專利名稱：水泵浮動密封環(huán)裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及水泵浮動密封環(huán)裝置，可解決各種水泵級間泄漏問題，該裝置可以做到無泄漏或基本無泄漏并提高水泵效率。
背景技術：
水泵在國民經濟中應用廣泛，是所有用電設備中耗電量最大的設備，它的耗電量占全國用電量的21%，現(xiàn)有的水泵運行效率普遍不高，平均為75%。水泵運行效率低的原因，除了設計、制造上的差距外，主要原因是水泵級間流體的泄漏問題。水泵由泵體、葉輪、泵軸、軸套和密封環(huán)(多級泵為導葉套和密封環(huán))等組成。由于水泵運行時，泵軸存在一定量的徑向跳動，因此軸套與密封環(huán)之間存在一定量的間隙，該間隙一般在0.5-0.7_范圍之內，這個間隙是水泵運行的安全間隙，可防止泵軸與密封環(huán)刮擦而使水泵抱死。但是由于存在這個間隙，造成流體的回流，使水泵效率大大降低，也就是說從水泵進口進入的流量沒有全部從出口排出，有一部分流體通過密封環(huán)在水泵的內部循環(huán)，隨著水泵使用時間的延長、通過流體日積月累的沖刷，使該間隙越來越大，回流量也越來越大，該間隙使水泵效率降低
5-20%,這一問題也是世界性難題。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種水泵浮動式密封環(huán)裝置，該裝置可以使水泵級間無泄漏或基本無泄漏，從而大大提高了水泵的運行效率，延長水泵的運行時間，達到節(jié)能減排、降低運行成本的目的。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:
一種水泵浮動密封環(huán)裝置，包括泵體、泵軸、安裝在泵體內的葉輪、安裝在泵軸上的軸套，其特殊之處是:在葉輪端口環(huán)形密封面或葉輪端口和軸套環(huán)形密封面上套裝有壓環(huán)、浮動環(huán)、密封座，其中浮動環(huán)位于和壓環(huán)密封座之間，密封座與壓環(huán)內徑相同，所述浮動環(huán)內孔表面凸出密封座和壓環(huán)內表面且凸出距離大于泵軸旋轉時產生的徑向最大跳動量且小于等于泵軸旋轉時產生的徑向最大跳動量的1.05倍，浮動環(huán)內孔表面具有徑向位移量且最大徑向位移量等于泵軸旋轉時產生的徑向最大跳動量。所述浮動環(huán)材質為彈性軟質材料，所述浮動環(huán)內孔和與其對應的葉輪端口環(huán)形密封面或與其對應的葉輪端口和軸套環(huán)形密封面之間過間隙配合，密封座、壓環(huán)內表面設有容納浮動環(huán)的彈性變形量的釋放槽。所述浮動環(huán)為耐磨硬質材料，且浮動環(huán)外圓周面與密封座之間具有徑向滑動間隙且所述徑向滑動間隙大于泵軸旋轉時產生的最大徑向跳動量，浮動環(huán)與密封座、壓環(huán)之間具有軸向滑動間隙且所述軸向滑動間隙為0.10-0.25mm。浮動環(huán)與密封座的軸向滑動間隙為0.10-0.15mm。浮動環(huán)外緣設有環(huán)形凸臺且卡在壓環(huán)和密封環(huán)之間，以增大過流阻力，降低泄漏量。
所述密封座、壓環(huán)的內孔表面面設有環(huán)形槽，使泄漏量進一步降低。與浮動環(huán)內孔表面對應的葉輪端口環(huán)形密封面或與浮動環(huán)對應的葉輪端口和軸套環(huán)形密封面的摩擦系數(shù)小于等于0.1。所述浮動環(huán)內孔表面及其與壓環(huán)和密封座的接觸面的摩擦系數(shù)小于等于0.1。所述最大徑向跳動量為0.05mm-0.5mm。水泵運行時，流體從水泵的進口進入泵體、由水泵的出口排出，由于密封座與壓環(huán)內徑相同，所述浮動環(huán)內表面凸出密封座或壓環(huán)內表面且凸出距離大于泵軸旋轉時產生的徑向最大跳動量，浮動環(huán)內孔表面具有徑向位移量且最大徑向位移量等于泵軸旋轉時產生的徑向最大跳動量，泵軸徑向跳動時，浮動環(huán)也有等量的徑向竄動，其竄動量使浮動環(huán)和密封座、壓環(huán)之間不發(fā)生刮擦；流體回流部分在浮動環(huán)和與其對應的葉輪端口環(huán)形密封面或葉輪端口環(huán)形密封面和軸套環(huán)形密封面之間基本無泄漏，或者有很少的泄漏量，大大提高了水泵的效率。經過計算和實際檢測，浮動環(huán)耗能大約在1-2%之間(水泵后期也不會超過2%)，而水泵節(jié)能前期可以達到3%左右，水泵后期節(jié)能可以達到10-15%。


圖1是本發(fā)明的結構示意圖(對應雙吸泵):
圖2是本發(fā)明的結構示意圖(對應多級泵):
圖3是圖1中密封座、浮動環(huán)和壓環(huán)的結構示意圖(對應實施例1、實施例2)；
圖4是圖1中密封座、浮動環(huán)和壓環(huán)的結構示意圖的結構示意圖(對應實施例3、實施例
4)；
圖5是本發(fā)明的結構示意圖(對應單級泵)；
圖中:連軸器1、泵軸2、泵體3、浮動環(huán)4、葉輪5、軸套6、泵蓋7、壓環(huán)8、密封座9，釋放槽10、螺栓11、軸承體部件12、導葉13、進水段301、中段302、出水段303、環(huán)形凸臺401、環(huán)形槽801、環(huán)形槽901。
具體實施例方式實施例1
如圖1、圖3所示，該水泵浮動密封環(huán)裝置有一個雙吸泵的泵體3、泵蓋7、泵軸2、葉輪5，泵軸2上設有軸套6、軸承體部件12和連軸器1，在葉輪5的兩個端口的環(huán)形密封面套裝有壓環(huán)8、浮動環(huán)4和密封座9，壓環(huán)8和密封座9之間通過螺紋(或壓釘)連接，所述浮動環(huán)4材質為彈性軟質材料(本實例采用硬橡膠)并通過螺紋連接的壓環(huán)8、密封座9緊定，壓環(huán)8與密封座9內徑相同，所述浮動環(huán)4內表面凸出密封座9和壓環(huán)8內表面，凸出距離大于泵軸2旋轉時產生的徑向最大跳動量(本實例為0.2mm)且小于等于徑向最大跳動量的
1.05倍，本實例為1.02倍。由于浮動環(huán)4采用彈性軟質材料其內表面具有徑向位移量且最大徑向位移量等于泵軸2旋轉時產生的徑向最大跳動量，所述浮動環(huán)4和與其對應的葉輪5兩個端口的環(huán)形密封面之間過間隙配合，即浮動環(huán)4的內徑小于對應的葉輪5端口外徑，壓環(huán)8、密封座9內表面設有臺階形成容納浮動環(huán)4的彈性變形量的釋放槽10。與浮動環(huán)4內孔對應的葉輪5兩個端口環(huán)形密封面的摩擦系數(shù)小于等于0.1，本實例為0.08。在泵軸2旋轉時，浮動環(huán)4即和泵軸2相對的抱緊，保證回流流體不能在此處有泄漏量；雖然浮動環(huán)4和泵軸2相對的抱緊，但浮動環(huán)4內孔表面的摩擦系數(shù)小，因此徑向力非常小，與節(jié)省的能源相比可以忽略不計。水泵運行過程中，由于泵軸2存在一定的徑向跳動，徑向跳動凸出的一面將浮動環(huán)4擠壓，它可能彎曲或變形，如果變形量再大它還可以被擠壓到釋放槽10內；泵軸2徑向跳動凹出的一面，由于浮動環(huán)4和葉輪5兩端的環(huán)形密封接觸面之間過間隙配合，剛好完全伸直。由于和浮動環(huán)4有彈性變形，它既可以與泵軸2相對抱緊，又不會產生很大的摩擦阻力而消耗更多的能量，從而達到了防止流體回流的目的。實施例2
如圖2、圖3所示，該水泵浮動密封環(huán)裝置有一個由進水段301、中段302和出水段303構成的多級泵的泵體3，中段302為多級且每級內設有葉輪5和導葉13，泵體3上安裝有泵蓋7，泵體3內穿過泵軸2，在泵軸2上位于相鄰的葉輪5之間套有軸套6，泵軸2上設有軸承體部件12和連軸器1，在葉輪5前端入口的環(huán)形密封面上和軸套6的環(huán)形密封面上套裝有壓環(huán)8、浮動環(huán)4和密封座9，所述浮動環(huán)4材質為彈性軟質材料(本實例采用硬橡膠)且壓環(huán)8和密封座9之間通過螺紋(或壓釘)連接將浮動環(huán)4緊定，壓環(huán)8與密封座9內徑相同，所述浮動環(huán)4內表面凸出壓環(huán)8和密封座9內表面，凸出距離大于泵軸2旋轉時產生的徑向最大跳動量(本實例為0.3mm)且小于所述徑向最大跳動量的1.05倍，本實例為1.04倍。由于浮動環(huán)4采用彈性軟質材料其內孔表面具有徑向位移量且最大徑向位移量等于泵軸2轉時產生的徑向最大跳動量，所述浮動環(huán)4內孔和與其對應的葉輪5前端入口環(huán)形密封面和軸套6環(huán)形密封面之間過間隙配合，即相應浮動環(huán)4的內徑小于對應的葉輪5端口外徑和軸套6外徑，壓環(huán)8、密封座9內表面設有臺階形成容納浮動環(huán)4的彈性變形量的釋放槽10。與浮動環(huán)4內孔對應的葉輪5前端入口環(huán)形密封面和軸套6環(huán)形密封面的摩擦系數(shù)小于等于0.1，本實例為0.05。實施例3
如圖1、圖4所示,該水泵浮動密封環(huán)裝置有一個雙吸泵的泵體3、泵軸2、葉輪5,泵體3上安裝有泵蓋7，泵軸2上設有軸套6、軸承體部件12和連軸器1，在葉輪5兩個端口的環(huán)形密封面上套裝有壓環(huán)8、浮動環(huán)4和密封座9，壓環(huán)8、密封座9之間通過螺栓11連接且浮動環(huán)4設置在其間，所述浮動環(huán)4材質為耐磨硬質材料，采用銅、鋼、環(huán)四氟乙烯等，壓環(huán)8與密封座9內徑相同，所述浮動環(huán)4內表面凸出壓環(huán)8和密封座9內表面，所述凸出距離大于泵軸旋轉時產生的徑向最大跳動量(本實例為0.25mm)且小于等于所述徑向最大跳動量的1.05倍，本實例為1.05倍。所述浮動環(huán)4外圓周面與密封座之間具有徑向滑動間隙且所述徑向滑動間隙大于泵軸旋轉時產生的最大徑向跳動量，使浮動環(huán)內孔表面具有徑向位移量且最大徑向位移量等于泵軸旋轉時產生的徑向最大跳動量。浮動環(huán)與密封座、壓環(huán)之間具有軸向滑動間隙且所述軸向滑動間隙為0.10-0.25mm，本實例為0.15mm。浮動環(huán)4外緣設有環(huán)形凸臺401且卡在壓環(huán)8和密封環(huán)9之間，所述密封座9、壓環(huán)8內孔表面設有環(huán)形槽901、801，以增大過流阻力，降低泄漏量。所述浮動環(huán)4內孔表面及浮動環(huán)4與密封座9和壓環(huán)8的接觸面的摩擦系數(shù)小于等于0.1，本實例為0.06。水泵運行時，流體從水泵的進口進入泵體3、由水泵的出口排出，泵軸2徑向跳動時，浮動環(huán)4也有等量的徑向竄動，使它們之間不發(fā)生刮擦；浮動環(huán)4隨著壓力的變化能在軸向自由竄動。也就是說，浮動環(huán)4是一個相對自由的滑動部件，它可以在徑向有微量的自由移動，也可以軸向自由移動。由于浮動環(huán)4上設有環(huán)形凸臺401，增大了過流阻力，即使水泵出口的壓力很大，流體回流部分在浮動環(huán)4與葉輪4的環(huán)形密封面之間基本無泄漏，或者有很少的泄漏量，由于軸向回流流體的壓力將浮動環(huán)4與壓環(huán)8壓在了一起，在浮動環(huán)4軸向部分也是基本無泄漏，即使有少量的泄漏流體，經過環(huán)形凸臺401和環(huán)形槽901、801產生紊流和改變流體壓力，也使泄漏量大大降低，大大提高了水泵的效率。經過計算和實際檢測，浮動環(huán)耗能大約在1-2%之間(水泵后期也不會超過2%)，而水泵節(jié)能前期可以達到3%左右，水泵后期節(jié)能可以達到10-15%。實施例4
如圖2、圖4所示，該水泵浮動密封環(huán)裝置有一個由進水段301、中段302和出水段303構成的多級泵的泵體3，中段302為多級且每級內設有葉輪5和導葉13，泵體3上安裝泵蓋7，泵體3內穿過泵軸2，在泵軸2上位于相鄰的葉輪5之間套有軸套6，泵軸2上設有軸承體部件12和連軸器1，在葉輪5前端入口的環(huán)形密封面上和軸套6的環(huán)形密封面上套裝有壓環(huán)8、浮動環(huán)4和密封座9，壓環(huán)8、密封座9之間通過螺栓11連接且浮動環(huán)4設置在其間，所述浮動環(huán)4材質為耐磨硬質材料，采用銅、鐵、環(huán)四氟乙烯等，壓環(huán)8與密封座9內徑相同，所述浮動環(huán)4內表面凸出壓環(huán)8和密封座9內表面，所述凸出距離大于泵軸2旋轉時產生的徑向最大跳動量(本實例為0.35mm)且小于等于所述徑向最大跳動量的1.05倍，本實施為1.01倍。所述浮動環(huán)4外圓周面與密封座9之間具有徑向滑動間隙且所述徑向滑動間隙大于泵軸2旋轉時產生的最大徑向跳動量，使浮動環(huán)4內孔表面具有徑向位移量且最大徑向位移量等于泵軸旋轉時產生的徑向最大跳動量。浮動環(huán)4與壓環(huán)8、密封座9之間具有軸向滑動間隙且所述軸向滑動間隙為0.10-0.25mm，本實例為0.10mm。浮動環(huán)4外緣設有環(huán)形凸臺401且卡在壓環(huán)8和密封環(huán)9之間，所述密封座9、壓環(huán)8內孔表面設有環(huán)形槽901、801，以增大過流阻力，降低泄漏量。所述浮動環(huán)4內孔表面及浮動環(huán)4與密封座9和壓環(huán)8的接觸面的摩擦系數(shù)小于等于0.1，本實例為0.09。實施例5
如圖5，該水泵浮動密封環(huán)裝置有一個單級泵的泵體3、泵軸2、葉輪5，泵軸2上設有軸套6、軸承體部件12和連軸器1，在葉輪5前端入口的環(huán)形密封面上套裝有壓環(huán)8、浮動環(huán)
4、密封座9，所述壓環(huán)8、浮動環(huán)4、密封座9的結構如實施例1、實施例3。
權利要求
1.一種水泵浮動密封環(huán)裝置，包括泵體、泵軸、安裝在泵體內的葉輪、安裝在泵軸上的軸套，其特征是:在葉輪端口環(huán)形密封面上或葉輪端口和軸套環(huán)形密封面上套裝有壓環(huán)、浮動環(huán)、密封座，其中浮動環(huán)位于和壓環(huán)密封座之間，密封座與壓環(huán)內徑相同，所述浮動環(huán)內孔表面凸出密封座和壓環(huán)內表面且凸出距離大于泵軸旋轉時產生的徑向最大跳動量且小于等于泵軸旋轉時產生的徑向最大跳動量的1.05倍，浮動環(huán)內孔表面具有徑向位移量且最大徑向位移量等于泵軸旋轉時產生的徑向最大跳動量。
2.根據權利要求1所述的水泵浮動式密封環(huán)裝置，其特征是:所述浮動環(huán)材質為彈性軟質材料，所述浮動環(huán)內孔和與其對應的葉輪端口環(huán)形密封面或與其對應的葉輪端口和軸套環(huán)形密封面之間過間隙配合，密封座、壓環(huán)內表面設有容納浮動環(huán)的彈性變形量的釋放槽。
3.根據權利要求1所述的水泵浮動式密封環(huán)裝置，其特征是:所述浮動環(huán)為耐磨硬質材料，且浮動環(huán)外圓周面與密封座之間具有徑向滑動間隙且所述徑向滑動間隙大于泵軸旋轉時產生的最大徑向跳動量，浮動環(huán)與密封座、壓環(huán)之間具有軸向滑動間隙且所述軸向滑動間隙為0.10-0.25mm。
4.根據權利要求3所述的水泵浮動式密封環(huán)裝置，其特征是:浮動環(huán)與密封座的軸向滑動間隙為0.10-0.15mm。
5.根據權利要求3所述的水泵進口及級間節(jié)能浮動密封環(huán)裝置，其特征是:浮動環(huán)外緣設有環(huán)形凸臺且卡在壓環(huán)和密封環(huán)之間。
6.根據權利要求3所述的水泵進口及級間節(jié)能浮動密封環(huán)裝置，其特征是:所述密封座、壓環(huán)的內孔表面面設有環(huán)形槽。
7.根據權利要求2所述的水泵進口及級間節(jié)能浮動密封環(huán)裝置，其特征是:與浮動環(huán)內孔表面對應的葉輪端口環(huán)形密封面或與浮動環(huán)對應的葉輪端口和軸套環(huán)形密封面的摩擦系數(shù)小于等于0.1。
8.根據權利要求3所述的水泵進口及級間節(jié)能浮動密封環(huán)裝置，其特征是:所述浮動環(huán)內孔表面及其與壓環(huán)和密封座的接觸面的摩擦系數(shù)小于等于0.1。
9.根據權利要求1所述的水泵進口及級間節(jié)能浮動密封環(huán)裝置，其特征是:所述最大徑向跳動量為0.0Smm-Q.5mm。
全文摘要
一種水泵浮動式密封環(huán)裝置，包括泵體、泵軸、安裝在泵體內的葉輪、安裝在泵軸上的軸套，其特殊之處是在葉輪端口環(huán)形密封面上或葉輪端口和軸套環(huán)形密封面上套裝有壓環(huán)、浮動環(huán)、密封座，其中浮動環(huán)位于和壓環(huán)密封座之間，密封座與壓環(huán)內徑相同，所述浮動環(huán)內孔表面凸出密封座和壓環(huán)內表面且凸出距離大于泵軸旋轉時產生的徑向最大跳動量且小于等于泵軸旋轉時產生的徑向最大跳動量的1.05倍，浮動環(huán)內孔表面具有徑向位移量且最大徑向位移量等于泵軸旋轉時產生的徑向最大跳動量。該裝置可以使水泵級間無泄漏或基本無泄漏，從而大大提高了水泵的運行效率，延長水泵的運行時間，達到節(jié)能減排、降低運行成本的目的。
文檔編號F04D29/12GK103104542SQ201310019110
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月20日 優(yōu)先權日2013年1月20日
發(fā)明者趙德清, 孫佳樂, 谷峰, 邱文學, 劉影, 張晗旭 申請人:錦州重型水泵有限公司