CN110325735A - 排水泵组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种排水泵组件，该排水泵组件包括排水泵(2)和与所述排水泵(2)连接的出口导管(3)，该排水泵(2)包括泵腔室，并设置成泵送包含固体物质的液体。排水泵组件的特征在于，出口导管(3)包括：沉积阱(9)，该沉积阱有进口开口(11)、出口开口(12)以及位于所述进口开口(11)和所述出口开口(12)之间的凸起部(13)；以及第一导管(10)，该第一导管在排水泵(2)的泵腔室和沉积阱(9)的凸起部(13)之间延伸，其中，所述第一导管(10)包括止回阀(14)，该沉积阱(9)的出口开口(12)设置成与第二导管(15)连接。

Description

排水泵组件

技术领域

本发明通常涉及泵领域，该泵设置成泵送包含固体物质的液体。而且，本发明特别涉及排水泵组件领域，该排水泵组件特别设置成用于泵送包含砂石材料的液体，例如在采矿应用中的钻井水或在建筑工地上的地表水。排水泵组件包括排水泵和与所述排水泵连接的出口导管，该排水泵包括泵腔室。

背景技术

在矿井、建筑工地等应用中，几乎总是需要除去水，以便确保在工作现场的足够干燥环境。在采矿应用中，在爆破前在准备装药时使用大量的钻井水，且当没有除去钻井水时，至少矿井的下部部分将被淹没。通常使用排水泵将水提升至矿井外，且水从矿井的下部部分逐步提升至位于矿井不同深度处的不同盆形部。每个步骤/提升例如可以是沿竖直方向在25-50米的范围内，且在每个步骤/提升中，出口导管的长度(即运输距离)例如可以在100-300米的范围内。

在采矿应用中，大量的砂石材料悬浮在水中，在一些应用中高达10％，这导致排水泵的相当大磨损。

在很多应用中，排水泵持续操作，而不管是否泵送水。排水泵的持续操作可能损坏排水泵，并导致过多的能量消耗。因此，在一些应用中，当在容纳排水泵的特殊盆形部中的水位较低时该排水泵停止，例如当排水泵打鼾(snore)时该排水泵停止。当空气和水的混合物吸入排水泵中时，该排水泵打鼾。当排水泵停止时，存在于出口导管中的所有液体(例如100-200升)将通过出口导管和排水泵而冲回至盆形部。由于砂的含量高，因此相当数量的砂将冲回(例如10-20升)。当排水泵不能提升任何液体(即打鼾)时，该排水泵停止以便减少能量的使用。不过，一个很大的缺点是水和砂都必须泵送多次，从而也导致排水泵的磨损增加。

由于在泵送液体中存在砂，因此止回阀不能布置在排水泵的下游。止回阀将阻止水朝向排水泵冲回，但是砂将通过出口导管往回滑动并堵塞/损坏止回阀，因为砂将沉积在止回阀的顶部，从而阻止随后的打开。

发明内容

本发明的目的是消除目前已知排水泵组件的上述缺点和缺陷，并提供一种改进的排水泵组件。本发明的主要目的是提供一种改进的、初始确定类型的排水泵组件，它使得排水泵能够停止，而不必多次泵送包含固体物质的液体。本发明的另一目的是提供一种排水泵组件，该排水泵组件使得排水泵能够停止，而没有由包含在泵送液体中的固体物质堵塞的危险。

根据本发明，至少主要目的通过具有在独立权利要求中确定的特征的、初始确定的排水泵组件来实现。本发明的优选实施例在从属权利要求中进一步确定。

根据本发明，提供了一种初始确定类型的排水泵组件，其特征在于，出口导管包括沉积阱，该沉积阱具有进口开口、出口开口以及位于所述进口开口和所述出口开口之间的凸起部，并包括在泵的泵腔室和沉积阱的凸起部之间延伸的第一导管，其中，所述第一导管包括止回阀，且沉积阱的出口开口设置成与第二导管连接。

因此，本发明基于以下见解：具有沉积阱，该沉积阱设置成当止回阀关闭时容纳往回朝向排水泵滑动的所有固体物质，例如当排水泵停止/停用时，从而保护位于排水泵和沉积阱之间的止回阀。

在本发明的优选实施例中，沉积阱的凸起部具有凸起部容积V(dm³)，该凸起部容积V(dm³)等于因子X(dm)乘以沉积阱的出口开口的横截面积A(dm²)，其中，因子X等于或大于2，并等于或小于12。这意味着沉积阱足够大，以便接收在出口管道中往回滑动的固体物质，同时还足够小，以便当排水泵驱动和泵送液体进入沉积阱时不会损失较大压力(泵压头)。

根据优选实施例，沉积阱的进口开口的中心轴线有负斜率。因此，即使排水泵将布置在比沉积阱更低的高度，也防止固体物质从沉积阱朝向排水泵往回滑动。

根据优选实施例，止回阀由瓣阀构成，且优选是，止回阀的阀部件朝向打开位置偏压。因此，当排水泵驱动和泵送液体通过沉积阱时，止回阀对泵送的液体流动具有最小的负面影响或没有负面影响。

通过其它从属权利要求以及下面对优选实施例的详细说明，将清楚本发明的其它优点和特征。

现有技术的进一步阐述

文献US2016/288021公开了一种用于处理食品加工废水的系统，其中，食品加工废水中的固体积聚在沉积槽中，从而防止进入市政污水系统。该系统包括第一泵和导管，该导管从第一泵延伸至向上开口和单独的沉积槽。因此，第一泵将全部食品加工废水输送到沉积槽。固体沉积在该沉积槽中，且第二泵布置成通过浮动倾析部而从沉积槽中的液体体积的上部部分抽取无固体的液体。固体能够通过单独的固体出口阀而从沉积槽的底部除去。

附图说明

通过下面结合附图对优选实施例的详细说明，将更全面地理解本发明的上述和其它特征和优点，附图中：

图1是位于矿井中的本发明排水泵组件的示意图；

图2是根据第一实施例的沉积阱的俯视示意透视图；

图3是根据图2的沉积阱的示意透视剖视图；

图4是在根据图2的沉积阱中使用的止回阀的示意透视图；

图5是根据第二实施例的沉积阱的俯视示意透视图；

图6是根据图5的沉积阱的示意剖视图；

图7是根据第三实施例的沉积阱的俯视示意透视图；以及

图8是根据图7的沉积阱的示意透视剖视图。

具体实施方式

本发明特别涉及排水泵组件领域，该排水泵组件特别设置成用于泵送包含固体物质(例如砂石材料)的液体。

首先参考图1，图中表示了排水泵组件的优选实施例，总体表示为1。排水泵组件1包括排水泵2和出口导管(总体表示为3)。

公开的排水泵2包括进口4、泵壳体5和泵出口6。另外，排水泵2以传统方式包括具有泵腔室(未公开)的液压单元，并包括驱动单元(未示出)。驱动单元和泵腔室布置在泵壳体5中。驱动单元包括：电马达，该电马达布置在液体密封的泵壳体5中；以及驱动轴，该驱动轴从电马达伸出。叶轮(未示出)布置在泵腔室中，并在排水泵2的操作过程中由驱动轴来驱动旋转，其中，当排水泵2驱动时，液体被吸入所述进口4，并从所述出口6泵出。泵壳体5和叶轮以及其它基本部件优选是由金属制成。电马达通过从电源伸方出的电缆来供电，排水泵2包括接收电缆的液体密封引线。根据替代实施例，驱动单元包括内燃机和合适的齿轮箱装置，其中，驱动轴由内燃机通过所述齿轮箱装置来驱动旋转。包括内燃机的排水泵装置通常用于干式设备，即整个泵布置在液体表面上方，且进口管从泵进口延伸至液体中。

排水泵2还可以包括控制单元，例如智能驱动器或变频驱动器(VFD)，该控制单元布置在液体密封泵壳体4内部。控制单元设置成控制排水泵2的操作速度。排水泵2的部件通常通过排水泵2周围的液体来冷却。排水泵2设计和设置成能够以浸没设置/位置来操作，即在操作过程中完全位于液体表面下方。不过，应当知道，潜水排水泵2在操作过程中并不必须完全位于液体表面下方，而是可以连续或偶尔地局部位于液体表面上方。

在所示应用中，排水泵2布置在第一/下部盆形部7中，并将从所述第一/下部盆形部7输送/泵送包含固体物质的液体至第二/更高盆形部8。另外，应当知道，可以设想另一排水泵布置在第二盆形部8中，并将从第二盆形部8输送液体至第三盆形部等。盆形部可以是天然的凹口/空腔/坑或者制备的凹口/空腔/坑。

下面参考图2-4，以便公开本发明的基本特征，其中，图2-4表示了沉积阱的第一实施例。出口导管3包括沉积阱(总体表示为9)和第一导管10。沉积阱9有进口开口11、出口开口12以及位于所述进口开口11和所述出口开口12之间的凸起部13。第一导管10在排水泵2的泵腔室和沉积阱9的凸起部13之间延伸。另外，所述第一导管10包括止回阀，总体表示为14。

凸起部13建立了从进口开口11延伸至出口开口12的直接(即不间断的)流体连通通路。这样，由于沉积阱9是出口导管3的一部分，因此沉积阱9设置成这样，当排水泵2驱动且液体通过出口导管3传送时，没有液体滞留在沉积阱9或第一导管10中。当排水泵2驱动时进入沉积阱9的进口开口11的所有液体都将以一个直线/快速的顺序而直接通过凸起部13和通过出口开口12离开沉积阱9，即，流入沉积阱9和从该沉积阱9排出都由排水泵2来驱动/操作。当然，在沉积阱9的凸起部13中可能产生一些湍流，即液体流动并不必须是层流。沉积阱9的凸起部13对于沉积阱9的外部封闭(除了通过进口开口11和出口开口12)，即与大气/周围环境分界。因此，封闭的凸起部13设置成自动地从进口开口11传送液体至出口开口12。

凸起部13的结构形式布置成这样，当排水泵2不泵送液体，且止回阀14关闭时，液体将滞留在凸起部13中，且固体物质将沉积在凸起部13内。因此，凸起部13相对于进口开口11和出口开口12凸出。凸起部13也可以称为贮槽、内部空腔、水槽、储存器，即用于临时存储/积累固体物质的结构形式。沉积阱9的出口开口12设置成与第二导管15连接，其中，该第二导管15设置成将泵送的液体输送至所述第二盆形部8。止回阀14优选是布置在沉积阱9的进口开口11处。止回阀的另一可行位置是在排水泵2的出口开口6处。

在所示实施例中，止回阀14由瓣阀构成，并与沉积阱9的进口开口11连接，其中，瓣阀的阀盘16位于凸起部13中或面向凸起部13，且瓣阀的阀座17面向凸起部13。阀座17包括边缘17'，该边缘17'布置成当止回阀关闭时与阀盘16接合。阀盘16和阀座17优选是由金属制成。阀盘16通过铰链部件18而与阀座17连接。铰链部件18优选是由橡胶制成，优选是分别硫化至阀盘16和阀座17上。还可行的是，使用粘接剂来将铰链部件18分别附接在阀盘16和阀座17上。阀盘16(或阀部件)优选是朝向打开位置偏压。当泵停用时，出口导管中的液体将迫使止回阀14关闭。

优选是，沉积阱9的进口开口11的中心轴线有负斜率。所述中心轴线垂直于进口开口11的横截面区域延伸。术语负斜率是根据当排水泵2驱动时泵送液体的流动方向来确定。优选是，沉积阱9的出口开口12的中心轴线有正斜率。所述中心轴线垂直于出口开口12的横截面区域延伸。术语正斜率是根据当排水泵2驱动时泵送液体的流动方向来确定。出口开口12的横截面区域的直径优选是在75-125毫米的范围内，不过可以设想更小和更大的直径。

根据所示实施例，进口管配件19与沉积阱9的进口开口11连接。进口管配件19包括进口开口20，其中，进口管配件19的进口开口20的中心轴线优选是沿竖直方向延伸。另外，出口管配件21与沉积阱9的出口开口12连接。出口管配件21包括出口开口22，其中，出口管配件21的出口开口22的中心轴线沿竖直方向延伸。术语竖直确定为使得沉积阱9在操作位置中竖立于水平表面上。根据替代实施例，进口管配件19的进口开口20的中心轴线基本平行于沉积阱9的进口开口11的中心轴线。根据替代实施例，出口管配件21的出口开口22的中心轴线基本平行于沉积阱9的出口开口12的中心轴线。因此，根据第一实施例的沉积阱9总体为U形。

沉积阱9的凸起部13具有凸起部容积V(分米³)，该凸起部容积V(分米³)等于因子X(分米)乘以沉积阱9的出口开口12的横截面积A(分米²)，其中，因子X等于或大于2，且因子X等于或小于12。优选地，因子X等于或大于5，且等于或小于9。凸起部体积V必须足够大，以便能够当止回阀14关闭时接收往回滑入沉积阱9的固体物质，并且足够小，以便当排水泵2驱动和泵送液体进入沉积阱9时不产生泵送液体的较大压力降。凸起部容积V等于沉积阱9设置成当分离的沉积阱9在操作位置中竖立于水平表面上时容纳/保持的最大液体体积。因此，假设分离的沉积阱9在操作方位中竖立于水平表面上，该凸起部容积V由沉积阱9的壳体以及与沉积阱9的进口开口11和出口开口12的最下部分相切的水平面来界定。

在排水泵2操作过程中，即当排水泵2驱动和输送液体时，沉积阱9设置成使得泵送液体将使固体物质流态化，该固体物质在排水泵2停用时或在止回阀14关闭时沉淀在凸起部中。因此，泵送液体流将朝向凸起部的、固体物质将沉淀的位置。

应当指出，并不必须使得排水泵2完全停用以便使止回阀14关闭出口导管3。排水泵2能够通过控制单元来操作。控制单元可以内置在排水泵2中，即优选是布置在泵顶部，或者排水泵2可以与外部控制单元操作连接。在排水泵2的操作速度低于输送液体通过出口导管3所需的操作速度的操作模式中，止回阀3将由于来自在出口导管3中存在的液体的流动阻力而关闭。

下面参考图5和6，图中表示了沉积阱9的第二实施例，下面将只介绍与第一实施例的区别。在整个说明书中，相应的元件/部件由相同的参考标号来表示。

在沉积阱9的第二实施例中，沉积阱9布置/设计为迷宫。在所示实施例中，进口开口11的中心轴线和出口开口12的中心轴线基本平行，并优选是彼此对齐。沉积阱9包括至少两个凸块/弯曲部23，该凸块/弯曲部23提供从进口开口11到出口开口12的总体螺旋形流动通路，其中，该螺旋形流动通路包括至少一个整圈。在所示实施例中，沉积阱9包括三个凸块23。具有螺旋形流动通路的优点是沉积阱9的方位不会对沉积阱9的功能产生负面影响。凸起部13将布置在至少一个凸块23中。

下面参考图7和8，图中表示了沉积阱9的第三实施例，下面将只介绍与第一实施例的区别。在整个说明书中，相应的元件/部件由相同的参考标号来表示。

在沉积阱9的第三实施例中，沉积阱9布置/设计为旋风分离器。在所示实施例中，沉积阱9包括从进口开口11延伸至凸起部13的进口管24。该进口管24布置在凸起部13上方，且进口管24设置成在该凸起部13中产生涡旋液体流。另外，出口开口12的中心轴线布置成基本垂直，出口开口12布置在沉积阱9的顶部。因此，所示实施例提供了大致旋风形状的液体流动，沿切线方向进入凸起部13，并且在沉积阱9的顶部沿轴向方向离开凸起部13。

本发明的可行变化形式

本发明并不局限于上面所述和附图中所示的实施例，这些实施例主要是说明和示例的目的。本专利申请将覆盖这里所述的优选实施例的所有调整和变化形式，因此本发明由附加权利要求的措辞来确定，因此，设备可以在附加权利要求的范围内以各种方式来变化。

还应当指出，关于/涉及术语例如上方、下方、上部、下部等的所有信息应当解释/读取为使得设备根据附图来定向，使得附图定向为能够正确阅读。因此，这些术语只表示在所示实施例中的相互关系，当本发明的设备提供有另一结构/设计时，该关系可以变化。

还应当指出，尽管没有明确说明，但是来自特定实施例的特征可以与来自另一实施例的特征组合，当该组合可行时，应当认为该组合是显而易见的。

在整个说明书和随后的权利要求中，除非上下文另外要求，否则词语“包括”和变化形式例如“包含”将理解为暗示包括所述的整数或步骤或者一组整数或步骤，但并不排除任何其它的整数或步骤或者其它组的整数或步骤。

Claims (14)

1.一种排水泵组件，其包括排水泵(2)和与所述排水泵(2)连接的出口导管(3)，所述排水泵(2)包括泵腔室，并设置成泵送包含固体物质的液体，其特征在于，所述出口导管(3)包括：

-沉积阱(9)，所述沉积阱具有进口开口(11)、出口开口(12)以及位于所述进口开口(11)和所述出口开口(12)之间的凸起部(13)；以及

-第一导管(10)，所述第一导管在排水泵(2)的泵腔室和沉积阱(9)的凸起部(13)之间延伸；

其中，所述第一导管(10)包括止回阀(14)，所述沉积阱(9)的出口开口(12)设置成与第二导管(15)连接。

2.根据权利要求1所述的排水泵组件，其中：出口导管(3)包括与沉积阱(9)的出口开口(12)连接的第二导管(15)。

3.根据权利要求1或2所述的排水泵组件，其中：沉积阱(9)的凸起部(13)具有凸起部容积V(dm³)，所述凸起部容积V等于因子X(dm)乘以沉积阱(9)的出口开口(12)的横截面积A(dm²)，其中，因子X等于或大于2。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的排水泵组件，其中：沉积阱(9)的凸起部(13)具有凸起部容积V(dm³)，所述凸起部容积V等于因子X(dm)乘以沉积阱(9)的出口开口(12)的横截面积A(dm²)，其中，因子X等于或小于12。

5.根据权利要求3或4所述的排水泵组件，其中：凸起部容积V等于沉积阱(9)设置成当所述沉积阱(9)在操作位置中竖立在水平表面上时保持的最大液体体积。

6.根据前述任意一项权利要求所述的排水泵组件，其中：沉积阱(9)的进口开口(11)的中心轴线具有负斜率。

7.根据前述任意一项权利要求所述的排水泵组件，其中：沉积阱(9)的出口开口(12)的中心轴线具有正斜率。

8.根据前述任意一项权利要求所述的排水泵组件，其中：进口管配件(19)与沉积阱(9)的进口开口(11)连接。

9.根据权利要求8所述的排水泵组件，其中：进口管配件(19)包括进口开口(20)，所述进口管配件(19)的进口开口(20)的中心轴线沿竖直方向延伸。

10.根据前述任意一项权利要求所述的排水泵组件，其中：出口管配件(21)与沉积阱(9)的出口开口(12)连接。

11.根据权利要求10所述的排水泵组件，其中：出口管配件(21)包括出口开口(22)，所述出口管配件(21)的出口开口(22)的中心轴线沿竖直方向延伸。

12.根据前述任意一项权利要求所述的排水泵组件，其中：止回阀(14)与沉积阱(9)的进口开口(11)连接。

13.根据权利要求12所述的排水泵组件，其中：止回阀(14)由瓣阀构成。

14.根据权利要求12或13所述的排水泵组件，其中：止回阀(14)的阀部件(16)朝向打开位置偏压。