[发明专利]泥浆泵叶轮

说明书

本申请是申请日为2009年5月27日，申请号为200980128563.6，发明名称为“泥浆泵叶轮”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明通常涉及用于离心式泥浆泵的叶轮。浆料通常是液体与颗粒固体的混合物，并且一般被用于矿物的处理、沙子和砂砾，和/或泥渣工业。

背景技术

离心式泥浆泵通常包括在其内具有泵腔的泵外壳，该泵外壳可为具有被固定在泵腔内用于转动的叶轮的蜗壳结构。驱动轴可操作地被连接到泵叶轮，用于引起它的转动，该驱动轴从一侧进入泵外壳。该泵还包括大体与驱动轴同轴的泵入口，被置于泵外壳与驱动轴相对的一侧。还具有大体位于泵壳周边的排放口。

叶轮总的来说包括轮毂和至少一个罩壳，驱动轴被可操作地被与该轮毂连接。泵叶片设置在罩壳的一侧上，在相邻泵叶片之间具有排放通道（passageway）。在叶轮的一种形式中，配备了两个罩壳，在其间布置有泵叶片。泵叶轮适于以不同速度运转来生成所需要的压头（pressure head）。

泥浆泵通常需要具有大直径和宽度的叶轮的相对大尺寸。这些泵需要相对地具有大的排放通道以便易于浆料中的较大固体通过，并在浆料通过叶轮时减少浆料的总体速度。泥浆泵部件遭受来自浆料中颗粒物质的重大磨损。因此这种泵叶片的数量较少，例如三片、四片或五片。为了尽量降低磨损，泥浆泵大体以相对低的速度被操作，例如对于很小的泵来说以200rpm至5000rpm的速度被操作。用于泥浆泵部件的材料通常是非常硬的金属或适于被消耗掉并随后被更换的弹性材料。为了在液流和压头方面改变泵的性能，离心式泵可通过泵速度的变化达到这种目标。

离心式泥浆泵通常需要能够用于各种液流和压头条件。离心式泥浆泵的性能可能会因为浆料中的颗粒物质的尺寸、密度和浓度受到不良影响，而且泵的性能还将受到磨损的影响。能够在各种条件范围中操作泥浆泵的需求意味着，因为叶轮中的通道较大，与提供良好的液流导向性的较小且较窄的水泵相比，该泵的性能会发生很大变化，为经过叶轮的液流提供了较少的导向性。取决于浆料中颗粒的具体尺寸和浓度，浆料中的颗粒和液体还会以不同的路径经过叶轮。这种现象会因叶轮的磨损被加剧。由于在叶轮周边处的滑动以及在叶轮入口和出口处的再循环，离心式泵经常遭受液流的损失。当液流较小时在叶轮的排出口处会出现涡旋状的液流状况。这样的现象通常会导致更差的泵性能。

与离心式泵关联的进一步的现象是气穴现象（cavitation），其主要发生在泵的进水口以及叶轮的进水口中，并且能够影响泵的性能，而且如果气穴现象很强或是连续的，甚至可能导致对泵的损坏。如所提及的，离心式泥浆泵部件由很难进行铸造或模塑的硬金属或弹性材料制成并且，同样地，为了简化制造工艺，叶轮罩壳通常被布置为从入口到出口分开恒定距离并大体相互平行。因此，泥浆泵叶轮的出口还受到导致磨损的再循环、涡旋液流和液流状况的影响。

还存在其它类型的采用转动的元件来传送流体的流体机械。这样的机械的例子包括离心式压缩机、涡轮机以及高速水泵。对于这些类型的装置的设计构思和准则完全针对于这样的机械，可更好地被理解，并且应用相对简单。气体（gases）具有低密度并且通常无混入的颗粒，并且可在流体机械中以很高的转速被抽送。由于摩擦力是气体机械中的次要因素，湍流可通过使用多叶片或分流叶片被最小化。由于这些叶片未遭受腐蚀性磨损，这些类型的流体机械中使用的叶片都相对较薄。此外，最重要地，分流叶片功能有效地以与主叶片类似的方式向气流增加或加入能量。该分流叶片通常比主叶片稍短，以便不干扰主叶片前沿处的气流。

副（或分流）叶片通常具有与同主叶片相同的结构，但比主叶片稍短，被置于主叶片之间的大约中间。这些分流叶片将液流分流至较小通道，并且对液流增加更多导向性，因此将湍流减到最小。这种类型的气体机械大体以50,000到100,000rpm量级的最高速度操作。叶片的数量通常相当多，比如说20片，并且可能之间具有分流叶片，因此需要薄的叶片和小的通道。分流或副叶片通常具有与主泵叶片相同的高度，以便当流体通过机械的转动元件时，实现最大的导向性和对流体输入（或输出）最多的能量。

高性能的水泵在某些方面与离心式压缩机或涡轮机类型类似，例如采用一些相同的策略，如较多的叶片数量（大体7片或更多），通过在主叶片之间设置较多数量的分流型叶片来控制湍流和/或平滑出口压力脉冲。在使用中，这造成各叶片的较小压力的脉冲数量较多。水泵不被用于抽吸颗粒并且因此不需要高抗磨损材料。典型的高性能水泵也以比标准水泵更高的速度运转，并且可以10,000至30,000rpm的速度运转。