CN116171351A - 用于在泵送之前减小悬浮固体的尺寸的泵设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在通过泵泵送流体之前减小流体中的悬浮固体的尺寸的泵设备,包括:处理室,所述处理室具有内侧壁,所述内侧壁包括适于减小所述流体中的悬浮固体的尺寸的一个或多个构造;通向所述处理室的具有直径D1的入口,所述入口用于接收所述流体;离开所述处理室的具有直径D2的出口,所述出口用于将所述流体输送到所述泵;以及中心轴线,所述中心轴线从所述入口的中心和所述出口的中心延伸,其中所述一个或多个构造在从所述入口到所述出口的大体方向上延伸,并且其中所述处理室的形状为截头圆锥形,并且D1>D2

Description

用于在泵送之前减小悬浮固体的尺寸的泵设备
技术领域
本发明涉及泵送设备,特别是适于在泵送之前或泵送期间减小流体中的悬浮固体的尺寸的设备。
本发明主要是为了减小浆料中的垢物尺寸而开发的,并且将在下文中参照本申请进行描述。然而,应当理解,本发明并不限于这种特定的应用领域。
背景技术
在说明书通篇中对现有技术的任何讨论决不应被看作是承认这种现有技术是广泛已知的或形成本领域的公知常识的一部分。
通常需要泵来输送包含悬浮固体的流体(例如浆料)。这些悬浮固体可以包括垢物颗粒,这些垢物颗粒在管道上或在处理容器内积聚并且随后在泵送之前被驱入流体流中。这些悬浮固体的存在在泵送应用中会产生问题,因为它们可能导致泵的耐磨零件例如泵叶轮或蜗壳被堵塞或损坏,从而降低泵的净正吸入压头和效率。
解决这个问题的先前尝试包括在悬浮固体进入泵之前用管道筛捕获悬浮固体。然而,当这些筛网捕获悬浮固体时,捕获的固体逐渐积聚并阻碍流体流到泵,从而降低泵送效率。一旦这种情况发生,就必须关闭泵,以便可以取出筛网并进行清洁。这对于泵送操作而言具有严重破坏性,特别是在具有大量悬浮固体的系统中。
发明内容
本发明的实施方案的目的是消除或减少现有技术的上述缺点或其它缺点,或者提供有用的替代方案。
根据本发明的第一方面,提供了一种用于在通过泵泵送流体之前减小流体中的悬浮固体的尺寸的泵设备,包括:处理室,所述处理室具有内侧壁,所述内侧壁包括适于减小所述流体中的悬浮固体的尺寸的一个或多个构造;通向所述处理室的具有直径D1的入口,所述入口用于接收所述流体;离开所述处理室的具有直径D2的出口,所述出口用于将所述流体输送到所述泵;以及中心轴线,所述中心轴线从所述入口的中心和所述出口的中心延伸,其中所述一个或多个构造在从所述入口到所述出口的大体方向上延伸,并且其中所述处理室的形状为大致截头圆锥形,并且D1>D2
在某些实施方案中,泵设备的形状为大致截头圆锥形。
在一些实施方案中,一个或多个构造从入口延伸到出口。在某些实施方案中,一个或多个构造完全从入口延伸到出口,即,所述构造开始于入口并结束于出口。在某些实施方案中,一个或多个构造大致沿中心轴线延伸。
在一些实施方案中,处理室包括具有直径D3的中间区段,其中D2>D3
在一些实施方案中,D1:D2的比率在约1.05:1至4:1的范围内。
在某些实施方案中,D1:D2的比率在约X:1至Y:1的范围内:其中X选自:1.05、1.10、1.15、1.20、1.25、1.30、1.35、1.40、1.45、1.50、1.55、1.60、1.65、1.70、1.75、1.80、1.85、1.90、1.95、2:0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3:0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9;并且其中Y选自(条件是X≤Y):1.10、1.15、1.20、1.25、1.30、1.35、1.40、1.45、1.50、1.55、1.60、1.65、1.70、1.75、1.80、1.85、1.90、1.95、2:0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3:0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4。
在某些实施方案中,D1:D2的比率为1.05:1、1.10:1、1.15:1、1.20:1、1.25:1、1.30:1、1.35:1、1.40:1、1.45:1、1.50:1、1.55:1、1.60:1、1.65:1、1.70:1、1.75:1、1.80:1、1.85:1、1.90:1、1.95:1、2:0、2.1:1、2.2:1、2.3:1、2.4:1、2.5:1、2.6:1、2.7:1、2.8:1、2.9:1、3:0、3.1:1、3.2:1、3.3:1、3.4:1、3.5:1、3.6:1、3.7:1、3.8:1、3.9:1、4:1。
在一些实施方案中,一个或多个构造包括内侧壁中的多个凹槽。
在一些实施方案中,多个凹槽围绕内侧壁周向地间隔开,这些凹槽大体在从入口到出口的方向上延伸。
在某些实施方案中,凹槽围绕内侧壁的圆周等距地间隔开。
在一些实施方案中,凹槽相对于中心轴线弯曲。
在一些实施方案中,凹槽弯曲形成围绕中心轴线的螺旋形状。
在一些实施方案中,凹槽对应于泵的叶轮旋转方向而弯曲。
在一些实施方案中,凹槽与泵的叶轮旋转方向相反地弯曲。
在一些实施方案中,每个凹槽沿其长度具有可变深度。在某些实施方案中,可变深度从入口侧到处理室中的中点增加。在某些实施方案中,可变深度从处理室中的中点到出口侧减小。
在一些实施方案中,每个凹槽由多个离散的凹部形成。
在一些实施方案中,一个或多个构造包括多个脊,每个脊间隔在两个凹槽之间。
在一些实施方案中,每个凹槽沿其长度具有可变宽度。
在一些实施方案中,入口的形状为截头圆锥形。
根据本发明的第二方面,提供了一种用于在通过泵泵送流体之前减小流体中的悬浮固体的尺寸的组件,包括:根据第一方面的泵设备;以及设置在所述泵设备的处理室内的可旋转突出部,所述可旋转突出部包括与处理室的内侧壁间隔开的外壁。
在一些实施方案中,可旋转突出部突出到处理室中并穿过泵设备的出口。
在一些实施方案中,可旋转突出部形成泵的叶轮的一部分。
在一些实施方案中,可旋转突出部的外壁包括在外壁上的一个或多个构造,所述一个或多个构造适于减小流体中的悬浮固体的尺寸。
在一些实施方案中,可旋转突出部的构造是基本上线性的并且与中心轴线对准。
在一些实施方案中,可旋转突出部的构造具有基本上对应于处理室的构造的曲率。
在某些实施方案中,可旋转突出部具有大致卵形的横截面,使得可旋转突出部的外壁与内侧壁之间的空间随着可旋转突出部旋转而变化。
当结合附图考虑时,根据下面的具体实施方案,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以举例的方式示出了各种实施方案的原理。
附图说明
现在将参考附图仅通过示例的方式描述本发明的优选实施方案,其中:
图1示出了根据本发明的第一优选实施方案的泵的示意性截面侧视图。
图2示出了图1的泵的正视图。
图3示出了根据本发明的第二优选实施方案的泵的正视图。
图4示出了图1和图2的泵的局部剖切透视图。
图5示出了图3的泵的局部剖切透视图。
图6示出了根据本发明的第三优选实施方案的泵的局部剖切透视图。
具体实施方式
以下实施例仅以举例的方式描述,以便提供对本发明的某些方面的更详细理解。应当理解,可以想到其它实施方案,并且不意味着所公开的发明受限于以下描述。
具体地讲,虽然以下示例已经针对特定泵布置,但是将理解,可以设想具有替代或修改的部件的泵布置,包括本发明的核心方面。
图1-6示出了本发明的三个优选实施方案。在每个实施方案中,附图示出了泵10,其具有泵壳11、设置在泵壳11内并可操作地安装到驱动轴13的叶轮12、泵入口/喉套筒14,流体(例如,浆料)可以通过该泵入口/喉套筒进入泵10以被泵送到泵出口15。本发明的泵设备20特别涉及喉套筒14和叶轮12,以及它们的相互作用。
泵设备20适于在通过泵10泵送之前减少流体中的悬浮固体。泵设备20包括处理室21,其具有用于接收流体的入口22、用于将流体输送到泵的出口23、以及在两者间延伸的内侧壁24。内侧壁24包括一个或多个构造(被示出为凹槽25),用于通过例如楔入并压碎固定部件与旋转部件之间的颗粒和/或提供局部区域的湍流来减小流体中的悬浮固体或垢物的尺寸。
凹槽25被示为从入口22延伸到出口23,并且围绕内侧壁24的圆周等距地间隔开;然而,在替代实施方案中,所述构造可不同地间隔开或成形(例如,沿着其长度具有可变深度和/或宽度),或围绕从入口22的中心和出口23的中心延伸的中心轴线而弯曲。在另外的替代实施方案中,构造可以包括脊,或者脊和凹槽的组合。
处理室21的尺寸被设计成为大致截头圆锥形,使得入口22的直径D1大于出口23的直径D2。D1:D2的比率优选在约1.01:1至4:1的范围内。
任选地,如图1-5中的每个图所示,叶轮12包括延伸到处理室21中并帮助减小流体中的悬浮固体的尺寸的可旋转部30。可旋转部30包括在其外壁上的另外的构造31,构造31是基本上线性的并且与中心轴线对准。或者,构造31可以基本上对应于处理室21的构造25的曲率而弯曲。
如图1、图2和图4所示,凹槽可相对于中心轴线线性地延伸。在该实施方案中,本发明用于通过在流体经过凹槽25时向悬浮固体提供湍流/阻力来减小流体中的悬浮固体的尺寸。处理室21的截头圆锥形或喇叭形设计提供了足够的表面积以使该过程发生,并增加了泵的总净正吸入压头(NPSH)(这可以补偿从可旋转部30延伸超过正常叶轮轮廓的任何NPSH损失)。这些力将悬浮固体破碎成更小的碎片,然后泵送这些碎片,而不干扰泵送操作并且减少对泵的耐磨零件的任何潜在损坏(与泵送原始流体和悬浮固体相比)。由叶轮12的旋转驱动的构造31增加另外的力以减小悬浮固体的尺寸。
在一个示例中,生产根据本发明的泵设备以与Weir
Figure BDA0004113418440000041
4/3泵一起使用,其中D1=149mm,D2=77mm,并且可变凹槽深度在设备的中间区段达到9mm的最大深度。当与标准Weir/>
Figure BDA0004113418440000042
4/3泵(没有所述泵设备)相比时,发现该示例泵成功地减小了泵送流体中的悬浮固体的尺寸。进一步发现,由于正在被泵送的悬浮固体的尺寸减小,该示例性泵与样品泵相比引起磨损的速率减小。
图3、图5和图6中示出了另一实施方案,其中凹槽相对于中心轴线沿着内侧壁24螺旋地延伸。特别地,图3和图5示出了对应于泵的叶轮方向而弯曲的凹槽,而图6示出了与泵的叶轮方向相反地弯曲的凹槽。这些实施方案的作用方式类似于线性凹槽型式;然而,螺旋设计相对于线性型式使得凹槽25的长度延伸,并且提供增加的面积以减小悬浮固体的尺寸。因此,这些设计可以改善含有悬浮固体的流体混合物通过泵的流动,从而使悬浮固体更精细、泵送效率增加并且泵10随时间的磨损减少。
在一些实施方案中(如图1所示),处理室21包括在入口22和出口23之间的中间区段,其中中间区段具有小于D1和D2的直径D3。在替代实施方案中,入口可以是截头圆锥形的(未示出)。
在整个说明书和随后的权利要求书中,单数形式“一”、“一种”和“该/所述”包括多个指代物,除非上下文另外清楚地指明。此外,除非上下文明确要求,否则在整个说明书和权利要求书中,词语“包括”、“包含”等应被解释为包含性的意义,而不是排他性或穷举性的意义;也就是说,在“包括但不限于”的意义上。
范围在本文中可以表示为从“约”或“大约”一个特定值和/或到“约”或“大约”另一个特定值。当表达此范围时,其它示例实施例包括从一个特定值和/或到另一个特定值,或到所述两个值之间的任何单数值或值范围。此外,范围在本文中可以表达为“大于”、“大于或等于”、“小于”、“小于或等于”特定值。当表达此类范围时,其它示例实施例包括位于初始值范围内的任何单数值或子集值范围。
尽管已参考特定实施例描述本发明,但所属领域的技术人员将理解,本发明可以许多其它形式体现。例如,应了解,在不脱离本发明的范围的情况下,本领域的技术人员将显而易见许多组合、改变、修改、变化和取代,并且本申请旨在涵盖所有此类组合、改变、修改、变化和取代。此外,其中提及具有本发明所涉领域的已知等同物的特定整数,此类已知等同物被视为并入本文中,如同单独阐述。

Claims (21)

1.一种用于在通过泵泵送流体之前减小流体中的悬浮固体的尺寸的泵设备,包括:
处理室,所述处理室具有内侧壁,所述内侧壁包括适于减小所述流体中的所述悬浮固体的尺寸的一个或多个构造;
通向所述处理室的具有直径D1的入口,所述入口用于接收所述流体;
离开所述处理室的具有直径D2的出口,所述出口用于将所述流体输送到所述泵;以及
中心轴线,所述中心轴线从所述入口的中心和所述出口的中心延伸,
其中所述一个或多个构造在从所述入口到所述出口的大体方向上延伸,并且其中所述处理室的形状为大致截头圆锥形,并且D1>D2
2.根据权利要求1所述的泵设备,其中所述一个或多个构造从所述入口延伸到所述出口。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的泵设备,其中所述处理室包括具有直径D3的中间区段,其中D2>D3
4.根据前述权利要求中任一项所述的泵设备,其中D1:D2的比率在约1.05:1至4:1的范围内。
5.根据前述权利要求中任一项所述的泵设备,其中所述一个或多个构造包括在所述内侧壁中的多个凹槽。
6.根据权利要求5所述的泵设备,其中所述多个凹槽围绕所述内侧壁周向地间隔开,所述凹槽大体在从所述入口到所述出口的方向上延伸。
7.根据权利要求5或权利要求6所述的泵设备,其中所述凹槽相对于所述中心轴线弯曲。
8.根据权利要求7所述的泵设备,其中所述凹槽弯曲形成围绕所述中心轴线的螺旋形状。
9.根据权利要求8所述的泵设备,其中所述凹槽对应于所述泵的叶轮旋转方向而弯曲。
10.根据权利要求8所述的泵设备,其中所述凹槽与所述泵的叶轮旋转方向相反地弯曲。
11.根据权利要求5至10中任一项所述的泵设备,其中每个凹槽沿其长度具有可变深度。
12.根据权利要求11所述的泵设备,其中每个凹槽由多个离散的凹部形成。
13.根据权利要求5至12中任一项所述的泵设备,其中所述一个或多个构造包括多个脊,每个脊间隔在两个凹槽之间。
14.根据权利要求5至13中任一项所述的泵设备,其中每个凹槽沿其长度具有可变宽度。
15.根据前述权利要求中任一项所述的泵设备,其中所述入口的形状为截头圆锥形。
16.一种用于在通过泵泵送流体之前减小流体中的悬浮固体的尺寸的组件,包括:
根据权利要求1至15中任一项所述的泵设备;以及
设置在所述泵设备的处理室内的可旋转突出部,所述可旋转突出部包括与所述处理室的内侧壁间隔开的外壁。
17.根据权利要求16所述的组件,其中所述可旋转突出部突出到所述处理室中并穿过所述泵设备的出口。
18.根据权利要求17所述的组件,其中所述可旋转突出部形成所述泵的叶轮的一部分。
19.根据权利要求16至17中任一项所述的组件,其中所述可旋转突出部的所述外壁包括在所述外壁上的一个或多个构造,所述一个或多个构造适于减小所述流体中的悬浮固体的尺寸。
20.根据权利要求19所述的组件,其中所述可旋转突出部的所述构造是基本上线性的并且与中心轴线对准。
21.根据权利要求19所述的组件,其中所述可旋转突出部的所述构造具有基本上对应于所述处理室的所述构造的曲率。
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