CN105074225B - 浆料泵叶轮 - Google Patents

Abstract

一种泵叶轮，其包括：后罩，其包括具有外周边缘的内主表面和中心轴线，叶片在使用中能绕该中心轴线在旋转方向上旋转，从所述后罩的内主表面延伸的多个泵叶片，该泵叶片被设置成彼此间隔开的关系，且各泵叶片包括：相反的第一和第二侧表面，在所述中心轴线附近的前缘和在所述后罩的外周边缘附近的后缘，以及在相邻泵叶片之间的通道，其中在前缘处第一侧表面在与所述后罩的内主表面的平面成锐角的平面中，且在所述后缘处第一侧表面在与所述后罩的内主表面的平面成钝角的平面中。

Description

浆料泵叶轮

技术领域

本发明大体涉及用于离心浆料泵的叶轮。浆料通常是液体和颗粒固体的混合物，且通常存在于矿物处理、沙和砾石和/或挖泥工业中。

背景技术

离心浆料泵大体包括泵壳体，其中具有泵腔室，其可以是具有安装成在泵腔室中旋转的叶轮的蜗壳配置。驱动轴被可操作地连接至泵叶轮用于使得其旋转，该驱动轴从一侧进入泵壳体。该泵还包括泵入口，其通常是相对于驱动轴共轴的且被设置在泵壳体上的与驱动轴相反的侧上。还有排出出口，其通常设置在泵壳体的外周上。泵壳体可以是由外泵壳包围的衬的形式。

叶轮通常包括驱动轴可操作地连接的轴心(hub)，以及至少一个罩(shroud)。泵叶片被设置在罩的一侧上，在相邻的泵叶片之间具有排出通道。叶轮可以是封闭形式，其中两个罩在其间设置有泵叶片。然而，叶轮可以是“开放”表面类型，其仅包括一个罩。

在一些应用中，常规的泵叶片被覆盖，从而通过叶片的一部分在叶片的压力表面上与罩形成锐角，且提供沿着叶片长度从入口至排出口平滑过渡。

在US 2010/0284812和US 6,082,000中示出了具有扭曲叶片(wraped vane)的叶轮的两个示例。US 2010/0284812公开了离心水泵，其具有叶轮，该叶轮具有机翼形状叶片，其具有朝向薄末端渐缩的厚底部(与后罩接触的部分)。在US 6,082,000中，D2的叶片通常为混合流动类型，即该叶片为双曲率类型。该专利涉及生产该叶片的新方法。

对于处理非均匀浆料的浆料泵(具有通常尺寸为0.5mm的沉积颗粒)，在入口管道中以及在叶轮和泵壳体内的全部流动中，具有固体浓度梯度是常见的。该浓度梯度由作用在颗粒上的多种力所引起，包括：重力、流体阻力和离心力。随着浆料进入叶轮，其需要转向经过90度的流动角度，从而被导出泵，且通过惯性力和科里奥利力(由叶片所施加的)，浆料颗粒在叶轮的后罩上的叶片根部处具有最高浓度，即在叶片与后罩接触的侧边缘的区域处具有最高浓度。

沿着叶片的根部的高浓度颗粒流动的后果是由于叶轮在该点处的开槽引起的高和不均匀的磨损，其可引起叶轮的过早失效。

发明内容

在第一方面，公开了泵叶轮的实施方式，其包括：

后罩，其包括具有外周边缘的内主表面和中心轴线，叶片在使用中能绕该中心轴线在旋转方向上旋转，

从所述后罩的内主表面延伸的多个泵叶片，该泵叶片被设置成彼此间隔开的关系，且各泵叶片包括：

相反的第一和第二侧表面，

在所述中心轴线附近的前缘，和

在所述后罩的外周边缘附近的后缘，以及

在相邻泵叶片之间的通道，

其中在前缘处第一侧表面在与所述后罩的内主表面的平面成锐角的平面中，且在所述后缘处第一侧表面在与所述后罩的内主表面的平面成钝角的平面中。

该叶片的配置是使得在使用中，由叶片产生的科里奥利力在叶片上在其后缘上散布颗粒，从而减少在叶片与后罩的表面邻靠的区域附近的磨损。

在一些实施方式中，在后缘处所述第一侧表面是在大于约90°至约135°的范围内的钝角的平面内。

在一些实施方式中，叶轮还包括具有内主表面的前罩，所述泵叶片在前和后罩的内主表面之间延伸，尽管在一些实施方式中叶轮可不具有前罩(在“开放”表面类型叶轮中)。

在一些实施方式中，后罩的内主表面与中心轴线成直角，而在其它实施方式中可具有除了直角之外的一些布置。

在一些实施方式中，所述第一侧表面的角度在从叶片的所述前缘向所述后缘移动时渐进式改变。当从前缘向后缘移动时，这可以是连续的曲率形式，或者是在不同的锐角或钝角处的多个直的部分，以形成泵叶片的形状。

在一些实施方式中，第一侧面是相对于旋转方向的前表面，从而被泵送的流体冲击该前表面。

在一些实施方式中，各泵叶片包括终止于前缘处的前缘部分和终止于后缘处的后缘部分，其中该前缘部分朝向前缘向内渐缩，而该后缘部分朝向后缘向内渐缩，各泵叶片包括在前缘和后缘部分之间的主体部分，其具有从其一侧边缘至相反侧边缘以及沿着其长度从前缘部分至后缘部分的大体恒定的宽度或厚度。

在一些实施方式中，第一侧表面是泵送或压力侧表面。

在一些实施方式中，第一侧表面被配置成使得其表面在任何从一个侧边缘至另一个侧边缘成90°的线处，在该线的方向上是平坦或线性的。

在一些实施方式中，所述泵叶片在所述前和后缘之间的长度方向上弯曲，而在一些其它实施方式中，叶轮泵叶片沿着其远端长度(distal length)是直的。

在一些实施方式中，叶片相对于叶轮的旋转方向是向后弯曲的，而对于一些应用来说，而根据流体的性质，对于一些应用该弯曲的方向可以是相对于叶轮的旋转方向向前弯曲的。

在其它方面，所公开的泵叶轮的实施方式包括：

后罩，其包括具有外周边缘的内主表面和中心轴线，叶片在使用中能绕该中心轴线在旋转方向上旋转，

从所述后罩的内主表面延伸的多个泵叶片，该泵叶片被设置成彼此间隔开的关系，且各泵叶片包括：

相反的第一和第二侧表面，

相反的侧边缘，其中一个被设置在所述后罩上，

在所述中心轴线附近的前缘，和

在所述后罩的外周边缘附近的后缘，以及

在相邻泵叶片之间的通道，

其中在所述前缘处从泵叶片的一个侧边缘延伸至另一个侧边缘的线是相对于后罩的内主表面的平面成锐角的，且在所述后缘处从泵叶片的一侧边缘延伸至另一个侧边缘的线是相对于后罩的内主表面的平面成钝角的。

参考作为本发明的一部分并作为示例示出了本发明所公开的原理的附图根据以下具体说明，其它方面、特征和优点将是明显的。

附图说明

尽管其它形式可落入在发明内容部分中所提出的方法和装置的范围内，然而现将参考附图以示例的方式对该方法和装置的具体实施方式进行说明，其中：

图1示出了根据一个实施方式的结合有叶轮和衬组合的泵的示例性、示意、局部横剖侧视图；

图2示出了根据一个实施方式的叶轮的一部分和泵叶片的示例性、示意图；

图3至5示出了沿着图2中的线1、2和3所截取的叶轮罩和叶轮泵叶片的示例性剖视图；以及

图6和7是示出了根据一个实施方式的泵叶片的特征的叶轮的一部分的示意图；

图8是示出了根据一个实施方式的泵叶片的特征的叶轮的顶透视图；

图9是示出了根据一个实施方式的泵叶片的特征的叶轮的底透视图；

图10是根据另一个实施方式的叶轮的一部分和泵叶片的示例示意图。

具体实施方式

参考图1，示出了泵10的典型示例，其包括泵壳体或蜗壳12，背衬14，前衬30和泵出口18。内部腔室20被配置成接收用于关于旋转轴线X-X旋转的叶轮40。

前衬30包括圆柱形输送部分32，浆料经由该圆柱形输送部分32进入泵腔室20。输送部分32具有通道33，其中包括可操作地连接至进给管道(未示出)的第一、最外端34和与所述腔室20相邻的第二、最内端35。前衬30还包括侧壁部15，其在使用中与泵壳体12配合以形成并封闭腔室20，侧壁部15具有内表面37。前衬30的第二端35在其上具有升高的凸缘(lip)38，其被布置成与叶轮40成接近且面对的关系。

叶轮40包括轴心(hub)41，多个周向间隔开的泵叶片42从该轴心41延伸。眼部47从轴心朝向前衬中的通道33向前延伸。叶轮还包括前罩50和后罩51，叶片42被设置在其间。

现参考图2，示出了根据一个实施方式的叶轮。用于指示图1中部件的相同附图标记也用于指示图2中的实施方式中的类似部件。该泵叶片包括具有前缘43的前缘部分60和具有后缘44的后缘部分61。该前缘部分60朝向前缘43向内渐缩且后缘部分61朝向后缘44向内渐缩。泵叶片具有在前缘部分60和后缘部分61之间的主体部分63，其在后罩51上方的任何平坦高度具有宽度或厚度64，其从一侧边缘56至另一侧边缘57以及沿着其长度从前缘部分60至后缘部分61是大体恒定的。

在图2中，仅示出了一个示例性泵叶片42，其在罩50、51的相对主内表面53、54之间延伸。通常，该叶轮具有在罩50、51之间的多个围绕该区域均匀间隔开的这样的泵叶片。在浆料泵中通常具有三个、四个或者五个泵叶片。在该图中，为了便于示出其特征仅示出了一个泵叶片。如图2中所示，泵叶片42的横截面通常是弧形的，且包括内前缘43和外后缘44，相反的侧边缘56、57和在侧边缘56、57之间的相反的第一和第二表面45、46，表面45为泵送或压力侧表面。当以旋转方向观察时，该类型的叶片通常被称作向后弯曲叶片。侧边缘56、57被设置成靠在罩50、51的各自内表面上。内表面53、54大体与中心旋转轴线X-X成直角。作为泵叶片42的泵送或压力侧面的表面45被配置成使得其表面在前和后缘43、44之间的从侧边缘56至另一侧边缘57成90°延伸的任何线处为在该线的方向上是平坦或线性的。

以另一方式说明，表面45可被看作矩形平坦带的表面，其具有形成矩形平坦带的两个较短侧的前缘43和后缘44以及分别形成矩形平坦带两个较长侧的侧边缘56、57。该矩形平坦带关于从前缘43至后缘44延伸的轴线扭转。除了被扭转之外，矩形平坦带还在前缘43和后缘44之间弯曲，其使得表面45向后弯曲。当线以角度90°与各较长侧相交时，以这样的方式扭转和弯曲的矩形平坦带的表面(即表面45)在矩形平坦带的两个较短侧(即前缘43和后缘44)之间的任何点处从一个较长侧(即侧边缘56)延伸至另一个较长侧(即侧边缘57)的该线的方向上是线性或平坦的。

在一些实施方式中，当沿着第一表面45的从前缘43至后缘44的长度在任何横截面上观察时，其中该横截面与叶片的侧边缘56、57成直角，则第一表面45是平坦或线性的。在图3至5中示出了该横截面的示例，示出了沿着图2的线1、2和3截取的横截面。通过观察这些附图很明显，第一表面45在这些横截面中是平坦或线性的。换言之，这表示第一面45在所讨论的任何横截面视图中是没有弯曲或凸起的。在所述的实施方式中，当在任何横截面观察时第二表面46也是平坦或线性的。

如图所示，当从其前缘43移动至其后缘44时，侧表面45相对于后罩51的主内表面53的倾斜角度Y沿着叶片42的长度渐进式改变。在图3至5中清楚地示出了该角度的改变。倾斜角度Y还被称作在使用中叶片相对于叶轮旋转方向的前夹角(leading angle)。如图3中所示，倾斜角度Y在前缘43处是锐角。优选地，该角度是在从约45°至小于90°的范围，更优选地该角度是在从约70°至约80°的范围，且更优选地为约75°。该角度渐进式改变，并且在图4所示的位置，其是直角(垂直)。在图5所示在叶片的后缘44的位置，该倾斜角度是钝角。优选地，在后缘处该角度在从大于90°至约135°的范围，更优选地该角度在从约100°至约130°的范围，且更优选地是约110°。

在操作中，由于叶轮在图2中所示的箭头A的方向上的使用中旋转所产生的科里奥利力(Coriolis force)(在图2中的箭头B)使得通过本发明的泵叶轮所输送的浆料或流体中的颗粒C随着颗粒沿着叶片从前缘移动到后缘而在叶片的表面上散布开。该叶片形状配置可有助于破坏叶轮中的固体颗粒浓度梯度，在该浓度梯度中浆料颗粒在叶轮的后罩的叶片根部处浓度最高，即，在叶片的侧边缘与罩接触的区域浓度最高。这可减轻由于叶轮在该点的开槽所引起的磨损。

图6、7、8和9示出了根据一个实施方式的叶轮。与用于指示图1、2、3、4和5中的部件的附图标记相同的附图标记被用于指示图6、7、8和9中的实施方式的相似部件。图6和7示出了从不同的侧面看入叶片42之间的排出通道时的叶轮40的部分，且图8和9整体示出了叶轮40。如图所示，当从前缘(未示出)移动至其后缘44时，侧表面45相对于后罩51的主内表面53的倾斜角度沿着叶片42的长度渐进式改变。

图10示出了图2中所示的配置的变形。与图2中指示部件所用的参考标记相同的参考标记用于指示图10中的变形形式中的相似部件。沿着图10中所示的叶片42的长度的倾斜角度Y的变化比沿着图2中所示的叶片42的长度的倾斜角度Y的变化更大。

在优选实施方式的前述说明中，为了清楚起见使用特定的术语。然而，本发明不用于限制所选择的具体术语，且应理解各具体术语包括全部技术等同术语，其以相似的方式实现相似的技术目的。诸如“前”和“后”，“内”和“外”，“上方”和“下方”，“上”和“下”等的术语作为方便的词语提供参考位置而不应构成限制性术语。

该说明书所涉及的任何现有出版物(或从其获得的信息)，或者任何已知的内容不会也不应看作关于现有出版物(或从其获得的信息)或者已知内容构成本说明书所涉及的技术领域的公知常识的一部分。

在该说明书中，词“包括”应理解为其“开放”意义，即“具有”的意思，因此不应被限制为“封闭”意义，即“仅包括”的意思。相应的意思也适用于相应的词“包括”，“包括有”，和“包含有”等。

此外，前述仅说明了本发明的一些实施方式，可对这些实施方式进行改变、修改、增加和/或变化而不偏离所公开的实施方式的范围和实质，该实施方式是示意性的而不是限制性的。

此外，所说明的实施方式涉及当前考虑为最实用和最优选的实施方式，其应理解为实施方式不应限于所公开的实施方式，相反地，旨在覆盖包括在该实施方式的实质和范围内的不同的修改和等同设置。此外，上述说明的多种实施方式可与其它实施方式共同应用，如，一个实施方式的一些方面可与另一个实施方式的一些方面结合而实现再另一个实施方式。另外，任何给定组件的各独立特征或构件可构成另外的实施方式。

部件列表

泵 10

泵壳体(蜗壳) 12

背衬 14

前衬 30

泵出口 18

内部腔室 20

中心或旋转轴线 X-X

输送部分 32

通道 33

外端 34

内端 35

侧壁部分 15

内表面 37

凸缘 38

叶轮 40

轴心 41

泵叶片 42

眼部 47

前缘部分 60

前缘 43

叶轮入口 48

后缘部分 61

后缘 44

主体部分 63

宽度或厚度 64

出口 49

前罩 50

后罩 51

第一表面 45

第二表面 46

侧缘 56

侧缘 57

Claims (14)

1.一种浆料泵叶轮，其包括：

前罩和后罩，其各包括具有外周边缘的内主表面和中心轴线，该内主表面大体与所述中心轴线成直角，该叶轮在使用中能绕该中心轴线在旋转方向上旋转，

从所述后罩的内主表面延伸至所述前罩的内主表面的多个泵叶片，该泵叶片被设置成间隔开的关系，且各泵叶片包括：

相反的第一和第二侧表面，其中该第一侧表面是泵送或压力侧表面，

在所述中心轴线附近的前缘，

在所述前罩和后罩的外周边缘附近的后缘，以及

在相邻泵叶片之间的通道，

其中在前缘处所述第一侧表面在相对于所述后罩的内主表面的平面成锐角的平面中，且在所述后缘处所述第一侧表面在相对于所述后罩的内主表面的平面成钝角的平面中，其中在从所述前缘移动至所述后缘时所述第一侧表面的角度渐进式变化。

2.如权利要求1所述的浆料泵叶轮，其中在所述前缘处所述第一侧表面处于在45°至90°范围内的锐角的平面内。

3.如权利要求1或权利要求2所述的浆料泵叶轮，其中在后缘处所述第一侧表面是在90°至135°的范围内的钝角的平面内。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的浆料泵叶轮，其中各泵叶片包括终止于所述前缘的前缘部分和终止于所述后缘的后缘部分，该前缘部分朝向所述前缘向内渐缩，所述后缘部分朝向所述后缘向内渐缩，各泵叶片包括在所述前缘部分和后缘部分之间的主体部分，所述主体部分具有从其一侧边缘至其相反侧边缘以及沿着其长度从所述前缘部分至所述后缘部分的大体恒定的宽度或厚度。

5.根据权利要求1或权利要求2所述的浆料泵叶轮，其中所述第一侧表面是相对于旋转方向的前表面。

6.如权利要求1或权利要求2所述的浆料泵叶轮，其中所述第一侧表面被配置成使得其表面在所述前缘和后缘之间从一个侧边缘至另一个侧边缘且与所述一个侧边缘和所述另一个侧边缘成90°的任何线处，在该线的方向上是平坦或线性的。

7.如权利要求1或权利要求2所述的浆料泵叶轮，其中所述泵叶片在所述前和后缘之间在长度方向上弯曲。

8.如权利要求7所述的浆料泵叶轮，其中所述叶片相对于所述叶轮的旋转方向向后弯曲。

9.一种浆料泵叶轮，其包括：

后罩，其包括具有外周边缘的内主表面和中心轴线，所述叶轮在使用中能绕该中心轴线在旋转方向上旋转，

从所述后罩的内主表面延伸的多个泵叶片，该泵叶片被设置成间隔开的关系，且各泵叶片包括：

相反的第一和第二侧表面，其中所述第一侧表面是泵送或压力侧表面，

相反的侧边缘，其中一个侧边缘被设置在所述后罩上，

在所述中心轴线附近的前缘，

在所述后罩的外周边缘附近的后缘，以及

在相邻泵叶片之间的通道，

其中在前缘处从所述泵叶片的一个侧边缘延伸到另一侧边缘的线相对于所述后罩的内主表面的平面成锐角，且在所述后缘处从所述泵叶片的一个侧边缘延伸到另一侧边缘的线相对于所述后罩的内主表面的平面成钝角，且其中在从所述前缘移动至所述后缘时从一侧边缘至另一侧边缘延伸的所述线的角度渐进式改变。

10.如权利要求9所述的浆料泵叶轮，还包括具有内主表面的前罩，所述泵叶片在所述前罩和后罩的所述内主表面之间延伸并且在所述相反的侧边缘处连接至所述罩。

11.如权利要求9或权利要求10所述的浆料泵叶轮，其中所述第一侧表面是相对于旋转方向的前表面。

12.如权利要求9或权利要求10所述的浆料泵叶轮，其中所述第一侧表面被配置成使得其表面在所述前缘和后缘之间从一个侧边缘至另一个侧边缘且与所述一个侧边缘和所述另一个侧边缘成90°的任何线处，在该线的方向上是平坦或线性的。

13.如权利要求9或权利要求10所述的浆料泵叶轮，其中所述泵叶片在所述前和后缘之间在长度方向上弯曲。

14.如权利要求13所述的浆料泵叶轮，其中所述叶片相对于所述叶轮的旋转方向向后弯曲。