[发明专利]用于包含固体物质的液体的离心泵和缝隙密封装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括单侧支承的叶轮的离心泵用以输送包括固体物质的液体和一种用以密封在这样的离心泵中的缝隙的缝隙密封装置。在此优选涉及一种用于输送废水、亦即输送被固体物质污染的水的离心泵的方案，但并不限于如此。

背景技术

在离心泵中借助于至少一个在被旋转驱动的轴上设置的在泵壳体中运动的叶轮实现相应的介质的输送。通过旋转的叶轮将输送的介质在泵的吸入侧在一定程度上吸进叶轮中、亦即吸进在叶轮上构成的各运行叶片之间的空间中并且输向泵的压力侧，在那里经由相应的排出口又从泵中排出介质。为了叶轮在泵壳体中可以运动，在叶轮与泵壳体的内面之间在叶轮的前侧、亦即在泵的吸入区域内的缝隙和在叶轮背面上的缝隙是绝对必要的。但另一方面由该缝隙的需要引起一系列问题。这样例如经由在叶轮前侧上的缝隙由于存在的压力差，所输送的介质的一部分必然从压力侧返回到达泵的吸入侧，这等同于产生液压损失。

输送的介质的进入轮背面空间的流动部分也意味着液压损失，其导致效率的降低。但特别在将离心泵用于输送废水或其它的以任何一种方式受固体物质污染的介质时，与在叶轮背面上的缝隙相关仍然另一问题较强地突出来。该问题在于，固体物质、亦即固体的、特别纤维状的污染物，如其特别在废水中严格地说总是见到，倾向于相互缠绕或接连地交织和/或围绕叶轮和轴。通过这样的称为形成麻花的过程可能堵塞各缝隙，从而堵塞叶轮或其由此也可能导致驱动轴的直接锁止。其结果导致运行故障和常见地导致强的泵的损坏或甚至导致泵的完全破坏。必须通过耗费的维修和保养或修复措施阻止或如果已发生则消除相应的损坏。相应损坏的形成危险随泵的运行时间而上升，在泵内由于热效应也导致在叶轮上和在泵壳体的内面上的固体物质污染物或麻花的组分的焙烧。

因此在过去几年中已知方案，借其拟抑制上述通过麻花形成产生的特别在叶轮前侧上的缝隙的区域内或在吸入区域内的损害。对此利用所谓开口环或通过其它的措施试图将该缝隙保持尽可能小的和不变的或优选至少在相当大程度上对于物质输送而封闭缝隙。由此离心泵的各构件的制造公差和特别是由于在包括单侧支承的叶轮的离心泵的情况下在其运行时产生的强的轴向和径向振动或不仅在轴向方向而且在径向方向上的叶轮偏转明显增加各相应的措施的困难。并且已表明，用于缝隙减小和由此尽可能阻止物质输送的各措施终究不足以在较长的运行时间之后也可以有效地对付相应的泵的阻塞的问题和由此可能的泵损坏。

相反，在叶轮背面上用于密封的各措施表面上限于确保被输送的介质在该侧上不从泵壳体流出或甚至向驱动轴的装置的方向运动。按此特别是马达和用于容纳用于润滑装置所需要的油的腔室、即油室相对于输送的介质密封并且减少液压损失。物质输送（即所输送的包含固体物质和污染物的介质穿过缝隙向轮背面空间的流动）然而不能被阻止。

另一方面，在实际的经历中与产生的操作故障的消除相关已确认，在轮背面空间也存在可能的污染物阻塞的问题。这已导致这样的见解，即在轮背面空间中优选应该保证输送的介质或输送的液体的针对性的涡流，以便借助于持续运动的介质可能避免麻花形成。由在DE2900434A1中描述的废水泵提供为此形成的方案的示例。在该文献中公开的方案基于，借助于在叶轮后面设置的附加的叶片圈产生径向延伸的转动的液体屏蔽，其例如拟使在废水中包含的固定物质远离叶轮和驱动轴。

就载有固体物质污染物的液体的输送而言，正是离心泵的工作原理构成实际的问题。因为由于在实际的泵中的压力梯度将输送的液体在最高压力的区域内经由在叶轮背面与压力盖之间的缝隙吸入（“吸入接头”）并且在缝隙的最低的压力区内实现向泵壳体空间内的排出点（“压力接头”）。因此持久地、但不受控地和耗费能量将磨损性的和易于阻塞的液体输入泵的该“液压的死区”。广泛使用的径向背部叶片在废水离心泵的运行中具有类似的缺陷。代替消除阻塞问题，通过强迫的轮背面空间通流加入块头大的阻塞材料并且由于不可控的流动过程在一定程度上强制导致拧麻花、阻塞和最后烧结。此外通过磨损的组分部分导致深的侵蚀、直到形成孔并因此导致离心泵的成本高的故障。全部的解决方案，其以轮背面空间的通流为内容，因此不是能够解决问题的。更确切地说，这些解决方案通过描述的“旁路输送流”需要附加的内部的驱动功率并由此引起效率的降低。