本申請要求2014年8月6日提交的編號為62/033814(911-017.043-1//M-RLE-X0014)臨時專利申請的權益，以引證的方式將該申請的全文并入。

技術領域

本發(fā)明涉及一種泵；更具體地涉及一種具有葉輪的離心泵，該葉輪具有用于泵送液體的葉片。

背景技術：

通常，在離心泵中，流體借助由葉輪對其施加的離心力來加速。葉輪是由馬達驅(qū)動的轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤的前側(cè)具有從轉(zhuǎn)盤突出的向被泵送的流體傳遞能量的葉片。葉輪的葉片例如如圖1中顯示的通?？拷萌肟诟浇谋皿w的內(nèi)殼延伸。

具體地，圖1顯示了通常被指示為P1的一個已知離心泵的示例，該離心泵具有葉輪2，該葉輪具有徑向彎曲的葉片11。在泵P1中，泵送過程將很可能在泵的葉輪2在其開始轉(zhuǎn)動時未完全浸沒在液體中時失靈?？赡馨l(fā)生這種事情的情形是在空氣被困在泵P1中時。該情形被稱為或認為是氣鎖情形。

如圖2中顯示的，氣鎖可能在來自前一個泵送周期的液體停留在離心泵P1的排放管道系統(tǒng)S的管道中的低陷8(圖2B)中但不再處于離心泵P1本身的外殼7的泵室13中時發(fā)生。例如，比較圖2A和圖2B中顯示的內(nèi)容，其中，圖2A中的泵P1可以推動水穿過包括管道的排放系統(tǒng)S，該管道具有一個或更多個低陷8；并且圖2B中的泵P1具有在泵送周期之間被困在一個“低陷”8中的水，該水使得泵P1氣鎖，因為，空氣被困在“低陷”8的上游，這防止水被泵送進入穿過入口1并到達泵P1的泵室或腔13(圖1)中。(換言之，泵P1外部的水無法借助排放系統(tǒng)S取代被困在泵室13中的空氣。)因為這一點，所以圖2B中泵的葉輪2不接觸且無法接觸泵室13中的任何液體，因此無法迫使被困的空氣離開泵P1。葉輪2將保持在空氣中無限自旋，并且泵P1將不能執(zhí)行其預期的用途。

在正常操作期間，在圖1中所顯示的典型離心泵配置中，液體進入穿過入口1，并且由于因葉輪2的旋轉(zhuǎn)而引起的離心力而被葉輪2加速到其外圍，葉輪的旋轉(zhuǎn)從由馬達5驅(qū)動的馬達軸6的動作而產(chǎn)生。主液流離開穿過出口4，到達圖2中所顯示的排放系統(tǒng)。然而，為了使泵送過程發(fā)生，徑向彎曲的葉片11必須被物理地浸沒在泵室或腔13中的某一液體中。在諸如關于圖2B中顯示且描述的情形的情況下，例如在前一泵送周期期間從泵P1泵出的液體可能被困在排放系統(tǒng)S的管道中。如圖2B中顯示的，來自前一泵送周期的液體可能被物理地困在出口軟管中的“低陷”8中。低陷8中的該被困液體防止空氣離開泵P1的出口4，并且將空氣困在由泵外殼或體7的內(nèi)部和被困液體的軟管上游部分有效組成的泵室或腔13的內(nèi)部。該被困空氣的腔例如與圖5中顯示的情況一致地防止典型的離心泵葉輪2接觸泵P1下方的液體并開始泵送過程。

鑒于上述內(nèi)容，本領域中需要一種具有克服已知葉輪設計的上述“氣鎖”問題的更佳葉輪設計的泵。

技術實現(xiàn)要素：

裝配有防氣鎖軸向彎曲葉片的葉輪

根據(jù)一些實施例，本發(fā)明可以采取一種裝置的形式，該裝置以新且獨特的防氣鎖葉輪為特征，該防氣鎖葉輪被配置為安裝在泵的馬達軸上，防氣鎖葉輪具有徑向彎曲的葉片，該葉片被配置為在泵外殼的泵室內(nèi)部旋轉(zhuǎn)，以將液體從泵室泵送到泵的出口，防氣鎖葉輪還具有被形成為一組軸向彎曲葉片延伸部的防氣鎖葉片，該延伸部被配置為：

沿著馬達軸的軸線延伸，

在一部分被配置在泵室內(nèi)部的情況下旋轉(zhuǎn)，

突出穿過入口且在另一部分被配置在入口外部以便浸沒在泵下面的要泵送的任意液體中的情況下旋轉(zhuǎn)，

將液體抽送穿過入口進入泵室中，并且

向徑向彎曲的葉片提供液體，以便生成迫使任意被截留空氣離開外殼的泵室的壓力。

本發(fā)明還可以包括以下特征中的一個或更多個：

一組軸向彎曲的葉片延伸部可以被配置有通過使用笛卡爾x、y、z坐標系中的參數(shù)方程而生成的軸向葉片曲率。用示例的方式，一組軸向彎曲的葉片延伸部可以使用如下一組方程，由t為掃描參數(shù)的笛卡爾x、y、z坐標系中的參數(shù)方程來定義：

x＝D*cos(at)*e^-bt，

y＝D*sin(at)*e^-bt，以及

z＝h-ctⁿ，

其中，

a、b、c以及n是取決于特定葉輪的常數(shù)，

D是軸轂直徑，并且

h是延伸部長度。

徑向彎曲的葉片可以被配置為提供泵送動力，該泵送動力用于提供要從泵室向出口泵送的液體，并且一組軸向彎曲的葉片延伸部可以被配置為迫使泵下方的液體軸向移動至泵室中且移動至徑向彎曲的葉片中，以被泵送。

泵和防氣鎖葉輪的組合

根據(jù)一些實施例，本發(fā)明可以采取一種諸如泵的裝置的形式，該泵以外殼結(jié)合新且獨特的防氣鎖葉輪為特征。

外殼可以包括入口，該入口被配置為接收要泵送的液體；出口，該出口被配置為提供正在被泵送的液體；泵室，該泵室在其中被形成在入口與出口之間；以及軸，該軸被配置為相對于泵室旋轉(zhuǎn)。

與上述內(nèi)容一致的，防氣鎖葉輪可以被配置在軸上，并且可以包括徑向彎曲的葉片，該葉片被配置為在泵室內(nèi)部旋轉(zhuǎn)，以將液體從泵室泵送到出口。防氣鎖葉輪還可以包括被形成為一組軸向彎曲葉片延伸部的防氣鎖葉片，該延伸部被配置為：沿著軸的軸線延伸，在一部分在泵室內(nèi)部的情況下旋轉(zhuǎn)，突出穿過入口且在另一部分在入口外部以便浸沒在泵下面的要泵送的任意液體中的情況下旋轉(zhuǎn)，將液體抽送穿過入口進入泵室中，并且向徑向彎曲的葉片提供液體，以便生成迫使任意被截留空氣離開外殼的泵室的壓力。

在操作中，一組軸向彎曲的葉片延伸部被配置為延伸出外殼的入口，并且無法在泵的泵室或腔內(nèi)部經(jīng)受被困空氣情況。

泵可以是離心泵。

根據(jù)一些實施例，本發(fā)明可以采取包括上述特征的某一組合的裝置的形式。

本發(fā)明的一個優(yōu)點是它提供了一種克服已知葉輪設計的上述氣鎖問題的泵的更佳葉輪設計。例如，根據(jù)本發(fā)明的葉輪設計以從泵體或外殼的底部突出的防氣鎖葉片為特征，這解決一些泵否則使用已知葉輪設計可能經(jīng)歷的氣鎖問題。因為這一點，所以根據(jù)本發(fā)明的葉輪設計為現(xiàn)有技術提供了重要貢獻。

附圖說明

附圖包括圖1至圖8，圖1至圖8不是必須等比例繪制，附圖如下：

圖1顯示了本領域中已知的典型離心泵配置。

圖2包括圖2A和圖2B，其中，圖2A顯示了本領域中已知可能引起氣鎖的泵定位，并且其中，圖2A顯示了氣鎖情況下圖2A中的泵。

圖3包括圖3A和圖3B，圖3A和圖3B各顯示了本領域中已知的、僅具有在泵外殼之內(nèi)的徑向彎曲葉片的典型葉輪，其中，圖3A顯示了典型葉輪的俯視圖，并且其中，圖3B顯示了典型葉輪的側(cè)視圖。

圖4包括圖4A和圖4B，圖4A和圖4B各顯示了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的、裝配有防氣鎖葉片的葉輪，其中，圖4A顯示了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的、裝配有防氣鎖葉片的葉輪的俯視圖；并且其中，圖4B顯示了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的、裝配有防氣鎖葉片的葉輪的側(cè)視圖。

圖5顯示了泵的底部的部分剖面圖，該泵具有內(nèi)部配置有像圖3中顯示的典型葉輪的泵外殼，這導致泵外殼之內(nèi)的徑向彎曲葉片在氣鎖情況下“在空氣中自旋”。

圖6顯示了泵的底部的部分剖面圖，該泵具有內(nèi)部配置有像圖4中顯示的、裝配有防氣鎖葉片的葉輪的泵外殼，其中，軸向彎曲的葉片延伸部從泵外殼中的底部開口突出到例如泵下面的水中。

圖7顯示了具有泵外殼的泵的側(cè)視圖，該泵外殼具有被完全封閉在泵體或外殼內(nèi)部的、像圖3和圖5中顯示的典型葉輪。

圖8顯示了具有泵外殼的泵的側(cè)視圖，該泵外殼具有裝配有像圖4和圖6中顯示的防氣鎖葉片的葉輪，該葉片從泵體或外殼的底部突出。

具體實施方式

圖4、圖6以及圖8

如圖4、圖6以及圖8中顯示的，本發(fā)明可以包括大體被指示為20(圖4)的防氣鎖葉輪或采取該防氣鎖葉輪的形式，該防氣鎖葉輪用于配置在大體被指示為P2(圖6和圖8)的泵中，該泵具有外殼7(圖6和圖8)。

外殼7可以包括入口1，該入口被配置為接收要泵送的液體；出口4，該出口被配置為提供正在被泵送的液體；泵室13，該泵室在其中被形成在入口1與出口4之間；以及馬達軸6，該馬達軸6被配置為相對于泵室13旋轉(zhuǎn)(例如，所有部件如圖6中顯示)。

防氣鎖葉輪20可以被配置在馬達軸6上，并且可以包括大體被指示為22的徑向彎曲的葉片，該葉片被配置為在泵室13內(nèi)部旋轉(zhuǎn)，以將液體從泵室13泵送到出口4(圖8)。在圖4中，葉輪20被顯示有基部21和徑向彎曲的葉片22a、22b、22c、22d、22e。

防氣鎖葉輪22還可以包括大體被指示為24的防氣鎖葉片，該防氣鎖葉片被形成為一組軸向彎曲的葉片延伸部24a、24b、24c、24d、24e，該葉片延伸部被配置為沿著馬達軸6的軸線A(圖6)延伸，在大體被指示為24’(亦稱24w/單上撇號)的一部分在泵室13內(nèi)部的情況下旋轉(zhuǎn)，突出穿過入口1且在另一部分24”(亦稱24w/雙上撇號)在入口1外部以便浸沒在泵P2下面的要泵送的任意液體中的情況下旋轉(zhuǎn)，將液體抽送穿過入口1進入泵室13中，并且向徑向彎曲的葉片22a、22b、22c、22d、22e提供液體，以便生成迫使任意被截留空氣離開外殼7的泵室13的壓力。

用示例的方式，徑向彎曲的葉片22a、22b、22c、22d、22e可以被配置為例如如圖4A中顯示的從防氣鎖葉輪20的外圍或外緣徑向彎曲，朝向防氣鎖葉輪20的中心和馬達軸5的軸線A向內(nèi)螺旋，并且與軸向彎曲的葉片延伸部24a、24b、24c、24d、24e相遇。作為比較，并且用示例的方式，軸向彎曲的葉片延伸部24a、24b、24c、24d、24e可以被配置為例如如圖4A中顯示的軸向彎曲且圍繞或相對于馬達軸5的軸線A螺旋，并且從外殼7的入口1向外延伸。

在圖4中，防氣鎖葉輪20被顯示有五(5)個徑向彎曲的葉片和五(5)個軸向彎曲的葉片延伸部，但本發(fā)明的范圍不旨在限于該數(shù)量的徑向彎曲葉片和/或軸向彎曲葉片延伸部。例如，預想以下實施例(且預期本發(fā)明的范圍包括)：防氣鎖葉輪20具有多于或少于五個徑向彎曲的葉片和/或軸向彎曲的葉片延伸部，例如包括四個徑向彎曲的葉片和/或四個軸向彎曲的葉片延伸部，或者六個徑向彎曲的葉片和/或六個軸向彎曲的葉片延伸部等。用另外示例的方式，預想以下實施例(且預期本發(fā)明的范圍包括)：防氣鎖葉輪20可以包括與軸向彎曲葉片延伸部不同數(shù)量的徑向彎曲葉片，例如，包括四個徑向彎曲的葉片和/或五個軸向彎曲的葉片延伸部，或者五個徑向彎曲的葉片和/或四個軸向彎曲的葉片延伸部等。

在操作中，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，泵P2可以包括具有延伸部或部分24”的防氣鎖葉輪20，該延伸部或部分突出穿過泵P2的入口1，以便與泵P2下面的液體接觸，而不管可能被截留在泵P2內(nèi)的空氣如何。該延伸部或部分24”例如可以如6中顯示的被配置有軸向彎曲葉片24a、24b、24c、24d、24e，該軸向彎曲葉片抽送或迫使液體軸向(例如，相對于軸線A)移動至泵室13中。一旦液體在泵室13內(nèi)部，則徑向彎曲的葉片22a、22b、22c、22d、22e可以生成迫使所困空氣離開泵送系統(tǒng)的足夠壓力，并且泵P2可以正常操作。

該組軸向彎曲的葉片延伸部24a、24b、24c、24d、24e可以被配置為例如與圖6和圖8中顯示的一致地從泵P2下方突出穿過泵入口1。軸向彎曲的葉片延伸部24a、24b、24c、24d、24e例如如圖6中顯示的突出泵入口1，以便浸沒到可以在泵P2下方的任意水中。這些軸向彎曲的葉片延伸部24a、24b、24c、24d、24e迫使泵P2下方的水軸向移動至泵室13中，并且進入徑向彎曲的葉片22a、22b、22c、22d、22e中。該防氣鎖葉輪20有效浸沒它們并允許它們生成迫使任意被截留空氣離開泵送系統(tǒng)的足夠壓力。圖7和圖8分別顯示了分別根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的、裝配有被完全封閉在泵體內(nèi)部且未顯示的典型葉輪的泵P1和具有從泵P2的底部突出的延伸部或部分24”的防氣鎖葉輪20的外部視圖。

延伸部分24”的長度

本發(fā)明的范圍不旨在限于防氣鎖葉輪20的延伸部或部分24”從泵P2的底部延伸或突出的任何特定長度或量。例如，取決于特定應用，防氣鎖葉輪20的延伸部或部分24”可以被配置為從泵P2底部更多或更少地延伸或突出。具體地，在一些應用中，預想以下實施例(且預期本發(fā)明的范圍包括)：防氣鎖葉輪20的延伸部或部分24”被配置為從泵P2的底部延伸或突出大約一英寸；在其他應用中，預想以下實施例(且預期本發(fā)明的范圍包括)：防氣鎖葉輪20的延伸部或部分24”被配置為從泵P2的底部延伸或突出多于一英寸(例如，兩英寸)；并且在又一些應用中，預想以下實施例(且預期本發(fā)明的范圍包括)：防氣鎖葉輪20的延伸部或部分24”被配置為從泵P2的底部延伸或突出少于一英寸。

軸向葉片曲率

該組軸向彎曲的葉片延伸部可以以通過使用笛卡爾x、y、z坐標系中的參數(shù)方程而生成的軸向葉片曲率而配置。用示例的方式，軸向葉片曲率可以通過使用t為掃描參數(shù)的笛卡爾x、y、z坐標系中的以下參數(shù)方程來生成：

x＝D*cos(at)*e^-bt，

y＝D*sin(at)*e^-bt，以及

z＝h-ctⁿ，

其中，

a、b、c以及n是取決于特定葉輪的常數(shù)，

D是軸轂直徑，并且

h是延伸部長度。

然而，本發(fā)明的范圍不旨在限于上述軸向葉片曲率、或現(xiàn)在已知的任何特定軸向葉片曲率、或笛卡爾x、y、z坐標系中的任何特定預定參數(shù)方程。例如，預想以下實施例(且預期本發(fā)明的范圍包括)：在本發(fā)明的精神內(nèi)使用現(xiàn)在已知或稍后在將來開發(fā)的其他軸向葉片曲率以及笛卡爾x、y、z坐標系中的其他預定參數(shù)方程。

泵P2的其他組件

如本領域技術人員將理解的，泵P2包括本身不形成本發(fā)明的部分且由此詳細描述的、附圖中顯示的其他組件。例如，其他組件可以包括例如如6中顯示的軸封3、馬達5、馬達軸6和/或用于將防氣鎖葉輪20耦合到馬達5的馬達軸6的緊固件6a。本領域中已知這些其他組件，并且本發(fā)明的范圍不旨在限于現(xiàn)在已知或稍后在將來開發(fā)的任何特定種類或類型的組件。

可能應用

可能應用包括：可以用于可能氣鎖的情況的任意離心泵。

本發(fā)明的范圍

雖然已經(jīng)參照示例性實施例描述了本發(fā)明，但本領域技術人員將理解，可以在不偏離本發(fā)明范圍的情況下對于本發(fā)明的元件進行各種變更，并且可以代替等同物。另外，可以在不偏離本發(fā)明必要范圍的情況下進行修改，以使特定情況或材料適應本發(fā)明的示教。因此，預期本發(fā)明不限于這里被公開為對于進行本發(fā)明預期的最佳模式的特定實施例。