САМООЧИЩАЮЩАЯСЯ ЗАКРЫВАЮЩАЯ ПЛИТА В НАСОСЕ С РАДИАЛЬНЫМ ПОТОКОМ
SELF-CLEANING CLOSING BOARD IN RADIAL-FLOW PUMP

Изобретение касается закрывающей плиты для насоса с лопастным центробежным колесом, собственно насоса с лопастным центробежным колесом, включающего в себя подобного рода закрывающую плиту, а также способа для очистки насоса с лопастным центробежным колесом, включающего в себя подобного рода закрывающую плиту.
Публикация СН 662864 раскрывает насос с лопастным центробежным колесом, причем лопастное центробежное колесо установлено с возможностью вращения на оси вращения. Насос с лопастным центробежным колесом в области соединения между лопастным центробежным колесом и осью вращения имеет полое пространство. Этот оправдавший себя на практике вариант осуществления насоса с лопастным центробежным колесом имеет тот недостаток, что внутри полого пространства могут откладываться и скапливаться загрязнения. Это имеет своим следствием повышенный износ и/или увеличенные затраты на обслуживание.
Задача настоящего изобретения состоит в создании насоса с лопастным центробежным колесом, а также в предложении способа для очистки насоса с лопастным центробежным колесом, который в отношении скапливания загрязнений имеет предпочтительные свойства.
Эта задача решается с помощью закрывающей плиты для насоса с лопастным центробежным колесом, имеющей признаки пункта 1 формулы изобретения. Зависимые п.2-9 формулы изобретения относятся к другим предпочтительным вариантам осуществления. Эта задача также решается с помощью насоса с лопастным центробежным колесом, имеющего признаки п.10 формулы изобретения. Пункты 11 и 12 формулы изобретения относятся к другим предпочтительным вариантам осуществления. Далее, указанная задача решается с помощью способа самоочистки насоса с лопастным центробежным колесом, имеющего признаки п.13 формулы изобретения. Пункт 14 формулы изобретения касается следующего предпочтительного этапа способа.
Указанная задача решается, в частности, посредством закрывающей плиты для насоса с лопастным центробежным колесом, причем закрывающая плита имеет переднюю сторону и заднюю сторону, и причем передняя сторона включает в себя проходящую предпочтительным образом в форме усеченного конуса частичную поверхность, форма которой выполнена подогнанной к задней стороне лопастного центробежного колеса, причем эта частичная поверхность в своем центре имеет центральное отверстие, причем центральное отверстие проходит в направлении оси, и причем закрывающая плита имеет по меньшей мере один проем, который расположен в области частичной поверхности и дистанцирован от центрального отверстия, и причем проем образует проводящее текучую среду соединение между передней стороной и задней стороной закрывающей плиты.
Насос с лопастным центробежным колесом, имеющий соответствующую изобретению закрывающую плиту, имеет то преимущество, что во время работы насоса образуется частичный поток, который течет от передней стороны к задней стороне закрывающей плиты и после этого течет вдоль центрального отверстия закрывающей плиты вновь к передней стороне закрывающей плиты, так что образуется очищающий поток, который в состоянии транспортировать возможно находящиеся в полом пространстве позади закрывающей плиты или отложившиеся загрязнения, по меньшей мере, частично вновь к передней стороне закрывающей плиты, так что эти загрязнения могут удаляться посредством главного потока насоса с лопастным центробежным колесом.
Соответствующий изобретению насос с лопастным центробежным колесом включает в себя установленное с возможностью вращения лопастное центробежное колесо, а также расположенную непосредственно рядом с лопастным центробежным колесом закрывающую плиту с центральным отверстием, причем ступица или приводной вал лопастного центробежного колеса предпочтительным образом проходит через центральное отверстие. Между центральным отверстием и ступицей, соответственно приводным валом, образован направляющий текучую среду зазор. Вращение лопастного центробежного колеса осуществляется в направлении вращения так, что текучая среда транспортируется вдоль главного потока, что имеет своим следствием протекание частичного потока текучей среды через дистанцированный относительно центрального отверстия проем к задней стороне закрывающей плиты, и что этот частичный поток после этого через направляющий текучую среду зазор вновь течет к главному потоку вследствие разницы давлений, имеющейся между проемом и направляющим текучую среду зазором. Этот частичный поток образует очищающий поток частичной среды, который протекает сквозь, в частности, расположенное на задней стороне пространство закрывающей плиты и возможно имеющиеся в нем загрязнения подают в главный поток.
Закрывающая плита проходит на обращенной к лопастному центробежному колесу стороне, соответственно обращенной к лопастному центробежному колесу частичной поверхности предпочтительно в соответствии с формой задней стороны лопастного центробежного колеса, так что частичная поверхность предпочтительным образом проходит в форме усеченного конуса или плоско, причем частичная поверхность также могла бы иметь другую форму (конфигурацию), например, изогнутую или многогранную форму.
Далее изобретение подробнее описывается посредством примеров осуществления.
Используемые для пояснения этих примеров осуществления чертежи представляют:
Фиг.1 - известный из уровня техники насос с лопастным центробежным колесом;
Фиг.2 - частичный вид насоса с лопастным центробежным колесом с одним примером осуществления закрывающего диска, в продольном сечении;
Фиг.3-5 - по-разному проходящие проемы;
Фиг.6 - вид сверху закрывающего диска;
Фиг.7 - перспективный вид представленного на фиг.6 закрывающего диска;
Фиг.8 - разрез закрывающего диска согласно фиг.6 по линии А-А;
Фиг.9 - разрез одного другого примера осуществления закрывающего диска;
Фиг.10, 11 - схематичный разрез двух других примеров осуществления закрывающих дисков;
Фиг.12 - вид сверху одного другого примера осуществления закрывающего диска.
Принципиально, на чертежах одинаковые части снабжены одинаковыми ссылочными позициями.
Фиг.1 показывает известный из уровня техники, раскрытый в публикации CH 662864, вариант осуществления насоса с лопастным центробежным колесом. Фиг.1 показывает аксиальный разрез этого насоса с лопастным центробежным колесом, включающего в себя лопастное центробежное колесо со ступицей 21 и собственно лопастным центробежным колесом 25, включающим в себя приводной вал 33, который жестко соединен со ступицей 21, а также включающего в себя расположенную позади лопастного центробежного колеса 25 заднюю стенку 23 корпуса, а также охватывающую лопастное центробежное колесо 25 в радиальном направлении внешнюю стенку 3 корпуса. В задней стенке 23 корпуса вблизи приводного вала 23 предусмотрено выпускное отверстие 36 с тем, чтобы могли выходить газы, которые несет в себе транспортируемая среда и которые выделяются к центру вращения рабочего колеса и посредством зазора, расположенного со стороны нагнетания рабочего колеса, между ступицей 21 рабочего колеса и задней стенкой 23 корпуса попадают во внутреннее пространство 37. Зазор между ступицей 21 рабочего колеса и задней стенкой 23 корпуса образован в виде лабиринтного уплотнения, причем как со стороны ступицы, так и со стороны задней стенки корпуса лабиринтная структура прервана поперечным пазом 38 для того, чтобы возникало собственно очищающее действие и никакие совместно транспортируемые твердые вещества не попадали во внутреннее пространство 37 и во выпускное отверстие 36.
Однако показывается, что несмотря на эти мероприятия загрязнения могут поступать во внутреннее пространство 37, причем эти загрязнения могут осаждаться и накапливаться во внутреннем пространстве 37, так что через определенные промежутки времени требуется очистка насоса с лопастным центробежным колесом.
Фиг.2 показывает в продольном разрезе пример осуществления соответствующего изобретению насоса 1 с лопастным центробежным колесом. Насос 1 с лопастным центробежным колесом включает в себя корпус 3 насоса с впускным отверстием 3а, соответственно приточным отверстием 3а, выпуском 3b, а также внутренним пространством 3с корпуса, и далее включает в себя ступицу 21, которая соединена с представленным только схематически и в заштрихованном виде лопастным центробежным колесом 25 и которая установлена с возможностью вращения через выполненный с возможностью вращения вокруг оси А приводной вал 33. Соединение между приводным валом 33 и ступицей 21 представлено только схематично. Лопастное центробежное колесо 25, а также ступица 21 также могли бы быть выполнены в виде единственной, цельной части, как показано на фиг.1. Кроме того, в представленном примере осуществления насос 1 с лопастным центробежным колесом включает в себя конусообразный внутренний корпус 4 с впускным отверстием 4а, а также дистанцирующее (распорное) кольцо 5. Кроме того, насос 1 с лопастным центробежным колесом включает в себя заднюю стенку 23 корпуса с выпускным отверстием 36, а также уплотнение 6. Выпускное отверстие 36 служит для целей технического обслуживания и в процессе эксплуатации насоса 1 с лопастным центробежным колесом обычным образом закрыто снаружи заглушкой. Во время вращения лопастного центробежного колеса 25 создается главный поток F, который через впускное отверстие 3а направляется к выпуску 3b. Перекачиваемый (транспортируемый) главный поток F включает в себя текучую среду, предпочтительно воду и возможно газы, например водяной пар, причем насос 1 с лопастным центробежным колесом в случае одного предпочтительного целевого использования применяется для транспортировки загрязненной воды, так что главный поток F также может включать в себя твердые вещества, например, фекалии, песок, мелкий щебень, текстильные элементы, волокна, полимерные части и так далее.
Кроме того, насос 1 с лопастным центробежным колесом включает в себя закрывающую плиту 2, которая в направлении прохождения оси А расположена непосредственно позади ступицы 21, соответственно, лопастного центробежного колеса 25. Закрывающая плита 2 имеет переднюю сторону 2h и заднюю сторону 2i, причем передняя сторона 2h в представленном примере осуществления включает в себя проходящую по существу в виде усеченного конуса частичную поверхность 2к, форма которой выполнена подогнанной к задней стороне лопастного центробежного колеса 25, причем частичная поверхность 2к в своем центре имеет центральное отверстие 2g, причем центральное отверстие 2g проходит параллельно в направлении оси А. Ступица 21 проходит через центральное отверстие 2g, так что между центральным отверстием 2g и ступицей 21 образуется проходящий в направлении оси А зазор. Кроме того, ступица 21 имеет выступ (вылет), который частично перекрывает частичную поверхность 2к, так что между ступицей 21 и частичной поверхностью 2к образуется проходящий поперек оси А зазор 2е. Закрывающая плита 2 имеет, по меньшей мере, один проем 2а, который расположен в области частичной поверхности 2к на расстоянии от центрального отверстия 2g, причем проем 2а образует проводящее текучую среду соединение между передней стороной 2h и задней стороной 2i закрывающей плиты 2. Во время работы насоса, соответственно, во время вращения лопастного центробежного колеса 25 в направлении R вращения текучая среда в области проема 2а имеет более высокое давление, чем в области центрального отверстия 2g, вследствие чего создается частичный поток F1 за счет того, что часть главного потока F в качестве частичного потока F1 течет через отверстие 2а к задней стороне 2i закрывающей плиты 2 и затем через зазор 2b и в данном случае через зазор 2е вновь течет в главный поток F. Этот частичный поток F1 способствует тому, что загрязнения, которые находятся во внутреннем пространстве 37, транспортируются прочь из него и подаются в главный поток F.
Ступица 21 могла бы быть также выполнена без выступа, так что не образуется никакого поперечно проходящего зазора 2е. Ступица 21 также могла бы быть дистанцирована относительно частичной поверхности 2к таким образом, что не образуется никакого поперечно проходящего зазора 2е. Далее, приводной вал 33 мог бы быть также вытянут вперед, так что образуется зазор 2b, по меньшей мере, частично или исключительно между закрывающей плитой 2 и приводным валом 33.
Закрывающая плита 2 имеет ориентированную к приточному отверстию 3а насоса переднюю сторону 2h, и причем передняя сторона 2h предпочтительным образом включает в себя частичную поверхность 2к, форма которой подогнана к задней стороне 25а лопастного центробежного колеса 25 таким образом, что между передней стороной 2h закрывающей плиты 2 и задней стороной 25а лопастного центробежного колеса 25 образован зазор 2е максимум до 3 мм, предпочтительным образом зазор 2е в диапазоне между 0,5 и 2 мм.
Закрывающая плита 2 имеет, по меньшей мере, один проем 2а, а предпочтительным образом, по меньшей мере, два проема 2а. Предпочтительным образом проемы 2а расположены в частичной поверхности 2к симметрично относительно оси А. Проемы 2а могут быть выполнены с многочисленными возможностями. Представленный на фиг.2 внизу проем 2а представлен на фиг.3 в увеличенном виде. На передней стороне 2h закрывающей плиты 2 течет поток F2. Отверстие 2 включает в себя входное отверстие 2l, поперечное сечение которого образует входную площадь 2m. Частичный поток F1 течет через проем 2а к задней стороне 2i закрывающей плиты 2. Частичный поток F1 при втекании в проем 2а отклоняется, что имеет своим преимущество то, что находящиеся в потоке F2 твердые вещества могут с затруднениями проникать в проем 2а. Вследствие этого частичный поток F1, по меньшей мере, частично очищается от твердых веществ, так как твердые вещества, по меньшей мере, частично остаются в потоке F2 и несутся им дальше.
Фиг.4 показывает другой пример осуществления проема 2а. В отличие от представленного на фиг.3 варианта осуществления представленный на фиг.4 проем 2а расположен проходящим образом так, что частичный поток F1 отклоняется относительно возникающего у передней стороны 2h закрывающей плиты 2 потока F2 так, что он претерпевает частичный разворот потока. Проходящий таким образом проем 2а имеет то преимущество, что твердые вещества могут менее хорошо попадать через проем 2а к задней стороне 2i закрывающей плиты 2.
Представленный на фиг.2 вверху проем 2а представлен на фиг.5 в увеличенном виде. На передней стороне 2h закрывающей плиты 2 расположено углубление 2с, которое оканчивается в проеме 2а, причем проем 2а образует входное отверстие 2l с входной площадью 2m, так что входное отверстие 2l расположено в углублении 2с. Входное отверстие 2l, соответственно входная площадь 2m может быть расположено различным образом, но предпочтительно как представлено на фиг.5 так, что частичный поток F1 отклоняется и относительно возникающего на передней стороне 2h закрывающей плиты 2 потока F2 претерпевает, по меньшей мере, частичный разворот потока. Расположенное таким образом входное отверстие 2l имеет то преимущество, что твердые вещества могут менее хорошо попадать через проем 2а к задней стороне 2i закрывающей плиты 2. Как представлено на фиг.5, входная площадь 2m в одном предпочтительном варианте осуществления расположена так, что она проходит параллельно или по существу параллельно оси А. На фиг.5 ось А сама по себе не представлена, однако показано направление прохождения оси А. Как представлено на фиг.5, входная площадь 2m в одном предпочтительно варианте осуществления расположена так, что она проходит перпендикулярно, или по существу перпендикулярно, оси R вращения приводного вала 33, причем входная площадь 2m расположена так, что обращена к оси R вращения.
Фиг.6, 7 и 8 показывают пример осуществления закрывающей плиты 2 на виде сверху, на виде в перспективе и в разрезе вдоль линии В-В разреза. В одном предпочтительном выполнении углубление 2с, как представлено на фиг.6 и 7, по меньшей мере, частично может быть образовано проходящей по существу перпендикулярно или перпендикулярно оси А проточкой. Фиг.6 показывает прохождение оси А, а также предпочтительно направления R вращения. Таким образом, из фиг.6 видно, что входная площадь 2m проходит параллельно оси А и перпендикулярно направлению R вращения. Фиг.8 показывает в разрезе закрывающую плиту 2 с передней стороной 2h, задней стороной 2i и центральным отверстием 2g. В проходящей в форме усеченного конуса или по существу в форме усеченного конуса частичной поверхности 2к расположены проемы 2а, причем проемы 2а всегда расположены с дистанцией от центрального отверстия 2g. Проемы 2а также как показано на фиг.3, могли бы проходить перпендикулярно или по существу перпендикулярно относительно частичной поверхности 2к, или, как представлено на фиг.4, могли бы проходить поперечно относительно частичной поверхности 2к.
В одном предпочтительном варианте осуществления закрывающая плита 2, как представлено на фиг.6-8, имеет проходящее в окружном направлении углубление, в частности, спирально проходящее углубление 2d, которое, предпочтительным образом начинаясь в области центрального отверстия 2g, проходит вдоль частичной поверхности 2h наружу. Предпочтительным образом углубление 2d, как представлено на фиг.6, проходит в направлении R вращения спиралеобразно изнутри наружу. Это выполнение имеет то преимущество, что загрязнение, которое с помощью частичного потока F1 транспортируется через центральное отверстие 2g, соответственно, зазор 2b к передней стороне 2h закрывающей плиты 2, транспортируется вдоль углубления 2d к периферии частичной поверхности 2к. Кроме того, вращаемая над частичной поверхностью 2к в направлении R вращения ступица, соответственно, вращаемое в направлении R вращения лопастное центробежное колесо 25, помогает перемещать находящиеся в углублении 2d или у частичной поверхности 2к загрязнения в направлении R вращения и транспортировать относительно частичной поверхности 2к наружу до тех пор, пока загрязнения не попадут в главный поток F и не будут захвачены и унесены им прочь. Таким образом, особенно предпочтительным является расположение проема 2а, как представлено на фиг.6-8. В частности, из фиг.6 видно, что загрязнения перемещаются по существу в направлении R вращения, причем проем 2а расположен в углублении 2с, а входная площадь 2m ориентирована с обращением в направлении R вращения, так что загрязнения, даже если они текут через углубление 2с, ввиду гидравлических условий и направления движения загрязнений почти или вообще не протекают через проем 2а, а подаются к главному потоку F.
Кроме того, закрывающая плита 2, как представлено на фиг.7 и 8, может иметь проходящие вдоль краевой области углубления 2f, которые предусмотрены, в частности, для приема уплотнительных колец круглого поперечного сечения и тем самым для уплотнения.
Фиг.9 показывает в разрезе один другой пример осуществления закрывающей плиты 2, которая однако в отличие от представленного на фиг.8 разреза имеет плоско проходящую частичную поверхность 2к. В остальном закрывающая плита 2 выполнена аналогично представленному на фиг.8 варианту осуществления за счет того, что закрывающая плита 2 согласно фиг.9 также имеет углубление 2с, которое оканчивается в отверстии 2а. Поскольку спиралеобразное углубление 2d отсутствует, то фиг.6 раскрывает вид сверху представленной на фиг.9 закрывающей плиты 2. Однако представленная на фиг.9 закрывающая плита 2 также могла бы иметь спиралеобразно проходящее углубление 2d, так что вид сверху на такой вариант осуществления выглядел бы так, как представлено на фиг.6. Кроме того, представленная на фиг.9 закрывающая плита 2 имеет центральное отверстие 2g, а также переднюю сторону 2h и заднюю сторону 2i. Передняя сторона 2h, соответственно, частичная поверхность 2к может проходить многими возможными вариантами, как, например, изогнуто, как представлено на фиг.10 схематично в разрезе, или многогранно, как представлено на фиг.11 схематично в разрезе. В самом предпочтительном варианте осуществления частичная поверхность проходит в форме усеченного конуса, как представлено на фиг.8.
В одном предпочтительном выполнении закрывающая плита 2 выполнена в виде полученной литьем детали, причем углубление 2с и предпочтительным образом также проем 2а, соответственно, впускное отверстие 2l уже образуют часть еще не обработанной полученной литьем детали. Для изготовления закрывающей плиты 2 в таком случае, по существу, еще требуется обработать переднюю сторону 2h, в частности, посредством снимающей стружку обработки. Закрывающая плита 2, изготовленная из выполненной таким образом полученной литьем детали, имеет то преимущество, что при изготовлении не получается никаких дополнительных расходов или только очень незначительные дополнительные расходы, так как снимающая стружку обработка закрывающей плиты 2 и так является необходимой. Представленная на фиг.6-8 закрывающая плита 2, включающая в себя два углубления 2с с проемами 2а, может таким образом изготавливаться с пренебрежительно малыми дополнительными затратами по сравнению с закрывающей плитой 2 без проемов 2а.
Соответствующий изобретению способ позволяет самоочистку насоса 1 с лопастным центробежным колесом. При этом насос 1 с лопастным центробежным колесом имеет установленное с возможностью вращения лопастное центробежное колесо 25, а также расположенную непосредственно рядом, соответственно, позади лопастного центробежного колеса 25 закрывающую плиту 2 с центральным отверстием 2g, причем ступица 21 лопастного центробежного колеса 25 или устанавливающая в опорах лопастное центробежное колесо 25 ось 33 проходит через центральное отверстие 2g, так что между центральным отверстием 2g и ступицей 21 или осью 33 образуется направляющий текучую среду зазор 2b. Когда лопастное центробежное колесо 25 вращается в направлении R вращения и вследствие этого текучая среда транспортируется вдоль главного потока F, то частичный поток F1 текучей среды течет через дистанцированный относительно центрального отверстия 2g проем 2а к задней стороне 2i закрывающей плиты 2, а затем этот частичный поток F1 течет через зазор 2b вновь к главному потоку F, вследствие имеющейся между проемом 2а и зазором 2b разницы давлений. Этот частичный поток F1 транспортирует возможно находящиеся в пространстве позади закрывающей плиты 2 загрязнения вновь к главному потоку F. Предпочтительным образом закрывающая плита 2 на своей передней стороне 2h на ее поверхности 2к имеет спиралеобразно проходящее углубление 2d, причем спиралеобразно проходящее углубление 2d проходит в направлении R вращения изнутри наружу, так что выходящий из зазора 2b частичный поток F1 и в данном случае находящиеся в нем загрязнения направляются через спиралеобразно проходящее углубление 2d к главному потоку F.
В представленных примерах осуществления закрывающая плита 2, а также задняя стенка 23 корпуса всегда представлены в качестве отдельных частей. Закрывающая плита 2, а также задняя стенка 23 корпуса также могли бы быть выполнены за одно целое, например, за счет их изготовления из одной цельной части, например, из полученной литьем детали. Такая единственная полученная литьем деталь, включающая в себя как закрывающую плиту 2, так и заднюю стенку 23 корпуса, имеет то преимущество, что она может быть экономично изготовлена, и что между закрывающей плитой 2 и задней стенкой 23 корпуса больше не требуется предусматривать уплотнение. Это позволяет получить подвергаемый особенно редкому техническому обслуживанию вариант осуществления.
Фиг.12 показывает на виде сверху один другой пример осуществления уже представленной на фиг.6 закрывающей плиты 2. Отверстие 2а, соответственно, входная площадь 2m проходит, в свою очередь, параллельно оси А, причем отверстие 2а, соответственно, входная площадь 2m, в отличие от фиг.6, проходит относительно радиально проходящей через ось А прямой L с наклоном под углом α, причем угол α предпочтительным образом имеет значение в диапазоне ±60 градусов.
Закрывающая плита 2 также могла бы состоять из одного металлического листа.