CN101248279B - 空气扩散器，叶轮及把空气扩散器安装到叶轮上的方法 - Google Patents

空气扩散器，叶轮及把空气扩散器安装到叶轮上的方法 Download PDF

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Abstract

一种用于离心泵叶轮的空气扩散器系统，其具有至少一个通道(36)，所述通道带有穿过叶轮(12)后侧(14)的第一开口(40)和穿过叶轮(12)前侧(38)的第二开口(42)。管(44)与各通道(36)相联，并从叶轮(12)后侧(14)延伸。管端(48)朝叶轮(12)的旋转方向(46)定向。

Description

空气扩散器，叶轮及把空气扩散器安装到叶轮上的方法
技术领域
概括来说，本发明涉及工业泵，更具体地、但不排外地涉及诸如泥浆类型端吸离心泵的离心泵。更具体地说，本发明涉及适用于这种泵的空气扩散器系统。
背景技术
离心泵用于各种工业以泵送流体。泥浆类型离心泵用于处理包含固体材料的流体。离心泵一般包括泵壳体，驱动轴贯穿所述泵壳体，以使壳体内部的叶轮旋转。一密封机构在驱动轴从泵壳体中露出以附着到叶轮上的地方附近区域环绕驱动轴。密封机构用来密封泵壳体，以防止流体从驱动轴周围泄漏出泵壳体。
在某些应用中，被泵处理的流体或泥浆可能包含或多或少的空气，这些空气自然集中在密封件上，并且随时间集聚起来。例如，离心泵在很大程度上被用于烟道气体除硫(FGD)工序，以从烟道气体去除硫，从而减少酸雨的发生。烟道气体在大的罐子或容器中通过迫使烟道气体经过与水混合以形成泥浆的微细石灰石颗粒的喷淋进行净化。离心泵使石灰石泥浆从罐子或容器的底部循环到位于罐子或容器的顶部的成排喷雾器。烟道气体在罐子底部附近进入，并从罐子顶部排出。
通常在容器的底部或底部附近迫使空气进入泥浆中，以推动泥浆内部的石灰石颗粒和烟道气体内部的硫颗粒的化学反应。并且使用搅拌器循环并混合泥浆与空气。离心泵通常具有高流速能力，其从罐子底部接收泥浆进料。因此，进入泵的进料泥浆中具有大量的空气。
泥浆中的空气导致离心泵出现各种各样的问题。例如，较高的含气量会减少泵产生的密度和压力，尤其是在空气占3到5百分比或更高体积比的情况下。另外，空气密度比水低，其在靠近静止泵壳壳体的旋转叶轮附近或背部收集在泵轴(即驱动轴)周围，在那里，设置有机械密封。
通常被用于离心泵的机械密封一般包括两个相邻的密封构件，每个密封构件具有抵接在另一密封构件的平表面的平表面。其中一个密封构件与泵轴和叶轮一起旋转，而另一个密封构件是不动的。所以，一个密封面是运动的，而另一个密封面是不动的。相邻密封面通过弹簧以及泵运行时的内部压力保持紧密接触。对密封可靠性来说，关键的是要在密封面之间保持薄的流体薄膜，以便润滑和冷却。
密封构件由很硬的材料制成，例如碳化硅，这样，来自泥浆的颗粒物质的渗入在正常情况下不会使密封面产生任何显著磨损。但是，当要处理的泥浆中存在较高体积的空气时，空气会渗入密封面之间，排出液体薄膜，导致在密封面之间形成干点。因而，在缺少润滑的情况下，相邻表面开始在干条件下操作或运转，摩擦增大，伴随而来的是密封内部热量的增加。由此会在密封面上产生微裂缝和碎片，导致表面被磨圆，这样，更多的泥浆会渗入到密封面之间。随着更大的颗粒渗入到密封面之间，引发更大的磨损，最终密封机构开始泄漏和失效。
在工业中，泥浆中的空气可以导致密封机构的损坏，这是众所周知的。例如，已经提出，穿过叶轮的背部罩板形成孔(即，邻近泵壳体驱动侧的叶轮部分)，以允许高压流体循环返回到泵壳体的泵进入侧或低压吸入侧。从而用它接收一部分空气。但是，这些孔可能会变得被来自泥浆的碎屑或固体堵塞，或者流过孔的流量不足以去除空气，就可能得不到由这些孔带来的好处。
因而，在工业泵和处理带有较高体积空气的泥浆领域中，有利的是，提供一种用于从密封机构附近扩散或不断地去除空气的系统，以防止如前所述的密封的退化(degradation)，改善泵运行。
发明内容
依照本发明的一个方面，提供了一种用于离心泵叶轮的空气扩散器系统，所述叶轮适宜在正常旋转方向旋转，叶轮包括前表面和背部罩板，所述空气扩散器系统包括：通道，所述通道带有穿过叶轮背部罩板的第一开口和穿过叶轮前表面的第二开口；和位于所述通道的所述第一开口处的导流器、导管或管，所述导流器、导管或管具有连接于所述通道的第一端和具有管开口的第二端，所述管开口配置成在叶轮的正常旋转方向定向。
优选地，管与叶轮是一体的。此外，在一种形式中，管开口是扩张的(flared)。
优选地，设置有多个通道和相联的管，这些通道间隔开，并相对于叶轮的旋转轴线而大体上绕叶轮成圆形布置。
管或各管可以为任何适合的形状，例如大体上L形或C形。各管可包括：一个臂，其具有连接于通道并远离罩板延伸的自由端；和另一个臂，其大体上沿着叶轮的正常旋转方向延伸。
按照本发明的另一个方面，提供了一种用于离心泵的叶轮，所述叶轮适宜在正常旋转方向旋转，其包括具有前表面与背部罩板的叶轮主体和如上所述的空气扩散器系统。
在一种形式中，叶轮主体包括轮毂和环绕所述轮毂的凹进部分，所述管或各个所述管设置在所述凹进部分内。在一种形式中，凹进部分内具有可定位材料，有助于将所述管或各个所述管保持在适当位置。
按照本发明的又一个方面，提供一种将空气扩散器系统安装到叶轮上的方法，所述叶轮包括前侧、背侧和至少一个通道，所述至少一个通道具有穿过所述背侧的第一开口和穿过所述前侧的第二开口，该方法包括将管安装到所述通道的第一开口的步骤，所述管配置有连接于所述通道的第一端和具有管开口的第二端，所述管开口布置成大体上面朝叶轮的正常旋转方向。
附图说明
在下文将参照附带的视图描述本发明的优选实施例，在这些视图中：
图1是包括具有依照本发明一个实施例的空气扩散器的叶轮的泵组件的示意性剖面侧视图；
图2是图1所示的叶轮的部分细节；
图3是叶轮的另一个视图；和
图4是叶轮的修改形式的视图。
具体实施方式
参照图1，显示了泵组件15，其包括其中具有腔27的泵壳体18、入口22和出口23。叶轮12设置在腔27内，其包括背侧14、前侧38和多个终止于孔眼20的刀片25。叶轮12进一步还包括背部罩板13、前部罩板17和轮毂26，轮毂26中具有用于接收驱动轴28的开口24，驱动轴28经由泵轴承组件31和齿轮箱(未显示)可操作地连接于驱动马达(未显示)。密封机构16提供了用于驱动轴28的密封。同样如图2所示，密封机构16包括旋转密封构件30和静止密封构件32，旋转密封构件30和静止密封构件32之间具有密封面34。
本发明的空气扩散器系统10详细显示在图2中，其描绘了从背侧14观察的叶轮12的一部分以及密封机构16的视图。叶轮12和密封机构16以局部截面显示。叶轮12位于泵壳体18内部，使叶轮12的孔眼20朝着泵的入口22定向。
密封机构16靠着或紧靠着叶轮12的轮毂26设置，并环绕驱动轴，以相对于泵处理的流体泥浆密封驱动轴和泵壳体18。密封机构16一般包括旋转密封构件30和静止密封构件32，各密封构件均具有彼此在密封面34处邻接并接触的密封面。
本发明的空气扩散器系统10包括多个通道36，所述多个通道36穿过叶轮12形成，并从背侧穿过背部罩板14延伸至叶轮12的前侧38。各通道36具有穿过背侧14的第一开40和穿过叶轮12的前侧38的第二开42。空气扩散器系统10还包括管44，所述管44从叶轮的背侧14向外延伸，并沿着叶轮12的旋转方向46定向。通道36紧靠轮毂26设置。
管44连接于穿过叶轮12形成的每个通道36的各个第一开口40，或者与之一体形成。管44提供了与各个通道36的第二开口42的流体连通。管44形成有扩张端48，扩张端48环绕至管44的开口50。运行时，随着叶轮12的旋转，流体从叶轮12的后面运行至叶轮12的轮毂26附近以及密封机构16附近的区域，正如前面所述。朝叶轮12的旋转方向46定向的管44的扩张端48收集(capture)渗入轮毂26附近区域的流体，并迫使流体通过管44的开口50进入通道36，并被排出至入口22处的叶轮12的低压吸入侧。通过这种方式去除流体，也可以去除或扩散轮毂26区域中的空气，以减少如前所述空气对密封机构16的有害影响。在替换实施例中，管可以具有更大直径，但没有如前所述的扩张端。
图3和图4示出了管44相对于轮毂26的位置与方向。
本发明的空气扩散器系统10由穿过叶轮12的第一形成通道26构成，如图所示。通道26可以在铸造叶轮12期间形成，或者也可以通过机加工形成。然后通过将管44的第一端52放入通道36的第一开口40内，使优选由非常坚固的耐腐蚀材料、例如不锈钢制成的管44插入通道36中。管44设置成使管44的扩张端50正好位于轮毂26的端面54下方，如图3和图4所示。管44的扩张端48紧靠轮毂26的圆周壁设置。通过例如向环绕轮毂26的凹进部分56(如图3所示)内浇灌流体例如聚氨酯，直到正好在管44的扩张端48下方的深度，将管44保持在适当位置。将管保持在适当位置并保护管免受磨损的另一个方法是通过利用可铸造的磨损合成物。也可以使用将管44固定在各个通道内适当位置以及适当放置、适当定向的其它手段。
本发明的空气扩散器系统可以结合到新铸造的叶轮中，或者改装到已有泵的已有叶轮中。应该明白，本发明可以广泛应用于其中被泵送的流体中存在的空气可能导致机械密封″无润滑运行″的所有泵。
最后，应当理解，各种改变、改进和/或添加都可以结合到部件的各种构造和配置中，这些都不会背离本发明的精神或范围。

Claims (17)

1.一种用于离心泵叶轮的空气扩散器系统，所述叶轮适宜在正常旋转方向旋转，其包括前侧和背侧，所述空气扩散器系统包括：
至少一个通道，其具有穿过所述背侧的第一开口和穿过叶轮的所述前侧的第二开口；和
与通道或各个通道相联的管，所述管位于所述通道的所述第一开口处，所述管具有连接于所述通道的第一端和具有管开口的第二端，所述管开口配置成大体上在叶轮的正常旋转方向上定向。
2.如权利要求1所述的空气扩散器系统，其中，所述管与叶轮是一体的。
3.如权利要求1或2所述的空气扩散器系统，其中，所述管开口是扩张的。
4.如权利要求1或2所述的空气扩散器系统，其中，设置有多个通道和相联的管，所述通道间隔开，并相对于叶轮的旋转轴线而大体上绕叶轮成圆形布置。
5.如权利要求1或2所述的空气扩散器系统，其中，管或各个管包括：一个臂，其具有连接于通道并远离罩板延伸的自由端；和另一个臂，其大体上沿着叶轮的正常旋转方向延伸，两个臂之间的接头是弯曲的，以便具有较平稳的流体流动。
6.如权利要求5所述的空气扩散器系统，其中，所述管或各个所述管大体上为L形。
7.如权利要求5所述的空气扩散器系统，其中，所述管或各个所述管大体上为C形。
8.一种用于离心泵的叶轮，所述叶轮适宜在正常旋转方向旋转，其包括具有前侧与背侧的叶轮主体和空气扩散器系统，所述空气扩散器系统包括：通道，其具有穿过所述背侧的第一开口和穿过叶轮的所述前侧的第二开口；和位于所述通道的所述第一开口中的管，所述管具有连接于所述通道的第一端和具有管开口的第二端，所述管开口配置成在叶轮的正常旋转方向上定向。
9.如权利要求8所述的叶轮，其中，所述管与叶轮是一体的。
10.如权利要求8或9所述的叶轮，其中，所述管开口是扩张的。
11.如权利要求8或9所述的叶轮，其中，设置有多个通道和相联的管，所述通道间隔开，并相对于叶轮的旋转轴线而大体上绕叶轮成圆形布置。
12.如权利要求8或9所述的叶轮，其中，管或各个管包括：一个臂，其具有连接于通道并远离罩板延伸的自由端；和另一个臂，其大体上沿着叶轮的正常旋转方向延伸，两个臂之间的接头是弯曲的，以便具有较平稳的流体流动。
13.如权利要求12所述的叶轮，其中，所述管或各个所述管大体上为L形。
14.如权利要求12所述的叶轮，其中，所述管或各个所述管大体上为C形。
15.如前述权利要求12所述的叶轮，其中，叶轮主体包括轮毂和环绕所述轮毂的凹进部分，各个所述管设置在所述凹进部分内。
16.如权利要求15所述的叶轮，其中，所述凹进部分内具有可定位材料，有助于将各个所述管保持在适当位置。
17.一种将空气扩散器系统安装到叶轮上的方法，所述叶轮包括前侧、背侧和至少一个通道，所述至少一个通道具有穿过所述背侧的第一开口和穿过所述前侧的第二开口，该方法包括将管安装到所述通道的第一开口的步骤，所述管配置有连接于所述通道的第一端和具有管开口的第二端，所述管开口布置成大体上面朝叶轮的正常旋转方向。
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