CN1196101A - 带有从纤维浆悬浮液中分离气体装置的该悬浮液用泵 - Google Patents

带有从纤维浆悬浮液中分离气体装置的该悬浮液用泵 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种带有气体分离装置的离心式悬浮液用泵,它包括带叶毂(27)的叶轮(3),在面向入口的前泵腔部(4A)中有前叶片(30),在后泵腔部(4B)中有后叶片,以及一个环形隔板(28)连接于这些部件之间的叶毂上。叶毂后部带有主要为径向向外延伸的外侧部分。环形隔板位于该叶毂外侧部分稍靠前面一点。隔板的内径小于叶毂外侧部分的外径,这样隔板与叶毂外侧部分至少有一部分沿径向相互重叠。通道(50)在隔板(28)的后侧面(42)和叶毂外侧部分前侧面(37)之间有一部分主要沿径向从前泵腔部(4A)内侧向后泵腔部(4B)外侧延伸。

Description

带有从纤维浆悬浮液中分离气体装置的该悬浮液用泵
本发明涉及用于纤维浆悬浮液的泵,它带有从悬浮液中分离气体的装置,包括带一个泵腔的泵壳,泵腔带有悬浮液轴向入口和径向出口以及一个气体出口;泵腔中有一个带叶毂的叶轮,面对入口的前泵腔部中叶毂上有前叶片,在后泵腔部有后叶片,在前后泵腔部之间有一环形隔板与叶毂相连;和一个延伸穿过泵壳一端壁的叶轮驱动轴,以及用于驱动轴的轴承元件。本发明尤其涉及一种经过改进的通常所说的MC泵,即用于输送高浓度浆悬浮液的泵,如浓度达8-15%,就不能用常规径向泵来输送。
上述类型的泵已从文件SE-B-467466(相应于US-A-5039320)中有所了解。在此泵中,叶毂与环形隔板之间有开口,纤维浆悬浮液及空气或要分离的气体可通过此开口沿径向/轴向从前泵腔部到达后泵腔部,在这里轴向运动元件是很重要的。因为泵壳中会产生很大的轴向力作用于叶轮,这又使叶轮驱动轴的固定变得更加困难,故需要使用特殊的轴承。另一个结果是,轴向分离的气体/空气中将会含有不希望有的纤维浆。
本发明的目的是,通过提供一种在介绍中指出的改进型叶轮解决上述问题。其特征是,后泵腔中的叶毂带有主要沿径向向外延伸的外侧部分,环形隔板位于上述叶毂外侧部分前面的一定距离处,隔板内径小于叶毂外侧部分的外径,因此,在隔板与叶毂外侧部径向范围内有一部分沿径向相互重叠在一起,同时在隔板后侧、叶毂外侧部分前面及后叶片之间的通道,有一部分主要沿径向从前泵腔部内侧向后泵腔部外侧延伸。
在优选实施例中,叶毂外侧部分前面包括沿叶毂段方向直径增加的前侧部分,叶毂段包括外侧部分,该外侧部分最好构成叶毂的后段。从下述专利权利要求书中和下述优选实施例的描述中,可以看出本发明的另外一些特征和方面。
在下述优选实施例的描述中,可参考附图,其中
图1示出了根据本发明的泵的轴向截面,对本发明无关紧要的细节已省略;
图2为泵轮轴向截面,它是该泵的组成部分;
图3为图2中沿III-III的泵轮视图;
图4为图2中沿IV-IV的泵轮视图;
图5为从前方倾斜看的泵轮透视图;
图6为从后方倾斜看的泵轮透视图;
图7为泵腔中纤维浆悬浮液及分离气体/空气的主要流动路线。
如图1,该泵的主要部件,包括泵壳1,由套筒2构成的入口部分;泵轮3;通过旋管5与径向出口6合并的泵腔4;把泵腔4与转子装置8分开的端壁7,转子装置包括真空泵9;用于泵轮3和真空泵9的驱动轴10;用于延伸穿过端壁7的驱动轴10的驱动电机由11象征性表示;及用于驱动轴10的一组带有滚柱轴承13和滚珠轴承14、15的轴承装置12。
在入口部分2有一输送浆悬浮液用的圆柱形入口17,悬浮液中含有一定量的气体,通常主要是空气。在泵腔3和真空泵9之间有一个或几个用于上述气体/空气的通道19和一个出口,由数字20象征性表示的出口用于分离出的气体/空气。
该泵通常装有水平旋转轴21。机座见数字22所示。不影响本发明的其它细节未在附图中用数字表示。泵腔4可分为前泵腔部4A和后泵腔部4B。泵腔4朝前被入口部分2限定,朝后由端壁7限定,朝外由旋管5限定。
本发明最显著的特征是泵轮3的设计,更准确地说是叶轮25的设计,它作为叶轮的整体部分包括在内,并将根据图2-6进行详细描述。
泵轮3由泵腔4中的叶轮25和入口部分2中的流态化转子26组成,它由整体铸造的装置构成。根据本发明,流态化转子26与上述SE467466/US5039320中所述类型相同,因此这里将不作更详尽的论述,但应参考上述专利技术说明书。
叶轮25与文件SE467466/US5039320中所述的相应叶轮相似,属于径向型叶轮,它包括叶毂27,前后泵腔部4A和4B之间的隔板28及若干侧边缘29面向入口部分2的前叶片30和许多侧边缘31面向端壁7的后叶片32,其前后叶片30和32固接于隔板28上,并分别插入前后泵腔部4A和4B。叶片30和32的人们已知的方式本身向后弯曲朝向叶轮25的旋转方向,见图3-6。根据本实施例,前叶片30的轴向范围大于后叶片32的轴向范围,这就基本上限定了该泵的工作能力。另一方面,就通常所说的MC泵而言,根据其已知原理,为了生产所需要的压力,后叶片32本身具有较大的径向范围。前叶片30的前边缘29几乎压着入口部分2,而后叶片32的边缘31几乎压着端壁7,这有助于该泵获得所需要的高效率。每对叶片中对应的前后叶片30和32都按已知方式保持自身在同一弯曲面中,平行于旋转轴线,所有其它前叶片均构成整体延伸的位于前面的转子叶片。前后叶片之间的过渡部分用33表示。
叶毂27由前锥形部分35和后环形部分36组成。前锥形部分35构成叶毂27的主体部分,更准确地说是构成具有90°锥顶角的正截锥体,这意味着圆锥母线以a=45°角相对于旋转轴线21倾斜。环形部分36也具有顶点向前的正截锥形状,但其锥顶角要比前锥形部分35大出许多;根据实施例是150°,这说明环形部分36的前侧37,或更准确地说是其母线相对于与旋转轴线21成直角的径向平面形成b=15°角。根据实施例,环形部分36的轴向长度大约仅相当于叶毂27前锥形部分35轴向长度的三分之一。叶毂27末端的圆柱体部分39向前延伸,进入端壁7的通口。所有其他后叶片32均由其内端连接于圆柱体部分39。在其他后叶片32和圆柱体部分之间有一段空隙34,见图1。
根据本发明,泵腔4的前后泵腔部4A和4B之间的隔板28是环形的,且前侧40为平面。更准确地说,它由带有锥形倾斜后侧面42的内侧部分41和一个带有后侧平面44的外侧部分43构成。内侧部分41从叶毂环形部分36前面的内周边45延伸,并在叶毂前锥形部分35与环形部分36之间的过渡区46稍微靠外侧向外延伸至隔板28的外周边47,隔板同样位于环形部分36的外前侧。根据实施例,后壁42相对于径向平面的倾斜角度C=12 °。
在此文本中,前叶片30定义为联接叶片30/32的部件,它们从前侧边缘29延伸至与隔板28的前侧平面40相重合的径向平面。后叶片32定义为联接叶片30/32的部件,它们从与隔板后侧平面44相重合的径向平面延伸至后叶片边缘31,并且前后叶片之间的过渡区33限定为轴向区域,被叶毂27和隔板28内侧限定,同时受两个与隔板侧平面40和44相重合的径向平面的限定。
因此,叶毂环形部分36可描述为轴向向外变窄的楔形,而隔板28的内侧41则可相应说成是向内变窄的楔形。此外,这些楔形部分-突缘部分36及隔板28的内侧部分41是这样排列的,即其大部分沿径向相互重叠。因此,在前泵腔部4A和后泵腔部5B之间就形成许多通道50,见图1、图5、图6,这些通道50基本上沿径向从前泵腔部4A的内侧部分向后泵腔4B的外侧部分延伸。通道50向外稍微变宽,并且前面由隔板28上的倾斜壁42限定,后面由叶毂环形部分36的倾斜壁37加以限定,相临通道50分别通过前后叶片30和32之间的过渡部分33及其限定部分相互限定。根据实施例,这些通道50的平均倾斜角度d,即通道中心线51相对于径向平面的倾斜角度是13.5°。
此外,根据实施例6,隔板28带有许多与前后叶片30和32数量相同的轴向通孔53,通孔53径向为椭圆形,并从前锥形部分27和叶毂环形部分36之间的过渡区46稍内一点,径向延伸至环形部36圆周线稍微靠内侧,同时这些通孔均位于沿叶轮旋转方向可见的后叶片32之后。
此处论述的泵用于输送一般浓度的纤维浆悬浮液,通常浓度约为8-10%,这不能用常规泵输送。为了使通过入口17流入的纤维浆悬浮液能用泵输送,首先悬浮液必须通过转子26按已知方式使自身发生流态变化。通过旋转叶轮25上的叶片30和32,变成流体的悬浮液被抛进旋管5中,并进一步通过径向出口6抛出。主流体A通过前泵腔部4A由前叶片30排出,分流体B通过通道50流出,进入后泵腔部4B的外侧部分,后叶片32在此处产生所需要的泵压。因此,从泵的轴向断面看,纤维浆悬浮液的流动方向就变成明显的径向,而轴向运动分量在泵腔4的范围内就变得相对较小。悬浮液轴向作用于叶轮3的力变得相应较小,就意味着轴向作用于轴承的应力也同样较小。因此,滚珠轴承14和15可包括如轴向与径向作用很小的向心上推滚珠轴承,从结构上看,这是一个很重要的优点。当然本发明不仅限于使用这种轴承,而且还有下列好处,即同文本SE467466/US5039320中描述的泵相比较,设计人员在选择轴承时有着更多的自由。叶片后面隔板28上的通孔53还有助于叶轮25的轴向平衡。在后叶片32后面的叶毂27的后侧,在没有通孔53的情况下,就形成通孔53释放的负压。通过叶轮25的设计,还可对空气、蒸汽或悬浮液中存在的其他气体进行良好的分离。该气体最好在叶轮25前面的中心分离与收集,由此,如C所示,气体沿叶毂前锥形部分35流动,进一步穿过通道50,直到环形部分36的前面37,沿着该部位在环形部分36的后侧与端壁7之间向内流向叶毂圆柱体部分39,气体由此被真空泵9通过端壁7上的开口19吸入,以便最终通过吹风口20排出。某些气体还要流过环形部分36上的通孔53,加入沿环形部分外周边流过的气体中。

Claims (9)

1.用于纤维浆悬浮液的泵,带有从悬浮液中分离气体的装置,它包括带有一个泵腔(4)的泵壳,泵腔(4)带有悬浮液轴向入口(17)和径向出口(6)及一个气体出口(19);泵腔中有一带叶毂(27)的叶轮(3),面对入口的前泵腔部(4A)的叶毂上有前叶片(30),后泵腔部(4B)有后叶片(32),在前后泵腔部之间有一环形隔板(28)与叶毂相连;和一个延伸穿过泵壳一端壁的叶轮驱动轴(10),以及驱动轴轴承元件(13,14,15),其特征是,叶毂在后泵腔部中带有主要为径向向外延的外侧部分(36),环形隔板位于上述叶毂外侧部分前面一定距离处,隔板的内径小于叶毂外侧部分的外径,以便隔板与叶毂外侧部分在径向范围至少沿径向相互重叠,并且通道(50)的一部分在隔板(28)后侧面(42)和叶毂外侧部分(36)前侧面(37)之间,主要沿径向从前泵腔部(4A)内侧向后泵腔部(4B)外侧延伸。
2.根据权利要求1的泵,其特征是,相临通道(50)彼此被前后叶片中的一个和/或前后叶片之间的过渡区域(54)分开。
3.根据权利要求1或2的泵,其特征是,叶毂包括在外侧部分(36)的前面沿外侧部分方向直径增加的前侧部分(35)。
4.根据权利要求1至3中之一的泵,其特征是,叶毂外侧部分由主要为径向延伸的环形部分(32)构成。
5.根据权利要求3至4中之一的泵,其特征是,前侧部分母线与旋转轴线(21)之间的平均倾斜角度大大低于相应的环形部分前侧的平均倾斜角度。
6.根据权利要求5的泵,其特征是,所述前侧部分(35)的轴向长度大大长于环形部分(36)的轴向长度,最好为其2-5倍。
7.根据权利要求5或6的泵,其特征是,前侧部分相对于旋转轴线的平均倾斜角度在30°到60°之间,35°到55°之间更好,40°到59°之间比较合适,并且环形部分前侧相对于旋转轴的平均倾斜角度在70°到90°之间,65°到85°之间更好,70°到80°之间比较合适。
8.根据权利要求7的泵,其特征是,相对于径向平面的平均倾斜角度在5°到30°之间,最大为20°较好,在8°到17°之间比较合适。
9.根据权利要求1至8之一的泵,其特征是,从叶轮旋转方向看,叶毂外侧部分在叶片的后面带有通孔(53)。
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