專利名稱：高速離心泵的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及離心泵，特別是單吸單級式高速離心泵的密封結構。
現(xiàn)有離心泵、高速離心泵，其主要結構是由泵殼及其中的葉輪及與動力傳動相聯(lián)的葉輪軸及其軸承等構成。其密封多休用填料密封，機械密封、副葉輪密封等多種結構。其中的副葉輪密封，有如在CN2084114中公布的離心泵，由前蓋板、主葉片、后蓋板構成葉輪，和與葉輪成一體結構的副葉輪，副葉輪由葉輪的后蓋板、副蓋板，和副蓋板上呈肋片狀的徑向副葉片構成，形成副葉輪密封。副葉輪密封與填料結構的軸密封二者共同構成的混合密封機構。這種混合密封機構的密封特點是在離心泵的運轉中，在葉輪后側方的副葉輪中心部與軸密封間形成負壓腔，從葉輪周邊泄漏而流入負壓腔內(nèi)的流體，被旋轉的副葉輪吸入，再排向葉輪周邊的運轉間隙并重新反回運轉腔內(nèi)，達到密封的目的。該密封的功耗損失由副葉輪動力密封損失、和接觸密封摩擦損失構成。其功耗損失約為軸功率的5～15％，故耗能高。
已有的離心泵在葉輪吸入口前端面與進水管孔壁內(nèi)端面之間的運轉間隙沒有密封而為直通式的通道，如CN2084114，CN2355149中公布的離心泵密封結構，在葉輪前端都有一段前突管，在前突管的前端面與前端蓋的進水孔的內(nèi)端面之間形成垂直于葉輪軸線，呈環(huán)形的運轉間隙。該運轉間隙與進水管流道相通。由于環(huán)形運轉間隙的存在，當葉輪高速轉動時，在葉輪的帶動下，在葉輪吸入口內(nèi)腔至進水管區(qū)段的流體隨之產(chǎn)生與葉輪旋向相同的旋轉渦流，使葉輪的吸入效果降低。此外，流體中的漂浮纏繞物易于進入葉輪內(nèi)而淤塞流道，停機時，流體中的泥，砂及固體顆粒易于沉入而淤塞運轉間隙，形成淤塞阻力，影響離心泵的起動性能。
鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種密封性能優(yōu)良的高速離心泵。
本發(fā)明根據(jù)流體流動特性和螺旋泵技術，采用在葉輪前后側設置葉輪的屏蔽螺旋泵密封、和阻滯螺旋泵密封來實現(xiàn)其目的；并進一步設置副葉輪的屏蔽螺旋泵密封、阻滯螺旋泵密封，迷宮密封，吸入口的防旋屏蔽密封，排水口密封來實現(xiàn)其目的；再進一步在葉輪軸上設置葉輪停車密封機構來實現(xiàn)其目的。以獲得優(yōu)異的密封效果。
本發(fā)明的高速離心泵(參見附圖)，包含連接前端蓋(3)和后端蓋(4)形成蝸殼形的泵殼(1)，泵殼中的葉輪(5)和葉輪后端固連的副葉輪(26)，副葉輪與后端蓋之間與泵殼相連的密封定子(6)，分別與泵殼內(nèi)周的前側和后側相接的泵室隔離環(huán)(10)，與葉輪相連的葉輪軸(29)，在葉輪的前側和后側有由葉輪的環(huán)形的軸向翼(17)及其外周的導流螺旋(18)套裝在環(huán)形的屏蔽罩(15)中配合構成螺旋泵式的屏蔽螺旋泵密封，由屏蔽罩及其外周的阻滯螺旋(19)套裝在泵室隔離環(huán)中配合構成螺旋泵式的阻滯螺旋泵密封。
上述的副葉輪(26)有環(huán)形的軸向翼(17)及其外周的導流螺旋(18)套裝在屏蔽罩(15)中配合構成螺旋泵式的副葉輪的屏蔽螺旋泵密封，和由屏蔽罩及其外周的阻滯螺旋(19)套裝在密封定子(6)的軸向環(huán)(27)中配合構成螺旋泵式的副葉輪的阻滯螺旋泵密封。
上述的前端蓋(3)連接筒形的防旋器(7)及其上伸入葉輪(5)吸入口的舌片(8)配合構成的吸入口的防旋屏蔽密封。
上述的葉輪(5)與前端蓋(3)相對的端面上、和副葉輪(29)相連葉輪和密封定子(6)相對應的端面上有沿軸向呈間隙式相嵌配合的至少一對環(huán)槽構成的迷宮密封。
上述的葉輪(5)的排水口(12)兩側的泵室隔離環(huán)(10)間的軸向的運轉間隙(14)與排水口相配合，構成利用葉輪的排水封閉運轉間隙的排水口密封。
上述的葉輪軸(29)上有葉輪停車密封機構，該機構有固套在葉輪軸上的轉子管(30)，轉子管上固裝有彈性件(39)、還套裝有與轉子管呈螺旋傳動配合且與彈性件相配合的轉子(32)，轉子上有與葉輪軸呈密封配合的密封圈(35)、和靜止時能在彈性件作用下與密封定子(6)呈接觸密封配合、又能在旋轉離心力作用下脫離與密封定子接觸的密封環(huán)(36)。
本發(fā)明的高速離心泵，為單吸單級式高速離心泵、能替換多級離心泵來實現(xiàn)高壓供水目的，還可用于吸送漿體物料等作業(yè)，一泵可以多用。本離心泵的轉速可達8000轉/分以上，與其它相同轉速和葉輪直徑的離心泵相比，揚程流量可提高25％～30％，能耗可降低25％～30％。本離心泵的使用和操作與通常的高速離心泵相同。
本發(fā)明的上述結構，具有以下優(yōu)點和效果1、本發(fā)明的葉輪與前端蓋和后端蓋間，有由葉輪的軸向翼及其外周的導流螺旋套裝在屏蔽罩中構成屏蔽螺旋泵密封、再由該屏蔽罩及其外周的阻滯螺旋套裝在泵室隔離環(huán)中配合構成阻滯螺旋泵密封；葉輪與前端蓋的對應鑲嵌配合的環(huán)槽相配合構成的迷宮密封。本發(fā)明的副葉輪與密封定子同，由副葉輪的軸向翼及其外周的導流螺旋套裝在屏蔽罩中配合構成屏蔽螺旋泵密封，再由該屏蔽罩及其外周的阻滯螺旋套裝在密封定子的軸向環(huán)中配合構成阻滯螺旋泵密封；在葉輪相連副葉輪與密封定子的對應鑲嵌配合的環(huán)相配合槽構成迷宮密封，形成非接觸混合式密封結構，在迷宮密封和螺旋泵的泵排作用下，防止泵殼壓水室內(nèi)的流體或外供反沖洗流體向葉輪吸入口泄漏；將泄漏流體轉換成射流密封流體，進一步提高密封性能；當泵送含砂量大的流體時，屏蔽螺旋泵將外供密封流體轉換成高速射流，在運轉間隙內(nèi)形成楔狀環(huán)形反射流體密封圈，阻止泵殼壓水室內(nèi)流體進入運轉同隙，保護葉輪運轉間隙不受固體雜質(zhì)侵入，保持離心泵的水工效率。
2、本發(fā)明的前端蓋上的防旋器及其舌片與葉輪的前突管相配合，構成吸入口的防旋屏蔽密封，能消除流體在吸入口處隨葉輪旋轉產(chǎn)生的旋轉流場，防旋器的圓管遮檔能使停車時流體內(nèi)攜帶的泥砂等固體雜質(zhì)不會沉降進入葉輪的前端運轉間隙，進能避免淤塞、提高葉輪工作效率和運轉可靠性。本發(fā)明的葉輪的排水口兩側的泵室隔離環(huán)間的軸向的運轉間隙與排水口相配合，構成排水口密封，利用葉輪的排水口的排水封閉排水口兩側的運轉間隙。
3、本發(fā)明的葉輪軸上采用螺旋傳動結構轉子及其上的密封圈和密封環(huán)結構，采用彈性件在停車時推動轉子，使轉子上的密封圈與密封定子呈接觸式密封，形成葉輪停車密封，在離心泵停機時阻止流體泄漏。離心泵運行時，轉子隨葉輪軸運轉，轉子在旋轉離心力作用于螺旋的切向分力和軸向分力作用下，克服彈性件的彈力，轉子沿螺旋作旋轉和移動的復合運動，與密封定子脫離接觸，使葉輪軸在無接觸摩擦的狀態(tài)下運行，從而能節(jié)省因接觸摩擦造成的動力損耗；再由于密封件的摩擦省耗僅僅在啟動和停機的瞬間，其使用壽命按啟停次數(shù)計算，因此密封件的使用周期能得以延長。
下面，再用實施例及其附圖對本發(fā)明作進一步地說明附圖的簡要說明

圖1是本發(fā)明的一種副葉輪高速離心泵的結構示意圖。
圖2是圖1的葉輪和副葉輪密封結構的示意圖。
圖3是圖1的屏蔽罩的示意圖。
圖4是圖1的彈性件的結構圖。
實施例1本發(fā)明的一種高速離心泵，如圖1～4所示，由泵體，前端蓋、后端蓋、葉輪、葉輪軸，副葉輪等構成。本離心泵有葉輪吸入口密封、葉輪排水口密封、葉輪前置密封，葉輪后置密封，副葉輪密封、葉輪停車密封等結構。
上述泵體，如圖1所示，為組合式結構。有類似通常離心泵的蝸殼形的泵殼1，泵殼的下部有排水孔及排水螺栓2。泵殼的前后端用螺釘聯(lián)接，分別配裝有環(huán)盤狀的前端蓋3和后端蓋4。在前端蓋、后端蓋、泵殼之間配裝有葉輪5。在葉輪、后端蓋、泵殼之間配裝有密封定子6。前端蓋的進水通道的末端，內(nèi)套有圓管形的防旋器7，防旋器的后端有一體構成的喇叭形的舌片8，舌片沿軸線以適當?shù)拈L度呈間隙式地伸入葉輪5的前突管9的管孔中，對舌片與前突管間的徑向運轉間隙予以屏蔽，而構成吸入口的防旋屏蔽密封。在葉輪的前側與前端蓋和泵殼之間，和葉輪的后側與密封定子和泵殼之間分別各配裝有一個圓環(huán)形的泵室隔離環(huán)10。泵室隔離環(huán)與泵殼內(nèi)腔構成環(huán)形的壓水室11。兩個泵室隔離環(huán)以葉輪的排水口12為對稱，并在排水口處的軸向的間隔形成排流縫13。兩個泵室隔離室分別與葉輪的周緣間形成軸向運轉間隙14。
上述葉輪，如圖1、2所示，為組合式結構，由葉輪5、和分別套裝在葉輪前后部外周的兩個屏蔽罩15構成。葉輪5類似普通離心泵的有均布的葉片的葉輪結構。
在葉輪前端的前突管9至葉輪中部的外周，制有呈軸向圓環(huán)形的有兩槽一環(huán)的環(huán)槽16、和軸向圓環(huán)形的軸向翼17。軸向翼的外周制有多頭結構的導流螺族18，上述屏蔽罩15便套裝在導流螺旋外周，構成葉輪前側的軸向的屏蔽螺旋泵，形成屏蔽螺旋泵密封。在屏蔽罩15外周制有多頭結構的阻滯螺旋19，與泵室隔離環(huán)10的內(nèi)周壁構成葉輪前側的軸向的阻滯螺旋泵，形成阻滯螺旋泵密封。在葉輪中部的呈前傾斜坡形的導流坡20與屏蔽罩15斜口之間的間隙為泵排口21。
在葉輪后端也有與上述葉輪前端相對稱的由軸向翼17、導流螺旋18、屏蔽罩15、阻滯螺旋19、泵室隔離環(huán)10構成葉輪后側的軸向的屏蔽螺旋泵，形成屏蔽螺旋泵密封；和軸向的阻滯螺旋泵，形成阻滯螺旋泵密封。同樣有導流坡20及泵排口21。在中心部有向后伸的圓管形的軸肩22。
在葉輪前后側的軸向翼17與屏蔽罩15之間，分別制成屏蔽螺旋泵的、呈階梯圓環(huán)形的吸入口23。使葉輪前后側的導流螺旋18的端部成為軸向半裸臺階。在與吸入口呈運轉間隙配合的阻流臺階24上制有分別能與外接供水管連通的給水通道25。兩條給水通道分別與葉輪前后端的運轉間隙相通。
上述副葉輪26，如圖1、2所示，呈斷面為倒置成開口向后的∏形的圓環(huán)盤，使副葉輪的周緣向后延伸形成環(huán)形的軸向翼17。將副葉輪套裝在葉輪后端的軸肩22上并用螺釘固連在葉輪的后端面成為一整體。副葉輪上也有與上述葉輪前端相同的由軸向翼17、導流螺旋18、屏蔽罩15、阻滯螺旋19、密封定子6的向前伸出的圓形的軸向環(huán)27構成副葉輪的軸向的屏蔽螺旋泵和軸向的阻滯螺旋泵，分別形成副葉輪的屏蔽螺旋泵密封和阻滯螺旋泵密封。同樣在葉輪的后端面與上述屏蔽罩15的斜口間也形成泵排口21；在副葉輪的軸向翼17與屏蔽罩15之間，也有螺旋泵吸入口23。
在葉輪前端的前突管9、環(huán)槽16、軸向翼17、屏蔽罩15、泵室隔離環(huán)10分別與在前端蓋3的內(nèi)側一一對應配合的槽環(huán)間，形成曲折形的運轉間隙，構成葉輪前側的迷宮密封。
在副葉輪與葉輪組合體的后端由副葉輪的軸向翼17、屏蔽罩15、葉輪的軸向翼17、屏蔽罩15等形成的軸向環(huán)槽與密封定子6一一對應的軸向槽環(huán)之間，也形成曲折形的運轉間隙，構成葉輪后側的迷宮密封結構。在靠近葉輪的軸肩22的密封定子6的后端有向后凸的圓錐形的凸環(huán)28。
上述葉輪前側的吸入口防旋屏蔽密封、葉輪排水口密封、屏蔽螺旋泵密封、阻滯螺旋泵密封、迷宮密封組成混合式的葉輪前置密封。
上述葉輪后側的屏蔽螺旋泵密封、阻滯螺旋泵密封，和副葉輪的屏蔽螺旋泵密封、阻滯螺旋泵密封、迷宮密封組成混合式的葉輪后置密封。
上述葉輪軸29，如圖1所示，呈階梯軸形，其前端依靠螺紋聯(lián)結與葉輪中心相固聯(lián)，后端與動力機傳動相連，葉輪軸的支承采用通常的軸承及軸承密封，軸承可以設置在后端蓋上。
在上述的葉輪軸29上套裝有轉子機構，如圖1所示。轉子機構的旋轉中心部有轉子管30，轉子管呈階梯管形，尾端有內(nèi)螺紋，中部有外螺族31，利用內(nèi)螺紋與葉輪軸上的螺紋相配合而將葉輪與葉輪軸固連成一體。轉子機構的轉子3 2呈二階梯圓筒形，其后部小直徑圓筒的內(nèi)螺旋與轉子管的外螺旋呈螺旋傳動配合，將轉子呈可轉動并沿軸向移動的地配裝在轉子管上。轉子的前部大直徑圓筒的內(nèi)周固裝有固定套33、和呈可轉動地套裝在轉子管上的支撐環(huán)34，在固定套和支撐環(huán)之間夾裝有通常結構的O型導向式的密封圈35。密封圈被支撐環(huán)和固定套卡牢而不會滑出。密封圈35與轉子管呈可轉動地密封配合。在轉子的前部大直徑圓筒上外套裝有通常結構的O型的密封環(huán)36。該密封環(huán)向前伸出的喇叭口能與密封定子6后端的凸環(huán)28呈密封配合。在密封環(huán)3 6后部套裝有固定器37，將該密封環(huán)夾緊在轉子上，并用螺釘鎖定。在轉子管30后端尾端固裝有階梯圓環(huán)形的限位件38，在限位件的前側用螺釘固裝有圓片形壓簧式的彈性件39。如圖4所示，在彈性件的中部至外周有數(shù)片一體成型且相對于中部平面呈彎折形的壓簧翼片40，翼片的端部與固定器37的后端呈滑動式相接。從而構成停車時防止泄漏的螺旋傳動式的葉輪停車密封。
一、本離心泵的葉輪運轉間隙的密封作用如下1、當葉輪運轉時，在屏蔽螺旋泵、阻滯螺旋泵部的葉輪運轉間隙中的泄漏流體，向葉輪吸入部流動，在流經(jīng)葉輪與泵室隔離環(huán)10間的運轉間隙時，被屏蔽罩15外周的阻滯螺旋泵反向泵回，形成阻滯密封流體，對泄漏流體起阻滯、減速、減量的作用。余下的泄漏流體，流經(jīng)阻流臺階部，從吸入口2 3被吸入導流螺旋18，被反向泵回，經(jīng)泵排口21、沿導流坡20，在葉輪與泵室隔離環(huán)10間呈倒喇叭形的運轉間隙內(nèi)，形成環(huán)形楔狀的離心射流的密封圈，對泄漏流體進行阻截，以消除泄漏壓差，使泄漏流量與反向泵回的離心射流的流量達到平衡，實現(xiàn)葉輪吸入端的循環(huán)泄漏量為零。當葉輪中的工作流體含有較多的泥砂等雜質(zhì)時，則通過供給水通道25，供給帶壓的潔凈密封流體，再經(jīng)吸入口23，導入屏蔽螺旋泵內(nèi)，將沿吸入口與阻流臺階之間的運轉間隙泄漏的流體泵回導流螺旋18內(nèi)，余下的泄漏流體進入迷宮密封的運轉間隙。
2、流入迷宮密封的運轉間隙的泄漏流體，在迷宮密封環(huán)槽內(nèi)流體的離心力作用下，阻止其向葉輪吸入口泄漏。
3、前端蓋上的防旋器7由于伸入葉輪的前突管9內(nèi)，密封了舌片與前突管間的徑向運轉間隙。同時防旋器的舌片8能消除葉輪吸入部在葉輪高速旋轉下產(chǎn)生的同向旋轉旋流場。此外流體中的纏繞物、漂浮物等雜質(zhì)，以舌片為平臺，被高速轉動的葉輪的葉片端緣粉碎后隨流體排出，防止排水口12堵塞。此外防族器延伸入前突管內(nèi)，屏蔽了前突管的徑向運轉間隙，能在停車后阻止流體所攜帶的泥砂雜質(zhì)沉降進入徑向運轉間隙內(nèi)造成淤塞，從而能保持良好的起動性能。
4、在葉輪高速轉動時，從排水口12排出的大量流體，穿過排流縫13時，阻截流體從排流縫向葉輪周緣與泵室隔室間的軸向運轉間隙14回泄。
二、本離心泵的葉輪軸運轉間隙的密封作用如下
1、當離心泵停車靜止時，在彈性件39的壓簧翼片40的張力作用下，固定器37進而推動轉子32及其上的密封環(huán)36和密封圈35，沿轉子管30上的外螺旋31旋轉運動并向前即葉輪方向移動，使轉子上的密封環(huán)36前端的喇叭口，反扣在密封定子6的凸環(huán)28的外周上呈靜止的接觸密封。即停車時用密封環(huán)36和密封圈35密封葉輪軸的運轉間隙。
2、當葉輪軸29高速旋轉時，轉子32隨葉輪軸高速旋轉，獲得較高的離心力，離心力的切向和軸向分力推動轉子沿轉子管30上的外螺旋31旋轉運動并向后移動至限位件38，同時克服彈性件39的壓簧翼片的張力，轉子上的密封環(huán)36的前端的喇叭口與密封定子的凸環(huán)28脫離接觸。此時由于葉輪后側的屏蔽螺旋泵密封、阻滯螺族泵密封，和副葉輪的屏蔽螺旋泵密封、阻滯螺旋泵密封、迷宮密封對葉輪后側的運轉間隙進行密封而不會從葉輪軸的運轉間隙泄漏。
權利要求
1.高速離心泵，包含連接前端蓋(3)和后端蓋(4)形成蝸殼形的泵殼(1)，泵殼中的葉輪(5)和葉輪后端固連的副葉輪(26)，副葉輪與后端蓋之間與泵殼相連的密封定子(6)，分別與泵殼內(nèi)周的前側和后側相接的泵室隔離環(huán)(10)，與葉輪相連的葉輪軸(29)，其特征在于在葉輪的前側和后側有由葉輪的環(huán)形的軸向翼(17)及其外周的導流螺旋(18)套裝在環(huán)形的屏蔽罩(15)中配合構成螺旋泵式的屏蔽螺旋泵密封，由屏蔽罩及其外周的阻滯螺旋(19)套裝在泵室隔離環(huán)中配合構成螺旋泵式的阻滯螺旋泵密封。
2.根據(jù)權利要求1所述的高速離心泵，其特征在于所說的副葉輪(26)有環(huán)形的軸向翼(17)及其外周的導流螺旋(18)套裝在屏蔽罩(15)中配合構成螺旋泵式的副葉輪的屏蔽螺旋泵密封，和由屏蔽罩及其外周的阻滯螺旋(19)套裝在密封定子(6)的軸向環(huán)(27)中配合構成螺旋泵式的副葉輪的阻滯螺旋泵密封。
3.根據(jù)權利要求1所述的高速離心泵，其特征在于所說的前端蓋(3)連接筒形的防旋器(7)及其上伸入葉輪(5)吸入口的舌片(8)配合構成的吸入口的防旋屏蔽密封。
4.根據(jù)權利要求1所述的高速離心泵，其特征在于所說的葉輪(5)與前端蓋(3)相對的端面上、和副葉輪(29)相連葉輪和密封定子(6)相對應的端面上有沿軸向呈間隙式相嵌配合的至少一對環(huán)槽構成的迷宮密封。
5.根據(jù)權利要求1、2、3或4所述的高速離心泵，其特征在于所說的葉輪(5)的排水口(12)兩側的泵室隔離環(huán)(10)間的軸向的運轉間隙(14)與排水口相配合，構成利用葉輪的排水封閉運轉間隙的排水口密封。
6.根據(jù)權利要求1、2、3或4所述的高速離心泵，其特征在于所說的葉輪軸(2 9)上有葉輪停車密封機構，該機構有固套在葉輪軸上的轉子管(30)，轉子管上固裝有彈性件(39)、還套裝有與轉子管呈螺旋傳動配合且與彈性件相配合的轉子(32)，轉子上有與葉輪軸呈密封配合的密封圈(35)、和靜止時能在彈性件作用下與密封定子(10)呈接觸密封配合、又能在旋轉離心力作用下脫離與密封定子接觸的密封環(huán)(36)。
7.根據(jù)權利要求5所述的高速離心泵，其特征在于所說的葉輪軸(29)上有葉輪停車密封機構，該機構有固套在葉輪軸上的轉子管(30)，轉子管上固裝有彈性件(39)、還套裝有與轉子管呈螺旋傳動配合且與彈性件相配合的轉子(32)，轉子上有與葉輪軸呈密封配合的密封圈(35)、和靜止時能在彈性件作用下與密封定子(6)呈接觸密封配合、又能在旋轉離心力作用下脫離與密封定子接觸的密封環(huán)(36)。
全文摘要
本發(fā)明涉及離心泵,特別是高速離心泵的密封結構。旨在解決已有離心泵密封性差和易于被泥砂淤塞的問題。本離心泵有前端蓋3和后端蓋4的泵殼1,葉輪5連接的副葉輪26,密封定子6,葉輪軸29,葉輪運轉間隙的密封結構有葉輪前側的吸入口的防旋屏蔽密封、迷宮密封、葉輪的屏蔽螺旋泵密封和阻滯螺旋泵密封,有葉輪后側的副葉輪的屏蔽螺旋泵密封和阻滯螺旋泵密封、葉輪的屏蔽螺旋泵密封和阻滯螺旋泵密封、迷宮密封,有葉輪的排水口密封。
文檔編號F04D29/08GK1334407SQ00109918
公開日2002年2月6日 申請日期2000年7月14日 優(yōu)先權日2000年7月14日
發(fā)明者鄢平安 申請人:鄢平安