可逆式研磨泵的制作方法

可逆式研磨泵
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年4月9日提交的临时申请no.62/831,430的优先权。
技术领域
3.本发明涉及利用泵，特别是研磨泵的废水系统，以及用于这些研磨泵的切削系统的设计。更具体地，本发明涉及一种具有独特的切削系统的可逆式研磨泵。由于这种可逆式研磨泵具有独特的切削能力，能够将存在于放置可逆式研磨泵的水池或其它容器内的固体清除，因此它适用于较大马力的电机，特别是适于用作分数马力可逆式研磨泵。


背景技术：

4.本节旨在向读者介绍可能与本发明各方面有关的技术，下面对这些技术进行了描述和/或要求。相信该讨论有助于向读者提供背景信息，以便于更好得理解本发明。因此，应当理解的是，这些描述应当从这个角度来理解，而不是作为对现有技术的承认。
5.污水泵、研磨泵和其他类型的潜水泵放置在水池和其他结构容器中，用于处理和清除其中含有固体的废水。例如，废水处理系统通常用于污水处理系统中，以研磨和泵送含有固体的废水。
6.这样的系统包括研磨泵，该研磨泵包括用于切削或研磨废水中存在的固体或半固体物质的切削系统。该废水处理系统可以安装在室外的地下或室内建筑物的下部，例如地下室或家中卫生间。
7.目前的研磨泵系统存在的问题是，当研磨泵在运转中研磨固体或半固体材料时，会产生大量的振动和扭矩，从而影响研磨泵及其部件的使用寿命。此外，由于废水中存在不同种类的固体材料，这些泵系统的堵塞也成为问题。
8.有些研磨泵是大型泵，设计为用于从多单元结构中接受大量固体废物。然而，由于这种研磨泵体积较大，因此难以在空间有限的地方，例如地下室卫生间中使用。
9.此外，一些现有的研磨泵，特别是当它们是较小的、分数马力研磨泵时，有时不能高效地研磨废水中存在的固体物质，或者固体物质堵塞研磨泵。
10.因此，本发明的一个目的是提供一种改进的研磨泵，该研磨泵具有用于该研磨泵的改进的切削系统，其解决并克服了这些困难。
11.本发明的另一个目的是提供一种改进的研磨泵，其利用分数马力电机，但是由于与该研磨泵一起使用的切削系统的独特设计而能够高效地切削固体。
12.本发明的另一个目的是提供一种改进的研磨泵，用于小空间，例如卫生间，特别是在马桶后面。
13.其他目的通过本文所包含的公开内容和技术方案解决。


技术实现要素：

14.本发明涉及一种新颖的可逆式研磨泵，该可逆式研磨泵接收含有固体物质的废
水。所述可逆式研磨泵的下部包括独特的切削盘和切削刀片，切削盘和切削刀片与进入所述研磨泵的含固体的废水相互作用，以高效地将废水中的固体切削成小块，以便清除。
15.在一个优选的实施例中，所述研磨泵的下部包括切削盘，所述切削盘中具有异形开口，所述异形开口与异形切削刀片协同作用，以在所述可逆式研磨泵工作时高效地切削进入所述切削盘的开口中存在于废水中的固体物质。
16.在另一个优选的实施例中，所述切削盘的异形开口包括成对的倾斜开口，其中，所述成对的倾斜开口中的每个倾斜开口均贯穿所述切削盘延伸，其中，所述成对的倾斜开口中的每个倾斜开口均包括多条边，所述多条边包括直的切削刃和相邻的凹形的切削刃。其中，在所述直的切削刃和所述凹形的切削刃的端部的连接处大致形成为v形的倾斜切削角特征，并且当从所述切削盘的表面的上方观察时，其中，所述成对的倾斜开口中的每一个均具有与该对中的另一个所述倾斜开口互成镜像的形状。
17.在另一个优选的实施例中，与所述异形切削盘配合使用的异形切削刀片，所述异形切削刀片包括成对的、横截面为三角形的、棱柱形的切削刃，成对的切削刃的横截面的形状相同且相互对称，以沿彼此相反的方向延伸。由于所述切削刀片的切削刃的独特设计，当与所述切削盘的成对的镜像的倾斜开口配合使用时，无论所述可逆式研磨泵沿哪个方向旋转，均能够高效地切削固体。
18.在另一个优选的实施例中，利用独特形状的所述切削盘和切削刀片，构成了可逆式分数马力研磨系统的重要部分，该系统可以放置在诸如卫生间的空间较小的位置，并且足够小以能够位于马桶后面。
19.这些和其他实施例由本公开中的附图、详细描述和本文所公开的产品来实现。
附图说明
20.图1是具有切削盘的分数马力可逆式研磨泵的侧视图。
21.图2是图1中可逆式研磨泵的仰视图。
22.图3是与图1中可逆式研磨泵配合使用的切削盘的俯视图。
23.图3a是图3中切削盘的剖视图的局部俯视图。
24.图4是图2中切削盘的仰视图。
25.图5是与图1中可逆式研磨泵配合使用的切削刀片的俯视图。
26.图6是图5中切削刀片的仰视图。
27.图7是图5中切削刀片的立体图。
28.图8是图5中切削刀片的侧面剖视图。
29.虽然本公开描述了不同发明的多个实施例，但它不受附图或说明书中包含的公开内容的限制。附图至少描述了一个当前优选的实施例，并应被视为其示例。它们不旨在将发明限制在其中描述的任何特定的一个或多个实施例中。
30.附图标记说明
31.可逆式研磨泵10
32.可逆式研磨泵的底部部分12
33.切削盘20
34.切削盘的表面21
35.倾斜开口30
36.直的切削刃第一边32
37.v形切削角34
38.凹形的切削刃第二边36
39.凸形的切削刃第三边38
40.内表面40、42
41.成对的倾斜开口44、46
42.夹角48
43.各自的大致为v形切削角的平分线所形成的夹角49
44.切削刀片50
45.成对的横截面为三角形的棱柱形切削刃52，54
46.插入间隙56
47.切削刃的角58
48.切削盘表面的减压切口(relief cuts)70
49.在切削盘外表面并从切削盘上的中心开口向外延伸的第一组减压切口72
50.在切削盘外表面并位于比第一组减压切口更靠外的位置处的第二组减压切口74
51.切削刀片表面的减压切口(relief cuts)80
具体实施方式
52.图1和图2公开了一种可逆式研磨泵10。该可逆式研磨泵具有带顺时针或逆时针旋转功能的切削系统，用于切削进入研磨泵的固体。尽管该研磨泵可以与较大马力的泵一起使用，但是在优选的实施例中，该可逆式研磨泵使用的是分数马力可逆式研磨泵。
53.如图2所示，可逆式研磨泵的底部部分12包括切削盘20和切削刀片50。在一种用法中，该可逆式研磨泵可以固定在水池系统内，例如在美国专利no.9,352,327中所公开的，该专利的内容通过引用并入本文，且该水池系统作为与915型水池系统配合使用的800型研磨泵由卓勒水泵有限责任公司出售。
54.如图3、图3a和图4所示，与图1和图2的研磨泵配合使用的切削盘20包括一系列成对的倾斜开口44、46，在一些实施例中，这些成对的倾斜开口44、46可以贯穿切削盘20而延伸，进入泵入口的流体和固体材料通过这些倾斜开口。通过切削刀片50和切削盘上的倾斜开口的相互作用，将固体研磨成足够小的尺寸，以便通过研磨泵的排放系统处理。
55.图1和图2中可逆式研磨泵10的切削刀片50如图5、图6、图7和图8所示，如图2所示，该切削刀片50紧靠切削盘20固定。切削刀片50设计成相对于切削盘顺时针或逆时针旋转，以在当固体通过切削盘上的倾斜开口30时，通过切削刀片与切削盘上的倾斜开口的相互作用，高效地将固体切削成小块。由于所公开的研磨泵是可逆的，所以无论切削刀片沿哪个方向旋转，切削刀片都必须与切削盘协同高效地工作。
56.在某些实施例中，切削刀片50与切削盘20直接接触的固定。可替代地，尽管切削盘和切削刀片仍然位于大致平行且彼此相邻的位置，切削刀片可以固定在研磨泵上，而不与切削盘直接接触，并且因此与切削盘的表面21相隔一小段距离。切削盘和切削刀片的具体布置取决于可逆式研磨泵的目标和操作。美国专利no.8,562,287中更详细地讨论了这些部
件各自位置的布置，该专利通过引用并入本文。
57.如图3、图3a和图4所示，切削盘20中的成对的倾斜开口44、46优选地形成为具有特定的形状，以在固体进入可逆式研磨泵时辅助切割。令人惊奇地发现，这些倾斜开口的大小、位置和形状对可逆式研磨泵的高效运行是重要的。可逆式研磨泵中的倾斜开口的整体形状与美国专利no.9,352,327中公开的倾斜开口的形状相似，该专利通过引用并入本文。
58.然而，令人惊奇地发现，为了高效地操作，特别是分数马力可逆式研磨泵的操作，必须仔细地调整切削盘上每个倾斜开口的具体形状和它们之间的关系。令人惊奇地发现，代替如美国专利no.9,352,327中所示的每个倾斜开口具有相同的形状，切削盘上的成对的形状相似，但对称的镜像开口对于本文所公开的可逆式研磨泵切削固体更为高效。优选地，在每个切削盘上有几对倾斜开口，优选地，至少有大约四对倾斜开口，尽管总的对数取决于切削盘和研磨泵的大小。
59.可逆式研磨泵中的倾斜开口30的形状包括直的切削刃第一边32，与倾斜开口的微凹形的切削刃第二边36相接，并大致形成为v形切削角34。该大致v形切削角的角度为约15
°
至约80
°
，优选地为约30
°
至约65
°
。
60.如图3，图3a和图4所示，这两个切削刃32、36的第二端通过大致凸形的切削刃第三边38连接。如本文所讨论的那样，只要倾斜开口形成为成对的对称的倾斜开口，这三个切削刃边就形成了切削盘20的每个倾斜开口30的一个优选实施例。
61.如图4所示，直的切削刃第一边32的内表面和微凹形的切削刃第二边36的内表面40、42延伸穿过切削盘本体，以形成锋利的切削面，有助于切削进入这些倾斜开口的固体材料。直的切削刃的内表面和微凹形的切削刃的内表面的角度在约90
°
至150
°
之间，优选地为90
°
至约120
°
。
62.另人惊奇地发现，当与可逆式研磨泵10配套使用时，利用切削盘中形成的仅一个方向的倾斜开口是不够的。相反，令人惊奇地发现，切削盘中的倾斜开口30应该以成对的倾斜开口44、46使用，如图3、图3a和图4所示，当从切削盘的表面上方观察时，其中成对的倾斜开口中的每个均具有与该对中的另一个倾斜开口互为镜像的形状。
63.令人惊奇地发现，当切削刀片沿一个方向旋转时，具有相同形状和方向的倾斜开口能够高效地工作。但是，当研磨泵反转时，只有当倾斜开口的方向相反时，切削刀片才能够有效地工作。
64.在一个实施例中，如图4所示，夹角49在约45
°
至90
°
之间，该夹角由一对倾斜开口中每个大致为v形的切削角的平分线相接形成，v形的切削角由一对倾斜开口中各自的直的切削刃第一边32和微凹形的切削刃第二边36形成。
65.切削刀片50的形状还有助于可逆式研磨泵，特别是分数马力可逆式研磨泵的高效工作。如图5至图8所示，切削刀片包含成对的、横截面为三角形的、棱柱形切削刃52、54，切削刃52、54各自的三角形形状是相互一致但又相互对称的，因而沿彼此相反的方向延伸，如图7所示。切削刀片50的切削刃52、54的角58为锐角，范围从约20
°
到约90
°
，优选地为约45
°
到约75
°
。三角形横截面的棱柱形切削刃并未完全在切削刀片的整个宽度上延伸，但它们具有足够的宽度，以形成切削刃，该切削刃能够在固体材料穿过切削盘20时高效地切削与这些切削刀片接触的固体材料。
66.如图5至图7所示，在切削刃之间，切削刀片50的端部切有插入间隙56。该插入间隙
的两边由对应的切削刃52、54形成。这些插入间隙使得被切削但未被强制穿过切削盘的材料从切削刀片上弹出。这种形状可以防止由于切削刀片周围的材料过多而导致的研磨泵卡死。该插入间隙的角度优选地为约5
°
至约30
°
。
67.如图6所示，在每个插入间隙56的末端还优选地有减压切口(relief cuts)80，有助于固体材料的切削。
68.除了切削盘20中的成对的倾斜开口44、46的形状外，切削刀片50的切削刃52、54相对于切削盘的倾斜开口的切削刃的位置，当它们越过倾斜开口时，有助于对进入倾斜开口的固体进行高效切削。如图3、图3a和图4所示，由于选择了切削盘中的倾斜开口的v形切削角，切削刀片的切削刃越过倾斜开口，以迫使固体在直的切削刃32和凹形的切削刃36之间，并将固体压至这些切削刃的交汇点，从而有效地切削固体，迫使它们穿过倾斜开口。在该优选的实施例中，切削刀片的切削刃的角度与切削盘上的倾斜开口的v形倾斜切削刃相互作用，以在固体材料进入可逆式研磨泵时对它们进行高效地切削。
69.由于切削盘20上的倾斜开口30是成对形成的，当从切削盘的表面上方观察时，其中成对的倾斜开口中每个倾斜开口都具有与该对中的另一个倾斜开口镜像的形状，切削刀片具有成对的、横截面为三角形的棱柱形切削刃52、54，它们彼此相同但具有对称性，从而彼此沿相反的方向延伸。无论切削刀片50相对于切削盘的旋转方向如何，固体材料均被迫在切削刀片20的直的切削刃第一边32和凹形的切削刃第二边36之间。切削盘和切削刀片的独特设计使得通过分数马力可逆式研磨泵10能够对固体进行高效和有效的切削。
70.令人惊奇地发现，通过使用切削盘上这些成对的异形倾斜开口，配合切削刀片的独特形状，对穿过可逆式研磨泵的固体材料的切削比过去更高效。这些形状提高了切削能力，降低了电机扭矩，以及当固体物质进入泵入口时对它们进行研磨所需的切削力。
71.在一些研磨泵中，例如在美国专利no.8,562,287中所公开的，在研磨泵的底部部分已经固定有环，该环固定在切削盘的外缘上，并超出了切削盘中的倾斜开口。在一些研磨泵中必须使用这种环才能将流体和材料导入切削盘的倾斜开口中。然而，随着切削盘中的倾斜开口的优选设计，以及切削刀片的优选设计，并伴随本文所公开的其他创新，令人惊奇地发现，该环不是必需的。
72.如图3、图3a和图6所示，由于在切削盘20的外表面有减压切口70(relief cuts)且在切削刀片50的内表面有减压切口80，该环也不是必需的。这些减压切口可以具有任何有用的形状、长度或深度，但通常地与切削盘的直的切削刃第一边32的长度大致相同，并包括圆形槽状切口，如图3和图6所示。
73.此外，优选地，如图3所示，在切削盘的外表面有两组减压切口，第一组减压切口72从切削盘的中心开口向外延伸，第二组减压切口74位于比第一组减压切口更靠外的地方。在一个优选的实施例中，如图3a所示，存在于从切削盘的中心开口向外延伸的第一组减压切口72中的一部分完全贯穿切削盘延伸。
74.如图5所示，切削刀片表面的减压切口具有与切削盘的减压切口大致相同的形状。
75.在研磨泵的工作过程中，这些减压切口有助于切削固体，并防止切削刀片和切削盘之间的空间被固体材料堵塞。与可逆式研磨泵的其他特征一起，这些减压切口有助于将流体和固体材料导入泵的入口，并减少固体物质卡住并被困在切削盘下方或缠绕在研磨泵的轴上的机会，从而无需在研磨泵的底面上固定环。
76.本领域的技术人员还将理解，这种带切削盘和切削刀片的研磨泵可以用于所公开的系统以外的其他系统，例如在水槽下的泵池中，用于研磨食物和其它材料，或者如美国专利no.9,352,327中公开的，作为废物泵送系统。
77.应当理解的是，上述描述只是对本发明不同公开内容的说明。在不脱离本发明范围的情况下，本领域的技术人员可以设计出多种替代方案和修改。本发明旨在包含落入所附技术方案范围内的替代方案、修改和变型。