專利名稱：自吸式離心泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種離心泵。更特別地，本發(fā)明涉及一種自吸式離心泵。
背景技術(shù)：
離心泵通過使用旋轉(zhuǎn)葉輪增加流體的壓力進行工作。通常，流體在 旋轉(zhuǎn)軸處或其附近進入泵并通過葉輪加速。然后流體徑向向外流入下游管線。離心泵不是自吸式的，且已經(jīng)開發(fā)出了各種用于提供自吸式離心泵 的機械裝置。最普遍地，自吸式離心泵設(shè)有容納在泵殼中的出料罐，連接該出料 罐以便通過泵送室循環(huán)流體用于實現(xiàn)泵的起動。這些罐最初設(shè)有要泵送 的流體源，且在起動期間，可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動泵輪，以使流體從罐中通過泵 送室循環(huán)，使得泵送室中的氣體夾帶有循環(huán)的流體。在其它設(shè)計中，單獨提供用于起動的附加外部泵。例如，為此可提 供起起動輪作用的液體活塞泵。專利文件EP1505301公開了另一種自吸式離心泵設(shè)計。在該設(shè)計 中，在液體的流動通^各上設(shè)有隔膜，且驅(qū)動該隔膜往復(fù)運動以實現(xiàn)起 動。在泵起動之后，可使用離合器使該隔膜脫開接合。因而需要一種簡單、有效率的、有效的自吸式離心泵設(shè)計。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明，設(shè)有一種自吸式離心泵，它包括配置在泵送室中用于 將流體從泵送室的進口傳送到出口的離心葉輪，配置在葉輪的下游用于 實現(xiàn)起動的隔膜，和用于在起動期間驅(qū)動隔膜往復(fù)運動的驅(qū)動裝置，其 中，隔膜和驅(qū)動裝置配置成在起動引起隔膜的中間位置的改變和隨之帶 來的與驅(qū)動裝置脫開接合之后，葉輪的下游的壓力升高。驅(qū)動裝置驅(qū)動隔膜往復(fù)運動，以提供適合起動的泵送功能。在泵起 動后，葉輪能夠提供泵送功能，由此帶動下游的壓力升高。這種壓力的
升高被用來觸發(fā)驅(qū)動裝置與隔膜脫開接合，從而節(jié)約了能量。為避免產(chǎn)生疑問，在本發(fā)明上下文中的短語"隔膜的中間位置"是指在隔膜如果沒有被驅(qū)動裝置驅(qū)動形成往復(fù)運動時隔膜的位置。在不明顯占用額外空間的情況下可將隔膜和驅(qū)動裝置集成到離心泵中。泵還可包括位于隔膜的上游和下游的單向閥。通過確保流體通過泵 僅可在一個方向上流動，單向閥可確保用于起動的隔膜所提供的泵送功 能是有效的。泵還可包括具有用于驅(qū)動葉輪的輸出軸的馬達。馬達的輸出軸還可 通過驅(qū)動裝置驅(qū)動隔膜。在后面的情形中，馬達的輸出軸可包括分別用 于使葉輪以第一角速度旋轉(zhuǎn)和用于通過驅(qū)動裝置驅(qū)動隔膜以第二角速 度旋轉(zhuǎn)的第一軸部件和第二軸部件。第二角速度可小于第一角速度。該 第一軸和第二軸部件可關(guān)于公共軸是同心的。隔膜可配置在設(shè)置于泵送室的上游的單獨的起動室中。起動室的進 口和出口可通過單向閥確定。在實施例中，隔膜確定了流體流動通路(或通道)的一部分表面， 使得隔膜的往復(fù)運動引起流體流動通路的容積周期性地擴大和收縮。這 樣，起動泵的泵送功能得以實現(xiàn)。驅(qū)動裝置可包括一種用于將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成用于驅(qū)動隔膜的往復(fù) 運動的裝置。在一種配置中，該用于轉(zhuǎn)換的裝置包括凸輪和凸輪隨動 件。凸輪和凸輪隨動件配置成在這樣的情況下失去接觸，即當在起動引 起隔膜的中間位置的改變后葉輪的下游的壓力升高時，由此與驅(qū)動裝置 脫開4妻合。驅(qū)動裝置還可包括在隔膜被驅(qū)動往復(fù)運動時抵著隔膜的彈性件。彈 性件可以是設(shè)置在隔膜的流體流動通路側(cè)面上的拉伸彈簧或設(shè)置在與 該隔膜的流體流動通路側(cè)面的相對側(cè)面上的壓縮彈簧。在一替代的配置中，用于轉(zhuǎn)換的裝置包括曲柄和連接臂，連接臂配 置成將曲柄連接到隔膜上。曲柄和連接臂配置成當在起動引起隔膜的中 間位置的改變后葉輪的下游的壓力升高時，它們脫開接合，從而與驅(qū)動 裝置脫開接合。驅(qū)動裝置還可包括彈性件，該彈性件配置成保持曲柄與連接臂接 合，直到隔膜的中間位置發(fā)生變化限制了連接臂的運動，從而導(dǎo)致脫開 接合。驅(qū)動裝置也可包括在隔膜的中間位置時用于限制連接臂運動的固 定表面。泵可包括一單個隔膜，或可在一圓形載體上安裝多個隔膜，這些隔 膜圍繞載體的中心軸線成圓形設(shè)置。在后一種情況下，驅(qū)動裝置配置成 在起動期間驅(qū)動每個隔膜的往復(fù)運動。


下面將參照附圖，僅通過實例對本發(fā)明的實施例進行詳細說明，其中圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的自吸式離心泵； 圖2詳細示出了圖1中所示的第一種形式的自吸式離心泵的部件； 圖3到圖6詳細示出了圖1中所示的第二種形式的自吸式離心泵的 部件和它們的運4于；以及圖7示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的可選自吸式離心泵。
具體實施方式
本發(fā)明提供了 一種自吸式離心泵，其中用于實現(xiàn)起動的隔膜配置在 離心葉輪(或泵輪)的上游。在起動期間一個驅(qū)動裝置驅(qū)動該隔膜往復(fù) 運動。在起動之后，葉輪提供泵送功能，從而導(dǎo)致下游壓力的升高。這 個壓力變化引起隔膜的中間位置的一個相對應(yīng)的變化，從而導(dǎo)致驅(qū)動裝 置與隔膜脫開接合。圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的泵1的第一實施例。泵1具有泵體 3,該泵體確定出一個流體進口 5和一個流體出口 7。在流體進口 5和流 體出口 7之間確定一個流體流動通路，該流體流動通路包括泵送室9和 起動室11。起動室11配置在泵送室9的下游。泵1還包括一個安裝到泵體3上的馬達13。馬達13是用螺栓(圖 中未示)安裝的，從而可將它移去用以進行替換和/和維修。馬達13設(shè) 有一對同心的輸出軸15、 17。其中內(nèi)部的第一輸出軸15配置成以第一 角速度旋轉(zhuǎn)，而外部的第二輸出軸17配置成以較低的第二角速度旋轉(zhuǎn)。輸出軸15、 17的差動角速度通過一個形成馬達13的一部分的齒輪 機構(gòu)(圖中未示)來實現(xiàn)。用于齒輪機構(gòu)的適合的裝置將是本領(lǐng)域的技 術(shù)人員所熟知的。
第一內(nèi)部驅(qū)動軸15驅(qū)動可旋轉(zhuǎn)地安裝在泵送室9中的離心葉輪 19。葉輪19配置成接收位于它的轉(zhuǎn)動軸處或附近的流體。由于離心力， 葉輪19的旋轉(zhuǎn)帶動流體的加速，這些流體被傳送到葉輪19的周邊處或 其附近。流體的加速引起葉輪19的下游壓力升高，且這提供了基本的 流體泵送功能。圖中并沒有示出葉輪19的合適的形狀，但是它將是本 領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的。應(yīng)當理解的是，泵l是適用于流體的。因而，葉輪19與泵體3形 成能夠阻止流體通過的密封，使得泵送操作得以有效的進行。然而這種 密封不能阻止氣體包括空氣的通過。因而，在可以使用泵l之前，必須 將可能存在于泵1的流動通路中的氣體排出。這個過程稱為起動過程。對于起動功能，圖1所示的泵1設(shè)有可變形的圓形(或環(huán)形)隔膜 21。隔膜21形成起動室11的表面的一部分，如上所述，該隔膜設(shè)置在 泵送室9的下游的流動通路中。泵1還設(shè)有配置在起動室11的進口和 出口處的單向閥23a、 23b,以及連4妾到馬達13的第二外部軸17上的用 于驅(qū)動隔膜21往復(fù)運動的驅(qū)動裝置25。隔膜21是氣體和液體密閉的，且該隔膜被氣體和液體密封到它的 周邊附近的泵體3上。隔膜21的變形導(dǎo)致起動室容積的小的擴張和/或 收縮。單向閥23a、 23b配置成使得氣體和液體僅可在泵送的方向上流 動，即從進口5到出口7。因而，當容積擴大時，氣體或液體通過位于 起動室11的進口處的閥23a被抽入泵送室，而當容積縮小時，氣體或 液體通過位于起動室11的出口處的閥23b從起動室11排出。當驅(qū)動裝置25驅(qū)動隔力莢21往復(fù)運動時，就可以實現(xiàn)泵送效果，該 泵送效果能夠拖動氣體以及液體通過泵1的流動通路。這種泵送效果足 以將幾乎所有的空氣從流動通路排出，從而實現(xiàn)起動功能。一旦泵1起動之后，通過馬達13的第一軸15驅(qū)動的葉輪19能夠 提供流體的泵送功能。因而，從該時間點起，不需要驅(qū)動裝置25繼續(xù) 驅(qū)動隔膜21的往復(fù)運動。而且，這種運動是無效的，并且會導(dǎo)致所泵 送流體的流速不穩(wěn)定。為了避免這些問題，驅(qū)動裝置25包括一個在泵 的起動完成后立即將該驅(qū)動與隔膜21脫開接合的裝置。圖2詳細示出了圖1中所示的第一種形式的驅(qū)動裝置25。在圖2 中，馬達13的第二驅(qū)動軸17垂直于圖紙所在的平面。該驅(qū)動裝置25 如此配置從而將第二驅(qū)動軸17的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成用于驅(qū)動隔膜21的往
復(fù)運動。具體地，驅(qū)動裝置25包括一個裝接到驅(qū)動軸17上的異形凸輪27 和一個定位成用于在凸輪27和隔膜21之間往復(fù)運動的凸輪隨動件29。 驅(qū)動裝置還包括一個配置在泵體3和凸輪隨動件29之間用于保持凸輪 隨動件29和隔膜21之間接觸的壓縮彈簧31 。在使用中，凸輪27隨著第二驅(qū)動軸17旋轉(zhuǎn)，凸輪27通過傳統(tǒng)手 段(或裝置)連接到該第二驅(qū)動軸17上。在起動期間，凸輪隨動件29 在大約凸輪27的每個回轉(zhuǎn)周期的 一 半時間保持與凸輪27滑動接觸，如 該圖中所示。凸輪27的每次回轉(zhuǎn)帶動凸輪隨動件29向下，然后向上位 移，且凸輪27的反復(fù)旋轉(zhuǎn)為凸輪隨動件29提供了往復(fù)運動。凸輪隨動 件29裝接到隔膜21的一個中間部分上，且將該往復(fù)運動傳遞到隔膜， 從而實現(xiàn)起動功能。在泵1起動之后，泵送功能通過葉輪19完成，該泵送功能引起下 游的包括起動室11中的壓力升高。該升高的壓力作用在隔膜21的上表 面上，使得它的中間位置降低。這種降低的結(jié)果是，凸輪隨動件29也 降低到這樣一種程度，即它不再與旋轉(zhuǎn)凸輪27接觸。因此，凸輪隨動 件29的運動停止，且該驅(qū)動與隔膜21脫開接合。通過以這種方式使驅(qū)動脫開接合，由于能量不再用于驅(qū)動隔膜21， 泵1的運行更有效。凸輪27繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，但是這種運動僅消耗很小的能 量。此外，由于起動室11的容積不再變動，泵送流體的流速也可保持 穩(wěn)定。圖3到圖6詳細示出了圖1中所示的第二種形式的驅(qū)動裝置25。在 圖3到6中，馬達13的第二驅(qū)動軸17還是垂直于圖紙所在的平面。驅(qū) 動裝置25如此配置從而將第二驅(qū)動軸17的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成用于驅(qū)動隔 膜21的往復(fù)運動。這些附圖示出了處于其不同運行階段的驅(qū)動裝置 25。驅(qū)動裝置25包括一個其一端裝接到驅(qū)動軸17上的曲柄33和一個 將曲柄33的另一端連接到隔膜21上的弓形連接臂35。連接臂35與曲 柄33相連的這端部以一個叉形部35a終止，該叉形部35a配置成可+>弛 地接納曲柄33的一個突出軸33a。在隔膜21和連接臂35的表面之間還 設(shè)有一個壓縮扭轉(zhuǎn)彈簧37,以便在正常運行期間保持曲柄33和連接臂 35之間的連接。
在使用中，在起動期間，曲柄33和連接臂35的運動是不受限制的， 且它們一起驅(qū)動隔膜21的往復(fù)運動，這將為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。 這種運行方式如圖3中所示。在泵1完成起動之后，葉輪19的泵送功能導(dǎo)致下游的包括起動室 11中的壓力升高。該升高的壓力作用在隔膜21,使得它的中間位置降 低。這種降低的結(jié)果是，連接臂35也降低到這樣一種程度，即它的運 動受到泵體3的表面3a的阻擋。這種配置在圖4中示出。接著，曲柄33的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致連接臂35的脫開接合，如圖5中所 示。曲柄33的進一步旋轉(zhuǎn)推動連接臂35抵靠在拉伸彈簧37上，無法 繼續(xù)。特別地，連接臂35的叉形部35a向下移動與泵體的表面3a接合。 這種配置在圖6中示出。在連接臂35與泵體3的表面3a完全接合之后，它不再與曲柄33 形成接觸。因而，連接臂35的運動停止，該驅(qū)動與隔膜21脫開接合。如前面所述形式的泵，通過這樣的方式使驅(qū)動脫開接合，由于能量 不再用于驅(qū)動隔膜21，泵1的運行更有效。曲柄33繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，但是這 種運動僅消耗很小的能量。此外，由于起動室11的容積不再變動，泵 送流體的流速也可保持穩(wěn)定。圖7示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的泵101的第二實施例。圖7中所示 的泵101與圖1中所示的泵1相似，使用同樣的附圖標記表示相同的部 件。泵101與圖1中所示的泵1的不同之處在于，驅(qū)動裝置25設(shè)置在 起動室ll內(nèi)，該起動室11具有不同的形狀。無論在哪個方面，包括該 驅(qū)動裝置25運行的泵101的運行都與上面所述的泵的運行相同。上面已經(jīng)對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了說明。然而，對于本領(lǐng)域的 技術(shù)人員是很明顯的，即可以在不偏離權(quán)利要求中所確定的本發(fā)明的范 圍的情況下對這些實施例進行各種修改和變型。
權(quán)利要求
1、一種自吸式離心泵，它包括配置在泵送室中用于將流體從所述泵送室的進口傳送到出口的離心葉輪，配置在所述葉輪的下游用于實現(xiàn)起動的隔膜，和用于在起動期間驅(qū)動所述隔膜往復(fù)運動的驅(qū)動裝置，其中，所述隔膜和所述驅(qū)動裝置如此配置從而在起動引起所述隔膜的中間位置的改變和隨之帶來的所述驅(qū)動裝置的脫開接合之后，所述葉輪的下游的壓力升高。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵，其特征在于，其還包括位于所述隔月莫的上游和下游的單向閥。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的泵，其特征在于，其還包括具有用 于驅(qū)動所述葉輪的輸出軸的馬達。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的泵，其特征在于，所述馬達的所述輸出 軸還用于通過所述驅(qū)動裝置驅(qū)動所述隔膜。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的泵，其特征在于，所述馬達的所述輸出 軸包括分別用于使所述葉輪以第一角速度旋轉(zhuǎn)和用于通過所述驅(qū)動裝 置驅(qū)動所述隔膜以第二角速度旋轉(zhuǎn)的第一軸部件和第二軸部件，其中， 所述第二角速度小于所述第一角速度。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的泵，其特征在于，所述第一軸部件和第 二軸部件關(guān)于 一公共軸是同中心的。
7、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的泵，其特征在于，所述隔膜 配置在位于所述泵送室的上游的起動室中。
8、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的泵，其特征在于，所述隔膜 確定流體流動通路的一部分表面，使得所述隔膜的往復(fù)運動引起所述流 體流動通路的容積周期性地擴大和收縮。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的泵，其特征在于，所述驅(qū)動裝置可包括 用于將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成用于驅(qū)動所述隔膜的往復(fù)運動的裝置。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的泵，其特征在于，所述用于轉(zhuǎn)換的裝置 包括凸輪和凸輪隨動件，其中，當在起動引起所述隔膜的中間位置的改 變后所述葉輪的下游的壓力升高時，所述凸輪和所述凸輪隨動件失去接 觸。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的泵，其特征在于，所述驅(qū)動裝置還包 括在所述隔膜被驅(qū)動往復(fù)運動時抵著所述隔膜的彈性件。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的泵，其特征在于，所述彈性件是設(shè)置 在所述隔膜的所述流體流動通路側(cè)面上的拉伸彈簧。
13、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的泵，其特征在于，所述彈性件是設(shè)置.在與所述隔膜的所述流體流動通路側(cè)面的相對側(cè)面上的壓縮彈簧。
14、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的泵，其特征在于，所述用于轉(zhuǎn)換的裝置 包括曲柄和連接臂，所述連接臂配置成用于將所述曲柄連接到所述隔 膜，其中，所述曲柄和所述連接臂配置成當在起動引起所述隔膜的中間 位置的改變后所述葉輪的下游的壓力升高時脫開接合。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的泵，其特征在于，所述驅(qū)動裝置還包 括彈性件，所述彈性件配置成保持所述曲柄與所述連接臂的接合，直到 所述隔膜的中間位置發(fā)生變化限制了所述連接臂的運動，從而導(dǎo)致脫開 接合。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的泵，其特征在于，所述驅(qū)動裝置還包 括在所述隔膜的中間位置時用于限制所述連接臂的運動的固定表面。
17、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的泵，其特征在于，其包括多 個安裝在載體上的隔膜，其中，在起動期間所述驅(qū)動裝置配置成驅(qū)動每 個所述隔膜的往復(fù)運動。
全文摘要
一種自吸式離心泵，它包括配置在泵送室中用于將流體從泵送室的進口傳送到出口的離心葉輪，配置在葉輪的下游用于實現(xiàn)起動的隔膜，和用于在起動期間驅(qū)動隔膜往復(fù)運動的驅(qū)動裝置。隔膜和驅(qū)動裝置如此配置從而在起動引起隔膜中間位置的改變和隨之帶來的驅(qū)動裝置的脫開接合之后，葉輪的下游的壓力升高。
文檔編號F04D9/00GK101162020SQ20071018077
公開日2008年4月16日 申請日期2007年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月12日
發(fā)明者S·科克斯 申請人:Itt制造企業(yè)公司