CN112673177B - 用于离心泵的倒环形侧隙装置 - Google Patents

Abstract

本公开的各种方面旨在提供限定在叶轮与泵壳元件之间的径向间隙的结构，所述径向间隙以减小研磨颗粒移出径向间隙对泵壳元件的内表面的冲击并因此减小退化的方式促进最小化流体进入径向间隙的移动，这通过提供具有叶轮和泵壳元件的吸入口装置来实现，所述叶轮和所述泵壳元件在远离叶轮的后护罩或驱动侧并朝向泵壳的第一端的方向上从叶轮的孔眼到叶轮的外周边成角度，流体在所述第一端中被引入到泵壳中。

Description

用于离心泵的倒环形侧隙装置

技术领域

本公开总体上涉及离心泵，并且特别涉及一种用于离心泵和在离心泵中的改进的叶轮和侧衬套接口装置，其改善了泵壳和侧衬套的吸入侧的磨损特性，尤其是在泵送研磨浆料时。

背景技术

离心泵是众所周知的，并且广泛用于各种行业以泵送流体或液体和固体混合物。离心泵的一般部件包括收集器，也称为蜗壳，其具有内部布置的室，叶轮在所述室中旋转。泵具有吸入口，流体通过所述吸入口经由叶轮进入收集器，以及用于使流体从泵排出的排出口。叶轮连接到驱动机构，所述驱动机构使叶轮在泵壳内旋转。泵壳由收集器组成并且可以包含侧衬套，或者侧衬套可以是独立件。

叶轮具有一个或多个主泵送叶片，所述主泵送叶片在圆周和径向方向上加速进入叶轮的流体，从而将流体排放到泵的收集器或蜗壳中。叶轮的旋转叶片施加在流体上的流体动力使流体径向向外移动并形成压力差，使得在叶轮的孔眼附近或叶轮的孔眼处有较低的压力并且在叶轮的径向部分或外圆周处有较高的压力。

压力差或压力梯度会导致叶轮的周边处的流体朝向叶轮的靠近中心或孔眼的低压区域再循环。流体的这种再循环发生在径向间隙中，所述径向间隙存在于叶轮和与叶轮相邻的泵壳侧的固定内表面之间。在叶轮的后侧(即，驱动侧)和叶轮的前侧(即，吸入侧)都可能发生再循环(以另外方式表征为内部泄漏)。流体泄漏到径向间隙中导致泵性能下降。另外，当泵送夹带有固体的流体时，随着再循环浆料移动进出径向间隙，研磨颗粒导致泵壳侧的磨损。

考虑到该问题，已提出各种解决方案，包括为一个或两个叶轮护罩的表面设置位于径向间隙中并沿着径向间隙定位的排出器叶片。排出器叶片加速了在切线方向上泄漏到径向间隙中的流体和固体。然后离心力将固体远离叶轮的低压区域朝向叶轮的周边区域引导并返回收集器中。可以在叶轮的前护罩和后护罩上都设置排出器叶片。

随着流体在叶轮与泵壳侧之间的径向间隙中旋转，流体的加速增加了侧隙中的叶轮周边处的压力，从而减小了叶轮出口处的区域与侧隙附近的区域之间的压力差，并且继而减少内部泄漏。排出器叶片之间的流体的子午速度朝向叶轮周边。对于涡轮机械，子午速度是子午平面处的流体速度的分量，子午平面是穿过叶轮的旋转轴线的平面。由于叶轮的中心区域与叶轮的周边之间的驱动压力差，在径向间隙中靠近泵壳侧的内表面的流体的子午速度朝向入口。

如果离心力大于流体阻力，则径向间隙中的颗粒可能会被排出器叶片吹扫，所述流体阻力通过再循环将颗粒移动到径向间隙中。较大的颗粒受到排出器叶片的撞击并且由于离心力而在周向上并因此向外加速。夹带在流体中的较小颗粒主要跟随径向间隙中的流体流动。尽管排出器叶片在将颗粒移出径向间隙方面提供了一些有益效果，但相对于固定侧衬套，由排出器叶片引起的颗粒速度的增加会增加径向间隙中的泵壳内表面上出现的磨损。

径向间隙中的颗粒运动的作用还受到叶轮以及与叶轮相邻的泵壳侧的构造或定义为径向间隙的区域的影响。包括一个或多个护罩的离心泵的叶轮可以构造有平面的护罩。也就是说，护罩的表面位于垂直于叶轮的旋转轴线的平面中。此类叶轮的示例在例如授予Burgess的美国专利第8,608,445号和Walker的美国申请第2013/0202426号中被公开。产生这样的叶轮构造的平面径向间隙几何形状允许径向间隙中的流体大体上在周向和径向方向上由排出器叶片引导。然而，由于流动的复杂性，由于固体撞击固定壁，平面径向间隙几何形状中的颗粒物质对泵壳侧的损伤持续存在。

其他常见的叶轮几何形状是具有弯曲的前护罩的形状，并且泵壳侧也类似地弯曲。例如在授予Tyler的美国专利第4,802,817号中公开了此类弯曲间隙几何形状的示例。其他叶轮构造包括前护罩表面呈圆锥形的配置，其中泵壳侧具有类似的圆锥形内表面。在例如授予Burgess的美国专利第6,951,445号和授予Minnot的美国专利第8,834,101号中公开了此类泵构造的示例。在这些构造中，存在弯曲的或圆锥形的径向间隙，并且泄漏到径向间隙中的流体在由叶轮施加的流体动力的作用下被引导以撞击径向间隙中的泵壳侧的内表面。例如，如‘445专利中所示，在泵壳的内表面或吸入侧衬套上的磨损产生，并且可能比平面间隙几何形状的磨损明显得多。那些构造更常用于处理清澈流体(即，没有夹带固体的流体)，原因是它们允许优化进入主泵送叶片的流动，但由于泵壳或侧衬套上磨损的潜在增加而不利于处理研磨浆料。

减少泵壳的内表面或泵的侧部件上的磨损的径向间隙几何形状在泵工业中将有益于处理磨料浆。

发明内容

在第一方面，公开了一种用于离心泵的吸入口装置的实施例，该吸入口装置包括：流体入口主体，所述流体入口主体包括具有第一端和第二端的轴向延伸流体导管，所述第一端具有用于将流体引入所述导管的第一开口，所述第二端具有第二开口，流体路径限定在所述第一端与所述第二端之间；以及径向延伸壁，所述径向延伸壁从所述流体入口主体的第二端径向向外延伸到外径向点，所述径向延伸壁具有环形表面，所述环形表面在远离所述流体入口主体的第一端的方向上面向外并且在从所述流体导管的第二端朝向所述外径向点的方向上倾斜，所述倾斜的方向朝向所述流体入口导管的第一端定向；以及叶轮，所述叶轮具有后护罩和与所述后护罩轴向间隔开的前护罩，所述前护罩具有限定所述叶轮的孔眼的周向开口并且具有与所述孔眼径向间隔开的环形周边结构，所述前护罩具有面向外表面，所述面向外表面在远离所述后护罩的方向上从所述周向开口延伸到所述前护罩的周边结构，所述前护罩的面向外表面邻近所述流体入口主体的径向延伸壁定位，并且以与所述流体入口主体的径向延伸壁的倾斜角大约相同的倾斜度成角度。相对于常规叶轮和侧衬套装置或径向间隙几何形状，本公开的该方面优点在于其被构造成引导研磨颗粒离开泵或侧衬套的围绕入口的面向外表面，由此延长径向间隙的区域处的泵的磨损寿命。

在某些实施例中，在所述流体入口主体的第二端所处的第一平面与所述径向延伸壁的全部或部分所处的第二平面之间测量的所述径向延伸壁的倾斜角在二度与二十度之间，所述第一平面垂直于所述叶轮的旋转轴线定向。

在其他某些实施例中，所述径向延伸壁的倾斜角在四度至十八度之间。

在又一实施例中，所述径向延伸壁的倾斜角在五度至十五度之间。

在再一实施例中，所述径向延伸壁的倾斜角在六度至十六度之间。

在其他实施例中，所述径向延伸壁的倾斜角在八度至十四度之间。

在其他实施例中，所述径向延伸壁的倾斜角在十度至十二度之间。

在某些实施例中，所述叶轮的前护罩的面向外表面还包括至少一个排出器叶片。

在一些实施例中，所述叶轮具有围绕所述周向开口的环形基部，所述环形基部从所述周向开口延伸到限定所述环形基部的圆形小面。

在某些实施例中，所述环形基部在从所述周向开口朝向所述圆形小面的方向上成角度，该方向的倾斜朝向所述流体入口主体的径向延伸壁。

在其他实施例中，所述环形基部是平面的，位于垂直于所述叶轮的旋转轴线的平面中。

在一些实施例中，所述径向延伸壁的倾斜开始于所述壁的与所述叶轮的环形基部的圆形小面径向对准的点处并且从所述点朝向所述径向延伸壁的外径向点延伸。

在另外的其他实施例中，所述径向延伸壁的倾斜开始于所述流体入口主体的第二端处并且延伸到所述径向延伸壁的外径向点。

在另外的其他实施例中，所述流体入口主体是吸入侧衬套或狭口衬圈。

在另外的其他实施例中，所述流体入口主体是泵壳的侧衬套部件。

在第二方面，一种用于离心泵的叶轮包括：毂，所述毂构造成连接到驱动机构；后护罩，所述后护罩定位成朝向泵的驱动侧定向，所述后护罩具有与所述毂径向隔开定位的周边结构；前护罩，所述前护罩与所述后护罩轴向间隔开并且定位成朝向泵的吸入侧定向，所述前护罩具有边缘限定所述叶轮的孔眼的周向开口并且具有与所述孔眼径向间隔开的环形周边结构；至少一个泵送叶片，所述至少一个泵送叶片在所述后护罩与所述前护罩之间轴向延伸并且从所述孔眼附近大致径向地延伸到所述前护罩和/或所述后护罩的周边，其中所述前护罩具有面向外表面，所述面向外表面构造成朝向泵流体入口的一部分定位，所述面向外表面以一定角度从所述前护罩的周向开口处或附近延伸到所述前护罩的周边结构，所述角度在从所述前护罩的周向开口到周边结构的方向上倾斜，所述倾斜的方向远离所述毂。该方面的叶轮的优点在于其被构造成以减小研磨颗粒对在其间限定的径向间隙中的泵壳的相邻部分的内表面的冲击的方式沿着前护罩引导流体。

在某些实施例中，从所述叶轮的孔眼的周向开口所处的第一平面与所述面向外表面的一些或全部所处的第二平面测量的所述前护罩的面向外表面的倾斜角在二度至二十度之间。

在其他实施例中，所述前护罩的面向外表面的倾斜角在四度至十八度之间。

在另外的其他实施例中，所述前护罩的面向外表面的倾斜角在五度至十五度之间。

在另外的其他实施例中，所述前护罩的面向外表面的倾斜角在六度至十六度之间。

在某些其他实施例中，所述前护罩的面向外表面的倾斜角在八度至十四度之间。

在其他实施例中，所述前护罩的面向外表面的倾斜角在十度至十二度之间。

在某些实施例中，所述面向外表面构造有至少一个排出器叶片。

在另外的其他实施例中，所述至少一个泵送叶片还包括多个泵送叶片。

在第三方面，一种用于离心泵的泵壳元件包括：具有第一端和第二端的流体入口导管，所述第一端具有用于将流体引入所述导管的第一开口，所述第二端具有用于将流体输送到叶轮的第二开口，流体路径设置在所述第一端与所述第二端之间；以及径向延伸壁，所述径向延伸壁从所述流体入口导管的第二端径向向外延伸并且从所述流体入口导管的第二端延伸到所述径向延伸壁的外径向点，所述径向延伸壁具有环形表面，所述环形表面在远离所述流体入口导管的第一端定向的方向上面向外并且在从所述流体导管的第二端到所述外径向点的方向上倾斜，所述倾斜的方向朝向所述流体入口导管的第一端。与常规的泵构造相比，该方面的泵壳元件提供的优点在于其被构造成以减少研磨颗粒对环形表面的退化的方式沿着泵壳元件的环形表面引导流体。

在某些实施例中，在所述流体入口导管的第二端所处的第一平面与所述径向延伸壁的全部或一些所处的第二平面之间测量的所述径向延伸壁的倾斜角在二度至二十度之间。

在其他实施例中，所述径向延伸壁的倾斜角在四度至十八度之间。

在一些实施例中，所述径向延伸壁的倾斜角在五度至十五度之间。

在另外的其他实施例中，所述径向延伸壁的倾斜角在六度至十六度之间。

在另外的其他实施例中，所述径向延伸壁的倾斜角在八度至十四度之间。

在某些其他实施例中，所述径向延伸壁的倾斜角在十度至十二度之间。

在某些实施例中，所述流体入口导管和所述径向延伸壁是离心泵的泵壳侧的部分。

在另外的其他实施例中，所述流体入口导管和所述径向延伸壁是用于离心泵的狭口衬圈部件的元件。

在一些实施例中，所述流体入口导管和所述径向延伸壁是用于离心泵的侧衬套的部件。

在其他实施例中，所述流体入口导管和所述径向延伸壁是构造成抵靠离心泵的吸入口定位的弹性体磨损构件的部件。

在第四方面，一种离心泵包括：具有驱动侧和吸入侧的泵壳，所述驱动侧和所述吸入侧的接合部限定泵室；叶轮，所述叶轮构造成用于附接到驱动机构并且可旋转地接收在所述泵室中，所述叶轮具有后护罩和前护罩，所述前护罩具有限定所述叶轮的孔眼的周向开口并且具有与所述周向开口径向间隔开的外周边结构，所述前护罩具有朝向所述泵壳的吸入侧定向的环形面向外表面，所述环形面向外表面在从所述孔眼的周向开口到所述环形周边结构的方向上成角度，所述角的方向朝向所述泵壳的吸入侧；以及流体入口，所述流体入口位于所述泵壳的吸入侧并且具有导管，所述导管具有第一端和第二端，所述第一端具有用于将流体引入所述导管的第一开口，所述第二端具有用于将流体输送到所述叶轮的孔眼的第二开口，并且所述流体入口还具有径向延伸壁，所述径向延伸壁从所述导管的第二端径向向外延伸，并且从所述导管的第二开口延伸到所述壁的外径向点，所述径向延伸壁具有环形表面，所述环形表面在朝向所述叶轮定向的方向上面向外并且在从所述流体导管的第二端到所述壁的外径向点的方向上倾斜，所述倾斜的方向朝向所述导管的第一端。本公开的该方面提供一种具有径向间隙几何形状的泵，所述径向间隙几何形状减少了泵壳或泵的侧衬套上的磨损。

在某些实施例中，所述径向延伸壁的环形表面的倾斜角在二度至二十度之间。

通过结合附图进行的以下详细描述，其他方面、特征和优点将变得显而易见，所述附图是本公开的一部分，并且通过示例的方式示出了所公开的发明的原理。

附图说明

附图促进了对各种实施例的理解。

图1是常规泵吸入口和径向间隙几何形状的一种构造的部分横截面图；

图2是常规泵吸入口和径向间隙几何形状的另一种构造的部分横截面图；

图3A是根据本公开的泵吸入口和径向间隙几何形状的构造的部分横截面图；

图3B是描绘了其另一实施例的叶轮和流体入口主体的部分横截面的放大图；

图4是根据本公开的泵吸入口和径向间隙几何形状的另一构造的部分横截面图；

图5是图4中所示的径向间隙的实施例的横截面正视图；

图6是图3A中所示的径向间隙的实施例的部分横截面正视图；

图7是图6中所示的吸入口装置的实施例的部分横截面正视图；

图8是根据本公开的一个方面的叶轮的透视图；

图9是根据本公开的一个方面的流体入口主体的透视图；

图10A描绘了对具有常规平面间隙几何形状的泵的侧衬套的磨损的分析；

图10B描绘了对具有常规倾斜间隙几何形状的泵的侧衬套的磨损的分析；

图10C描绘了对根据本公开构造的泵的侧衬套的磨损的分析；

图11是根据本公开的吸入口装置的另一实施例的部分横截面图；以及

图12是图11中所示的密封坝和间隙的放大图。

具体实施方式

本公开的各个方面旨在提供这样的结构，所述结构限定叶轮与泵壳元件之间的径向间隙，所述径向间隙以减小对泵壳元件的内表面的冲击并因此减小该内表面的退化的方式促进泄漏或再循环流体从径向间隙移出。图1和2提供了将有助于理解本公开的常规泵装置的比较视图。

图1示出了包括泵壳12和叶轮14的常规离心泵10的某些特征。离心泵的这些基本元件在本领域中是众所周知的，并且由于该原因而未详细示出或描述。然而，为了清楚起见，注意图1中所示的泵壳12由蜗壳16和端壳18组成。端壳18是泵的吸入侧的端壳，并且因此构造有入口20。蜗壳泵衬套22示出为位于蜗壳16内，并且端壳18的入口装配有狭口衬圈24。蜗壳衬套22和狭口衬圈24部分地限定泵室26，叶轮14在所述泵室内旋转。这种布置的蜗壳衬套22和狭口衬圈24由弹性体材料或其他合适的材料制成。离心泵的构造变化很大，并且所示出的泵元件的包括和布置仅是示例性的。

图1中所示的狭口衬圈24具有邻近叶轮14定位的环形内表面28。叶轮14具有前护罩30，所述前护罩具有邻近狭口衬圈24的内表面28定位的径向延伸环形表面32。在径向延伸环形表面32与环形内表面28之间存在径向间隙34。众所周知并且如本文先前所述，叶轮14的旋转由于离心力而使得压力增加，这在叶轮的外圆周或周边36处的较高压力与叶轮14的孔眼38处的较低压力之间产生压力差。因此，使叶轮的周边36处的流体从周边36朝向叶轮14的孔眼38再循环或泄漏到径向间隙34中。

在图1所示类型的常规泵中，狭口衬圈24的内表面28是平面的；也就是说，内表面28位于垂直于叶轮的旋转轴线42的平面40中。类似地，叶轮14的前护罩30的径向延伸表面32是平面的，并且位于垂直于叶轮14的旋转轴线42的平面44中。因此，提供了平面径向间隙几何形状。在平面径向间隙几何形状中，当再循环或泄漏到径向间隙34中的流体与位于叶轮14的前护罩30的径向延伸环形表面32上的排出器叶片48接触时，流体受到流体动力，所述流体动力在流体中的研磨颗粒从径向间隙34排出时导致研磨颗粒撞击狭口衬圈24的内表面28。泵壳部件的环形内表面28上产生磨损。

图2示出了另一种常规的泵装置，其相似的元件用相同的附图标记表示。图2的常规泵50包括泵壳12和叶轮14的相同元件。然而，在该泵装置中，狭口衬圈52具有相对于叶轮14的旋转轴线42成钝角的内表面54。也就是说，狭口衬圈52的径向延伸环形内表面54位于在远离端壳18的入口20的方向上成角度的平面56中，使得延伸通过狭口衬圈52的旋转轴线42与平面56之间的角大于90°。叶轮14类似地构造有前护罩58，所述前护罩具有位于平面62中的径向延伸环形表面60，所述平面在远离端壳18的入口20的方向上相对于延伸通过狭口衬圈52的旋转轴线42成钝角。在狭口衬圈52的内表面54与叶轮14的前护罩58的径向延伸表面60之间形成径向间隙64，径向间隙64相对于延伸通过狭口衬圈的旋转轴线42具有钝角几何形状。

在图2的常规泵中，当流体再循环或泄漏到径向间隙64中，并且然后由于颗粒与前护罩58上的排出器叶片66接触而被向外推动时，施加在流体上的流体涡旋和子午速度推动流体中的研磨颗粒进入狭口衬圈52的内表面54，从而导致其内表面54的磨损。值得注意的是，该类型的泵更通常用于处理清澈的流体，这是因为当用于处理浆料时，狭口衬圈52的内表面54上的显著磨损可能性增加了。

图3A示出了根据本公开的一个方面的离心泵100。离心泵100包括具有驱动侧(未示出)和吸入侧104的泵壳102，所述驱动侧和所述吸入侧的接合部总体上限定泵室106。叶轮110构造成用于附接到驱动机构(未示出)并且可旋转地接收在泵室106中。叶轮110具有后护罩112和前护罩114，前护罩114具有周向开口116，该周向开口具有限定或环绕叶轮110的孔眼118的边缘115。在图3A的实施例中，环形基部117围绕周向开口116，并且从周向开口116的边缘115径向延伸到限定环形基部117的外边界的圆形小面119。落入本公开的范围内的叶轮不必构造有如上所述的环形基部。

叶轮110还具有与周向开口116径向间隔开的外周边结构120。前护罩114具有朝向泵壳102的吸入侧104定向的环形面向外表面122。叶轮110的环形面向外表面122成角度，如从环形基部117的圆形小面119到叶轮110在面向外表面122处的周边结构120测量的。角的方向朝向泵壳102的吸入侧104并且在远离后护罩112的方向上定向。换句话说，圆形小面119与后护罩之间的轴向距离小于前护罩114的周边结构120与后护罩112之间的轴向距离。

值得注意的是，在本公开的某些其他实施例中，前护罩114的面向外表面122的角是从孔眼118的周向开口116到叶轮110在面向外表面处的周边结构120测量的。角的方向朝向泵壳102的吸入侧104定向。

离心泵100还包括位于泵壳102的吸入侧104处的流体入口126。流体入口126提供具有第一端132和具有第二端138的导管130，所述第一端具有用于将流体引入导管130的第一开口134，所述第二端具有用于将流体输送到叶轮110的孔眼118中的第二开口140。流体入口126具有从导管130的第二端138大体上径向向外延伸的径向延伸环形壁144。径向延伸壁144从导管130的第二端138延伸到壳体102在径向延伸环形壁144处的外径向点146。径向延伸壁144具有环形表面148，所述环形表面面向远离导管130的第一端132的方向并且在从流体导管130的第二端138到壁144的外径向点146的方向上倾斜，倾斜的方向朝向导管130的第一端132或远离后护罩112的位置定向。也就是说，导管130的第二端138相对于第一开口134位于轴向位置处，所述轴向位置大于外径向点146相对于第一开口134的轴向位置。

在图3A的实施例中，径向延伸壁144的环形表面148构造有环形部分147，所述环形部分围绕流体入口126的第二开口140，并且从流体入口126的第二端138或第二开口140延伸到与叶轮110的环形基部117的圆形小面119大致径向对准的边界点149。“大致”表示环绕第二开口140并限定环形部分147的外边界的边界点149的径向位置相对于圆形小面119的径向位置可以在0.01至2.0厘米之间变化，这取决于安装有或并有吸入口装置的泵的尺寸。

在轴向上彼此相邻并且彼此间隔开的环形基部117和环形部分147可以被称为密封坝151，其间具有密封坝间隙152。如图3A中所示，密封坝151和密封坝间隙152成角度，并且在其延伸通过流体入口导管的点处相对于纵向或旋转轴线172呈锐角。126。然而，密封坝间隙152的角度大于从边界点149延伸到外径向点146的径向延伸壁144的部分的斜度。

在图3B所示的本公开的另一实施例中，密封坝151和密封坝间隙152以一定角度定位，该角度等于从流体入口126的第二端138到径向延伸壁144的环形表面148的外径向点146测量的环形表面148的斜度。因此，密封坝间隙151以与环形表面148相同的角度或斜度定位。

在图11和12所示的吸入口装置的另一实施例中，密封坝200和密封间隙202垂直于纵向或旋转轴线210对准。也就是说，围绕叶轮216的孔眼214的环形基部212是平面的并且位于垂直于纵向或旋转轴线210的平面220中。类似地，围绕流体入口的第二端226的流体入口224的环形部分222是平面的并且位于平面230中，所述平面平行于环形基部212所处的平面220。因此，密封间隙202垂直于纵向或旋转轴线210。在该实施例中，前护罩114的面向外表面122从环形基部212的圆形小面218到前护罩的外周边结构120成角度，如本文先前所述。从环形部分222的边界点240延伸到面向外表面148的外径向点146的径向延伸环形壁144的面向外表面148的部分具有指向流体入口224的第一端242的斜度，如先前所述。

在图3A中，泵壳102示出为具有连接到蜗壳154的端壳150，并且流体入口126是位于端壳150的入口158内的狭口衬圈156。图3A示出了泵壳部件的一种可能的聚集和布置。离心泵的构造和配置是变化的，并且泵壳元件的不同布置在本公开的范围内。

如本文所使用的，术语“流体入口”、“流体入口导管”或“流体入口主体”是指任何泵壳零件、部分或部件，其包括提供进入泵和叶轮的流体路径的构造。因此，例如，术语“流体入口”、“流体入口导管”或“流体入口主体”可以是包括整个泵壳的一半的铸造泵壳侧部分；或者可以是包括吸入侧壳体的端壳；或者可以是狭口衬圈部件，如图3A中所示；或者可以是磨损元件，例如侧衬套，其位于外壳体部分内并部分提供泵室构造的一部分。为了便于描述，在本文中对“流体入口”、“流体入口导管”或“流体入口主体”元件的引用被示出并描述为狭口衬圈或侧衬套，但不限制或放弃可以采用的等效结构。

根据一个实施例，如图3A中所示，叶轮110可以具有沿着前护罩114定位的至少一个排出器叶片160。一个或多个排出器叶片160在前护罩114上的布置可以在图6和7所示的吸入口装置中和图8所示的叶轮110中最佳地看到。替代地，如图4和5中所示，叶轮110可以构造成在前护罩114上不具有排出器叶片。尽管未示出，但是叶轮110可以构造或不构造成在后护罩112上具有排出器叶片。

根据本公开，流体入口126的径向延伸环形壁144从流体入口126的第二端138的内点113径向向外延伸到壁144的外径向点146。径向延伸壁144具有环形表面148，所述环形表面面向远离流体入口126的第一端132的方向并且在从流体导管126的第二端138的内点113朝向壁144的外径向点146的方向上倾斜。环形表面148的倾斜方向朝向流体入口126的第一端132定向并且远离叶轮110的后护罩112定向。

如图3A中所示，在流体入口126的第二端138的内点113所处的第一平面168与径向延伸壁140的环形表面148所处的第二平面170之间测量的从环形部分147的点149到外径向点146的倾斜角X是二度至二十度之间的任何度数。第一平面168垂直于流体入口主体的纵向轴线或叶轮110的旋转轴线172。

径向延伸壁144的环形表面148倾斜的角X可以例如在四度至十八度之间；或者可以在五度至十五度之间；或者可以在六度至十六度之间；或者可以在八度至十四度之间；或者可以在十度至十二度之间。

如图3A中所示，叶轮110的前护罩114的环形面向外表面122邻近流体入口126的径向延伸壁144的环形表面148定位，并且因此类似地成角度以提供成角度的径向间隙162。因此，相对于第一平面168，前护罩114的面向外表面122的倾斜角是二度至二十度之间的任何度数，并且可以例如在四度至十八度之间；或者可以在五度至十五度之间；或者可以在六度至十六度之间；或者可以在八度至十四度之间；或者可以在十度至十二度之间。面向外表面122的角度不必严格地类似于相邻环形表面148的斜度，而是大约相同的度数。“大约”是指面向外表面122的角的度数和环形表面148的倾斜度可以在彼此的一至四度内，从而使得径向间隙162在间隙的外周边区域与间隙的更靠近叶轮的孔眼的区域之间的间隔尺寸不相等。

如图4所示的实施例中所示，在流体入口126的第二端138的内点113所处的第一平面168与径向延伸壁140的整个环形表面148所处的第二平面170之间测量的从环形部分147的内点113到外径向点146的倾斜角X是二度至二十度之间的任何度数。第一平面168垂直于流体入口主体的纵向轴线，或叶轮110的旋转轴线172。在图4中径向延伸壁144的环形表面148倾斜的角X可以例如在四度至十八度之间；或者可以在五度至十五度之间；或者可以在六度至十六度之间；或者可以在八度至十四度之间；或者可以在十度至十二度之间。如图4中所示，叶轮110的前护罩114的环形面向外表面122邻近流体入口126的径向延伸壁144的环形表面148定位，并且因此类似地成角度以提供成角度的径向间隙162，如关于图3A的实施例所描述的。

如图3B、11和12中所示，流体入口的径向延伸壁的环形表面和前护罩的环形面向外表面的角度和斜度还构造有关于图3A和4所述的角度和/或斜度尺寸。

图5示出了根据本公开的另一方面的吸入口装置176的一个实施例，其中叶轮110具有毂178，所述毂构造成连接到驱动机构(未示出)，并且叶轮110具有后护罩112和与后护罩112轴向间隔开的前护罩114。前护罩114具有限定叶轮110的孔眼118的周向开口116，并且具有与孔眼118径向间隔开的环形周边结构120。前护罩114具有面向外表面122，所述面向外表面从周向开口116延伸到位于前护罩114的周边处的周边结构120，并且面向外表面122在远离后护罩112的方向上定向。在图5的吸入口装置中，前护罩114没有排出器叶片。

图5的吸入口装置176还具有流体入口主体180，所述流体入口主体包括具有第一端132和第二端138的轴向延伸流体导管130，所述第一端具有用于将流体引入导管130中的第一开口134，所述第二端具有第二开口140。流体路径182限定在第一端132与第二端138之间。径向延伸壁144从流体入口主体180的第二端138径向向外延伸到外径向点146。径向延伸壁144具有环形表面148，所述环形表面面向远离流体入口主体180的第一端132定向的方向。环形表面148在朝向流体入口导管主体180的第一端132定向的方向上，从流体导管主体180的第二开口138朝向外径向点146倾斜。因此，环形表面148具有截头锥体的构造。

前护罩114的面向外表面122邻近流体入口主体180的径向延伸壁144的环形表面148定位，并且以与径向延伸壁144的环形表面148的倾斜角大约相同的倾斜度成角度。因此，前护罩114的面向外表面122具有倒倾斜或凹入构造，由此在其间产生成角度的径向间隙162。前护罩114的面向外表面122的倾斜角是二度至二十度之间的任何度数，并且可以例如在四度至十八度之间；或者可以在五度至十五度之间；或者可以在六度至十六度之间；或者可以在八度至十四度之间；或者可以在十度至十二度之间。

图6描绘了吸入口装置176的替代实施例，其中相似的元件或结构用相同的附图标记表示。图6中所示的吸入口装置176的实施例与图5中所示的区别在于具有布置在叶轮110的前护罩114上的排出器叶片160。图7描绘了图6的吸入口装置的替代实施例的另一视图。在图7中可以看出，叶轮110的前护罩114被倒置或倾斜，使得前护罩114具有凹入构造。

根据本公开的另一方面，图8描绘了用于离心泵中的叶轮110。叶轮110具有构造成连接到驱动机构(未示出)的毂178。叶轮110还包括定位成朝向泵的驱动侧定向的后护罩112。后护罩112具有从毂178径向定位的周边结构184，并且具有前护罩114，所述前护罩与后护罩112轴向间隔开并且定位成朝向泵的吸入侧定向。前护罩114具有周向开口116，所述周向开口具有限定叶轮110的孔眼118的边缘115。前护罩114具有与孔眼118径向间隔开的周边结构120。

至少一个泵送叶片190在后护罩112与前护罩114之间轴向延伸，并且从眼孔118附近大致径向地延伸到后护罩112和/或前护罩114的周边。前护罩114具有面向外表面122，所述面向外表面构造成朝向泵流体入口的一部分定位。面向外表面122以在远离毂178的方向上从边缘115到前护罩114的周边结构120倾斜的角度从周向开口116的边缘115延伸到前护罩114的周边结构120。也就是说，边缘115与毂178之间的轴向距离小于周边结构120与毂178之间的轴向距离。因此，面向外表面122呈现倒凹形轮廓。

图9描绘了根据本公开的另一方面的用于离心泵的泵壳元件194。泵壳元件194包括具有第一端132和第二端138的流体入口导管196，所述第一端具有用于将流体引入导管196中的第一开口130(图3A和4)，所述第二端具有用于将流体输送到叶轮的第二开口140。流体路径198设置在第一端132与第二端138之间。径向延伸壁144从流体入口导管196的第二端138径向向外延伸，并且从流体入口导管196的第二开口138延伸到泵壳元件196的壁144的外径向点146。径向延伸壁144具有环形表面148，所述环形表面在远离流体入口导管196的第一端132定向的方向上面向外。环形表面148在从流体入口导管196的第二端138到外径向点146的方向上倾斜，该倾斜的方向朝向流体入口导管196的第一端132定向。

在流体入口126的第二端138所处的第一平面168(在图4中示出并且垂直于旋转轴线172)与径向延伸壁140的环形表面148所处的第二平面170之间测量的倾斜角是二度至二十度之间的任何度数。倾斜角可以例如在四度至十八度之间；或者可以在五度至十五度之间；或者可以在六度至十六度之间；或者可以在八度至十四度之间；或者可以在十度至十二度之间。因此，倾斜的环形表面148构造为截头锥体。

图10A至10C比较地示出了给定三种类型的间隙几何形状的泵壳的侧衬套的磨损分析。图10A描绘了在具有图1所示类型的平面间隙几何形状的泵的侧衬套中观察到的磨损。图10B描绘了在具有例如在美国专利第8,834,101号中公开的类型的常规已知钝角间隙几何形状的泵的侧衬套中观察到的磨损图案。图10C描绘了在具有根据本公开的倒置或锐角倾斜间隙几何形状的侧衬套中观察到的磨损图案。可以看出，如图10C中所示的侧衬套中的磨损与图10A和10B中所示的常规间隙布置中观察到的侧衬套的磨损相比明显减小。

在某些实施例的前述描述中，为了清楚起见，已采用特定术语。然而，本公开不旨在限于如此选择的特定术语，并且应当理解，每个特定术语包括以相似方式操作以实现相似技术目的的其他技术等同物。诸如“左”和“右”、“前”和“后”、“上”和“下”等的术语用作方便的词语以提供参考点，而不应解释为限制性术语。

在本说明书中，词语“包括”应理解为其的“开放”意义，即，“包含”的意义，并且因此不限于“封闭”意义，“封闭”意义是“仅由……组成”的意义。相应的含义应归因于出现的相应词语“包括(comprise)”，“包括(comprised)”和“包括(comprises)”。

另外，前述内容仅描述了本发明的一些实施例，并且在不脱离所公开的实施例的范围和精神的情况下，可以对其进行更改、修改、添加和/或改变，这些实施例是说明性的而非限制性的。

此外，已经结合当前被认为是用于实现本公开的目的的最实际和最合适的实施例描述了发明，并且应当理解任何这样的发明不限于所公开的实施例，而相反，其意图涵盖包括在本发明的精神和范围内的各种修改和等同布置。而且，上述各种实施例可以结合其它实施例来实现，例如，一个实施例的各方面可以与另一实施例的各方面组合以实现其它实施例。此外，任何给定组件的每个独立特征或部件可构成附加的实施例。

Claims (25)

1.一种用于离心泵的吸入口装置，包括：

流体入口主体（180），所述流体入口主体（180）包括，

具有第一端（132）和第二端（138）的轴向延伸流体入口导管（196），所述第一端（132）具有用于将流体引入所述流体入口导管（196）中的第一开口（134），所述第二端（138）具有第二开口（140），流体路径限定在所述第一端（132）与所述第二端（138）之间；和

径向延伸壁（144），所述径向延伸壁（144）从所述流体入口主体（180）的第二端（138）径向向外延伸到外径向点（146），所述外径向点（146）位于所述径向延伸壁（144），所述径向延伸壁（144）具有环形表面（148），所述环形表面（148）在远离所述流体入口主体（180）的所述第一端（132）的方向上面向外，并且所述径向延伸壁（144）具有环绕所述流体入口主体（180）的所述第二端（138）的环形部分（147），所述环形部分（147）从所述流体入口主体（180）的所述第二端（138）径向向外延伸到位于所述径向延伸壁（144）的边界点（149），并且其中所述环形表面（148）从所述边界点（149）延伸至所述外径向点（146）并且在从所述边界点（149）朝向所述径向延伸壁（144）的所述外径向点（146）的方向上倾斜，倾斜的方向朝向所述流体入口导管（196）的所述第一端（132）；以及

叶轮（110），所述叶轮（110）具有后护罩（112）和与所述后护罩轴向间隔开的前护罩（114），所述前护罩（114）具有限定所述叶轮（110）的孔眼（118）的周向开口（116）并且具有与所述孔眼（118）径向间隔开的环形周边结构（120），所述环形周边结构（120）位于所述叶轮（110）的所述前护罩（114）的外圆周，所述前护罩（114）具有面向外表面（122），所述面向外表面（122）在所述周向开口（116）处延伸到所述前护罩（114）的所述环形周边结构（120）并且在远离所述后护罩（112）的方向上定向，所述前护罩（114）的所述面向外表面（122）邻近所述流体入口主体（180）的径向延伸壁（144）定位，并且以与所述流体入口主体（180）的径向延伸壁（144）的一些或全部的倾斜角大约相同的倾斜度成角度，

其中所述径向延伸壁（144）的所述外径向点（146）定位在靠近所述叶轮（110）的外圆周处。

2.根据权利要求1所述的吸入口装置，其中所述径向延伸壁（144）所处的平面与所述叶轮的旋转轴线所垂直的平面之间的夹角在二度至二十度之间。

3.根据权利要求1所述的吸入口装置，其中所述流体入口主体（180）的所述第二端（138）位于垂直于所述流体入口主体（180）的纵向轴线的平面（168）中，并且其中所述径向延伸壁（144）的所述环形表面（148）从所述边界点（149）径向向外延伸到所述外径向点（146）的平面与所述流体入口主体（180）的所述第二端（138）所处的平面（168）之间的夹角在二度至二十度之间。

4.根据权利要求3所述的吸入口装置，其中所述叶轮还构造有环形基部，所述环形基部从所述叶轮的周向开口延伸到与所述周向开口间隔开的圆形小面，所述环形基部邻近所述流体入口主体的径向延伸壁的环形部分定位以在其间形成密封坝，在所述环形部分与所述环形基部之间形成的空间限定密封间隙。

5.根据权利要求4所述的吸入口装置，其中所述密封间隙相对于延伸通过所述流体入口主体的旋转轴线成锐角。

6.根据权利要求4所述的吸入口装置，其中所述密封间隙垂直于延伸通过所述流体入口主体的纵向轴线。

7.根据权利要求1所述的吸入口装置，其中所述前护罩的面向外表面还包括至少一个排出器叶片。

8.根据权利要求1所述的吸入口装置，其中所述流体入口主体为泵壳的狭口衬圈或侧衬套。

9.一种用于离心泵中的叶轮（110），包括：

毂（178），所述毂（178）构造成连接到驱动机构；

后护罩（112），所述后护罩（112）定位成朝向泵的驱动侧定向，所述后护罩（112）具有从所述毂（178）径向定位的周边结构（184）；

前护罩（114），所述前护罩（114）与所述后护罩（112）轴向间隔开并且定位成朝向泵的吸入侧定向，所述前护罩（114）具有限定所述叶轮（110）的孔眼（118）的周向开口（116）并且具有与所述孔眼（118）径向间隔开的周边结构（120），所述周边结构（120）位于所述前护罩（114）周边；

至少一个泵送叶片（190），所述至少一个泵送叶片（190）在所述后护罩（112）与所述前护罩（114）之间轴向延伸并且从所述孔眼（118）附近大致径向地延伸到所述前护罩（114）和/或所述后护罩（112）的周边，

其中所述前护罩（114）具有面向外表面（122），所述面向外表面（122）构造成朝向泵流体入口的一部分定位，所述面向外表面（122）以一定角度从所述周向开口（116）处或附近延伸到位于所述前护罩（114）周边的所述周边结构（120），所述角度在从所述周向开口（116）或附近到所述前护罩（114）的周边结构的方向上倾斜，倾斜的方向远离所述毂（178）。

10.根据权利要求9所述的叶轮，其中所述面向外表面的一些或全部所处的平面与所述叶轮的旋转轴线所垂直的平面之间的夹角在二度至二十度之间。

11.根据权利要求10所述的叶轮，其中所述面向外表面的一些或全部所处的平面与所述叶轮的旋转轴线所垂直的平面之间的夹角在四度至十八度之间。

12.根据权利要求10所述的叶轮，其中所述面向外表面的一些或全部所处的平面与所述叶轮的旋转轴线所垂直的平面之间的夹角在五度至十五度之间。

13.根据权利要求10所述的叶轮，其中所述面向外表面的一些或全部所处的平面与所述叶轮的旋转轴线所垂直的平面之间的夹角在六度至十六度之间。

14.根据权利要求10所述的叶轮，其中所述面向外表面的一些或全部所处的平面与所述叶轮的旋转轴线所垂直的平面之间的夹角在八度至十四度之间。

15.根据权利要求10所述的叶轮，其中所述面向外表面的一些或全部所处的平面与所述叶轮的旋转轴线所垂直的平面之间的夹角在十度至十二度之间。

16.根据权利要求9所述的叶轮，还包括环形基部（117），所述环形基部（117）从所述周向开口（116）延伸到与所述周向开口（116）间隔开的圆形小面（119），其中所述前护罩（114）的所述面向外表面（122）由从所述圆形小面径向向外延伸到所述前护罩的所述周边结构的平面所确定，所述面向外表面所处的平面与所述孔眼的所述周向开口所处的平面之间的夹角在二度至二十度之间，其中所述孔眼的所述周向开口所处的平面垂直于所述叶轮的旋转轴线。

17.根据权利要求9所述的叶轮，其中所述面向外表面构造有至少一个排出器叶片。

18.根据权利要求9所述的叶轮，其中所述至少一个泵送叶片还包括多个泵送叶片。

19. 一种用于离心泵的泵壳元件，所述离心泵具有泵壳吸入侧，包括：

具有第一端和第二端的流体入口导管，所述第一端具有用于将流体引入所述流体入口导管中的第一开口，所述第二端具有用于将流体输送到叶轮的第二开口，流体路径设置在所述第一端与所述第二端之间，所述叶轮的纵向轴线在所述第一端与所述第二端之间延伸；以及

环形部分（147），所述环形部分（147）环绕所述流体入口导管的所述第二端，所述环形部分（147）从所述第二端径向向外延伸到径向延伸壁（144）上的边界点（149），所述径向延伸壁（144）从所述流体入口导管（196）的所述第二端（138）径向向外延伸到所述泵壳元件（102）的外径向点（146），在使用中，所述外径向点（146）用于定位在所述离心泵的泵壳吸入侧（104）附近，并且靠近毗邻定位的叶轮（110）的外圆周，所述径向延伸壁（144）在远离所述流体入口导管（196）的第一端（132）定向的方向上面向外并且在从所述流体入口导管（196）的第二端（138）或从所述流体入口导管的第二端附近到所述径向延伸壁（144）的所述外径向点（146）的方向上倾斜，倾斜的方向朝向所述流体入口导管（196）的第一端（132）。

20.根据权利要求19所述的泵壳元件，其中所述径向延伸壁的全部或一些所处的平面与所述叶轮的所述纵向轴线所垂直的平面之间的夹角在二度至二十度之间。

21.根据权利要求19所述的泵壳元件，其中所述流体入口导管的所述第二端位于垂直于所述流体入口导管的纵向轴线的平面中，并且其中所述径向延伸壁（144）的从所述边界点（149）径向向外延伸到所述外径向点（146）的平面与所述流体入口导管的所述第二端所处的平面之间的夹角在二度至二十度之间。

22.根据权利要求19所述的泵壳元件，其中所述流体入口导管具有所述径向延伸壁，所述流体入口导管为离心泵的侧衬套部件、或者离心泵的狭口衬圈或者吸入侧衬套。

23.根据权利要求19所述的泵壳元件，其中所述流体入口导管和所述径向延伸壁是弹性体磨损构件的部件。

24.一种离心泵，包括：

具有驱动侧和吸入侧的泵壳，所述驱动侧和所述吸入侧的接合部限定泵室；

叶轮，所述叶轮构造成附接到驱动机构并且可旋转地接收在所述泵室中，所述叶轮具有后护罩和前护罩，所述前护罩具有限定所述叶轮的孔眼的周向开口并且具有与所述周向开口径向间隔开的外周边结构，所述外周边结构位于所述叶轮的所述前护罩的外周边，所述前护罩具有朝向所述泵壳的吸入侧定向的环形面向外表面，所述环形面向外表面在朝向所述泵壳的吸入侧的方向上从所述孔眼的周向开口处或附近到所述外周边结构成角度；以及

流体入口，所述流体入口位于所述泵壳的吸入侧并且具有流体入口导管，所述流体入口导管具有第一端和第二端，所述第一端具有用于将流体引入所述流体入口导管中的第一开口，所述第二端具有用于将流体输送到所述叶轮的孔眼的第二开口，并且所述流体入口还具有径向延伸壁，所述径向延伸壁从所述流体入口导管的第二端径向向外延伸并且从所述流体入口导管的第二开口延伸到外径向点，所述外径向点定位在靠近所述叶轮的所述外周边结构的所述泵壳的所述吸入侧附近，所述径向延伸壁具有环形表面，所述环形表面在朝向所述叶轮定向的方向上面向外并且在朝向所述流体入口导管的第一端的方向上从所述流体入口导管的第二端处或附近向所述环形表面的所述外径向点倾斜。

25.根据权利要求24所述的离心泵，其中所述径向延伸壁的所述环形表面的所处的平面与所述叶轮的旋转轴线所垂直的平面之间的夹角在二度至二十度之间。