專利名稱：用于離心皮托管泵的磨損環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及皮托管(pitoUube)類型的離心泵，特別涉及提供一 種用于在旋轉(zhuǎn)機(jī)匣由于處理磨蝕流體而受損時(shí)能夠更便宜和更方便地 修復(fù)泵的旋轉(zhuǎn)機(jī)匣的裝置。
背景技術(shù)：
皮托管泵是離心類型的泵，它大致包括泵外殼，該泵外殼形成用 于旋轉(zhuǎn)組件的殼體，該旋轉(zhuǎn)組件環(huán)繞靜止皮托管。旋轉(zhuǎn)組件還包括旋 轉(zhuǎn)機(jī)匣和轉(zhuǎn)子蓋，它們一起用于封閉皮托管。旋轉(zhuǎn)組件以非常高的速 度旋轉(zhuǎn)，且當(dāng)流體進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)組件時(shí)，它被引向旋轉(zhuǎn)機(jī)匣的內(nèi)周 壁。靜止的皮托管有開口或進(jìn)口，該開口或進(jìn)口定位得非常接近旋轉(zhuǎn) 機(jī)匣的內(nèi)周壁。在旋轉(zhuǎn)機(jī)匣中高速運(yùn)動(dòng)的流體遇到皮托管的進(jìn)口，并 通過皮托管泵送至泵的外部。皮托管泵并不能很好地處理包含磨蝕固體的流體。皮托管泵具有 在泵中旋轉(zhuǎn)的、相對(duì)高速的流體，速度幾乎與泵的旋轉(zhuǎn)機(jī)匣相同。因 此， 一些高速流體進(jìn)入皮托管的進(jìn)口， 一些經(jīng)過靜止的皮托管。當(dāng)處 理的流體包含磨蝕固體時(shí)，該固體將與皮托管的表面接觸，并將使它 消蝕掉。磨蝕固體還有使得進(jìn)口附近的皮托管區(qū)域偏斜的趨勢(shì)，并在 緊鄰皮托管進(jìn)口處消蝕旋轉(zhuǎn)機(jī)匣的內(nèi)壁。已經(jīng)進(jìn)行了很多嘗試來(lái)提高皮托管和旋轉(zhuǎn)機(jī)匣的抗磨蝕質(zhì)量。例 如，將皮托管制造得具有在管進(jìn)口處的硬金屬或陶瓷插入件，如美國(guó) 專利5997243中所述。皮托管也制造得在表面上有硬金屬涂層和金剛 石涂層。旋轉(zhuǎn)機(jī)匣也制造成有多種不同材料涂層，例如硬金屬涂層、
陶瓷涂層和尿烷涂層。所有這些變化和涂層都用于延長(zhǎng)部件的壽命， 但它們最終將失效。早期用于修理磨損的旋轉(zhuǎn)機(jī)匣的努力也失敗了。通過例如焊接的 方式來(lái)修理旋轉(zhuǎn)機(jī)匣的磨損區(qū)域并不成功。焊接的熱量將減輕部件中 的內(nèi)部鑄造應(yīng)力，且旋轉(zhuǎn)機(jī)匣的側(cè)邊向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，因此損壞在旋轉(zhuǎn)機(jī)匣 和轉(zhuǎn)子蓋之間的對(duì)齊配合。該配合對(duì)于泵的工作很關(guān)鍵，否則泵的振 動(dòng)將超過可接受的極限。已經(jīng)試圖用耐磨蝕涂層來(lái)涂覆旋轉(zhuǎn)機(jī)匣的磨損區(qū)域，但是由于涂 覆處理需要熱量而產(chǎn)生相同的不利效果。甚至在旋轉(zhuǎn)機(jī)匣中加工一槽 以便使它填充尿烷都將解除部件中的內(nèi)部應(yīng)力，并損壞對(duì)齊配合。涂層很難保持在旋轉(zhuǎn)機(jī)匣上，因?yàn)樵诠ぷ鲿r(shí)該機(jī)匣進(jìn)行膨脹和收縮。當(dāng)旋轉(zhuǎn)組件從零轉(zhuǎn)每分鐘(RPM )加速至工作速度(高到 6750RPM)時(shí)，旋轉(zhuǎn)機(jī)匣的外徑由于作用在它上面的離心力而膨脹千 分之幾英寸。當(dāng)旋轉(zhuǎn)機(jī)匣腔室中的內(nèi)部壓力在泵的工作過程中變化時(shí)， 旋轉(zhuǎn)機(jī)匣也沿軸向方向膨脹和收縮。這些表面在泵工作過程中的持續(xù) 膨脹和收縮將使得硬涂層受到過大應(yīng)力，并破壞在涂層和旋轉(zhuǎn)機(jī)匣表 面之間的機(jī)械粘接。然后，涂層開始從旋轉(zhuǎn)機(jī)匣的內(nèi)壁上剝落，通常 在該過程中損壞皮托管。因此，本領(lǐng)域希望提供一種用于進(jìn)行離心泵的旋轉(zhuǎn)組件內(nèi)部修復(fù) 的裝置，該裝置相對(duì)容易、更便宜，且能夠現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)，從而限制泵必 須離線以便修復(fù)的時(shí)間。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明，皮托管泵的旋轉(zhuǎn)組件構(gòu)成得用于接收可更換的磨損 環(huán)，該磨損環(huán)位于旋轉(zhuǎn)組件中，并在部件最容易由于泵送磨蝕流體而 磨損的位置處。當(dāng)初始的磨損環(huán)變得磨損或損壞時(shí)，從旋轉(zhuǎn)組件上拆 卸它，例如通過簡(jiǎn)單地磨掉少量點(diǎn)焊，這些點(diǎn)焊將該磨損環(huán)固定在旋 轉(zhuǎn)組件上，然后，將它從旋轉(zhuǎn)組件的預(yù)先形成的槽鑄件中取出，該槽 鑄件的尺寸可接收磨損環(huán)。然后，將新的磨損環(huán)置于槽中，并固定就 位。 盡管磨損環(huán)的概念簡(jiǎn)單，但是在本發(fā)明中必須解決和克服一些障 礙，即怎樣將磨損環(huán)插入旋轉(zhuǎn)組件中的槽內(nèi)，保證它完全置于槽的底 部，從而使它在泵的操作過程中不會(huì)運(yùn)動(dòng)，防止它相對(duì)于旋轉(zhuǎn)組件旋 轉(zhuǎn)，使它在工作過程中保持在槽中，能夠?qū)⑺鼜牟壑腥〕龊腿缓笥眯?的磨損環(huán)更換它，且不會(huì)影響旋轉(zhuǎn)組件的平衡。要克服的最大障礙是怎樣在不影響泵的旋轉(zhuǎn)組件的平衡的情況下更換磨損環(huán)。旋轉(zhuǎn)組件(即旋轉(zhuǎn)機(jī)匣和轉(zhuǎn)子蓋)的重量為大約150磅， 將它動(dòng)態(tài)平衡為在1000rpm時(shí)0.15英寸盎司。這是非常精確的平衡， 且獲得該平衡非常昂貴。在泵的使用壽命中，需要這種級(jí)別的平衡來(lái) 使得振動(dòng)水平保持在可接收的極限內(nèi)。在皮托管泵中，平衡和振動(dòng)直 接相關(guān)。旋轉(zhuǎn)組件平衡越好，振動(dòng)水平越低，這將使得泵的軸承壽命 更長(zhǎng)。這種級(jí)別的平衡在工廠外將非常難實(shí)現(xiàn)，且在工作現(xiàn)場(chǎng)通常不 可能達(dá)到。需要專用工具和結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)該級(jí)別。通常，為了實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)組件的重新平衡，泵必須首先從它的工作位 置拆卸和送至修理站。使泵從它的安裝位置拆卸包括使管路斷開、密封平齊線和連接器，并松開螺栓使泵從它的底板上取下。這樣拆卸泵 需要在重新安裝泵時(shí)使泵與驅(qū)動(dòng)組重新對(duì)齊。根據(jù)泵操作系統(tǒng)的復(fù)雜 性，泵的拆卸和重新安裝可能花費(fèi)幾小時(shí)至幾天。這樣，必須完全拆 卸泵，且將新的旋轉(zhuǎn)組件安裝在軸上。旋轉(zhuǎn)組件必須再重新平衡。然 后，泵能夠重新組裝和重新安裝在它的底板上并與驅(qū)動(dòng)組重新對(duì)齊。本發(fā)明不需要使泵從它的底座上拆卸，從而損壞泵的平衡。通過 本發(fā)明，泵外殼的前側(cè)或吸入側(cè)可以打開，同時(shí)它保持在底板上，且 磨損環(huán)能夠相對(duì)簡(jiǎn)單容易地修理。因此，通過本發(fā)明，只有吸入和排 出管路以及泵的前部需要拆卸和重新裝配。容易和簡(jiǎn)單地更換已磨損 的磨損環(huán)導(dǎo)致明顯節(jié)省人工，并減少了泵的停機(jī)時(shí)間。在旋轉(zhuǎn)組件(例如旋轉(zhuǎn)機(jī)匣)中的侵蝕以非均勻的方式發(fā)生，這 使得旋轉(zhuǎn)組件變得不平衡。泵一開始工作，旋轉(zhuǎn)組件的平衡退化。能 夠簡(jiǎn)單更換磨損環(huán)。通過下面對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明，將更清楚本發(fā)明的這些和其它優(yōu)


附圖中表示了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式，附圖中 圖l是現(xiàn)有技術(shù)的皮托管類型離心泵的等距剖視圖； 圖2是圖1所示的現(xiàn)有泵的旋轉(zhuǎn)組件的等距局部剖視圖，其中皮 托管組件除去；圖3是皮托管泵的旋轉(zhuǎn)組件的局部剖等距視圖，其中，皮托管組 件處于旋轉(zhuǎn)組件中的位置；圖4是旋轉(zhuǎn)機(jī)匣和轉(zhuǎn)子蓋的局部剖視圖，其中，皮托管組件除去； 圖5是根據(jù)本發(fā)明形成的轉(zhuǎn)子的局部剖視圖； 圖6是本發(fā)明的磨損環(huán)的透視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的皮托管泵的旋轉(zhuǎn)組件的局部剖等距視 圖，表示了磨損環(huán)在旋轉(zhuǎn)組件內(nèi)就位；以及圖8是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)組件的放大圖，表示了磨損環(huán)在旋 轉(zhuǎn)組件中就位。
具體實(shí)施方式
圖1表示了皮托管類型的普通離心泵10。泵10通常包括泵殼體 12,該泵殼體12形成用于旋轉(zhuǎn)組件14和皮托管16的殼體。旋轉(zhuǎn)組件 14還包括旋轉(zhuǎn)機(jī)匣18和轉(zhuǎn)子蓋20，該旋轉(zhuǎn)機(jī)匣18和轉(zhuǎn)子蓋20的組 合提供了內(nèi)部空間22，用于旋轉(zhuǎn)組件14和皮托管16的皮托管殼體在 該內(nèi)部空間22中。旋轉(zhuǎn)組件14還包括旋轉(zhuǎn)機(jī)匣18和轉(zhuǎn)子蓋20，該 旋轉(zhuǎn)機(jī)匣18和轉(zhuǎn)子蓋20的組合提供了內(nèi)部空間22，皮托管16位于 該內(nèi)部空間22中。旋轉(zhuǎn)組件14通過與馬達(dá)(未示出)連接的驅(qū)動(dòng)軸 24而旋轉(zhuǎn)。當(dāng)泵10的旋轉(zhuǎn)組件14在泵的工作過程中旋轉(zhuǎn)時(shí)，皮托管 16靜止。圖2還表示了皮托管類型的離心泵的旋轉(zhuǎn)組件14和驅(qū)動(dòng)軸24， 其中除去了皮托管。還可以更清楚地看見，轉(zhuǎn)子蓋20通過多個(gè)固定件 25例如螺栓而可拆卸地固定在旋轉(zhuǎn)機(jī)匣.18上。而且，轉(zhuǎn)子蓋20形成 有開口 26，當(dāng)泵完全裝配時(shí)，皮托管(未示出)通過該開口 26延伸。 在圖2中還可以看見，旋轉(zhuǎn)機(jī)匣18為稍微碗形，其中，旋轉(zhuǎn)機(jī)匣18 有軸向延伸的周邊壁28。最好如圖1和3所示，皮托管16形成有進(jìn)口 30，當(dāng)旋轉(zhuǎn)組件14 旋轉(zhuǎn)時(shí)，高速流體通過該進(jìn)口 30進(jìn)入。因此，皮托管16的進(jìn)口 30 定位得緊鄰旋轉(zhuǎn)機(jī)匣18的周邊壁28。當(dāng)高速流體沖擊皮托管16的進(jìn) 口 30時(shí)， 一些流體將進(jìn)入進(jìn)口 30，但是一些流體將通過皮托管16而 偏轉(zhuǎn)，并拋向旋轉(zhuǎn)機(jī)匣18的周邊壁28。當(dāng)由泵處理的流體包含固體，并因此引起流體磨蝕時(shí)，通過皮托 管16的進(jìn)口 30而偏轉(zhuǎn)的流體最終在旋轉(zhuǎn)機(jī)匣18的周邊壁28中引起 侵蝕區(qū)域，如圖4中所示的溝槽34表示。旋轉(zhuǎn)機(jī)匣18的溝槽34或4曼 蝕區(qū)域主要限制于周邊壁28的、直接鄰近皮托管16的進(jìn)口 30的區(qū)域。 如前所述，已經(jīng)進(jìn)行了各種嘗試來(lái)提高旋轉(zhuǎn)機(jī)匣18在通常將被侵蝕的 區(qū)域中的耐磨蝕特征，但是并不成功。圖5-8表示了由本發(fā)明提供的方案。在圖5中，可以看見，槽40 形成于旋轉(zhuǎn)機(jī)匣18的周邊壁28中并在鄰近皮托管進(jìn)口位置的周邊壁 28部分中(因此該壁28部分通常將受到從皮托管進(jìn)口向外偏轉(zhuǎn)的流 體的侵蝕)。槽40在鑄造處理過程中形成于周邊壁28的周邊內(nèi)，且尺 寸設(shè)置成軸向?qū)挾群蛷较蛏疃葘⑷菁{可拆卸的磨損環(huán)42，如圖6中所 示。應(yīng)當(dāng)知道，盡管槽40表示為形成于旋轉(zhuǎn)機(jī)匣18中，但是當(dāng)旋轉(zhuǎn) 組件14這樣設(shè)置時(shí)，也可以在轉(zhuǎn)子蓋20的壁中合適地形成槽40。本發(fā)明的磨損環(huán)42大致形成為帶，軸向?qū)挾?4、長(zhǎng)度46和徑向 深度48設(shè)置得恰好裝配至形成于旋轉(zhuǎn)機(jī)匣18中的槽40內(nèi)，如圖7 中所示。盡管這里磨損環(huán)42表示為包括扁平帶，但是截面輪廓(通過 磨損環(huán)42的徑向深度48)也可以不扁平(例如三角形)，以便與形成 于旋轉(zhuǎn)機(jī)匣18中的槽40的選定類似形狀一致。磨損環(huán)42的徑向深度 48優(yōu)選是等于槽40的徑向深度，不過，磨損環(huán)42的徑向深度48可 以稍微大于或小于槽40的徑向深度。重要的只是該磨損環(huán)42的徑向 深度48設(shè)置成使得皮托管在泵的工作過程中在任何時(shí)間都不會(huì)碰撞 磨損環(huán)42。 最適合由硬金屬、陶瓷或合金材料形成的磨損環(huán)42形成為這樣， 即能夠使磨損環(huán)42的周邊稍微有柔性，或者能夠有足夠量的膨脹和收 縮，以便使磨損環(huán)42能夠定位在槽40中，且當(dāng)需要更換時(shí)能夠從槽 中拆卸磨損環(huán)42。如圖6中所示，磨損環(huán)42的可收縮和可膨脹性可 以通過使磨損環(huán)42形成有兩個(gè)自由端50、 52來(lái)提供，這兩個(gè)自由端 使得磨損環(huán)42的一個(gè)端部50、 52能夠定位成與另一端部50、 52鄰近 交疊，這樣，磨損環(huán)42的周邊能夠收縮足夠量，以便使磨損環(huán)42裝 配至形成于旋轉(zhuǎn)機(jī)匣18中的槽40內(nèi)。一旦定位在槽內(nèi)，如圖7和8所示，磨損環(huán)42可以膨脹或者彈回 至它的初始位置，且兩個(gè)自由端50、 52定位成彼此相鄰，如圖6和8 所示。磨損環(huán)42可以以其它合適方式構(gòu)成或設(shè)置，以便使磨損環(huán)42 能夠定位在旋轉(zhuǎn)機(jī)匣18的槽40中，其中包括磨損環(huán)42連續(xù)(即沒有 自由端)的結(jié)構(gòu)。如圖8中所示， 一旦磨損環(huán)42位于槽40內(nèi)時(shí)，兩 個(gè)自由端50、 52可以通過任意合適裝置(例如點(diǎn)焊54)而固定就位。當(dāng)磨損環(huán)42受到侵蝕或其它損壞時(shí)，磨損的磨損環(huán)42可以方<更 和快速地從旋轉(zhuǎn)機(jī)度18的槽40中拆卸，并用新的磨損環(huán)42來(lái)更換。 例如，為了從旋轉(zhuǎn)機(jī)匣18中除去損壞的磨損環(huán)42，槽40可以構(gòu)成得 具有小的凹槽56，如圖8中所示。為了更換磨損環(huán)42，使點(diǎn)焊54斷 開，以便釋放磨損環(huán)42的自由端50、 52。物體例如螺絲刀或小折刀 的刀片置于凹槽56中，并因此使磨損環(huán)42的一個(gè)自由端50從槽40 中升高。然后，升高的自由端50可以用于從槽中拉動(dòng)磨損的磨損環(huán) 42。新的磨損環(huán)42可以置于槽42中，保證使自由端50、 52定位成靠 近凹槽56，并可以點(diǎn)焊54就位。由圖1可知，進(jìn)行磨損的磨損環(huán)42的更換只是包括拆卸泵機(jī)匣 12的前部或吸入機(jī)匣60部分、從旋轉(zhuǎn)才幾匣18上拆卸轉(zhuǎn)子蓋20以及 從旋轉(zhuǎn)組件14上拆卸皮托管16。除去泵10的這些部件不會(huì)影響泵的 平衡，且不需要移動(dòng)泵的任何其它部分，否則將損害它的安裝。因此， 可以知道，本發(fā)明的磨損環(huán)提供了明顯改進(jìn)的、用于進(jìn)行旋轉(zhuǎn)組件的 修理的裝置，該旋轉(zhuǎn)組件受到侵蝕或其它損壞。本發(fā)明的磨損環(huán)可以
用于其它類型的泵，因此，本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明只是作為實(shí)例，而不是 進(jìn)行限制。
權(quán)利要求
1.一種用于離心皮托管泵的可更換的磨損環(huán)，包括硬材料帶，它的尺寸設(shè)置得用于定位在離心皮托管泵的旋轉(zhuǎn)組件中并在離心泵的皮托管進(jìn)口附近，所述帶有足夠的周向柔性，以便使所述磨損環(huán)的所述帶定位在旋轉(zhuǎn)組件的內(nèi)周壁中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的可更換磨損環(huán)，其中所述帶還包括兩 個(gè)自由端，這兩個(gè)自由端定位成彼此鄰近。
3. —種皮托管類型的離心泵，包括旋轉(zhuǎn)組件，該旋轉(zhuǎn)組件包括旋轉(zhuǎn)機(jī)匣和安裝的轉(zhuǎn)子蓋，它們一起 形成內(nèi)部空間，所述旋轉(zhuǎn)組件有內(nèi)周壁；皮托管，該皮托管定位在所述旋轉(zhuǎn)組件的所述內(nèi)部空間中； 槽，該槽形成于所述旋轉(zhuǎn)組件的所述內(nèi)周壁中；以及 可拆卸的磨損環(huán)，該磨損環(huán)的尺寸設(shè)置成定位在所述槽中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的離心泵，其中所述可拆卸的磨損環(huán)形 成為具有周向柔性的帶，用于使所述帶能夠插入所述槽中和從槽中拆 卸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的離心泵，其中所述帶的所述周向柔性 通過所述磨損環(huán)有兩個(gè)自由端來(lái)提供。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的離心泵，其中所述旋轉(zhuǎn)組件還設(shè)置成 有凹槽，該凹槽形成于所述槽附近，以便能夠從所述槽申拆卸所述磨 損環(huán)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的離心泵，其中所述槽形成于所述旋轉(zhuǎn) 組件的所述旋轉(zhuǎn)機(jī)匣中。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的離心泵，其中所述槽形成于所述旋轉(zhuǎn) 組件的所述旋轉(zhuǎn)機(jī)匣中。
9. 一種用于更換離心泵的損壞的旋轉(zhuǎn)組件的方法，包括 提供離心泵中的旋轉(zhuǎn)組件，其中，所述旋轉(zhuǎn)組件有局部由內(nèi)周壁限定的內(nèi)部空間，所述內(nèi)周壁有形成于所述壁中的周向槽，且可更換的磨損環(huán)位于所述槽中；進(jìn)入所述旋轉(zhuǎn)組件的所述內(nèi)周壁，用于從所述槽中除去所述可更 換的磨損環(huán)；從形成于所述旋轉(zhuǎn)組件的所述內(nèi)周壁中的所述槽中除去所述磨損環(huán)；以及使新的磨損環(huán)置于所述旋轉(zhuǎn)組件的所述槽中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述旋轉(zhuǎn)組件還設(shè)置成 有凹槽，該凹槽鄰近所述旋轉(zhuǎn)組件中的所述槽，且通過將撬動(dòng)裝置插 入所述凹槽中以除去所述磨損環(huán)，從而將所述磨損環(huán)從所述槽中除去。
全文摘要
在皮托管類型的離心泵中，可更換的磨損環(huán)位于泵的旋轉(zhuǎn)組件中，并在旋轉(zhuǎn)機(jī)匣的、最容易受到皮托管泵處理的磨蝕流體侵蝕的區(qū)域中。當(dāng)侵蝕時(shí)，可更換的磨損環(huán)能夠容易和快速地更換，從而不需要更換泵的旋轉(zhuǎn)機(jī)匣且不需要進(jìn)行昂貴和耗費(fèi)時(shí)間的、泵的重新平衡。
文檔編號(hào)F04D29/44GK101133253SQ200680006798
公開日2008年2月27日 申請(qǐng)日期2006年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月3日
發(fā)明者J·G·肖, J·西蒙 申請(qǐng)人:環(huán)境技術(shù)泵設(shè)備公司