[发明专利]无轴承涡轮

说明书

一种立式泵，其特征在于固定碗组件、旋转动力传动轴、叶轮和底部耐磨环轴承。固定碗组件包括碗，每个碗具有相应的碗底部内表面。旋转动力传动轴被配置为延伸穿过固定碗组件。叶轮布置在旋转动力传动轴上，以旋转并抽吸材料通过固定碗组件，每个叶轮具有相应的叶轮底部外表面。每个底部耐磨环轴承布置在每个叶轮的相应叶轮底部外表面和每个碗的相应碗底部内表面之间，每个底部耐磨环轴承由非易磨损轴承材料制成，并且被配置为保持旋转动力传动轴相对于固定碗组件的对准。

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年5月29日提交的临时专利申请62/854,038号的优先权，该申请以整体内容通过引用并入于此。

技术领域

本发明涉及一种立式泵；并且更具体地涉及一种立式涡轮泵。

背景技术

图1示出现有技术中已知的立式涡轮泵。立式涡轮泵的压力生成部分通常称为碗组件(bowl assembly)，并且利用不同材料(诸如青铜)的轴承，例如包括：碗轴承，碗轴承位于每个叶轮上方；以及抽吸轴承，抽吸轴承位于碗组件的抽吸钟形件或抽吸碗中的底部叶轮下方。在图1中，位于每个叶轮上方的碗轴承布置在碗组件的每个碗的内部部分和动力传动轴之间，并且位于底部叶轮下方的抽吸轴承布置在抽吸钟形件或抽吸碗的抽吸轴承保持器和动力传动轴之间。这些轴承的主要功能是保持动力传动轴与静压容纳元件的中心线对准。附加功能是提高碗组件的共振频率，以确保不会观察到动力传动轴的横向振动。在图1中，立式涡轮泵包括用于每个叶轮的耐磨环，耐磨环位于每个叶轮的叶轮底部外表面与每个碗的碗底部内表面之间。耐磨环主要用作相对于彼此平移的两个元件之间的可替换烧蚀性磨损表面，例如，诸如旋转叶轮元件和固定碗元件的情况。耐磨环还允许减少旋转叶轮的高压侧和低压侧之间的循环，从而提高泵的机械效率。这通过减小旋转叶轮与固定碗之间的运行间隙来实现，面积的这种减小增加了旋转叶轮从高压侧到低压侧的压降，并且随着潜在的降低，存在不期望的再循环流的相应减小。

上述设备的一些缺点：

抽吸轴承及其相应的抽吸轴承保持器部分地位于泵的抽吸钟形件/碗中，会遮挡底部叶轮的孔眼，并且进而增加所需的周围流体的环境压力，以防止泵的空穴作用。所需抽吸压力的这种增加相应地增加了开放应用中所需的浸没，并且增加了闭环应用中所需的抽吸管路压力。不太明显地，由于泵入口损失的这种增加，泵的总效率降低。

与没有抽吸轴承保持器相比，抽吸钟形件中包括抽吸轴承保持器要求一定程度的材料强度。这增加了产品重量和成本。

泵中振动的主要驱动因素是旋转叶轮的不平衡。通过在旋转叶轮的上方和下方使用轴承，驱动不平衡在两个轴承支撑件之间是等距的。当最期望的结果是使动力传动轴的偏转最小化时，这种构造会使动力传动轴的偏转最大化。

液压推力由旋转叶轮顶侧相对于旋转叶轮底侧的流体压力差产生。这种液压推力可能导致动力传动轴尺寸过大，从而在一些应用中强度增加，或者在其它应用中偏转(拉伸)减小。替代地，可以采用液压平衡叶轮来减小压差的影响，但这会引入不期望的流再循环，进而降低泵的液压效率。

当使用包括易磨损材料的耐磨环时，必须特别小心。虽然出于耐腐蚀的原因是期望的，但如果间隙不增大，这些材料可能导致泵过早失效，进而增加不期望的再循环和相应的泵效率损失。

发明内容

具有顶部或底部耐磨环轴承的立式泵

作为示例，并且根据一些实施例，本发明可以包括立式(vertical)泵或采取立式泵的形式，其特征在于固定碗组件、旋转动力传动轴、叶轮和顶部或底部耐磨环轴承。

固定碗组件可以包括碗，每个碗具有相应的碗顶部或底部内表面。

旋转动力传动轴可以被配置为延伸穿过固定碗组件。