具有杂物移除叶轮背部叶片的泵制造技术

一种具有叶轮的泵，该叶轮具有前侧和背侧，叶轮以前侧最靠近入口且背侧最靠近马达壳体的方式在轴上转动，从而提供液体从入口至出口的主流和在叶轮的背侧和马达壳体之间的区域中的液体的后叶轮流。所述背侧具有对数螺旋状叶片，其恒定地清扫所述区域且从所述区域排出任何杂物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2013年6月21日递交的临时专利申请序列号61/837,753(911-017.040-1//M-RLE-X0014)的权益，其全部内容通过引用合并于此。
本专利技术涉及泵，更特别地涉及叶轮具有前侧和背侧的泵。
技术介绍
在典型的离心泵中，流体通过利用叶轮作用于其上的离心力而被加速。叶轮是由马达驱动的转盘，叶轮的前侧具有从叶轮突出的叶片，该叶片用于将能量传递至被泵取的流体。叶轮的前侧或背侧通常被制得尽可能平滑，从而减少由盘在被泵取的流体中的转动而引起的摩擦损失。然而，与具有平滑后侧或背侧的叶轮相关的一些缺点包括如下事实：杂物能够在轴密封件附近收集且可能导致泵堵塞和轴密封件的故障。杂物还可以在叶轮的背侧和马达壳体之间堵塞且使得泵被锁定。美国专利5,489,187号，名称为“具有用于清除杂物的叶片背板的叶轮”，其公开了一组固定叶片被添设于离心泵中的密封室的背板，以帮助使用由叶轮创建的流体运动清除夹带气泡和杂物的密封室的区域。’187专利还公开了在叶轮的背侧上的叶片作为促进沿固定叶片行进的流的措施。然而，涉及’187叶轮设计的一些缺点包括如下事实：其依赖于复杂流模式以实现其目的。这些模式可能是耗时的且难以预测，且可能从泵到泵而变化。此外，构造由转动的叶片和固定叶片组成，杂物可能楔入这两个叶片之间且堵塞泵。还见美国专利5,019,136号，其公开了包括如下叶轮的泵：该叶轮具有在背侧具有后直线径向叶片、或者相对于转动方向向后倾斜的后直线倾斜叶片、或者相对于转动方向向后弯曲的较长和较短的后弯曲叶片、或者相对于转动方向向后弯曲的较长和较短的后弯曲叶片的组合，例如还具有气体排放开口。还见美国US2012/0051897，其公开了具有抽吸衬(suctionliner)和叶轮的组合的泵，其中抽吸衬具有弯曲叶片且叶轮具有向前弯曲的叶轮抽吸侧泵出叶片。在现有技术中存在对于具有克服了这些已知设计的上述问题的更好叶轮设计的需求。
技术实现思路
根据一些实施方式，本专利技术可以采取如下装置的形式，包括泵，特征在于叶轮，所述叶轮构造为具有前侧和背侧的转盘，所述叶轮配置成以所述前侧最靠近入口且所述背侧最靠近马达壳体的方式在轴上转动，从而提供被泵取的液体的主流和在所述叶轮的所述背侧和所述马达壳体之间的区域中被泵取的所述液体的后叶轮流，所述背侧包括螺旋状叶片，螺旋状叶片构造成恒定地清扫所述叶轮的所述背侧和所述马达壳体之间的所述区域且从所述区域排出任何杂物，所述螺旋状叶片形成为如下曲线：所述曲线从所述叶轮的中心点或轴线发散且随着所述曲线绕着所述中心点或所述轴线旋转至少一整圈的旋转而逐渐远去。本专利技术还可以包括一个或多个如下特征：特别地，借助于示例，所述螺旋状叶片可以采用对数螺旋状叶片的形式，其被添设于叶轮的背侧，恒定地清扫所述叶轮的背部和所述马达壳体之间的区域，迫使已进入的杂物离开至叶轮的外周，在叶轮的外周处杂物随着主流通过出口排出。这有助于防止由杂物收集在轴密封件附近所导致的问题且还防止堵塞在叶轮的背部和马达壳体之间。对数螺旋状叶片例如实质上通过如下等式限定：r＝eθ/tan(β)，其中参数r是半径，西塔(θ)是使用原点为所述叶轮的中心点的极坐标系统限定的方位角；以及参数贝塔(β)是如下的角度，垂直于所述角度的作用于杂物的力将相对于与以所述叶轮的中心为圆心的圆相切且延伸出至所述叶片和所述杂物之间的接触点的线取向。所述螺旋状叶片可以包括或采取单个曲线，所述单个曲线从所述叶轮的中心点或轴线发散且随着所述曲线绕着所述中心点或所述轴线旋转大于1又1/2圈(大于540°)而逐渐远去。叶轮可以被构造成在转动方向上绕着所述中心点转动，所述对数螺旋状叶片可以包括或采取如下的螺旋状：该螺旋状从所述中心点发散且在与所述转动方向相反的方向上从所述中心点逐渐远去地弯曲。前表面可以包括用于将力从所述马达施加到被泵取的所述液体以导致所述液体流动的一个或多个叶片。所述对数螺旋状叶片可以提供归因于根据所述等式的所述对数螺旋状叶片的构造而实质上是垂直的力，所述力将相对于如下的线成选定角度，所述线与以所述杂物可能与所述叶片接触的任意给定半径绘出的圆相切。所述泵包括在所述轴和所述泵壳体之间的轴密封件。所述泵可以是离心泵。根据一些实施方式，所述泵可以包括：泵壳体和马达壳体，所述泵包括：所述泵壳体具有用于接收将被泵取的液体的入口以及用于经由主流提供将被泵取的所述液体的出口；所述马达壳体配置于所述泵壳体，所述马达壳体具有配置在其内的具有轴的马达。与在上述’187专利中公开的泵系统相比，根据本专利技术的泵能够例如依赖于对数螺旋状叶片，作为移除杂物的主要源而不是作为增加流的源。此外，根据本专利技术的泵不具有且无需具有例如在马达壳体上的、如果杂物卡在固定叶片和移动叶片之间可能潜在地导致泵的堵塞的固定叶片。附图说明附图包括如下图1A至图8，这些图并未必须按照比例绘制：图1A是在现有技术中已知的典型离心泵构造的图。图1B示出在图1A的离心泵中泵取的液体的主流(粗箭头)和后叶轮流(细箭头)的图。图1C包括图1C(1)和图1C(2)，示出在现有技术中已知的典型叶轮的图，其中图1C(1)示出例如具有前叶轮叶片的典型叶轮的前侧的图；并且图1C(2)示出例如具有前叶轮叶片的典型叶轮的平滑背侧的图。图2是根据本专利技术的一些实施方式的具有带对数螺旋状的后叶轮叶片的叶轮的图。图3是根据本专利技术的一些实施方式的具有带对数螺旋状的后叶轮叶片对杂物的动作的图。图4示出了根据本专利技术的一些实施方式的具有泵壳体PH且以A-A标记平面截面的泵P，被指示用于论述沙穿透到叶轮外毂壁和涡形毂壁之间的间隙的计算流体动力学(CFD)模拟的结果的目的，关于背侧不具有叶片的叶轮的第一情况和背侧具有螺旋状叶片的叶轮的第二情况。图5包括图5A和图5B，其示出根据本专利技术的一些实施方式的与图4中的平面截面A-A相关的具有负径向速度的图-而图5A是对于背侧不具有叶片的叶轮的第一情况的、与图4中的平面截面A-A相关的负径向速度的图；图5B是对于背侧具有螺旋状叶片的叶轮的第二情况、与图4中的平面截面A-A相关的对应负径向速度的对应图；图5A和图5B分别包括竖直指数条，其包括具有灰度阴影的20个盒和与具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，所述装置包括泵，包括：叶轮，其构造成具有前侧和背侧的转盘，所述叶轮配置成以所述前侧最靠近入口且所述背侧最靠近马达壳体的方式在轴上转动，从而提供被泵取的液体的主流和在所述叶轮的所述背侧和所述马达壳体之间的区域中被泵取的所述液体的后叶轮流，所述背侧包括螺旋状叶片，所述螺旋状叶片构造成恒定地清扫所述叶轮的所述背侧和所述马达壳体之间的区域且从所述区域排出任何杂物，所述螺旋状叶片形成为如下曲线：从所述叶轮的中心点或轴线发散且随着所述曲线绕着所述中心点或所述轴线旋转至少一整圈的旋转而逐渐远去。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.21 US 61/837,7531.一种装置，所述装置包括泵，包括：
叶轮，其构造成具有前侧和背侧的转盘，所述叶轮配置成以所述
前侧最靠近入口且所述背侧最靠近马达壳体的方式在轴上转动，从而
提供被泵取的液体的主流和在所述叶轮的所述背侧和所述马达壳体
之间的区域中被泵取的所述液体的后叶轮流，所述背侧包括螺旋状叶
片，所述螺旋状叶片构造成恒定地清扫所述叶轮的所述背侧和所述马
达壳体之间的区域且从所述区域排出任何杂物，所述螺旋状叶片形成
为如下曲线：从所述叶轮的中心点或轴线发散且随着所述曲线绕着所
述中心点或所述轴线旋转至少一整圈的旋转而逐渐远去。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述螺旋状叶片是实质上通
过如下等式限定的对数螺旋状叶片：
r＝eθ/tan(β)，
其中参数r是半径，西塔(θ)是使用原点为所述叶轮的中心点
的极坐标系统限定的方位角；以及
参数贝塔(β)是如下的角度，垂直于所述角度的作用于杂物的
力将相对于与以所述叶轮的中心为圆心的圆相切且延伸出至所述叶
片和所述杂物之间的接触点的线取向。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述叶轮在转动方向上绕着
所述中心点转动，并且所述对数螺旋状叶片具有从所述中心点发散且
在与所述转动方向相反的方向上从所述中心点逐渐远去地弯曲的螺
旋状。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述前表面包括用于将力从
所述马达施加到被泵取的所述液体以导致所述液体流动的一个或多
个叶片。
5.根据权利要求2所述的装置，其中所述对数螺旋状叶片提供归
因于根据所述等式的所述对数螺旋状叶片的构造而实质上是垂直的
力，所述力将相对于如下的线成选定角度，所述线与以所述杂物可能

\t与所述叶片接触的任意给定半径绘出的圆相切。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置是泵，所述泵包括：
泵壳体，其具有用于接收将被泵取的液体的入口以及用于经由所
述主流提供将被泵取的所述液体的出口；以及
马达壳体，其配置于所述泵壳体，所述马达壳体具有配置在其内
的具有轴的马达。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述泵是离心泵。
8.一种装置，所述装置包括泵，包括：
叶轮，其构造为具有前侧和背侧的转盘，所述叶轮配置成以所述
前侧最靠近入口且所述背侧最靠近马达壳体的方式在轴上转动，从而
提供被泵取的液体的主流和在所述叶轮的所述背侧和所述马达壳体
之间的区域中被泵取的所述液体的后叶轮流，所述背侧包括对数螺旋
状叶片，所述对数螺旋状叶片构造成恒定地清扫所述叶轮的所述背侧
和所述马达壳体之间的所述区域且从所述区域排出任何杂物，所述对
数螺旋状叶片是实质上通过如下等式限定的：
r＝eθ/tan(β)，
其中，参数r是半径，西塔(θ)是使用原点为所述叶轮的中心
点或轴线的极坐标系统限定的方位角；以及
参数贝塔(β)是如下的角度，垂直于所述角度的作用于杂物的
力将相对于与以所述叶轮的中心为圆心的圆相切且延伸出至所述叶
片和所述杂物之间的接触点的线取向。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述螺旋状叶片包括单个曲
线，所述曲线从所述叶轮的所述中心点或所述轴线发散且随着所述曲
线绕着所述中心点或所述轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·D·洛佩斯，
申请(专利权)人：流量控制有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US