專利名稱：評(píng)估和控制轉(zhuǎn)子動(dòng)力泵中的泄漏限制裝置的調(diào)節(jié)需求的自監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)子動(dòng)力泵，并且具體而言涉及控制和自動(dòng)化調(diào)節(jié)裝置的裝置，其中 調(diào)節(jié)裝置用于限制流體再循環(huán)和減少轉(zhuǎn)子動(dòng)力泵，尤其是適于處理漿的那些泵和被構(gòu)造有 或者能被構(gòu)造有被設(shè)計(jì)為泄漏限制裝置的可調(diào)節(jié)的耐磨部件的那些泵的轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)流 體處理元件之間的磨損。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)子動(dòng)力泵，例如離心泵，是廣為人知的，并且用于多種類型的工業(yè)中泵送液體并 用于多種應(yīng)用。這種泵大體上包括安放在具有流體入口和流體出口、或排出口的泵外殼 (非轉(zhuǎn)動(dòng)元件)之內(nèi)的葉輪(轉(zhuǎn)動(dòng)元件)。典型地，該葉輪由在外殼外面的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。葉輪 被設(shè)置在外殼之內(nèi)使得進(jìn)入外殼的入口的流體被輸送到葉輪中心，或者葉輪孔眼(eye)。葉 輪的轉(zhuǎn)動(dòng)作用于流體，主要通過(guò)葉輪葉片的動(dòng)力作用來(lái)實(shí)施，其與離心力相結(jié)合，將流體移 動(dòng)到外殼的周邊區(qū)域用于從出口排出。葉片的動(dòng)力作用，與由葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力相結(jié)合，在泵之內(nèi)產(chǎn)生壓力梯度。在 葉輪孔眼附近形成低壓力區(qū)域，并且在葉輪的外直徑處和外殼的蝸殼部分中產(chǎn)生高壓力區(qū) 域。從較高壓力到較低壓力的壓力變化的區(qū)域，存在于位于轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)部件之間的徑向 延伸的間隙中。泵之內(nèi)的壓差導(dǎo)致流體通過(guò)高壓力和低壓力區(qū)域之間的徑向間隙再循環(huán)。 這種流體再循環(huán)，典型的特征在于泄漏，導(dǎo)致泵性能的隨之發(fā)生的損失，并在流體中存在固 體顆粒時(shí)導(dǎo)致磨損的顯著增加。因此，泵被構(gòu)造有各種泄漏限制裝置，包括在葉輪的驅(qū)動(dòng)側(cè)上的泄漏限制裝置以 防止或限制外部泄漏，還包括在葉輪的入口或吸入側(cè)上的泄漏限制裝置以防止或限制內(nèi)部 再循環(huán)泄漏。已經(jīng)開(kāi)發(fā)了泵泄漏限制或密封機(jī)構(gòu)，其中側(cè)內(nèi)襯，或耐磨板，被放置成與泵的 葉輪軸向并置。側(cè)內(nèi)襯，通常相應(yīng)于泵的吸入側(cè)和驅(qū)動(dòng)側(cè)，被設(shè)置成鄰接泵外殼，并且在一 些構(gòu)造中可以被栓接到泵外殼。在其它構(gòu)造中，側(cè)內(nèi)襯被安裝在泵外殼附近，使得側(cè)內(nèi)襯相 對(duì)于葉輪的軸向位置是可調(diào)節(jié)的。側(cè)內(nèi)襯可以是金屬、陶瓷或彈性體材料，或者是這些材料的組合，并且提供簡(jiǎn)化的 結(jié)構(gòu)以方便泵的修理或維護(hù)。用彈性密封件構(gòu)造側(cè)內(nèi)襯以允許整個(gè)吸入側(cè)或驅(qū)動(dòng)側(cè)有可 調(diào)節(jié)能力，已經(jīng)證明對(duì)于延長(zhǎng)內(nèi)襯的磨損期限是有利的。此外，在重型漿應(yīng)用中，與僅僅對(duì) 密封耐磨環(huán)進(jìn)行調(diào)節(jié)相比，側(cè)內(nèi)襯有利地延長(zhǎng)了吸入側(cè)密封面的使用壽命。(Hill的專利 5，941，536)。轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件之間的徑向延伸間隙，或基本上徑向延伸的漸縮間隙，不致于 總是被固體滯留并且通常被用在漿泵(slurry pump)中。然而，泄漏限制裝置被廣泛地用 在轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)元件之間的徑向間隙中，無(wú)論在驅(qū)動(dòng)側(cè)上還是在吸入側(cè)上，以進(jìn)一步限制 泄漏和固體滯留。例如，Addie等人的已公開(kāi)的公開(kāi)號(hào)為2004/0136825的美國(guó)專利申請(qǐng)，披 露了在泵外殼上或在葉輪上的固定突出部，以在葉輪和泵外殼之間提供泄漏限制裝置。如果不存在調(diào)節(jié)裝置以補(bǔ)償磨損，這些限制構(gòu)造在使用中可能遭受性能的衰退。通常在轉(zhuǎn)動(dòng) 和非轉(zhuǎn)動(dòng)元件之間延伸的密封環(huán)、耐磨環(huán)，也被用作泄漏限制裝置。調(diào)節(jié)密封環(huán)和側(cè)內(nèi)襯的方法是已知的，并且被用在轉(zhuǎn)子動(dòng)力泵中。例如，Addie等 人的美國(guó)專利US4，527，948描述了一種人工調(diào)節(jié)密封件以接觸葉輪的方法。Blattmarm的 美國(guó)專利US5，971，704類似于專利US4，527，948，它披露了使用帶螺紋的推動(dòng)螺栓朝著葉 輪人工調(diào)節(jié)小密封環(huán)到固定間隙。這些密封裝置朝著葉輪的表面推動(dòng)耐磨環(huán)。這種調(diào)節(jié)系 統(tǒng)依靠機(jī)構(gòu)的人工調(diào)節(jié)。在密封件的人工調(diào)節(jié)之后，存在一時(shí)間段，在該時(shí)間段內(nèi)在轉(zhuǎn)動(dòng)和 非轉(zhuǎn)動(dòng)元件之間存在強(qiáng)制性的接觸，但是當(dāng)元件磨損時(shí)，兩個(gè)部件之間的間隙變大。部件之 間的不可控的或不可監(jiān)測(cè)的間隙可能造成泄漏，這種泄露加速磨損。此外，轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)元 件之間的間隙將逐漸變大，直到進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)節(jié)。Addie的美國(guó)專利US6，739，829披露了一種定位在葉輪和泵外殼之間的可調(diào)節(jié) 的、不固定的環(huán)元件，其也被構(gòu)造有接收和分布冷卻和沖洗流體到葉輪和泵外殼之間的間 隙中的裝置。泄漏限制環(huán)依靠水來(lái)沖洗泄漏限制機(jī)構(gòu)和提供力以維持它接近葉輪。所需的 沖洗系統(tǒng)必需能在不高到足以損壞密封件、但是高到足以克服泵中的內(nèi)部壓力的壓力下將 清潔液體始終一致地供給到密封機(jī)構(gòu)。沖洗系統(tǒng)中所需要的壓力的程度取決于應(yīng)用和泵。Soja的美國(guó)專利US6，599，086描述了一種用于轉(zhuǎn)子動(dòng)力泵的可調(diào)節(jié)的耐磨板。所 披露的耐磨板也使用人工調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以定位整個(gè)側(cè)內(nèi)襯。現(xiàn)有的用于密封裝置和側(cè)內(nèi)襯的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)在此之前一直明確地旨在提供人工調(diào) 節(jié)裝置。結(jié)果是，這種裝置仍可能是易損壞的，從而導(dǎo)致過(guò)分調(diào)節(jié)和/或缺少足夠的調(diào)節(jié)， 這可能導(dǎo)致不期望的流體再循環(huán)，或者泄漏，以及泵的轉(zhuǎn)動(dòng)和固定元件之間的磨損。而且， 沖洗水不總是可用于或可應(yīng)用于給定應(yīng)用。進(jìn)一步地，由于應(yīng)用的變化，通過(guò)人工調(diào)節(jié)裝置 可能不能精確地控制密封元件或泄漏限制機(jī)構(gòu)的相對(duì)位置。這樣，在本領(lǐng)域中，提供一種裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)與泵的轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)元件之間的徑向間 隙相關(guān)的泄漏限制機(jī)構(gòu)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而控制泄漏和磨損，因此改善元件的壽命和泵的性 能，將是有利的。提供監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)，憑借其能響應(yīng)于探測(cè)到的需求來(lái)自動(dòng)地進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí) 現(xiàn)用于達(dá)到轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)元件之間的優(yōu)選間隙的調(diào)節(jié)也將是有利的。在轉(zhuǎn)子動(dòng)力泵中提供 指示泵之內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)狀況使得能實(shí)現(xiàn)人工調(diào)節(jié)的傳感器裝置也將是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
依照本發(fā)明，提供了一種自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用以實(shí)現(xiàn)泵的轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)元件之間的 泄漏限制機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)，從而限制泄漏和在泵的轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)元件之間建立所期望的間隙尺 寸。自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)被構(gòu)造成是可自監(jiān)測(cè)的，以便確定泵的狀況何時(shí)準(zhǔn)許對(duì)泄漏限制機(jī)構(gòu)進(jìn) 行調(diào)節(jié)，并且被構(gòu)造有可響應(yīng)于所監(jiān)測(cè)的泵的狀況而進(jìn)行自調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。本文中主要 針對(duì)用在漿類離心泵中以減少磨損的情況來(lái)描述自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，但是該自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以 適于用在任何轉(zhuǎn)子動(dòng)力泵中，并會(huì)導(dǎo)致提高了泵性能。在本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施方式中，在泵中或在接近泵處提供傳感器或監(jiān)測(cè)裝置， 使得泵的一個(gè)或多個(gè)狀況能由該裝置監(jiān)測(cè)，并且指示器或其它警報(bào)裝置將告知狀況，使得 能對(duì)泵的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行人工調(diào)節(jié)，從而在轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)元件之間提供優(yōu)選間隙。同時(shí)，這個(gè) 實(shí)施方式不提供調(diào)節(jié)非轉(zhuǎn)動(dòng)元件的自動(dòng)裝置，但是，提供允許人工調(diào)節(jié)的探測(cè)和或監(jiān)測(cè)裝
5置在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。在本文中使用時(shí)，“轉(zhuǎn)動(dòng)元件”指葉輪或類似結(jié)構(gòu)，例如轉(zhuǎn)子，其被驅(qū)動(dòng)并且典型地 被收納在泵的外殼之內(nèi)。在本文中使用時(shí)，“非轉(zhuǎn)動(dòng)元件”指被定位成鄰近轉(zhuǎn)動(dòng)元件的任何 固定結(jié)構(gòu)或多個(gè)固定結(jié)構(gòu)，并且該“非轉(zhuǎn)動(dòng)元件”與轉(zhuǎn)動(dòng)元件并置，在它們之間產(chǎn)生間隙，由 于壓差，典型地通過(guò)該間隙發(fā)生流體再循環(huán)、或泄漏。最典型地，非轉(zhuǎn)動(dòng)元件可以是泄漏限 制機(jī)構(gòu)，側(cè)內(nèi)襯或泵外殼的一部分。本發(fā)明的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)大體上包括至少一個(gè)傳感器或探測(cè)機(jī)構(gòu)、至少一個(gè)調(diào)節(jié)裝 置和控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)與傳感器或探測(cè)機(jī)構(gòu)以及調(diào)節(jié)裝置相連通，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)泄漏限制 機(jī)構(gòu)的適當(dāng)調(diào)節(jié)，從而更有效地阻止流體再循環(huán)和磨損。傳感器或探測(cè)機(jī)構(gòu)，其中有至少一個(gè)，被定位成接近泵的元件，從而監(jiān)測(cè)一個(gè)或多 個(gè)將指示需要對(duì)存在于轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)元件之間的間隙進(jìn)行調(diào)節(jié)的狀況。傳感器或探測(cè)裝置 可以被定位在泵之內(nèi)或泵的外側(cè)。傳感器或探測(cè)機(jī)構(gòu)可以是能確定轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)元件之間的接觸的任何合適的裝 置，和/或能確定指示需要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)元件之間的間隙的調(diào)節(jié)的一個(gè)或多個(gè)狀況的 任何合適的裝置。這種狀況可以包括，但不限于，可測(cè)量的存在于轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)元件之間的 距離的尺寸，在間隙處或間隙附近的壓力或壓差的存在，對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)元件進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的力 的量，或者致動(dòng)所述調(diào)節(jié)所需要的力的量。傳感器或探測(cè)機(jī)構(gòu)的例子(在這里這些術(shù)語(yǔ)可以互換使用)是確定轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng) 元件之間的間隙的尺寸的鄰近傳感器，能探測(cè)指示轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)元件之間的接觸的振動(dòng)水 平變化量的振動(dòng)傳感器，能確定進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)元件之間的調(diào)節(jié)所需要的力的量的某些 變化的力傳感器，和能探測(cè)指示轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)元件之間的接觸狀況的轉(zhuǎn)動(dòng)元件的扭矩變化 量的扭矩傳感器。另一合適的傳感器或探測(cè)機(jī)構(gòu)將是探測(cè)由轉(zhuǎn)動(dòng)元件的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)流出的安 培(電流)的增加的傳感器或探測(cè)機(jī)構(gòu)，其中安培(電流)的增加指示轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)元件 之間的接觸。本發(fā)明的調(diào)節(jié)裝置，其有至少一個(gè)并且最典型地有多個(gè)調(diào)節(jié)裝置，是能以調(diào)節(jié)存 在于非轉(zhuǎn)動(dòng)元件和轉(zhuǎn)動(dòng)元件之間的間隙的方式實(shí)現(xiàn)非轉(zhuǎn)動(dòng)元件相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)元件的移動(dòng)的 任何結(jié)構(gòu)，其中通過(guò)該間隙發(fā)生流體再循環(huán)或泄漏。代表類型的調(diào)節(jié)裝置是包括例如螺紋 桿的構(gòu)件的調(diào)節(jié)裝置，該構(gòu)件具有與可移動(dòng)的非轉(zhuǎn)動(dòng)元件接觸的第一端和被構(gòu)造有致動(dòng)機(jī) 構(gòu)的第二端。致動(dòng)機(jī)構(gòu)的操作使得螺紋桿移動(dòng)靠在非轉(zhuǎn)動(dòng)元件上，從而實(shí)現(xiàn)非轉(zhuǎn)動(dòng)元件在 轉(zhuǎn)動(dòng)元件的方向上的移動(dòng)。任何類型或構(gòu)造的調(diào)節(jié)裝置均能被用在被發(fā)明中，其能響應(yīng)于 調(diào)節(jié)裝置發(fā)出的啟動(dòng)信號(hào)執(zhí)行非轉(zhuǎn)動(dòng)元件所需要的移動(dòng)。調(diào)節(jié)裝置的致動(dòng)機(jī)構(gòu)可以是使得調(diào)節(jié)裝置移動(dòng)靠在非轉(zhuǎn)動(dòng)元件上的任何種類或 類型的裝置。例如，致動(dòng)機(jī)構(gòu)可以是液壓的、氣動(dòng)的或一些其它的機(jī)械手段。調(diào)節(jié)裝置的致動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)一步被構(gòu)造成與控制系統(tǒng)相連通，該控制系統(tǒng)向致動(dòng)機(jī)構(gòu) 發(fā)出信號(hào)以響應(yīng)于所探測(cè)的泵中的或泵的狀況操作。在這點(diǎn)上，能用致動(dòng)裝置改進(jìn)現(xiàn)有泵 上的現(xiàn)有調(diào)節(jié)裝置，并且傳感器機(jī)構(gòu)能被相對(duì)于泵和控制系統(tǒng)定位，以用本發(fā)明的自動(dòng)調(diào) 節(jié)系統(tǒng)裝備本領(lǐng)域中的現(xiàn)有泵?？刂葡到y(tǒng)，如同所指出的那樣，與一個(gè)或多個(gè)傳感器裝置以及各調(diào)節(jié)裝置的致動(dòng) 機(jī)構(gòu)相連通?？刂葡到y(tǒng)是這樣一種控制系統(tǒng)，其能從探測(cè)或傳感器裝置接收數(shù)據(jù)、處理那些數(shù)據(jù)并且向各調(diào)節(jié)裝置的致動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)出信號(hào)，從而響應(yīng)于對(duì)泵之內(nèi)的狀況的探測(cè)來(lái)操作。 這樣，控制系統(tǒng)可以具有能實(shí)現(xiàn)這些步驟的中心數(shù)據(jù)庫(kù)。進(jìn)一步地，可以為控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)提供合適的軟件和硬件，該軟件和硬件用于 確定進(jìn)行調(diào)節(jié)的合適的間隔，從而提供與給定泵的狀況或操作相一致的預(yù)先調(diào)節(jié)?？刂葡?統(tǒng)甚至可以具有存儲(chǔ)能力，這種存儲(chǔ)能力使得能夠確定能最初設(shè)定轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)元件之間 的距離的實(shí)際或潛在的操作前狀況。這種數(shù)據(jù)將充當(dāng)基線，通過(guò)該基線可以建立轉(zhuǎn)動(dòng)和非 轉(zhuǎn)動(dòng)元件的相對(duì)位置，其后是通過(guò)用由傳感器裝置監(jiān)測(cè)的泵狀況來(lái)確定合適的調(diào)節(jié)?？刂葡到y(tǒng)也可以被編程有最優(yōu)縫隙或間隙尺寸數(shù)據(jù)，使得如果探測(cè)到轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn) 動(dòng)元件之間的接觸，能給致動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)出信號(hào)以實(shí)現(xiàn)非轉(zhuǎn)動(dòng)元件相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)元件的相反移 動(dòng)，或“后退”。控制系統(tǒng)也可以具有存儲(chǔ)先前的調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)和時(shí)間以確定部件的磨損率的能力。所 計(jì)算的磨損率然后可以被用來(lái)確定預(yù)計(jì)的磨損率并且啟動(dòng)調(diào)節(jié)序列，從而在不接觸的情況 下維持轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)部件之間的連續(xù)的或幾乎連續(xù)的相對(duì)位置。周期性地，可以啟動(dòng)接觸 序列，其將允許更新磨損率。可選地，可以確定來(lái)自一個(gè)或多個(gè)位置傳感器的信號(hào)，其與調(diào) 節(jié)元件的相對(duì)位置相關(guān)。這個(gè)信號(hào)然后將被用來(lái)確定和預(yù)計(jì)上面所提及的磨損率。


在附圖中，其目前示出了執(zhí)行本發(fā)明的最優(yōu)模型圖1是離心泵的側(cè)正視圖，示意性地示出了本發(fā)明的基本外部部件；圖2是離心泵的等軸測(cè)圖，示出了泵的入口側(cè)并且示出了多個(gè)調(diào)節(jié)裝置的致動(dòng)機(jī) 構(gòu)部分和各種傳感器的布置；圖3是排漿泵的濕端的橫截面的放大圖，示出了本發(fā)明的內(nèi)部元件；圖4是泵的橫截面的局部視圖，示出了振動(dòng)傳感器的定位；圖5是泵的橫截面的局部視圖，示出了用于與可調(diào)節(jié)的耐磨環(huán)一起使用的本發(fā)明 的可選實(shí)施方式；圖6是流程圖，示意性地示出了本發(fā)明的調(diào)節(jié)裝置的致動(dòng)次序；和圖7是流程圖，示意性地示出了確定泵中的預(yù)先調(diào)節(jié)的方法。
具體實(shí)施例方式在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同或相似的元件。圖1示出了本發(fā)明所包括的 安裝在轉(zhuǎn)子動(dòng)力泵12中的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)10。轉(zhuǎn)子動(dòng)力泵12大體上包括具有流體入口 16 和用于排放的流體出口 18的泵外殼14。泵12進(jìn)一步包括用于驅(qū)動(dòng)泵的轉(zhuǎn)動(dòng)元件的驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu)20，并且通過(guò)軸承組件22定位驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)20，泵外殼14以已知的方式固定到軸承組件 22。本發(fā)明的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)10大體上包括至少一個(gè)傳感器或探測(cè)(detect)機(jī)構(gòu) 30 (為了示例性的目的示出了多個(gè)不同的傳感器或探測(cè)機(jī)構(gòu))，至少一個(gè)調(diào)節(jié)裝置32和控 制系統(tǒng)34。本發(fā)明優(yōu)選為可以包括多個(gè)調(diào)節(jié)裝置32，如同在圖2中更清楚地示出的那樣， 這些調(diào)節(jié)裝置32可以，例如，被定位成圍繞著泵12的流體入口 16。各調(diào)節(jié)裝置32被示為 被用導(dǎo)線連接到控制系統(tǒng)34，下面將進(jìn)一步解釋這些。
參考圖3，示出了泵12的內(nèi)部情況，能看到，葉輪36以傳統(tǒng)方式被定位在泵12的 泵外殼14之內(nèi)，并被連接到驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)20用以在泵外殼14之內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。葉輪36可以是任何 類型或構(gòu)造，但在這里它被示為具有至少一個(gè)定位在分別對(duì)應(yīng)于泵的吸入側(cè)和驅(qū)動(dòng)側(cè)的前 罩蓋(shrOUd)40和后罩蓋42之間的葉片38。葉輪36可以，如這里那樣，具有定位在前罩 蓋40上的排風(fēng)(expelling)葉片44和定位在后罩蓋42上的排風(fēng)葉片46。排風(fēng)葉片可以 不總是存在的，并且葉輪的類型或構(gòu)造可隨應(yīng)用和泵的類型而發(fā)生很大改變。泵12的泵外殼14在它的結(jié)構(gòu)和配置方面可以發(fā)生很大的變化。僅僅作為例子， 所示的泵12具有這樣的泵外殼14，即，該泵外殼14包括驅(qū)動(dòng)側(cè)外殼50和分離的前或吸入 側(cè)外殼52，前或吸入側(cè)外殼52通過(guò)螺栓54固定到驅(qū)動(dòng)側(cè)外殼50。吸入側(cè)外殼52被構(gòu)造 有分離的吸入蓋56，吸入蓋56通過(guò)螺栓58固定到吸入側(cè)外殼52。在所示的特定構(gòu)造中， 泵外殼14進(jìn)一步包括分離的內(nèi)襯件，包括驅(qū)動(dòng)側(cè)外殼內(nèi)襯60和吸入側(cè)外殼內(nèi)襯62，這些內(nèi) 襯件都被設(shè)計(jì)為耐磨部件。泵12可以具有多件式驅(qū)動(dòng)側(cè)外殼(舉例來(lái)說(shuō)，類似于吸入側(cè)外 殼52和蓋56的驅(qū)動(dòng)側(cè)蓋(未示出))。在所示的泵構(gòu)造中，驅(qū)動(dòng)側(cè)外殼內(nèi)襯60被定位在驅(qū)動(dòng)側(cè)外殼50之內(nèi)，并且被栓接 到位。吸入側(cè)外殼內(nèi)襯62被定位在吸入側(cè)外殼52之內(nèi)，并且被栓接到位。分離的、非轉(zhuǎn)動(dòng) 吸入側(cè)內(nèi)襯64被定位在吸入側(cè)外殼內(nèi)襯62之內(nèi)，并且被定位成鄰近葉輪36的吸入側(cè)。增 強(qiáng)板66被定位成鄰近吸入側(cè)內(nèi)襯64。由于它的構(gòu)造，吸入側(cè)內(nèi)襯64和增強(qiáng)板66可以合起 來(lái)被稱作吸入側(cè)內(nèi)襯組件，如美國(guó)專利US5，591，536中更充分地描述的那樣，該專利披露 的內(nèi)容以引用的方式被結(jié)合到本文中。類似于吸入側(cè)，泵12可以被構(gòu)造有被定位成鄰近葉 輪36的驅(qū)動(dòng)側(cè)的驅(qū)動(dòng)側(cè)內(nèi)襯68，并且增強(qiáng)板70可以被定位靠在驅(qū)動(dòng)側(cè)內(nèi)襯68上以形成驅(qū) 動(dòng)側(cè)內(nèi)襯組件。這里將相對(duì)于泵12的吸入側(cè)描述本發(fā)明的調(diào)節(jié)裝置的代表性結(jié)構(gòu)和定位，吸入 側(cè)固有地是自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)被定位的地方。然而，本發(fā)明的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括 連同驅(qū)動(dòng)側(cè)內(nèi)襯組件一起定位在泵的驅(qū)動(dòng)側(cè)上的調(diào)節(jié)裝置，這種調(diào)節(jié)方式以與為泵的吸入 側(cè)所描述的相同的方式被定位。從圖3能看到，鄰近葉輪36的吸入側(cè)的吸入側(cè)內(nèi)襯64的安置方式形成間隙72，在 各種前面描述的狀況下，流體能通過(guò)該間隙72再循環(huán)，或泄漏。期望通過(guò)在吸入側(cè)內(nèi)襯64 和葉輪36之間維持合適的緊公差(close tolerance)限制這種泄漏。這樣，吸入側(cè)組件被 構(gòu)造成是可在朝著葉輪的方向上軸向移動(dòng)的，以維持合適的間隙72軸向尺寸，從而限制泄 漏和磨損。為了那個(gè)目的，本發(fā)明包括調(diào)節(jié)裝置32，其具有被固定到吸入側(cè)內(nèi)襯組件的增強(qiáng) 板66的第一端76。調(diào)節(jié)裝置32具有包括致動(dòng)機(jī)構(gòu)80的第二端78。如圖1、2和3中所示，致動(dòng)機(jī)構(gòu)80例如如這里所示那樣通過(guò)電線82，與本發(fā)明的 控制系統(tǒng)34電連通。然而，致動(dòng)機(jī)構(gòu)80可以與控制系統(tǒng)34無(wú)線連通。如圖3中更清楚地 示出的那樣，調(diào)節(jié)裝置32，可以包括固定到增強(qiáng)板66的桿86，桿86是可響應(yīng)于致動(dòng)機(jī)構(gòu)80 的驅(qū)動(dòng)而移動(dòng)的。致動(dòng)機(jī)構(gòu)80可以是任何合適的結(jié)構(gòu)或裝置，例如伺服裝置，并且可以機(jī) 電方式、液壓方式或氣動(dòng)方式來(lái)操作，或者以這些方式的任意組合方式來(lái)操作。也就是說(shuō)， 動(dòng)力致動(dòng)機(jī)構(gòu)80可以是將電能或流體能轉(zhuǎn)變成所期望的機(jī)械運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)裝置32的移 動(dòng)的任何裝置。
8
各調(diào)節(jié)裝置32的致動(dòng)機(jī)構(gòu)80是與控制系統(tǒng)34的中央處理器(CPU)連通的，在圖 1中用90示意性地示出了該中央處理器，控制系統(tǒng)34能響應(yīng)于從至少一個(gè)傳感器機(jī)構(gòu)30 接收的信息向調(diào)節(jié)裝置32發(fā)送信號(hào)。這樣，CPU90也與傳感器機(jī)構(gòu)30以有線或無(wú)線方式 相連通，以收集數(shù)據(jù)用以處理。控制系統(tǒng)34還包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理能力，如同在圖1中由 92指示的那樣，用于計(jì)算和存儲(chǔ)關(guān)于最優(yōu)間隙尺寸、調(diào)節(jié)間隔和泄漏限制機(jī)構(gòu)中的，舉例來(lái) 說(shuō)，吸入側(cè)內(nèi)襯64的磨損的監(jiān)測(cè)方案的信息。在本發(fā)明的可選實(shí)施方式中，傳感器機(jī)構(gòu)30以有線或無(wú)線的方式與控制系統(tǒng)34、 例如CPU 90連通，并且向控制系統(tǒng)34發(fā)送數(shù)據(jù)。控制系統(tǒng)34被構(gòu)造有警報(bào)器88或者等 同裝置，其提供在泵的轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)元件之間需要進(jìn)行調(diào)節(jié)的泵狀況的指示。響應(yīng)于警報(bào) 器88提供的通知，能如同所描述的那樣地實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)節(jié)。本發(fā)明的傳感器或探測(cè)機(jī)構(gòu)30可以是能監(jiān)測(cè)和探測(cè)泵中的狀況的任何合適的裝 置，通過(guò)其能對(duì)吸入側(cè)內(nèi)襯組件的調(diào)節(jié)的起動(dòng)進(jìn)行確定，和/或自動(dòng)地或手動(dòng)地發(fā)出已經(jīng) 消除了間隙的調(diào)節(jié)序列的信號(hào)。圖1和2在單個(gè)圖中示出了多種這樣的傳感器機(jī)構(gòu)30。第 一種類型的傳感器機(jī)構(gòu)30可以是線性位移傳感器94，其被定位成穿過(guò)泵外殼并且接近葉 輪36，以探測(cè)葉輪36和吸入側(cè)內(nèi)襯64相對(duì)于彼此的線性、或軸向移動(dòng)。線性位移傳感器 94因此能探測(cè)是這些元件之間的間隙72大到足以準(zhǔn)許吸入側(cè)內(nèi)襯64的調(diào)節(jié)，還是間隙被 消除因此結(jié)束調(diào)節(jié)。在圖1、圖2和圖4中所示的另一類型的傳感器機(jī)構(gòu)30是振動(dòng)傳感器96，其探測(cè) 泵或泵部件的振動(dòng)水平。葉輪36和吸入側(cè)內(nèi)襯64之間的接觸改變這些振動(dòng)水平，因此能 確定那兩個(gè)元件是否彼此接觸。取決于泄漏限制裝置的設(shè)計(jì)，這個(gè)信息可以發(fā)起調(diào)節(jié)序列， 或者可以指示而不是由另一因素發(fā)起的調(diào)節(jié)序列已經(jīng)消除了間隙。通過(guò)圖4能看到，振動(dòng) 傳感器96被定位成緊鄰增強(qiáng)板66。第三種類型的傳感器機(jī)構(gòu)30在圖1中被示為扭矩傳感器98，其被定位在驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)20上。扭矩傳感器98能確定轉(zhuǎn)動(dòng)葉輪36所需要的扭矩的變化，其繼而指示葉輪36和 吸入側(cè)內(nèi)襯64之間是否接觸，使得調(diào)節(jié)是合適的或者調(diào)節(jié)序列已經(jīng)消除了間隙。扭矩傳感 器100也可以被定位在調(diào)節(jié)裝置32上或附近，如圖1中示意性描述的那樣。第四種類型的傳感器機(jī)構(gòu)30在圖1中被示意性地描述為與泵的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)104相 關(guān)的安培表102或探測(cè)器。探測(cè)到馬達(dá)104中所需要的安培增加能指示泵的轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng) 元件之間發(fā)生接觸。這些傳感器機(jī)構(gòu)或裝置中的任何一種或組合，以及任何其它合適的傳感器機(jī)構(gòu)或 裝置，可以被用來(lái)監(jiān)測(cè)和確定泵的或泵之內(nèi)的某些狀況，這些狀況為準(zhǔn)許非轉(zhuǎn)動(dòng)元件(也 就是，吸入側(cè)內(nèi)襯)相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)元件(也就是，葉輪)的調(diào)節(jié)或者指示調(diào)節(jié)序列已經(jīng)消除了 間隙。本發(fā)明的傳感器或探測(cè)機(jī)構(gòu)，當(dāng)被用在為調(diào)節(jié)裝置32提供自動(dòng)調(diào)節(jié)的模式中時(shí)， 是與控制系統(tǒng)34以電氣方式、機(jī)械方式或機(jī)電方式連通的。例如，這可以通過(guò)在傳感器機(jī) 構(gòu)30 (舉例來(lái)說(shuō)，振動(dòng)傳感器96)和控制系統(tǒng)34之間提供導(dǎo)線106來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖5示出了本發(fā)明的可選實(shí)施方式，其中非轉(zhuǎn)動(dòng)元件是泄漏限制環(huán)或耐磨環(huán)108， 泄漏限制環(huán)或耐磨環(huán)108被定位在非轉(zhuǎn)動(dòng)、不可調(diào)節(jié)側(cè)內(nèi)襯110和葉輪36之間靠近葉輪36 的孔眼。調(diào)節(jié)裝置32被定位成通過(guò)泵外殼54并且與耐磨環(huán)108相接觸。調(diào)節(jié)裝置32的
9致動(dòng)機(jī)構(gòu)80被定位在泵12的外面，并且與控制系統(tǒng)(未示出)相連通。傳感器機(jī)構(gòu)30，諸 如，振動(dòng)傳感器96，被示為接近調(diào)節(jié)裝置32，并且被如前所述那樣地定位用以探測(cè)狀況，例 如泵的轉(zhuǎn)動(dòng)和/或非轉(zhuǎn)動(dòng)元件的增大的振動(dòng)。盡管示出了振動(dòng)傳感器96，如前所述那樣，可 以使用任何其它傳感器機(jī)構(gòu)30，包括應(yīng)變片。圖6包括示意性的流程圖，其大體上描述了從傳感器機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)裝置收集的數(shù)據(jù) 能被如何處理和存儲(chǔ)以提供系統(tǒng)中的自動(dòng)調(diào)節(jié)和監(jiān)測(cè)，如同前面所描述的那樣。圖7是如 何預(yù)先調(diào)節(jié)的示意性的流程圖，例如可以基于計(jì)算的磨損率，可以被確定以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)裝置 的連續(xù)的或周期性的自調(diào)節(jié)。在圖6和7的示意性的流程圖中，數(shù)值X和Y表示所選擇的 時(shí)間段，其中X典型地可以大于Y，并且數(shù)值或時(shí)間段可以基于使用泵的特定應(yīng)用。本發(fā)明的自監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以被安裝在或者適于用在任何類型的轉(zhuǎn)子動(dòng)力泵 中，并且本發(fā)明的系統(tǒng)可以被改進(jìn)成適合現(xiàn)有泵。這樣，這里所描述的自監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的 元件和構(gòu)造可以根據(jù)泵的類型和應(yīng)用而改變。因此，這里所提及的本發(fā)明的特定細(xì)節(jié)僅僅 是作為例子并且不旨在以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
一種自調(diào)節(jié)、自監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用于評(píng)估和實(shí)現(xiàn)具有鄰近非轉(zhuǎn)動(dòng)元件的轉(zhuǎn)動(dòng)元件的轉(zhuǎn)子動(dòng)力泵中的泄漏限制機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)調(diào)節(jié)裝置，該調(diào)節(jié)裝置被定位成實(shí)現(xiàn)泵的轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)泄漏限制元件之間的移動(dòng)；至少一個(gè)傳感器機(jī)構(gòu)，該傳感器機(jī)構(gòu)被定位成探測(cè)泵的狀況；和控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)與所述至少一個(gè)傳感器機(jī)構(gòu)相連通，并且能從所述至少一個(gè)傳感器機(jī)構(gòu)接收用于指示實(shí)現(xiàn)泵的轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)元件之間的調(diào)節(jié)的需求的數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的自監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)進(jìn)一步與所述至少一個(gè)調(diào)節(jié)裝 置相連通，以發(fā)出所述至少一個(gè)調(diào)節(jié)裝置的移動(dòng)的信號(hào)從而實(shí)現(xiàn)泵的轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)密封元 件之間的自動(dòng)調(diào)節(jié)。
3.如權(quán)利要求2所述的自監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括作為所述至少一個(gè)調(diào)節(jié)裝置的每一 個(gè)的組成部分的致動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述調(diào)節(jié)裝置接收來(lái)自所述控制系統(tǒng)的信號(hào)以啟動(dòng)所述致動(dòng)機(jī) 構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)所述至少一個(gè)調(diào)節(jié)裝置的移動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1所述的自監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)傳感器機(jī)構(gòu)是振動(dòng)傳感器。
5.如權(quán)利要求1所述的自監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)傳感器機(jī)構(gòu)是力傳感器。
6.如權(quán)利要求1所述的自監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)傳感器機(jī)構(gòu)是壓力傳感器。
7.如權(quán)利要求1所述的自監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)傳感器機(jī)構(gòu)是扭矩傳感器。
8.如權(quán)利要求1所述的自監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)傳感器機(jī)構(gòu)是與泵的驅(qū)動(dòng)馬達(dá) 連通的安培探測(cè)器。
9.如權(quán)利要求1所述的自監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)傳感器機(jī)構(gòu)是線性位移傳感ο
10.如權(quán)利要求1所述的自監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)傳感器被定位成接近被定位 在泵的轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)元件之間的所述泄漏限制元件。
11.如權(quán)利要求10所述的自監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)傳感器機(jī)構(gòu)是應(yīng)變片。
12.如權(quán)利要求2所述的自監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)包括處理結(jié)構(gòu)，該處理結(jié)構(gòu)能 處理從所述至少一個(gè)傳感器機(jī)構(gòu)和所述至少一個(gè)調(diào)節(jié)裝置接收的數(shù)據(jù)以計(jì)算泵中的磨損 率，并且用所述計(jì)算的磨損率實(shí)現(xiàn)泵的轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)元件之間的自動(dòng)調(diào)節(jié)。
13.如權(quán)利要求1所述的自監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)調(diào)節(jié)裝置被定位在泵的吸入 側(cè)上。
14.如權(quán)利要求13所述的自監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括至少一個(gè)定位在泵的驅(qū)動(dòng)側(cè)上的調(diào)節(jié)裝置。
15.如權(quán)利要求1所述的自監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中所述泵的所述非轉(zhuǎn)動(dòng)泄漏限制元件是耐磨板。
16.如權(quán)利要求1所述的自監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中所述泵的所述非轉(zhuǎn)動(dòng)泄漏限制元件是耐磨環(huán)。
17.—種自監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)具有鄰近非轉(zhuǎn)動(dòng)元件的轉(zhuǎn)動(dòng)元件的轉(zhuǎn)子動(dòng)力泵中的泄 漏限制機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)調(diào)節(jié)裝置，該調(diào)節(jié)裝置被定位成實(shí)現(xiàn)泵的轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)泄漏限制元件之間的 移動(dòng)；和至少一個(gè)傳感器機(jī)構(gòu)，該傳感器機(jī)構(gòu)被定位成探測(cè)泵的狀況，所述至少一個(gè)傳感器機(jī) 構(gòu)被構(gòu)造成提供對(duì)泵狀況或泵的轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)元件之間的相對(duì)位置的指示，通過(guò)該指示能 確定對(duì)所述至少一個(gè)調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行人工調(diào)節(jié)。
18.如權(quán)利要求17所述的自監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括與所述至少一個(gè)傳感器機(jī)構(gòu)連通的 控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)具有警報(bào)裝置，該警報(bào)裝置提供確定泵的所述轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)元件 之間需要人工調(diào)節(jié)的通知。
19.一種提供對(duì)具有相鄰的轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)元件的轉(zhuǎn)子動(dòng)力泵中的泄漏限制元件進(jìn)行自 監(jiān)測(cè)和自調(diào)節(jié)的方法，包括提供自監(jiān)測(cè)和自調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該自監(jiān)測(cè)和自調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括至少一個(gè)調(diào)節(jié)裝置，該調(diào)節(jié)裝置被定位成實(shí)現(xiàn)泵的轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)泄漏限制元件之間的 移動(dòng)；至少一個(gè)傳感器機(jī)構(gòu)，該傳感器機(jī)構(gòu)被定位成探測(cè)泵的狀況；和控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)與所述至少一個(gè)傳感器機(jī)構(gòu)連通，并且能從所述至少一個(gè)傳感 器機(jī)構(gòu)接收用于指示實(shí)現(xiàn)泵的轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)元件之間的調(diào)節(jié)的需求的數(shù)據(jù)；經(jīng)由所述至少一個(gè)傳感器機(jī)構(gòu)探測(cè)泵的狀況；當(dāng)探測(cè)到所述狀況時(shí)從所述至少一個(gè)傳感器機(jī)構(gòu)向所述控制系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)；使用控制系統(tǒng)評(píng)估泵的狀況；以及從所述控制系統(tǒng)向所述至少一個(gè)調(diào)節(jié)裝置發(fā)送信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)泵的轉(zhuǎn)動(dòng)和非轉(zhuǎn)動(dòng)元件 之間的調(diào)節(jié)。
全文摘要
提供了一種自監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用于評(píng)估和實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子動(dòng)力泵的轉(zhuǎn)動(dòng)元件和非轉(zhuǎn)動(dòng)元件之間的泄漏限制機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)，以限制泄漏和在泵的轉(zhuǎn)動(dòng)元件和非轉(zhuǎn)動(dòng)元件之間建立所期望的間隙尺寸。調(diào)節(jié)系統(tǒng)被構(gòu)造成是自監(jiān)測(cè)的，用以確定依據(jù)泵的狀況何時(shí)準(zhǔn)許對(duì)泄漏限制機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且被構(gòu)造有可響應(yīng)于監(jiān)測(cè)的泵狀況而進(jìn)行自調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，但也能進(jìn)行人工調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)F04D29/46GK101970885SQ200980109196
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2009年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月15日
發(fā)明者蘭迪·J·科斯米基, 杰弗里·C·維安, 泰勒·M·厄蘭森, 羅納德·J·布儒瓦, 邁克爾·L·維肯 申請(qǐng)人:威爾斯拉里集團(tuán)公司