具有刮刀的离心泵的制作方法
本公开大体涉及离心泵，尤其涉及用于泵送废水、污水或其他流体的离心泵，该废水、污水或其他流体含有容易在离心泵中造成堵塞的固体、纤维状物质和/或粘性物质。
背景技术：
废水处理厂的污水或废水收集系统通常包括一个或多个用于临时收集和缓冲废水的废水坑、废水井或废水池。通常情况下，废水在重力流作用下被动地流入这些坑中，和/或通过压力干管受到主动的驱动。通常，在每个坑中或坑边安装一个、两个或更多的泵，以将废水从坑中泵出。如果在一定时间段内，废水的流入量大于流出量，废水坑或废水池最终会溢出。为了避免对环境产生影响，应尽可能地防止这种溢出。因此，应尽可能地避免泵堵塞的风险。
ep1357294b1描述了一种带有叶轮叶片的污水泵，其中叶轮叶片的脊沿着高度递减的螺旋从中心轮毂径向向外延伸。刮刀从泵壳径向向内突伸，并且具有与叶片脊平行的平面，以朝向泵壳中的沟槽引导污染物从叶片脊排出。
这种已知的解决方案的缺点是，叶片脊用作前缘，特别是纤维状物质在前缘很容易被钩住并结团。如果大量的纤维状物质同时触碰到叶片脊，那么刮刀就无法足够快地引导纤维状物质并将纤维状物质运送到沟槽中并通过沟槽。这就导致了泵的堵塞以及可能的废水池溢出。
因此，改进离心泵以使在大量的纤维状物质同时触碰到叶轮时降低泵堵塞的风险是一项技术挑战。
技术实现要素：
与已知系统相比，本公开的实施例提供了解决这一问题的离心泵。
根据本公开，提供了一种离心泵，包括：
-泵壳，所述泵壳界定泵室，其中所述泵室包括吸入口和压力出口；
-叶轮，所述叶轮可旋转地布置在所述泵室内，以受到驱动，从而围绕转子轴线旋转，其中所述吸入口与所述转子轴线同轴设置；以及
-至少一个固定刮刀，
其中所述叶轮包括叶轮基座和一个或多个从所述叶轮基座朝向所述吸入口延伸的叶轮叶片，其中每个所述叶轮叶片包括径向最内侧的叶片路径，所述径向最内侧的叶片路径在叶轮旋转期间形成中央容积的形状，所述中央容积朝向所述吸入口的部分比朝向所述叶轮基座的部分更宽，并且配置为容纳从所述吸入口突伸到所述中央容积中的至少一个刮刀。
与ep1357294b1中描述的污水泵相比，平面刮刀刮除的并不是叶片脊。相反，叶轮叶片具有的几何形状在叶轮旋转期间形成中央容积的形状，刮刀大体轴向地伸入到该中央容积中。在叶轮旋转期间，叶轮叶片的径向最内侧的叶片路径沿着至少部分地包围中央容积的虚拟回转表面。虚拟回转表面可以具有完整或截短的圆顶形状、钟形形状和/或圆锥形形状。由径向最内侧的叶片路径的形状界定的回转表面在径向切口中可以是弯曲的、凸起的、凹入的和/或笔直的。由于叶轮相对较大的开放空间以及刮刀的刮除作用，因而中央容积能够允许流入大量的纤维状物质，而不会造成泵堵塞。
可选地，所述至少一个刮刀可以包括径向向外刮刀表面，所述径向向外刮刀表面用作第一刮除路径，并且设置为与用作第二刮除路径的径向最内侧的叶片路径形成刮除间隙。应当注意的是，第一刮除路径的法向矢量具有径向向外指向的矢量分量，而第二刮除路径具有径向向内指向的矢量分量。在叶轮旋转期间，叶轮叶片的第二刮除路径经过刮刀的第一刮除路径，并且因此纤维状物质以水动力的方式上被所产生的流推动并推开。因此，刮刀和叶轮叶片的表面在叶轮旋转期间彼此相互作用，以推开纤维状物质，并防止纤维状物质造成阻塞并被叶轮叶片卡住。
与其他已知的离心泵相比，根据本公开的离心泵并不是通过对纤维材料进行切割或撕裂来工作的。因为某种原因，并不希望进行这种切割，因为这将消耗大量的由驱动叶轮的电机所提供的功率。相反，如前所述，在测试中可以看到，刮刀相对于叶轮叶片的定位能产生一种流，该流以流体动力学方式沿期望的方向推动纤维状物质，并且从而将纤维从叶轮叶片上刮除掉。另外，刮刀通过物理方式“收集”叶轮基座附近的纤维，并远离叶轮基座朝向叶片脊运送纤维，纤维可以通过一个或多个沟槽从叶片脊排出。
至少一个刮刀的另一个优点是减轻了吸入口处的流体预转或涡旋的负面影响，尤其是在低流量时的负面影响。如本文所述，刮刀的存在降低了预旋转的风险。结果是，通过刮刀减少了由预旋转引起的平均压头损失。
刮除间隙可以设计得足够大，以避免或减小对纤维状物质的切割效应或堵塞，并且刮除间隙还可以设计得足够小，以提供有效的推动和刮除效果。因此，刮除间隙可以处于0.1mm至5mm的范围内，优选处于0.3mm至2mm的范围内，最优选为大约1mm。为了刮除聚积在转子轴线处或附近的纤维，优选的是刮刀足够长以延伸靠近叶轮基座。优选地，至少一个刮刀沿轴向的高度是中央容积沿轴向的深度的至少50％。
可选地，可以通过调节叶轮和/或刮刀的轴向位置来调节刮除间隙。对于能够将离心泵调整为满足期望的需求以及适用于所泵送流体中的期望数量和种类的纤维状物质，这是有益的。可替代地或另外，刮刀可以固定为吸入口的一体部件，例如作为注塑部件。
可选地，刮除间隙可以沿着径向最内侧的叶片路径是恒定的或者也可以变化，例如，它可以随着接近叶轮基座而增大或减小。如果刮除间隙随着接近叶轮基座而增大，那么刮除效果就会随着接近叶轮基座而降低。这可以有利于刮刀的完整性，即补偿作用在面向叶轮基座的刮刀端部上的较高的刮除力矩。
可选地，第一刮除路径和/或第二刮除路径可以是机械加工表面的一部分。这对于准确地界定刮除间隙可能是有利的。或者，为了尽可能多地避免锋利的边缘，以降低气蚀效应的风险，第一刮除路径和/或第二刮除路径可以分别简单地定义为径向最外侧表面路径和/或径向最内侧表面路径，而不需要机械加工表面。
可选地，为了防止纤维状物质缠绕在刮刀处，刮刀可以以刮刀连接角安装至吸入口或者作为吸入口的一体部件，该刮刀连接角处于110°至170°的范围内。刮刀连接角可以由以下钝角定义：即刮刀脊的径向最外侧点处的切线与平行于通过这个点的转子轴线的轴线之间所呈的钝角。刮刀脊可以用作使流体经由吸入口流入的刮刀前缘，并且可以是在优选圆形的刮刀表面上从吸入口朝向叶轮基座的路径，由此减小了刮刀的流体阻力。
可选地，至少一个刮刀可以包括在叶轮旋转的周向方向上大体面向后方的引导表面，即引导表面上的法向矢量在叶轮旋转的周向方向上具有向后指向的矢量分量。引导表面可以沿轴向方向大体平直地延伸，或者可以在叶轮旋转的方向上从吸入口朝向叶轮基座向后倾斜。引导表面可以在一个或多个方向上凹陷。因此，引导表面可以有效地径向向外引导纤维状物质，优选引导进入用于向外运送纤维状物质的沟槽的入口端。
可选地，每一个叶片可以包括面向吸入口的盖表面的叶片脊表面，其中叶轮相对于盖表面定位以在叶片脊表面和盖表面之间形成盖间隙。吸入口的盖表面可以由吸入口的领状吸入盖界定。这样，叶片脊表面就会被吸入口的盖表面所覆盖和遮蔽，使得纤维状物质就不会直接触碰到叶片脊。优选对叶片脊表面进行机械加工，以准确地界定盖间隙。
盖间隙可以设计得足够大，以减少挤压在它们之间的纤维状物质的摩擦效应，并且盖间隙可以设计得足够小，以增加抽吸效果。优选地，盖间隙可以在0.1mm至1mm的范围内，优选为大约1mm。
可选地，可以通过调节叶轮和/或盖表面的轴向位置来调节盖间隙。对于能够将离心泵调整为满足期望的需求以及适用于所泵送流体中的期望数量和种类的纤维状物质，这是有益的。
可选地，盖表面可以包括至少一个沟槽，该至少一个沟槽从处于盖表面的内半径处的沟槽入口端延伸到处于盖表面的外半径处的沟槽出口端。纤维状物质可以在入口端进入沟槽，并且然后沿着沟槽被径向向外推动，以在出口端从沟槽排出，在出口端纤维状物质经由压力出口从泵排出。
可选地，在一个以上的沟槽的情况下，n≥2个沟槽可以相对于转子轴线以n重旋转对称的方式布置，其中
可选地，沟槽的入口端可以位于第一角位置，并且所述沟槽的出口端位于第二角位置，其中第二角位置
可选地，沟槽的宽度和/或深度可以从沟槽的入口端朝向沟槽的出口端增加。
可选地，沟槽的至少第一部分，优选地沟槽的径向靠内部分，可以以螺旋形区段的形式弯曲，其径向增长为
可选地，沟槽的至少第二部分，优选地沟槽的径向靠外部分，可以以螺旋形区段的形式弯曲，其径向增长为
可选地，沟槽出口端的角位置
可选地，至少一个刮刀的引导表面在叶轮旋转的周向方向上向前与至少一个沟槽的入口端相距的角距离可以小于90°。因此，首先从叶片的第二刮除路径刮除掉纤维状物质，并且然后沿着引导表面径向向外输送纤维状物质，这可以有效地将纤维状物质引导到沟槽的入口端中。优选的是，至少一个沟槽的入口端在第一角端部和第二角端部之间延伸，其中第一角端部与第二角端部之间的角距离小于90°。至少一个刮刀的至少一个引导表面可以位于所述入口端的第二角端部，其中第二角端部在叶轮旋转的周向方向上位于第一角端部之后。
可选地，每个叶轮叶片可以包括从叶轮基座上的前缘基座点延伸到叶片脊表面上的前缘脊点的前缘，其中使前缘从前缘基座点到前缘脊点向后扫掠。应该注意的是，用语在前缘的某一点上“向后地扫掠”或“向后扫掠”在这里应表示这个点处的切平面相对于沿着转子轴线并通过这个点延伸的平面在旋转周向方向上“向后”倾斜。向后扫掠将纤维状物质运送到前缘脊点，纤维状物质在前缘脊点可以有效地被刮刀刮除掉。应该注意的是，前缘不需要是几何意义上的“边缘”，而可以是平滑弯曲表面上的路径。在流体动力学意义上，应将前缘理解为在叶轮旋转时首先触碰到流体的位于最前面的叶片表面点的路径。
可选地，在前缘脊点处，使前缘以至少20°的前缘扫掠角向后扫掠。应注意的是，ep1357294b1中描述的“叶片脊的向后扫掠”在上述“向后扫掠”的定义中具有90°以上的扫掠角，即叶片脊的每个点的法向矢量具有沿周向方向向后指向的矢量分量。与此相反，本文所描述的叶轮叶片可以包括前缘，其中前缘的每个点的法向矢量具有沿周向方向向前指向的矢量分量。
可选地，作为第二刮除路径的径向最内侧的叶片表面可以延伸到前缘，或者至少其第一部分。因此，可以通过刮刀刮除掉前缘的至少第一部分。优选地，前缘的第一部分延伸到前缘脊点。前缘的第二部分可以从前缘基座点延伸到第一部分。可选地，前缘的第二部分上的前缘扫掠角可以比前缘的第一部分上的前缘扫掠角大。或者，前缘可以与作为第二刮除路径的径向最内侧的叶片表面没有共同的表面点。在这样的实施例中，前缘可以在径向和/或周向方向与径向最内侧的叶片路径具有一定距离。可选的是，前缘和径向最内侧的叶片路径之间的沿径向和/或周向方向的这一距离可以随着接近叶轮基座而增加。对于减少气蚀效应的风险和优化叶轮叶片的流体动力学形状而言，这样的实施例是特别有利的。
可选地，前缘基座点处的前缘扫掠角可以比前缘脊点处的前缘扫掠角大，其中前缘扫掠角在前缘基座点和前缘脊点之间可以是至少20°。前缘基座点处的前缘扫掠角可以是90°，也就是说，在前缘基座点处可能实际上没有进行任何扫掠。
可选地，每个叶轮叶片可以以最大60°(优选最大20°)的倾斜角从叶轮基座向叶片脊表面径向向外倾斜。倾斜角可以从前缘到后缘和/或从叶轮基座到叶片脊变化。如果发生变化，那么应该在径向最内侧的叶片路径和叶片脊处定义倾斜角。
可选地，在与转子轴线垂直的平面上，叶片可以在前缘和后缘之间以螺旋形区段的形式弯曲。
可选地，如果叶轮包括一个以上的叶轮叶片，那么n≥2个叶片可以相对于转子轴线以n重旋转对称的方式布置，其中
可选地，可以使叶片脊表面从前缘脊点到后缘以90°以上的叶片脊扫掠角向后扫掠，即，叶片脊表面的法向矢量具有针对叶轮旋转的周向方向向后指向的矢量分量。
可选地，径向最内侧的叶片路径可以包括具有凸形的第一部分和凹形的第二部分。这可能在叶轮旋转期间形成由径向最内侧的叶片路径描述的钟形中央容积。这样的钟形有利于纤维朝向沟槽入口端的径向向外移动。
附图说明
现在将参考以下附图通过实施例的方式描述本公开的实施例，在附图中：
图1图示了根据本公开的离心泵的泵壳的实施例的正视图；
图2图示了图1所示的实施例的纵向剖视图；
图3图示了图2所示的平面c-c的详细剖视图；
图4图示了根据本公开的示出叶轮叶片与刮刀的相互作用的更详细的剖视图；
图5图示了根据本公开的离心泵的实施例的叶轮的透视图；
图6图示了图5所示的叶轮的正视图；
图7a、图7b分别图示了根据本公开的离心泵的实施例的具有刮刀的吸入口的正面剖视图和后视图；
图8a-图8c图示了根据本公开的叶轮叶片与刮刀在叶轮旋转期间的不同角位置时的相互作用，其中左侧的图是仰视图，而右侧的图是如左侧的图所示的平面h-h的对应剖视图；
图9图示了根据本公开的离心泵的实施例的盖表面的俯视图；
图10图示了根据本公开的离心泵的吸入口的盖表面的替代实施例的俯视图；
图11a、图11b图示了泵壳的后视图以及如图11a中所示的平面b-b的截面剖视图，其盖表面如图10所示；
图12a-c图示了根据本公开的离心泵的另一个实施例的不同的局部剖视图；
图13a、图13b图示了根据图12a-c所示的实施例的离心泵的叶轮的不同视图；
图14a-d图示了处于相对于刮刀的不同旋转位置下的图13a、图13b所示的叶轮的透视图；
图15a-c示出了包括根据图12a-c所示的实施例的离心泵的盖表面的吸入口的不同视图；
图16a-c示出了根据图12a-c所示的实施例的叶轮叶片与刮刀在叶轮旋转期间的不同角位置时的相互作用，其中左侧的图是仰视图，而右侧的图是如左侧的图所示的平面e-e的对应剖视图。
具体实施方式
图1图示了作为潜水式废水泵的细长形的离心泵1，潜水式废水泵可以浸入废水坑或管道中以泵送含有纤维状物质的废水。泵1包括基本上沿着竖直转子轴线r布置的泵壳3、电机壳体5和电子器件壳体7，其中电机壳体5布置在泵壳3与电子器件壳体7之间。泵壳界定了流体入口9和流体出口11。这里流体入口9是泵壳3中的底部开口，其中底部开口与转子轴线r同轴。
应当注意，本文所示的立式泵设置仅仅是优选的设置。转子轴线r可以垂直地或水平地延伸或在任何其他方向上延伸。为了方便起见，在每个图中给出了右手笛卡尔坐标系，其中z轴沿转子轴线r延伸，即，这里为垂直向上，y轴从流体出口11侧向延伸出来，并且x轴向前延伸。因此，术语“顶”、“底”、“前”和“后”是指沿着z轴或x轴的相应方向。当沿z方向从底部向上看时，这里的叶轮旋转方向是指围绕转子轴线r的逆时针旋转。
图2图示了泵壳3包围泵室13，该泵室13包括吸入口15和压力出口17，其中吸入口15在这里包括与转子轴线r同轴布置并且从流体入口9向泵室13延伸的入口套筒18。泵室13的压力出口17在横向y方向上径向向外布置。叶轮19可旋转地布置在泵室13内，以受驱动，从而围绕转子轴线r旋转。转子轴21固定到叶轮19的中心轮毂23，并沿着转子轴线r在z方向上向上从泵壳3延伸出来并进入到电机壳体5中，电机壳体5耦接到泵壳3的顶部。
图3更详细地图示了在大体沿y方向的反方向从流体出口11看时的泵室13。叶轮19包括上部叶轮基座31，两个叶轮叶片33从上部叶轮基座31朝着吸入口15向下延伸。借助于布置在入口套筒18的上端处的形状略微凸出的盖表面35，吸入口15随着接近叶轮19而变宽。每个叶轮叶片33包括面对盖表面35的叶片脊表面37，两者之间具有0.1至1mm(例如大约1mm)的盖间隙h(参见图4)。叶片脊表面37在叶轮19旋转时沿着盖表面35滑动。呈手指状的刮刀39大体向上突伸到中央圆顶状的容积41(参见图5)中，中央圆顶状的容积41的形状是通过叶轮旋转而形成的，并且在叶轮旋转期间，不会与叶轮叶片33相交。中央圆顶状的容积41在吸入口15处具有最大半径，其大体是入口套筒18的内半径，并且中央圆顶状的容积41在叶轮基座31处具有最小半径，其大体是中心轮毂23的半径。刮刀39固定到入口套筒18，并朝向中心轮毂23向上突伸到圆顶状的容积41中。
图4更详细地图示了刮刀39和叶轮19的相互作用。刮刀39包括机械加工的径向向外的刮刀表面43，其用作第一刮除路径43并且被设置为与机械加工的径向最内侧叶片表面45形成0.1mm至5mm(例如在0.3至2mm的范围内或大约1mm)的刮除间隙g(在右侧的图8c可最佳地看出)，机械加工的径向最内侧叶片表面45用作第二刮除路径45。在叶轮旋转时，叶轮叶片33的第二刮除路径45沿着固定刮刀39的第一刮除路径43滑动，由此从第二刮除路径45刮除掉纤维状物质。叶轮叶片33的第二刮除路径45在叶轮旋转期间形成圆顶状的中央容积41的形状。
在叶轮旋转时，纤维状物质并没有被刮刀切割，而是被刮刀39以及刮刀39的引导表面47与旋转的叶轮叶片之间的相互作用刮除、推开，其中刮刀39的引导表面47在叶轮旋转的周向方向上(即本文为正y方向上)大体面向后。刮刀39的引导表面47以及本实施例中的刮刀39作为整体在叶轮旋转的周向方向上(即本文为正y方向上)从入口套筒18向靠近叶轮基座31的中心轮毂23的刮刀端部49向后倾斜最大30°。除了刮刀19的第一刮除路径43之外，刮刀39的表面通常平滑地弯曲以减小流体阻力。
刮刀19朝向盖表面35引导纤维状物质，盖表面35包括沟槽51，可沿着沟槽51径向向外运输纤维状物质。每个沟槽51从处于盖表面35的内半径r1处的沟槽入口端53延伸到处于盖表面35的外半径r2处的沟槽出口端55(在图9和图10中可以最清楚地看出)。刮刀39相对于沟槽51定位，从而使得引导表面47不会与沟槽51的沟槽入口端53相距太远，即位于在叶轮旋转的周向方向上向前小于90°的角距离，使得聚集在引导表面47上的纤维状物质可以容易地进入沟槽51。这在图3、图9和图10中示出。
图5和图6更详细地图示了叶轮19的具体设计。上部叶轮基座31大体是包括用于固定转子轴21的中心轮毂23的基座板。两个叶轮叶片33从叶轮基座31大体向下轴向延伸，其中叶轮基座31和叶轮叶片33形成为一体成型的叶轮19。可替换地，叶轮19可以包括一个或两个以上的叶片。在具有两个或更多个叶片的情况下，两个叶轮叶片33以旋转对称的方式相对于彼此布置。它们在与转子轴线r垂直的xy平面上以螺旋形区段的形式弯曲。
在本示例中，对叶轮叶片33的大体面朝下的叶片脊表面37进行机械加工，并且使其不延伸到叶轮基座31的中心轮毂23。每个叶片脊表面37具有位于叶轮叶片33的前缘57处的周向前端以及位于叶轮叶片33的后缘59处的周向后端。每个叶轮叶片33的前缘57可以被定义为周向最前面的叶片表面点的路径，即叶轮叶片33首先触碰到所泵送流体的位置。每个叶轮叶片33的后缘57可以被定义为周向最后面的叶片表面点的路径，即流体朝着径向向外的压力出口17从叶轮叶片33分离的位置。
前缘57从叶轮基座31处的前缘基座点61延伸到叶片脊表面37处的前缘脊点63，其中使前缘57从前缘基座点61向前缘脊点63向后扫掠。在图6中可以很清楚地看出向后扫掠。在前缘的某个点处向后扫掠意味着该点处的切平面相对于沿着转子轴线r并通过该点延伸的平面在圆周旋转方向上“向后”倾斜。向后扫掠将纤维状物质朝向前缘脊点63运送，纤维状物质在前缘脊点63处可以被刮刀39有效地推动并刮除。使前缘57在前缘脊点63处以至少20°的前缘扫掠角α1向后扫掠。前缘57包括下部的第一部分65和上部的第二部分67。第一部分65从前缘脊点63向上延伸到上部的第二部分67，上部的第二部分67在前缘基座点61处终止。第二部分67中的前缘扫掠角大于第一部分65中的前缘扫掠角。特别地，在前缘基座点61处的前缘扫掠角α2大于在前缘脊点63处的至少20°的前缘扫掠角α1，例如α2≈90°，即，在前缘基座点61处可能没有进行有效扫掠。
在图5中用阴影线表示用作第二刮除路径45的优选地机械加工的径向最内侧叶片表面。其从中心轮毂23延伸到前缘脊点63。沿向前的周向方向，第二刮除路径45延伸到前缘57的第一部分65。前缘57的第二部分67从第二刮除路径45径向向外偏离。在叶轮旋转时，叶轮叶片33的第二刮除路径45形成圆顶状中央容积41的形状，刮刀39可伸入到圆顶状中央容积41中。圆顶状的中央容积41通过图5和图6中的虚线路径可视化。圆顶状中央容积41朝向吸入口15(即向下)的部分比朝向叶轮基座31(即向上)的部分更宽。圆顶状中央容积41的底部半径大约等于入口套筒18的内半径，而圆顶状中央容积41的顶部半径大约等于中心轮毂23的内半径。中央容积41沿轴向方向的深度在图6中表示为hcv。
使每个叶轮叶片33的叶片脊表面37在前缘脊点63处以大于90°的扫掠角β向后扫掠，使得叶轮叶片33的高度从前缘脊点63朝向后缘59减小。换句话说，叶片脊表面37的法向矢量具有相对于叶轮旋转的周向方向向后指向的矢量分量。
叶轮叶片33以最大60°(优选最大20°)的倾斜角γ从叶轮基座31向叶片脊表面37径向向外倾斜。
图7a、图7b更详细地示出了刮刀39。刮刀39从入口套筒18朝向刮刀上端部49平滑地向后弯曲。在图7b中用阴影线表示用作第一刮除路径43的径向向外的刮刀表面43。刮刀足够长，以从中央容积41刮除掉纤维。刮刀39沿轴向方向的高度在图7a、图7b中表示为hs。高度hs大于如图6所示的中央容积41沿轴向方向的深度hcv的50％。
图8a-c在左侧图示了通过入口套筒18观察的在叶轮旋转期间处于不同角位置处的叶轮19的仰视图。在图8a中，叶轮叶片33中的一个的第二刮除路径45开始与固定刮刀39相互作用。在图8b中，叶轮19进一步旋转大约45°，使得第二刮除路径45处在经过刮刀39的过程中。在图8c中，叶轮19进一步又旋转了大约45°，使得第二刮除路径45刚好完全通过刮刀39的第一刮除路径43。图8c右侧的平面h-h的剖视图图示了刮刀39的第二刮除路径45和第一刮除路径43基本上暂时平行，在它们之间具有刮除间隙g。刮除间隙g沿着刮刀39基本上是恒定的或者随着接近叶轮基座31略微增加。
在右侧的图8a中，显示了处于110°到170°范围内的刮刀连接角
图9图示了具有三个沟槽51的盖表面35的俯视图，三个沟槽51可以相同并且以三重旋转对称的形式布置，即，彼此相距120°的角距离。每个沟槽51从位于第一角位置
用图9和图10中的虚线表示刮刀39相对于沟槽51的位置。刮刀39的引导表面47与一个沟槽入口端53相距不远，即，在叶轮旋转的周向方向上向前小于90°的角距离θ1处，使得聚集在引导表面47上的纤维状物质能够容易地进入沟槽51。从第一角端部72延伸到第二角端部74的沟槽入口端53的角大小θ2小于90°。刮刀39的引导表面47到第二端部74的距离可以为θ1-θ2，第二端部74在叶轮旋转的周向方向上位于第一角端部72的后面。优选地，距离θ1-θ2较小(参见图10)或为零(参见图15b)。
图10示出了具有两个基本相同的沟槽51的盖表面35的替代实施例的俯视图，沟槽51以双重旋转对称的形式布置，即，处于彼此180°的角距离处。沟槽51沿着从沟槽入口端53到沟槽出口端55的一条较长的螺旋路径，其平均径向增长为
如图11a、图11b所示，将沟槽51布置在相对于压力出口17的特定位置，使得沟槽出口端55具有在20°≤φ2≤310°范围内的角位置φ2，其中角位置φ2＝0°与压力出口17的角位置对应。然后，纤维状物质沿着图11b中虚线箭头所表示的从沟槽出口端55到压力出口17的路径。
图12a-c示出了离心泵1的另一个实施例，其大部分方面和特征与前述实施例有共同之处，但是在一些方面和特征上却有所不同。首先，与前述实施例相比，在这里，吸入口15与入口套筒18形成为整体部件，吸入盖包括吸入盖表面35和沟槽51以及刮刀39。这种整体设计可以减少部件的多样性以及构造和装配的复杂性。在本实施例中，刮除间隙g和盖间隙h可能不能单独调节，而是只能一起调节或者根本就不能调节。其次，这个实施例与先前描述的实施例的不同之处在于，吸入盖仅包括单个沟槽51，该沟槽51比先前描述的沟槽51更宽和更深。从图15a-c中可以更详细地看出，相对较大的沟槽入口端53直接位于刮刀39处。此外，刮刀39在泵壳3内的角位置旋转了180°。最后，叶轮叶片33的形状在某些方面有所不同。例如，径向最内侧叶片路径45不是机械加工表面的一部分，而是在平滑弯曲的未机械加工的径向内部叶片表面上的路径(参见图13a-c)。这样做的优点是，通过具有数量较少的机械加工锋利边缘的流体动力优化过的叶片形状，可以降低气蚀效应的风险。此外，刮刀39上的第一刮除路径43也可以是非机械加工表面上的路径，而不是机械加工的第一刮除表面上的路径。
从图13a、图13b中可以看出，这里，前缘57没有与径向最内侧叶片路径45的共同表面点。这意味着，前缘在径向和周向方向上与径向最内侧叶片路径45具有一定距离。这在流体动力方面是有益的，并且仍能有效刮除纤维，因为测试表明，刮刀39在物理意义上能最有效地将纤维从叶轮基座31朝向叶片脊37运输。一旦纤维到达距叶轮基座31的一定距离处，这些纤维就会自动地设法到达沟槽入口端53。更有利的是，前缘57和径向最内侧叶片路径45之间的沿径向和/或周向方向的距离随着接近叶轮基座31而增加。换句话说，该距离随着远离叶轮基座31而减小，这有利于将纤维引导到沟槽入口端53中。
从图13a、图13b中可以看出，径向最内侧的叶片路径45包括凸形的第一部分75和凹形的第二部分77。第二部分77比第一部分75更靠近叶轮基座31。这使得钟形的中央容积41作为由径向最内侧叶片路径45的旋转而定义的虚拟回转表面。结果是，中央容积41的纵向切割是凹形的，径向最内侧的叶片路径45是凸形的，并且反之亦然。已经表明，中央容积41的这种钟形能很好地将纤维传送到沟槽入口端53中。
类似于图6和图7中所示的实施例，至少一个刮刀39沿轴向方向的高度hs是中央容积41沿轴向方向的深度hcv的至少50％(参见图13b和图15c)。这有利于朝向沟槽入口端53引导靠近叶轮基座31的纤维。
图14a-d图示了在叶轮19相对于刮刀39处于不同角位置时前缘57和径向最内侧的叶片路径45之间的沿径向和/或周向方向的距离。所以，前缘57和径向最内侧的叶片路径45是完全分开的表面路径。
图15a-c更详细地图示了优选作为一体成型部件的一体吸入口15。相对较大的沟槽入口端53具有45°＜θ2＜90°的角度大小。由于刮刀39的引导表面47直接位于沟槽入口端53的第二角端部74处，因而角距离θ1-θ2为零。
与图8a-c相似，图16a-c示出了在叶轮19处于不同角位置时根据图12a-c的实施例的功能。图16a-c在左侧图示了通过进入套筒18观察的在叶轮旋转(在图16a-c中的左侧为逆时针方向)期间处于不同角位置处的叶轮19的仰视图。在图16a中，一个叶轮叶片33的第二刮除路径45定位在固定刮刀39之前的大约90°处。在图16b中，叶轮19进一步旋转大约45°，从而使得第二刮除路径45更靠近于经过刮刀39。在图16c中，叶轮19进一步又旋转了大约45°，使得第二刮除路径45处在经过刮刀39的第一刮除路径43的过程中。在图16c右侧的平面e-e的剖视图图示了刮刀39的第一刮除路径43在从第二刮除路径45的第一部分75刮除纤维之前，从第二刮除路径45的第二部分77刮除纤维。这可以通过刮刀39相对于旋转方向倾斜(参见图15c)来实现，并且有利于向沟槽入口端53运送纤维。然而，刮除间隙g沿着刮刀39基本上恒定地为大约1mm。
在图16a的右侧，显示了处于110°至170°范围内的刮刀连接角φ。刮刀39包括刮刀脊52，向上流动的流体首先触碰到刮刀脊52，即，刮刀脊52充当静止的刮刀前缘。刮刀脊52是在圆形的刮刀表面上从入口套筒18到刮刀端部49的路径，由此减小了刮刀的流体阻力。为了防止纤维状物质缠绕在刮刀脊52上，使刮刀脊52以一个刮刀扫掠角在流体流动方向上扫掠，该刮刀扫掠通常大于刮刀连接角
若在前面的描述中提及了具有已知的、明显或可预见的等同物的整数或元素，则这些等同物被合并在本文中，就如同单独阐述一样。应当描述用于确定本公开的真实范围的权利要求，应将权利要求解释为涵盖任何这种等同物。读者还应理解，被描述为可选的、优选的、有利的、方便的等的本公开的整数或特征是可选的，并且不限制独立权利要求的范围。
应理解，上述实施例为本公开的示例性示例。应当理解，针对任何一个实施例描述的任何特征可以单独使用，或者与描述的其他特征结合使用，并且还可以与任何其他实施例的一个或多个特征结合使用，或任何其他实施例的任何组合。尽管已经示出和描述了至少一个示例性实施例，但是应当理解，其他修改、替换和变型对于本领域普通技术人员来说是显而易见的，并且可以在不脱离本文描述的主题的范围的情况下进行改变，并且本申请旨在涵盖在此讨论的特定实施例的任何改变或变化。
此外，“包括”不排除其他元素或步骤，并且“一”或“一个”不排除复数形式。此外，已经参考上述示例性实施例之一描述的特征或步骤也可以与上述其他示例性实施例的其他特征或步骤结合使用。方法步骤可以按任何顺序应用或并行应用，或者可以构成另一个方法步骤的一部分或更详细的版本。应当理解的是，所有这些合理、恰当地落入对本领域所作出的贡献的范围内的修改应该落入在所授权的专利的范围内。可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下作出这些修改、替换和变型，本公开的精神和范围应由所附权利要求及其合法等同物来确定。
附图标记的列表：
1-泵
3-泵壳
5-电机壳体
7-电子器件壳体
9-流体入口
11-流体出口
13-泵室
15-吸入口
17-压力出口
18-入口套筒
19-叶轮
21-转子轴
23-中心轮毂
31-叶轮基座
33-叶轮叶片
35-盖表面
37-叶片脊表面
39-刮刀
41-中央容积
43-刮刀的第一刮除路径
45-叶轮叶片的第二刮除路径
47-引导表面
49-刮刀端部
51-沟槽
52-刮刀脊
53-沟槽入口端
55-沟槽出口端
57-前缘
59-后缘
61-前缘基座点
63-前缘脊点
65-前缘的第一部分
67-前缘的第二部分
69-沟槽的第一部分
71-沟槽的第二部分
72-沟槽入口端的第一角端部
73-沟槽的拐点
74-沟槽入口端的第二角端部
75-第二刮除路径的第一部分
77-第二刮除路径的第二部分
g-刮除间隙
h-盖间隙
α-前缘扫掠角
α1在前缘脊点处的前缘扫掠角
α2在前缘基座点处的前缘扫掠角
β叶片脊表面的扫掠角
γ叶轮叶片的倾斜角
r1盖表面的内半径
r2盖表面的外半径
θ1引导表面与沟槽入口端之间的角距离
θ2沟槽入口端的角大小
hs刮刀沿轴向方向的高度
hcv中央容积沿轴向方向的深度
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