[发明专利]用于工业泵的空气扩散器系统

说明书

技术领域

概括来说，本发明涉及工业泵，更具体地、但不排外地涉及诸如泥浆类型端吸离心泵的离心泵。更具体地说，本发明涉及适用于这种泵的空气扩散器系统。

背景技术

离心泵用于各种工业以泵送流体。泥浆类型离心泵用于处理包含固体材料的流体。离心泵一般包括泵壳体，驱动轴贯穿所述泵壳体，以使壳体内部的叶轮旋转。一密封机构在驱动轴从泵壳体中露出以附着到叶轮上的地方附近区域环绕驱动轴。密封机构用来密封泵壳体，以防止流体从驱动轴周围泄漏出泵壳体。

在某些应用中，被泵处理的流体或泥浆可能包含或多或少的空气，这些空气自然集中在密封件上，并且随时间集聚起来。例如，离心泵在很大程度上被用于烟道气体除硫(FGD)工序，以从烟道气体去除硫，从而减少酸雨的发生。烟道气体在大的罐子或容器中通过迫使烟道气体经过与水混合以形成泥浆的微细石灰石颗粒的喷淋进行净化。离心泵使石灰石泥浆从罐子或容器的底部循环到位于罐子或容器的顶部的成排喷雾器。烟道气体在罐子底部附近进入，并从罐子顶部排出。

通常在容器的底部或底部附近迫使空气进入泥浆中，以推动泥浆内部的石灰石颗粒和烟道气体内部的硫颗粒的化学反应。并且使用搅拌器循环并混合泥浆与空气。离心泵通常具有高流速能力，其从罐子底部接收泥浆进料。因此，进入泵的进料泥浆中具有大量的空气。

泥浆中的空气导致离心泵出现各种各样的问题。例如，较高的含气量会减少泵产生的密度和压力，尤其是在空气占3到5百分比或更高体积比的情况下。另外，空气密度比水低，其在靠近静止泵壳壳体的旋转叶轮附近或背部收集在泵轴(即驱动轴)周围，在那里，设置有机械密封。

通常被用于离心泵的机械密封一般包括两个相邻的密封构件，每个密封构件具有抵接在另一密封构件的平表面的平表面。其中一个密封构件与泵轴和叶轮一起旋转，而另一个密封构件是不动的。所以，一个密封面是运动的，而另一个密封面是不动的。相邻密封面通过弹簧以及泵运行时的内部压力保持紧密接触。对密封可靠性来说，关键的是要在密封面之间保持薄的流体薄膜，以便润滑和冷却。

密封构件由很硬的材料制成，例如碳化硅，这样，来自泥浆的颗粒物质的渗入在正常情况下不会使密封面产生任何显著磨损。但是，当要处理的泥浆中存在较高体积的空气时，空气会渗入密封面之间，排出液体薄膜，导致在密封面之间形成干点。因而，在缺少润滑的情况下，相邻表面开始在干条件下操作或运转，摩擦增大，伴随而来的是密封内部热量的增加。由此会在密封面上产生微裂缝和碎片，导致表面被磨圆，这样，更多的泥浆会渗入到密封面之间。随着更大的颗粒渗入到密封面之间，引发更大的磨损，最终密封机构开始泄漏和失效。

在工业中，泥浆中的空气可以导致密封机构的损坏，这是众所周知的。例如，已经提出，穿过叶轮的背部罩板形成孔(即，邻近泵壳体驱动侧的叶轮部分)，以允许高压流体循环返回到泵壳体的泵进入侧或低压吸入侧，从而用它接收一部分空气。但是，这些孔可能会变得被来自泥浆的碎屑或固体堵塞，或者流过孔的流量不足以去除空气，就可能得不到由这些孔带来的好处。

因而，在工业泵和处理带有较高体积空气的泥浆领域中，有利的是，提供一种用于从密封机构附近扩散或不断地去除空气的系统，以防止如前所述的密封的退化(degradation)，改善泵运行。

发明内容

依照本发明的一个方面，提供了一种用于离心泵叶轮的空气扩散器系统，所述叶轮适宜在正常旋转方向旋转，叶轮包括前表面和背部罩板，所述空气扩散器系统包括：通道，所述通道带有穿过叶轮背部罩板的第一开口和穿过叶轮前表面的第二开口；和位于所述通道的所述第一开口的管，所述管具有连接于所述通道的第一端和具有管开口的第二端，所述管开口配置成在叶轮的正常旋转方向定向。

优选地，管与叶轮是一体的。此外，在一种形式中，管开口是扩张的(flared)。

优选地，设置有多个通道和相联的管，这些通道间隔开，并相对于叶轮的旋转轴线而大体上绕叶轮成圆形布置。

管或各个管可以为任何适合的形状，例如大体上L形或C形。管或各个管可包括：一个臂，其具有连接于通道并远离罩板延伸的自由端；和另一个臂，其大体上沿着叶轮的正常旋转方向延伸。优选地，两个臂之间的接头是弯曲的，以便具有良好的流动特性。

按照本发明的另一个方面，提供了一种用于离心泵的叶轮，所述叶轮适宜在正常旋转方向旋转，其包括具有前表面与背部罩板的叶轮主体和如上所述的空气扩散器系统。