专利名称：离心泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的用于输送含有固体和 气体混合物液体的离心泵，特别是一种污水泵。
背景纟支术
在这种公知的泵中，叶轮叶片之间的通道截面构成为使得相当大的 固体可以通过。这意味着通道轮一般情况下仅具有一至三个叶片。污水
泵非常有效地用于输送夹杂泥浆、淤泥、渣状物等的液体；然而其排出 聚集的气体(包括空气)的能力同其他离心泵一样受到限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种明显提高排出聚集的气体能力的离心泵。
发明人不知道具有用于解决这一问题的令人满意的具体特征的离
心泵或污7JC泵。
因为这种泵与自由流动泵(Freistrompumpen )由于采用不同的运 转模式而不具有可比性，所以用于修改它们特性的措施一般情况下不能 互相转换。
自由流动泵包括设置有叶轮的叶轮室和在叶轮室前面延伸并不被 叶片不经过的涡流室。液体沿轴向在轮毂附近从叶轮的前侧进入叶片通 道，在几乎180。的圓弧上向外移动并重新沿轴向但沿与前侧相反的方向 离开叶轮的外部区域。排出的液体使液体容量在涡流室内通过沖量互换 进行旋转。如DE 34 08 810 C2所介绍的那样，使用单个较宽的叶片以 提高对涡流室内液体容量的连接作用。根据液体经过叶轮的行程，叶片 在任何情况下保持在 一 定限度内的加宽都要等于沿流动路径测量的叶 片加长。
如权利要求1前序部分所述的本来公知的离心泵、特别是污水泵包
括设置有一个叶轮的叶轮室，但与自由流动泵的区别在于没有涡流室。
已知用于利用液体排出气体夹杂物的能力随着介质沿通过泵的行 程的流动速度和流动涡流提高。换句话说，提高这种速度形成了所提出 的问题的一种明显可能的解决方案。鉴于必须利用液体输送固体和与此 相关结构要求的事实，已证明利用提高流动速度的解决方案是不现实 的。
只有借助于大量和各种各样的试验才能最终确定，液体内气体夹杂 物的排出通过权利要求l特征部分所述的特征得到改善。而且，在实现 所述目的时不降低自由通过能力，这是一种必须的一般条件，因为它必 须输送处于液体内的固体。
在此基础上从属权利要求中所限定的特征构成本发明特别有利的 实施方式，因为由此在有问题的气体输送方面和在最终的总体效率方面 产生更佳的效果。
特别是离心泵中产生的流动现象通常仅凭经验确定，而在理论上和 物理上几乎无法令人理解或者整体把握。依据本发明相应于新设计外壳 的离心泵的内腔现在包括前空间部分和与前空间部分通过虚拟平面分 开的后空间部分。叶片的前部在构成原来叶轮室的前空间部分内延伸， 而叶轮圆盘和与叶轮圓盘连接的叶片的后部安装在后空间部分内。可以 认为，由于叶轮的这种新型设置并由于随之产生的室区别和室扩展，破 坏了在液体入口与出口之间延伸的前室内形成离心效果，也就是说破坏 了内部聚集有用于阻止所要输送的液体连续不断进入的气体的液体环 形成，而且出现确定的涡流或湍流。此外由于通流速度緩慢，叶片进入 侧上存在的流动分开。最后，依据本发明的泵的特征是，与公知的用于 含有气体介质的泵相比提高了效率。
通过设有权利要求2或者3限定的特征的叶轮还可以提高效果。事 实上，液体分子和固体撞击在辅助叶片的前缘，其中，通过有针对性提 高气体分布所产生的优点远远超过通过由辅助叶片的附加摩擦面产生 的摩擦力而出现的缺点。
下面借助于附图对本发明的三个优选实施例进行详细说明。其中图1示出依据本发明的污水泵或者离心泵第一实施方式的剖面图； 图2示出该泵第二实施方式的剖面图3示出具有三个辅助叶片叶轮的用于第二实施方式的可行方案的 透浮见图；以及
图4示出该泵第三实施方式的剖面图。
具体实施例方式
如图1所示，叶轮10由具有液体入口 2和出口 3或吸入口和排出 口的外壳l包围。叶轮IO固定在可由未示出的电动;f几驱动的轴60。外 壳1、叶轮10和轴60具有一个共同的对称轴线1A。外壳1的内腔6 包括具有作为环形室或者螺旋形的收集室4的前空间部分5A和通过一 个虚拟平面(T)与前空间部分分开的后空间部分5B。该平面(T)大 致与(无附图符号)包括开口 3后母线(同样无附图符号)的平面重合， 并且垂直于对称轴线1A。
叶轮10包括具有前表面12和后表面13的叶轮圓盘11，其带有根 据固体尺寸确定数量的优选弯曲的叶片15。如上所述， 一般情况下为一 至三个叶片(还参见图3)。叶片15的前部15F和后部15R分别在外壳 1的前室部分5A或后室部分5B内延伸。叶片15的前缘16可以直接在 环绕入口延伸的外壳壁部分7A的内表面7附近经过。由于这种近距离 取得一定的密封性，因为所述表面与所述前缘之间的距离处于十分之一 亳米的数量级上并且一般情况下小于0.5 mm。叶片15前部15F的外缘 17可以在液体出口 3的附近经过。外壳1的根据泵的结构确定的旋转对 称外壳表面8、 8A优选紧密地(也就是在几亳米的数量级上)包围叶轮 圃盘ll，也就是说包围叶轮圆盘的外围表面14和叶片15或该叶片后部 15R的外缘17，在示例中外缘17与外围表面14齐平。依据图l所示的 实施方式，环绕叶轮圓盘11的旋转面8是圆柱形的，而旋转面8A例如 可以为圆柱形(图1中该轮廓仅以虚线示出)或者为具有圆锥角的 锥形，其中该角度Y优选地^ (小于或者等于)20°。叶轮结构的选择， 特别是外缘17和外围表面14的选择以本领域技术人员已知的方式根据 比转速nq确定。
在传统的离心泵或者污水泵中，叶轮圓盘设置为使得其前表面至少近似处于虚拟平面(T)中，而叶片完全在处于该平面(T)前面的叶 轮室内延伸。与这种公知的泵相比，叶轮圆盘11的表面12向后、也就
是说朝驱动器方向偏移了距离&其中叶片扩展了该距离(叶片部分 15R)并且原来的叶轮室5A被扩大了具有与距离2_相应的体积的另一 个叶轮室部分5B。试验结果表明，距离^_应处于叶片15总宽度的25% 至75%范围内，优选地约为所述总宽度的50%。
叶轮圆盘11的后表面13可以直接处于外壳1后壁9A表面9的附 近。但是依据一种变型，在表面13、 9之间可以具有更大的距离，以便 为设置在这些表面的一个和/或另一个上的肋18 (在表面13上)或19 (在表面9上)留出空间。本来公知的肋18可以径向地弯曲或者例如 与叶片15类似的方式弯曲(参见图3附图符号23)。相反的不公知的肋 19优选地径向延伸并且满足涡流制动的功能，避免离心作用并因此保证 更佳的气体流。
图2示出第二实施方式，其与上述第一或者基本实施方式相比具有 相同的外壳l，但具有通过轴60驱动的叶轮20，叶轮的叶轮圆盘21设 有叶片系统25。该叶片系统包括至少一个叶片25L和附加的至少一个 优选弯曲的较窄辅助叶片25S，其中所述叶片25L与叶片15相同或者 至少宽度相同并且其前缘26A可以直接在外壳1前壁部分7A的内表面 7附近经过，所述辅助叶片25S至少部分在后叶轮室5B内延伸。这意 味着，该辅助叶片25S的前缘26B可以处于虚拟平面(T)上或者处于 一个直接靠近该平面(T)的表面上。后者可以是平的并且相对于平面 (T)平行或者倾斜，或者可以是弯曲的。换句话说，前缘26B可以垂 直于对称轴线1A或者具有其他的形状，例如向外或者向内上升(为了 说明，虚线26C示出了辅助叶片25S前缘一种可能锥形形状)。
叶轮圆盘21的前表面22与前缘26B之间的与辅助叶片25S的宽度 (或者平均宽度(在叶轮圃盘半个半径上测定的))相应的距离^_处于 宽叶片25L总宽度Bg的25%至75 %范围内，优选地约为所述总宽度的 50%,从而叶片25S基本上仅在后叶轮室5B内延伸。
该第二实施方式的叶轮20优选地如图3的透视图中所示那样，包 括三个宽叶片25L和三个较窄的辅助叶片25S，其中，每个辅助叶片25S 设置在两个叶片25L之间。
叶轮圆盘21的外围表面24、宽叶片25L的外缘27L和较窄的辅助叶 片25S的外缘27S处于同样未示出的圃柱形或者锥形或者其他形状旋转对 称的圆周面上并且通过外壳1旋转对称的外壳表面8、 8A以与第一实施方 式类似的方式优选紧密地包围。
在这里(也就是类似于第一实施方式中那样)，叶轮圆盘21的后表 面23也可以直接处于外壳1后壁9A的表面9附近，或者依据一种变型 可以在这些表面23、 9之间具有更大的距离，以便为设置在这些表面的 一个和/或另一个上的肋28 (在表面23上)或29 (在表面9上)留出 空间。
依据图4所示的第三实施方式，与轴60连接的叶轮30具有轴线 100A并且由具有液体入口 102和出口 103的外壳100包围。外壳100 与外壳1类似并具有由形状类似于收集室4的收集室104环绕的前室 105A和与前室105A通过虚拟平面(T)分开的后室105B。
向后偏移了距离^_的叶轮30包括与叶轮圓盘31连接的叶片系统 35，该系统包括至少一个宽叶片35L和至少一个窄辅助叶片35S，优选 地如借助于第二实施方式介绍的那样，它们分别具有三个叶片。辅助叶 片35S以类似于辅助叶片25S的方式成形，其中在这里仅示出前缘36B。
辅助叶片35S和叶轮圆盘31由外环34包围。环34的内表面34B 构成为锥形，其具有圆锥角(y优选地$20°)。叶轮圆盘31、环34 和与环连接的辅助叶片35S在叶轮室105B内延伸。可相对靠近地经过 液体出口 103的外缘37L可相对于对称轴线100A平行或者倾斜或者也 可以构成为其他形状。
宽叶片35L的前缘36A由盖盘40覆盖。后者可转动支撑在外壳100 的入口 102附近压入密封间隙111内的环110上。盖盘40的前表面41 直接在壁部分107A的表面107附近经过。这种本身公知的盖盘通常出
于稳定性原因使用或者应用于具有小比转速Ilq的泵。
与第一实施方式类似，叶轮圆盘31的后表面33直接处于外壳100 后壁109A的表面109的附近，或者依据一种变型可以在这些表面33、 109之间具有更大的距离，以便为设置在这些表面的一个和/或另 一个优 选径向延伸的肋38 (在表面33上)或39 (在表面109上)留出足够的 空间。
此外，叶轮圆盘31可以具有至少一个孔45。依据该示例，三个或 者六个具有轴线45A的孔45设置在叶片35L与辅助叶片35S之间并相 应确定尺寸。轴线45A以距离R与轴线100A平行。半径R的尺寸优 选地选择为使得其大致处于叶轮圆盘圆周半径的一半与三分之二之间 的距离内。可以确定的是，这些孔45明显改善气体外逸的效果。
不言而喻，可以实现将所述实施方式的特征相互组合的其他优选实 施方式。特别是存在如下可能性，即依据第一和第二实施方式的叶轮ll 和21设有参照图4描述的叶轮30的单个或者所有附加特征，也就是说 设有外环34、孔45、盖盘40,或者设有本领域技术人员公知的其他特 征。
本领域技术人员从前面的说明中很容易得到其他变型和修改，而不 会偏离本发明通过权利要求确定的保护范围。
权利要求
1.一种用于输送含有固体和气体混合物的液体的离心泵，特别是污水泵，包括具有正面液体入口(2；102)和侧面液体出口(3；103)的外壳(1；100)；和处于所述入口和所述出口之间的叶轮室(5A；105A)，在所述叶轮室中设置有可驱动的叶轮，所述叶轮包括带有至少一个叶片的叶轮圆盘，其中所述叶片在外壳的叶轮室内延伸，一方面所述叶片的朝向液体入口的前缘至少部分直接在环绕所述液体入口延伸的外壳壁部分(7A；107A)的内表面(7；107)的附近经过，并且另一方面外缘(17)从所述液体出口旁经过，其特征在于，所述叶轮圆盘向后偏移确定的距离D并且叶片(15；25L；35L)沿轴向扩展了所述距离，从而原来的前叶轮室(5A；105A)被扩大了与前叶轮室通过虚拟的径向平面(T)分开的后叶轮室(5B；105B)以提高气体输送能力，其中所述后叶轮室(5B；105B)具有与距离D相应的体积。
2. 如权利要求l所述的离心泵，其特征在于，所述叶轮圆盘(21; 31)带有至少一个辅助叶片(25S; 35S)。
3. 如权利要求2所述的离心泵，其特征在于，所述辅助叶片(25S; 35S)的平均宽度约为所述叶片(25L; 35L )平均宽度的25%至75%， 优选地为50%。
4. 如权利要求2或3所述的离心泵，其特征在于，所述叶轮(20; 30)具有三个叶片(25L; 35L)和三个辅助叶片(25S; 35S )。
5. 如权利要求l至4中任一项所述的离心泵，其特征在于，所述 叶轮圆盘(11; 21; 31)具有至少一个孔(45)。
6. 如权利要求1至5中任一项所述的离心泵，其特征在于，后外 壳壁(9A; 109A)的朝向所述叶轮圆盘(11; 21; 31)后表面(13; 23; 33)的内表面(9; 109)具有优选地径向延伸的肋(19; 29; 39)。
7. 如权利要求1至6中任一项所述的离心泵，其特征在于，所述 叶轮圃盘(11; 21; 31)的后表面(13; 23; 33)具有优选地弯曲的肋(18; 28; 38)。
8. 如权利要求l至7中任一项所述的离心泵，其特征在于，所述 叶轮圆盘的外围表面(14; 24)以及在后叶轮室(5B; 105B)内延伸 的叶片(15; 25L)和辅助叶片(25S)的部分外缘(17; 27L、 27S) 由外壳(1)的旋转对称外壳表面(8、 8A)包围。
9. 如权利要求8所述的离心泵，其特征在于，所述外壳(1)的包 闺在后叶轮室(5B)内延伸的叶片(15; 25L)和辅助叶片(25)的旋 转对称外壳表面(8A)以圆锥角2y锥形地构成，其中y优选地小于或 者等于20°。
10. 如权利要求2至9中任一项所述的离心泵，其特征在于，所述 叶轮圆盘(31)设置有环绕所述辅助叶片(35S)的环(34)。
11. 如权利要求10所述的离心泵，其特征在于，所述环(34)的外 围表面(34A)由外壳(100)的旋转对称外壳表面(108)包围。
12. 如权利要求10或11所述的离心泵，其特征在于，环(34)的 内表面(34B)以圆锥角2Y锥形地构成，其中Y优选地小于或者等于 20。。
13. 如权利要求1至12中任一项所述的离心泵，其特征在于，所 述叶轮包括前盖盘。
14. 如权利要求2至13中任一项所述的离心泵，其特征在于，所 述辅助叶片(25S; 35S)的前缘(26B; 26C; 36B)垂直于对称轴线(1A; 100A )。
15. 如权利要求2至13中任一项所述的离心泵，其特征在于，所 述辅助叶片(25S; 35S)的前缘(26S; 26C; 36B )相对于对称轴线(1A; 100A)向外或者向内上升，或者具有任何其他的形状。
16. 如权利要求1至15中任一项所述的离心泵，其特征在于，所 述叶片系统(15; 25; 35)的相对靠近地经过所述液体出口 (3; 103)的外缘(17; 27L; 37L)相对于对称轴线(1A; 100A)平行或者倾斜， 或者以其他方式构成。
全文摘要
本发明涉及一种离心泵，特别是一种用于输送含有固体和气体混合物的液体的污水泵，通过轴(60)驱动的叶轮(10；20；30)包括具有至少一个宽叶片(15；25L；35L)的叶轮圆盘(11；21；31)，所述叶轮圆盘朝驱动器方向移动了距离D，从而叶轮室(5A；105A)被扩大了另一个后置的部分(5B；105B)。此外依据一种优选的实施方式，所述叶轮(20；30)包括至少一个辅助叶片(25S；35S)，所述辅助叶片的平均宽度优选地为宽叶片宽度的50％。这种设置特别地提高了泵的气体输送能力。
文档编号F04D29/22GK101208521SQ200580050115
公开日2008年6月25日 申请日期2005年6月16日 优先权日2005年6月16日
发明者哈根·伦格尔, 米歇尔·格里姆, 让-尼古拉斯·法夫雷 申请人:艾格泵业有限公司