CN113646540A - 泵 - Google Patents

Abstract

一种泵壳体包括形成泵壳体的外壁的周向壁；泵壳，该泵壳在与第一外侧上连接至周向壁以形成第一腔室，该泵壳包括中央开口以形成泵壳的用于待泵送材料的轴向供应部；以及加压装置，该加压装置对第一腔室进行加压。

Description

泵

离心泵可用于在疏浚作业期间泵送包括水和所疏浚材料的泥浆。当这种泵用于疏浚时，泵可能会受到极端的磨损和高压。因此经常使用耐磨材料。这些耐磨材料典型地是脆性材料，例如诸如

之类的铸铁。

此外，作为泵送的结果，将产生向外对泵壳施力的高压。高载荷会在泵壳体的周向壁中引入弯矩。为了防止在泵壳体的周向壁中引入弯矩或者保持弯矩相对较小，一些实施例将连接泵壳和周向壁的连接装置定位在向外位置处，在该位置处周向壁相对较厚。因此，连接装置能够承受高载荷。其示例是GIW产业公司(GIW Industries)的LSA-S系列泥浆泵。处理这种压力的另一种方法是沿着泵壳体的周缘成组地定位多个连接装置，如WO2013/0112045中所示。这将导致泵壳体的周向壁中的应力较低，并减少周向壁变形的可能性。

发明内容

一种泵壳体包括形成泵壳体的外壁的周向壁；泵壳，该泵壳在与第一外侧相邻的位置连接至周向壁以形成第一腔室，该泵壳包括中央开口以形成泵壳的用于待泵送材料的轴向供应部；以及加压装置，该加压装置对第一腔室进行加压。

这提供了泥浆泵内部、第一腔室与泵壳外部之间的减压差，这将导致由大压差引起的泵壳中的应力大大降低。因此，这导致了所述泵壳体由于应力而导致的故障或最终损坏的减少或消除。

在本发明的实施例中，泵壳体还包括轴覆盖件，该轴覆盖件在第二外侧上连接至泵壳体以形成第二腔室，其中，加压装置对第二腔室加压。第一腔室和/或第二腔室可以是封闭腔室。

第一腔室和第二腔室以及加压装置允许加压流体填充第一腔室和/或第二腔室。如果加压流体处于在泵压力和外部压力之间的压力，则可以消除周向壁的应力，并且泵壳和轴覆盖件仍可以容纳压力。这一点特别重要，因为泵壳内部形成的压力在运行时可能非常高。壳体内部的这种高压会产生严重磨损，特别是在壳体内部的圆形部分上。本发明有助于减少或消除内部或泵壳体上，尤其是在更易损坏的部件上的这种磨损和撕裂。

在本发明的一实施例中，腔室包括预定容积。此外，腔室的预定容积沿着其整个长度是恒定的。此外，预定容积由第一区段和第二区段限定以允许加压流体在其中。

根据本发明的一实施例，第一区段和第二区段连接成使得沿着容积的压力均匀分布。第一区段的预定容积不同于第二区段的预定容积。与标准泵壳体相比，这种构造允许泵壳体的周向壁具有减小的壁厚。由于建造泵壳体所需的材料量较少，这还将使生产成本最小化。附加和/或替代实施例可以包括多个加强肋，这些加强肋从泵壳向外并相对于中心开口径向定位；肋与泵壳成一体；泵壳和/或轴覆盖件通过紧固装置连接至周向壁；加压装置包括一条或多条管线，这些管线可以向第一腔室和/或第二腔室供应加压流体；一条或多条管线延伸穿过轴覆盖件和/或泵壳；所供应的流体为冲洗流体；泵壳为脆性材料；加压装置将第一腔室和/或第二腔室加压至在泵压力与泵外部压力之间的压力；和/或加压装置将第一腔室和/或第二腔室加压至泵压力的约80％；和/或周向壁由第一材料制成并且泵壳和/或轴覆盖件由第二材料制成。

根据一种实施例，泵形成为包括根据前述选项或实施例中的任一种的泵壳体。

一种形成具有周向壁、泵壳体和轴覆盖件的泵壳体的方法可以包括将泵壳连接至周向壁，使得在周向壁的第一外侧与泵壳之间形成第一腔室；连接轴覆盖件，使得在周向壁的第二外侧与轴覆盖件之间形成第二腔室；以及对第一腔室和/或第二腔室进行加压。

附加和/或替代实施例可包括对第一腔室和/或第二腔室进行加压的步骤，包括向第一腔室和/或第二腔室提供加压流体；加压流体是冲洗流体；通过穿过轴覆盖件和/或泵壳的一条或多条管线提供加压流体；对腔室加压的步骤包括将腔室加压至泵内压力的约80％的压力；和/或泵壳和/或轴覆盖件由第一材料制成并且周向壁由第二材料制成。

根据另一方面，提供了一种形成具有周向壁、泵壳和轴覆盖件的泵壳体的方法，该方法包括以下步骤：a)将泵壳连接至周向壁，从而在周向壁的第一外侧与泵壳之间形成第一腔室；以及b)对第一腔室进行加压。有利地，这导致防止或至少最小化泵部件中的应力并因此最小化材料中的应力，具体地是泵壳体的诸如圆形区段这两对更敏感的部分中的应力。

根据本发明的一种实施例，在步骤b)之前或之后，该方法包括以下步骤：c)连接轴覆盖件，使得在周向壁的第二侧与轴覆盖件之间形成第二腔室；以及对第二腔室进行加压。

根据一种实施例，对第一腔室和/或第二腔室进行加压的步骤包括向第一腔室和/或第二腔室提供加压流体。

根据一种实施例，加压流体是冲洗流体。此外，通过穿过轴覆盖件和/或泵壳的一条或多条管线提供加压流体。

根据本发明的一实施例，该方法还包括将腔室加压至泵内压力的大约80％的压力的步骤。

根据本发明的另一方面，周向壁由第一材料制成并且泵壳和/或轴覆盖件由第二材料制成。

附图说明

图1a示出了离心泵的后侧视图。

图1b是沿着线1b-1b剖取的图1a的泵的剖视图。

图1c示出了图1a的泵的前侧视图。

图1d示出了图1a的泵的侧视图。

具体实施方式

图1a示出了离心泵10的后侧视图，图1b示出了泵10沿着线b-b的剖视图，图1c示出了泵10的前侧视图，图1d示出了泵10的侧视图。泵10可用于泵送包括水和所疏浚材料的混合物的泥浆，所疏浚材料例如是沙子和岩石。

泵10包括呈螺旋壳体形状的泵壳体12。泵壳体12包括离心区段50和包括出口15的出口区段52。如图1a中可以理解的，离心区段50具有围绕泵10的旋转中心R的大致周向形状。与出口15连通的出口区段52具有不均匀的形状，该形状形成具有大约90°-180°的分离角的相对壁54、56的软拐角。泵壳12包括具有出口15的周向壁14、具有肋17的泵壳16、轴覆盖件18、轴向入口20、叶轮22、驱动轴32、连接装置34、第一腔室36、第二腔室38和流体管线40。周向壁14可具有U形或半圆形横截面，该横截面具有第一侧42和第二侧44。在所示的实施例中，在第一侧42和第二侧44中的每一个的外侧上，包括形成第一压力腔室36和第二压力腔室38的周向凹槽46、48。当泵壳16和轴覆盖件18连接于具有预定容积的周向壁14时形成这些腔室。周向壁14可以由第一材料制成，例如脆而坚固的材料，这材料种可以是耐磨的，比如耐磨铸铁材料。泵壳16和/或轴覆盖件18可以由第二材料制成，例如也可以是耐磨的更具延展性的材料。

周向壁14包括内部弯曲部分A，该部分在运行时由于浆液的湍流而承受高应力。通过具有小半径的内部弯曲部分A，湍流可以非常高，但是由于第一压力腔室36和/或第二压力腔室38，壳体和周向壁应力显著降低。

本领域技术人员将理解，流体可以通过牢固地连接于流体管线40或流体管线40的一部分的加压装置(例如导管、软管等)被插入到腔室36、38中。加压装置包括合适的材料以允许加压流体流过它而没有任何变形问题。流体可以是任何合适的流体，比如水。

如图1b中可以理解的，第一压力腔室36和第二压力腔室38可包括密封部分以确保干净的腔室，同时防止那些腔室36、38中的流动或压力损失。此外，这使得腔室中的压力相对较高，并且使得能够控制施加至泵10的压力，特别是施加到泵壳体12中的压力。

泵壳16通过紧固装置34连接于周向壁14的第一侧42。管线40通过泵壳16连接于第一压力腔室36。肋17连接至泵壳16并且可以与泵壳一体形成或者可以单独形成并连接于泵壳16。轴覆盖件18通过紧固装置34连接于周向壁14的第二侧44。管线40通过轴覆盖件18连接于第二压力腔室38。轴覆盖件18与周向壁14之间和/或泵壳16与周向壁14之间的连接可以包括密封件，例如O形环密封件。虽然紧固装置34示出为螺栓，但在其它实施例中，它们可以是其它紧固装置，例如夹紧装置。

通过流体管线40对压力腔室36、38填充加压流体。该加压流体可以例如由用于泵10的冲洗水来提供。加压腔室36、38中的流体可以被调节至在泵10内部压力与泵10外部压力之间的压力，例如泵10内部压力的80％。由于冲洗水压力基本上对应于泵压力，因此冲洗水在流入压力腔室36、38之前可以减压。这可以例如通过减压模块来完成，例如WO2012/002812中所示的模块，其以参见的方式纳入本文。

泵壳16和轴覆盖件18为泵壳体12提供强度。泵壳16具有中央开口，该中央开口可形成轴向供应部23或可围绕轴向供应部23。如本实施例所示，泵壳16可包括阶梯(steppedup)部分19和加强肋17。泵壳16还可称为抽吸罩或抽吸盖。

轴覆盖件18(或轴盖)与泵壳16相对地连接于周向壁14，并具有中央开口，以允许泵电机的驱动轴32连接于叶轮22。

在运行期间，驱动轴32和叶轮22绕旋转轴线R旋转。通过叶轮22的动作，被泵送的质量体通过离心力被径向向外推入泵壳12中。然后，该质量体沿泵壳体12的周向方向朝向泵壳体12的切向出口喷口15而被夹带。在离开叶轮22之后，沿泵壳体12的周向方向被夹带的所泵送的质量体大部分流出泵壳体12的切向出口15。少量所夹带的质量体再循环，即沿着切向出口15的内表面与周向壁14的内表面(称为分水角)之间的接头处流动并返回泵壳体12中。

当诸如泵10之类的泵用于疏浚时，由于疏浚物的粗糙内容物，它们遭受极端磨损，特别是叶轮22和周向壁14。因此，耐磨材料典型地用于形成这些部分。这些耐磨材料典型地是脆性的，例如诸如

之类的铸铁。由于泵10内部和外部的压力差，应力会导致脆性材料破裂。在过去的系统中，为了防止出现这种情况，将完整的壳体添加至泵，如EP1906029B1中所示。然而，这需要大量额外的材料来构建完整的壳体，并导致泵非常重。

泵10通过用更具延展性的材料形成泵壳16和轴覆盖件18、用耐磨但易碎的材料形成周向壁14、以及分别在周向壁14与泵壳16之间并在周向壁14与轴覆盖件18之间形成压力腔室36、38来防止这种情况发生。压力腔室充满来自管线40的流体，该流体处于在泵内部压力与泵外部压力之间的压力。例如，该压力可以是泵内压力的80％。因此，加压腔室36、38可以减小在更脆的周向壁14上的压力差，并且更软但更坚固的泵壳16和轴覆盖件18可以容纳压力。

由于泵壳16和轴覆盖件18不受到泵10中质量体的磨损，因此不需要脆性材料，并且它们可以由更具延展性的材料制成以容纳压力腔室36、38中的压力。通过在第一加压腔室36和第二加压腔室38中的泵10的内部与泵10的外部的压力之间施加压力，周向壁14中，特别是在区域A中的应力显著降低，使得周向壁充分使用脆性材料14并减少由于压力差而使脆性材料破裂的可能性。因此，在泵10中，压力腔室36、38用于从脆性周向壁14移除应力，并且应力现在被坚固的泵壳16和轴覆盖件18所容纳，泵壳和轴覆盖件不受磨损，因此可以由更具延展性的材料制成。这导致泵10对压力波动的坚固度增加，并且可以导致周向壁14和整个泵10的磨损寿命更长。

虽然第一压力腔室36和第二压力腔室38示出为由周向壁14的外壁42、44中的周向凹槽46、48形成，但压力腔室36、38能够以其它方式形成在泵壳16与轴覆盖件18之间。例如，泵壳16和/或轴覆盖件18可以包括周向凹槽或每个部分可包括配合在一起以形成压力腔室36、38的凹槽。

虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等同物代替其元素。此外，可以作各种修改以使得具体的情形或材料适应本发明的教导，而不偏离其主要范围。因此，本发明并不旨在限制于所公开的特定实施例，而是会包括落在所附权利要求内的所有实施例。

附图标记

10-泵

12.-泵壳体

14.-周向壁

15.-出口

16.-泵壳

17.-肋

18.-轴覆盖件

20.-轴向入口

22.-叶轮

32.-驱动轴

34.-连接装置

36.-第一腔室/第一压力腔室

38.-第二腔室/第二压力腔室

40.-流体管线

42.-周向壁的第一侧

44.-周向壁的第二侧

46.-周向凹槽

48.-周向凹槽

50.-离心区段

52.-出口区段

54.-相对壁

56.-相对壁

Claims (25)

1.一种泵壳体，包括：

周向壁，所述周向壁形成所述泵壳体的外壁；

泵壳，所述泵壳在第一外侧上连接至所述周向壁以形成第一腔室，所述泵壳包括中央开口以形成泵壳的用于待泵送材料的轴向供应部；以及

加压装置，所述加压装置对所述第一腔室进行加压。

2.如权利要求1所述的泵壳体，其特征在于，还包括轴覆盖件，所述轴覆盖件在第二外侧上连接至所述泵壳体以形成第二腔室，并且所述加压装置对所述第二腔室进行加压。

3.如权利要求1或2所述的泵壳体，其特征在于，所述腔室包括预定容积。

4.如权利要求3所述的泵壳体，其特征在于，所述腔室的所述预定容积沿着其整个长度是恒定的。

5.如权利要求4所述的泵壳体，其特征在于，所述预定容积由第一区段和第二区段限定以允许加压流体在其中。

6.如权利要求5所述的泵壳体，其特征在于，所述第一区段和第二区段连接成使得沿着所述预定容积的压力均匀分布。

7.如权利要求5或6所述的泵壳体，其特征在于，所述第一区段的预定容积不同于所述第二区段的预定容积。

8.如前述权利要求中任一项所述的泵壳体，其特征在于，还包括多个加强肋，所述多个加强肋从所述泵壳向外定位，并且相对于所述中央开口径向定位。

9.如权利要求8所述的泵壳体，其特征在于，所述肋与所述泵壳成一体。

10.如前述权利要求中任一项所述的泵壳体，其特征在于，所述泵壳和/或所述轴覆盖件通过紧固装置连接于所述周向壁。

11.如前述权利要求中任一项所述的泵壳体，其特征在于，所述加压装置包括一条或多条管线，所述一根或多根管线能够将加压流体供应至所述第一腔室和/或所述第二腔室。

12.如权利要求11所述的泵壳体，其特征在于，所述一条或多条管线延伸穿过所述轴覆盖件和/或所述泵壳。

13.如权利要求12所述的泵壳体，其特征在于，所供应的所述流体是冲洗液。

14.如前述权利要求中任一项所述的泵壳体，其特征在于，所述泵壳是脆性材料。

15.如前述权利要求中任一项所述的泵壳体，其特征在于，所述加压装置将所述第一腔室和/或所述第二腔室加压至在泵压力与所述泵的外部的压力之间的压力。

16.如权利要求15所述的泵壳体，其特征在于，所述加压装置将所述第一腔室和/或所述第二腔室加压至所述泵压力的约80％。

17.如前述权利要求中任一项所述的泵壳体，其特征在于，所述周向壁由第一材料制成并且所述泵壳和/或所述轴覆盖件由第二材料制成。

18.一种包括如前述权利要求中任一项所述的泵壳体的泵。

19.一种形成具有周向壁、泵壳和轴覆盖件的泵壳体的方法，所述方法包括以下步骤：

a)将所述泵壳连接至所述周向壁，从而在所述周向壁的第一外侧与所述泵壳之间形成第一腔室；以及

b)对所述第一腔室进行加压。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，在所述步骤b)之前或之后，所述方法包括以下步骤：

c)连接所述轴覆盖件，使得在所述周向壁的第二侧与所述轴覆盖件之间形成第二腔室；以及对所述第二腔室进行加压。

21.如权利要求19或20所述的方法，其特征在于，对所述第一腔室和/或所述第二腔室进行加压的步骤包括向所述第一腔室和/或所述第二腔室提供加压流体。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述加压流体是冲洗流体。

23.如权利要求19-22中任一项所述的方法，其特征在于，通过穿过所述轴覆盖件和/或所述泵壳的一条或多条管线提供所述加压流体。

24.如权利要求19-23中任一项所述的方法，其特征在于，对所述腔室进行加压的步骤包括将所述腔室加压至泵内压力的大约80％的压力。

25.如权利要求19-24中任一项所述的方法，其特征在于，所述周向壁由第一材料制成并且所述泵壳和/或所述轴覆盖件由第二材料制成。

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