專利名稱：改進(jìn)的泵葉輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及泵葉輪，更具體地涉及適于用在離心泵上的葉輪。
背景技術(shù)：
離心泵一般用于處理礦物處理和挖泥業(yè)中粉碎固體顆粒的液體混合物。那些泵由于流動(dòng)中顆粒而受到嚴(yán)重的泥漿腐蝕磨損，這將導(dǎo)致對此操作的相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)損失。制造商和用戶投入相當(dāng)大的努力以求改善該問題。
這樣的離心泵包括泵殼，其內(nèi)為泵腔且葉輪位于泵腔內(nèi)用于繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。葉輪在一側(cè)可操作地連接到驅(qū)動(dòng)軸，在其另一側(cè)上有入口。葉輪包括驅(qū)動(dòng)軸連接到其上的軸轂和至少一個(gè)輪蓋。多個(gè)泵葉片在輪蓋的一側(cè)。通常兩個(gè)輪蓋提供有位于其間的泵葉片。鄰近入口的輪蓋通常被稱為前輪蓋，而另一個(gè)輪蓋被稱為后輪蓋。
離心泵，特別是那些用于輸運(yùn)泥漿，通常用在泵葉輪的后輪蓋和前輪蓋上的所謂的“排出”葉片(expelling vanes)或輔助葉片有利于在輪蓋和所述襯里之間的空間內(nèi)旋轉(zhuǎn)流體。這些輔助葉片可根據(jù)各個(gè)設(shè)計(jì)者的偏好而具有不同形狀。
通過旋轉(zhuǎn)葉輪和所述襯里之間空間中的流體，在葉輪的入口處的靜壓力由于離心流動(dòng)導(dǎo)致的(渦流效應(yīng))減小，以便輔助葉片之間的流體向葉輪周邊流動(dòng)。由于葉輪排出口和入口之間的總驅(qū)動(dòng)壓力差，流體回到襯里面的下面。如果離心力大于傾向于將顆粒攜帶到間隙中的流體阻力，流體中的顆粒也可以從間隙中清除。
葉輪的前輪蓋上輔助葉片的主要目的是減小驅(qū)動(dòng)壓力，該驅(qū)動(dòng)壓力迫使流動(dòng)從渦螺(volute)回到葉輪的眼心(再循環(huán)流動(dòng))。通過減小再循環(huán)流動(dòng)速度，葉輪上和匹配入口側(cè)襯里的磨損被顯著地減小。
除非本文另外要求，貫穿本說明書和其后的權(quán)利要求中，詞“包括”，和其變化如“包含”或“含括”將被理解為意味著包括陳述的整數(shù)或步驟或成組整數(shù)或步驟，但不排除任何其它整數(shù)或步驟或成組的整數(shù)或步驟。
本說明書中對現(xiàn)有技術(shù)的參考不是，也不能當(dāng)作是一種致謝或任何形式的建議，現(xiàn)有技術(shù)在澳大利亞構(gòu)成部分公知常識。
有多種不同形狀的輔助葉片，它們已經(jīng)被開發(fā)出來并用在現(xiàn)有的葉輪中。
在一個(gè)例子中，使用多個(gè)徑向輔助葉片，其在美國專利No.4664592中示出，且該專利內(nèi)容包括在此以供參考。那些輔助葉片位于前輪蓋或后輪蓋的面上，具有繞輔助葉片外端部的環(huán)狀凸起，并具有延伸穿過鄰近輔助葉片之間的環(huán)狀凸起的通道。
在周圍帶有環(huán)狀凸起或不帶有環(huán)狀凸起的輔助葉片的一個(gè)問題是尖渦漩(tip vortices)形式(類似于翼尖渦漩)，當(dāng)夾帶有顆粒時(shí)，該尖渦漩可引起嚴(yán)重的葉輪外圍和鄰近側(cè)邊襯里的局部碰撞磨損。
隨著部件磨損，在每個(gè)凸出葉片背后形成的渦漩變得更大更強(qiáng)從而引起鄰近側(cè)邊襯里內(nèi)不斷增加的磨損速率。
水泵是公知的，其包括比輪蓋直徑和主葉片直徑(它們通常是相同的)小的輔助葉片。這樣做的原因不是減小磨損，而是減小對葉輪的軸向液壓推動(dòng)作用。選定輔助葉片直徑的尺寸以平衡液壓軸向推動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種葉輪，其適于用在離心泵中，該葉輪包括具有相對面的輪蓋；外圍邊緣部分；旋轉(zhuǎn)軸；在輪蓋一個(gè)面上并遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸延伸的多個(gè)泵葉片，每個(gè)泵葉片具有外圍邊緣部分，和在輪蓋另一個(gè)面上的多個(gè)輔助葉片，每個(gè)面上的輔助葉片具有外部邊緣部分；其中從旋轉(zhuǎn)軸到輪蓋的外圍邊緣部分的尺寸Da大于從旋轉(zhuǎn)軸到輔助葉片的外部邊緣部分的尺寸Db。
在一種優(yōu)選形式中，葉輪包括其間帶有泵葉片的兩個(gè)輪蓋(前輪蓋和后輪蓋)以及在一個(gè)或兩個(gè)輪蓋上的輔助葉片。在一個(gè)實(shí)施例中，前輪蓋延伸超過輔助葉片和主泵葉片的直徑。在另一個(gè)實(shí)施例中，后輪蓋延伸超過輔助葉片和主泵葉片的直徑。在又一個(gè)布局中，前輪蓋和后輪蓋延伸超過輔助葉片和泵葉片的直徑。優(yōu)選地，泵葉片和輔助葉片的直徑大約相同，例如約在彼此直徑的5％內(nèi)。
優(yōu)選地，泵葉片和輔助葉片具有相似的直徑，以確保足夠的壓力減小并減少再循環(huán)流動(dòng)，同時(shí)葉輪輪蓋延伸超過兩個(gè)葉片以便改善磨損。
延伸的輪蓋葉輪布局的優(yōu)點(diǎn)是來自每個(gè)輔助葉片的尖渦漩在對著延伸的輪蓋的面發(fā)出的，并被限制在輪蓋和鄰近側(cè)邊襯里之間的間隙或空間中。通過該構(gòu)造，對葉輪和襯里的磨損被顯著減小。有益的效果顯然是通過本發(fā)明避免尖渦漩的完全形成而獲得的。
進(jìn)一步，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種具有直徑為Da的輪蓋的葉輪和多個(gè)在直徑為Db的前輪蓋面上的主要徑向輔助葉片，葉片徑向上最外端以角度Z向輪蓋逐漸變細(xì)。當(dāng)Db小于0.95Da、更優(yōu)選地在0.65到0.95Da之間并更優(yōu)選地在小于0.9Da時(shí)，發(fā)現(xiàn)輪蓋，側(cè)邊襯里和輔助葉片磨損被特別地減小。這看起來是由于在輔助葉片的尖部和輪蓋周邊之間有足夠的空間以限制后緣渦漩。直徑Db優(yōu)選約與主泵葉片的直徑相同。該種關(guān)系確保當(dāng)與由主泵葉片產(chǎn)生的壓力相比時(shí)，輔助葉片的壓力減小能力不會(huì)顯著被削弱。


本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例將通過例子的方式參考

，其中圖1是現(xiàn)有技術(shù)葉輪的透視圖，如由美國專利No.4664592中圖1所示；圖2是傳統(tǒng)葉輪和排除器或離心泵的輔助葉片的部分截面圖；圖3是圖2中環(huán)狀部分的放大圖，其示出輔助葉片和罩殼襯里之間的泥漿流動(dòng)路徑；圖4示出典型排出葉片上磨損輪廓的一系列照片；
圖5是類似于圖2的部分截面圖，但示出了按照本發(fā)明葉輪的一個(gè)實(shí)施例；圖6是照片，其示出現(xiàn)有技術(shù)葉輪的輔助葉片的磨損輪廓；圖7是照片，其示出按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例葉輪的輔助葉片的磨損輪廓；圖8是按照本發(fā)明葉輪的進(jìn)一步實(shí)施例的軸向視圖或端視圖；以及圖9是按照本發(fā)明葉輪的另一個(gè)實(shí)施例的軸向視圖或端視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1中的現(xiàn)有技術(shù)的葉輪1的描述在美國專利4664592中進(jìn)行，且其可通過參考說明書而得到理解。
如圖2所示，葉輪20安裝在罩殼襯里21內(nèi)。隨著葉輪在罩殼襯里21內(nèi)旋轉(zhuǎn)，泥漿從每個(gè)泵腔24的入口22行經(jīng)葉輪20到達(dá)出口23。從出口23到入口22的泥漿的再循環(huán)流動(dòng)自然發(fā)生并引起入口側(cè)邊襯里25的摩擦性磨損。排出葉片或輔助葉片26工作以向葉輪出口移動(dòng)再循環(huán)泥漿27，如由顆粒28表示。葉輪20和襯里25之間的泥漿流動(dòng)路徑由圖3更詳細(xì)地示出。
圖4中的輔助葉片的磨損輪廓是業(yè)內(nèi)面臨并通過本發(fā)明實(shí)施例的應(yīng)用而改善的問題的展示。
圖5包括如圖2和圖3中所指示的相同部件的相同參考標(biāo)號。在本發(fā)明的實(shí)施例中，輔助葉片是直的，到輔助葉片26上所示點(diǎn)的直徑為Db＝0.85Da，其中Da是輪蓋直徑，且其中角度Z＝45。直徑Db近似等于主泵葉片的直徑，該直徑在圖5中以Dc表示。
對本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行測試并將其結(jié)果與圖4所示類型的現(xiàn)有技術(shù)例子相比較，對于大約相等的操作時(shí)間，本發(fā)明實(shí)施例的葉片尖端和鄰近側(cè)邊襯里具有顯著減小的磨損。
如圖6的照片中可以看出，這些公知的輔助葉片上的磨損是大面積的。
通過比較，盡管在相似的環(huán)境中操作了相似的時(shí)間段，但圖7中葉輪上輔助葉片與圖6中所示的相比處于相當(dāng)好的狀況。
圖8中的葉輪實(shí)施例30是用輔助葉片31形成的，其具有彎曲的而非圖5和圖7實(shí)施例中所示直的前緣和后緣。相應(yīng)的現(xiàn)有技術(shù)布局視于圖6中。而且本發(fā)明的該實(shí)施例顯示出當(dāng)與現(xiàn)有技術(shù)的等價(jià)實(shí)施例相比較，對于相似的操作時(shí)間，在葉片尖端顯示出更加減小的磨損。
圖9中的實(shí)施例顯示出對于葉輪40的輔助葉片41輪廓的另一個(gè)變化。
最后，可以理解，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，多種變化，修改，和/或補(bǔ)充可結(jié)合到部件的多種構(gòu)造和布局中。
權(quán)利要求
1.一種適于用在離心泵中的葉輪，所述葉輪包括具有相對面的輪蓋；外圍邊緣部分；旋轉(zhuǎn)軸；在輪蓋一個(gè)面上并遠(yuǎn)離所述旋轉(zhuǎn)軸延伸的多個(gè)泵葉片，每個(gè)泵葉片具有外圍邊緣部分，和在所述輪蓋的另一個(gè)面上的多個(gè)輔助葉片，每個(gè)所述輪蓋的所述輔助葉片具有外邊緣部分；其中，從所述旋轉(zhuǎn)軸到所述輪蓋的外圍邊緣部分的尺寸Da大于從所述旋轉(zhuǎn)軸到所述輔助葉片的外邊緣部分的尺寸Db。
2.如權(quán)利要求1所述的葉輪，其中，所述尺寸Da大于從所述旋轉(zhuǎn)軸到所述泵葉片的外圍邊緣部分的尺寸Dc。
3.如權(quán)利要求2所述的葉輪，其中，所述輪蓋是后輪蓋。
4.如權(quán)利要求3所述的葉輪，其中，所述葉輪進(jìn)一步包括前輪蓋，所述泵葉片在所述前輪蓋和后輪蓋之間，且所述輔助葉片在其中一個(gè)所述輪蓋的另一個(gè)面上。
5.如權(quán)利要求3所述的葉輪，其中，所述葉輪進(jìn)一步包括前輪蓋，所述泵葉片在所述前輪蓋和后輪蓋之間，且所述輔助葉片在每個(gè)所述輪蓋的另一個(gè)面上。
6.如權(quán)利要求4所述的葉輪，其中，所述前輪蓋的尺寸Da大于所述尺寸Db和Dc。
7.如權(quán)利要求4所述的葉輪，其中，所述后輪蓋的尺寸Da大于所述尺寸Db和Dc。
8.如權(quán)利要求4所述的葉輪，其中，所述前輪蓋和后輪蓋的尺寸Da大于所述尺寸Db和Dc。
9.如權(quán)利要求5所述的葉輪，其中，所述前輪蓋的尺寸Da大于所述尺寸Db和Dc。
10.如權(quán)利要求5所述的葉輪，其中，所述后輪蓋的尺寸Da大于所述尺寸Db和Dc。
11.如權(quán)利要求5所述的葉輪，其中，所述前輪蓋和后輪蓋的尺寸Da大于所述尺寸Db和Dc。
12.如權(quán)利要求6所述的葉輪，其中，Db和Dc基本相等。
13.如權(quán)利要求12所述的葉輪，其中，Db和Dc在彼此的5％范圍內(nèi)。
14.如權(quán)利要求13所述的葉輪，其中，Db小于0.95Da。
15.如權(quán)利要求14所述的葉輪，其中，Db/Da在0.65到0.95之間。
16.如權(quán)利要求14所述的葉輪，其中，Db/Da在0.65到0.9之間。
全文摘要
一種用于離心泵的葉輪，葉輪(20)包括具有相對面的輪蓋，外圍邊緣部分和轉(zhuǎn)動(dòng)軸，在輪蓋的其中一個(gè)面上的多個(gè)泵葉片，并從旋轉(zhuǎn)軸延伸出來，每個(gè)泵葉片具有外部邊緣部分，且多個(gè)輔助葉片(26)在輪蓋的另一面，每個(gè)輔助葉片具有外部邊緣部分，其中從旋轉(zhuǎn)軸到輪蓋的外圍邊緣部分的尺寸Da大于從旋轉(zhuǎn)軸到輔助葉片的外邊緣部分的尺寸Db。
文檔編號F04D7/04GK1784548SQ200480012165
公開日2006年6月7日 申請日期2004年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月16日
發(fā)明者克雷格·I·沃克, 安東·沃特曼 申請人:威爾沃爾曼有限公司