CN104838146B - 吸入扩散器 - Google Patents

Abstract

提供一个吸入扩散器或装置，特征在于主吸入扩散器主体和流调节装置。该主吸入扩散器主体配置为具有入口以接收进来的流体流、内腔以接收来自入口的进来的流体、以及出口以接收来自内腔的进来的流体并提供流出的流体。该流调节装置与入口相关地配置，并还包括具有至少一个向内波状的表面的流调节部分，该流调节部分配置为延伸至内腔、扩散从入口通过进入内腔的进入流体，并提供流调节，该流调节通过至少部分地基于与所述至少一个向内呈波状形的表面相对应的波状形设计，将进入流体朝向出口引导而产生流出流体的均匀流。

Description

吸入扩散器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年11月5日提交的临时专利申请序列号 61/722411的权益，该申请以引用的方式全部纳入本发明。

技术领域

本发明涉及吸入扩散器；更具体地，本发明涉及用于处理过程流管内流动的液体的吸入扩散器。

背景技术

已知的吸入扩散器(包括图1中所示的)指的是通常安装在流体处理系统内的泵的入口或吸入侧的设备，以通过将流直线化、改善泵入口性能参数、将在泵吸入口的横截面流速分布更加均匀、并将杂质从液体流中去除的方式最小化系统占地并优化进入泵的流状态。优化后的流状态通过为执行其功能而要求更少的功率并总体提高泵扩散器系统的效率，从而改善了泵的工作特征。

图1包括大致以5指示的已知的吸入扩散器，包括具有入口5a’、内腔5a”和出口5a”’的主吸入扩散器主体5a、在其中设置的挡板5b、以及与该主吸入扩散器主体5a的一端耦接的外凸波状盖板5c。在操作中，进来的流体F_i通过入口5a’进入内腔5a”，并穿过挡板5b，而从出口5a”’提供流出的流体F_o.

目前可用的吸入扩散器的一个问题是：在更加详细地检查通过扩散器并进入泵的流体的流动特征时，仍可以进行显著的调节改善。目前可用的吸入扩散器的流动路径包含大量的凝滞和重循环区域，其阻止了进入泵的流体变得均匀化并在穿过吸入扩散器时产生高压头损失，从而对泵吸扩散器系统产生危害，这与图9a中所示的一致。

发明内容

根据一些实施方式，本发明可以采取装置的形式，比如具有主吸入扩散器主体和流调节装置的吸入扩散器或装置。

该主吸入扩散器主体可以配置为具有入口以接收进来的流体、内腔以接收来自入口的进入流体、以及出口以接收来自内腔的进入流体并提供流出的流体。

该流调节装置可与入口相关地配置，并可以包括具有至少一个向内呈波状形的表面的流调节部分，该流调节部分配置为延伸至内腔中、扩散从入口通过进入内腔的进入流体，并提供流调节，该流调节通过至少部分地基于与所述至少一个向内呈波状形的表面相对应的波状形设计，将进入流体朝向出口引导而产生流出流体的均匀流。

在操作中，根据本发明的流调节，相比已知现有技术设备(比如，图1所示设备)产生更加均匀的流出流体的流。下文将比较图 9a和图9b。

根据一些实施方式，本发明可以包括一个或多个以下附加特征：

该至少一个向内波状形表面可以配置为具有基本上呈锥体波状，包括二次锥体波状，或凸锥波状。比如，流调节装置可以包括配置有流调节部分的锥体波状盖板，或具有这样的形式，该流调节部分可以用于吸入式散热器以改善其流体流状态。

该流调节部分可以包括外周部分和配置为比所述外周部分延伸入上述内腔更深或更远的中心或顶点部分。至少一个狭槽可以形成在至少一个向内波状表面和外周部分内或在其之间延伸。

该流调节装置可以包括配置在内腔内的挡板，以限制或调节从入口至出口的流体流。该挡板可以包括端部，该端部配置为具有基本上与该至少一个向内波状表面的形状相对应的形状，以与该向内波状表面的形状匹配或配合在一起，包括当流调节装置与该主吸入扩散器主体相耦接时。

该流调节部分可以成形为具有正方形或其他几何形状的基座的金字塔。作为示例，该至少一个向内波状壁可以配置为具有基本上呈金字塔波状的形状。该至少一个向内波状壁可以包括至少三个配置在外部外围基座部分和内中心顶点部之间的三角壁。该至少三个三角壁可以包括在外部正方外围基座部分和内中心顶点部之间的四个三角平壁。该至少三个三角壁可以配置为具有形成在其中的狭槽以接收该挡板的一端。

该流调节部可以配置为具有基本上内凹的波状。例如，该至少一个内向波状表面可以配置为具有外部外围基座部分的凹壁。

该流调节部可以配置或成形为螺旋形，以调节流，其中其叶片和角度与总体曲率直接相关，该总体曲率由在所需路径上进入吸入扩散器的流动流所描述或限定。作为示例，该至少一个内向波状壁可以配置为基本上为螺旋形波状的形状。该至少一个内向波状壁可以配置为从外部外围基座部分至中心顶点部分延伸的螺旋波状壁。

该流调节部分可以配置为具有该主吸入扩散器主体，或一体形成至该主吸入扩散器主体或与其一体形成。

该流调节部分可以配置为设置在入口和外部盖板之间的内向波状板或嵌件，或形成为其一部分。例如，该流调节部分可以配置为在吸入扩散器内并与该盖板或其他内部元件分离的嵌件。该设计特征还可以结合到该主吸入扩散器主体或该吸入扩散器的壳体，以替代盖板。该分离嵌件可以由分离盖板耦接至主吸入扩散器主体。

该流调节装置可以配置为基本上消除在内腔内流向出口的流体的流体重循环和停滞区域，从而提供从出口流出的基本上均匀的流体。

事实上，本发明在吸入扩散器内提供波状设计特征，该吸入扩散器将产生更为均匀的流体流，例如，进入其所附接的泵。该设计特征的波状轮廓通过将进入流体引向吸入扩散器来调节流体流。这样，消除了当前可用吸入扩散器普遍存在的流体重循环和停滞区域。该泵吸式扩散器系统的更少压头损耗使得其操作更为高效。

本发明的其中一个优点在于其提供了吸入扩散器，其具有新型的独特的调节在过程流管内流动的流体的能力。

附图说明

附图包括以下非按比例绘制的图：

图1是现有技术已知的吸入扩散器组件的横截面视图。

图2a是根据本发明一些实施方式的具有波状盖板的吸入扩散器形式的装置的横截面视图。

图2b是根据本发明一些实施方式的图2a中的波状盖板的透视图。

图2c是根据本发明一些实施方式的图2a中的波状盖板的分解装配图。

图2d和图2e是根据本发明一些实施方式的波状盖板的可替代实施方式的透视图。

图3a是根据本发明一些实施方式的吸入扩散器形式的装置的横截面视图，该吸入扩散器包括具有呈金字塔或几何形状轮廓的波状盖板。

图3b是根据本发明一些实施方式的图3a中的波状盖板的透视图。

图4是根据本发明一些实施方式的吸入扩散器形式的装置的横截面视图，该吸入扩散器包括具有内凹轮廓的波状盖板。

图5是根据本发明一些实施方式的吸入扩散器形式的装置的横截面视图，该吸入扩散器包括具有螺旋轮廓的波状盖板。

图6是根据本发明一些实施方式的吸入扩散器形式的装置的横截面视图，该吸入扩散器包括配置在主吸入扩散器主体上或与其一体形成的波状盖板。

图7是根据本发明一些实施方式的吸入扩散器形式的装置的横截面视图，该吸入扩散器包括插入在分离的盖板和主吸入扩散器主体之间的波状板。

图8是图1所示的已知吸入扩散器和根据本发明一些实施方式的具有流调节部分的吸入扩散器的横截面重叠图。

图9a是示出了旧现有技术设计所产生的重循环和停滞区域的流体速度矢量图。

图9b是示出了根据本发明一些实施方式的新设计产生的基本上无重循环和停滞区域的流体速度矢量图。

具体实施方式

图2a-2c

根据一些实施方式并与附图中的图所示一致，本发明可以采取装置的形式，比如吸入扩散器或装置，例如在图2a-2c中大致以10 所指示的，其特征在于主吸入扩散器主体或外壳12，以及大致以14 指示的流调节装置。

该主吸入扩散器主体12可以配置为具有入口12a以接收进入流体F_i、内腔12b以接收来自该入口12a的进入流体F_i、以及出口12c 以接收来自内腔的进入流体F_i并提供流出流体F_o。

该流调节装置14可以配置为与入口12a相关并包括具有至少一个内向波状表面14b的流调节部分14a，该流调节装置14配置为延伸至内腔12b中(例如，与图2a和图2b所示的一致)、扩散从入口12a通过流入内腔12b的流入流体F_i，并提供流调节，该流调节通过至少部分地基于与至少一个内向波状表面14b相对应的波状设计将流入流体F_i向出口12c引导，以产生流出流体F_o的均匀流。

该至少一个内向波状表面14b可以配置为二次锥面，或呈二次锥面的形式，即具有向内曲面的锥面，如图2b所示。本发明的范围并不旨在局限于该至少一个内向波状表面14b的任何特别曲率，且可以预见没有曲面(即，锥形)或具有比图2b所示的更大或更小的曲率的实施方式。此外，还可以预见其中该流调节部分14a包括配置有外向曲面的波状表面的实施方式，例如，包括外向二次曲率或外向球体曲率等。此外，还可以预见这样的实施方式，其中该流调节部分14a包括配置有锥体表面或形成为锥体的波状表面，包括截头圆锥形。

作为示例，该流调节部分14a还可以配置有至少一个狭槽14_c1, 14_c2,14_c3,14_c4、外围部分14d、和中心或顶点部分14e，其中该至少一个内向波状表面14b配置在其间。该外围部分14d可以配置为基本上圆柱形表面，与图2b中所示一致。该中心或顶点部分14e可以配置为相比较外围部分14d而言，延伸至内腔12b内更远或更深，与图2a和2b所示一致。

该流调节部分14a可以配置为波状盖板，或具有其形式，如图 2a-2c所示，具有配置以开口14g₁、14g₂、14g₃、14g₄的边缘或凸缘 14f，如图2b最佳示出。开口14g₁、14g₂、14g₃、14g₄可以配置为接收紧固件14h₁、14h₂、14h₃、14h₄，以将波状盖板14a耦接至入口12a，与图2c所示一致。

该流调节装置14还可以配置为具有挡板16、一个或多个圆柱形屏、粗滤器或过滤器18a、18b，以及一个或多个密封环20，与图2c 中所示一致。

挡板16可以配置在内腔12b内，以限制或调节从入口12a至出口12c的流体流。挡板16可以配置为具有端部16a、16b。端部16a 可以配置为具有基本上与该至少一个向内波状表面14b的形状相对应的形状，以与该向内波状表面的形状匹配或配合，例如当流调节装置14与该主吸入扩散器主体12相耦接时。挡板16还可以配置为具有四个偏转板16b₁、16b₂、16b₃、16b₄，该偏转板配置为X形状，其具有中心纵轴并且关于彼此呈约90度等距设置。当挡板16设置在内腔12b内时，挡板的中心纵轴可以与主吸入扩散器主体12的纵轴平行。挡板16可以配置在圆柱形粗滤器18a、18b内以粗滤、屏蔽或过滤进入流体F_i。本发明的范围并不旨在限制偏转板的数量，且可以预见这样的实施方式，其中根据本发明的精神，可以有多于四个或少于四个的偏转板。当挡板16插入内腔12b内时，另一端部 16b配置为安放在主吸入扩散器主体12的台肩或边缘上。

该至少一个内向波状表面14b可以配置为具有狭槽14c₁、14c₂、 14c₃、14c₄，例如在外围部分14d和中心或顶点部分14e之间，以接收并接合四个偏转板16b₁、16b₂、16b₃、16b₄的边缘。本发明的范围并不旨在局限于配置有像元件14c₁、14c₂、14c₃、14c₄的狭槽的至少一个内向波状表面14b。例如，可以预见这样的实施方式，其中该至少一个内向波状表面14b配置为无接收并接合四个偏转板16b₁、 16b₂、16b₃、16b₄的的边缘的狭槽；而是配置为具有缺口，其形成为接收并接合四个偏转板16b₁、16b₂、16b₃、16b₄的边缘。

该流调节部分14a还可以配置为具有圆形的外部边缘16h，如图中所示。

图2d和2e示出了盖板14a’的可选实施方式，例如，包括配置为非圆形的外边缘14h’。在图2d和2e中的附图标记与图2b中示出的附图标记一致，除了多个撇号(即“’”)。本发明的范围并非旨在局限于盖板14a、14a’的形状；可以预见且旨在包括这样的实施方式，其包括具有圆形(也可为非圆形)的外部边缘的盖板。

图3a-3b

图3a-3b示出了一实施方式，包括流调节部分140，其可以配置为具有这样一种形状：基本上呈金字塔波状，且与该主吸入扩散器主体或外壳12相关设置。图3a中的主吸入扩散器主体12与图2a 中所示的相同。

作为示例，该流调节部分140可以配置为具有四个内向波状表面，其形式为在外部正方外围基座部分144和内部中心顶点部146 之间形成的四个三角形壁142a、142b、142c、142d。该三角形壁142a、 142b、142c、142d可以配置为具有狭槽148a、148b、148c、148d，以接收并接合挡板145的一端。每个狭槽148a、148b、148c、148d 可以配置或形成为从该外部正方外围基座部分144和该内部中心顶点部分146延伸，与图3b中所示一致。

该流调节部分140可以配置为具有边缘或凸缘150，该边缘或凸缘150配置为具有开口152a、152b、152c、152d，如图3b所示。开口152a、152b、152c、152d可以配置为接收紧固件，如紧固件14h₁、 14h₂、14h₃、14h₄，以将该流调节部分140耦接至入口12a，与图2c 所示的相似或一致。该四个三角壁142a、142b、142c、142d可以配置为与由参考标记145所指示的挡板相配合(还可参见图2c)。

本发明的范围并不旨在局限于任何特定数量的三角壁或狭槽，可以预见具有多于四个的三角壁或狭槽，或少于四个的三角壁或狭槽的实施方式，其均包含在本发明的精神中。

图3a-3b示出了与图2a-2c相一致的所标注的其他元件。

图4

图4示出了具有流调节部分240的实施方式。该流调节部分240 可以配置为具有基本上内向凹的波状的形状并与该主吸入扩散器主体或外壳12相关地设置。图4中的主吸入扩散器主体12与图2a和 3a中所示的相同。该流调节部分240可以包括具有外部外围基座部分240b的凹壁240a。该调节部分240可以使用紧固件(比如紧固件 241_a、241_b)连接至入口12a，这与图2c和3a中所示的相似或一致。凹壁240a可以配置为与具有对应形状的由参考标记245指示的挡板匹配(还可参见图2c)。

图4示出了与图2a-2c相一致的所标注的其他元件。

图5

图5示出了这样一个实施方式，其包括流调节部分340，其可配置具有基本上呈螺旋波状的形状且与主吸入扩散器主体或外壳12 (图2a)相关设置。图5中的主吸入扩散器主体12与图2a、3a和4 中所示的一致。实际上，该流调节特征可以形成为螺旋形，以调节流，其中其叶片和角度与总体曲率直接相关，该总体曲率由在所需路径上进入吸入扩散器的流动流所描述或限定。该流调节部分340 可以包括从外部外围基座部分340b向中心顶点部分340c延伸的螺旋形波状壁340a。该螺旋形波状壁340可以配置以空间角叶片340d。该螺旋形波状壁340使用紧固件(比如紧固件341a、341b)连接至入口12a，这与图2c、3a和4中所示相似或一致。该螺旋形波状壁 340a可以配置且形成轮廓以与具有相应形状的由参考标记245指示的挡板相匹配(还可参见图2c)。

图6示出了与图2a-2c、3a、4和5相一致的所标注的其他元件。

图6

图6示出了具有流调节部分440的实施方式，该流调节部分440 可以与主吸入扩散器主体412一体形成。实际上，该流调节部分440 可以配置或与该主吸入扩散器主体412一体形成为单件。图6示出了呈一体盖板形式的与主吸入扩散器主体412一体形成的流调节部分440。可替代地，该流调节部分440可以与该主吸入扩散器主体 412一体形成，以及分离的盖板附接于其上。该螺旋形波状壁440a 可以配置并形成轮廓以与由参考标记445指示的具有相应形状的挡板相匹配(还可参见图2c)。

图6示出了与图2a-2c、3a、4和5相一致的所标注的其他元件。

图7

图7示出了具有流调节部分540的实施方式，该流调节部分540 可以形成为具有分离盖板542的插入部分541，以将该插入部分540 连接至主吸入扩散器主体12。该流调节部分540配置为具有基本上呈锥体波状的壁540a(例如，呈二次锥面波状(如图所示)，或凸锥波状)，该壁540a可以配置并形成轮廓以与由参考标记545指示的具有相应形状的挡板相匹配。

图7示出了与图2a-2c、3a、4和5相一致的所标注的其他元件。

图8

图8示出了图1所示的已知吸入扩散器和根据本发明一些实施方式的具有流调节部分的吸入扩散器的横截面重叠图。该吸入扩散器在主吸入扩散器主体方面具有稍微不同的配置。实际上，图1中的该主吸入式扩散器主体5a的基线模型叠在该主吸入扩散器主体12a的修改模型的顶部上，这与图2a、3a、4、5、和7中所示的一致。如图中所示，该修改模型配置为约10.375英寸长，而该基线模型被配置为约10英寸长，尽管本发明的范围并非旨在限制任何特殊的尺寸，包括长度。本发明的范围旨在包括使用与根据本发明图2a-7所相关披露的具有至少一个内向波状表面的流调节部分、并结合图1 中的该主吸入扩散器主体5a，或该主吸入扩散器主体12a，与本文中所述的一致。

图9a、9b

图9a示出了具有旧现有技术设计所产生的重循环和停滞区域的流体速度矢量，而图9b示出了根据本发明一些实施方式的新设计产生的基本上无重循环和停滞区域的流体速度矢量。实际上，根据本发明的某些实施方式，与图9b所示的一致，当其中具有至少一个内向波状表面的流调节部分被配置为延伸进内腔且扩散从入口通过进入内腔的流入流体F_i时，该流调节部分提供流调节，该流调节通过至少部分地基于与该至少一个内向波状表面相对应的波状设计将流入流体F_i朝向出口引导，而产生该流出流体F_o的基本上均匀的流。

发明范围

应该理解，除非本文另有说明，关于本文中的特定实施方式所描述的任何特征、特性、可选实施方式或修改还可应用于、使用于、或纳入本文所描述的任一其他实施方式。此外，本发明的附图并非按比例绘制。

尽管本发明以与离心泵相关的例子进行描述，本发明的范围旨在包括使用与当前已知或将来开发出的其他类型或种类的泵相关的离心泵。

尽管本发明以其示例性实施方式进行了描述和说明，可以做出以上和其他各种附加或省略，并不会偏离本发明的精神和范围。

Claims (18)

1.一种吸入扩散器，包括：

主吸入扩散器主体，配置为具有接收进入流体的入口，接收来自所述入口的所述进入流体的内腔、以及接收来自所述内腔的所述进入流体并提供流出流体的出口；以及

流调节装置，与所述入口相关地配置，并包括具有至少一个向内波状表面的流调节部分，所述流调节部分配置为延伸进入所述内腔、扩散从所述入口通过进入所述内腔的所述进入流体，并提供流调节，所述流调节至少部分地基于与所述至少一个向内波状表面相对应的波状设计将所述进入流体朝向所述出口引导，以产生所述流出流体的均匀的流；其中所述流调节装置具有配置在所述内腔内的挡板，以限制或调节从所述入口至所述出口的流体流，所述挡板具有端部，所述端部配置为具有基本上与所述至少一个向内波状表面的形状相对应的形状，以与所述向内波状表面的形状匹配或配合，所述流调节部分还具有狭槽，所述狭槽被配置或形成为在所述至少一个向内波状表面中以接收和接合所述挡板的端部。

2.根据权利要求1所述的吸入扩散器，其中所述至少一个向内波状表面配置为具有基本上呈锥体波状的形状，所述锥体波状包括二次锥体波状，或凸锥波状。

3.根据权利要求1所述的吸入扩散器，其中所述流调节部分包括外围部分和配置为比所述外围部分延伸入所述内腔更深或更远的中心或顶点部分。

4.根据权利要求1所述的吸入扩散器，其中所述流调节部分形成为配置为与所述主吸入扩散器主体耦接的波状盖板，或形成为配置为与所述主吸入扩散器主体耦接的波状盖板的一部分。

5.根据权利要求1所述的吸入扩散器，其中所述流调节部分配置为具有基本上呈金字塔形波状的形状。

6.根据权利要求5所述的吸入扩散器，其中所述流调节部分包括配置在外部外围基座部分和内中心顶点部分之间的至少三个三角壁。

7.根据权利要求6所述的吸入扩散器，其中所述至少三个三角壁包括在外部正方外围基座部分和内中心顶点部分之间的四个三角平壁。

8.根据权利要求6所述的吸入扩散器，其中所述至少三个三角壁配置为具有形成在其中的狭槽以接收挡板的端部。

9.根据权利要求1所述的吸入扩散器，其中所述至少一个向内波状表面配置为具有基本上内凹的波状的形状。

10.根据权利要求9所述的吸入扩散器，其中所述至少一个向内波状表面配置作为具有外部外围基座部分的凹壁。

11.根据权利要求1所述的吸入扩散器，其中所述至少一个向内波状表面配置为基本上为螺旋形波状的形状。

12.根据权利要求11所述的吸入扩散器，其中所述至少一个向内波状表面配置作为从外部外围基座部分向中心顶点部分延伸的螺旋形波状壁。

13.根据权利要求12所述的吸入扩散器，其中所述螺旋形波状壁被配置为具有叶片和角度以与其曲率直接相关地调节流。

14.根据权利要求1所述的吸入扩散器，其中所述流调节部分与所述主吸入扩散器主体一体配置或形成。

15.根据权利要求1所述的吸入扩散器，其中所述流调节部分被配置作为向内波状板或插件，或采取向内波状板或插件的形式。

16.根据权利要求1所述的吸入扩散器，其中所述流调节装置配置为基本上消除在所述内腔内流向所述出口的流体的流体重循环和停滞区域，从而提供从所述出口流出的基本上均匀的流体。

17.根据权利要求1所述的吸入扩散器，其中所述挡板包括偏转板，所述偏转板被配置为具有中心纵轴并且关于彼此等距设置，当所述挡板被设置在内腔内时，所述挡板的中心纵轴与所述主吸入扩散器主体的纵轴平行。

18.根据权利要求17所述的吸入扩散器，其中所述挡板配置在圆柱形粗滤器内以粗滤、屏蔽或过滤进入流体。