[发明专利]碎化和剪切泵

说明书

本发明提供一种泵(100)，用于这样的应用，其中废水或其他液体中存在固体(130)其需要被切割和减小尺寸以使固体(130)可以从泵(100)进入口(105)行至排出口(106)。泵(100)具有泵壳(104)，泵壳(104)内具有进入口(105)和排出口(106)。驱动装置(170)转动轴向延伸穿过泵壳(104)并伸至叶轮(109)和刀杆(102)的驱动轴(113)。泵(100)还被构造为具有邻近刀杆(102)和进入口(105)的径向刀圈总成(101)，以提供在转动的刀杆(102)与保持固定的径向刀圈总成(101)相向滑动之间的碎化切割作用(140)。泵(100)特征还在于改善的最优化流动、改善切割和减小编织纤维材料形式的固体，提高切割刀外壳(107)的可调节性以提高精确度并改善磨耗调节。

本申请为2014年07月31日提交的、申请号为201480051297.2、名称为“碎化和剪切离心泵”的中国专利申请的分案申请。本专利申请要求于2013年8月1日提交的题为“碎化和剪切离心泵”的美国临时专利申请号61/861365的优先权，其全部公开内容以引证方式并入本申请。

技术领域

本发明涉及能够在泵的入口部分碎化和剪切固体的泵之领域，适用于包括废水处理、污水处理、下水道排水、工业、农业在内的多种应用。

背景技术

现在已知多种泵，用于抽吸液体、废水和其他包含固体的液体，包含的固体例如垃圾、一次性产品、纺织物、聚合材料和其他物品。虽然这些泵可以将固体切碎至不同的程度，使固体流至泵的出口以被处理，但是会出现其他问题，因为现代污水包含以一次性合成产品和织造纤维材料形式存在的固体。传统泵设计在碎化此类固体和编织纤维材料方面不尽如人意。

为了处理固体，传统泵通常采用无阻塞式叶轮设计以将固体吸入泵中。如果固体是编织纤维材料，当其最初进入泵时，这些固体不会被无阻塞式叶轮剪切至可通过尺寸的固体。通常，编织纤维材料会因水流和叶轮转动在叶轮水眼周围变成球状。一旦变成球状，编织纤维材料经常不能通过泵，减少泵输出流量，并且可导致泵故障，例如阻塞、缠捆和马达烧毁。

传统切碎泵或带切碎器的泵设计典型地使用离心泵，配备有切割系统，以促进泵送液体中固体的剪切和离析作用，其中驱动装置(例如电动机、液压发动机等)使叶轮和切割系统运转。叶轮固定地安放在驱动装置的驱动轴上。当这些固体抵达入口时，叶轮具有尖锐的包覆边，适于切割贴靠在背板的螺旋凹槽上的固体。切碎泵适用于多种构造，典型的切碎泵配备有电动机以使叶轮运转并为切割系统提供扭矩。现有的切碎泵设计不利于处理编织纤维材料的固体，例如会导致阻塞、缠绕或泵停止运转，因为一旦固体进入叶轮，这些固体必须在切割作用之前行进至背板，而缠绕现象可能先于切割作用发生。如果能防止泵自身以及邻近管道被这些固体和编织纤维材料阻塞，那么将是对传统切碎泵的一种改进。

传统粉碎泵设计中，叶轮或粉碎机位于泵的入口部分，以便将叶轮作为切割系统的一部分。现有粉碎泵设计的缺点包括在固体被切成较小的颗粒之前不能让固体进入，即，在固体被吸回叶轮做另一次尝试之前，处于根据固体被切碎还是被推出的全有或全无的作用。传统粉碎泵设计中的固体和编织纤维材料的推出作用通常是不成功且并非最优的。即使在固体发生数次推出作用后，缠绕和阻塞仍会发生，因为编织纤维材料累积最终阻塞泵入口，这导致泵故障(如烧毁)。一般的解决方法是使用更高容量的泵，具有更大的电动机和入口开口(例如增加泵尺寸)以使固体的通路具有相对大的直径的入口。然而，为增大泵开口而过度增加泵尺寸也会导致用于应用所需的泵的成本增加。

因此，长期以来一直需要一种性价比高、尺寸最优化的泵，构造为用于克服编织纤维材料带来的众多问题及现有技术的其他缺点。本发明提供有效的更小设计的耐久的离心泵，能够有效泵送悬浮于液体中的固体和编织纤维材料。本发明的碎化和剪切泵设计能够减少切割、剪切或碎化在泵入口的固体尤其是编织纤维材料过程中的阻塞现象及故障。本发明的碎化和剪切泵设计也提供具有更小设计的改良离心泵，而在此之前使用更大的泵。因此，长期以来一直需要一种具有改良切割作用的泵，以用于更小设计能适于处理现代污水处理的应用领域以及其他液体处理应用领域。