技术领域
本发明总的来说涉及泵，更具体涉及包括例如井底水窝水泵、潜水泵、喷射泵等类型的泵。
背景技术：
离心井底水窝水泵广泛应用在包括采矿在内的工业中。用于采矿的井底水窝水泵典型地包括泵送水与具有不同尺寸和密度的矿粒的混合物。这种混合物通常称作泥浆，因为包含固体所以非常容易磨损。因此，多数情况下在采矿中使用的井底水窝水泵都由耐磨材料制成。
在采矿中使用的井底水窝水泵典型地被安装在通常较宽并且较浅的或者集水坑或池上的横梁(beam)上。驱动电动机和泵轴承都置于地面上方以使它们不被浸没因而可以保证这些部件具有较长的使用寿命。泵送部件附着在立轴上并通常置于长悬臂轴的端部并接近或靠近集水坑的底部。集水坑通常被设计成位于场地内部，并且置于正常地面高度下，具有较浅的倾斜周围地板区域以使泄漏的、溢出的或者泥浆产品在重力作用下直接落在集水坑中。根据集水坑相对于井底水窝水泵的尺寸、颗粒类型及其密度和集水坑所需泥浆的流速，必然会将一定百分比的颗粒收集在集水坑底部，而且一旦从水中沉积，则井底水窝水泵不能再次将其拾起。随着时间的推移，这些颗粒积聚并且可能阻塞集水坑，如果这些颗粒易于粘着更是如此。
图1作为示意性截面侧视图，示出了常规井底水窝水泵装置。如图所示井底水窝水泵10包括泵壳12，其中设置有叶轮14。叶轮14可操作地连接到驱动轴16上，驱动轴16在常规的泵操作位置时通常垂直布置。驱动轴16由轴承装置18支撑并可操作地连接到驱动电机(未示出)上。柱20围绕驱动轴16。
泵壳12在壳体内具有两个通向泵室21的入口，即第一入口22和第二入口24。第一过滤器26设置在第一入口22，第二过滤器28设置在第二入口24。排水管25从泵壳12延伸。在使用时，第一入口22和过滤器26置于集水坑底部附近，第二入口24位于其上。过滤器26、28用作防止较大颗粒物质进入而与被容纳在壳体12中的叶轮直接接触。这些颗粒可能会干扰叶轮的旋转，极可能损坏叶轮，使井底水窝水泵过早损坏。然而，叶轮也可能被壳体中积聚的细小颗粒损坏。
为了解决或减轻在集水坑中和在上述常规井底水窝水泵中颗粒积聚的问题，人们提出设置以某些方式分别伸入集水坑中的搅拌器，或者可以安装到在第二入口24下伸出的伸长轴上的另一种同轴型搅拌器。然而，已知搅拌器的有效性非常有限，因为搅拌器容易很快坏掉，在使用过程中其有效性快速降低。在一些情况下，已经进行试验，下部的井底水窝水泵入口22完全关闭，泥浆只通过上泵入口24流入。尽管这样能防止干扰叶轮的旋转，但是这样也可能限制能够泵送的浆流，导致集水坑溢流。
技术实现要素：
本发明的第一方面提供一种具有转轴的泵叶轮，包括：
毂，
从毂上伸出的后护罩，和
前护罩，
其中每个护罩具有内表面和外表面，叶轮还具有：
多个延伸在护罩各内表面之间的泵送叶片，和
在前护罩中与叶轮转轴同轴的叶轮入口开口，
其中叶轮包括一个或多个导流部件，从前护罩的内表面向转轴延伸并设置在叶轮入口开口附近。
在使用这种叶轮的过程中，当使叶轮旋转时，导流部件可以帮助泵送叶片区域中的颗粒物质浮升，因而随后可以从叶轮入口开口附近去除颗粒物质。在从集水坑中去除沉积固体等情况下，颗粒可以是尺寸相对较大或者本身很沉或密度较大的，导流部件可以帮助去除这些沉积的物质。
在一个实施方式中，叶轮可以包括多个导流部件，所述部件围绕叶轮入口开口周向布置。在其它方式中，可以只包括一个导流部件，例如在叶轮前护罩的内侧表面上具有螺纹形或者螺旋形突起。
在一个实施方式中，多个流动产生部件可以以间隔方式布置并且从叶轮开口区域中的前护罩的外表面伸出。该布置使得在使用中流动产生部件适于在泵入口及其外部区域中产生再循环流动。
在一个实施方式中，前护罩可以包括环形壁部和悬垂其上的伸出壁部，伸出壁部被配置成从泵送叶片伸出以终止于一个自由端，叶轮入口开口位于自由端的区域中以便限定位于叶轮入口开口与泵送叶片之间的叶轮进入区域。
在一个实施方式中，在沿着朝向自由端的方向移动时，伸出壁部从环形壁部向内逐渐变薄。在其一个实施例中，伸出壁可以是弯曲的。
在一个实施方式中，叶轮还可以具有另一组彼此间隔布置在后护罩外表面上的泵送叶片。在其一个实施例中，该另一组泵送叶片中的每个泵送叶片是弯曲的，一端靠近后护罩外周边，并从其上朝向毂向内延伸。
在叶轮的一个实施方式中，在具有多个导流部件的情况下，所述部件为叶片形式。在一个实施例中，叶片大致为翼形。在一个配置中，叶片位于伸出壁部靠近自由端的内表面上。
在叶轮的一个实施方式中，在具有多个流动产生部件的情况下，所述部件也可以为叶片形式。在一个实施例中叶片大致为翼形。在一个配置中，这些叶片可以位于伸出壁部靠近自由端的外表面上。
导流部件被布置成以便在使用中，当叶轮旋转时，其有助于在叶轮入口附近和外部产生涡轮。导流部件的一个实施方式是从前护罩内表面延伸的叶片形式，每个叶片具有与中心旋转轴隔开的自由边缘部。在一个配置中，每个叶片朝向旋转轴延伸到大约叶轮开口半径一半处。导流叶片可以是任何适宜的形状，而不必是翼形。叶片可以大致径向延伸，也可以向正常的径向倾斜。可以设置任何适宜数量的导流部件，在一个实施方式中，在叶轮进入区域沿径向相反位置布置两个导流部件。
本发明的第二方面提供一种在使用中相对于相邻的运动叶轮引导材料的导流装置，所述装置包括具有内侧和外侧的主体，多个在主体的内侧和外侧之间延伸的通道，至少一个在使用中将材料输送到叶轮开口的通道，和至少另一个在使用中使材料循环通过叶轮的通道。
为了响应在使用中相邻叶轮的旋转，这种装置可以产生循环流方式的泥浆材料以搅动叶轮区域中的颗粒物质，这对于颗粒尺寸较大或者因此很沉或密度较大时从集水坑中去除沉积固体非常重要。在搅动沉积的固体物质之后，导流装置还具有一个通向叶轮开口的独立通道，泵送操作将液化的泥浆材料送入叶轮中去除。因此该装置执行双重功能，理想地适于在固体可能已经沉积一段时间的区域中泵送应用。
在一种方式中，导流装置可以包括靠近主体内侧的腔，所述通道与所述腔连通。在一个方式中，该装置可以包括多个所述输送通道和多个所述循环通道。
在一个实施方式中，多个所述通道在沿水平横截面观察时大致为环形，并彼此大致同心布置。在其一个实施例中，循环通道或每个循环通道相对于输送通道或每个输送通道向外径向布置。
在导流装置的一个实施方式中，主体包括外周侧壁部和多个同心布置的可操作地连接在一起并且可操作地连接到外周侧壁部上的环形部件，环形部件之间的间隔提供所述通道。在其一个实施例中，一个所述环形部件包括位于主体外侧的裙部，在循环通道与输送通道之间提供局部屏障。
本发明的第三方面提供一种被布置成引导两个材料流以响应相邻叶轮相对运动的导流装置，所述流为：
混合流，其中材料被混合和搅拌以响应使用中相邻叶轮的运动；和
泵送流，其中材料穿过使用中的相邻叶轮并被泵送到其它位置。
这种装置具有本装置第二方面已经描述的操作优势。
本发明的第四方面提供一种泵壳，包括：
主体部，其中具有增压室和从增压室伸出的排放出口；
过滤器部，其中具有进入区域，一个或多个入口置于进入区域；和
位于进入区域与增压室之间的进给口；
其中多个流体分配叶片布置在进给开口区域中。
使用中，响应于相邻叶轮旋转，泵壳中的流体分配叶片可以帮助将泥浆材料有效地输送到增压室中，其中泵送操作将流态化的泥浆材料吸入到叶轮中以去除。叶片可以减少涡流并提高将泥浆流输送到使用中叶轮后护罩外表面的效率。
在一个实施方式中具有多个入口，所述流体分配叶片可以从入口伸出并间隔布置。
在一个实施方式中，主体部可以包括后壁和悬垂在所述后壁上的外周侧壁，其中进入区域从所述后壁朝向与外周侧壁相反的方向延伸。
在一个实施方式中，进入区域可以包括大致截锥形内侧表面，所述入口间隔布置在所述截锥形部周围。
在一个实施方式中，入口可以是置于进入区域内侧表面中的加长孔或槽。
在泵壳的一个实施方式中，增压室可以为大致螺旋形状。
本发明的第五方面提供一种具有转轴的泵叶轮，包括：
毂，
从毂开始延伸的后护罩，和
前护罩，
其中每个护罩具有内表面和外表面，叶轮还具有：
多个延伸在护罩各内表面之间的泵送叶片，和
在前护罩中与叶轮转轴同轴的叶轮入口开口，
其中叶轮包括一个或多个流动产生部件，在叶轮开口区域从前护罩的外表面延伸。
在一个实施方式中，第五方面的泵叶轮可以是在第一方面中要求的其它方面。
本发明的第六方面提供一种泵装置，包括：
根据第一或者第五方面所述的泵叶轮；
根据第二方面或第三方面所述的导流装置；和
根据第四方面所述的泵壳，
所述叶轮被安装以在所述泵壳的所述主体部的所述增压室内旋转，所述导流部件可操作地固定在所述泵壳上。
本发明的第七方面提供一种泥浆材料流的泵送方法，所述方法包括下列步骤：
可操作地连接(i)具有一个或多个置于叶轮入口开口附近的导体部件的叶轮；(ii)具有将材料输送到开口的通道的导流装置；和
使叶轮相对于导流装置旋转。
本发明的第八方面提供一种使泥浆材料混合和搅动以及泵送泥浆材料流的方法，所述方法包括下列步骤：
可操作地连接(i)叶轮，其具有一个或多个置于叶轮入口开口附近的导流部件和一个或多个被布置以便从叶轮护罩延伸的流动产生部件；(ii)导流装置，具有至少一个用于在使用中将泥浆材料流循环穿过叶轮以使泥浆材料混合和搅动的通道，和用于提供在使用中将材料输送到入口开口的通道；和
使叶轮相对于导流装置旋转。
本发明的第九方面提供一种使泥浆材料混合和搅动以及泵送泥浆材料流的方法，所述方法包括以下步骤：
可操作地将根据第一或第五方面所述的叶轮连接到根据第二或第三方面所述的导流装置上；和
使叶轮相对于导流装置旋转。
本发明的第十方面提供一种替换根据第六方面所述的泵装置中叶轮的方法，所述方法包括去除导流装置以接近增压室，从增压室去除叶轮并用其它叶轮来替换，以及将导流装置或另一个导流装置再固定在泵壳上。
本发明的第十一方面提供一种根据第六方面所述的泵装置的装配方法，所述方法包括将叶轮安装在增压室中并且可操作地将导流装置固定在泵壳上。
附图说明
尽管任何其它形式可以会落在发明内容部分中阐述的装置和方法中，但是下面仍参考实施例并结合附图描述该方法和装置的具体实施方式，其中：
图1是典型可浸没式泵装置的示意性截面侧视图，其中本发明的各个组件均适于使用；
图2是根据本发明一个实施方式的泵装置的分解图；
图3是根据本发明泵装置的泵壳从使用时的上端观察的轴测图；
图4是图3所示的泵壳从使用时的下端观察的轴测图；
图5是如图3和图4所示的泵壳的第一局部截面图；
图6是如图3至图5所示的泵壳的第二局部截面图；
图7是如图3至图6所示的泵壳在使用时的俯视图；
图8是如图3至图7所示的泵壳在使用时的仰视图；
图9是根据本发明泵的叶轮从使用时的上端观察到的轴测图；
图10是图9所示的叶轮从使用时的下端观察到的轴测图；
图11是图9和图10所示的叶轮在使用时的俯视图；
图12是图9至图11所示的叶轮在使用时的仰视图；
图13是图9至图12所示的叶轮的侧视图；
图14是如图9至图13所示的叶轮的截面侧视图；
图15是根据本发明的泵装置的导流装置在从使用时的上端观察到的轴测图；
图16是如图15所示装置在从使用时的下端观察到的轴测图；
图17是如图15和图16所示装置在使用时的俯视图；
图18是如图15至17所示装置在使用时的仰视图；
图19是如图15至18所示装置的侧视图；
图20是如图15至19所示装置的截面侧视图；
图21是根据本发明的泵装置在装配位置时的截面侧视图；
图22是根据本发明泵装置的分总成的立体图；
图23是如图22所示泵装置的分总成但是包括驱动电机的立体图。
优选实施方式
现在参考附图，在图2中示出泵装置100，其包括泵壳30、叶轮50和导流装置80。叶轮50置于泵壳30和安装在泵壳30上的导流装置80中以便在将三个组件组装起来时将叶轮50封装在二者之中。在一个正常模式的操作中，将叶轮50以围绕一个大致纵轴旋转安装，并且将导流装置80设置在泵壳30的下面。
如图3至8所示，泵壳30包括泵本体部32，其中设有适于容纳叶轮50的增压室36。泵本体部32包括外周侧壁34、后壁38和开口前侧42。外周安装凸缘35围绕开口前侧42。凸缘35的中心轴相对于第二入口44的中心轴偏移。开口前侧42提供通向增压室36的第一入口40。排放管49从外周侧壁34开始延伸并且与增压室36流体连通。增压室36为螺旋形。
泵壳30还包括从泵本体部32的后壁38开始延伸的过滤器部46。过滤器部46和泵本体部32是可以通过铸造或其它适宜方式形成的整体单元。制造由耐磨材料制成的(与泵本体部32相同)过滤器部，与过滤器部由快速磨损的网状材料制成的现有技术产品(参考图1)相比，可以延长产品的使用寿命。过滤器部46是空心的，具有朝向泵本体部32的后壁38向内逐渐变细的截头圆锥形侧壁43。在过滤器部46上远离泵本体部32的端部设置安装凸缘51。第二入口44被设置以便流体连通增压室36和过滤器部46的内部。如图6所示，在过滤器部46的侧壁43中布置六个加长进给孔槽45，孔槽45围绕侧壁43间隔布置。在入口44的区域中设置十二个垂直对齐的加长突起47形式的多个流体分配叶片。这些突起47有助于泥浆材料的平滑流动，并减少从过滤器部46通过入口44流动到增压室36产生的涡流。
在泵壳的另一个实施方式中，可以预期过滤器部46具有除截头圆锥形之外的不同形状，泵本体部32也可以具有不同形状，例如圆顶形，而不是如图所示的大致平顶形状32、34。
下面特别参考图9至14，示出了图14中最佳示出的叶轮50，其包括具有驱动轴(未示出)座架54和孔眼53的毂52。叶轮50围绕转轴X-X旋转。叶轮还包括从毂52的孔眼53延伸的后护罩56，后护罩56具有内表面57和外表面58。叶轮还包括前护罩60，叶轮开口70从其中延伸。在护罩56和60之间延伸多个泵送叶片74，每个叶片具有内前缘部76和后外缘部77。前护罩具有内表面62和外表面63。如图所示，前护罩60大致为弯曲形状，以限定从泵送叶片74开始延伸并且沿向内的弯曲方式逐渐变细的伸出壁部。前护罩60上靠近叶轮开口70的部分与转轴X-X大致同轴。前护罩60具有内边缘65和外边缘66，叶轮入口开口70位于内边缘65上。在护罩56与60之间的空间是流体进入区域68，位于前护罩的内边缘65与叶片74的内边缘之间。
叶轮还包括另外四个从后护罩56的外表面58延伸的泵送叶片78。这些泵送叶片78大致为弯曲形状，一端靠近后护罩56的外周边缘部77布置，另一端靠近毂52布置。在使用时，在叶轮50的旋转作用下送入后护罩56区域中泵中的泥浆材料通过这些泵送叶片78被泵送。
叶轮50还包括两个导流部件，周向布置在流体进入区域68中。导流部件是导流叶片73，位于前护罩的内表面57上并且朝向转轴X-X延伸。这些导流叶片73帮助产生涡流，在使用井底水窝水泵时，导流叶片73从叶轮入口向集水坑或者井的底部延伸以助于使颗粒浮升并夹送在流体中进入到泵叶轮50中。叶片的数量、尺寸、形状和比例可不限于图9至14所示的配置进行变化，在图9至14中两个叶片被显示具有翼型横截面，相对于进入的浆流倾斜，在径向上彼此相反地布置在叶轮开口70处，并向入口中心线延伸大约半径的50％。导流叶片的数量和形状以及每个叶片相对于中心线的角度和距离都可以变化以使流入量最佳化以适应具体的泵送要求。
叶轮50还包括多个从前护罩外表面伸出的流体产生叶片72。如图所示，六个叶片被显示围绕前护罩的外表面。这些流体产生叶片72有助于在泵入口区域产生循环流，目的是扰动叶轮区域中任何沉积的颗粒物质，在使用井底水窝水泵时，可扰动位于集水坑或者井的底部沉积的颗粒物质，有助于颗粒被夹送在流体中。叶片的数量、尺寸、形状和比例可不限于图9至14所示的配置进行变化，在图9至14中六个叶片被显示具有翼型横截面，每个翼型相对于流入区域68中的流体倾斜。
特别参考图15至20，示出了导流装置80，在图19和20中更好地示出，其包括由外周壁部85和内壁部96构成的主体81。外壁部85和内壁部86由多个凸缘87互连。主体81具有内侧82和外侧83。外周壁部85在俯视观察时大致为圆形，其一侧具有环形安装凸缘88。腔89设置在内侧82附近，并且与同心布置且由环形部件95和96形成的输送通道91和92连通。通道92相对于内通道91大致为环形。环形部件95通过突缘连接起来。在以水平横截面观察时通道大致为环形并且彼此大致同心布置。
装置80还包括环形流循环通道93和94，为主体81的内、外侧之间提供流循环。通道彼此大致同心，其端部靠近主体81的内侧。环形部件96具有裙部98，裙部98从其它部件上伸出并且作为输送通道91和92与流循环通道93和94之间的部分隔板。
为了响应使用中相邻叶轮50的旋转，这种装置80可以产生泥浆材料的循环流动模式，以便扰动叶轮区域中沉积的颗粒物质，这对从集水井清除颗粒可能较大或者较重或者稠密时的沉积固体非常重要。可以通过流动通道93、94循环泥浆材料以便分散沉积颗粒。在将沉积的固体材料扰动之后，导流装置80还具有同心布置的通向叶轮的输送通道91和92。叶轮50的旋转引起泵送操作，将变成流体的泥浆材料送入叶轮50中以去除。因此装置80具有双重功能，非常适于在固体可能已经沉积一段时间的区域中进行泵送操作。
如示出了处于安装位置泵装置100的图21中更好地示出，作为叶轮50的转轴的X-X轴，相对于泵壳30上的凸缘35和导流装置80上的凸缘88的中心轴轴向偏移。在泵壳30上的凸缘与装置80之间可以设置圆形的、可压缩橡胶密封。凸缘的布置保证装置80只能够相对壳体30一个方向安装。
在图21所示的装配位置中，叶轮50的前护罩60部分地布置在导流装置80的腔89中，导流部分73靠近装置80的通道91和92并且与之流体连通，流动产生叶片72靠近通道93和94并与之流体连通。
参考图22，示出了泵分总成110，其包括图2至21描述的泵100。泵分总成110包括安装板125，其固定在下面设有集水坑的地板上。在安装时，泵装置100以如图所示的大致垂直方向布置，导流装置80靠近集水坑的底部布置。驱动轴116可操作地连接到泵叶轮50上并由轴承装置118支撑。柱120围绕驱动轴116，延伸管128从泵壳30的排放管49伸出。
如图23所示，垂直安装的电动机134被设置以便驱动泵驱动轴116。电动机轴9(未示出)通过三角皮带传动装置可操作地连接到泵驱动轴116上。电动机驱动轴被配置以便相对于泵驱动轴116调节枢轴运动以调节两个轴之间的距离，从而提供正确的皮带拉紧或再拉紧。可以通过能够利用手动工具进行调节的点调节螺钉来实现上述目的。盖132覆盖在传动装置上，并且可容易地去除以接近传动装置以便例如调节皮带张力等。可以利用任何适宜的提升装置使用提升架130来升高装置。
接下来描述泵装置的操作。泵分总成110和电动机134以直立方向安装，柱120和泵装置100伸入集水坑中，并被配置成以使导流装置80靠近颗粒物质易于沉积和形成的集水坑底部。
电动机134的启动使泵驱动轴116和与其相连的叶轮50旋转。当叶轮50旋转时，导流叶片73使液体流动，激起集水坑底部的颗粒物质。此外，流动产生叶片72通过导流装置80中的通道93和94产生循环流，增大了颗粒物质的扰动并且产生全面的混合和搅动。这样操作的结果是被扰动的颗粒被泵送穿过泵壳30并通过排放管49排出。导流装置80中的通道限制可通过泵的颗粒物质的尺寸。
在叶轮50损坏时，例如，可以在将导流装置80重装到泵壳30之前去除导流装置80并替换新的叶轮。
在说明书及后续的权利要求中，除非上下文要求，否则“包括”这个词及其变形，应被理解为暗示了包含表明的整体或者步骤或者整体或者步骤的组，但不排除任何其它的整体或者步骤或者整体或者步骤的组。
在上述优选实施方式的描述中，为了简便已经借助特定术语。然而，本发明并不意图被限制在所选定的特定术语中，而是应该理解为每个特定术语包括以相似技术手段实现相似技术目的的所有等同技术。使用例如“前”和“后”、“上”和“下”等术语作为方便的词语以提供基准点而不被解释为限定术语。
本说明书中参考任何公开的现有技术(或者从其衍生的信息)，或者任何已知的内容，不是，也不应被视为对现有技术(或者从其衍生的信息)或者已知内容构成本说明书相关技术领域公知常识的一种承认、允许或者任何形式的暗示。
最后，应该理解在不脱离本发明精神和保护范围的情况下，部件的各种结构和配置还包括各种变型、修改和/或附加。