专利名称：用于离心泵的防磨板的制作方法
技术领域：
本发明涉及离心泵，具体地涉及具有内孔边缘的离心泵的防磨板，内孔边缘构造 成用于切割固体。
背景技术：
离心泵构造为具有泵壳，叶轮定位在所述泵壳中以便旋转。为了使泵效率最大化，
叶轮定位成非常靠近泵壳内表面以在叶轮和泵壳之间提供最小公差。当使用这种泵处理含
有固体内容物的流体时，固体会使泵壳内表面腐蚀或磨损，从而导致泵效率降低。 在泵工业领域已知将防磨板定位在叶轮和泵壳内表面之间，使得防磨板经受固体
的腐蚀作用。防磨板在磨损时能够易于更换，而非尝试修理或更换泵壳。某些类型的离心
泵还配置有用于朝向叶轮调节防磨板位置的装置，以便在防磨板受腐蚀时减小两者之间的间隙。 当使用具有防磨板的离心泵处理包含固体的流体，尤其是包含纤维固体的流体 时，固体会堵塞在防磨板的光滑内孔周围。纤维固体往往在未被切割的情况下由叶轮的边 缘推动或巻动。聚积的固体会使叶轮和防磨板之间过度磨损，叶轮和防磨板之间的间隙增 大，从而降低泵效率并且使流体在叶轮内产生再循环。 认识到固体对泵壳的有害影响而设置防磨板是已知的，所述防磨板相对于叶轮配
置并定位以移除和引导固体远离进口或叶轮。授权给Arbeus的美国专利No. 6， 139， 260和
授权给Kotkaniemi的美国专利No. 6， 464， 454中公开了这种防磨板设计的实例。这些发明
的防磨板使防磨板和叶轮之间的间距增大，但是增大的间距导致泵效率降低。 授权给Arnold的美国专利No. 7， 037， 069还公开了用于在使用单叶片螺旋型叶轮
的离心泵中使用的防磨板，其中，防磨板的磨损表面设置有凹口和凹槽形式的断流装置，其
与叶轮的旋转轴线垂直，和/或沿与叶轮旋转方向相反的方向延伸。设置凹口和凹槽以截
断流体沿叶轮叶片的流动，并且从叶轮上移除和清除固体以使固体朝向用于排放的泵蜗壳
(volute)移动。断流装置位于防磨板上以从叶轮叶片上移除固体；然而，它们不提供对固
体的切割或切碎。 进一步已知的是在切碎型离心泵中提供具有刀杆或切割元件的切碎板，所述刀杆
或切割元件横跨叶轮入口以在叶轮入口处切割固体。可以证明这种刀杆布置能够减少和处 理固体，但是也会导致固体，尤其是纤维固体聚积在叶轮入口处。 因此，有利地是提供一种用于在离心泵(其处理包含固体的流体)中的叶轮切割 边缘处切割固体的装置，以及在能够承受已处理的固体磨损的防磨板中提供这种装置。
发明内容
根据本发明，用于在离心泵中使用的防磨板构造为具有定位在所述防磨板内孔处 的至少一个切割元件，更适当地为多个切割元件。切割元件定位成撞击叶轮并沿与叶轮旋 转相关的方向取向，使得切割元件可以收集固体并将固体保持在适当位置直到固体可以被 叶轮叶片切割为止。 本发明防磨板上的切割元件可以围绕防磨板的内孔均匀或不均匀地分布或隔开， 并且可以具有在防磨板内孔处将有效切割固体的任何形状、大小、尺寸或结构。通过在防磨 板内孔处方便地切割固体，固体更为迅速地被减少以便处理，而不是如现有技术的防磨板 的用途那样仅仅涌入叶轮中。另外，防磨板和叶轮上的磨损减少，从而不会减少泵的工作寿 命。 本发明防磨板的切割元件进一步构造有由防磨板厚度限定并从非磨损表面(艮卩， 远离叶轮定位的表面)向磨损表面(即，邻近叶轮定位的表面)延伸的壁，所述壁从防磨板 的非磨损表面向磨损表面成一定角度，从而使切割元件在防磨板磨损时具有自动磨尖的边 缘。
在附图中，显示了目前为止实现本发明的最佳方式图1是传统自吸泵的局部剖开的透视图，显示了叶轮和防磨板的相对定位；图2是自吸泵的局部剖开的透视图，显示了本发明的防磨板的布置方式；图3是具有光滑内孔的现有技术的防磨板的透视图；图4是本发明的防磨板的透视图；图5是从防磨板的磨损表面观察的防磨板和叶轮的透视图；图6是从防磨板的非磨损表面观察的防磨板和叶轮的透视图；图7是本发明的防磨板的非磨损表面的平面图；图8是防磨板的切割元件的放大图；图9是图7所示防磨板沿直线9-9截取的径向横截面视图；图10是具有圆锥形磨损表面的现有技术的防磨板的透视图；图11是图IO所示现有技术的防磨板的透视图，显示了防磨板的非磨损表面；图12是本发明的防磨板的可选实施例的平面图，防磨板通常为截头圆锥形；图13是图12所示防磨板沿直线13-13截取的横截面视图；图14是图12所示防磨板的非磨损表面的透视图；图15是在与叶轮相邻的位置处示出的图12所示防磨板的透视图；禾口图16是图15所示防磨板的非磨损表面的透视图，显示了防磨板和叶轮之间的相
互作用。
具体实施例方式
本发明的防磨板适于在任何类型的离心泵中使用，所述离心泵使用或可以使用位 于叶轮和泵壳或泵的另一相邻结构之间的防磨板。这里仅以举例方式根据自吸泵描述本发 明。根据本发明，本领域技术人员应当理解如何使本发明适应其它类型的离心泵。
图1显示了传统的自吸泵IO，其通常包括泵壳12、进口 14和出口 16。叶轮18支 撑在轴承座20的端部并且连接到用于旋转的驱动轴22上。清理组件24与叶轮18轴向对 准并且包括端盖26和支撑环28，所述支撑环通过多个支柱30与端盖26隔开。支撑环28 提供用于附接防磨板32的装置，该装置使防磨板邻近叶轮18定位。 如图3所示，现有技术的防磨板32通常配置为具有在非磨损表面34和相对置的 磨损表面36之间延伸的厚度T的平板，所述磨损表面设置为与叶轮相邻。防磨板32形成 有内孔38，所述内孔延伸穿过平板厚度并且设置有围绕内孔38的内周边缘40。在现有技 术的防磨板32中，内周边缘是光滑的。图3还显示出防磨板32可以通过螺栓44固定到支 撑环28上。 图2和4显示了本发明的防磨板50。在图2中，泵的相同部件由相同的参考数字 表示，本发明的防磨板50同样由清理组件24的支撑环28支撑并且定位成与叶轮相邻。
图4更清楚地显示出在第一实施例中，本发明的防磨板50形成为具有在非磨损表 面52和相对置的磨损表面54之间延伸的厚度T的平板，所述磨损表面设置为与叶轮相邻。 防磨板50设置有用于将防磨板50附接到清理组件的支撑环28上的装置，例如螺栓56。
防磨板50具有延伸穿过防磨板50中心的内孔58，内孔58形成有内周边缘60。防 磨板50的内周边缘60形成有至少一个或者(如这里所示)多个切割元件62。
如图5和6所示，切割元件62定位成与叶轮18的叶片(或多个叶片)66相互作用 以在防磨板50的内周边缘60处产生切割作用。在防磨板50的内孔58处产生的固体切割 作用确保固体，特别是纤维材料被处理成可通过叶轮18排出的更小和/或更合适的形式。
如图7所示，通常通过在内孔58的内周边缘60上形成凹口 70来形成切割元件 62。凹口从内周边缘60朝向防磨板50的外部边缘74延伸。两个相邻形成的凹口 70形成 齿72。如图7所示，可以在内孔58中形成一个以上的齿72 ;然而，也可以在内孔58中形成 单个齿72。另外，如图7所示，多个齿72可以围绕内周边缘60均匀隔开。然而，可选地，切 割元件62可以围绕内周边缘60不均匀地隔开。 形成在内周边缘60上的凹口 70优选地与内周边缘60形成切向角，使得凹口 70 的中心线76(图7)沿叶轮的旋转方向延伸，如图5所示。凹口 70的切向角有助于在凹口 中收集固体材料，以便能够通过叶轮18的叶片66进行切割。 如图7-9进一步所示，凹口 70和齿72形成有由防磨板50的磨损表面54和相对 置的非磨损表面52之间的厚度限定的壁表面80。穿过防磨板50的厚度以与通过防磨板 50的厚度形成的平面82成一定角度进行切割或机加工而形成凹口 70，其中所述平面82与 防磨板50的磨损表面54和非磨损表面52的平面垂直。也就是说，壁80的夹角A沿从防 磨板50的非磨损表面52向磨损表面54延伸的方向指向防磨板50的中心84(图7)。值得 注意的是，在位于泵中时，防磨板50的中心84与叶轮的旋转轴线同轴。
如图8所示，凹口 70的壁80的夹角A形成齿72，齿72具有由磨损表面54形成的 边缘86，边缘86大于由防磨板50的非磨损表面52形成的边缘88。因此，防磨板50的切 割元件62或齿72在防磨板50由于其与叶轮的相互作用而发生磨损时被自动磨尖(在现 有技术中可以理解，在防磨板50发生磨损时，防磨板50朝向叶轮随时进行轴向调节)。
到目前为止描述的防磨板50 (形式为平板)适于在较小尺寸及某些类型的离心泵 中使用。在较大尺寸或不同类型的离心泵中，防磨板可以形成为大致截头圆锥形形状。图10和11再次显示了现有技术中已知的截头圆锥形防磨板90。防磨板90具有带光滑内周 边缘94的内孔92。图10显示了截头圆锥形防磨板90的磨损表面96，图ll显示了非磨损 表面98。 图12-14显示了本发明防磨板100的截头圆锥形实施例，其中，内孔102具有内周 边缘104，内周边缘104形成有至少一个切割元件106或如图所示的多个切割元件106。图 12显示了防磨板100的磨损表面108，图14显示了防磨板100的非磨损表面110。切割元 件106以先前根据图7-9所示的平板实施例描述的方式形成，包括形成切割元件以提供自 动磨尖能力。 图15进一步显示了本发明的截头圆锥形防磨板100，其中，磨损表面108邻近较 大尺寸的泵的叶轮120定位。图16显示了防磨板100的非磨损表面IIO，并且显示了切割 元件106与叶轮120的叶片122之间的相互作用。图15和16显示了切割元件相对于叶轮 120的旋转方向(如箭头126所示)的位置和方向。通过图16可以认识到，形成在切割元 件106之间的凹口 128有效地将固体收集在其中，以便在叶轮旋转时通过叶轮叶片122的 前缘130进行切割。 本发明的防磨板可以适于在具有叶轮的各种类型的离心泵中使用，尤其是在用于 处理含有固体材料的流体的泵中使用。因此，这里对图示实施例细节进行的描述仅为举例 方式而非用于限制。
权利要求
一种邻近离心泵的叶轮定位的防磨板，其包括具有磨损表面、相对置的非磨损表面和限定在所述磨损表面和所述非磨损表面之间的厚度的板；形成在所述板中心处的内孔，所述内孔具有内周边缘；形成在所述内周边缘上的至少一个切割元件。
2. 如权利要求1所述的防磨板，所述防磨板具有围绕所述内周边缘形成的多个切割元件。
3. 如权利要求1所述的防磨板，其中，所述板是平面的。
4. 如权利要求1所述的防磨板，其中，所述板为截头圆锥形形状。
5. 如权利要求2所述的防磨板，其中，所述切割元件包括形成在所述内周边缘上的凹 口，所述凹口具有沿叶轮的旋转方向取向的中心线。
6. 如权利要求2所述的防磨板，其中，所述切割元件是自动磨尖的。
7. 如权利要求6所述的防磨板，其中，所述切割元件具有与穿过所述板的所述厚度形 成的垂直面成一定角度形成的壁。
8. 如权利要求7所述的防磨板，其中，所述壁沿从所述非磨损表面向所述磨损表面的 方向指向所述板的中心。
9. 一种离心泵，其包括 泵壳；叶轮，其位于所述泵壳内并且连接到使所述叶轮旋转的驱动装置； 邻近所述叶轮定位的防磨板，所述防磨板具有朝向所述叶轮取向的磨损表面、相对置 的非磨损表面和限定在所述磨损表面和所述非磨损表面之间的厚度，并且所述防磨板还具 有形成在所述板中心的内孔，所述内孔具有内周边缘，所述内周边缘具有形成在所述内周 边缘上的至少一个切割元件。
10. 如权利要求9所述的离心泵，其中，所述至少一个切割元件进一步包括多个切割元件。
11. 如权利要求io所述的离心泵，其中，所述切割元件包括形成在所述内周边缘上的凹口 ，所述凹口具有沿叶轮的旋转方向取向的中心线。
12. 如权利要求9所述的离心泵，其中，所述至少一个切割元件构造为自动磨尖的。
13. 如权利要求9所述的离心泵，其中，所述至少一个切割元件具有与穿过所述板的所 述厚度形成的垂直面成一定角度形成的壁。
14. 如权利要求13所述的离心泵，其中，所述至少一个切割元件的所述壁沿从所述非 磨损表面向所述磨损表面的方向指向所述板的中心。
全文摘要
一种用于在离心泵中使用的防磨板，其构造为具有定位在所述防磨板内孔处的至少一个切割元件，所述切割元件定位成撞击叶轮叶片的切割边缘并沿与叶轮旋转相关的方向取向，使得防磨板切割元件可以收集已处理流体中的固体并将它们保持在适当位置，直到固体可以被叶轮叶片切割为止，所述防磨板切割元件进一步构造为自动磨尖的。
文档编号F01D9/00GK101796267SQ200880105696
公开日2010年8月4日 申请日期2008年9月4日 优先权日2007年9月4日
发明者J·诺斯拉普, K·M·阿诺德, K·塞萨姆 申请人:环境技术泵设备公司