專利名稱：導(dǎo)流器粉碎裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用在承載固體顆粒(solds-ladened)的流體流動(dòng)系統(tǒng)中的螺旋 軸向?qū)Я髌?inducer)/粉碎(comminution)裝置；尤其是涉及一種在流體流動(dòng)中用于旋轉(zhuǎn) 動(dòng)力泵的導(dǎo)流器/粉碎裝置。
背景技術(shù)：
許多工業(yè)生產(chǎn)過程中都包括利用離心泵輸送流體流。這些流體流中通常都攜載著 或包含有(過大的以至于無法通過泵葉輪流道或下游工藝設(shè)備中的流道的)固體顆粒、相 對(duì)較為固態(tài)的材料的碎片。通常運(yùn)用旋轉(zhuǎn)粉碎裝置將固體顆粒的尺寸減小到能夠通過下游 的泵和設(shè)備。通常，承載有固體顆粒的流體流以穿過上游的旋轉(zhuǎn)粉碎裝置的路徑發(fā)送以再 進(jìn)行進(jìn)一步的處理。螺旋軸向粉碎機(jī)是一種這樣類型的裝置其已被開發(fā)用于將固體顆粒的尺寸減小 到可以通過泵和下游設(shè)備。另一種類型的粉碎機(jī)運(yùn)用了在極接近于定子處通過的旋轉(zhuǎn)式側(cè) 面銑刀(radial cutter)葉片來粉碎固體顆粒。采用現(xiàn)有的螺旋軸向的和旋轉(zhuǎn)的粉碎機(jī)的 問題在于它們妨礙了朝向泵的流動(dòng)，由此在泵裝置中產(chǎn)生了對(duì)泵可使用的汽蝕余量或凈正 吸入壓頭(NPSH)有限制的潛在的氣穴作用(cavitation)。當(dāng)在汽蝕余量的可用性受限制的情況下進(jìn)行流體泵吸時(shí)，通常將螺旋-軸向?qū)Я?器用作離心泵，以提高對(duì)泵入口處的壓力，從而避免氣穴作用的發(fā)生。導(dǎo)流器通過加速液體 的方式來提高在葉輪進(jìn)口(impeller eye)處液體的壓力，從而當(dāng)滿足葉輪對(duì)流體流的需求 的同時(shí)使得能夠在導(dǎo)流器上發(fā)生空穴作用。與導(dǎo)流器進(jìn)料口的子午面相垂直的橫截面積通 常比下游的葉輪流道的橫截面積更大。進(jìn)料口(throat)被定義為沿著子午線的軸線方向 在任意兩個(gè)相對(duì)置表面之間具有最小節(jié)距的部段。雖然導(dǎo)流器能有效地防止葉輪空穴作用 的沖擊，但是穿過導(dǎo)流器的固體顆粒仍可能進(jìn)入并在下游的的葉輪中被卡住?？傊?，能有效減小空穴作用的螺旋_軸向?qū)Я髌髟谙麥p固體顆粒方面效果不佳， 并且螺旋-軸向和徑向粉碎機(jī)雖然能有效地減小固體顆粒的尺寸，但是其在流體流動(dòng)中引 起了泵入口的阻塞并由此增加了發(fā)生空穴作用的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一方面涉及用于承載固體顆粒的流體處理系統(tǒng)的一種旋轉(zhuǎn)導(dǎo)流器粉碎裝 置，其將會(huì)減小固體顆粒的尺寸到能夠穿過下游的葉輪流道的程度，而且用作一種用于增 大下游的葉輪入口處可用壓力的導(dǎo)流器。為此，本發(fā)明中的一個(gè)實(shí)施例是一種將粉碎功能與導(dǎo)流器功能相結(jié)合的串列式(in-line)裝置。它具有設(shè)置在固定部件中的可轉(zhuǎn)動(dòng)部件。它被定位在主泵葉輪的上游的流體流中。它可以具有與主泵葉輪相對(duì)齊的旋轉(zhuǎn)軸線。它可以與主泵葉輪利用相同的軸桿 以相同的轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)?？赊D(zhuǎn)動(dòng)部件可以具有一個(gè)從出口或流體排出端延伸至入口端的輪 轂，在輪轂上安置著呈螺旋形布置的轉(zhuǎn)子葉片或轉(zhuǎn)子葉片組，其如同螺旋槳般推動(dòng)流體朝 著主泵葉輪入口的方向穿過本裝置。本說明書中各處所使用的術(shù)語“出口”和“入口”的含 義應(yīng)恰當(dāng)?shù)亟忉尀橄鄬?duì)于流體流動(dòng)的方向，且可以是相對(duì)于軸向定位的、相對(duì)于特定的參 照部件而特定的，均應(yīng)該是易于明顯地從上下文中判斷出的。輪轂可以在出口處具有比入口處更大的直徑。輪轂的直徑在從入口到出口的變化 可以通過一種第一多項(xiàng)式函數(shù)來表示。轉(zhuǎn)子葉片組可以是一個(gè)或多個(gè)呈錐形的或?qū)挾染?的螺旋葉片。葉片可以相對(duì)較長，如超過整個(gè)螺旋線或能夠繞輪轂完全回轉(zhuǎn)；或者葉片可以 相對(duì)較短，比如呈僅繞輪轂而部分回轉(zhuǎn)地延伸的僅小角度的螺旋，并且以前緣和后緣相交 錯(cuò)的形式沿著輪轂軸向分布。一或多個(gè)葉片可以被構(gòu)造成在它的外側(cè)邊緣上包括其前緣處 具有一個(gè)或多個(gè)切口。所述切口可以呈階梯狀并且可以沿著葉片邊緣軸向地定位、均勻地 或不均勻地在入口與出口之間間隔開。每個(gè)葉片可以具有一輸入端、葉片節(jié)距迎角(blade pitch angle of attack)和 一個(gè)出口端葉片節(jié)距后緣角，所述葉片節(jié)距角按照一種第二多項(xiàng)式函數(shù)而從一個(gè)低入口節(jié) 距角到一個(gè)相對(duì)的較高的出口節(jié)距角以漸增地或其它的方式發(fā)生改變。鄰近的葉片或葉片 的相鄰匝與輪轂之間的空間形成了轉(zhuǎn)子流體通道?？赊D(zhuǎn)動(dòng)的部件可以被同軸地安置于固定部件中，固定部件可以是被構(gòu)造成具有或 者作為一導(dǎo)流器部段和一粉碎機(jī)部段的一種殼體。導(dǎo)流器部段可以是在粉碎機(jī)部段的上 游。粉碎機(jī)部段可以具有一個(gè)與導(dǎo)流器部段相比較大的內(nèi)徑、或最大的內(nèi)直徑。粉碎機(jī)部 段可以具有一個(gè)比螺旋-軸向裝置或轉(zhuǎn)子的出口端更大的直徑，并且具有一或多個(gè)粉碎機(jī) 的輪葉(vane)，粉碎機(jī)輪葉從粉碎機(jī)部段的壁而徑向地向內(nèi)延伸為與相鄰的導(dǎo)流器具有相 同直徑。由相鄰的粉碎機(jī)輪葉和粉碎機(jī)部段的壁或襯套形成了流體通道。在本發(fā)明范疇內(nèi)的、與本說明書中所描述的輪葉式粉碎機(jī)部段等同的結(jié)構(gòu)包括了 與導(dǎo)流器部段具有相同直徑的，但是被構(gòu)造成具有一系列縱向的或呈螺旋形構(gòu)造的槽或溝 道的粉碎機(jī)部段，它的壁被用作輪葉。在粉碎機(jī)部段中被構(gòu)造成螺旋形的輪葉、槽或溝道能 有效地增加它的直徑，提供如上文中所述的流體通道，并且可以具有可用一個(gè)第三多項(xiàng)式 函數(shù)表示的、具有與轉(zhuǎn)子葉片相同的或不同的旋轉(zhuǎn)方向的節(jié)距角。轉(zhuǎn)子和殼體可以被這樣裝配，S卩，使得轉(zhuǎn)子的入口端被定位在殼體的導(dǎo)流器部段 內(nèi)，且轉(zhuǎn)子的出口端被定位在殼體的粉碎機(jī)部段中，借此所述轉(zhuǎn)子的出口葉片的直徑緊密 地配合在輪葉直徑范圍內(nèi)，從而使得導(dǎo)流器部段的流體通道與粉碎機(jī)部段的流體通道的結(jié) 合處的橫截面積能夠在垂直于子午面的平面上被測量出，其在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)流器粉碎機(jī)裝置的排 出端處大于在下游的葉輪流道的進(jìn)料口處的橫截面積，但是被分別測量的本裝置中的任何 一個(gè)流體通道的橫截面積要小于下游的葉輪流道的進(jìn)料口面積。此外，葉片節(jié)距角及導(dǎo)流 器部段出口處的轉(zhuǎn)子的其它特征被設(shè)計(jì)成使得導(dǎo)流器粉碎機(jī)裝置的總體積總流量等于或 大于下游的葉輪的流動(dòng)需求量。本發(fā)明其它的目的和宗旨將會(huì)易于明顯地從附圖和隨后的詳細(xì)說明中得出。


圖1是本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施例的側(cè)面立視圖，其示出了一可安裝在一殼體內(nèi)的軸桿 端上的轉(zhuǎn)動(dòng)部件，轉(zhuǎn)動(dòng)部件包括一輪轂，該輪轂具有從它的入口端延伸至它的出口端的輪 轂外徑，安置在輪轂上的螺旋轉(zhuǎn)子葉片具有從入口端處的小節(jié)距變化到出口端處的較大導(dǎo) 程的節(jié)距的節(jié)距角，并且被進(jìn)一步構(gòu)造成在它們與殼體中的粉碎機(jī)部段的輪葉呈軸向?qū)R 的外側(cè)邊緣處具有階梯形切口。圖2A和2B為在導(dǎo)流器粉碎裝置粉碎機(jī)部段處，殼體的可選的實(shí)施例的剖面圖， 其示出了當(dāng)葉片旋轉(zhuǎn)掃過時(shí)，使得由流體流動(dòng)所傳送的固體顆粒發(fā)生粉碎和剪切的堅(jiān)硬邊緣。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明可以有許多的實(shí)施方式。在此所描述的以及附圖中所示出的只是為了清楚 地說明而并非對(duì)本發(fā)明的限制。參見圖1，其示出了本發(fā)明中的一個(gè)實(shí)施例，其中轉(zhuǎn)子1被安置在主泵葉輪(未示 出)的上游，其旋轉(zhuǎn)軸線與主泵葉輪相對(duì)齊。轉(zhuǎn)子1被安裝在泵軸桿(未示出)的遠(yuǎn)端上， 其能夠利用所述泵軸桿以與主泵葉輪相同的轉(zhuǎn)速而轉(zhuǎn)動(dòng)。在其它實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子可以被安 裝在任意一端、安裝在不同的軸桿上、以相同的或者不同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。多個(gè)螺旋葉片2，在這 個(gè)實(shí)施例中為三個(gè)(雖然可以是比三個(gè)更多或更少)，螺旋軸向地沿著轉(zhuǎn)子1的縱向軸線而 延伸。每個(gè)葉片，相對(duì)于流體流動(dòng)的軸線方向，具有一入口端迎角或入口角以及一可以大于 入口端葉片角度的后緣葉片角或出口角。轉(zhuǎn)動(dòng)葉片節(jié)距角能夠在在測量點(diǎn)處相對(duì)于與旋轉(zhuǎn) 軸線相垂直的平面而測量得到；小的等同于小節(jié)距，大的等同于相對(duì)較大的節(jié)距。在這個(gè)實(shí)施例中，葉片2的外徑上或葉片的外緣上包括有一個(gè)或多個(gè)階梯形切口 3。切口 3軸向地位于葉片的入口端與出口端之間；在這個(gè)實(shí)施例中，在每個(gè)葉片外緣上的 大約中點(diǎn)位置處設(shè)置有一個(gè)切口。在其它的實(shí)施例中可能具有更多的切口。個(gè)體的、或所 有的切口的尺寸可以比圖示的更大或更小。在這個(gè)實(shí)施例中的切口形狀通常是兩側(cè)呈一V 形的槽；其中一側(cè)或一個(gè)邊緣3a呈徑向放射狀沖擊邊狀或刃口狀，以轉(zhuǎn)動(dòng)流體流和其中含 有的任何固體顆粒，并且另一側(cè)或邊緣3b則是相對(duì)于旋轉(zhuǎn)流體流的后緣。沖擊邊3a可以 被硬化或通過其它方式被構(gòu)造成能夠抵抗由流體流中的固體顆粒的撞擊所造成的磨損。葉 片2的入口角小于葉片2的排出角或出口角，有助于相對(duì)于入口而在出口處加快流動(dòng)速度 和/或增大流體壓力，從而易于在轉(zhuǎn)子部段中引起空穴作用和在緊鄰的下游主泵葉輪中減 小空穴作用。從入口到出口發(fā)生的葉片2的葉片角度的變化遵循一種多項(xiàng)式函數(shù)。輪轂4集成在轉(zhuǎn)子1上，其特征在于出口處的直徑大于入口處的直徑。輪轂4的 直徑從葉片2入口到葉片2出口發(fā)生變化，其特征在于所述變化遵循另一種多項(xiàng)式函數(shù)。殼體5中在粉碎機(jī)部段7的上游處包括有導(dǎo)流器部段6。轉(zhuǎn)子1被安置在所述殼 體中，使得它貫穿過粉碎機(jī)部段7而充分延伸到導(dǎo)流器部段6。粉碎機(jī)部段7具有比導(dǎo)流器 部段6更大的平均直徑，在這個(gè)實(shí)施例中如圖2A中所示為一恒定的直徑7d。存在著一或多 個(gè)粉碎輪葉8，通常多個(gè)輪葉在粉碎機(jī)部段7中繞著圓周均勻地分布、并且或多或少地沿軸 向延伸，盡管可能有一螺旋部件在一個(gè)方向或另一個(gè)方向上符合它們的取向和形狀、沿著 粉碎機(jī)部段7的縱向軸線并且從粉碎機(jī)部段的內(nèi)壁放射狀地向內(nèi)延伸到如圖2A中直徑8d所示的入口端有效輪葉直徑，其與鄰近的導(dǎo)流器部段6的出口端直徑相等。輪葉可以由經(jīng)硬化的材料制造或具有經(jīng)硬化的邊緣。輪葉的直徑隨著粉碎機(jī)部段的長度而與導(dǎo)流器部段的輪葉直徑不同，但只要它能精密地與轉(zhuǎn)子葉片組的直徑相對(duì)應(yīng)地 用于剪切作用，就不會(huì)有損于本發(fā)明。在軸向的測量測量點(diǎn)處、相對(duì)于與本裝置的軸線相垂 直的平面而測量得到輪葉節(jié)距角；較小的角等同于小節(jié)距，較大的角等同于相對(duì)較大的節(jié) 距。參見圖1和2A，轉(zhuǎn)子1與殼體5同軸并且被縱向定位在殼體5內(nèi)，從而使得轉(zhuǎn)子1 的上游端，尤其是葉片2的外側(cè)的邊緣或直徑，呈放射狀地緊靠著殼體5的導(dǎo)流器部段6的 壁。由葉片2的外側(cè)邊緣的旋轉(zhuǎn)弧所限定的轉(zhuǎn)子1的直徑放射狀地緊靠著粉碎機(jī)部段7的 輪葉直徑8d，或者設(shè)置成另一個(gè)方式，在這個(gè)實(shí)施例中轉(zhuǎn)子1的直徑略微地小于殼體5的導(dǎo) 流器直徑，并且轉(zhuǎn)子1的直徑在轉(zhuǎn)子的整個(gè)長度上是恒定的。在其它實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子葉片的 寬度可以是恒定的，并且轉(zhuǎn)子直徑可以與輪轂直徑相類似地發(fā)生改變。階梯形切口 3被軸向設(shè)置于葉片2上，并使其緊靠著粉碎機(jī)輪葉8且在其長度范 圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，以便如下文中進(jìn)一步所述的那樣，提供相對(duì)置的表面，其用于減小固體顆粒、且 相對(duì)于輪葉8有額外的粉碎作用和/或剪切作用。在運(yùn)行中，進(jìn)入轉(zhuǎn)子1入口的流體的體積流速是由葉片2前緣的迎角、轉(zhuǎn)子1的轉(zhuǎn) 速、輪轂4所形成的環(huán)形套筒(armulus)的截面積、以及在葉片2入口端處由殼體5的導(dǎo)流 器部段6在與轉(zhuǎn)子1的旋轉(zhuǎn)軸線相垂直的平面上所具有的內(nèi)徑而決定的。通過葉片2的遞 增的節(jié)距角、以及通過由輪轂4按照一種多項(xiàng)式函數(shù)的規(guī)律從入口到出口改變直徑所引起 的導(dǎo)流器流體通道的橫截面積的減小，來使得流體被加速流動(dòng)，從而使得質(zhì)量流保持恒定。 通過使葉片2的轉(zhuǎn)子直徑放射狀地緊靠著導(dǎo)流器部段6的壁，限制了流體再循環(huán)回到葉輪 進(jìn)口。如果沿著轉(zhuǎn)子1子午軸線上的任意一點(diǎn)處的流體局部壓力降到低于流體蒸氣壓力， 則空穴作用將會(huì)發(fā)生，但是在導(dǎo)流器通道中的剩余流體將繼續(xù)流動(dòng)。從本裝置中排出的非 空穴作用化(non-cavitating)的質(zhì)量流速將會(huì)等于或高于轉(zhuǎn)子1下游的主泵葉輪所需的 質(zhì)量流速，由此預(yù)防了主泵葉輪中的空穴作用的發(fā)生。因?yàn)樵趯?dǎo)流器部段中發(fā)生空穴作用 而同時(shí)允許流體流動(dòng)，則原本將會(huì)發(fā)生在主泵中的空穴作用能夠被減少或避免。通過流體流動(dòng)承載著的固體顆粒進(jìn)入轉(zhuǎn)子1的入口，并且沿循著介于轉(zhuǎn)子1的輪 轂4與導(dǎo)流器部段6的壁之間的流體流動(dòng)路徑到達(dá)粉碎機(jī)部段7。進(jìn)入粉碎機(jī)部段7的固 體顆粒將易于由流體流動(dòng)和慣性加以移動(dòng)，并且放射狀地向外進(jìn)入到由轉(zhuǎn)子1的直徑和粉 碎機(jī)部段的全直徑7d所形成的環(huán)形套筒中。轉(zhuǎn)子1的旋轉(zhuǎn)引起了轉(zhuǎn)子葉片2產(chǎn)生相對(duì)于 粉碎機(jī)輪葉8的剪切作用。固體顆粒被推抵著粉碎機(jī)輪葉8而截留住、并且被輪葉2的剪 切作用減小。而且，在這個(gè)實(shí)施例中，一些固體顆粒將在流體流動(dòng)的旋轉(zhuǎn)作用期間被階梯形 切口 3所截獲，其中階梯形狀的立管、階梯形切口 3的前緣或沖擊邊3a還將可旋轉(zhuǎn)地與固 體顆粒相接合、并且驅(qū)使它們以抵著粉碎機(jī)輪葉8加以粉碎。固體顆粒被葉片2和切口 3 相對(duì)于粉碎輪葉8而加以粉碎的這個(gè)過程將隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)重復(fù)進(jìn)行，直到固體顆粒足夠 小以隨著連續(xù)的流體流動(dòng)排放出轉(zhuǎn)子1和粉碎機(jī)部段7的出口。參見附圖2A和2B，示出了配備有輪葉8的粉碎機(jī)部段7的一個(gè)實(shí)施例、以及具有 溝道9的粉碎機(jī)部段7的一個(gè)可選實(shí)施例的剖面圖。在附圖2A中，粉碎機(jī)部段7具有一個(gè) 完整的由內(nèi)部粉碎機(jī)部段的壁所形成的該部段直徑7d,以及一個(gè)較小的由輪葉8的剪切邊緣所形成的輪葉直徑8d。輪葉8可以作為分立元件進(jìn)行制造，并且被固定在粉碎機(jī)部段7殼體內(nèi)，或者以其它方式由公知的裝置來提供。附圖2A中的輪葉8與粉碎機(jī)部段的壁之間 的空間，以及附圖2B中相類似的溝道9，形成或定義出了流體流動(dòng)通道。在兩者中的任一個(gè) 或其它的實(shí)施例中，輪葉或溝道可以具有其它的數(shù)量、具有不同的橫截部分、呈線性的或?qū)?質(zhì)上呈與轉(zhuǎn)子葉片2的旋轉(zhuǎn)方向相同或相反的螺旋形，以及具有均一的或者可以通過另一 個(gè)多項(xiàng)式函數(shù)表述的變化的節(jié)距角度。本發(fā)明還存在其它的多種變化和例子。例如，包括一個(gè)部分是直的而部分為錐形 的輪轂的一個(gè)例子。在一些例子中可以包括具有恒定的弦(cord)或?qū)挾鹊囊粋€(gè)轉(zhuǎn)子葉片 或葉片組，而其它的例子中具有呈錐形的首尾相接的葉片，其可以相對(duì)于輪轂錐形部分偏 移從而形成一個(gè)在其整個(gè)長度上具有恒定直徑的轉(zhuǎn)子。仍然存在的其它實(shí)施例中可以包括 一個(gè)具備有輪轂和若干轉(zhuǎn)子葉片的多種組合的、具有不同直徑的或錐形的轉(zhuǎn)子，上述二者 或其中之一的錐形都可以通過多項(xiàng)式函數(shù)來表述。還任選地可用于其它實(shí)施例中的是切 口、狹槽、齒狀物、或?qū)θ~片形狀或邊緣輪廓的等效的結(jié)構(gòu)變形，這在葉片的外邊緣處或附 近引入了輔助的承擊面(striking surface)，其將會(huì)與固體顆粒相接合并提供額外的分裂 作用(rending)或剪切作用。葉片邊緣的這些修改的數(shù)目、形狀和布置是可變的。正如僅 僅一個(gè)例子中那樣，切口可以按連續(xù)的、相對(duì)較為粗糙的或精細(xì)的鋸齒狀物形式沿著每個(gè) 葉片的外邊緣而重復(fù)設(shè)置。對(duì)于一些實(shí)施例，硬化鑲嵌件或表面的處理也可以被應(yīng)用到切 口和/或輪葉和葉片邊緣。如同另一個(gè)例子中那樣，許多單獨(dú)的具有較短長度的轉(zhuǎn)子葉片可以設(shè)置在輪轂的 整個(gè)長度上，或者設(shè)置在粉碎機(jī)部段中的輪葉的長度上，其中單獨(dú)的一個(gè)葉片或輪葉的節(jié) 距角是按照另外的又一個(gè)多項(xiàng)式函數(shù)而變化，其限定出了在輪轂或粉碎機(jī)部段的整個(gè)長度 上的節(jié)距角。在一個(gè)例子中，一個(gè)葉片或輪葉的前緣可以緊鄰著另一個(gè)葉片或輪葉的后緣， 由此，從一個(gè)葉片或輪葉的后緣滑落的固體顆粒撞擊到下一個(gè)葉片或輪葉的前緣。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中包括一個(gè)回流旁通通道、或從出口到入口穿過或圍繞殼 體而導(dǎo)引的通道網(wǎng)絡(luò)，其響應(yīng)于入口與出口之間的壓力差而發(fā)生作用，以避免或減小低的 流量脈動(dòng)。在另一個(gè)實(shí)施例中包括一個(gè)殼體，該殼體配置成作為或具有位于韌性外套中的 一種耐磨襯套，其可以提供一個(gè)更安全的、運(yùn)行更可靠的或者更易于修理的裝置，諸如在處 理可能高度磨損的材料時(shí)、或在其它方面不利于某些材料的場合適用。本發(fā)明可以有其它的以及許多的實(shí)施例。例如，存在著一種導(dǎo)流器粉碎機(jī)裝置用 于一種承載固體顆粒的流體處理系統(tǒng)，其包含著帶有導(dǎo)流器部段和粉碎機(jī)部段的殼體。殼 體適合于安裝在一個(gè)主泵葉輪上游的流體流中，從而使得粉碎機(jī)部段被設(shè)置在導(dǎo)流器部段 與主泵葉輪之間。一個(gè)轉(zhuǎn)子被設(shè)置在殼體之中，以便使其占據(jù)粉碎機(jī)部段和導(dǎo)流器部段。 所述轉(zhuǎn)子具有一個(gè)輪轂和至少一個(gè)螺旋狀安置于其上的轉(zhuǎn)子葉片，其具有一入口和一出口 端、并且具有葉片節(jié)距角，該葉片節(jié)距角從入口到出口按照第一多項(xiàng)式函數(shù)的規(guī)律逐漸增 加。輪轂可以在出口處具有比入口處更大的直徑，輪轂直徑從入口到出口的變化可以通過 第二多項(xiàng)式函數(shù)來表示。轉(zhuǎn)子和殼體共同限定了全部的流體流動(dòng)通道。轉(zhuǎn)子葉片轉(zhuǎn)動(dòng)所形成的弧限定出轉(zhuǎn)子直徑。粉碎機(jī)部段具有限定出粉碎機(jī)部段直 徑的粉碎機(jī)壁，及具有向內(nèi)延伸的從該壁垂掛的輪葉，其中轉(zhuǎn)子葉片在所形成的輪葉邊緣 直徑或籠中轉(zhuǎn)動(dòng)。導(dǎo)流器部段具有導(dǎo)流器直徑，輪葉直徑和導(dǎo)流器直徑當(dāng)足夠接近于轉(zhuǎn)子直徑的尺寸、使得掃略經(jīng)過輪葉邊緣的轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子葉片能對(duì)諸如遷移到它們之間位置中的 這些固體顆粒產(chǎn)生一種碾碎作用和剪切作用的時(shí)候，必須充分大于轉(zhuǎn)子直徑，以容納轉(zhuǎn)子 并適應(yīng)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)、而不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械干涉。轉(zhuǎn)子輪轂、以及轉(zhuǎn)子葉片的壁形成至少一個(gè)獨(dú)立的導(dǎo)流器流體流動(dòng)通道。輪葉與 粉碎機(jī)部段的壁形成獨(dú)立的粉碎機(jī)流體流動(dòng)通道。轉(zhuǎn)子葉片可以在粉碎機(jī)部段中的葉片的 外緣上具有至少一個(gè)切口，從而使得在流體流中被傳送通過本裝置并進(jìn)入介于切口與輪葉 邊緣之間位置的固體顆粒在切口的沖擊邊緣與輪葉之間受到進(jìn)一步的碾碎作用和剪切作 用。所述切口可以是階梯形，并且可以具有朝向流體流被指引的放射狀定向的前緣。本裝置在出口處可具有在與本裝置的子午面相垂直的平面上測得的流體流動(dòng)通 道的全部的橫截面積，其大于下游葉輪流道的進(jìn)料口的橫截面積。在任何獨(dú)立的流體流動(dòng) 通道中的最小橫截面積可能小于下游葉輪流道進(jìn)料口的橫截面積。在一些實(shí)施例中，可能 存在著將流體流動(dòng)通道的出口端往回連接到流體流動(dòng)通道的入口端的流體流動(dòng)旁通通道。 離開導(dǎo)流器粉碎裝置的體積流率等于或大于下游主泵葉輪的流動(dòng)需求。轉(zhuǎn)子直徑可以是或 不是沿著轉(zhuǎn)子長度為均勻的。輪葉直徑可以是或不是沿著其長度為均勻的、且等于導(dǎo)流器 部段直徑。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易理解根據(jù)本發(fā)明可針對(duì)的本申請(qǐng)的特性和范圍。由 本發(fā)明及實(shí)施例及其各個(gè)例子可以引申出用于描述其功能性的術(shù)語的各種變型、對(duì)現(xiàn)有實(shí) 施例中各個(gè)要素的詳細(xì)描述，以及所附權(quán)利要求及其等效物。
權(quán)利要求
一種導(dǎo)流器粉碎機(jī)裝置，用于一種承載固體顆粒的流體處理系統(tǒng)中，導(dǎo)流器粉碎機(jī)裝置包含一種包含導(dǎo)流器部段和粉碎機(jī)部段的殼體，所述殼體適合安裝于主泵葉輪上游的流體流動(dòng)中，由此粉碎機(jī)部段設(shè)置在導(dǎo)流器部段與主泵葉輪之間；以及一種設(shè)置在殼體內(nèi)以便占據(jù)粉碎機(jī)部段和導(dǎo)流器部段的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包含輪轂和至少一個(gè)呈螺旋形安置于輪轂上的轉(zhuǎn)子葉片，且其具有一入口端和一出口端，以及具有一個(gè)按照第一多項(xiàng)式函數(shù)的規(guī)律從入口端到出口端節(jié)距角逐漸增大的葉片節(jié)距角，輪轂在出口端處具有比在入口端處更大的直徑，輪轂直徑從入口端到出口端的變化可以由第二多項(xiàng)式函數(shù)來表述；所述轉(zhuǎn)子和所述殼體定義出了全部的流體流動(dòng)通道。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)流器粉碎機(jī)裝置，其還包含所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的旋轉(zhuǎn)弧，其限定出轉(zhuǎn)子直徑；粉碎機(jī)部段具有限定出粉碎機(jī)直徑的粉碎機(jī)壁、以及具有向內(nèi)延伸的輪葉，輪葉從限 定出輪葉直徑的該壁垂掛，導(dǎo)流器部段具有導(dǎo)流器直徑，輪葉直徑和導(dǎo)流器直徑充分大于 轉(zhuǎn)子直徑，以容納所述轉(zhuǎn)子和適應(yīng)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)、而不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械干涉，并且足夠接近于轉(zhuǎn)子 直徑的大小，由此，轉(zhuǎn)動(dòng)所述轉(zhuǎn)子葉片掃略經(jīng)過所述輪葉包括對(duì)諸如可進(jìn)入它們之間位置 中的這樣的固體顆粒產(chǎn)生一個(gè)碾碎作用和剪切作用；并且所述輪轂和所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片包含獨(dú)立的導(dǎo)流器流體流動(dòng)通道；所述輪葉和所述 粉碎機(jī)部段的壁包含獨(dú)立的粉碎機(jī)流體流動(dòng)通道。
3.如權(quán)利要求2所述的導(dǎo)流器粉碎機(jī)裝置，其中至少一個(gè)葉片包含至少一個(gè)位于粉碎 機(jī)部段中的葉片外緣上的切口，由此使得在流體流中被傳送通過本裝置的固體顆粒在所述 切口的沖擊邊緣與所述輪葉之間受到一個(gè)粉碎作用和剪切作用。
4.如權(quán)利要求3所述的導(dǎo)流器粉碎機(jī)裝置，其中所述至少一個(gè)切口是階梯形的，并且 具有指向流體流的放射狀定向的前緣。
5.如權(quán)利要求4所述的導(dǎo)流器粉碎機(jī)裝置，其還包含流體流動(dòng)通道的在出口端處在與 本裝置子午面相垂直的平面上測得的全部的橫截面積，其大于下游葉輪流道的進(jìn)料口的橫 截面積，并且在任何獨(dú)立的所述流體流動(dòng)通道中的最小的橫截面積小于下游葉輪流道的進(jìn) 料口的橫截面積。
6.一種導(dǎo)流器粉碎機(jī)裝置，用于一種承載固體顆粒的流體處理系統(tǒng)中，導(dǎo)流器粉碎機(jī) 裝置包含一種包含導(dǎo)流器部段和粉碎機(jī)部段的殼體，所述殼體可適合安裝于主泵葉輪上游的流 體流動(dòng)中，由此使得粉碎機(jī)部段設(shè)置在導(dǎo)流器部段與主泵葉輪之間；一種設(shè)置在殼體內(nèi)以便占據(jù)粉碎機(jī)部段和導(dǎo)流器部段的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包含輪轂和至 少一個(gè)呈螺旋形安置于輪轂上的轉(zhuǎn)子葉片，且其具有一入口端和一出口端，以及具有一個(gè) 按照第一多項(xiàng)式函數(shù)的規(guī)律從入口端到出口端節(jié)距角逐漸增大的葉片節(jié)距角，輪轂在出口 端處具有比在入口端處更大的直徑，輪轂直徑從入口端到出口端的變化可以由第二多項(xiàng)式 函數(shù)來表述；所述轉(zhuǎn)子和所述殼體定義出了全部的流體流動(dòng)通道；所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的旋轉(zhuǎn)弧，其限定出轉(zhuǎn)子直徑；粉碎機(jī)部段具有限定出粉碎機(jī)直徑的粉碎機(jī)壁、以及具有向內(nèi)延伸的輪葉，輪葉從限 定出輪葉直徑的該壁垂掛，導(dǎo)流器部段具有導(dǎo)流器直徑，輪葉直徑和導(dǎo)流器直徑充分大于轉(zhuǎn)子直徑，以容納所述轉(zhuǎn)子和適應(yīng)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)、而不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械干涉，并且足夠接近于轉(zhuǎn)子 直徑的大小，由此，轉(zhuǎn)動(dòng)所述轉(zhuǎn)子葉片掃略經(jīng)過所述輪葉包括對(duì)諸如可進(jìn)入它們之間位置 中的這樣的固體顆粒產(chǎn)生一個(gè)碾碎作用和剪切作用；所述輪轂和所述葉片包括獨(dú)立的導(dǎo)流器流體流動(dòng)通道； 所述葉片和所述粉碎機(jī)部段的壁包括獨(dú)立的粉碎機(jī)流體流動(dòng)通道； 所述至少一個(gè)葉片在粉碎機(jī)部段中的葉片外緣上包括至少一個(gè)階梯形的切口，由此使 得在流體流中被傳送通過本裝置的固體顆粒在所述切口的沖擊邊緣與所述輪葉之間受到 進(jìn)一步的所述碾碎作用和剪切作用；所述設(shè)備還包括流體流動(dòng)通道的在出口端處在與本裝置子午面相垂直的平面上測得 的全部的橫截面積，其大于下游葉輪流道的進(jìn)料口的橫截面積，并且在任何獨(dú)立的所述流 體流動(dòng)通道中的最小的橫截面積小于下游葉輪流道的進(jìn)料口的橫截面積。
7.如權(quán)利要求6所述的導(dǎo)流器粉碎機(jī)裝置，其中所述轉(zhuǎn)子與所述主泵葉輪安裝在同一 軸桿上。
8.如權(quán)利要求6所述的導(dǎo)流器粉碎機(jī)裝置，其中所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片為多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片。
9.如權(quán)利要求6所述的導(dǎo)流器粉碎機(jī)裝置，其還包含一條將流體流動(dòng)通道的出口端往 回連接到流體流動(dòng)通道的入口端的流體旁通通道。
10.如權(quán)利要求6所述的導(dǎo)流器粉碎機(jī)裝置，其還包含一個(gè)位于所述殼體內(nèi)部的襯套。
11.如權(quán)利要求6所述的導(dǎo)流器粉碎機(jī)裝置，其中離開導(dǎo)流器粉碎機(jī)裝置的體積流率 等于或大于下游主泵葉輪的流動(dòng)需求。
12.如權(quán)利要求6所述的導(dǎo)流器粉碎機(jī)裝置，其中所述轉(zhuǎn)子直徑在轉(zhuǎn)子的長度上是均 一的。
13.如權(quán)利要求6所述的導(dǎo)流器粉碎機(jī)裝置，其中輪葉直徑與導(dǎo)流器部段直徑相等。
14.一種導(dǎo)流器粉碎機(jī)裝置，用于一種承載固體顆粒的流體處理系統(tǒng)中，導(dǎo)流器粉碎機(jī) 裝置包含一個(gè)包含導(dǎo)流器部段和粉碎機(jī)部段的殼體，所述殼體適合安裝于主泵葉輪上游的流體 流動(dòng)中且與主泵葉輪同軸安裝，由此使得粉碎機(jī)部段設(shè)置在導(dǎo)流器部段與主泵葉輪之間；一種與主泵葉輪安置于同一軸桿上、并且設(shè)置在殼體內(nèi)以便占據(jù)粉碎機(jī)部段和導(dǎo)流器 部段的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括輪轂和至少一個(gè)呈螺旋形設(shè)置于輪轂上的轉(zhuǎn)子葉片，且其具有 一入口端和一出口端，并且具有一個(gè)按照第一多項(xiàng)式函數(shù)的規(guī)律從入口端到出口端節(jié)距角 逐漸增大的葉片節(jié)距角，輪轂在出口端處具有比在入口端處更大的直徑，輪轂直徑從入口 端到出口端的變化可以由第二多項(xiàng)式函數(shù)來表述； 所述轉(zhuǎn)子和所述殼體限定出全部的流體流動(dòng)通道； 所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的旋轉(zhuǎn)弧限定出轉(zhuǎn)子直徑；粉碎機(jī)部段具有限定出粉碎直徑的粉碎機(jī)壁、以及具有向內(nèi)延伸的輪葉，輪葉從限定 出輪葉直徑的該壁垂掛，導(dǎo)流器部段具有導(dǎo)流器直徑，輪葉直徑和導(dǎo)流器直徑充分大于轉(zhuǎn) 子直徑，以容納所述轉(zhuǎn)子和適應(yīng)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)、而不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械干涉，并且足夠接近于轉(zhuǎn)子直 徑的大小，由此使得轉(zhuǎn)動(dòng)所述轉(zhuǎn)子葉片掃略經(jīng)過所述葉片包括對(duì)諸如可進(jìn)入它們之間位 置中的這樣的固體顆粒產(chǎn)生一個(gè)碾碎作用和剪切作用；以及該至少一個(gè)葉片在粉碎機(jī)部段中的葉片外緣上包括至少一個(gè)階梯形切口，由此使得在 流體流中被傳送通過本裝置的固體顆粒在所述切口的沖擊邊緣與所述輪葉之間受到進(jìn)一 步的所述碾碎作用和剪切作用。
15.如權(quán)利要求14所述的導(dǎo)流器粉碎機(jī)裝置，其中所述輪轂和所述葉片形成至少一個(gè) 獨(dú)立葉輪流體流動(dòng)通道；所述葉片和所述粉碎機(jī)部段的內(nèi)壁形成獨(dú)立的粉碎流體流動(dòng)通道；以及 所述裝置還包含著在出口端處在與本裝置的子午面相垂直的平面上測得的流體流動(dòng) 通道的全部橫截面積，其大于下游葉輪通道的進(jìn)料口的橫截面積，并且在任何所述流體流 動(dòng)通道中的最小的橫截面積小于下游葉輪通道的進(jìn)料口的橫截面積。
16.如權(quán)利要求14所述的導(dǎo)流器粉碎機(jī)裝置，其中所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片為多個(gè)轉(zhuǎn)子 葉片。
17.如權(quán)利要求14所述的導(dǎo)流器粉碎機(jī)裝置，其還包含一條將流體流動(dòng)通道的出口端 往回連接到流體流動(dòng)通道的入口端的流體旁通通道。
18.如權(quán)利要求14所述的導(dǎo)流器粉碎機(jī)裝置，其還包含一個(gè)位于所述殼體內(nèi)部的襯套。
19.如權(quán)利要求14所述的導(dǎo)流器粉碎機(jī)裝置，其中離開導(dǎo)流器粉碎機(jī)裝置的體積流率 等于或大于下游主泵葉輪的流動(dòng)需求。
20.如權(quán)利要求14所述的導(dǎo)流器粉碎機(jī)裝置，其中轉(zhuǎn)子直徑在轉(zhuǎn)子的長度上是均一 的，輪葉直徑與導(dǎo)流器部段直徑相等。
全文摘要
一種用于減小流體流中的固體顆粒和增加流體壓力的裝置，其包括位于主泵葉輪上游的殼體中的粉碎機(jī)部段和導(dǎo)流器部段，以及一個(gè)具有輪轂的轉(zhuǎn)子，所述輪轂在其轉(zhuǎn)子葉片的出口處具有比入口處更大的直徑。所述葉片在它們的外徑上開有槽口，并且其葉片節(jié)距角從入口處到出口處按照一多項(xiàng)式函數(shù)關(guān)系逐漸增加。所述殼體的砧部具有比導(dǎo)流器部段更大的內(nèi)徑，而所述導(dǎo)流器部段的直徑大于所述轉(zhuǎn)子的。所述砧部中的與所述殼體相整合的一個(gè)或多個(gè)砧部輪葉徑向地從所述砧部的壁延伸到所述導(dǎo)流器部段的內(nèi)徑ID，并通過剪切作用來減小固體顆粒。
文檔編號(hào)B02C19/22GK101861209SQ200880110062
公開日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2008年10月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月3日
發(fā)明者D·P·拉塞爾, J·D·阿萊爾 申請(qǐng)人:羅韌泵有限公司