專利名稱：離心切碎泵的切割環(huán)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種稱為切碎泵(chopper pump)類型的離心泵， 該泵被構(gòu)造用來處理包含大尺寸固體的流體，這些固體必須由泵進(jìn) 行切割或者切碎。具體而言，本發(fā)明涉及一種切割環(huán)元件，該元件 被構(gòu)造成與具有合適構(gòu)造的葉輪協(xié)同工作，從而對(duì)帶走的固體進(jìn)行 處理并且避免它們進(jìn)入葉輪的后部以及因而進(jìn)入泵的密封部。
背景技術(shù)：
切碎型的離心泵用在許多和各種工業(yè)領(lǐng)域中，它們被用來處理包 含大尺寸固體例如塑料或動(dòng)物副產(chǎn)品的流體。切碎泵典型的特征在 于具有葉輪，該葉輪被構(gòu)造成與葉輪葉片相鄰設(shè)置的切割元件接觸， 從而對(duì)進(jìn)入泵的固體材料進(jìn)行切割或切碎。位于切碎泵吸入側(cè)的葉 輪和切割構(gòu)件將大部分固體物處理到可以移動(dòng)通過泵的尺寸。然而， 一些固體還趨向于朝著葉輪的驅(qū)動(dòng)側(cè)或者后部移動(dòng)，并且有可能朝 著泵的驅(qū)動(dòng)軸內(nèi)移動(dòng)。
當(dāng)固體朝著葉輪的驅(qū)動(dòng)側(cè)或者后部以及朝著驅(qū)動(dòng)軸內(nèi)移動(dòng)時(shí)，碎 片會(huì)纏繞著驅(qū)動(dòng)軸并且妨礙泵的運(yùn)行。當(dāng)流體包含纖維固體時(shí)尤其 是這樣。葉輪后面的碎片會(huì)導(dǎo)致葉輪熱量和磨損的增加并且會(huì)妨礙 密封元件的冷卻和潤(rùn)滑。固體材料會(huì)滲透密封部并且?guī)砼c泵運(yùn)行 相關(guān)的其它問題。因此， 一些已知的切碎泵使用沖洗機(jī)構(gòu)來清潔葉 輪的后部。
其它已知的切碎泵使用設(shè)計(jì)有切割元件的葉輪，該切割元件位于 葉輪上或者靠近葉輪的后側(cè)并且圍繞著驅(qū)動(dòng)軸，從而用來切碎驅(qū)動(dòng) 軸處的固體材料。所述類型的葉輪和切割元件的例子公開于授權(quán)給 Dorsch的美國(guó)專利5， 460， 482。按照授權(quán)給Dorsch的482專利所 描述的， 一些切碎泵還使用繞軸設(shè)置的節(jié)流襯套，從而將較大的固體與密封部隔開。但是其他的一些切碎泵使用開放式葉輪設(shè)計(jì)以減 少葉輪后面的壓力，從而固體不會(huì)移向葉輪的后側(cè)。
在葉輪后側(cè)使用切割元件的現(xiàn)有技術(shù)的切碎泵要求切割元件位 于葉輪輪轂附近和/或非?？拷?qū)動(dòng)軸。照此，流體中的碎片，特別 是纖維材料中的碎片會(huì)在材料切碎或者切割之前一直滲透到驅(qū)動(dòng)軸
和密封組件。
因此，在本領(lǐng)域中提供一種離心切碎泵的葉輪和切割元件的結(jié)構(gòu) 是有利的，該切碎泵在碎片到達(dá)驅(qū)動(dòng)軸和密封組件之前處理碎片并 且避免這些碎片進(jìn)入葉輪后部，因而改善了泵的運(yùn)行并且提高了泵
的壽命。同屬于本申請(qǐng)的同時(shí)待審的美國(guó)申請(qǐng)10/893， 506公開一種 葉輪和切割元件，在某種意義上被構(gòu)造成相互作用的葉輪和切割元
件切碎或者切割葉輪驅(qū)動(dòng)側(cè)外周邊緣附近的碎片，從而有效地減少 并避免碎片與驅(qū)動(dòng)軸以及任何相關(guān)的密封組件接觸。
但是，美國(guó)申請(qǐng)10/893， 506 〃>開的葉輪和切割元件特別適用于 預(yù)期的目的，這些切割元件的結(jié)構(gòu)就是當(dāng)磨損時(shí)各個(gè)切割元件必須 單獨(dú)地替換。因此提供一種更簡(jiǎn)單并且費(fèi)用低廉的切割元件結(jié)構(gòu)將 是有利的，這些切割元件在葉輪的驅(qū)動(dòng)側(cè)上相互作用。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于切碎型離心泵的切割環(huán)元件，該元件 被構(gòu)造成相對(duì)于泵的葉輪設(shè)置以在某種意義上相互作用，從而切碎 或者切割葉輪驅(qū)動(dòng)側(cè)外周邊緣附近的碎片以有效地減少并避免碎片 與驅(qū)動(dòng)軸以及任何相關(guān)聯(lián)的密封組件接觸。雖然本文描述的本發(fā)明 的切割環(huán)元件用于切碎類型的離心泵，但是該切割環(huán)元件可適用于 除切碎泵以外的離心泵類型。
本發(fā)明包括一種切割環(huán)元件，該元件凈皮構(gòu)造成在離心泵內(nèi)靠近葉 輪的驅(qū)動(dòng)側(cè)設(shè)置以與葉輪驅(qū)動(dòng)側(cè)上形成的切割構(gòu)件相互作用。所述 用于切碎泵類型的葉輪公開于同時(shí)待審的申請(qǐng)10/893， 506，該申請(qǐng) 的內(nèi)容和公開內(nèi)容在此引入作為參考。具有遠(yuǎn)離泵入口定位的驅(qū)動(dòng) 側(cè)的葉輪被特別構(gòu)造成具有與本發(fā)明的切割環(huán)元件相互作用的切割構(gòu)件。葉輪驅(qū)動(dòng)側(cè)的切割構(gòu)件朝著葉輪的外圓周設(shè)置，本發(fā)明的切 割環(huán)元件與該切割構(gòu)件相互作用，從而切碎并切割葉輪外周附近的 固體。葉輪外部設(shè)置的切割構(gòu)件被特別設(shè)置，從而避免被切碎的碎 片進(jìn)入葉輪的驅(qū)動(dòng)側(cè)，尤其遠(yuǎn)離驅(qū)動(dòng)軸和任何有關(guān)聯(lián)的密封組件。
本發(fā)明的切割環(huán)元件通常形成一個(gè)連續(xù)的環(huán)狀構(gòu)件，該構(gòu)件設(shè)置 在環(huán)上，并在此向外延伸至少一個(gè)切割件，該切割件大小合適并被 構(gòu)造成與設(shè)置在葉輪上的切割構(gòu)件相互作用。切割構(gòu)件可具有任何 適合尺寸、形狀或者結(jié)構(gòu)，從而與特定大小、形狀或者構(gòu)造的葉輪 切割構(gòu)件相互作用。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)狀構(gòu)件上設(shè)置有多 個(gè)切割構(gòu)件。
本發(fā)明的切割環(huán)元件在離心泵內(nèi)位于葉輪驅(qū)動(dòng)側(cè)附近。該切割環(huán) 元件因此可構(gòu)造成靠著泵殼設(shè)置，并固定在泵殼上，這樣該元件幾 乎位于葉輪附近。可選擇地是，如本文特別描述的那樣，切割環(huán)元 件可構(gòu)造成與一個(gè)單獨(dú)的后板連接，該后板依次位于泵殼和葉輪驅(qū) 動(dòng)側(cè)之間。在一個(gè)可連接到泵殼并與泵殼分離的單獨(dú)板狀構(gòu)件上提
供相鄰設(shè)置的切割環(huán)元件具有如下特別優(yōu)點(diǎn)當(dāng)作為改進(jìn)將切割環(huán) 元件安裝到現(xiàn)有泵時(shí)，能提供切割環(huán)元件相對(duì)于葉輪的軸向調(diào)節(jié)。 但是，在任一個(gè)結(jié)構(gòu)中，切割環(huán)元件的環(huán)狀結(jié)構(gòu)便于在長(zhǎng)期使用而 導(dǎo)致磨損時(shí)的切割件的拆除和替換，并且不需要替換單個(gè)的目前本 領(lǐng)域已知的切割構(gòu)件。環(huán)狀件以及切割件的結(jié)構(gòu)也同樣的費(fèi)用更低 廉。


附圖舉例說明了當(dāng)前實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式。 圖1是切碎型離心泵的縱向剖面圖，其舉例說明本發(fā)明切割環(huán)元 件的樣品安裝；
圖2是本發(fā)明切割環(huán)元件的透視圖3是圖2所示切割環(huán)元件的平面圖4是圖3所示切割環(huán)元件沿其4-4線得到的剖面圖5是圖3所示切割環(huán)元件沿其5-5線得到的剖面圖；圖6是切割環(huán)元件的透視圖，該元件與后板連接并與葉輪處于相 對(duì)位置，該葉輪具有位于葉輪驅(qū)動(dòng)側(cè)的切割構(gòu)件，從而舉例說明了 切割環(huán)元件與葉輪切割構(gòu)件的相互作用。
具體實(shí)施例方式
圖1在縱向剖面上舉例說明了 一種使用本發(fā)明切割環(huán)元件10的 離心切碎泵型的樣品結(jié)構(gòu)。離心泵12通常包括泵殼14，該泵殼如圖 l所示包括驅(qū)動(dòng)殼體16、固定到驅(qū)動(dòng)殼體16的渦形殼體18、以及固 定到渦形殼體18的進(jìn)口殼體20。
驅(qū)動(dòng)殼體16通常構(gòu)造成能接納驅(qū)動(dòng)軸22，該驅(qū)動(dòng)軸延伸穿過驅(qū) 動(dòng)殼體16并進(jìn)入渦形殼體18。軸承組件24和26通常位于驅(qū)動(dòng)殼體 16內(nèi)以支撐驅(qū)動(dòng)軸22。驅(qū)動(dòng)軸22延伸穿過驅(qū)動(dòng)殼體16并與位于渦 形殼體18內(nèi)的葉輪28相連。
驅(qū)動(dòng)軸22也可以延伸穿過位于驅(qū)動(dòng)殼體16和葉輪28之間的后 板30。該后板30如圖所示固定到驅(qū)動(dòng)殼體16的端壁32上，但是該 后板也可以固定到泵12的任意適合構(gòu)件上或者泵殼14部分。后板 30可以是使得切割元件相鄰設(shè)置以與葉輪28相互作用的任何適合結(jié) 構(gòu)。如圖1舉例說明的特定后板3(M皮構(gòu)造成具有環(huán)形套環(huán)34，該套 環(huán)延伸穿過驅(qū)動(dòng)殼體16的端壁32,并被構(gòu)造成將密封機(jī)構(gòu)36設(shè)置 在驅(qū)動(dòng)軸22周圍。
在泵12運(yùn)行過程中，包含大尺寸固體的流體經(jīng)進(jìn)口殼體20內(nèi)的 入口 38進(jìn)入泵12。流體和固體經(jīng)入口或者位于進(jìn)口殼體20和葉輪 28之間的切碎板40進(jìn)入。葉輪28與切碎板40相互作用，從而切割 并切碎流體內(nèi)的固體。流體和固體漿液接著流入泵12的渦殼42，并 經(jīng)過泵12的出口 44從該渦殼排出。
從圖l可以認(rèn)識(shí)到，當(dāng)流體和固體漿液進(jìn)入渦殼42時(shí)，流體有 沖擊葉輪28后部48的趨勢(shì)，在此處，流體沿著后板30旋轉(zhuǎn)。應(yīng)當(dāng) 注意到，如圖l所示的葉輪28和后板30的尺寸、大小以及位置僅僅 作為舉例說明本發(fā)明結(jié)構(gòu)的例子，渦殼42內(nèi)的葉輪28后部48的軸 向延伸物可以不如圖1所示的那樣表示。不過，流體和碎片可以移到葉輪28的后面，并且潛在地滲透到泵12的驅(qū)動(dòng)軸22和密封機(jī)構(gòu) 36。
因此，本發(fā)明包括切割環(huán)元件10，該元件與具有切割構(gòu)件50的 葉輪28結(jié)合，在碎片可以滲透到密封機(jī)構(gòu)36之前切割任何最初可以 進(jìn)入葉輪28后面的碎片，上述切割構(gòu)件50位于葉輪28的后部48。
本發(fā)明的切割環(huán)元件IO如圖1所示位于泵12的后板30上。該 例子只描述了一種將切割環(huán)元件10定位并固定于葉輪28附近和位 于泵12內(nèi)的方式。切割環(huán)元件IO可以直接與泵殼14連接，諸如與 驅(qū)動(dòng)殼體16或者渦形殼體18連接。但是，將切割環(huán)元件10與后板 30連接能提供某種程度上的優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)在下文中進(jìn)行更全面地 描述。
圖2-4更全面展示了切割環(huán)元件10，該元件通常包括環(huán)狀構(gòu)件 54。環(huán)狀構(gòu)件54具有外圓周邊56和內(nèi)圓周邊58，并且具有徑向延 伸的第一表面60以及相對(duì)的、徑向延伸的第二表面62。當(dāng)如圖1所 示位于泵內(nèi)時(shí)，第二表面62遠(yuǎn)離葉輪28定位，并且靠著后板30設(shè) 置。當(dāng)位于泵12內(nèi)時(shí)，第一表面60朝向葉輪28定位，并如圖l所 示位于葉輪28附近。多個(gè)延伸經(jīng)過環(huán)狀構(gòu)件54的通道64提供諸如 接納螺栓或者其他緊固裝置的連接結(jié)構(gòu)，從而將切割環(huán)元件10固定 到后板30或者泵殼上。其他方式的連接可同樣適合。
環(huán)狀構(gòu)件54被構(gòu)造成具有至少一個(gè)切割件66，該切割件從環(huán)狀 構(gòu)件54的第一表面60向外延伸。在圖2-5描述的實(shí)施例中，切割環(huán) 元件IO被構(gòu)造成具有多個(gè)切割件66。下文將會(huì)更全面地描述，切割 件66被設(shè)置并構(gòu)造成與位于葉輪28驅(qū)動(dòng)側(cè)的切割構(gòu)件50相互作用， 從而有效切割并切碎移向葉輪28后部48的固體。相應(yīng)地，環(huán)狀構(gòu)件 54的直徑選擇與葉輪28的直徑一致，因此切割環(huán)元件10的切割件 66以及葉輪28的切割構(gòu)件50位于葉輪28的外圓周附近，這些內(nèi)容 如圖1所示，并在下文中得到進(jìn)一步的描述。
切割件66可具有任何適當(dāng)?shù)某叽?、形狀、結(jié)構(gòu)和數(shù)量，其與葉 輪28有關(guān)的切割構(gòu)件50協(xié)作提供切割動(dòng)作。僅僅作為例子，如圖2-4所舉例說明的切割件66包括兩個(gè)向上延伸的切割齒70,這些切 割齒通過一個(gè)槽72在此分隔。
圖6很好地舉例說明了切割環(huán)元件10相對(duì)于葉輪28的布置，以 及與每一個(gè)有關(guān)的切割裝置的相互作用。在該圖中，可以更清楚地 看出，葉輪28的吸入側(cè)76包括多個(gè)葉片78，這些葉片從葉輪28的 孔80向外輻射。在該葉輪28的特定實(shí)施例中，葉輪28形成有護(hù)罩 82,該護(hù)罩82定位在后板30附近或者定位成當(dāng)安裝在泵內(nèi)時(shí)朝向泵 的驅(qū)動(dòng)側(cè)。葉片78以遠(yuǎn)離后板30的方向從護(hù)罩82向外軸向延伸。 護(hù)罩82具有限定葉輪28外圍的圓周邊84。
葉輪28護(hù)罩82的后表面88朝著后板30定位，并被構(gòu)造成具有 一個(gè)或者多個(gè)切割構(gòu)件50,這些切割構(gòu)件設(shè)置在葉輪28外圍附近。 切割構(gòu)件50以任何適當(dāng)?shù)姆绞酱_定尺寸、形狀以及結(jié)構(gòu)，從而與切 割環(huán)元件10的切割件66相互配合。如圖6所示，僅僅作為例子，葉 輪28的切割構(gòu)件50可以包括切割齒92，這些切割齒與切割環(huán)元件 10的切割齒70以及槽72相互配合。葉輪28的切割構(gòu)件50可與從 護(hù)罩82的后表面88向外延伸的葉輪葉片相關(guān)聯(lián)。
還是如圖6所示，切割環(huán)元件10的第二表面62靠著后板30的 前端面94設(shè)置，并且通過諸如穿過環(huán)狀構(gòu)件54和后板30的定位螺 栓96的適當(dāng)方式適當(dāng)固定。切割環(huán)元件10的直徑大小使得切割件 66位于后板30外周或者附近，并且該切割件66被設(shè)置成與葉輪28 外周附近的切割構(gòu)件50相互配合。
葉輪切割齒92和切割環(huán)元件10的切割件66之間的相互作用或 者相互配合提供了任何碎片的切割，這些碎片開始在葉輪28的后部 48和后板30之間滲透。更重要地是，切割行為發(fā)生在葉輪28外周 和后板30附近，因此減少了碎片將要一直滲透到葉輪28中心的可能 性，該中心靠近驅(qū)動(dòng)軸22以及密封機(jī)構(gòu)36。
切割環(huán)元件10可通過鑄造、加工或者其他任何在泵制造行業(yè)中 已知的方法獲得，并且該元件優(yōu)選由適合泵結(jié)構(gòu)和使用，特別用于 排漿型或者切碎型泵的硬化材料制成。切割環(huán)元件IO或者至少每一個(gè)從環(huán)狀構(gòu)件54延伸的切割件66通過本領(lǐng)域已知的方法得到最大 適合程度上的硬化，從而使得切割件66耐磨損，因此延長(zhǎng)了切割件 66的使用壽命。但是在正常運(yùn)行中，葉輪刀具構(gòu)件50和切割環(huán)元件 10的切割件66之間的相互作用造成二者的最終磨損以及在相互作用 的切割裝置之間形成間隙。然后葉輪2 8可相對(duì)于后板3 0進(jìn)行軸向調(diào) 整以減少葉輪刀具構(gòu)件50和切割環(huán)元件10的切割件66之間的間隙。
但是最后通過連續(xù)運(yùn)行，葉輪28以及切割環(huán)元件IO二者的刀具 裝置磨損得足以使切割環(huán)元件10必須進(jìn)行替換，葉輪28也盡可能替 換。切割環(huán)元件10的結(jié)構(gòu)使得切割件66的替換比其他切割構(gòu)件更快 速、簡(jiǎn)單并且費(fèi)用低廉。
本發(fā)明的切割環(huán)元件特別適合用于切碎型的離心泵，但也適合用 于任何類型的離心泵或者排漿泵。由于切碎泵以及離心泵的結(jié)構(gòu)通 常變化很大，所以本發(fā)明用于各種泵時(shí)所需的修正對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù) 人員來說顯而易見。因此，本文特別用來詳細(xì)描述或者舉例說明本 發(fā)明的內(nèi)容僅僅作為例子而不是限制。
權(quán)利要求
1.一種用于離心泵的切割環(huán)元件，包括環(huán)狀構(gòu)件，該構(gòu)件具有朝著泵的葉輪定方位的、沿徑向延伸的第一表面以及相對(duì)的、遠(yuǎn)離葉輪定方位的第二表面；至少一個(gè)切割件，該切割件位于所述環(huán)狀構(gòu)件的所述第一表面上；以及連接構(gòu)件，該連接構(gòu)件使得所述環(huán)狀構(gòu)件固定到與葉輪鄰近的泵上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的切割環(huán)元件，其中，所述環(huán)狀構(gòu)件是 一個(gè)連續(xù)的圓環(huán)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的切割環(huán)元件，其中，所述環(huán)狀構(gòu)件的 直徑使得所述至少一個(gè)切割件接近葉輪的外周邊緣而定位。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的切割環(huán)元件，其中，所述至少一個(gè)切 割件包括間隔開的切割齒，這些切割齒從所述第 一表面沿軸向地向 外延伸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的切割環(huán)元件，其中，所述至少一個(gè)切 割件包括多個(gè)位于所述環(huán)狀構(gòu)件周圍的切割件。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的切割環(huán)元件，其中，所述多個(gè)切割件 的每一個(gè)都構(gòu)造成具有間隔開的、從所述環(huán)狀構(gòu)件的所述第一表面向外軸向延伸的切割齒。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的切割環(huán)元件，其中，所述至少一個(gè)切 割件得到硬化以耐磨損。
8. —種具有泵殼和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的離心泵，包括 泵殼；葉輪，該葉輪具有與泵的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相連的中心開口、外周以及驅(qū) 動(dòng)側(cè)，所述葉輪具有至少一個(gè)從所述葉輪的中心軸線向外輻射的葉片；至少一個(gè)切割構(gòu)件，該切割構(gòu)件位于接近葉輪外周設(shè)置的所述葉輪的驅(qū)動(dòng)側(cè)上；以及切割環(huán)元件，該元件具有至少一個(gè)鄰近所述葉輪的所述至少一個(gè) 切割構(gòu)件定位的切割件，所述至少一個(gè)切割件被構(gòu)造并定位成與所 述葉輪的所述至少一個(gè)切割構(gòu)件相互作用，從而有效地切割所述葉 輪的外周附近以及所述葉輪的驅(qū)動(dòng)側(cè)上的固體。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的離心泵，其中，所述切割環(huán)元件的直 徑使得所述至少一個(gè)切割件接近所述葉輪的外周而定位。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的離心泵，其中，所述切割環(huán)元件被固 定到所述泵殼上。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的離心泵，還包括鄰近所述葉輪驅(qū)動(dòng)側(cè) 定位的后板，并且其中鄰近所述葉輪的所述至少一個(gè)切割構(gòu)件定位 的所述至少一個(gè)切割元件位于所述后板上。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的離心泵，其中，所述至少一個(gè)切割件 還包括多個(gè)切割件，這些切割件位于所述切割環(huán)元件周圍并且定位 成與接近所述葉輪外周的所述葉輪的所述切割構(gòu)件相互作用。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的離心泵，其中，每一個(gè)所述切割件 還包括間隔開的、朝著所述葉輪延伸的切割齒。
全文摘要
一種切碎型離心泵的切割環(huán)元件，包括環(huán)狀構(gòu)件，該構(gòu)件具有至少一個(gè)沿環(huán)狀構(gòu)件設(shè)置并從此向外延伸的切割件。切割環(huán)元件被構(gòu)造成鄰近葉輪驅(qū)動(dòng)側(cè)定位，該葉輪具有與葉輪驅(qū)動(dòng)側(cè)相關(guān)聯(lián)的切割構(gòu)件，該切割構(gòu)件與切割環(huán)元件相互作用以切碎并減少泵送流體或者漿液中被帶走固體的尺寸，從而避免這些固體滲透到葉輪后面。
文檔編號(hào)B02C23/36GK101541433SQ200680015627
公開日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2006年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月25日
發(fā)明者J·G·肖 申請(qǐng)人:環(huán)境技術(shù)泵設(shè)備公司