專利名稱：控制離心泵與真空泵的組合的方法及一種氣體分離離心泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制一氣體分離離心泵和真空泵的結(jié)合的功能的方法和一種氣體分離離心泵。按照本發(fā)明的這種裝置特別適用于泵送中等粘稠度的紙漿的所謂流化離心泵，但是該方法和使用該方法的離心泵也可用于被泵送的液體中含有氣體和固體物質(zhì)的其它場(chǎng)合。
以前公知的用于上述目的的泵特別是在美國(guó)專利US4,776,758、4,981,413、5,078,573、5,114,310、5,116,198、5,151,010、5,152,663和5,366,347中予以描述。上述專利均主要涉及木材加工工業(yè)的泵，這種泵從中等粘稠度的紙漿懸浮液中分離氣體，它們的特征在于除了通常的葉輪以外，在葉輪后的一腔室中的泵軸上還裝有一真空泵，優(yōu)選為一水環(huán)泵。氣體出口設(shè)置在泵葉輪的背板上，接近葉輪軸，積聚在離心泵的葉輪前方的氣體可以通過(guò)該出口流入葉輪后的空間。多數(shù)情況下，所述空間通過(guò)一圍繞至少泵軸的一部分的出口通道聯(lián)接于真空泵的吸入口。當(dāng)真空泵在葉輪前方的空間與其自身的泵腔之間形成一壓差時(shí)，氣體經(jīng)過(guò)出口流入葉輪中和所述至少部分圍繞軸的氣體出口通道，一直到真空泵腔中。由于泵腔的偏心，真空泵以一種本身公知的方法一方面形成抽吸，從而將氣體抽入其泵腔，另一方面在大氣與其泵腔的出口側(cè)之間形成一壓差，從而使氣體從泵腔中排出。被分離的氣體通常從真空泵中直接排入大氣。
對(duì)于用于在木材加工工業(yè)中泵送紙漿懸浮液的離心泵與真空泵的組合有某些特殊的要求，在上述專利中已廣泛涉及到這些要求，因此在此只做簡(jiǎn)短敘述。
首先，由于所泵送的材料含有固體物質(zhì)，即纖維，因此在離心泵和與其相連的真空泵的結(jié)構(gòu)中要預(yù)防纖維進(jìn)入氣體送出系統(tǒng)。為此，例如在背板的后側(cè)上提供背葉片，以便從已經(jīng)流向葉輪后面的空間的材料中分離纖維。由于纖維還可能進(jìn)入真空泵，因此，在該泵的吸入和排出側(cè)均設(shè)置沖洗裝置，以防止纖維阻塞管路。
第二，泵送纖維懸浮液時(shí)條件可能變化很大。例如紙漿的粘稠度的差別可能在若干百分比變化，紙漿的流入壓力變化可能為若干巴。為了使功能可靠，在葉輪前方分離氣體需要一特定壓差，因此要提供考慮入口壓力的可能性，即，真空泵的吸力應(yīng)該是可控制的。這通常是通過(guò)設(shè)置一與吸入管路相連的所謂輔助氣流管路來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)在葉輪前方有足夠的氣體不能被分離時(shí)，多余的空氣可以通過(guò)該輔助管路導(dǎo)入真空泵。該輔助管路通常聯(lián)接一閥，其在一特定壓力，例如0.4巴下打開(kāi)。
第三，泵送纖維懸浮液時(shí)，大多數(shù)情況下所分離的氣體并不是由純凈空氣構(gòu)成，而是常常含有各種惡臭的，甚至到某種程度有毒的或腐蝕性的氣體，這些氣體不能直接導(dǎo)入到大氣中。纖維也或多或少進(jìn)入真空泵的出口，應(yīng)該能夠?qū)⑺鼈兓厥眨瑸榱诉@個(gè)原因真空泵的出口通道也不能直接聯(lián)接于排放口。
已經(jīng)有人試圖通過(guò)按照美國(guó)專利US5,366,347的裝置來(lái)滿足前兩個(gè)需要，其基于這樣一種想法，即，使泵送中等粘稠度紙漿的流化離心泵能夠在三種不同的運(yùn)行條件下運(yùn)轉(zhuǎn)。
在第一種情況下，入口壓力低，低于大氣壓，大量氣體在葉輪前方被分離，因此，真空泵的容量必須大，且泵必須能夠泵走全部分離出的氣體。
在第二種情況下，入口壓力中等，略高于大氣壓，氣體在葉輪前方被分離到某種程度，且必須能夠在不帶走纖維的情況下將氣體通過(guò)真空泵泵走。
在第三種情況下，入口壓力高，例如2巴，沒(méi)有氣體被分離，真空泵無(wú)需泵走任何東西。
所述專利建議，通過(guò)相對(duì)于真空泵的轉(zhuǎn)子移動(dòng)真空泵殼體來(lái)控制真空泵的容量。其原理是，真空泵在第一運(yùn)行條件下從葉輪前方的真空空間抽吸空氣，并將其向一較高的，即大氣壓力輸送。在這種情況下，泵起到了其原始意義上的作用。
在第二種運(yùn)行條件下，所分離氣體的氣壓在大氣壓力之上，真空泵的殼體相對(duì)其轉(zhuǎn)子移動(dòng)到這樣一個(gè)位置，使真空泵在與第一情況相反的方向上形成一壓差。換句話說(shuō)，假設(shè)紙漿的入口壓力在葉輪前方產(chǎn)生一1.5巴的絕對(duì)壓力，則相對(duì)于大氣的壓差為0.5巴。由于這一壓差較大，利用真空泵形成一例如0.3巴過(guò)壓的反向壓力，從而葉輪前方的壓力首先必須超過(guò)真空泵的反向壓力。換句話說(shuō)，氣體以只有0.2巴的壓差流出到大氣中。
對(duì)于第三種運(yùn)行條件所述專利建議，移動(dòng)真空泵的偏心殼體，使其與真空泵的軸和轉(zhuǎn)子同心。換句話說(shuō)，泵在兩個(gè)方向上均不產(chǎn)生壓差?？梢赃@樣推測(cè)，按照申請(qǐng)人的說(shuō)法，假如在葉輪前方?jīng)]有氣體分離，既使壓差很大也沒(méi)有纖維能夠進(jìn)入氣體出口。顯然在這里忘記了這樣一個(gè)事實(shí)，當(dāng)離心泵的吸入側(cè)存在相當(dāng)大的過(guò)壓時(shí)，很容易穿過(guò)各可能的通道從泵中迸發(fā)出。如果如美國(guó)專利US5,366,347所描述的，真空泵“惰性”運(yùn)轉(zhuǎn)，即，真空泵的殼體與轉(zhuǎn)子同心并且在真空泵的出口側(cè)沒(méi)有設(shè)置閥，而在所述美國(guó)專利中認(rèn)為不設(shè)置該閥是有利的，顯然紙漿懸浮液會(huì)在過(guò)壓的作用下直接穿過(guò)真空泵沿著氣體出口通道流動(dòng)。
按照所述美國(guó)專利US5,366,347，可以以兩種方法解決上述問(wèn)題或者在真空泵的出口側(cè)設(shè)置一閥，該閥在泵“惰性”運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)封閉或節(jié)流，從而整個(gè)氣體出口通道系統(tǒng)至少部分關(guān)閉，或者改進(jìn)真空泵的容量以產(chǎn)生反向壓力，使泵所產(chǎn)生的最大反向壓力相對(duì)于離心泵的吸入側(cè)的可能的最大過(guò)壓。因此在所述美國(guó)專利中另一方面建議，是在離心泵的吸入側(cè)出現(xiàn)輕微過(guò)壓的情況下，改變真空泵殼體的偏心，使真空泵產(chǎn)生一反向壓力，該反向壓力大到足以“緩沖”該過(guò)壓。另一方面還建議，當(dāng)離心泵的吸入側(cè)的過(guò)壓增大時(shí)將真空泵殼體的偏心率進(jìn)一步減小到零。后一種想法是不合理的，它在實(shí)踐中導(dǎo)致泵大量泄漏。然而通過(guò)增加真空泵殼體的偏心率也可以很容易修正這種情況，當(dāng)離心泵的過(guò)壓增大時(shí)，增加真空泵的偏心率就可使真空泵所產(chǎn)生的反向壓力增加。換句話說(shuō)，通過(guò)保持真空泵所產(chǎn)生的反向壓力與入口壓力相同，在真空泵的兩個(gè)方向上都不會(huì)有流動(dòng)。與所述美國(guó)專利所講述的相反，通過(guò)在真空泵的出口側(cè)設(shè)置一節(jié)流閥當(dāng)然也可減小入口壓力的作用，這樣，不僅可以通過(guò)改變真空泵殼體的偏心率，而且可以利用節(jié)流閥來(lái)“緩沖”入口壓力。換句話說(shuō)，僅僅通過(guò)為偏心率調(diào)節(jié)提供一認(rèn)為殼體所需的足夠的余量就可修正在美國(guó)專利5,366,347中所描述的裝置。所有在所述專利中描述了的裝置都可這樣使用，至于各實(shí)施例，可參考所述美國(guó)專利5,366,347的說(shuō)明書(shū)和附圖。
在美國(guó)專利US5,366,437中更詳細(xì)描述了的泵甚至在上述修正之后也不能滿足目前工廠中對(duì)泵所提出的要求。我們?cè)谏厦嬉呀?jīng)提到，在待排出的氣體中通常含有惡臭或有毒的化學(xué)物。從真空泵中還排出一點(diǎn)液體，每分鐘幾升，在某些情況下還連續(xù)地排出纖維。將真空泵的排出口通到一分離的空間而不是陰溝，從環(huán)境的觀點(diǎn)和回收纖維和化學(xué)物考慮是有利的，因此，在設(shè)計(jì)離心泵和真空泵時(shí)應(yīng)該考慮使真空泵能夠?qū)怏w、纖維和液體排放到一加壓空間，或至少排到一位于泵上方的空間。換句話說(shuō)，該泵除了能夠在其吸入側(cè)產(chǎn)生一真空以外還必須能夠在其出口側(cè)產(chǎn)生一壓力頭或過(guò)壓。
在上述專利中，這種可能性或者未予以考慮，或者由于其它原因根本未涉及到。這些專利多數(shù)都沒(méi)有以任何方式涉及這種泵組合的控制。其中一些專利提到了可以在真空泵的出口側(cè)設(shè)置一斷流閥，其可以對(duì)出口節(jié)流，甚至在必要時(shí)關(guān)閉出口。這在閥真的不得不完全關(guān)閉之前都起到了很好的作用。但閥關(guān)閉時(shí)在真空泵中引起氣蝕和壓力振動(dòng)，因此，損壞真空泵的危險(xiǎn)是非常大的。另一種可能性是改變泵的容積，如在美國(guó)專利US5,366,347中所描述的。然而控制容積導(dǎo)致泵不再具有向前傳送氣體和/或纖維和/或液體所需的壓力頭。下面的例子可以對(duì)此作出解釋。在只有一點(diǎn)氣體被分離并只需低真空來(lái)從離心泵中排出氣體的情況下，調(diào)節(jié)真空泵，使其只產(chǎn)生一個(gè)小的壓差。因此，在泵的出口側(cè)只可得到一個(gè)小的壓差，如果，例如泵的排出口應(yīng)該被導(dǎo)向一位于大約比泵高20米處的空間，并且有時(shí)該空間還帶壓，則這一壓差是不夠的。
按照我們發(fā)明的方法和設(shè)備，通過(guò)在真空泵的吸入側(cè)設(shè)置控制裝置解決了上述問(wèn)題，利用該控制裝置可以完全控制真空泵在離心泵的葉輪前方所產(chǎn)生的真空，不管真空泵的容積如何。換句話說(shuō)，雖然只有一小的真空作用指向離心泵一側(cè)，卻可獲得真空泵的總的容量來(lái)排出所分離的氣體、纖維和液體。
本發(fā)明的方法和設(shè)備的特征在所附權(quán)利要求書(shū)中明顯可見(jiàn)。
下面參考附圖對(duì)本發(fā)明的方法和設(shè)備進(jìn)行更詳細(xì)的描述。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的帶有真空泵的離心泵的一軸向橫剖面圖，在該離心泵中裝有按照本發(fā)明的控制系統(tǒng)；圖2示出本發(fā)明的離心泵的一優(yōu)選實(shí)施例；圖3示出本發(fā)明的離心泵的一第二優(yōu)選實(shí)施例；圖4示出本發(fā)明的離心泵的一第三優(yōu)選實(shí)施例；圖5示出本發(fā)明的離心泵的一第四優(yōu)選實(shí)施例；圖6示出本發(fā)明的離心泵的一第五優(yōu)選實(shí)施例；圖7示出本發(fā)明的離心泵的一第六優(yōu)選實(shí)施例；圖8a和8b示出本發(fā)明的離心泵的一第七和一第八優(yōu)選實(shí)施例；和圖9示出本發(fā)明的離心泵的一第九優(yōu)選實(shí)施例。
按照?qǐng)D1所示，一種現(xiàn)有技術(shù)的離心泵包括一螺旋形殼體10和一泵體40。螺旋形殼體10包括離心泵的一吸入口12和一基本上相切的出口(未示出)。螺旋形殼體10圍繞著離心泵的葉輪14，該葉輪包括一所謂背板16、連接于吸入口12一側(cè)的所謂前表面的表面上的工作葉片18和連接于背板的背側(cè)上的背葉片20。在葉輪14的背板16上還設(shè)置有多個(gè)氣體出孔22。一泵的后壁24最好可拆卸地設(shè)置在螺旋形殼體10和位于泵體40內(nèi)的真空泵之間，在后壁與軸，或如圖所示一從葉輪延伸出的一圓柱形凸起部分之間形成一氣體出口通道26。在本實(shí)施例中，該通道擴(kuò)大為一環(huán)形腔28。在圖示實(shí)施例中，在后壁24內(nèi)設(shè)置一通向環(huán)形腔28的沖洗管30，用于清洗氣體出口系統(tǒng)。在被泵送的材料為木材加工工業(yè)中的中等粘稠度的紙漿懸浮液的情況下，在離心泵的葉輪內(nèi)設(shè)置一流化轉(zhuǎn)子32，該轉(zhuǎn)子優(yōu)選包含有葉片34，這些葉片與泵軸和吸入口12的壁板隔開(kāi)延伸一段距離。
按照?qǐng)D1所示，在泵體40內(nèi)還設(shè)置一真空泵，該真空泵包括一殼體42和設(shè)置在該殼體內(nèi)的一轉(zhuǎn)子44。在圖示實(shí)施例中殼體42包括一成整體的后壁46，如果需要的話，該后壁也可以是可拆卸的。一單獨(dú)的可拆卸板48或離心泵的后壁24用作殼體42的前壁(朝向離心泵)，雖然也可以這樣構(gòu)造真空泵，使其前壁為真空泵殼體的一整體部分，而后壁為可拆卸的。與離心泵的葉輪14相同，轉(zhuǎn)子44也連接于軸49并設(shè)有葉片50，然而葉片50并不延伸到殼體44的內(nèi)壁52。在真空泵運(yùn)行時(shí)葉片50轉(zhuǎn)動(dòng)一液體環(huán)51。圍繞轉(zhuǎn)子44的殼體42的內(nèi)壁52是偏心的，因而由殼體內(nèi)的葉片50轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)的液體環(huán)根據(jù)葉片50與殼體42的內(nèi)壁52相互的位置引起葉片50之間的空間的體積的變化。殼體42的前壁48設(shè)有一真空泵的吸入口54，其構(gòu)成離心泵與真空泵之間的氣體排出管的一部分，該吸入口為新月形的并相對(duì)于殼體42這樣定位，使得在吸入口54處轉(zhuǎn)子44的葉片50之間的空間的容積增加。這就導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的葉片之間產(chǎn)生真空，因此真空泵將氣體吸入葉片50之間的空間。在圖1所示的實(shí)施例中，在真空泵的后壁46的對(duì)應(yīng)點(diǎn)上有一個(gè)所謂輔助空氣通道56，如果從離心泵接收的氣體不夠的話，則真空泵以完全相同的方法通過(guò)該輔助空氣通道將空氣吸入到葉片之間的空間。輔助空氣通道56通常連接一閥(未示出)，該閥在一給定壓差下打開(kāi)。也可以使所述輔助空氣通道穿過(guò)離心泵的后壁24或穿過(guò)真空泵的前壁48通向腔室28。在真空泵的后壁46上還設(shè)置有一出口通道58，從該出口通道中排出的主要是氣體，也有少量液體，可能還帶有固體。所述出口通道58與真空泵的連通點(diǎn)和吸入口54呈大約180°角，該點(diǎn)優(yōu)選在真空泵的后壁46上，雖然其也可位于將兩泵分開(kāi)的真空泵的前壁48或離心泵的后壁24上，這樣它就直接位于軸上與吸入口54相對(duì)的一側(cè)。
各種可能的泵結(jié)構(gòu)的例子在A.AHLSTROM公司的美國(guó)專利US4,981,413、5,078,573、5,114,310、5,166,198、5,151,010和5,152,663中詳細(xì)示出，在此引為參考。在上述專利中示出的結(jié)構(gòu)是有利和有用的裝置，但不應(yīng)理解為代表了各種可能的結(jié)構(gòu)。
圖2示出了按照本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例的離心泵的一詳細(xì)的局部剖面圖。該圖示出了泵軸49、葉輪14及其圓柱形突出部分、真空泵的轉(zhuǎn)子44和離心泵的后壁24及其腔室28，以及腔室28和真空泵之間的于后壁上的吸入口54。按照本發(fā)明，控制真空泵吸入流的裝置100包括一橡膠或類(lèi)似彈性材料的一環(huán)形管60，該管設(shè)置在離心泵的后壁的在徑向上最靠里的邊緣上的一槽62內(nèi)，優(yōu)選在腔室28的離心泵一側(cè)，并且可以以液壓、氣壓或其它方法使該管膨脹。將一種壓力介質(zhì)，例如通過(guò)設(shè)置在后壁24上的管路導(dǎo)入環(huán)形管60，。當(dāng)控制裝置100如圖所示定位時(shí)，能夠穿過(guò)腔室28的后壁24通向輔助空氣通道64。該裝置這樣作用，如果從真空泵至離心泵的橫剖面流動(dòng)面積應(yīng)該予以節(jié)流調(diào)節(jié)，則流體介質(zhì)增壓，從而，使環(huán)形管60膨脹并更接近葉輪的圓柱形突出部分。當(dāng)管60中的壓力釋放時(shí)，該橫剖面流動(dòng)區(qū)域?qū)嶋H上是開(kāi)通的，對(duì)從離心泵流向真空泵的氣流沒(méi)有阻擋。當(dāng)然，在環(huán)形腔室28中還可以設(shè)置一個(gè)對(duì)應(yīng)的膨脹管或類(lèi)似物，當(dāng)該管膨脹時(shí)不僅對(duì)橫剖面流動(dòng)面積節(jié)流調(diào)節(jié)，而且也直接對(duì)真空泵的吸入口54節(jié)流。
圖3示出了一個(gè)按照本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例的離心泵的詳細(xì)局部剖視圖。圖中示出泵軸49、葉輪14及其圓柱形突出部分、真空泵的轉(zhuǎn)子44和離心泵的后壁24及其腔室28，以及在腔室28和真空泵之間的后壁上的吸入口54。按照本發(fā)明的控制裝置100包括一設(shè)置在后壁24上的優(yōu)選為徑向的環(huán)形槽72，槽中滑動(dòng)地設(shè)置至少一個(gè)或優(yōu)選幾個(gè)關(guān)閉舌片70。例如可以有一個(gè)關(guān)閉舌片70，在這種情況下，離心泵和真空泵之間的氣體出口通道26只能被節(jié)流到在周向上測(cè)量為180°的程度。甚至也必須考慮這樣一種可能性，就象上述美國(guó)專利中的一份提到的在后壁24上的一個(gè)非環(huán)形開(kāi)口，即按照一實(shí)施例僅由一半環(huán)構(gòu)成的流動(dòng)管路。當(dāng)設(shè)置兩個(gè)關(guān)閉舌片70時(shí)，這兩個(gè)關(guān)閉舌片優(yōu)選以一個(gè)搭接在另一個(gè)之上的方式設(shè)置在槽72中并在軸49的兩相對(duì)側(cè)。舌片70的內(nèi)邊緣優(yōu)選為與軸的周邊同樣曲線的形狀，或者如圖所示，或者與葉輪的圓柱形突出部分相同的形狀。如果有幾個(gè)舌片70，將它們按前述兩個(gè)舌片的原理搭接設(shè)置或者將它們?cè)O(shè)置成以照相機(jī)快門(mén)的方式開(kāi)合。當(dāng)在腔室28和離心泵之間設(shè)置閉合舌片時(shí)，能夠以圖2所示的方法將補(bǔ)充空氣導(dǎo)入腔室28。除了圖3中所示的方法以外，還可以通過(guò)在腔室28的底部設(shè)置的一槽中設(shè)置相應(yīng)的閉合舌片來(lái)實(shí)現(xiàn)橫剖面流動(dòng)面積的節(jié)流調(diào)節(jié)?？梢酝ㄟ^(guò)從外部向舌片延伸的桿以例如液壓、氣動(dòng)或類(lèi)似方式操作舌片，從而可以使舌片沿徑向直線移動(dòng)，或圍繞一頂著軸的連接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。還可以使所述徑向槽的底部逆著軸升高，從而通過(guò)使舌片沿著槽的底部周向滑動(dòng)就可以使其逆著軸/葉輪的凸出部分運(yùn)動(dòng)。在本實(shí)施例和下一實(shí)施例中都未描述輔助空氣通道，因?yàn)槠湮恢煤瓦\(yùn)轉(zhuǎn)在前面都以描述得足夠清楚。因此顯而易見(jiàn)，如果需要，在哪個(gè)實(shí)施例中都可以設(shè)置一輔助空氣通道。
圖4示出一個(gè)按照本發(fā)明的第三優(yōu)選實(shí)施例的離心泵的一詳細(xì)的局部剖面圖。圖中示出泵軸49、葉輪14及其圓柱形凸出部分、真空泵的轉(zhuǎn)子44和離心泵的后壁24及其腔室28，以及在腔室28和真空泵之間的后壁上的吸入口54。按照本發(fā)明的控制裝置100包括一閉合板80，該閉合板在周向上至少具有與真空泵的吸入口54相同的尺寸。當(dāng)閉合板80逆著吸入口54運(yùn)動(dòng)時(shí)從腔室28向真空泵的橫剖面流動(dòng)面積減小?？梢栽O(shè)計(jì)成以機(jī)械、液壓或氣動(dòng)方式操作的閉合板80。一種方法是在后壁24上于閉合板的兩側(cè)都為一個(gè)通過(guò)壓力介質(zhì)改變其尺寸的部件設(shè)置一空間，或者為小的壓力介質(zhì)缸設(shè)置空間，例如利用該缸可以軸向上移動(dòng)閉合板。另一種可能性是以這樣一種方式為閉合板設(shè)置一回位彈簧，例如，使閉合板抵著彈簧朝向吸入口54移動(dòng)。
圖5示出一個(gè)按照本發(fā)明的第四優(yōu)選實(shí)施例的離心泵的詳細(xì)局部剖視圖。該圖示出一泵軸49、葉輪14及其圓柱形凸出部分、真空泵的轉(zhuǎn)子44和離心泵的后壁24及其腔室28，以及腔室28和真空泵之間的后壁上的吸入口54。按照本發(fā)明，控制裝置100包括一設(shè)置在腔室28的底部上的槽92和一設(shè)置在該槽內(nèi)的徑向滑動(dòng)閉合板90。閉合板90和其槽92在周向上測(cè)量至少具有與真空泵的吸入口54大致相同的尺寸。當(dāng)閉合板90徑向移動(dòng)時(shí)，真空泵的吸入口54取決于閉合板90的移動(dòng)方向或者關(guān)閉或者打開(kāi)。可以設(shè)計(jì)成以與圖3所示的實(shí)施例中相同的方法的閉合板90。也可以不通過(guò)徑向上移動(dòng)設(shè)置在腔室28的底部的板，而是周向移動(dòng)該板來(lái)對(duì)吸入口54節(jié)流。
圖6b示出一個(gè)按照本發(fā)明的第五優(yōu)選實(shí)施例的離心泵的一局部剖視圖。該圖從圖6a所示的離心泵的局部橫剖面?zhèn)仍谳S線方向上示出該裝置，未示出離心泵的葉輪14和離心泵的后壁24，吸入板124同心地設(shè)置在后壁上。真空泵的轉(zhuǎn)子的桿126在圖6b的最里面。圍繞該桿的圓表示一個(gè)在吸入板124上用于葉輪的一軸或圓柱形凸出部分的孔。由一虛線示出的偏心圓128表示真空泵的偏心殼體。由一虛線示出的橢圓曲線開(kāi)口130表示從真空泵中去除氣體的出口，其位于真空泵殼體的后壁上。在圖6b所示的位置上，該出口位于真空泵的偏心殼體128的收斂側(cè)，即在壓力側(cè)，因此，液體環(huán)與轉(zhuǎn)子的柱之間的空間收斂，使該空間中的氣體通過(guò)開(kāi)口130壓出泵外。以一實(shí)線表示的橢圓曲線開(kāi)口132是真空泵的吸入口。在圖6b示出的情況下，開(kāi)口132處于這樣一種位置，在此位置，在殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)的液體環(huán)與轉(zhuǎn)子的柱之間的空間擴(kuò)大，換句話說(shuō)，泵從開(kāi)口132抽吸氣體來(lái)充填所述空間。在圖中所示的情況下，開(kāi)口的前緣132’基本上位于殼體的最大偏心位置。彎曲的箭頭R表示真空泵轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。本發(fā)明的這一實(shí)施例的特征在于，通過(guò)從圖6b所示位置順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)吸入板124來(lái)控制從離心泵流向真空泵的氣流，例如經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)吸入板使吸入口的前緣132’移過(guò)真空泵殼體的最大偏心處到達(dá)泵開(kāi)始產(chǎn)生壓力的那一側(cè)，從而將液體環(huán)與轉(zhuǎn)子的柱之間的氣體通過(guò)吸入開(kāi)口壓回到吸入側(cè)，即朝向離心泵。這至少導(dǎo)致削減真空泵的吸入容量，并且如果吸入板124轉(zhuǎn)到足夠大的位置，吸入就會(huì)完全停止。吸入板124的轉(zhuǎn)動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)，例如利用穿過(guò)離心泵體通向后壁24與吸入板124的分離表面的一軸。軸端最好帶有一螺旋線，吸入板的邊緣帶齒，這樣，軸一轉(zhuǎn)動(dòng)，吸入板就跟著轉(zhuǎn)動(dòng)。軸的轉(zhuǎn)動(dòng)可以手動(dòng)實(shí)現(xiàn)，也可利用一電動(dòng)機(jī)電動(dòng)實(shí)現(xiàn)，因此，如果需要的話可以為系統(tǒng)提供各種控制裝置。
圖7以與圖2至5相似的方式示出一個(gè)按照本發(fā)明的第六優(yōu)選實(shí)施例的離心泵的局部剖視圖。圖中可見(jiàn)，離心泵的葉輪14，或者不如說(shuō)其圓柱形突出部分帶有一肩140，而后壁上帶有一導(dǎo)面242，優(yōu)選環(huán)形控制件244可以沿著該導(dǎo)面或者朝著肩140運(yùn)動(dòng)，或者離開(kāi)其運(yùn)動(dòng)。這樣，就可以隨意調(diào)大對(duì)于來(lái)自葉輪的氣體出口142的氣流的抽吸。通過(guò)在環(huán)形控制裝置的周邊上設(shè)置幾個(gè)彼此均勻分布的桿246，可以控制控制裝置142的運(yùn)動(dòng)，在后壁24上為這些桿設(shè)置了空腔，在這些空腔中，例如一彈簧件248定位在桿的一側(cè)，并且例如一借助于壓力可以膨脹的一元件250定位在另一側(cè)。當(dāng)然，壓力件250可以被例如可轉(zhuǎn)動(dòng)的偏心桿或類(lèi)似物代替。
圖8a和8b為按照本發(fā)明的第七和第八優(yōu)選實(shí)施例的裝置。所述裝置基于在前面的實(shí)施例中已經(jīng)描述過(guò)的可動(dòng)控制件242。在這兩個(gè)實(shí)施例中，與控制件242一起限制橫剖面流動(dòng)面積的表面由葉輪14的圓柱形突出部分上的一錐形面150(圖8)或一階梯形收斂面152構(gòu)成。這種涉及控制件142的運(yùn)動(dòng)的裝置可以以前面附圖中所描述的方法使用。
可以使用的另一控制系統(tǒng)是這樣一種裝置，其中在離心泵的后壁的內(nèi)緣上形成基本上延伸到葉輪的軸/圓柱形突出部分的齒，這些齒覆蓋該周邊的大約一半，優(yōu)選至少一半。與其配合的部件為一可轉(zhuǎn)盤(pán)，盤(pán)上的齒的尺寸優(yōu)選與后壁上的齒相同，通過(guò)將這些齒轉(zhuǎn)到在流動(dòng)方向上彼此相對(duì)，或通過(guò)將這些齒嚙合設(shè)置可以打開(kāi)剩余的橫剖面流動(dòng)區(qū)域。
另一種可行的控制系統(tǒng)可以通過(guò)改變真空泵的轉(zhuǎn)子的間隙來(lái)實(shí)現(xiàn)。這實(shí)際上意味著真空泵體的至少一端相對(duì)于轉(zhuǎn)子移動(dòng)，或者其至少一端與轉(zhuǎn)子一起移動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子，特別是轉(zhuǎn)子的葉片與殼體之間的空間增大時(shí)，圍繞葉片的邊緣的氣流迅速增大，從而使泵所產(chǎn)生的吸力明顯下降。實(shí)際上，一種最有可能的上述空間的控制方法可能是將真空泵的前壁設(shè)置成可動(dòng)的。
控制裝置的功能或換句話說(shuō)，所述流動(dòng)或者手工控制?；蛘咦鳛楸槐盟筒牧系恼吵矶鹊暮瘮?shù)，作為被泵送材料的入口壓力的函數(shù)，作為被泵送材料的粘稠度和入口壓力二者的函數(shù)或者被泵送材料的氣體含量的函數(shù)自動(dòng)控制?？梢赃@樣來(lái)實(shí)現(xiàn)按照入口壓力的控制，例如，當(dāng)入口壓力增加時(shí)控制件在一個(gè)方向上移動(dòng)，這種移動(dòng)使減小氣體出口通道路的橫剖面流動(dòng)面積。例如可以通過(guò)設(shè)置在離心泵的后壁上的壓力介質(zhì)缸來(lái)移動(dòng)舌片，該缸抵抗一彈簧力將舌片推向軸，或者通過(guò)一設(shè)置在泵體之外的缸，例如一雙向缸移動(dòng)舌片。
這樣，從前述看出，已經(jīng)提出了多種解決方案，通過(guò)這些解決方案，可以使按照本發(fā)明的離心泵與真空泵的組合在各種可能的運(yùn)行條件下都處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。例如可以以一種控制的方式利用真空泵將少量超大氣壓氣體和液體以及可能夾雜在其中的固體物質(zhì)排放到比如一個(gè)位于泵上方30米處的壓力水箱中。本發(fā)明并不限于上面所描述和圖示的實(shí)施例，這些實(shí)施例旨在給讀者一個(gè)關(guān)于實(shí)現(xiàn)這種控制的許多解決方案的清晰的圖示。應(yīng)該理解，在權(quán)利要求書(shū)所限定的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)還可能有其它的技術(shù)解決方案。
權(quán)利要求
1.一種控制離心泵和真空泵的組合的功能的方法，在該組合中，離心泵的葉輪(14)和真空泵的轉(zhuǎn)子(44)設(shè)置在同一軸(49)上，在離心泵中從被泵送的材料中分離的氣體借助于真空泵沿著一位于所述離心泵和所述真空泵之間的氣體出口通道(26)排出離心泵，其特征在于對(duì)在離心泵和真空泵之間的氣體出口通道(26)內(nèi)的氣流進(jìn)行控制。
2.一種如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過(guò)改變氣體出口通道(26)的橫剖面流動(dòng)面積來(lái)控制所述氣流。
3.一種如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過(guò)改變位于氣體出口通道(26)內(nèi)的真空泵吸入口(54)的橫剖面流動(dòng)面積來(lái)控制所述氣流。
4.一種如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于將所述氣流作為被泵送的材料的粘稠度的函數(shù)加以控制。
5.一種如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于將所述氣流作為被泵送的材料的入口壓力的函數(shù)加以控制。
6.一種如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于將所述氣流作為被泵送的材料的粘稠度和入口壓力二者的函數(shù)加以控制。
7.一種如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于將所述氣流作為被泵送的材料的氣體含量的函數(shù)加以控制。
8.一種如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于將被分離的氣體返回到一高于大氣壓的壓力。
9.一種如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過(guò)改變真空泵轉(zhuǎn)子與殼體的壁之間的空間來(lái)控制所述氣流。
10.一種分離氣體的離心泵，其主要包括一旋渦形殼體(10)和一泵體(40)；旋渦形殼體(10)包括一吸入口(12)和一基本上相切的出口，殼體(10)包圍著葉輪(14)，葉輪(14)包括至少一個(gè)連接于吸入口(12)的一側(cè)上的所謂背板(16)的表面上，即前表面上的工作葉片(18)、至少一個(gè)連接于背板的背面的背葉片(20)和至少一個(gè)設(shè)置在背板(16)上的氣體出孔(22)；泵體(40)包括一設(shè)置在其內(nèi)的真空泵，其包含一殼體(42)和一轉(zhuǎn)子(44)，轉(zhuǎn)子的葉片(50)與葉輪(14)設(shè)置在同一軸(49)上；所述殼體(42)包括一后壁(46)、一真空泵的前壁(48)和一殼體(42)的偏心內(nèi)壁(52)，真空泵在朝離心泵一側(cè)具有一吸入口(54)，內(nèi)壁(52)圍繞著轉(zhuǎn)子(44)；殼體(42)還包括一所謂輔助空氣通道(56)和一真空泵的出口通道(58)；泵的后壁(24)包括一氣體出口通道(26)，其設(shè)置在旋渦形殼體(10)與真空泵之間，其特征在于限制氣流的一控制件(100)設(shè)置在所述氣體出口通道(26)內(nèi)。
11.一種如權(quán)利要求10所述的離心泵，其特征在于所述控制件(100)為一在一槽(72、82、92)中移動(dòng)的板(70、80、90)，該槽設(shè)置在出口通道(26)的壁上。
12.一種如權(quán)利要求10或11所述離心泵，其特征在于所述控制件(100)為一在軸向、徑向或周向上移動(dòng)的板(70、80、90)。
13.一種如權(quán)利要求10所述的離心泵，其特征在于所述控制件(100)為一設(shè)置在出口通道(26)的壁上的一可以在軸向和/或徑向上膨脹的元件(60)。
14.一種如權(quán)利要求10所述的離心泵，其特征在于一位于真空泵的前壁上的可相對(duì)于泵的殼體轉(zhuǎn)動(dòng)的吸入口(132)被用作控制件(100)。
15.一種如權(quán)利要求13所述的離心泵，其特征在于所述吸入口(132)定位在真空泵的可轉(zhuǎn)動(dòng)前壁(124)上。
16.一種如權(quán)利要求10所述的離心泵，其特征在于控制件(100)為一在軸向上可轉(zhuǎn)動(dòng)的環(huán)(242)，其與葉輪或其一部分(140、150、152)限定了節(jié)流孔。
17.一種如權(quán)利要求10所述的離心泵，其特征在于所述控制件(100)為一可在設(shè)置在出口通道(26)的壁上的槽(72、82、92)內(nèi)可轉(zhuǎn)動(dòng)的板(90)。
18.一種如權(quán)利要求10所述的離心泵，其特征在于在氣體出口通道(26)內(nèi)有一膨脹部件和一腔室(28)。
19.一種如權(quán)利要求13所述的離心泵，其特征在于輔助空氣通道通向所述腔室(28)。
20.一種如權(quán)利要求10所述的離心泵，其特征在于在葉輪(14)的前面設(shè)置一從泵的吸入口(12)伸出的流化轉(zhuǎn)子(32)。
21.一種如權(quán)利要求10所述的離心泵，其特征在于真空泵的出口通道(58)位于真空泵的后壁(46)上。
22.一種如權(quán)利要求10所述的離心泵，其特征在于離心泵的后壁(24)與真空泵的前壁(48)為一體件。
23.一種如權(quán)利要求10所述的離心泵，其特征在于離心泵的后壁(24)與真空泵的前壁(48)限定氣體出口通道(26)。
24.一種氣體分離離心泵，其主要包括一旋渦形殼體(10)和一泵體(40)；該旋渦形殼體(10)包括一吸入口(12)和一基本上相切的出口，旋渦形殼體(10)圍繞著葉輪(14)，葉輪(14)包括至少一個(gè)連接于吸入口(12)一側(cè)的所謂背板(16)的表面上，即前表面上的工作葉片(18)、至少一個(gè)連接于背板后面的背葉片(20)和至少一個(gè)設(shè)置在背板(16)上的氣體出口(22)；泵體(40)包括一設(shè)置在其內(nèi)的真空泵，其包含一殼體(42)和一轉(zhuǎn)子(44)，殼體可相對(duì)于泵軸移動(dòng)，轉(zhuǎn)子的葉片(50)與葉輪(14)設(shè)置在同一軸(49)上；所述殼體(42)包括一后壁(46)、一真空泵的前壁(48)和一殼體(42)的偏心內(nèi)壁(52)，真空泵在朝離心泵一側(cè)具有一吸入口(54)，內(nèi)壁(52)包圍著轉(zhuǎn)子(44)；殼體(42)還包括一所謂輔助空氣通道(56)和一真空泵的出口通道(58)；泵的后壁(24)包括一氣體出口通道(26)，其設(shè)置在旋渦形殼體(10)與真空泵之間；真空泵的殼體(42)可移動(dòng)到三個(gè)不同的位置，當(dāng)離心泵的入口壓力低并且大量分離氣體時(shí)使用這三個(gè)位置中的第一個(gè)，當(dāng)入口壓力略高于大氣壓并且分離較少的氣體時(shí)使用第二位置，當(dāng)入口壓力高時(shí)使用第三位置，其特征在于在第三位置上真空泵殼體的偏心率大于第二位置。
25.一種如權(quán)利要求23所述的離心泵，其特征在于在真空泵的出口側(cè)設(shè)有一節(jié)流閥。
26.一種控制離心泵與真空泵的組合的方法，其特征在于主要通過(guò)在離心泵的各種運(yùn)行條件下改變真空泵殼體的偏心率來(lái)控制真空泵上的壓差。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種控制離心泵和真空泵的組合的方法,以及一空氣分離離心泵。按照本發(fā)明的方法的特征在于,由一限流元件控制在離心泵與真空泵之間的氣體出口通道中的氣流。
文檔編號(hào)F04D27/00GK1192800SQ96196074
公開(kāi)日1998年9月9日 申請(qǐng)日期1996年5月29日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月5日
發(fā)明者V·雷波仁, R·維沙拉, V·維克曼 申請(qǐng)人:A·阿爾斯特羅姆公司