CN101479467B - 离心泵及其壳体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种泵壳体和包括单件壳体的离心泵，壳体包括：第一分水流体流通路、第二分水流体流通路、第一交汇水通路、第二交汇水通路、以及叶轮腔，所述第一分水流体流通路和第二分水流体流通路与所述第一交汇水通路和第二交汇水通路相通。所述泵还包括位于所述腔内的叶轮；覆盖在所述叶轮上的吸入压头。所述第一交汇水通路与第一排出管口相通，所述第二交汇水通路与第二排出管口相通，所述第一排出管口与所述第二排出管口基本上位于所述壳体的相对的端部。

Description

离心泵及其壳体

技术领域

本发明一般涉及泵及泵的壳体，更具体地，涉及离心泵的壳体以及用于应急车辆的泵的壳体。

背景技术

离心泵已被熟知多年，并且也已经得到了广泛的应用。根据采用旋转的叶轮产生与泵的壁接合的旋转力或者涡形来指引并提高气体或流体的流动的原理已经创造出了大量的有用产品。其中的某些产品包括从消防泵到喷气式发动机。很多种水泵都采用离心原理来产生高压水流。离心泵尤其有助于在消防行业中为灭火而产生高压水流和高流速。

多功能消防车辆和应急车辆是具有重要作用的。多功能的一个方面是在这种车辆的两侧装备高压排水口。这种消防车已经了出现数十年。例如，中置消防车包括熟知的中置泵，该中置泵相对位于每侧具有排水口的车辆的中间或中置位置。这样就允许消防车邻近消防栓或其它水源停放，并且在其任一侧方便地与水源连接。双侧排水口还允许来自车辆的流体在任一侧被泵出，从而方便了输送，无需大幅度的转向或者调整车辆的位置。双排水口还实现了在可能的情况下增加连接(hook-up)以泵出更大量的流体。

然而，中置泵和其它类型的泵会占用应急车辆上的有用空间。占用空间较小的较小外形尺寸的泵是具有优势的，因为未被占用的空间可用于其它重要的设备，或者有利于制造具有更好机动性或其它优势的更小车辆。较小外形尺寸的泵还适于将泵设置在车辆的各个位置，包括，例如在车辆驾驶室部分的下方的区域(包括前倾驾驶室型或平头型车辆的后乘员座位下方的区域)中。在该区域中设置较小外形尺寸泵具有与这类车辆的整体设计以及整体系统有关的其它益处。当然，这种较小外形尺寸的泵还必须满足行业内对性能的苛刻要求和输出要求。

如果在对驾驶室区域下方区域和/或附近区域不进行大量的改造，传统的消防泵完全因其过于庞大或过于笨重而无法设置在车辆的驾驶室下方。

图1示出了中置消防泵的一个实施例，该消防泵是由美国宾夕法尼亚州的Hale Fire Pump公司生产的Hale型中置泵。根据图1和Hale公司生产的泵的详细说明书，泵体100在单一平面(一般性地由参考线102表示)上被水平剖分为两部分，包括由参考标记104一般性表示的上半部以及由参考标记106一般性表示的下半部。这些特征的明显目的是实现方便地拆除整个叶轮组件(包括磨损环和泵下方的轴承)而不影响管路或者泵在底盘上的安装。进一步根据详细的说明书，泵具有双吸式叶轮108，而泵体具有两个相对的排出涡形分水部110以消除径向不平衡。

根据申请人对该结构的理解，图1所示的内部水通路设计由图2所示的去除部分的视图一般性的表示。这种水通路结构实现了在车辆(车辆未示出)的两侧与管口112、114的连接。可以理解，封闭一个管口112会导致泵的所有流体输出(即，来自每个分水区域的输出)流到相对的管口114或者排出阀(反之亦然)。排出通道120被设置成使得关闭一个管口112或114(或者只打开管口112，114中的一个)不会切断来自离心泵的分水通路116，118中的任一个的流体流。这种通路结构的益处在于在车辆的任一侧设置输出时，其会消除或者至少可减少泵的径向不平衡。例如，如果用其他方式不允许来自两个分水部中的一个的流体从分水通路116，118离开，那么作用在叶轮上的旋转力会不平衡，从而会损害性能和泵的寿命。但是上述泵的一个明显缺点是其尺寸大，并具有相对复杂的水通路结构和剖分式设计。

因此，存在对具有相对适当外形尺寸的消防级别的泵的需求，这样，这种泵在消防车或其它应急车辆上占用较少的面积，并且在卡车的两侧均包括管口。为了可以将泵设置在车辆的驾驶室下方的区域中，泵需要具有适当外形尺寸。为了简化制造、连接和使用，所有水通路所在的完全单件且非剖分的壳体是所需的。为了满足消防和应急应用的需求，这种泵需要是有力和可靠的。

发明内容

本发明涉及一种泵壳体，优选地涉及一种单件泵壳体，其包括：第一分水流体流通路、第二分水流体流通路、第一交汇水通路和第二交汇水通路，所述第一分水流体流通路和第二分水流体流通路与所述第一交汇水通路和第二交汇水通路相通，所述第一交汇水通路与第一排出管口相通，所述第二交汇水通路与第二排出管口相通，所述第一排出管口与所述第二排出管口基本上位于所述壳体的相对端部。

本发明的另一方面包括一种离心泵，其包括：单件壳体，所述单件壳体包括第一分水流体流通路、第二分水流体流通路、第一交汇水通路、第二交汇水通路、以及叶轮腔，所述第一分水流体流通路和第二分水流体流通路与所述第一交汇水通路和第二交汇水通路相通，所述第一交汇水通路与第一排出管口相通，所述第二交汇水通路与第二排出管口相通，所述第一排出管口与所述第二排出管口基本上位于所述壳体的相对端部；叶轮位于所述腔内；吸入压头覆盖在所述叶轮上。

本发明的又一个方面包括一种离心泵，其包括：包含在壳体内的至少一个叶轮，所述壳体包括至少第一分水流体流通路、至少第一排出管口、以及至少第二排出管口，所述第一分水流体流通路与所述第一排出管口和所述第二排出管口相通，所述第一排出管口与所述第二排出管口基本上位于所述泵的相对端部，所述第一排出管口和所述第二排出管口中的至少一个具有基本上位于所述叶轮的叶轮轴的水平中心线上的中心输出部。

本发明的另一个方面包括一种离心泵，其包括：至少一个在第一方向上旋转的叶轮；第一分水流体流通道；第二分水流体流通道；以及用于在所述第一方向上输送合并的流体的装置，该合并的流体由来自所述第一分水流体流通路和所述第二分水流体流通路的流体合并而成。

本发明的另一个方面包括一种泵壳体，其包括：具有叶轮侧和壳体侧的分水壁，所述壳体侧具有一般性的凸形区域，所述壁的所述叶轮侧部分地限定了分水流体流通路，所述通路由所述壁的所述凸形区域进一步部分地限定，所述通路与第一排出管口和第二排出管口相通，所述第一和第二排出管口基本上分别位于所述壳体的相对端部。

本发明的又一个方面包括一种离心泵，其包括：具有第一分水流体流通路的壳体，所述壳体进一步具有部分地限定了第二分水流体流通路的分水壁，所述第一和第二分水流体通路结合形成第一交汇水通路，所述第一交汇水通路从所述分水壁的尾部边缘以至少135度跨越到所述壳体的排出口。本发明的泵包括这种类型的泵，即，用于在前倾驾驶室型消防车的泵，尤其是具有位于所述消防车的下方的区域的泵。

对本发明的以上总结不是对本发明的示意性实施方式或者每一个应用的描述。以下的附图和详细描述更具体对这些实施方式进行了说明。

附图说明

下面通过参照以下附图对本发明的各实施方式进行详细地描述，可有助于更充分地理解本发明：

图1是现有技术中的泵的主视图；

图2是图1的泵的主视图，其中的一部分被去除；

图3是根据本发明的泵的立体分解图；

图4是图3的泵的主视图；

图5是沿图4的线5-5的截面图；

图6是沿图5的线6-6的截面图，其中，去除了泵的一部分以便清楚表示；

图7是本发明的另一方面的截面图，其中，去除了泵的一部分以便清楚表示；

图8是本发明的另一方面的截面图，其中，去除了泵的一部分以便清楚表示；

图9是根据具有本发明的泵的卡车的侧视图。

虽然能够对本发明进行各种修改和其它变型，但是附图中的示例已经显示了本发明的细节，并且以下也会详细地对本发明的细节进行描述，而且，应当理解的是，本发明不会被限制于这些具体实施方式或者方面。相反，本发明应包括在本发明以及权利要求所限定的精神和范围内的所有修改、等效和替换。

具体实施方式

参照图3到6，本发明所述的泵由标号20一般性地标记。在一个方面，泵20包括壳体22，壳体22优选地是单片金属铸件。参照图3，壳体22包括外侧壳体壁24。外侧壳体壁24优选地大致为圆形，并限定了在其中设置叶轮26的叶轮腔27。叶轮驱动轴28穿过叶轮腔27，并与叶轮26固定以便对其进行驱动。吸入压头29覆盖在叶轮26上。流体通过吸入压头29被引入叶轮26中以便通过排出管口46，48进行后续的排出。泵20还包括O形圈58、密封圈59以及如图所一般性示出的其它普通泵硬件。

特别地参照图6，壳体20包括在其端部设置有第一分水部30的第一分水壁32。第一分水壁30包括大致为凹形的叶轮侧33和大致呈凸形的壳体侧31。第一分水壁32部分地限定了第一分水流体流通路40。流体在离开旋转叶轮26时沿着第一分水流体流通路40流动。下文中会进一步地说明流体在通路40中的后续流动。

壳体22优选地包括在其一端设置有第二分水部34并在其另一端设置有尾端38的第二分水壁36。第二分水壁36部分地限定了第二分水流体流通路42。流体在离开旋转叶轮26时沿着第二分水流体流通路42流动。下文中会进一步地说明流体在通路42中的后续流动。

第一分水流体流通路40和第二分水流体流通路42相通以交汇形成第一交汇水通路44a和第二交汇水通路44b。壳体22还包括第一排出管口46和第二排出管口48。第一通路40与第二通路42均与第一排出管口46和第二排出管口48相通。优选地，第一排出管口46和第二排出管口48基本上分别位于壳体22的相对端部56a，56b。更优选地，排出管口46，48具有基本上位于壳体22的中心线H上的中心输出部47，49。更具体地，水平中心线H穿过叶轮驱动轴28的水平中心。管口46与48的对准使有效双重排水口延伸到应急车辆的两侧，并实现了更小外形尺寸的泵20从而了节省空间。管口46与48相对水平中心线H的对准也有利于实现更小外形尺寸的泵20从而节省空间。

在运行状态下，来自通路40的流体继续在壳体22中循环。具体地，部分流体沿第一分水流体流通路40a从排出管口46离开，而部分流体沿第一分水流体流通路40b在排除管口48离开。同样地，来自通路42的流体继续在壳体22中循环。具体地，部分流体沿第二分水流体流通路42a从排出管口46离开，而部分的流体则沿第一分水流体流通路42b从排出管口48离开。交汇水通路44a包括第一通路40a和第二通路42a，而交汇水通路44b包括第一通路40b和第二通路42b。可以理解，通路40的至少一部分和通路42的至少一部分限定了通路40b以形成交汇水通路44b。这样，分水壁32的叶轮侧33和壳体侧31共同部分地限定了第一分水流体流通路40。第一分水壁32部分地限定了流体通路40，并部分地限定了第二交汇水通路44b。交汇水通路44b的存在使泵20以小外形尺寸设计有效地将流体输送至端部56a，56b。尽管其它的泵设计也可以将流体输送至车辆的两侧，但是整体包含在壳体22中的交汇水通路44b则实现了有效的小外形尺寸设计。单一铸件的壳体22还实现了泵20的有效组装及其在车辆中的定位和连接。

重要的是，交汇水通路44b实现了泵的有效运行，尤其是在操作者希望改变分别经过排出管口46，48的流体输出时的有效运行。例如，由于来自流动通路40和流动通路42的全部输出会被指引经过管口46，因而用户可以在不破坏叶轮26径向平衡的情况下关闭经过管口46的流体流。同样地，如果用户要关闭经过管口48的流体流，来自流体通路40和流体通路42的输出会被指引经过管口46。如果管口46，48在没有结合交汇水通路中流体的情况下分别由流体通路直接供给，那么径向力会破坏叶轮26的平衡，从而影响性能和泵的寿命。

在运行过程中，叶轮26向由箭头A一般性表示的第一径向方向旋转。当箭头A表示逆时针方向时，可以理解，泵20可设计用于叶轮26向逆时针方向旋转。第一方向旋转叶轮26将流体排到通道40，42中。泵20包括用于向第一方向继续输送流体的装置。该输送装置由参考标记44b一般性地表示，其可包括的装置如第二交汇水通道44b、第一分水流体流通路40b、和第二分水流体流通路42b。优选地，装置44b大致呈弧形，或者大致沿半径或改变的半径布置。优选地，用于输送的装置包括基本上从泵20的第一端部56a向第二端部56b旋转的交汇水通路。优选地，装置44b从邻近尾部边缘38处扩展到第一排出口46，并继续扩展到第二排出口48。优选地，用于继续输送的装置整体包含在单件壳体22中。所有水通路(包括用于继续输送的装置，如向壳体两侧弯曲的通路44b)所处的完全单一且不可分的壳体设计方便了制造、连接和使用。可以理解，可以同样地将与泵管口的连接限制在合适的空间中从而实现整体的小外形尺寸方案。

为了在排出管口46，48处设置双重排水口，泵20优选地包括交汇水通路44b，该通路以至少45度跨越，更优选地至少135度，甚至更优选地至少180度，最优选地大于180度。可以理解，至少135度的跨越使得交汇水通路44b向回包围或者跨越大的角度，并实现了小外形尺寸壳体，以及提供了相应排水口或管口46，48的有效间距。交汇水通路44b沿着由从尾部边缘38跨越至排出口48的弧线一般性限定的弧线弯曲地跨越。可认识到，该弧线是交汇水通路44b的弯曲的中心线。如图6所示，交汇水通路44b首先与尾部边缘38邻接，然后径向地沿方向A一直延伸到排出管口48。优选地，尾部边缘38基本上沿参考线R对准。优选地，分水部30优选基本上沿参考线R对准。参考线R是穿过叶轮轴28的中心线。可以理解，交汇水通路44b从尾部边缘38跨越大约180度到参考线R。优选地，交汇水通路44b跨越超过180度使得排出管口分别位于基本上相对的端部56a，56b。优选地，交汇水通路44b跨越至少穿过水平中心线H。

图7示出了本发明的另一个方面，其中，壳体22具有单一分水部30。分水壁32部分地限定了分水流体流通路40。通路40与第一排出管口46和第二排出管口48相通。优选地，管口46基本上与管口48相对，并且管口46，48中的至少一个(优选地为这两个)设置有基本上位于水平中心线H上的中心输出部。

图8示出了本发明的另一个方面，其中壳体22具有分水部30，34。管口46，48可以偏离水平中心线H。也可以按需要改变分水部30，34的定位。

图9示出了与本发明有关的车辆的一个示例，具体地，平头(cab-over-engine)卡车10具有纵向延伸的底盘12、通常安装于底盘前端上方的驾驶室14、以及内燃发动机16，内燃发动机16安装在底盘上，并通常位于驾驶室范围内且位于驾驶室地板18之下。驾驶室向后方延伸并超出发动机16和变速器19。驾驶室14的前部通过铰链安装在底盘上，从而使驾驶室前倾(如以点划线表示的对象21所示)，这样，在按需要进行发动机或泵的维修时，就能充分地接近驾驶室下方的发动机和如泵的其它物体。可以将泵20如所示地设置在驾驶室下方，或者一般性地设置在驾驶室14下方的希望区域或者方便区域中。

虽然通过若干特定示例性实施方式已经对本发明进行了描述，本领域的技术人员仍会认识到，在不偏离由本发明权利要求所阐明的精神和范围的前提下，可以对本发明进行各种改变。

Claims (21)

1.一种单件泵壳体，其包括：

第一分水流体流通路、第二分水流体流通路、第一交汇水通路和第二交汇水通路，所述第一分水流体流通路和第二分水流体流通路与所述第一交汇水通路和第二交汇水通路相通，所述第一交汇水通路与第一排出管口相通，所述第二交汇水通路与第二排出管口相通，所述第一排出管口与所述第二排出管口基本上位于所述壳体的相对的端部，其中，第一分水壁部分地限定了所述第一分水流体流通路，并部分地限定了所述第二交汇水通路。

2.如权利要求1所述的泵壳体，其中，所述第一分水流体流通路和所述第二分水流体流通路均完全包含在所述单件泵壳体内，所述壳体大致为圆形。

3.如权利要求1所述的泵壳体，其中，所述第一排出管口和所述第二排出管口中的至少一个具有基本上位于所述壳体水平中心线上的中心输出部。

4.一种离心泵，其包括：

单件壳体，所述单件壳体包括第一分水流体流通路、第二分水流体流通路、第一交汇水通路、第二交汇水通路以及叶轮腔，所述第一分水流体流通路和第二分水流体流通路与所述第一交汇水通路和第二交汇水通路相通，所述第一交汇水通路与第一排出管口相通，所述第二交汇水通路与第二排出管口相通，所述第一排出管口与所述第二排出管口基本上位于所述壳体的相对的端部；

叶轮，其位于所述腔内；

吸入压头，其覆盖在所述叶轮上，

其中，第一分水壁部分地限定了所述第一分水流体流通路，并部分地限定了所述第二交汇水通路。

5.如权利要求4所述的泵，其中，所述第一分水流体流通路与所述第一排出管口和第二排出管口相通。

6.如权利要求4所述的泵，其中，所述第一排出管口和所述第二排出管口中的至少一个具有基本上位于所述叶轮水平中心线上的中心输出部。

7.如权利要求4所述的泵，其中，所述壳体具有大致为圆形的壳体壁，并且所述第一分水壁与所述壳体壁限定了所述第二交汇水通路。

8.如权利要求4所述的泵，其包括至少两个叶轮。

9.一种离心泵，其包括：

包含在壳体内的至少一个叶轮，所述壳体包括至少第一分水流体流通路、至少第一排出管口以及至少第二排出管口，当所述叶轮沿第一方向旋转时，所述第一分水流体流通路允许流体同时通过所述第一排出管口和所述第二排出管口以从所述壳体排出，所述第一排出管口与所述第二排出管口基本上位于所述泵的相对的端部，所述第一排出管口和所述第二排出管口中的至少一个具有基本上位于所述叶轮的叶轮轴的水平中心线上的中心输出部。

10.如权利要求9所述的泵，其中，所述壳体是单件壳体并包括第二分水流体流通路，所述第二分水流体流通路与所述第一排出管口和所述第二排出管口相通。

11.一种离心泵，其包括：

至少一个以第一方向旋转的叶轮；

第一分水流体流通道；

第二分水流体流通道；以及

输送装置，其用于在所述第一方向上输送合并的流体，所述合并的流体由来自所述第一分水流体流通路和所述第二分水流体流通路的流体的合并而成，所述输送装置包括交汇水通路，该交汇水通路基本上从所述泵的第一端部跨越到所述泵的第二端部。

12.如权利要求11所述的泵，其中，所述输送流体装置大致为弧形。

13.如权利要求11所述的泵，其中，所述第一分水流体流通路和所述第二分水流体流通路均完全包含在所述泵的单件壳体内，并且所述输送装置包含在所述壳体内。

14.一种单件泵壳体，其包括：

分水壁，其具有叶轮侧和壳体侧，所述壳体侧具有一般性的凸形区域，所述壁的所述叶轮侧部分地限定了分水流体流通路，所述通路由所述壁的所述凸形区域进一步部分地限定，所述通路与第一排出管口和第二排出管口相通，所述第一和第二排出管口基本上分别位于所述壳体的相对的端部。

15.如权利要求14所述的壳体，其中，所述第一排出管口和所述第二排出管口中的至少一个具有基本上位于所述叶轮水平中心线上的中心输出部。

16.如权利要求14所述的壳体，其中，所述通路的至少一部分和第二分水流体流通路进一步限定了所述通路以形成交汇水通路。

17.如权利要求14所述的壳体，其中，所述第一排出管口被定向为在基本上与所述第二排出管口相反的方向上排出流体。

18.一种离心泵，其包括：

具有第一分水流体流通路的壳体，所述壳体进一步具有部分地限定了第二分水流体流通路的分水壁，所述第一和第二分水流体通路结合形成第一交汇水通路，所述第一交汇水通路从所述分水壁的尾部边缘以至少135度跨越到所述壳体的排出口。

19.如权利要求18所述的泵，其中，所述第一交汇水通路沿着通常由从所述分水壁的尾部边缘跨越至所述壳体的排出口的弧线限定的曲线以超过180度的角度跨越。

20.如权利要求18所述的泵，其中，所述第一和第二分水流体流通路结合形成第二交汇水通路，所述第一交汇水通路与第一排出管口相通，所述第二交汇水通路与第二排出管口相通，所述第一排出管口和所述第二排出管口基本上分别位于所述壳体的相对的端部。

21.一种用于在前倾驾驶室型消防车的泵，所述泵具有位于所述消防车的下方的区域，所述泵包括：

具有第一分水流体流通路的壳体，所述壳体进一步具有部分地限定了第二分水流体流通路的分水壁，所述第一和第二分水流体通路结合形成第一交汇水通路，所述第一交汇水通路以至少135度从所述分水壁的尾部边缘跨越到排出口。

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