CN103477083B - 自流泵 - Google Patents

Abstract

自流泵包括叶轮（11、22、33），叶轮具有叶轮基部，该叶轮基部由轮毂本体（12、23）的前部侧面（14、24）和由盘表面（18、28）组成，该前部侧面在叶轮（11、22、33）的中心处凸起，该盘表面定位成比轮毂本体（12、23）的前部侧面（14、24）更深并且抵达叶轮的具有其最大深度的外圆周。盘表面（18、28）设置有叶片（19、29、34），所述叶片包括敞开的叶片前部侧面（20、30、35），该敞开的叶片前部侧面在它们的内部端部处邻接轮毂本体（12、23）并且从该处延伸到叶轮（11、22、33）的外圆周。为了避免材料在叶轮（11、22、33）的前面堆积，建议的是，至少在其半径的内部三分之一内，叶轮基部相对于叶片前部侧面（20、30、35）的内部端部布置得不深于叶片前部侧面（20、30、35）的内部端部与盘表面（18、28）的最大深度之间的高度差（H）的至多六分之一。

Description

自流泵

技术领域

本发明涉及一种自流泵，该自流泵具有叶轮，该叶轮与入口间隔开，以使得在入口和叶轮出口之间形成用于包含在所泵送液体中的固体的自由通道，叶轮包括叶轮基部，该叶轮基部由轮毂本体的前部侧面和由盘表面组成，该前部侧面在叶轮中心处凸出，该盘表面定位成比轮毂本体的前部侧面更深且到达叶轮的具有最大深度的外圆周，该盘表面设置有叶片，所述叶片包括敞开的叶片前部侧面，所述叶片前部侧面在它们的内部端部处邻接轮毂本体并且从那里延伸到叶轮的外圆周。

背景技术

正如本发明的申请人从EP0081456A1中已经知晓，这种类型的自流泵通常用于废水，所述废水尤其被固体物质所污染。在这些泵中，选择叶轮与泵入口之间的距离，以使得在入口与叶轮出口之间形成自由流动空间，所述自由流动空间组成了用于具有可能被泵送的预定最大球体直径的球体的通道，从而抵消了由于所泵送液体中的固体组分所导致的阻塞风险。

但是，实际上，通常已经发现的是，由纤维或者纱或者由二维且柔性材料构成的其它固体所组成的特定织物或编织材料趋于积聚在叶轮前部表面处，并且妨碍所期望的不受阻碍地穿过叶片自由空间的通过。更具体地，在叶轮中心区域中，已经观察到这些材料的短期乃至永久堆积。材料在叶轮表面前面的堆积导致了泵压头的不期望降低以及效率的不期望降低，或者首先导致流速降低，并且最终导致泵的完全阻塞。

发明内容

本发明的一个目的是开发出一种在引言中所提及类型的自流泵，从而防止二维材料堆积在叶轮的旋转表面的前面，以确保不受干扰的泵送操作。

这种目的通过下述自流泵获得。

本发明提供了一种自流泵，所述自流泵具有叶轮，所述叶轮与入口间隔开，以使得在入口与叶轮出口之间形成用于包含在所泵送的液体中的固体的自由通道，所述叶轮包括叶轮基部，所述叶轮基部由轮毂本体的前部侧面以及由盘表面组成，所述前部侧面在叶轮的中心处凸出，该盘表面定位成比轮毂本体的前部侧面更深，并且该盘表面以其最大深度抵达叶轮的外圆周，盘表面设置有叶片，所述叶片包括敞开的叶片前部侧面，所述敞开的叶片前部侧面在它们的内部端部处邻接轮毂本体并且从该处延伸到叶轮的外圆周，其特征在于，至少在叶轮半径的内部三分之一内，叶轮基部相对于叶片前部侧面的内部端部定位得不深于叶片前部侧面的内部端部与盘表面的最大深度之间的高度差H的至多六分之一。

优选地，至少在叶轮半径的内部一半内，叶轮基部相对于叶片前部侧面的内部端部定位得不深于叶片前部侧面的内部端部与盘表面的最大深度之间的高度差H的至多三分之二。

优选地，盘表面包括朝着叶轮的外圆周连续倾斜的表面部分，所述表面部分在叶轮半径的至少三分之一上延伸。

优选地，盘表面沿着弯曲的表面部分连续地连接到轮毂本体的前部侧面。

优选地，叶片前部侧面在轮毂本体的前部侧面处邻接轮毂本体。

优选地，至少两个叶片的高度朝着叶轮的外圆周增加。

优选地，叶片前部侧面具有弯曲的形状。

优选地，轮毂本体的前部侧面具有基本上平的形状。

优选地，在叶轮半径的三等分的中间部分内，盘表面的高度差大于叶片前部侧面的内部端部与盘表面的最大深度之间的高度差H的一半。

优选地，在叶轮半径的三等分的中间部分内，盘表面呈现基本上台阶状的倾斜部。

因而，根据本发明，对自流泵建议的是，在至少在其半径的内部三分之一内，叶轮的基部相对于叶片前部侧面的内部端部布置得不深于叶片前部侧面的内部端部与盘表面的最大深度之间的高度差的至多六分之一。

在本发明的上下文中，令人惊奇地发现的是，通过叶轮中心区域中所导致的抽吸作用减弱以及该中心区域周围流动路径的最终扩大，可显著降低二维材料的上述堆积，或者甚至在整个叶轮前部表面上完全防止二维材料的上述堆积。

优选地优化叶轮的结构，以使得可尽可能低地保持泵效率的降低，从而在大量应用中确保自流泵的不阻塞操作。根据本发明，已经发现，在这方面必需的是，盘表面抵达叶轮的具有其最大深度的外圆周。如此，产生有效流量所需的压力增大和流动空间中的涡流加速可被保持非常高，从而在自流泵的不阻塞操作期间可实现较高的泵压头。

为了进一步减弱二维且柔性材料在叶片通道的入口区域中的堆积，所建议的是，至少在其半径的内部一半内，叶轮基部优选相对于叶片前部侧面的内部端部定位得不深于叶片前部侧面的内部端部与盘表面的最大深度之间的高度差的至多三分之二。更优选的是，叶轮基部相对于叶片前部侧面的内部端部定位得不深于所述高度差的至多一半。

为了保持相当高的泵效率，盘表面在叶轮半径三等分的中间部分内的高度差优选地大于叶片前部侧面的内部端部与盘表面的最大深度之间的高度差的一半，更优选地大于所述高度差的三分之二。

可实现穿过叶轮的有效流量，这是因为盘表面包括朝向外圆周连续倾斜的表面部分。

优选地，该表面部分在叶轮半径的至少三分之一(更优选至少一半)上延伸。最优选地，连续倾斜的表面部分在叶轮半径的至少三分之二上延伸。通过这种叶轮几何形状，可将足以用于许多应用的泵效率以及防止二维材料在叶轮表面前面中的不期望的堆积进行有益的组合。在本发明的一个有益实施例中，连续倾斜的表面部分抵达叶轮的外圆周。

可替代地，盘表面可包括基本上平的表面部分，所述基本上平的表面部分至多在叶轮半径的外部三分之二上延伸，优选至多在叶轮半径的外部一半上延伸。在这种情况下，平的盘表面可例如沿着高度上的突然升起而直接邻接轮毂本体的前部侧面。因而，例如，盘表面可在其半径三等分的中间部分内呈现基本上阶跃的下降。

根据本发明的叶轮的另一有益实施例可包括连续地沿着弯曲表面部分邻接轮毂本体的前部侧面的盘表面。弯曲部可对防止二维材料在叶轮入口区域中的堆积做出贡献。尤其是，可采用凸弯曲部。在这方面还可能有用的是，敞开的叶片前部侧面可在其前部侧面的区域中邻接轮毂本体。此外，在这方面可能有益的是，轮毂本体的前部侧面具有基本上平的结构。然而，还可采用前部侧面上的表面的较陡峭形状。

为了实现具有在泵压头与流速之间功能相关性的特征的最优HQ特性，叶片前部侧面朝着叶轮的外圆周的弯曲形状可能是有益的。

根据本发明的另一个有益实施例，至少两个叶片的高度朝着叶轮的外圆周增加。这可对泵效率的提高做出贡献，这是因为，增大的作用力被施加到在径向方向上流出叶轮的所泵送液体。

附图说明

参照图释了本发明的进一步性质和优点的附图，借助于优选的实施例，下文更加详细地描述本发明。附图、说明书和权利要求书包括多个组合特征，本领域技术人员也可以单独地采用这些组合特征以及在另外的适当组合中使用这些组合特征。这些附图示出了：

图1：穿过根据第一实施例的自流泵的子午线(meridian)剖面；

图2：叶轮的根据图1中所示的自流泵中的II的前视图；

图3：叶轮的根据图1中所示的自流泵中的III的横截面；

图4：穿过根据第二实施例的自流泵的子午线剖面；

图5：叶轮的根据图4的自流泵V的前视图；

图6：叶轮的根据图4中所示的自流泵中的VI的横截面；

图7：穿过根据第三实施例的自流泵的子午线剖面；

图8：叶轮的根据如图7中所示的自流泵中的VIII的前视图；以及

图9：叶轮的根据图7中所示的自流泵中的IX的横截面。

具体实施方式

如图1所示的自流泵1包括泵外壳2，该泵外壳具有前部入口开口3和横向布置的出口开口4。泵外壳2包括叶轮室6。

在叶轮室6中，叶轮11被布置成距入口开口3一距离，以使得朝着出口开口4形成用于包含在所泵送的液体中的固体的自由通道7。叶轮11具有轮毂本体12，轴8紧固在该轮毂本体中。轴8沿着纵向轴线5延伸到泵外壳2的后部部分中，在该后部部分处，连接到在图中未示出的驱动器。

轮毂本体12包括前部板25，该前部板的自由表面24形成了轮毂本体12的前部侧面14的中央部分。前部板25的表面24具有基本上平的形状。前部板25具有用于接收螺钉9的中心孔以及具有略微圆形的边缘，该略微圆形的边缘在径向外部方向上由轮毂本体12的平的前部表面部分13跟随。因此，轮毂本体12的前部侧面14具有基本上平的整体形状，并且在稍微多于叶轮11的总半径的三分之一上延伸。

轮毂本体12的前部侧面14突然连接到轮毂本体12的外壁15，并且与其形成台阶。邻接轮毂本体12的前部侧面14的这种表面部分15相对于泵外壳2的纵向轴线5基本上平行地在叶轮深度一半上延伸，然后由凹弯曲部分16跟随。

轮毂本体12的凹弯曲表面部分16大约在叶轮11半径的三等分的中间部分上延伸，然后抵达叶轮相对于轮毂本体12的前部侧面14的最大深度。在该位置处，凹弯曲部分16由平的表面部分17跟随，该平的表面部分17基本上垂直于泵外壳2的纵向轴线5延伸。该平的表面部分17在叶轮11半径的整个外部三分之一上延伸，并且抵达叶轮的外圆周。

由表面部分15-17所形成的盘表面18设置有叶片19。每个叶片19从它们的内部端部延伸到叶轮11的外圆周，所述内部端部邻接轮毂本体12的基本上平行于纵向轴线5的部分15。叶片19具有基本上恒定的高度特性。叶片19的高度H等于平的表面部分17和位于前部侧面14与轮毂本体12的外壁15之间的突变点之间的高度差Hn，或者稍微小一点。

图2示出了轮毂本体12的前部侧面14和环绕的盘表面18的俯视图，环绕的盘表面组成了叶轮11的叶轮基部。12个叶片19以规则间隔布置围绕盘表面18布置。叶片19的敞开的叶片前部侧面20邻接轮毂本体12的前部侧面14与盘表面18之间的结合部。从此处，叶片前部侧面20以弯曲的形状延伸到叶轮11的外圆周，而它们的厚度保持恒定。叶片19的弯曲方向与叶轮1的旋转方向R相反。

图3示出了根据图1中的截面III的叶轮11的横截面图。这对应于沿着叶片前部侧面20的内部端部与盘表面18的最大深度之间的高度差H的一半穿过叶轮11的截面，该最大深度是通过从最靠近入口侧面的叶片前部侧面20的内部端部的表面部分开始所测量的距离。如从图3中所示，在叶轮11的该深度范围内，盘表面18位于与轮毂本体12的表面部分15相同的高度，该轮毂本体的表面部分15位于叶轮11半径的三等分的中间部分中。

上面所描述的自流泵1允许不会阻塞叶轮室6地泵送液体，所述液体例如是被布料或碎布所污染的液体。二维材料趋于沉积到叶轮11前部侧面上的趋势可通过叶轮11的所述几何形状而有效地抵消。

在图4中，图释了根据第二实施例的自流泵21。相对于图1中所示的自流泵1被相同地设计的元件用相同附图标记来标识。与之前所描述的自流泵1相比较，自流泵21的本质区别在于其叶轮22几何形状的不同。一方面，这种叶轮几何形状还允许避免叶轮室6被二维材料阻塞，而在另一方面，对于许多应用自流泵21在效率方面的损失可保持得足够小。尤其是，提供了以下结构性措施：

叶轮22具有轮毂本体23，该轮毂本体的前部侧面24在叶轮22半径的大约三分之一上延伸。轮毂本体23的前部侧面24基本上由前部板25的自由表面组成，该自由表面在轮毂本体23的外壁上形成了与周围凸弯曲部26的连续结合部。前部板25的自由表面由平的中间表面部分和略微圆形的外锥部组成，该中间表面部分包括用于接收螺钉9的中心孔，轮毂本体23的外壁上的凸弯曲部26邻接到所述外锥部。平的中间表面部分在前部板25半径的大于三分之二上延伸。

轮毂本体23的前部侧面24周围的盘表面28在叶轮22半径的外部三分之二上延伸。盘表面28由凸弯曲表面部分26和邻接的凹弯曲表面部分27组成，这两部分都沿着轮毂本体23的外壁延伸。凸弯曲表面部分26在这里仅仅对应于盘表面28半径的大约七分之一。

盘表面28设置有包括敞开的叶片前部侧面30的叶片29。叶片前部侧面30在盘表面28的凸弯曲结合部26的区域中邻接轮毂本体23的前部侧面24。从该处，叶片29延伸到叶轮22的外圆周。叶片29呈现恒定的高度特性，它们的高度H基本上对应于叶轮22外圆周处的凹弯曲表面部分27与盘表面28的凸弯曲结合部26之间的高度差。

盘表面28的最大深度等于其距离最靠近入口侧面的叶片前部侧面30的内部端部的表面部分的最大高度差H。因此，盘表面28仅仅沿着其外圆周在凹弯曲表面部分27抵达叶轮22的外圆周的位置处抵达其最大深度，。

因此，叶轮22的叶轮基部是由轮毂本体23的前部侧面24和环绕的盘表面28整体组成，在其内部径向三分之一中，仅仅由轮毂本体23的前部侧面24组成。因此，该区域中，叶轮基部的高度变化基本上对应于前部板25的高度特性，与高度差H相比，叶轮基部在其外部边缘区域中仅仅具有很小的高度变化。

图5示出了形成叶轮基部的轮毂本体23的前部侧面24和环绕的盘表面28的俯视图。十二个叶片29以规则间隔围绕盘表面28布置。从轮毂本体23的前部侧面24与盘表面28之间的结合部开始，叶片29延伸到叶轮22的外圆周。叶片29的叶片前部侧面30呈现弯曲形状。

图6示出了叶轮22根据图4中的剖面VI的横截面图。这对应于叶轮22相对于叶片前部侧面20的内部端部沿着叶片前部侧面20的内部端部与盘表面28的最大深度之间的高度差H一半的截面。从图6中可见，在该深度范围内，盘表面28位于叶轮22半径的中部中、在叶轮的凹弯曲表面部分27内。

在图7中，图释了根据第三实施例的自流泵32。相对于图1和图4中所示的自流泵1、21相同地设计的元件用相同的附图标记来标识。自流泵21基本上对应于前述自流泵21，其中差异在于更改了叶轮22的叶片几何形状，以提高泵的效率。

除了具有恒定高度的叶片29以外，自流泵32的叶轮33还包括具有可变高度的叶片34。在它们的内部端部处，具有可变高度的叶片34的敞开的叶片前部侧面35也在盘表面28的凸弯曲结合部26的区域中邻接轮毂本体23的前部侧面24。从该处，叶片34延伸到叶轮33的外圆周，而它们的高度连续地增加。叶片34的最大高度增加部36位于叶轮33半径的外部三分之一中。从该处，朝着叶轮33的外圆周，叶片34的高度增加部降低，直到它们的高度在叶轮33半径的外部十分之一上保持基本上恒定。

因此，叶片34的高度在叶轮基部的内部径向一半上保持基本上恒定。然后，在叶轮基部的外部径向一半中，跟随着高度快速增加部，在该处，相对于轮毂本体25的前部侧面24，叶片34高度增加大约盘表面28的最大深度的四分之一。如此，实现泵压头和泵效率方面的增加而不必承担由包含在所泵送液体中的二维材料所导致的不利阻塞性。

图8示出了叶轮33的俯视图。具有可变高度的三个叶片34以规则间隔围绕盘表面28布置，并且处于具有恒定高度的三个叶片29之间。具有可变高度的叶片34的自由叶片前部侧面35具有与具有恒定高度的叶片29的叶片前部侧面30相同的形状特性，尤其是关于它们相对于相邻叶片29的相对距离以及它们的弯曲形状。

之间具有恒定高度的叶片29的结构用于暂时确保用于在叶轮旋转期间使所泵送液体中较大固体通过的自由通道7的开口。

图9示出了根据图7中剖面IX的叶轮33的横截面图。这对应于叶轮33沿着叶片前部侧面30、35的内部端部与盘表面28的最大深度之间的高度差H的一半的截面。如下所述，与图6-9相比较，该截面与穿过图4中所示的自由流动泵21的叶轮22的等效截面VI相同。

根据上述描述，对于本领域技术人员来说，在不脱离仅仅由各权利要求所限定的本发明保护范围的情况下，对根据本发明的自流泵的进行大量修改是显而易见的。

Claims (10)

1.一种自流泵，所述自流泵具有叶轮(11、22、33)，所述叶轮与入口(3)间隔开，以使得在入口(3)与叶轮出口之间形成用于包含在所泵送的液体中的固体的自由通道(7)，所述叶轮包括叶轮基部，所述叶轮基部由轮毂本体(12、23)的前部侧面(14、24)以及由盘表面(18、28)组成，所述前部侧面在叶轮(11、22、33)的中心处凸出，该盘表面定位成比轮毂本体(12、23)的前部侧面(14、24)更深，并且该盘表面以其最大深度抵达叶轮(11、22、33)的外圆周，盘表面(18、28)设置有叶片(19、29、34)，所述叶片包括敞开的叶片前部侧面(20、30、35)，所述敞开的叶片前部侧面在它们的内部端部处邻接轮毂本体(12、23)并且从该处延伸到叶轮(11、22、33)的外圆周，其特征在于，至少在叶轮半径的内部三分之一内，叶轮基部相对于叶片前部侧面(20、30、35)的内部端部定位得不深于叶片前部侧面(20、30、35)的内部端部与盘表面(18、28)的最大深度之间的高度差(H)的至多六分之一。

2.根据权利要求1所述的自流泵，其特征在于，至少在叶轮半径的内部一半内，叶轮基部相对于叶片前部侧面(20、30、35)的内部端部定位得不深于叶片前部侧面(20、30、35)的内部端部与盘表面(18、28)的最大深度之间的高度差(H)的至多三分之二。

3.根据权利要求1或2所述的自流泵，其特征在于，盘表面(18、28)包括朝着叶轮(11、22、33)的外圆周连续倾斜的表面部分(15、16、26、27)，所述表面部分(15、16、26、27)在叶轮(11、22、33)半径的至少三分之一上延伸。

4.根据权利要求1所述的自流泵，其特征在于，盘表面(18、28)沿着弯曲的表面部分(26)连续地连接到轮毂本体(12、23)的前部侧面(14、24)。

5.根据权利要求1所述的自流泵，其特征在于，叶片前部侧面(20、30、35)在轮毂本体的前部侧面(14、24)处邻接轮毂本体(12、23)。

6.根据权利要求1所述的自流泵，其特征在于，至少两个叶片(19、29、34)的高度朝着叶轮(11、22、33)的外圆周增加。

7.根据权利要求1所述的自流泵，其特征在于，叶片前部侧面(20、30、35)具有弯曲的形状。

8.根据权利要求1所述的自流泵，其特征在于，轮毂本体(12、23)的前部侧面(14、24)具有基本上平的形状。

9.根据权利要求1所述的自流泵，其特征在于，在叶轮(11、22、33)半径的三等分的中间部分内，盘表面(18、28)的高度差大于叶片前部侧面(20、30、35)的内部端部与盘表面(18、28)的最大深度之间的高度差(H)的一半。

10.根据权利要求1所述的自流泵，其特征在于，在叶轮(11、22、33)半径的三等分的中间部分内，盘表面(18、28)呈现基本上台阶状的倾斜部。