[发明专利]用于泵送高粘度流体的方法和泵

说明书

技术领域

本发明涉及分别根据权利要求1和权利要求10的前序部分所述的用于泵送高粘度流体的方法和泵。

背景技术

高粘度流体，例如重油或其它的产品，能够借助于常规的离心泵或容积式泵被泵送。离心泵具有的优点在于其与容积式泵相比只产生小的震动，且其不需要安全阀。此外，离心泵允许简单流动控制。因此其被经常地使用在化学工业和炼油厂中。然而，必须考虑到离心泵的性能依赖于被泵送流体的粘度。对于较高的粘度，能量损失显著增加，导致离心泵的较低的扬程、较低的流量和较低的效率。

粘度是在流动的流体中产生的内部摩擦的度量和流体特有的性质。下面使用所谓的运动粘度υ。在本说明书中具有超过10^-4m²/s的运动粘度的流体被称为高粘度流体。

当已知用于泵送水的特性时，用于泵送粘度流体的离心泵的特性能够被确定，例如借助于经验的修正因子。这些修正因子为来自试验结果的平均数，且当泵的几何形状被改变时会导致不准确的预测。

从 C.P. Hamkins等在1987年发表于ImechE paper C112/87, 207-217的文章 “Prediction of viscosity effects in centrifugal pumps by consideration of individual losses”可知，一维的预测方法是已知的，其允许来计算粘度的影响。此方法能够被用来例如设计用于泵送高粘度流体的叶轮。

在泵送高粘度流体中能量增加主要由盘摩擦损失引起。对于给定的由粘度流中操作点所限定的应用，盘摩擦损失能够通过使用具有高扬程系数Ψ的叶轮而被减小，例如超过1.05，或超过1.10。叶轮的扬程系数能够被增加在于例如叶片出口角度和/或叶片的数量和/或叶轮出口的宽度被增加。给定的液压的输出被完成，较小直径的叶轮产生较低的盘摩擦损失。

高粘度流体的泵送可达约5 · 10^-3 m²/s的运动粘度。然而，离心泵在5 · 10^-4 m²/s以及更高的粘度值时的使用已经趋向于变得不经济。离心泵的用于泵送高粘度流体时增加的能量需求和对通常低于5 · 10^-4 m²/s的粘度值的限制是不利的。

发明内容

本发明的目的在于提供用于泵送高粘度流体的方法和泵，其中泵的效率与相应的常规的泵送方法及相应的常规的泵相比较被提高。

依照本发明在权利要求1中的限定的方法和权利要求10中限定的泵，该目的被满足。

依照本发明的用于泵送高粘度流体的方法包括提供泵，其具有壳体、入口、出口和封闭式或半开式叶轮，该叶轮被可旋转地布置在壳体内位于入口和出口之间，将高粘度流体从泵的入口泵送到出口，由此引起流体回流或再循环流，或两者，回流流经叶轮的前罩与壳体之间的第一侧室，再循环流在泵送的流体与第一侧室和/或第二侧室之间进行流体交换，其中第二侧室在叶轮的后罩与壳体之间。在此方法中，一方面叶轮的前和/或后罩与另一方面的壳体之间的盘摩擦被减少，其通过限制回流和/或再循环流以及通过减少各自包含在第一和/或第二侧室中的流体的粘度，或者通过增加包含在各侧室中的流体的温度至少高于泵送的流体的温度10°C，或者通过将流体注入各侧室，或通过上述两者，注入的流体具有的粘度低于泵送的流体的粘度。泵送的流体的温度能够例如在壳体的收集器部件中被测量，例如用来收集从叶轮出来的泵送的流体的蜗壳体。

在本说明书的上下文中，具有前罩和后罩的叶轮被称作封闭式叶轮，而具有后罩而不具有前罩的叶轮被称作半开式叶轮。

分别被包含在第一和/或第二侧室中的流体的粘度相对于泵送的流体的粘度被有利地减小了例如超过16%，或超过24%，或超过40%。

包含在各侧室中的流体的温度高于泵送的流体的温度通常至少12°C，或至少16°C，或至少24°C。

在本方法有利的实施例中，包含在各侧室中的流体的温度通过用加热器主动的加热和/或通过注入加热的流体而被升高。在另外的有利的实施例中，包含在各侧室中的流体的温度通过被动的加热被升高，其在于被动加热回流或再循环流分别被限制，使得在各侧室中一方面由盘摩擦产生的热量以及另一方面由对流和传导传出的热量之间的热流平衡在某温度达到，其至少高于泵送的流体的温度10°C。