定。为了避免这些问题,驱动装置25包括一个在泵的起动完成后立即将该驱动与隔膜21脱开接合的装置。
图2详细示出了图1中所示的第一种形式的驱动装置25。在图2中,马达13的第二驱动轴17垂直于图纸所在的平面。该驱动装置25如此配置从而将第二驱动轴17的旋转运动转换成用于驱动隔膜21的往复运动。
具体地,驱动装置25包括一个装接到驱动轴17上的异形凸轮27和一个定位成用于在凸轮27和隔膜21之间往复运动的凸轮随动件29。驱动装置还包括一个配置在泵体3和凸轮随动件29之间用于保持凸轮随动件29和隔膜21之间接触的压缩弹簧31。
在使用中,凸轮27随着第二驱动轴17旋转,凸轮27通过传统手段(或装置)连接到该第二驱动轴17上。在起动期间,凸轮随动件29在大约凸轮27的每个回转周期的一半时间保持与凸轮27滑动接触,如该图中所示。凸轮27的每次回转带动凸轮随动件29向下,然后向上位移,且凸轮27的反复旋转为凸轮随动件29提供了往复运动。凸轮随动件29装接到隔膜21的一个中间部分上,且将该往复运动传递到隔膜,从而实现起动功能。
在泵1起动之后,泵送功能通过叶轮19完成,该泵送功能引起下游的包括起动室11中的压力升高。该升高的压力作用在隔膜21的上表面上,使得它的中间位置降低。这种降低的结果是,凸轮随动件29也降低到这样一种程度,即它不再与旋转凸轮27接触。因此,凸轮随动件29的运动停止,且该驱动与隔膜21脱开接合。
通过以这种方式使驱动脱开接合,由于能量不再用于驱动隔膜21,泵1的运行更有效。凸轮27继续旋转,但是这种运动仅消耗很小的能量。此外,由于起动室11的容积不再变动,泵送流体的流速也可保持稳定。
图3到图6详细示出了图1中所示的第二种形式的驱动装置25。在图3到6中,马达13的第二驱动轴17还是垂直于图纸所在的平面。驱动装置25如此配置从而将第二驱动轴17的旋转运动转换成用于驱动隔膜21的往复运动。这些附图示出了处于其不同运行阶段的驱动装置25。
驱动装置25包括一个其一端装接到驱动轴17上的曲柄33和一个将曲柄33的另一端连接到隔膜21上的弓形连接臂35。连接臂35与曲柄33相连的这端部以一个叉形部35a终止,该叉形部35a配置成可松弛地接纳曲柄33的一个突出轴33a。在隔膜21和连接臂35的表面之间还设有一个压缩扭转弹簧37,以便在正常运行期间保持曲柄33和连接臂35之间的连接。
在使用中,在起动期间,曲柄33和连接臂35的运动是不受限制的,且它们一起驱动隔膜21的往复运动,这将为本领域的技术人员所理解。这种运行方式如图3中所示。
在泵1完成起动之后,叶轮19的泵送功能导致下游的包括起动室11中的压力升高。该升高的压力作用在隔膜21,使得它的中间位置降低。这种降低的结果是,连接臂35也降低到这样一种程度,即它的运动受到泵体3的表面3a的阻挡。这种配置在图4中示出。
接着,曲柄33的继续旋转导致连接臂35的脱开接合,如图5中所示。曲柄33的进一步旋转推动连接臂35抵靠在拉伸弹簧37上,无法继续。特别地,连接臂35的叉形部35a向下移动与泵体的表面3a接合。这种配置在图6中示出。
在连接臂35与泵体3的表面3a完全接合之后,它不再与曲柄33形成接触。因而,连接臂35的运动停止,该驱动与隔膜21脱开接合。
如前面所述形式的泵,通过这样的方式使驱动脱开接合,由于能量不再用于驱动隔膜21,泵1的运行更有效。曲柄33继续旋转,但是这种运动仅消耗很小的能量。此外,由于起动室11的容积不再变动,泵送流体的流速也可保持稳定。
图7示意性示出了根据本发明的泵101的第二实施例。图7中所示的泵101与图1中所示的泵1相似,使用同样的附图标记表示相同的部件。泵101与图1中所示的泵1的不同之处在于,驱动装置25设置在起动室11内,该起动室11具有不同的形状。无论在哪个方面,包括该驱动装置25运行的泵101的运行都与上面所述的泵的运行相同。
上面已经对本发明的优选实施例进行了说明。然而,对于本领域的技术人员是很明显的,即可以在不偏离权利要求中所确定的本发明的范围的情况下对这些实施例进行各种修改和变型。
Claims (17)
1.一种自吸式离心泵,它包括配置在泵送室中用于将流体从所述泵送室的进口传送到出口的离心叶轮,配置在所述叶轮的下游用于实现起动的隔膜,和用于在起动期间驱动所述隔膜往复运动的驱动装置,其中,所述隔膜和所述驱动装置如此配置从而在起动引起所述隔膜的中间位置的改变和随之带来的所述驱动装置的脱开接合之后,所述叶轮的下游的压力升高。
2.根据权利要求1所述的泵,其特征在于,其还包括位于所述隔膜的上游和下游的单向阀。
3.根据权利要求1或2所述的泵,其特征在于,其还包括具有用于驱动所述叶轮的输出轴的马达。
4.根据权利要求3所述的泵,其特征在于,所述马达的所述输出轴还用于通过所述驱动装置驱动所述隔膜。
5.根据权利要求4所述的泵,其特征在于,所述马达的所述输出轴包括分别用于使所述叶轮以第一角速度旋转和用于通过所述驱动装置驱动所述隔膜以第二角速度旋转的第一轴部件和第二轴部件,其中,所述第二角速度小于所述第一角速度。
6.根据权利要求5所述的泵,其特征在于,所述第一轴部件和第二轴部件关于一公共轴是同中心的。
7.根据前述权利要求中任一项所述的泵,其特征在于,所述隔膜配置在位于所述泵送室的上游的起动室中。
8.根据前述权利要求中任一项所述的泵,其特征在于,所述隔膜确定流体流动通路的一部分表面,使得所述隔膜的往复运动引起所述流体流动通路的容积周期性地扩大和收缩。
9.根据权利要求8所述的泵,其特征在于,所述驱动装置可包括用于将旋转运动转换成用于驱动所述隔膜的往复运动的装置。
10.根据权利要求9所述的泵,其特征在于,所述用于转换的装置包括凸轮和凸轮随动件,其中,当在起动引起所述隔膜的中间位置的改变后所述叶轮的下游的压力升高时,所述凸轮和所述凸轮随动件失去接触。
11.根据权利要求10所述的泵,其特征在于,所述驱动装置还包括在所述隔膜被驱动往复运动时抵着所述隔膜的弹性件。
12.根据权利要求11所述的泵,其特征在于,所述弹性件是设置在所述隔膜的所述流体流动通路侧面上的拉伸弹簧。
13.根据权利要求11所述的泵,其特征在于,所述弹性件是设置在与所述隔膜的所述流体流动通路侧面的相对侧面上的压缩弹簧。
14.根据权利要求9所述的泵,其特征在于,所述用于转换的装置包括曲柄和连接臂,所述连接臂配置成用于将所述曲柄连接到所述隔膜,其中,所述曲柄和所述连接臂配置成当在起动引起所述隔膜的中间位置的改变后所述叶轮的下游的压力升高时脱开接合。
15.根据权利要求14所述的泵,其特征在于,所述驱动装置还包括弹性件,所述弹性件配置成保持所述曲柄与所述连接臂的接合,直到所述隔膜的中间位置发生变化限制了所述连接臂的运动,从而导致脱开接合。
16.根据权利要求15所述的泵,其特征在于,所述驱动装置还包括在所述隔膜的中间位置时用于限制所述连接臂的运动的固定表面。
17.根据前述权利要求中任一项所述的泵,其特征在于,其包括多个安装在载体上的隔膜,其中,在起动期间所述驱动装置配置成驱动每个所述隔膜的往复运动。
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- 2008-05-08 HK HK08105189.2A patent/HK1110929A1/xx not_active IP Right Cessation
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Open date: 20080416 |