[发明专利]用于离心泵的倒环形侧隙装置

说明书

本公开的各种方面旨在提供限定在叶轮与泵壳元件之间的径向间隙的结构，所述径向间隙以减小研磨颗粒移出径向间隙对泵壳元件的内表面的冲击并因此减小退化的方式促进最小化流体进入径向间隙的移动，这通过提供具有叶轮和泵壳元件的吸入口装置来实现，所述叶轮和所述泵壳元件在远离叶轮的后护罩或驱动侧并朝向泵壳的第一端的方向上从叶轮的孔眼到叶轮的外周边成角度，流体在所述第一端中被引入到泵壳中。

技术领域

本公开总体上涉及离心泵，并且特别涉及一种用于离心泵和在离心泵中的改进的叶轮和侧衬套接口装置，其改善了泵壳和侧衬套的吸入侧的磨损特性，尤其是在泵送研磨浆料时。

背景技术

离心泵是众所周知的，并且广泛用于各种行业以泵送流体或液体和固体混合物。离心泵的一般部件包括收集器，也称为蜗壳，其具有内部布置的室，叶轮在所述室中旋转。泵具有吸入口，流体通过所述吸入口经由叶轮进入收集器，以及用于使流体从泵排出的排出口。叶轮连接到驱动机构，所述驱动机构使叶轮在泵壳内旋转。泵壳由收集器组成并且可以包含侧衬套，或者侧衬套可以是独立件。

叶轮具有一个或多个主泵送叶片，所述主泵送叶片在圆周和径向方向上加速进入叶轮的流体，从而将流体排放到泵的收集器或蜗壳中。叶轮的旋转叶片施加在流体上的流体动力使流体径向向外移动并形成压力差，使得在叶轮的孔眼附近或叶轮的孔眼处有较低的压力并且在叶轮的径向部分或外圆周处有较高的压力。

压力差或压力梯度会导致叶轮的周边处的流体朝向叶轮的靠近中心或孔眼的低压区域再循环。流体的这种再循环发生在径向间隙中，所述径向间隙存在于叶轮和与叶轮相邻的泵壳侧的固定内表面之间。在叶轮的后侧(即，驱动侧)和叶轮的前侧(即，吸入侧)都可能发生再循环(以另外方式表征为内部泄漏)。流体泄漏到径向间隙中导致泵性能下降。另外，当泵送夹带有固体的流体时，随着再循环浆料移动进出径向间隙，研磨颗粒导致泵壳侧的磨损。

考虑到该问题，已提出各种解决方案，包括为一个或两个叶轮护罩的表面设置位于径向间隙中并沿着径向间隙定位的排出器叶片。排出器叶片加速了在切线方向上泄漏到径向间隙中的流体和固体。然后离心力将固体远离叶轮的低压区域朝向叶轮的周边区域引导并返回收集器中。可以在叶轮的前护罩和后护罩上都设置排出器叶片。

随着流体在叶轮与泵壳侧之间的径向间隙中旋转，流体的加速增加了侧隙中的叶轮周边处的压力，从而减小了叶轮出口处的区域与侧隙附近的区域之间的压力差，并且继而减少内部泄漏。排出器叶片之间的流体的子午速度朝向叶轮周边。对于涡轮机械，子午速度是子午平面处的流体速度的分量，子午平面是穿过叶轮的旋转轴线的平面。由于叶轮的中心区域与叶轮的周边之间的驱动压力差，在径向间隙中靠近泵壳侧的内表面的流体的子午速度朝向入口。

如果离心力大于流体阻力，则径向间隙中的颗粒可能会被排出器叶片吹扫，所述流体阻力通过再循环将颗粒移动到径向间隙中。较大的颗粒受到排出器叶片的撞击并且由于离心力而在周向上并因此向外加速。夹带在流体中的较小颗粒主要跟随径向间隙中的流体流动。尽管排出器叶片在将颗粒移出径向间隙方面提供了一些有益效果，但相对于固定侧衬套，由排出器叶片引起的颗粒速度的增加会增加径向间隙中的泵壳内表面上出现的磨损。

径向间隙中的颗粒运动的作用还受到叶轮以及与叶轮相邻的泵壳侧的构造或定义为径向间隙的区域的影响。包括一个或多个护罩的离心泵的叶轮可以构造有平面的护罩。也就是说，护罩的表面位于垂直于叶轮的旋转轴线的平面中。此类叶轮的示例在例如授予Burgess的美国专利第8,608,445号和Walker的美国申请第2013/0202426号中被公开。产生这样的叶轮构造的平面径向间隙几何形状允许径向间隙中的流体大体上在周向和径向方向上由排出器叶片引导。然而，由于流动的复杂性，由于固体撞击固定壁，平面径向间隙几何形状中的颗粒物质对泵壳侧的损伤持续存在。