专利名称：混凝土蜗壳泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能够泵送非常大的液体体积流率的混凝土蜗壳泵。特别地，这样的泵可用于使水围绕大的发电站 中的冷却和升汽设备(steam raising plant)循环。
背景技术：
应该理解的是，在本公开中，术语“混凝土蜗壳泵”意指具有其壁包含混凝土的蜗壳(volute)或涡管的离心泵。混凝土蜗壳泵构成了一种用于以非常高的流率来泵送大量的水或其它液体的有效的技术解决方案。对于高达35米或者更高的总的水位差来说，用于在大的发电厂中使用的这样的泵可获得每秒20立方米到40立方米的水或者甚至更多的体积流率。这种类型的泵包括装有叶片的转子或叶轮，其通过利用离心力作用于液体来使液体加速；以及设置在叶轮周围的收集器(collector)或者蜗壳。要被泵送的液体典型地通过泵的与叶轮轴同轴的入口管沿轴向进入泵，并且流通过叶片朝向叶轮的外围排出并且排到蜗壳中。蜗壳为固定体，具有朝向其出口的逐渐增加的横截面，在其中，从离心式叶轮排出的液体的逐渐的延迟将液体的动能转化成压力。蜗壳引导液体到其出口，并且减小液体的紊流和速度。因为在混凝土蜗壳泵中占优势的高的液体压力以及蜗壳的不对称，在叶轮上施加有垂直于叶轮轴的径向推力。径向推力引起了叶轮轴的偏斜，这可引起叶轮与相邻的静止的构件之间的接触。这样的接触可导致装备的状态的主要的劣化，以及泵的密封损失和减小的输送率。在混凝土蜗壳泵中可能会出现的另一个问题为由在蜗壳中循环的液体的非常高的流率弓I起的对混凝土的损坏。存在使这些问题中的或者这个或者那个能够解决的各种现有技术的解决方案。关于在叶轮上的液体的径向推力的问题，已知一种使用设计成以便使得叶轮轴更加刚性的一个或多个流体动力轴承或球轴承的方法，这样的轴承典型地沿着轴定位在一半的长度处。尽管如此，这种解决方案增加了制造成本，并且要求额外的维护工作。还已知一种使用双混凝土蜗壳泵来减小叶轮上的径向推力的方法。这些泵承受的缺点为它们是昂贵的，并且仅提供了低的输送率。此外，上述两种解决方案没有解决在流率的作用下的混凝土的磨损问题。关于混凝土的磨损问题，已知一种在蜗壳的区域中(在此处，流体流率最高)使用金属护罩的方法。实施这种解决方案是一项复杂且麻烦的任务，并且解决不了施加在叶轮上的径向推力的问题。本发明意图消除或减少这些缺点。本发明特别提出了一种混凝土蜗壳泵，其减小施加在叶轮上的径向推力的不均匀性，同时以简单、经济的方式限制混凝土的磨损。本发明涉及一种能够泵送至少20立方米/秒的非常大的液体体积流率的混凝土蜗壳泵，其包括呈离心式叶轮的形式的装有叶片的转子，该离心式叶轮围绕轴线转动并且可操作来将液体推入布置在叶轮周围的混凝土蜗壳中，该泵还包括布置在叶轮和蜗壳之间、并且在叶轮周围形成了不连续的屏障的固定元件。优选地，该泵应能够以高达至少40立方米/秒的体积流率来泵送液体。固定元件在叶轮周围形成了不连续的屏障，并且有效地减小了在叶轮的外围周围的压力变化的大小。围绕叶轮的液体压力的这种均化减小了由于蜗壳的不对称而引起的由流体施加在叶轮上的径向推力的总的不均匀性。此外，在叶轮和蜗壳之间的、用于布置固定元件的环形空间的存在减小了蜗壳中液体的流率。固定元件优选地在叶轮周围等角度地隔开，这有利于减小峰值径向推力。等角度地隔开意指在从叶轮的转动轴线引出并且连接两个相邻的固定元件的两根直线之间的角度在叶轮周围是基本上恒定的。每一个角度可有利地等于分配的平均角度(360°除以固定兀件的数量)土 10%,优选±5%。·
我们推荐自叶轮的轴线等距离地布置固定元件，尽管该距离可相对于平均距离变化百分之一或百分之二。固定元件应该包括这样的本体其各自具有大体上在翼展方向上延伸过叶轮出口的高度尺寸、大体上在流方向上延伸进液体流中的宽度尺寸以及比高度尺寸和宽度尺寸小的厚度尺寸。因此，固定元件可描述为流方向的弯曲隔板或翼片，其设置成使得它们的主要尺寸与来自于叶轮的流体的流动大体上对齐，从而避免干扰流动，这确保了更好的泵送输送。对于各个固定元件来说，相对于流动方向的倾斜的角度优选地小于2°，并且更优选地小于1°。叶轮上叶片的数量和固定元件的数量应为互质的以防止振动，即它们各自的数量应没有共同的约数。另外，为了避免在叶片和固定元件之间的干扰，更详细地讲，转动压力模式(pattern)，叶片的数量和固定元件的数量优选地应相差一个以上。与具有矩形截面的蜗壳相比，蜗壳优选地具有圆形的横截面，以便限制占用的空间。
在参考附图、经由说明性的和非限制性的示例给出的下面的描述中，更加详细地解释了本发明的其它的特点和优点，其中
图I为根据本发明的混凝土蜗壳泵的透视图，以及 图2为泵的一部分的横截面平面图。
具体实施例方式在图I中，从下面看混凝土蜗壳泵1，其中，隐藏的构件用虚线示出，并且包括入口水管2、离心式叶轮3、蜗壳4以及出口管5。入口管2将水引导到离心式叶轮3。管2例如是圆柱形的并且是直的，但也可为肘形的，以便在水进入叶轮之前将水转动通过一角度。离心式叶轮3与在叶轮进口处的水入口管2同轴。马达轴(未示出)沿着竖直的轴线连接到离心式叶轮3以便驱动叶轮3，使得当其转动，水向外朝向叶轮的外围而离心。
水然后流进并且流过蜗壳4，蜗壳4为导管，它的横截面从在径向内侧喷嘴7处(参见图2)的最小值增加，直到它到达在圆柱形的出口管5处的最大值为止。蜗壳的渐扩的横截面起将从叶轮的外围出来的水的动量转换成压头的作用。在本示范性的实施例中，五个翼片6在叶轮3的周边周围、在叶轮和蜗壳4之间等角度地隔开。特别是，翼片6可固定到上金属壁和下金属壁(未示出)，这些壁为固定到蜗壳上的两个平行的环形壁。在本示例中，从离心式叶轮3的转动轴线引出并且连接两个相邻翼片6的两根直线之间的角度为大约72°，但可在69°和75°之间变化。应使用多个翼片，优选从三个到十五个翼片或者更多，并且更优选地从三个到十一个翼片，在随着翼片6的增加的数量而增加的构造成本和叶轮上的峰值径向推力的减小之间来作出选择以实现好的折衷。由围绕叶轮的压力的不良分布(其由于蜗壳的不对称而引起)引起在具有蜗壳的离心泵的叶轮上的不均匀的径向推力。在本实施例中，翼片6通过趋于使围绕离心式叶轮3 的水压均化来补偿蜗壳4的不对称，使得大大减小作为结果发生的施加在离心式叶轮3上的径向推力。图2为在离心式叶轮3和蜗壳4的喷嘴7之间延伸的装置的一部分的截面平面图。蜗壳喷嘴7为蜗壳4的一部分，其具有最小的横截面并且其最靠近具有叶片8的叶轮3。R1表示叶轮3自叶片8的出口半径。这是从叶轮3的转动轴线到叶片8离开轴线最远的端部的距离。从叶轮3的转动轴线到翼片6最靠近叶轮的端部的距离由R2表示，而从叶轮3的轴线到翼片6离开轴最远的端部的距离由R3表示。R4表示从叶轮3的轴线到蜗壳4的入口的距离，而R5表示从叶轮3的轴到蜗壳喷嘴7的距离。注意，R4和R1之间的距离越大，水的流速将减小得越多。翼片6可被认为是弯曲的隔板，优选地都具有相同的形状，各自具有大体上在翼展方向上延伸过叶轮的出口的高度尺寸、大体上在流方向上延伸进液体流中的宽度尺寸以及比高度尺寸和宽度尺寸小的厚度尺寸。因此，当水离开叶轮并且进入蜗壳4时，单个的翼片6与水的流动对齐，当从叶轮向外看时，翼片具有矩形的形状。对于每个翼片6，径向距离R2 (从叶轮3的转动轴线到翼片6最靠近叶轮3的轴的端部)与径向距离R1 (从泵的轴到叶轮3的外围)之间的差优选地是径向距离R1的1%至10%，并且更优选地是径向距离R1的5%至10%。这减小了叶片8上的应力，其又减少了振动并且提高了泵的性能。因此比值(R2 — R1)/R1优选在O. 01与O. I之间，并且更优选地在O. 05与O. I之间。对于每个翼片6，径向距离R5(从叶轮3的轴线到蜗壳喷嘴7)与径向距离R3(从叶轮3的轴线到翼片6离叶轮3的轴线最远的端部)之间的差优选地是径向距离R3(从叶轮3的轴到翼片6离开叶轮3的轴最远的端部)的3%到10%，并且更优选地是径向距离R3的3%至7%。这种布置使流的堵塞和不良的流出能够得到改善。因此，比值(R5 — R3) /R3在O. 03与O. I之间，并且优选在O. 03与O. 07之间。根据本发明的泵因此使由水施加在离心式叶轮上的过大的径向推力能够减小，同时以简单的和经济的方式限制水的流率。虽然图I和图2以翼片的形式示出了固定元件，但根据本发明的泵不限于该实施例，并且可包括具有不同轮廓的固定元件，并且具体地讲，包括这样的固定元 件、它们的横截面在水的流动方向上是细长的，并且垂直于前面提到的、固定元件附接到的上壁和下壁。
权利要求
1.一种能够泵送至少20立方米/秒的大的液体体积流率的混凝土蜗壳泵(1)，包括具有叶片(8)的离心式叶轮(3)，所述叶轮布置成以便围绕轴线转动，并且可操作来将液体引向布置在所述叶轮(3)周围的混凝土蜗壳(4)，其中，所述泵(I)还包括布置在所述叶轮(3)与所述蜗壳(4)之间的固定元件￠)，所述固定元件包括所述叶轮(3)周围的不连续的屏障。
2.根据权利要求I所述的泵，其特征在于，所述泵能够以高达至少40立方米/秒的体积流率来泵送液体。
3.根据权利要求I或权利要求2所述的泵，其特征在于，所述固定元件(6)包括本体，所述本体各自具有大体上在翼展方向上延伸过所述叶轮的出口的高度尺寸、大体上在流方向上延伸进所述液体流中的宽度尺寸以及比所述高度尺寸和宽度尺寸小的厚度尺寸。
4.根据权利要求3的泵，其特征在于，所述固定元件(6)包括流方向的弯曲隔板或翼片。
5.根据上述权利要求中任一项所述的泵，其特征在于，所述固定元件(6)在所述叶轮(3)周围基本上相等地隔开。
6.根据上述权利要求中任一项所述的泵，其特征在于，自所述叶轮(3)的转动轴线基本上等距离地布置所述固定元件(6)。
7.根据权利要求5或权利要求6所述的泵，其特征在于，对于每一个固定元件(6)，在从所述叶轮(3)的所述转动轴线到所述固定元件(6)最靠近所述叶轮(3)的端部的径向距离(R2)与从所述叶轮⑶的所述转动轴线到所述叶轮的外围的径向距离(R1)之间的差(R2-R1)是自所述叶轮的所述转动轴线到所述叶轮的所述外围的所述径向距离(R1)的1%至 10%。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的泵，其特征在于，对于每一个固定元件(6)，在从所述叶轮(3)的所述转动轴线到所述蜗壳(4)最靠近所述叶轮的端部(7)的径向距离(R5)与从所述叶轮的所述转动轴线到所述固定元件(6)离开所述叶轮(3)最远的端部的径向距离(R3)之间的差(R5 - R3)是自所述叶轮⑶的所述转动轴线到所述翼片(6)离开所述叶轮⑶最远的所述端部的所述径向距离(R3)的3%至10%。
9.根据上述权利要求中任一项所述的泵，其特征在于，所述叶轮叶片(8)的数量和所述固定元件出)的数量是互质的。
10.根据权利要求I至9中任一项所述的泵，其特征在于，所述蜗壳(4)的横截面是圆形的。
全文摘要
本发明涉及一种能够泵送至少20立方米/秒的大的液体体积流率的离心泵(1)。该泵包括可围绕轴线转动并且可操作来将液体引向布置在叶轮(3)周围的混凝土蜗壳(4)的离心式叶轮(3)。泵(1)还包括布置在叶轮(3)和蜗壳(4)之间的固定的翼片状元件(6)。元件(6)在叶轮(3)周围形成了不连续的屏障，并且有效地减小了由水施加在离心式叶轮上的不均匀的径向推力，同时以简单且经济的方式限制了水的流率。
文档编号F04D29/02GK102918280SQ201180027392
公开日2013年2月6日 申请日期2011年3月29日 优先权日2010年4月1日
发明者R.J.M.普吕尼埃, F.隆加特, F-X.卡特朗 申请人:阿尔斯通技术有限公司