专利名称：带有从纤维浆悬浮液中分离气体装置的该悬浮液用泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于纤维浆悬浮液的泵，它带有从悬浮液中分离气体的装置，包括带一个泵腔的泵壳，泵腔带有悬浮液轴向入口和径向出口以及一个气体出口；泵腔中有一个带叶毂的叶轮，面对入口的前泵腔部中叶毂上有前叶片，在后泵腔部有后叶片，在前后泵腔部之间有一环形隔板与叶毂相连；和一个延伸穿过泵壳一端壁的叶轮驱动轴，以及用于驱动轴的轴承元件。本发明尤其涉及一种经过改进的通常所说的MC泵，即用于输送高浓度浆悬浮液的泵，如浓度达8-15％，就不能用常规径向泵来输送。
上述类型的泵已从文件SE-B-467466(相应于US-A-5039320)中有所了解。在此泵中，叶毂与环形隔板之间有开口，纤维浆悬浮液及空气或要分离的气体可通过此开口沿径向/轴向从前泵腔部到达后泵腔部，在这里轴向运动元件是很重要的。因为泵壳中会产生很大的轴向力作用于叶轮，这又使叶轮驱动轴的固定变得更加困难，故需要使用特殊的轴承。另一个结果是，轴向分离的气体/空气中将会含有不希望有的纤维浆。
本发明的目的是，通过提供一种在介绍中指出的改进型叶轮解决上述问题。其特征是，后泵腔中的叶毂带有主要沿径向向外延伸的外侧部分，环形隔板位于上述叶毂外侧部分前面的一定距离处，隔板内径小于叶毂外侧部分的外径，因此，在隔板与叶毂外侧部径向范围内有一部分沿径向相互重叠在一起，同时在隔板后侧、叶毂外侧部分前面及后叶片之间的通道，有一部分主要沿径向从前泵腔部内侧向后泵腔部外侧延伸。
在优选实施例中，叶毂外侧部分前面包括沿叶毂段方向直径增加的前侧部分，叶毂段包括外侧部分，该外侧部分最好构成叶毂的后段。从下述专利权利要求书中和下述优选实施例的描述中，可以看出本发明的另外一些特征和方面。
在下述优选实施例的描述中，可参考附图，其中
图1示出了根据本发明的泵的轴向截面，对本发明无关紧要的细节已省略；图2为泵轮轴向截面，它是该泵的组成部分；图3为图2中沿III-III的泵轮视图；图4为图2中沿IV-IV的泵轮视图；图5为从前方倾斜看的泵轮透视图；图6为从后方倾斜看的泵轮透视图；图7为泵腔中纤维浆悬浮液及分离气体/空气的主要流动路线。
如图1，该泵的主要部件，包括泵壳1，由套筒2构成的入口部分；泵轮3；通过旋管5与径向出口6合并的泵腔4；把泵腔4与转子装置8分开的端壁7，转子装置包括真空泵9；用于泵轮3和真空泵9的驱动轴10；用于延伸穿过端壁7的驱动轴10的驱动电机由11象征性表示；及用于驱动轴10的一组带有滚柱轴承13和滚珠轴承14、15的轴承装置12。
在入口部分2有一输送浆悬浮液用的圆柱形入口17，悬浮液中含有一定量的气体，通常主要是空气。在泵腔3和真空泵9之间有一个或几个用于上述气体/空气的通道19和一个出口，由数字20象征性表示的出口用于分离出的气体/空气。
该泵通常装有水平旋转轴21。机座见数字22所示。不影响本发明的其它细节未在附图中用数字表示。泵腔4可分为前泵腔部4A和后泵腔部4B。泵腔4朝前被入口部分2限定，朝后由端壁7限定，朝外由旋管5限定。
本发明最显著的特征是泵轮3的设计，更准确地说是叶轮25的设计，它作为叶轮的整体部分包括在内，并将根据图2-6进行详细描述。
泵轮3由泵腔4中的叶轮25和入口部分2中的流态化转子26组成，它由整体铸造的装置构成。根据本发明，流态化转子26与上述SE467466/US5039320中所述类型相同，因此这里将不作更详尽的论述，但应参考上述专利技术说明书。
叶轮25与文件SE467466/US5039320中所述的相应叶轮相似，属于径向型叶轮，它包括叶毂27，前后泵腔部4A和4B之间的隔板28及若干侧边缘29面向入口部分2的前叶片30和许多侧边缘31面向端壁7的后叶片32，其前后叶片30和32固接于隔板28上，并分别插入前后泵腔部4A和4B。叶片30和32的人们已知的方式本身向后弯曲朝向叶轮25的旋转方向，见图3-6。根据本实施例，前叶片30的轴向范围大于后叶片32的轴向范围，这就基本上限定了该泵的工作能力。另一方面，就通常所说的MC泵而言，根据其已知原理，为了生产所需要的压力，后叶片32本身具有较大的径向范围。前叶片30的前边缘29几乎压着入口部分2，而后叶片32的边缘31几乎压着端壁7，这有助于该泵获得所需要的高效率。每对叶片中对应的前后叶片30和32都按已知方式保持自身在同一弯曲面中，平行于旋转轴线，所有其它前叶片均构成整体延伸的位于前面的转子叶片。前后叶片之间的过渡部分用33表示。
叶毂27由前锥形部分35和后环形部分36组成。前锥形部分35构成叶毂27的主体部分，更准确地说是构成具有90°锥顶角的正截锥体，这意味着圆锥母线以a＝45°角相对于旋转轴线21倾斜。环形部分36也具有顶点向前的正截锥形状，但其锥顶角要比前锥形部分35大出许多；根据实施例是150°，这说明环形部分36的前侧37，或更准确地说是其母线相对于与旋转轴线21成直角的径向平面形成b＝15°角。根据实施例，环形部分36的轴向长度大约仅相当于叶毂27前锥形部分35轴向长度的三分之一。叶毂27末端的圆柱体部分39向前延伸，进入端壁7的通口。所有其他后叶片32均由其内端连接于圆柱体部分39。在其他后叶片32和圆柱体部分之间有一段空隙34，见图1。
根据本发明，泵腔4的前后泵腔部4A和4B之间的隔板28是环形的，且前侧40为平面。更准确地说，它由带有锥形倾斜后侧面42的内侧部分41和一个带有后侧平面44的外侧部分43构成。内侧部分41从叶毂环形部分36前面的内周边45延伸，并在叶毂前锥形部分35与环形部分36之间的过渡区46稍微靠外侧向外延伸至隔板28的外周边47，隔板同样位于环形部分36的外前侧。根据实施例，后壁42相对于径向平面的倾斜角度C＝12 °。
在此文本中，前叶片30定义为联接叶片30/32的部件，它们从前侧边缘29延伸至与隔板28的前侧平面40相重合的径向平面。后叶片32定义为联接叶片30/32的部件，它们从与隔板后侧平面44相重合的径向平面延伸至后叶片边缘31，并且前后叶片之间的过渡区33限定为轴向区域，被叶毂27和隔板28内侧限定，同时受两个与隔板侧平面40和44相重合的径向平面的限定。
因此，叶毂环形部分36可描述为轴向向外变窄的楔形，而隔板28的内侧41则可相应说成是向内变窄的楔形。此外，这些楔形部分-突缘部分36及隔板28的内侧部分41是这样排列的，即其大部分沿径向相互重叠。因此，在前泵腔部4A和后泵腔部5B之间就形成许多通道50，见图1、图5、图6，这些通道50基本上沿径向从前泵腔部4A的内侧部分向后泵腔4B的外侧部分延伸。通道50向外稍微变宽，并且前面由隔板28上的倾斜壁42限定，后面由叶毂环形部分36的倾斜壁37加以限定，相临通道50分别通过前后叶片30和32之间的过渡部分33及其限定部分相互限定。根据实施例，这些通道50的平均倾斜角度d，即通道中心线51相对于径向平面的倾斜角度是13.5°。
此外，根据实施例6，隔板28带有许多与前后叶片30和32数量相同的轴向通孔53，通孔53径向为椭圆形，并从前锥形部分27和叶毂环形部分36之间的过渡区46稍内一点，径向延伸至环形部36圆周线稍微靠内侧，同时这些通孔均位于沿叶轮旋转方向可见的后叶片32之后。
此处论述的泵用于输送一般浓度的纤维浆悬浮液，通常浓度约为8-10％，这不能用常规泵输送。为了使通过入口17流入的纤维浆悬浮液能用泵输送，首先悬浮液必须通过转子26按已知方式使自身发生流态变化。通过旋转叶轮25上的叶片30和32，变成流体的悬浮液被抛进旋管5中，并进一步通过径向出口6抛出。主流体A通过前泵腔部4A由前叶片30排出，分流体B通过通道50流出，进入后泵腔部4B的外侧部分，后叶片32在此处产生所需要的泵压。因此，从泵的轴向断面看，纤维浆悬浮液的流动方向就变成明显的径向，而轴向运动分量在泵腔4的范围内就变得相对较小。悬浮液轴向作用于叶轮3的力变得相应较小，就意味着轴向作用于轴承的应力也同样较小。因此，滚珠轴承14和15可包括如轴向与径向作用很小的向心上推滚珠轴承，从结构上看，这是一个很重要的优点。当然本发明不仅限于使用这种轴承，而且还有下列好处，即同文本SE467466/US5039320中描述的泵相比较，设计人员在选择轴承时有着更多的自由。叶片后面隔板28上的通孔53还有助于叶轮25的轴向平衡。在后叶片32后面的叶毂27的后侧，在没有通孔53的情况下，就形成通孔53释放的负压。通过叶轮25的设计，还可对空气、蒸汽或悬浮液中存在的其他气体进行良好的分离。该气体最好在叶轮25前面的中心分离与收集，由此，如C所示，气体沿叶毂前锥形部分35流动，进一步穿过通道50，直到环形部分36的前面37，沿着该部位在环形部分36的后侧与端壁7之间向内流向叶毂圆柱体部分39，气体由此被真空泵9通过端壁7上的开口19吸入，以便最终通过吹风口20排出。某些气体还要流过环形部分36上的通孔53，加入沿环形部分外周边流过的气体中。
权利要求
1.用于纤维浆悬浮液的泵，带有从悬浮液中分离气体的装置，它包括带有一个泵腔(4)的泵壳，泵腔(4)带有悬浮液轴向入口(17)和径向出口(6)及一个气体出口(19)；泵腔中有一带叶毂(27)的叶轮(3)，面对入口的前泵腔部(4A)的叶毂上有前叶片(30)，后泵腔部(4B)有后叶片(32)，在前后泵腔部之间有一环形隔板(28)与叶毂相连；和一个延伸穿过泵壳一端壁的叶轮驱动轴(10)，以及驱动轴轴承元件(13，14，15)，其特征是，叶毂在后泵腔部中带有主要为径向向外延的外侧部分(36)，环形隔板位于上述叶毂外侧部分前面一定距离处，隔板的内径小于叶毂外侧部分的外径，以便隔板与叶毂外侧部分在径向范围至少沿径向相互重叠，并且通道(50)的一部分在隔板(28)后侧面(42)和叶毂外侧部分(36)前侧面(37)之间，主要沿径向从前泵腔部(4A)内侧向后泵腔部(4B)外侧延伸。
2.根据权利要求1的泵，其特征是，相临通道(50)彼此被前后叶片中的一个和/或前后叶片之间的过渡区域(54)分开。
3.根据权利要求1或2的泵，其特征是，叶毂包括在外侧部分(36)的前面沿外侧部分方向直径增加的前侧部分(35)。
4.根据权利要求1至3中之一的泵，其特征是，叶毂外侧部分由主要为径向延伸的环形部分(32)构成。
5.根据权利要求3至4中之一的泵，其特征是，前侧部分母线与旋转轴线(21)之间的平均倾斜角度大大低于相应的环形部分前侧的平均倾斜角度。
6.根据权利要求5的泵，其特征是，所述前侧部分(35)的轴向长度大大长于环形部分(36)的轴向长度，最好为其2-5倍。
7.根据权利要求5或6的泵，其特征是，前侧部分相对于旋转轴线的平均倾斜角度在30°到60°之间，35°到55°之间更好，40°到59°之间比较合适，并且环形部分前侧相对于旋转轴的平均倾斜角度在70°到90°之间，65°到85°之间更好，70°到80°之间比较合适。
8.根据权利要求7的泵，其特征是，相对于径向平面的平均倾斜角度在5°到30°之间，最大为20°较好，在8°到17°之间比较合适。
9.根据权利要求1至8之一的泵，其特征是，从叶轮旋转方向看，叶毂外侧部分在叶片的后面带有通孔(53)。
全文摘要
本发明涉及一种带有气体分离装置的离心式悬浮液用泵,它包括带叶毂(27)的叶轮(3),在面向入口的前泵腔部(4A)中有前叶片(30),在后泵腔部(4B)中有后叶片,以及一个环形隔板(28)连接于这些部件之间的叶毂上。叶毂后部带有主要为径向向外延伸的外侧部分。环形隔板位于该叶毂外侧部分稍靠前面一点。隔板的内径小于叶毂外侧部分的外径,这样隔板与叶毂外侧部分至少有一部分沿径向相互重叠。通道(50)在隔板(28)的后侧面(42)和叶毂外侧部分前侧面(37)之间有一部分主要沿径向从前泵腔部(4A)内侧向后泵腔部(4B)外侧延伸。
文档编号F04C19/00GK1196101SQ96196830
公开日1998年10月14日 申请日期1996年8月27日 优先权日1995年9月7日
发明者龙尼·赫格隆德, 乌尔夫·扬松 申请人:卡瓦纳碎浆处理公司