CN101201055B - 离心泵及其应用 - Google Patents

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Abstract

离心泵包括：具有轴向入口的螺旋形泵壳和相切地连接到泵壳的圆周壁的喷管形出口。转子连接到泵壳能绕轴向轴旋转。转子包括：中心轮毂；固定至轮毂的轴罩；连接成与轴罩轴向间隔的吸入罩，其具有与泵壳的轴向入口对准的轴向供给口；多个固定在两罩之间且每一个在径向外端和径向内端之间横向于旋转中心线延伸的转子叶片。转子具有最大外径DW，罩限定转子宽度BW。转子的轴向供给口具有吸入直径DZ，转子叶片限定相当于可被导入到两个相邻的转子叶片之间的最大球形直径的球形直径Bol。球形直径Bol与吸入直径DZ之间比值大于0.43。转子宽度BW与吸入直径DZ之间比值大于0.43。转子外径DW与吸入直径DZ之间比值在2.3和2.5之间。这些值提供具有特殊水力设计的离心泵。

Description

离心泵及其应用
技术领域
本发明涉及一种离心泵，尤其是用于泵送可能包括石头和/或石块等物质的混合物的离心泵，其包括：
-螺旋形泵壳，其具有轴向入口和切向地连接到泵壳的周壁上的喷管形出口，
-连接到泵壳从而能绕轴向旋转轴A旋转的转子，该转子具有中心轮毂；固定到轮毂上的轴罩；被连接成与轴罩轴向间隔的吸入罩，该吸入罩具有与泵壳的轴向入口对准的轴向供给口；以及多个转子叶片，所述转子叶片固定在罩之间，并且每一个转子叶片在径向外端和径向内端之间大致横向于旋转轴延伸，该转子具有最大外径DW，该罩限定了在轴罩和吸入罩的相对表面之间延伸的转子宽度BW，转子的轴向供给口具有吸入直径DZ，该转子叶片限定了对应于能够导入到两个相邻的转子叶片之间的最大球形直径的球形直径。
背景技术
这种类型的离心泵是公知的。运行过程中，转子绕轴向旋转轴旋转。在转子叶片之间，在离心力的作用下迫使要泵送的物质径向向外进入泵壳内。所述物质随后向着泵壳的切向出口喷管被带入泵壳的圆周方向。切向出口的内壁和泵壳的圆周壁的内侧之间的连接，限定了公知的分水角(cutwater)。离开转子后被带入壳体的圆周方向的泵送物质大部分都从壳体的切向出口流出。少量带出的物质再循环，也就是说，沿着分水角流回泵壳。
所述离心泵可以用于挖泥作业。如果将该离心泵设置在挖泥船，例如，切吸式挖泥船的甲板上，该离心泵能从海底吸入可能包括石头和/或鹅卵石等物质的松散混合物。要做到这一点，泵必需具有足够的吸入能力。所述的可能包括石头和/或鹅卵石等物质的混合物，随后流过离心泵。为防止阻塞，所述石头和/或鹅卵石必需能够从泵通过。具有较少叶片的宽泵(wide pump)适于该目的。但是，加宽泵和减少叶片数量，将对吸入特性产生不利影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的离心泵。
根据本发明，该目的是这样实现的：球形直径Bol与吸入直径DZ之间的比值大于0.43，并且转子的宽度BW与吸入直径DZ之间的比值大于0.43，以及转子的外径DW与吸入直径DZ之间的比值在2.3和2.5之间。
作为这些设计参数的结果，根据本发明的离心泵将具有特殊的水力结构。该泵与具有同等吸入直径的现有的泵相比，具有更大的球形通道和更优的吸入特性。因此，根据本发明的离心泵适于输送非常粗质的材料，发生阻塞的可能性也达到最小。
根据本发明，球形直径Bol与吸入直径DZ之间的比值可以设为约0.5。优选地，转子的宽度BW与吸入直径DZ之间的比值约为0.5，而转子的外径DW与吸入直径DZ之间的比值约为2.4。这些数值在经过大量试验后发现是特别有益的。
在根据本发明的离心泵的一个实施例中，泵壳的喷管形出口包括具有喉部直径DK的最窄通道，喷管形出口的喉部直径DK与吸入直径DZ之间的比值在0.5和0.7之间。所述的喷管形出口的喉部直径DK与吸入直径DZ之间的比值为，例如，约0.68。
喷管形出口可以在其首端限定压力直径DP，压力直径DP与吸入直径DZ之间的比值大于0.7或0.75。
本发明还涉及上述离心泵的应用。泵的比转速(specificrotational speed)Ns由以下等式确定：
N s = n Q H 3 / 4
其中，n是以每秒钟转数表示的转子转速，Q是m3/s表示的流量，H是以kPa表示的泵的压差。当使用本发明的离心泵时，泵的比转速在，例如，0.05和0.12之间。举例来说，如果转子转速为302转每秒，流量为4.4m3/s，压差为610kPa，则比转速为0.086。
附图说明
现在参照附图中图解说明的实施例对本发明进行更详细的描述，其中：
图1是根据本发明的离心泵的前剖视图；以及
图2是沿着图1的Ⅱ-Ⅱ线剖开的侧剖视图。
具体实施方式
在图1和2中，根据本发明的离心泵整体上由附图标记1表示。离心泵1包括形如涡壳(螺旋形壳体)的泵壳2。泵壳2具有圆周壁3和相切地连接到泵壳2的圆周壁3的喷管形出口5。切向出口5的内壁和泵壳2的圆周壁3的内表面之间的连接，限定了公知的分水角(cutwater)4。泵壳2具有轴向入口6。
转子7连接到泵壳2，使其能绕轴向旋转轴A旋转。转子7具有能够固定到驱动轴(未示出)上的中心轮毂9。轴罩11从中心轮毂9延伸。轴罩11形成用于限定转子7内的流动的第一壁面。转子具有与轴罩11轴向间隔设置的吸入罩12，吸入罩12形成用于限定转子7内的流动的第二壁面。吸入罩12具有与泵壳2的轴向入口对准的轴向供给口14。
多个转子叶片15固定在罩11、12之间。在该图解说明的实施例中，转子7包括三个转子叶片15。每一转子叶片15径向延伸到旋转轴A处。每一转子叶片15包括径向内端18和径向外端17。在转子7的径向外端17和泵壳2的圆周壁3的内表面之间具有圆周通道19。该圆周通道19的通道表面积在从分水角4到出口5的圆周方向上稍微有些增加。
离心泵1的特征尺寸在图1和2中标出。这些特征尺寸在很大程度上决定了泵的特性。该转子具有由罩11、12的径向外部边界限定的最大外径DW。转子7具有在轴罩11和吸入罩12的相对表面之间延伸的宽度BW。转子7的轴向供给口14限定吸入直径DZ。入口管可连接到泵壳2的轴向入口16上。离心泵1还具有公知的球形通道，其由能够从转子叶片之间通过的最大球形的直径限定。
图1中还示出了由泵壳2的喷管形出口5的最窄通道限定的喉部直径DK。所述最窄通道位于接近分水角4处。喷管形出口5还具有位于其顶端的压力直径(press diameter)DP。平行于出口5的中心线B、在分水角4和旋转轴A的平面之间延伸的距离，由参数T表示。圆周通道19在分水角4处的厚度在图1中由V表示。
根据本发明，离心泵1的特征尺寸以这种方式互相匹配，即，球形直径Bol与吸入直径DZ之间的比值大于0.43，转子的宽度BW与吸入直径DZ之间的比值大于0.43，以及转子的外径DW与吸入直径DZ之间的比值在2.3和2.5之间。特别地，球形直径Bol与吸入直径DZ之间的比值以及转子的宽度BW与吸入直径DZ之间的比值均约为0.5，而转子的外径DW与吸入直径DZ之间的比值约为2.4。
此外，喷管形出口的喉部直径DK与吸入直径DZ之间的比值在0.5和0.7之间-在该图解说明的实施例中，约为0.68。压力直径DP与吸入直径DZ之间的比值在这种情况下大于0.75。根据本发明，V/DZ值优选大于0.285-例如，为0.3。另外，如果T/DZ值大于0.9也是有利的。例如间距T几乎与吸入直径DZ一样大。特别地，根据该图解说明的实施例，离心泵1的特征尺寸为：
  参数   DW   BW   DZ   DP   DK   V   T   Bol
  尺寸(mm)   2640   550   1100   850   750   330   1095   550
显然，这些数值只是用于示例。这些数值在所有实例中不是仅由吸入直径DZ决定的，而是可以互不相同。
作为上述特征参数值的结果，离心泵1具有特别适于泵送包括石头和/或鹅卵石的挖泥混合物的水力设计。与现有的泵相比，相对较大的石头和/或鹅卵石可以从离心泵1通过，因此发生阻塞的可能性减小。同时，离心泵1的特殊的水力设计确保其吸入性能足够大，而能够从海底吸起石头和/或鹅卵石等物。

Claims (10)

1.一种离心泵(1)，其包括：
-螺旋形泵壳(2)，其具有轴向入口(6)和切向地连接到泵壳(2)的周壁(3)上的喷管形出口(5)，
-连接到泵壳(2)从而能绕轴向旋转轴(A)旋转的转子(7)，该转子(7)具有中心轮毂(9)；固定到轮毂(9)上的轴罩(11)；被连接成与轴罩(11)轴向间隔的吸入罩(12)，该吸入罩(12)具有与泵壳(2)的轴向入口(6)对准的轴向供给口(14)；以及多个转子叶片(15)，所述转子叶片(15)固定在轴罩(11)和吸入罩(12)之间，并且每一个转子叶片(15)在径向外端(17)和径向内端(18)之间大致横向于旋转轴A延伸，该转子(7)具有最大外径DW，该轴罩(11)和吸入罩(12)限定了在轴罩(11)和吸入罩(12)的相对表面之间延伸的转子(7)宽度BW，转子(7)的轴向供给口(14)具有吸入直径DZ，该转子叶片(15)限定了球形直径Bol，所述球形直径Bol对应于能够导入到两个相邻的转子叶片(15)之间的最大球形直径，
其特征为：球形直径Bol与吸入直径DZ之间的比值大于0.43，转子(7)的宽度BW与吸入直径DZ之间的比值大于0.43，以及转子(7)的外径DW与吸入直径DZ之间的比值在2.3和2.5之间。
2.根据权利要求1所述的离心泵，其特征为：球形直径Bol与吸入直径DZ之间的比值约为0.5。
3.根据权利要求1或2所述的离心泵，其特征为：转子(7)的宽度BW与吸入直径DZ之间的比值约为0.5。
4.根据权利要求1或2所述的离心泵，其特征为：转子(7)的外径DW与吸入直径DZ之间的比值约为2.4。
5.根据权利要求1或2所述的离心泵，其特征为：泵壳(2)的喷管形出口(5)包括具有喉部直径DK的最窄通道，其中，喷管形出口(5)的喉部直径DK与吸入直径DZ之间的比值在0.5和0.7之间。
6.根据权利要求5所述的离心泵，其特征为：喷管形出口(5)的喉部直径DK与吸入直径DZ之间的比值约为0.68。
7.根据权利要求1、2或6中任一项所述的离心泵，其特征为：喷管形出口(5)在其首端限定压力直径DP，其中，压力直径DP与吸入直径DZ之间的比值大于0.7。
8.根据权利要求7所述的离心泵，其特征为：压力直径DP与吸入直径DZ之间的比值大于0.75。
9.根据权利要求1或2所述的离心泵，其中，所述离心泵用于泵送包括石头和/或石块的物质的混合物。
10.根据以上任一权利要求所述的离心泵(1)的应用。
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