CN101198793B - 泵抽机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于抽吸包括固体物质的污染液体的泵抽机，泵抽机包括泵抽机壳体，其设有具有至少一个叶片(9)的可旋转的叶轮(3)及叶轮座(4)，叶轮座在其顶部表面(11)上呈现有至少一个凹部(13)，在叶轮相对叶轮座旋转时，在凹部(13)的切割边缘(15)与叶片(9)的下边缘(14)之间发生剪切/切割动作。而且，泵抽机还包括用于将固体物质朝向凹部(13)引导的机构，引导机构包括至少一个引导销及至少一个凸部(20)，引导销的上表面(19)自邻近于所述叶轮的叶片(9)的最里面部分的位置朝向叶轮座延伸，且所述凸部(20)自所述叶轮座突出，凹部(13)的主切割边缘(17)位于与中心设置的开口通道(10)径向间隔的位置，且通常与叶轮的旋转方向相平行，以便当叶片的下边缘(14)将通过边缘时减小剪切/切割力。

Description

泵抽机
技术领域
本发明大体涉及用于污水或废水的泵抽机(pump)领域，及更具体地，涉及用于抽吸未过滤的污染液体的泵抽机，污染液体包括固体物质，如塑料材料、卫生用品、纺织品、碎屑等。本发明还涉及泵抽机，其目的是提供出自原材料的一致的淤积物，如来自养鱼场的屠宰场垃圾。更确切地，不必要抵消泵抽机的堵塞，而代之以将固体物质/原材料切成块，以更适合后续的制造步骤。该泵抽机包括泵抽机壳体，其设有可旋转的叶轮，叶轮具有至少一个叶片、及叶轮座，叶轮座在其顶部表面上呈现有至少一个凹部，在叶轮相对叶轮座旋转时，在该凹部的切割边缘与叶片的下边缘之间发生剪切/切割动作。
背景技术
在污水站中，腐烂的储水池、井等经常产生固体物质或污染物，如短袜、卫生护垫、纸等，阻塞下放到系统的水池中的可沉入水中的泵抽机。污染物粘于叶轮的叶片上，并在叶轮周围形成损伤。
为了去除阻塞物质，用切碎固体物质的机构装配离心泵是已知的。更确切地，在叶轮的叶片与泵抽机壳体的叶轮座内的凹部之间将固体物质切成更小的块，例如在德国专利第198,34,815号或美国专利第5,516,261号中可见。在两个参考文档的各个文档中，仅简略地示出叶片的前缘与叶轮的叶片的表面末端之间的边缘是怎样仅与该凹部相互作用的。其示出了叶片的该边缘怎样在与叶轮的旋转方向相平行的方向上与凹部的切割边缘相匹配。更确切地，两个切割边缘与叶轮的旋转方向相垂直。在这些情况下，需要过量的强作用力及由此还需要许多能量将固体物质切成更小的块。
如果没有充分有效地将固体物质切成分离的块，而是块具有的长的未切纤维仍然将它们彼此连接，固体物质甚至可能以更严重的方式阻塞泵抽机。如果固体物质是半切的，如所述，将在叶轮与泵抽机泵之间抓取一些块，且一些块将仍然大到不能从叶轮的池边经过叶轮通过。因此，其将使叶轮的旋转重量及能量消耗增加。在最糟情况下，叶轮将被全完地堵塞，及由此，可能严重损坏泵抽机。由于昂贵的及麻烦的及未列入计划的维护工作，这种无意的故障是高成本的。
德国专利第1,528,694号示出的泵抽机包括叶轮座，叶轮座呈现多个不同形状和方位的凹部，凹部与叶轮相结合，以促进切割动作。然而，具有长纤维的固体物质仍然是个问题，因为纤维在叶轮的叶片中可能造成缠结，导致泵抽机的效率逐渐地降低。
完成固体物质的切割的另一方法示于美国专利第3,096,718号。与凹部相反，该文档示出了具有切割刀片的叶轮座，其具有面对叶轮的叶片的锐利边缘，叶片的锐利边缘与该叶片结合，以切割固体物质。
英国专利第1,125,376号及美国专利第5,516,261号示出多个凹槽，凹槽以螺旋形状自位于叶轮座内中心定位的开口通道延伸至其外围。凹槽的功能是与叶轮的叶片相结合，以将切割的块朝向泵抽机壳体的外壁传输，及进一步与抽吸的液体一起传输出泵抽机。为了确保凹槽的适当功能，必须将固体物质切割成分离的块。然而，如果没有切割长纤维及连接固体物质的不同块，可自叶轮座的中心在不同方向上传输块，其可加剧叶轮的阻塞。
从美国专利第3,128,051号显示，代替用于切割固体物质的单独的凹部和用于将切割的块从叶轮并经过叶轮传输走的单独的凹槽，可能在单一元件中结合两个功能，其均呈现凹部的切割边缘及凹槽的传输形状。
上面提及的建议没有对缺点的解决方案，或根本没有讨论这些关于切割长纤维的能力的问题。
欧洲专利第1,357,294号指出的申请示出的泵抽机，其对于包括于未过滤的污水中的固体物质是暴露的，但是没有设计为切割该固体物质。代替的泵抽机在叶轮座内具有凹槽，用于朝向泵抽机壳体的外围传输整个污染物体。而且，泵抽机具有引导销，其上表面自叶轮座的表面一直延伸至叶轮的中心，且其功能是朝向叶轮座内的开口通道的中心延伸凹槽的功能。因此，无论如何没有指示怎样确保具有长纤维的固体物质的可靠的切割。
而且，可沉入水中的泵抽机用于从水池抽吸液体，很难接触到以进行维护，且泵抽机经常长时间操作，通常一天会达到12小时或更久。因此，很希望得到提供具有长持久性的泵抽机。
发明内容
本发明的目的在于消除前面已知的泵抽机的前述缺点，并提供改进的泵抽机。本发明的主要目标是提供关于固体物质的切割效能及由此需要能量的最初限定种类的改进的泵抽机。本发明的另一目标是提供的泵抽机以可靠的方法实现具有长纤维的固体物质的切割。本发明的另一目标是由于切割的降低的能量消耗，提供具有改进的持久性的泵抽机。本发明的另一目标是提供的泵抽机，其可以容易地改变以适应泵抽机运行的变换的条件。
本发明提供一种泵抽机，用于抽吸包括固体物质的污染液体，该泵抽机包括泵抽机壳体，该泵抽机壳体设有具有至少一个叶片的可旋转的叶轮和叶轮座，该叶轮座在其顶部表面中呈现有至少一个凹部，在该叶轮相对该叶轮座旋转时，在该凹部的切割边缘与该叶片的下边缘之间发生剪切/切割动作，其中，该泵抽机还包括用于将该固体物质朝向该凹部引导的机构，该引导机构包括至少一个引导销及至少一个凸部，该引导销的上表面自邻近该叶轮的该叶片的最里面部分的位置朝向该叶轮座延伸，且该凸部自该叶轮座的顶部表面突出，其中，该凹部的主切割边缘位于与中心设置的开口通道径向间隔的位置，且通常与该叶轮的旋转方向相平行，以便当该叶片的该下边缘将通过该边缘时减小该剪切/切割力。
根据本发明，提供最初限定类型的泵抽机，其特征在于泵抽机还包括用于朝向该凹部引导的机构，引导机构包括至少一个引导销及至少一个凸部，引导销的上表面自邻近叶轮的叶片的最里面部分的位置朝向叶轮座延伸，且凸部自叶轮座突出。
因此，本发明基于朝向叶轮座的切割机构引导固体物质的重要理解，以避免长纤维在叶轮的叶片周围缠结。
在本发明的优选实施例中，凹部的主要切割边缘位于与开口通道径向间隔的位置，并通常与叶轮的旋转方向相平行。这意味着在叶片的下边缘通过叶片的主要切割边缘时，剪切/切割力减小了。
根据优选实施例，叶轮座由可替换的衬垫构成。那么由于季节的结果及水流出的地域的类型，为适应变换的条件改变泵抽机的能力大大地提高。不同的衬垫可以具有不同数量的凹槽、凹部、凸部等，和/或凹槽、凹部、凸部等的形状可以改变，以适应具有不同结构的不同污染物。另外，叶轮也可以由另一具有不同数量的叶片和/或不同形状的叶片代替。
附图说明
结合所附附图，从下面的优选实施例的详细描述，本发明的前述及其它特征和优点的更彻底的理解会显而易见，其中：
图1为根据本发明的泵抽机的截面图；
图2为叶轮和衬垫的顶视图，叶轮被截开；
图3为叶轮和衬垫的底视图；
图4为衬垫的顶视图，及
图5为从叶轮底部观察的透视图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的泵抽机1(移除一些部分，如发动机和上盖)。本发明大体涉及泵抽机，但是在所描述的实施例中，泵抽机由能沉入水中的离心泵构成。
泵抽机1包括设有叶轮3和叶轮座4的泵抽机壳体2。在本发明的优选实施例中，叶轮座4由衬垫5构成，衬垫5通过安置在泵抽机壳体2内的底座6上，可松开地连接于泵抽机壳体2上，以这种方法，衬垫不能相对于泵抽机壳体2旋转。叶轮3在泵抽机壳体2中是可旋转的，并悬挂在驱动轴(未示出)上，驱动轴自上方延伸并插入于洞7中，及在叶轮3的中心安置的轮毂8中，并通过自下面延伸穿过轮毂8的螺丝(未示出)而固定。
现在还参照图2。叶轮3具有至少一个叶片9，自轮毂8朝向叶轮3的外围延伸。优选地，叶片9以螺旋形状延伸。在图2所示的实施例中，叶轮3的旋转方向是顺时针的，且叶片9在相对的方向延伸，即，逆时针方向。在示出的实施例中，叶轮3具有两个叶片9，各个绕轮毂8延伸大约360度，但是应该指出的是，叶片9的数量及叶片9的长度可以很大地变化，以适应不同的液体和应用。
衬垫5或叶轮座4具有中心安置的开口通道10及顶部表面11。为简化的原因，描述中所使用的术语“顶部表面”的意思为衬垫5的整个表面，在操作期间面对液体，即，邻近于开口通道10的部分及朝向上面的部分。叶轮座4优选地在顶部表面11内呈现至少一个凹槽12，凹槽12自开口通道10朝向叶轮座4的外围延伸。优选地，凹槽12以螺旋的形状相对于叶片9中的一个的对立方向延伸。为了适应不同的液体和应用，凹槽12的数量和它们的形状和方向可以有很大的变化。凹槽12的功能是朝向泵抽机壳体的外围向外引导切割的块。由于固体物质被切割，来自固体物质的沉淀将在叶轮3的叶片9的下方集中，并减慢叶轮3的旋转动作，甚至将其停止。但是同样每次叶片9通过凹槽12时，通过削刮沉积，凹槽12有助于保持叶片9的清洁。而且，叶轮座4呈现至少一个凹部13。凹部13的作用是与叶轮3的叶片9相结合，以切割包括于正被抽吸的液体中的固体物质。在叶轮3旋转时，叶轮3的叶片9扫除通过，且每次叶片9扫除通过凹部13时，出现穿过凹部13的减小的流动区域。凹部13的切割边缘15由两个主要部分组成，第一部分16通常相对于叶轮座11及第二部分17在径向方向上延伸，或主切割边缘轻微地成弓形形状，且通常在与叶轮3的旋转方向相平行地延伸。在叶片9扫除通过凹部13时，叶片9的下边缘14相对于凹部13的切割边缘15以一个角度移动或通过。更确切地，固体物质经历切割动作还有剪切动作。叶片9以自叶轮座4的内部及外部的方向到达主切割边缘17，以能量消耗的观点来看大大优于先前已知的设计。可见于图2中，两个叶片9的各个一次与一个凹部13相接合，且两个叶片9相对于它们通过凹部13是彼此相对异相的，导致低能量消耗。叶片9的下边缘14(还已知为表面的末端)的形状在轴向方向上相应于叶轮座4的顶部表面11的形状。下边缘14与顶部表面之间的轴向距离应该小于1mm，以在叶片9的下边缘14与凹部13的切割边缘15之间很好地限定切割动作。优选地，该距离小于0.7mm，及更优选地小于0.5mm。同时，该距离应该大于0.1mm及优选地大于0.3mm。如果叶轮3和叶轮座4彼此接近，摩擦力或阻断力作用于叶轮3的叶片9上。邻近于轮毂8的叶片9的边缘为叶片9的前缘21(见图5)。优选地，叶片9的前缘21改变成为在锐利边缘处的叶片9的下边缘14。前缘21在所示的实施例中直接安置于叶轮座4的开口通道10的上面，且叶片9的下边缘14直接安置于叶轮座4的顶部表面11的上面。
公知的问题是，具有长纤维的固体物质易于在叶轮3的叶片9的中造成缠结，并缠绕在叶轮3的轮毂8的周围。为了确保不会阻塞泵抽机1，提供朝向凹部13引导固体物质的机构。引导机构包括至少一个引导销18，自叶轮座4的顶部表面11延伸，更确切地，自面向开口通道10的部分顶部表面11延伸。引导销18通常在叶轮座4的径向方向上延伸，并位于叶轮3的下面，且呈现上表面19，其自邻近叶轮3的叶片9的最里面部分的位置朝向叶轮座4的顶部表面11延伸。更确切地，引导销18的上表面19的最里面部分位于自叶轮3的中心与叶轮3的叶片9的最里面部分大约相同的径向距离。优选地，引导销18的上表面19在自叶轮座4的顶部表面11的一段距离处终止。如果引导销18的上表面19应该一直到达叶轮座4的顶部表面11，其会朝向仅一个凹部13引导所有的阻塞物质，仅会加剧泵抽机1的阻塞，其然后可能完全堵塞。引导销18的上表面19与叶片9的前缘21之间的轴向距离可以小于1mm。
另外，引导机构还包括至少一个凸部20，自叶轮座4的顶部表面11延伸，更确切地，自顶部表面11面向开口通道10的部分延伸。凸部20位于叶轮3的下面。凸部20与叶片9的前缘21之间的轴向距离应该小于1mm。优选地，凸部20终止于引导销18的上表面19的径向外侧。由于引导销18的上表面19径向终止于凸部20的内侧，沿面向开口通道10的上表面11大约均等地扩散固体物质，且各个凸部20仅将部分固体物质引导至相应的凹部13。凸部20邻近叶轮3安置，并在叶轮3的旋转方向上，在相互作用的凹部13之后。在叶轮3旋转时，如果长纤维易于在轮毂的周围缠绕，引导销18的上表面19朝向凸部20及凹部13对纤维施加向外的作用力。因此，通过凸部20抓取固体物质，并将固体物质向外作用进入邻近的凹部13，用于在叶片9的下边缘14与凹部13的切割边缘15之间的连续切割。
而且，应该指出，在一方面，引导销18的上表面19与叶片9的前缘21之间的优选的轴向距离、及在另一方面，凸部20与叶片9的前缘21之间的优选轴向距离应该与上面描述的叶轮座4的上表面11与叶片9的下边缘14之间的轴向距离相同。而且，引导销18的上表面19及凸部20相应于叶轮3的叶片9的前缘21，并邻近叶轮3的叶片9的前缘21定位。
最后，应该指出凹部13、凹槽12及凸部20的最优选数量均为五个。而且，泵抽机1应该优选地仅包括一个引导销18。否则开口通道10会被阻碍，其会反过来影响泵抽机1的功能。
本发明切实可行的修改
本发明不仅限于描述于上面及示于附图中的实施例。因此，泵抽机，或更确切地，叶轮座可以在所附权利要求的范围内以所有各种方法进行改动。
应该指出，叶片的数量应该不同于，优选地大于凹槽的数量，且如果叶片的数量是偶数，凹槽的数量应该为奇数。否则可能出现干扰。例如，如果叶轮具有两个叶片，凹槽的数量应该为三个或五个。
而且，该叶轮不必悬挂于如前所提及的驱动轴中。或者，叶轮可以以另一种适当的方法，例如，通过轴承等而浮于叶轮座之上。

Claims (13)

1.一种泵抽机，用于抽吸包括固体物质的污染液体，所述泵抽机包括泵抽机壳体(2)，所述泵抽机壳体(2)设有具有至少一个叶片(9)的可旋转的叶轮(3)和叶轮座(4)，所述叶轮座(4)在其顶部表面(11)中呈现有至少一个凹部(13)，所述顶部表面为所述叶轮座(4)在操作期间面对液体的整个表面，在所述叶轮(3)相对所述叶轮座(4)旋转时，在所述凹部(13)的切割边缘(15)与所述叶片(9)的下边缘(14)之间发生剪切/切割动作，其特征在于：所述泵抽机(1)还包括用于将所述固体物质朝向所述凹部(13)引导的机构，所述引导机构包括至少一个引导销(18)及至少一个凸部(20)，所述引导销(18)在叶轮座(4)的径向方向上延伸，并位于叶轮(3)的下面，且呈现上表面(19)，所述引导销(18)的上表面(19)从邻近所述叶轮(3)的叶片(9)的最里面部分的位置朝向所述叶轮座(4)的顶部表面(11)延伸，且所述凸部(20)自所述叶轮座(4)的顶部表面(11)突出，其中，所述凹部(13)的主切割边缘(17)位于与中心设置的开口通道(10)径向间隔的位置，且与所述叶轮(3)的旋转方向相平行，以便当所述叶片(9)的所述下边缘(14)将通过所述主切割边缘(17)时减小剪切/切割力。
2.如权利要求1所述的泵抽机，其特征在于：所述叶片(9)以螺旋形状自所述叶轮(3)的中心延伸至其外围，所述叶片(9)的下边缘(14)直接安置于所述叶轮座(4)的顶部表面(11)的上面。
3.如权利要求1或2所述的泵抽机，其特征在于：所述叶轮座(4)在其顶部表面(11)中呈现至少一个凹槽(12)，所述凹槽(12)自所述叶轮座(4)内的中心设置的开口通道(10)延伸至其外围。
4.如权得要求3所述的泵抽机，其特征在于：所述凹槽(12)以螺旋形状在与所述叶片(9)的螺旋形状相对的方向上延伸。
5.如权利要求1或2所述的泵抽机，其特征在于：所述凹部(13)相邻于所述叶轮座(4)的中心设置的开口通道(10)而定位，并朝向所述 叶轮座(4)的中心设置的开口通道(10)而开口。
6.如权利要求1或2所述的泵抽机，其特征在于：所述引导销(18)的所述上表面(19)在离所述叶轮座(4)的所述顶部表面(11)的一段距离处终止。
7.如权利要求1所述的泵抽机，其特征在于：所述凸部(20)径向终止于所述引导销(18)的所述上表面(19)的外侧。
8.如权利要求1或2所述的泵抽机，其特征在于：所述至少一个凸部(20)相邻于所述叶轮(3)、并在所述叶轮(3)的旋转方向上、在所述至少一个凹部(13)之后定位。
9.如权利要求1或2所述的泵抽机，其特征在于：所述引导销(18)和所述凸部(20)设置在所述叶轮(3)之下的中心设置的开口通道(10)之中。
10.如权利要求1或2所述的泵抽机，其特征在于：所述引导销(18)的所述上表面(19)和所述凸部(20)邻近于所述叶轮(3)的所述叶片(9)的前缘(21)而定位。
11.如权利要求2所述的泵抽机，其特征在于：所述叶轮(3)的所述叶片(9)的所述下边缘(14)与所述叶轮座(4)的所述顶部表面(11)之间的轴向距离、所述叶片(9)的前缘(21)与所述引导销(18)的所述上表面(19)之间的轴向距离、及所述叶片(9)的前缘(21)与所述凸部(20)之间的轴向距离小于1mm。
12.如权利要求11所述的泵抽机，其特征在于：所述距离小于0.5mm。
13.如权利要求1或2所述的泵抽机，其特征在于：所述叶轮座(4)由可松开地连接至所述泵抽机壳体(2)上的衬垫(5)构成。 
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