用于離心泵的葉輪、離心泵及其使用制造技術

本發明專利技術涉及一種用于離心泵的葉輪（40）、離心泵及其使用。本發明專利技術特別是涉及一種用于離心泵的新的閉式葉輪（40）結構。利用本發明專利技術的葉輪的離心泵適于泵送清潔液體和包含固體的液體，例如漿料和紙或板材工業的纖維懸浮液。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種用于離心栗的葉輪、一種離心栗及其使用。本專利技術特別涉及一種 用于離心栗的新的閉式葉輪結構。利用本專利技術的葉輪的離心栗適于栗送清潔的液體和包含 固體的液體，例如漿料和紙或板材工業的纖維懸浮液。
技術介紹
節能，換言之效率，現今正在變成各種機器和機器元件(包括離心栗和它們的葉 輪)的開發和設計中的一個越來越重要的因素。一直以來已知的事實是，離心栗的葉輪承受 它栗送的流體的功沒有被完全轉換成動能和/或勢能，而是它的一部分被浪費在發生于流 體與旋轉的葉輪和靜止的栗蝸殼或靜止的蝸形殼二者之間的現象中。尤其，這樣的現象包 括流體與葉輪和栗蝸殼二者的表面之間的表面摩擦以及葉輪和蝸形殼之間的各種泄漏流 等。 幾年前歐盟也已考慮到栗送的能源方面，當時他們為設定用于能源相關產品的生 態設計要求建立了框架。在2012年，歐盟委員會已經引入了用于電動機系統中所用的產品 (例如水栗）的實施措施。根據歐盟調研，形成電動機系統的部件的水栗在各種栗送過程中 是基本的，并且存在將這些栗送系統的能量效率改進大約20%至大約30%的總成本效益 的潛力。即使主要的節約能夠通過電機實現，使用高能效的栗也是有助于這種改進的因素 之一。因此，水栗是優先級產品，應當建立針對水栗的生態設計要求。 所以，歐盟已給栗的制造商設定目標，以制造具有作為栗的比轉數的函數的特定 效率的栗。圖1示意性地圖示了相對于比轉數的兩種效率曲線，并且圖2示意性地圖示了 比轉數及其與基本栗構建的關系。圖2實際上教導的是，比轉數越高，栗的容量就越大。換 言之，小尺寸的栗具有較低的比轉數。 比轉數（ns)指通過壓頭（H)、流量（Q)和速度（n)來表征栗的葉輪的形狀的一維 值。比轉數通過使用下式來計算：?壓頭（H)指栗在指定的操作點處產生的以米為單位的水的液壓能的增長， ?轉速(n)指軸的每分鐘轉數， ?流量（Q)指通過栗的流體的體積流率，以及 ?最佳效率點（BEP)指栗的特定操作點，在所述操作點處，所述栗處于利用清潔的冷水 測量的最大液壓栗效率。 還有一個需要指定的變量，即液壓栗效率或僅僅是效率（n)，其是在液體穿過栗 通過期間轉移到所述液體的機械功率和在所述栗的軸處傳送到所述栗的機械輸入功率之 間的比率。 現在返回到圖1，實線曲線A示出了歐盟所要求的效率，并且虛線曲線B示出了一 系列具有半開式葉輪的現今的栗的效率。一系列栗是指具有相同的基本構建但不同的容量 /流量的栗，所述不同的容量/流量被設計成覆蓋客戶的差不多所有栗送需要(鑒于流量)。 值得注意的是，對于栗系列的操作范圍（比轉數）中的大部分而言，半開式葉輪具有遠高于 歐盟要求的效率。但是，在比轉數范圍的低端處，效率曲線B落到歐盟曲線A之下。 因此，看來為了滿足歐盟的要求，必須改進具有低比轉數的栗的效率。由于上文中 已解釋了表面摩擦和泄漏流二者明顯都是栗送效率降低的原因，所以必須更詳細地考慮它 們。 為了栗送純凈的水，使用具有閉式葉輪、具有與工作葉片相對的光滑面的蓋板以 及耐磨環的離心栗也已是慣例。但是，由于離心栗的比轉數與效率相關聯，所以當研究具有 低比轉數的栗時，現在已理解的是，它們因兩個對效率具有相對較高影響的葉輪相關的因 素而具有較低的效率。第一因素是通過耐磨環的相對于總流量而言較高的泄漏流量。并且 第二因素是相對于栗所用的總功率在蓋板的光滑面上浪費的能量。 在開式葉輪的情況下，由于在葉片的側邊緣和蝸形殼的壁之間必須有一定的運行 間隙，所以泄漏流出現在葉輪葉片的相反的側邊緣處，由此要栗送的流體的一部分能夠經 由這樣的間隙從在前的葉片腔傳送到在后的葉片腔。 在半開式葉輪的情況下，上述泄漏流僅出現在葉輪的一側上，因為在另一側(通常 為葉輪的后側)處，工作葉片被附接到葉輪的后蓋板，也稱為轂。但是，在半開式葉輪中還可 以找到另一種類型的泄漏流，這是由于栗送的流體在葉輪的后蓋板的徑向外邊緣處具有這 樣的高壓力，以至于它能夠施力使流體繞過葉輪的周界到達后蓋板和蝸形殼的后壁之間的 葉輪的后側。 在閉式葉輪（即，具有緊固到工作葉片的后側邊緣和前側邊緣的后蓋板和前蓋板 二者的葉輪）的情況下，自然地防止了繞過工作葉片的側邊緣的泄漏流，但繞過蓋板的徑向 外邊緣或徑向外周界的泄漏流是事實。 基于一方面對歐盟要求以及另一方面對具有低比轉數的栗的屬性和構建的進一 步考慮現在已教導，小尺寸的半開式葉輪的效率要改進到如下程度是非常困難的，如果不 是不可能的，即：所述效率將在圖1中所示的歐盟曲線A之上。因此，所述考慮導致在比轉 數范圍的低端處使用閉式葉輪。 在閉式葉輪中，封閉工作葉片的側邊緣不僅產生繞過一個或多個蓋板的一個或多 個徑向外周緣的泄漏流，而且還使一個或多個蓋板的與工作葉片相反的一個或多個面經受 栗送流體的壓力。在蓋板的后側處的壓力分布是拋物線型的，即在葉輪的外周界處處于它 的最高值，當從那里朝向葉輪的軸移動時，壓力逐漸減小。由于后蓋板的整個區域都經受 流體壓力，所以在半開式葉輪和閉式葉輪的情況下，所述壓力都產生朝向栗的入口推葉輪 的軸向推力。因為在半開式葉輪中沒有如在閉式葉輪中所述壓力能夠作用到其前側的前蓋 板，所以所述軸向推力在半開式葉輪中比在閉式葉輪中明顯要大。但是，在兩種葉輪類型 中，都需要使葉輪平衡，使得栗的軸的軸承不會經受過高的軸向負載。此外，在沒有任何措 施的情況下，所述壓力影響軸的密封，并且必須進行限制以便防止密封變差。所述軸向力通 過將栗出葉片布置到蓋板的背面來平衡，其目的在于增加進入蓋板后側的流體的速度，使 得它的壓力降低。因此，所述后栗出葉片作用有點像葉輪的工作葉片。然而，由于它們通常 要小得多，所以它們產生的壓力無法克服工作葉片產生的壓力。替代的是，后栗出葉片僅僅 作用于將那個排出壓力減弱至吸入壓力和排出壓力之間的值。影響在后蓋板的后側處的壓 力的另一項措施是給在軸附近的蓋板提供穿過蓋板延伸的孔，通過這些孔能夠平衡所述壓 力。 在閉式葉輪的前側處，狀況是不同的。因為由于如下事實，即：與工作葉片相反 的前蓋板面的面積比與工作葉片相反的后蓋板面的面積要小得多，沒有理由去試圖降低壓 力，所以無需對抗壓力，這是后栗出葉片的主要任務之一。所述蓋板的正面必須配有使繞過 葉輪的周界到達前蓋板的前側的泄漏流最小化的裝置。在它最壞的情況下，存在通過葉輪 的前蓋板和蝸形殼之間的縫隙從葉輪的壓力側回到葉輪的吸入側的相當大量的再循環泄 漏流。這樣的泄漏流耗費了用于栗送的大量能量，由此葉輪的效率顯著降低。存在兩種可 以控制泄漏流的方式，即通過在葉輪和蝸形殼之間布置密封件，最常稱為耐磨環，或通過在 前蓋板的正面上（即，在與工作葉片相反的面上）布置前栗出葉片。 基本上當作滑環密封件起作用的耐磨環有效地限制試圖循環回到葉輪的吸入側 的排出流體的量。耐磨環為處理清水或偶爾處理輕質固體的應用提供了勝任的解決方案。 但是，由于耐磨環具有一定的操作間隙，所以當所述間隙變得過大時，必須更換耐磨環。靜 止的耐磨環面和旋轉的耐磨環面之間的緊密間隙所產生的流動限制引起非常高的局部速 度，并且因此引起較高的磨損率。如果要栗送的流體包含磨料顆粒，則因為耐磨環經受非常 高的流速，即使當它們由硬質材料制成時或當已考慮到磨損而對它們的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于離心泵的葉輪，所述葉輪（40）具有前蓋板（44）、后蓋板（42）以及所述前蓋板（44）和所述后蓋板（42）之間的一個或多個工作葉片（46），所述前蓋板（44）具有與具有所述工作葉片（46）的面相反的正面，所述后蓋板（42）具有與具有所述工作葉片（46）的面相反的背面，所述前蓋板（44）具有外周界和附接到所述蓋板（44）的正面的多個前泵出葉片（50），所述后蓋板（42）具有附接到所述蓋板（42）的背面的多個后泵出葉片（48），其特征在于，所述前泵出葉片（50）根據下式來定尺寸：，其中，Z為前泵出葉片（50）的數量，l為沿每個前泵出葉片（50）的前沿表面測量的葉片長度，D為所述前蓋板（44）的外直徑。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：M科伊維科，K蒂伊廷恩，S維坦恩，J阿爾羅斯，
申請(專利權)人：蘇爾壽管理有限公司，
類型：發明
國別省市：瑞士;CH