CN101432527A

CN101432527A - 离心泵叶轮

Info

Publication number: CN101432527A
Application number: CNA2007800147907A
Authority: CN
Inventors: 哈桑·侯赛因·布达伊哲
Original assignee: IHC Holland lE BV
Current assignee: IHC Holland lE BV
Priority date: 2006-04-25
Filing date: 2007-04-25
Publication date: 2009-05-13
Also published as: EP2010787A1; WO2007123406A1; NL1031687C2

Abstract

一种离心泵，包括壳体以及布置为能围绕壳体内的轴向旋转轴线旋转的转子。转子设有至少两个转子叶片，该至少两个转子叶片中的每个大体上径向地相对于旋转轴线在径向外端和径向内端之间延伸。至少两个转子叶片的外端处于距旋转轴线的不同径向距离处。

Description

离心泵叶轮

技术领域

本发明涉及一种离心泵，该离心泵包括壳体和转子，该转子布置为能围绕壳体内的轴向旋转轴线旋转，该转子提供有至少两个转子叶片，该至少两个转子叶片中的每个大体上径向地相对于旋转轴线在径向外端和径向内端之间延伸。

背景技术

此类型的离心泵是已知的。此离心泵的壳体具有轴向入口和切向出口。转子提供有相对于壳体的轴向入口对齐的轴向供给部或吸入部，以及径向排出部。转子叶片在径向内端和径向外端之间延伸。径向排出部位于转子叶片的外端之间。

在运行中，转子围绕轴向的旋转轴线旋转。在转子叶片之间，由于离心力而迫使待泵送的质量径向向外。泵送的质量通过转子的径向排出部流入壳体内。因此，此质量在壳体的圆周方向上被携带到壳体的切向出口。

壳体具有其内布置了切向出口的圆周壁。在切向出口的内壁和壳体的圆周壁的内侧之间的过渡部确定了所谓的分水角(cutwater)。从转子的径向排出部在壳体的圆周方向上被携带的泵送质量很大程度上流出壳体的切向出口。小量的携带的质量再循环到壳体内，换言之通过分水角流回到壳体内。

当转子叶片旋转时，在靠近分水角处造成了脉动压力。当转子叶片移动通过壳体的分水角时，在分水角处的局部压力最初增加到直至最大值。总之，促使被泵送的质量处在相互面对的移动的转子叶片表面和分水角之间。在此转子叶片已通过分水角之后不久，此局部压力降低。以此方式，转子叶片向分水角施加脉动力。

为保证泵动作，转子叶片的外端处于距旋转轴线最小距离处。此最小距离确定了脉动压力的幅值。

另外，泵送系统包括离心泵、被泵送的物质以及可能在泵的抽吸和输送侧处的一部分管路系统，该泵送系统具有取决于多个变量的固有频率。这些变量例如包括被泵送的质量的密度和/或管路系统的构造。取决于这些变量，由于转子叶片导致的压力峰值与系统的固有频率结合可能导致泵或与之连接的管路系统的部件的不希望的振动。此问题能够特别地在泵送疏浚污物时发生。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种更不易受到不希望的振动的离心泵。

根据本发明，此目的通过使至少两个转子叶片的外端处于距旋转轴线的不同径向距离处来实现。其结果是，这些转子叶片在壳体的分水角处产生了不同的压力峰值。泵送系统因此将不受到每个转子叶片以发生的最大压力的冲击。在每转中，除最大压力外，也将发生一个压力，该压力相对于最大压力较低且对应于一个或多个径向向内交错的转子叶片。这使得离心泵更不易受到不希望的振动。

在本发明的一个实施例中，至少两个转子叶片的长度相互不同。通过改变转子叶片的长度，可以有效地克服离心泵或与之连接的管路系统的不希望的振动。

优选的是转子包括至少三个转子叶片，每个转子叶片的内端处于距旋转轴线相同的径向距离处，且每个转子叶片的长度与在圆周方向上邻近所述的转子叶片的两个转子叶片的长度不同。在用于转子的供给部的普通的流动设计中，转子叶片的内端在每个情况中处于距旋转轴线相同的径向距离处。通过改变转子叶片的长度，根据本发明的转子叶片的外端处于距此旋转轴线不同的径向距离处。其结果是，能够实现相关的压力峰值的降低而不修改根据本发明的转子的供给部的流动设计。根据本发明的转子的供给部的流动特性仍被维持。

例如，转子可以包括至少五个转子叶片，至少三个转子叶片的外端在每个情况中位于转子叶片中的至少一个的外端的径向内侧。在本发明的此实施例中，转子叶片的至少一个形成了外部转子叶片，换言之，形成了相对于旋转轴线径向向外延伸最远的转子叶片。其他转子叶片的外端处于距旋转轴线较小的径向距离处。最外端的转子叶片则产生了最大压力，而与其他转子叶片相关的压力峰值低于最大压力。

在本发明的此构造中，也可以使得转子具有数个最外的转子叶片。例如，具有五个转子叶片的转子具有两个最外的转子叶片，其结果是每转中两次达到最大压力且三次达到相对地低的压力峰值。在此情况中，由于共振而导致的不希望的振动的风险保持被限制。

根据本发明，离心泵的转子叶片的个数和离心泵的最外的转子叶片的个数可以变化。转子叶片的外端到旋转轴线的距离的差异程度也取决于使用。

根据本发明，优选的是转子相对于旋转轴线被平衡。因此，转子在壳体中旋转时将不失去平衡。这能够以多种方式实现，例如通过将转子叶片合适地分布在圆周上，和/或局部地铣削和/或增加转子的重量。

根据本发明，转子可以设置有限定旋转轴线的毂、连接到毂的第一壁，以及布置在距所述第一壁的轴向距离处的第二壁，其中转子叶片布置在所述壁之间，其中径向排出部在所述壁之间形成，且其中轴向供给部布置在第二壁内。在壁之间且在每个情况中在两个邻近的转子叶片之间，在每个情况中形成一个流动通道。

根据本发明，可以使得每个转子叶片的径向内端位于转子的轴向供给部的内侧。其结果是，待泵送的质量受到供给部内的合适的抽吸力。抽吸动作由于存在于转子叶片之间的降低的压力导致。此降低的压力通过被促使离开的被泵送质量导致。

为降低进一步发生的不希望的振动的风险，根据本发明，优选的是使得转子叶片在圆周方向上相互之间以不规则的距离布置。对于已知的转子，转子叶片在转子的圆周上均匀地分布。其结果是泵送的质量在分水角位置处受到在固定频率下的大体上径向的反压力。转子叶片的此冲击频率等于旋转频率与转子叶片数的乘积。如果转子叶片的冲击频率大体上对应于系统的固有频率，则这可能导致泵或与之连接的管路系统的部件的不希望的振动。然而，根据本发明的此实施例，因为在所述的转子叶片之间的不规则距离，所以在移动通过泵的切向出口、特别是通过其分水角的相继的转子叶片之间的时间是可变的。因此，泵送系统仅在旋转频率下受到冲击，这降低了发生共振的风险。

如果转子叶片在圆周方向上以相互不规则的距离布置，则在圆周方向上相互邻近的一对转子叶片之间的距离可以与在圆周方向上相互邻近的另一对转子叶片之间的距离不同。根据此发明，转子叶片在转子的圆周上不均匀地分布，使得转子的冲击频率大体上等于其旋转频率。如果转子叶片移动通过切向出口，特别是壳体的分水角，则在每个情况中直至随后的转子叶片移动通过此分水角时经历了不同的时间。根据本发明，很大程度上降低不希望的振动的风险。

在根据本发明的一个实施例中，转子包括至少三个转子叶片，且转子叶片对之间的角度在每个情况中不同。然而，根据本发明，转子可以包括不同个数的转子叶片，例如，四个、五个、六个、七个或更多的转子叶片。

本发明也涉及一种用于离心泵的转子，包括限定了轴向旋转轴线的毂、轴向供给部或吸入部、径向排出部以及至少两个转子叶片，该至少两个转子叶片的每个在径向外端和径向内端之间相对于旋转轴线大体上径向延伸。根据本发明，至少两个转子叶片的外端处于距旋转轴线不同的径向距离处。

在根据本发明的转子的优选实施例中，转子叶片在圆周方向上相互以不规则距离布置。

附图说明

将参考在附图中图示的典型实施例更详细地解释本发明，其中各图为：

图1示出了根据本发明的离心泵的截面视图；

图2示出了图1中沿线II的前视图，特别是以截面示出。

具体实施方式

根据本发明的离心泵整体上通过参考数字1标记。离心泵1包括壳体2，壳体2是螺旋形形状的(见图2)。泵壳体2包括轴向入口6和切向出口7。切向出口7相对于壳体2横向定位。在此典型的实施例中，切向出口7设计为喷嘴。此外，提供了转子3，转子3布置为能围绕壳体2内的轴向旋转轴线5旋转。壳体2内的轴向入口6相对于转子3中心地布置。

转子3通常由单一的模制件形成。转子3包括毂27，在毂27内能够容纳安装在壳体2外部的轴(未示出)。毂27确定了转子3的旋转轴线5。转子3进一步具有第一壁或轴罩30。第一壁30连接到毂27。在距此第一壁30的一个轴向距离处，有第二壁或抽吸罩31。转子3进一步包括数个转子叶片14，转子叶片14紧固在所述壁30、31之间。在此典型的实施例中，示出了五个转子叶片14(见图2)。具有弯曲形状的转子叶片14相对于旋转轴线5大体上径向地延伸。

转子叶片14的每个具有径向内端16和径向外端17。此外，每个转子叶片14具有内表面20和外表面21。在每个情况中，分别在两个邻近的转子叶片14的内表面20和外表面21和壁30、31之间形成了一个流动通道33。流动通道33相对于旋转轴线5大体上径向延伸。

轴向供给部或吸入部9和径向排出部11设置在转子3内。轴向供给部9位于第二壁31内。轴向供给部9相对于壳体2的轴向入口6对齐，换言之，待泵送的质量能够通过壳体2的轴向入口6流到转子3的轴向供给部9内。径向出口11位于壁30、31之间。

在切向出口7的内壁和壳体2的圆周壁的内侧之间的过渡部确定了所谓的分水角36。分水角36因此通过出口7和泵壳体2的圆周壁之间的肘形连接形成。周向通道39形成在壳体2的圆周壁的内侧和转子3之间。周向通道39具有在圆周方向上从分水角36到排出部7略微增加的表面积(见图2)。

根据本发明的离心泵的动作如下。在运行期间，转子3在离心泵1的壳体2内侧在旋转方向上旋转，该旋转方向通过箭头A指示(见图2)。例如疏浚污物的待泵送流体通过壳体2的轴向入口6流入到离心泵1内。随后，流体流入到转子3的轴向供给部9内，然后旋转的转子叶片14在流体上施加力。这些力具有切向分量。在转子叶片的旋转期间，流体在切向方向上被促动且在其周围物上施加离心力。由于这些离心力，流体径向向外地流过流动通道33。流动通道33的每个通过两个邻近的转子叶片和壁30、31限定。

流体然后从径向排出部11流动。径向排出部11大体上被离心泵1的壳体2内的周向通道39包围。当被泵送的质量具有切向速度时，转子叶片14将流体带到壳体的出口7。在切向出口7的位置处，被携带的流体最大部分地流入切向出口7内，而被携带的流体的小部分再循环，换言之，通过分水角36，最后回到在图2中的右手侧上的周向通道39中。

当转子叶片14移动经过切向出口7和分水角36，压力周期地变化。如果转子叶片14远离分水角36，则在分水角36处局部地存在相对低的压力。当转子叶片14在出口7的方向上旋转时，在分水角36处的局部压力增加。当转子叶片14最靠近分水角36时，在此分水角36处的局部压力最大，该局部压力然后达到峰值。当转子叶片14移动经过分水角36时，压力降低，然后随后的转子叶片14再次导致压力增加。

对于已知的离心泵，每个转子叶片导致相同的压力峰值。如果每个转子叶片的压力峰值充分地大，则脉动压力的此压力峰值可能导致不希望的振动。根据本发明，这些不希望的振动的发生通过如下事实消除，即至少两个转子叶片14的外端17处于距旋转轴线5不同的径向距离处。

在图示的典型实施例中，当转子叶片14在最外左手侧和最外右手侧时，两个最外的转子叶片14具有距旋转轴线5的最大的径向距离，如在图2中示出。这些最外的转子叶片14保证了泵的动作，换言之，保证了泵的最大压力。

在这些最外的转子叶片14之间，分别存在两个径向向内错开的转子叶片14和单独的径向向内的错开的转子叶片14。单独的向内布置的转子叶片14和其他的两个转子叶片14的一个处于最外的转子叶片14距旋转轴线5的最大径向距离的大体上95％处。另外的转子叶片14处于距旋转轴线5的距离为最外的转子叶片14的此最大距离的大体上85％。例如，在旋转方向A上观察时，相继的尺寸为404mm，350mm，404mm，350mm和380mm。这些尺寸明显地取决于使用。

在此典型实施例中，转子叶片14的内端16布置在距旋转轴线5相同的距离处。当外端17处于距所述的旋转轴线5不同的距离处时，转子叶片14具有不同的长度。

在此典型实施例中，在转子3旋转期间仅两个最外的转子叶片14在分水角36处产生了最大压力。其他转子叶片14产生了低于所述最大压力的压力峰值。因此，每转仅两次达到最大压力，这明显地降低了不希望的振动的风险。

为消除另外的不希望的振动的产生，根据本发明的离心泵具有第二方面。

对于已知的离心泵，转子叶片在转子的圆周上均匀地分布，使得转子叶片在其旋转期间以固定的频率冲击在壳体的切向出口处，该固定的频率等于旋转频率与转子叶片的个数的乘积。此冲击频率可能接近泵送系统的固有频率。如果泵送系统已设计为用于泵送流体，即在此介质泵送期间共振的风险是最小的，则泵送不同的介质可能仍导致共振和不希望的振动的增加的风险。事实是，固有频率取决于被泵送的介质的密度。顺便提及地，固有频率也可能取决于另外的变量。

根据本发明的第二方面，不希望的振动的发生进一步通过如下事实消除，即转子叶片14相互之间以不规则的距离布置在圆周方向上(见图2)。在圆周方向上在相互邻近的一转子叶片对14之间的距离在每个情况中与在圆周方向上相互邻近的另外的转子叶片对14之间的距离不同。

在图示的具有五个转子叶片14的典型实施例中，邻近的转子叶片14之间的角度在每个情况中不同。例如，在旋转方向A上观察时这些角度相继地为72°，50°，94°，51°和92°。

由于转子叶片14在转子3的圆周上的此不规则分布，两个相继的转子叶片14经过切向出口7特别是其分水角36之间的所经历的时间在每个情况中不同。所述分水角36仅以旋转频率受到冲击，这显著地降低了冲击频率与泵送系统的固有频率相对应的风险。因此，更不容易发生共振和不希望的振动。

将清楚的是，转子3不应在其旋转时失去平衡。因此，转子叶片14在转子3的圆周上分布，其方式使得转子3相对于旋转轴线5平衡。另外，转子3可以包括凹陷和/或平衡重以保证转子在其旋转期间保持平衡。平衡是重要的以防止不希望的振动。

明显地，以上所述的实施例仅是例子。根据本发明的离心泵可以以多种方式设计。例如，转子叶片的个数、转子叶片的长度和/或转子叶片之间的各角度可以被修改。

本发明的第二方面，即通过将转子叶片14相互之间以不规则距离在圆周方向上布置而降低不希望的振动的风险具有独立的重要性。此第二方面是本申请人名下的专利申请的主题，该专利申请与本专利申请在相同的日期提交。

Claims

1.一种离心泵(1)，包括壳体(2)以及布置为能围绕所述壳体(2)内的轴向旋转轴线(5)旋转的转子(3)，所述转子(3)设有至少两个转子叶片(14)，所述至少两个转子叶片(14)中的每个转子叶片在径向的外端(17)和径向的内端(16)之间相对于所述旋转轴线(5)大体上径向地延伸，其特征在于，至少两个转子叶片(14)的所述外端(17)位于距所述旋转轴线(5)的不同径向距离处。

2.根据权利要求1所述的泵，其中至少两个转子叶片(14)的长度相互不同。

3.根据权利要求1或2所述的泵，其中所述转子(3)包括至少三个转子叶片(14)，且其中每个转子叶片(14)的所述内端(16)位于距所述旋转轴线(5)的相同径向距离处，且其中每个转子叶片(14)的长度与在圆周方向上邻近所述的转子叶片(14)的两个转子叶片(14)的长度不同。

4.根据前述权利要求的一项所述的泵，其中所述转子包括至少五个转子叶片(14)，且其中至少三个转子叶片(14)的所述外端(17)在每个情况中位于所述转子叶片(14)中的至少一个转子叶片的所述外端(17)的径向内侧。

5.根据前述权利要求的一项所述的泵，其中所述壳体(2)设有轴向入口(6)和切向出口(7)，其中所述转子(3)设有轴向供给部(9)和径向排出部(11)，所述轴向供给部(9)相对于所述壳体(2)的所述轴向入口(6)对齐。

6.根据前述权利要求的一项所述的离心泵，其中所述转子(3)相对于中心旋转轴线(5)被平衡。

7.根据前述权利要求的一项所述的泵，其中所述转子(3)设有限定了所述旋转轴线(5)的毂(27)、连接到所述毂(27)的第一壁(30)、以及布置在距所述第一壁(30)的一个轴向距离处的第二壁(31)，其中所述转子叶片(14)布置在所述壁(30、31)之间，其中所述径向排出部(11)在所述壁(30、31)之间形成，且其中所述轴向供给部(9)布置在所述第二壁(31)中。

8.根据前述权利要求的一项所述的泵，其中每个转子叶片(14)的所述内端(16)位于所述转子(3)的所述轴向供给部(9)的内侧。

9.根据前述权利要求的一项所述的泵，其中转子叶片(14)在圆周方向上相互之间以不规则的距离布置。

10.根据权利要求9所述的泵，其中在所述圆周方向上相互邻近的转子叶片对(14)之间的距离与在所述圆周方向上相互邻近的另一转子叶片对(14)之间的距离不同。

11.根据权利要求10所述的泵，其中所述转子包括两个或更多的转子叶片(14)，且其中所述转子叶片对(14)之间的角度在每个情况中不同。

12.一种用于离心泵(1)的转子(3)，包括限定所述转子(3)的轴向旋转轴线(5)的毂(27)，以及至少两个转子叶片(14)，所述至少两个转子叶片(14)中的每个转子叶片在径向的外端(17)和径向的内端(16)之间相对于所述旋转轴线(5)大体上径向地延伸，其特征在于，至少两个转子叶片(14)的所述外端(17)处于距所述旋转轴线(5)不同的径向距离处。

13.根据权利要求12所述的转子，其中所述转子叶片(14)在所述圆周方向上相互以不规则的距离布置。