[发明专利]混凝土蜗壳泵

说明书

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引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°除以固定元件的数量)±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。