專利名稱：流體機(jī)械的密封機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體機(jī)械的密封機(jī)構(gòu)；更具體地說(shuō)，涉及在流體機(jī)械的本體和旋轉(zhuǎn)件之間用于防止流體從高壓空間泄漏進(jìn)入低壓空間的密封機(jī)構(gòu)。本發(fā)明還涉及具有這種密封機(jī)構(gòu)的流體機(jī)械；更具體地說(shuō)，涉及具有這種密封機(jī)構(gòu)的離心泵。
背景技術(shù)：
通常，流體機(jī)械具有用于防止流體從高壓空間泄漏進(jìn)入低壓空間的密封機(jī)構(gòu)。例如，代表流體機(jī)械的離心泵具有密封機(jī)構(gòu)，該密封機(jī)構(gòu)用于在葉輪的封口環(huán)(mouth ring)處和主軸或軸套穿過(guò)離心泵本體的一個(gè)部分處密封液體。圖1至圖3顯示了傳統(tǒng)密封機(jī)構(gòu)的布置。圖1是傳統(tǒng)密封機(jī)構(gòu)100的俯視圖，圖2是沿圖1中線II-II獲得的橫截面圖，并且圖3是顯示了傳統(tǒng)密封機(jī)構(gòu)100和離心泵的葉輪110的橫截面圖。
如圖2中所示，傳統(tǒng)密封機(jī)構(gòu)100包括殼體(罩體)101和容納在殼體101中的襯環(huán)(liner ring)102。如圖1和圖2中所示，襯環(huán)102具有在襯環(huán)102的外圍部分上沿周向以等間距形成的多個(gè)切口103。在圖1所示的實(shí)例中，襯環(huán)102具有三個(gè)切口103。殼體101具有形成于殼體101的內(nèi)周部分上的彎曲部分104。彎曲部分104與襯環(huán)102的切口103嚙合，并且用作防止襯環(huán)102旋轉(zhuǎn)的止動(dòng)器。
殼體101的內(nèi)徑D1大于襯環(huán)102的外徑D2(D1＞D2)。因此，利用殼體101的內(nèi)徑D1與襯環(huán)102的外徑D2之間的差值(D1-D2)，襯環(huán)102可以沿徑向移動(dòng)。襯環(huán)102還可以利用切口103的寬度與彎曲部分104的寬度之間的差值沿周向移動(dòng)。
在圖3所示的離心泵中，傳統(tǒng)密封機(jī)構(gòu)100被連接到離心泵的本體111上，以至于密封機(jī)構(gòu)100的殼體101在靠近葉輪110的位置處被配合到本體111的最里面的部分中。葉輪110可以沿如圖所示的箭頭B方向關(guān)于軸線112旋轉(zhuǎn)。因此，處理液體沿如圖所示的箭頭C方向在葉輪110內(nèi)流動(dòng)。因此，離心泵產(chǎn)生位于密封機(jī)構(gòu)100的殼體101下面且具有較低壓力的空間L和位于密封機(jī)構(gòu)100的殼體101上面且具有較高壓力的空間H。
采用傳統(tǒng)密封機(jī)構(gòu)100，當(dāng)葉輪110旋轉(zhuǎn)時(shí)，已經(jīng)考慮到因?yàn)橐r環(huán)102被壓靠在殼體101上，殼體101底部的上表面101a與襯環(huán)102的下表面102a之間的間隙δ(見圖2)變?yōu)榱恪５?，因?yàn)樘幚硪后w沿圖2中所示箭頭E方向在殼體101的內(nèi)表面和襯環(huán)102的外表面之間流動(dòng)，間隙δ實(shí)際上不會(huì)變?yōu)榱?。因此，襯環(huán)102與葉輪110一起在殼體101內(nèi)部游動(dòng)(play)，由此引起噪音產(chǎn)生。
如上所述，當(dāng)葉輪110旋轉(zhuǎn)時(shí)，殼體101的彎曲部分104作為止動(dòng)器與襯環(huán)102的切口103嚙合，以至于防止襯環(huán)102因?yàn)橐r環(huán)102與葉輪110之間的滑動(dòng)接觸、存在于襯環(huán)102和葉輪110之間的處理液體的粘性以及其它可能的因素而與葉輪110一起旋轉(zhuǎn)。因此，如果襯環(huán)102與葉輪110一起運(yùn)動(dòng)，襯環(huán)102將撞擊彎曲部分104，由此產(chǎn)生噪音。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述缺陷而提出本發(fā)明。因此，本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種用于流體機(jī)械的密封機(jī)構(gòu)，該密封機(jī)構(gòu)能夠降低由環(huán)形密封件所產(chǎn)生的噪音。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種流體機(jī)械(具體地說(shuō)是離心泵)，該流體機(jī)械具有用于流體機(jī)械的密封機(jī)構(gòu)，其中該密封機(jī)構(gòu)能夠降低由密封機(jī)構(gòu)的環(huán)形密封件所產(chǎn)生的噪音。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種能夠降低噪音的密封機(jī)構(gòu)。密封機(jī)構(gòu)被用于流體機(jī)械以防止流體從高壓空間泄漏進(jìn)入流體機(jī)械內(nèi)的低壓空間。密封機(jī)構(gòu)具有可以沿徑向移動(dòng)的環(huán)形密封件和設(shè)置在流體機(jī)械的本體與位于流體機(jī)械的本體內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)件之間以容納環(huán)形密封件的殼體。環(huán)形密封件具有位于流體機(jī)械內(nèi)的低壓空間一側(cè)的第一表面。殼體具有面對(duì)環(huán)形密封件的第一表面的第二表面。密封機(jī)構(gòu)具有至少一個(gè)形成于第一表面和/或第二表面內(nèi)的通道。
因?yàn)槊芊鈾C(jī)構(gòu)具有一個(gè)或多個(gè)形成于第一表面和/或第二表面內(nèi)的通道，存在于密封件和殼體之間的間隙內(nèi)的流體通過(guò)通道流入低壓空間。具體地說(shuō)，當(dāng)流體機(jī)械工作時(shí)，低壓空間的負(fù)壓被引入通道，以至于使密封件與殼體緊密接觸。因此，可防止密封件在殼體內(nèi)運(yùn)動(dòng)。因此，有可能防止噪音產(chǎn)生。此外，因?yàn)槊芊饧c殼體緊密接觸，密封機(jī)構(gòu)的表觀剛度可以得到提高以至于密封件幾乎不會(huì)變形。因此，有可能防止因?yàn)槊芊饧淖冃味a(chǎn)生噪音。
第一表面和/或第二表面可以由平坦表面形成。密封機(jī)構(gòu)可以具有多個(gè)沒有到達(dá)環(huán)形密封件的外周表面的通道。此外，密封機(jī)構(gòu)可以具有多個(gè)既沒有到達(dá)環(huán)形密封件的外周表面也沒有到達(dá)環(huán)形密封件的內(nèi)周表面的通道。通道可以包括徑向設(shè)置的通道或沿周向延伸的通道。
殼體和/或密封件可以由金屬或合成樹脂構(gòu)成。殼體和/或密封件可以包括由合成樹脂覆蓋的芯體。殼體和/或密封件可以通過(guò)模制形成。
根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種能夠降低噪音的密封機(jī)構(gòu)。密封機(jī)構(gòu)被用于流體機(jī)械以防止流體從高壓空間泄漏進(jìn)入流體機(jī)械內(nèi)的低壓空間。密封機(jī)構(gòu)具有可以沿徑向移動(dòng)的環(huán)形密封件和設(shè)置在流體機(jī)械的本體與位于流體機(jī)械的本體內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)件之間以容納環(huán)形密封件的殼體。環(huán)形密封件具有至少兩個(gè)位于流體機(jī)械內(nèi)的低壓空間一側(cè)的第一表面。殼體具有面對(duì)環(huán)形密封件的第一表面的第二表面。環(huán)形密封件的兩個(gè)第一表面包括徑向外表面和位于徑向外表面的徑向內(nèi)部的徑向內(nèi)表面。徑向外表面在其整個(gè)表面上與殼體的第二表面接觸。徑向外表面從徑向內(nèi)表面朝向流體機(jī)械內(nèi)的低壓空間伸出。
因?yàn)閺较蛲獗砻鎻膹较騼?nèi)表面朝向流體機(jī)械內(nèi)的低壓空間伸出，因此當(dāng)流體機(jī)械工作時(shí)，僅僅徑向外表面與殼體的第二表面持續(xù)接觸。因此，只有徑向外表面會(huì)磨損。結(jié)果使得，徑向內(nèi)表面不會(huì)從徑向外表面朝向低壓空間伸出，除非因?yàn)閺较蛲獗砻娴哪p而使得徑向外表面變?yōu)槲挥谂c徑向內(nèi)表面相同的平面內(nèi)。因此，密封件的運(yùn)動(dòng)不會(huì)受到殼體的限制，并且有可能防止噪音產(chǎn)生。
根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種能夠降低噪音的離心泵。離心泵具有本體、旋轉(zhuǎn)軸、可以關(guān)于本體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的葉輪以及前述密封機(jī)構(gòu)。密封機(jī)構(gòu)設(shè)置在本體和葉輪之間。因?yàn)槊芊鈾C(jī)構(gòu)設(shè)置在本體和葉輪之間，離心泵在工作過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生由密封機(jī)構(gòu)引起的噪音。
根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種能夠降低噪音的離心泵。離心泵具有本體、旋轉(zhuǎn)軸、可以關(guān)于本體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的葉輪以及前述密封機(jī)構(gòu)。密封機(jī)構(gòu)設(shè)置在本體和旋轉(zhuǎn)軸之間。因?yàn)槊芊鈾C(jī)構(gòu)設(shè)置在本體和旋轉(zhuǎn)軸之間，離心泵在工作過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生由密封機(jī)構(gòu)引起的噪音。
根據(jù)本發(fā)明的第五個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種能夠降低噪音的流體機(jī)械。流體機(jī)械具有本體、設(shè)置在本體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)件以及前述密封機(jī)構(gòu)。密封機(jī)構(gòu)設(shè)置在本體和旋轉(zhuǎn)件之間。因?yàn)槊芊鈾C(jī)構(gòu)設(shè)置在本體和旋轉(zhuǎn)件之間，流體機(jī)械在工作過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生由密封機(jī)構(gòu)引起的噪音。
結(jié)合通過(guò)示例說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的附圖，并閱讀下面的說(shuō)明，將可以理解本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)。


圖1是顯示傳統(tǒng)密封機(jī)構(gòu)的俯視圖；圖2是沿圖1中線II-II獲得的橫截面圖；圖3是顯示圖2中所示傳統(tǒng)密封機(jī)構(gòu)和離心泵的葉輪的橫截面圖；圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的密封機(jī)構(gòu)的俯視圖；圖5是沿圖4中線V-V獲得的橫截面圖；圖6是顯示圖5中所示密封機(jī)構(gòu)和離心泵的葉輪的橫截面圖；圖7A至圖7F是顯示形成于襯環(huán)下表面內(nèi)的通道實(shí)例的仰視圖；圖8A至圖8F是顯示形成于襯環(huán)下表面內(nèi)的通道實(shí)例的仰視圖；
圖9是顯示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的密封機(jī)構(gòu)的橫截面圖；圖10是顯示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的密封機(jī)構(gòu)的橫截面圖；圖11是顯示根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的密封機(jī)構(gòu)的橫截面圖；圖12是顯示應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明的密封機(jī)構(gòu)的離心泵的第一實(shí)例的橫截面圖；圖13是顯示應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明的密封機(jī)構(gòu)的離心泵的第二實(shí)例的橫截面圖；圖14是顯示根據(jù)本發(fā)明第五個(gè)實(shí)施例的密封機(jī)構(gòu)的橫截面圖；圖15是顯示離心泵中渦旋的示意圖；圖16是顯示圖14中所示密封機(jī)構(gòu)和離心泵的葉輪的橫截面圖；和圖17是顯示了密封機(jī)構(gòu)的磨損狀態(tài)的橫截面圖，其中所述密封機(jī)構(gòu)包括具有平坦下表面的襯環(huán)和殼體。
具體實(shí)施例方式
下面將參考圖4至圖17說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例、用于流體機(jī)械的密封機(jī)構(gòu)。在各圖中，相同或相應(yīng)的部件由相同或相應(yīng)的參考標(biāo)記表示，并且在后面不會(huì)重復(fù)說(shuō)明。
圖4至圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的密封機(jī)構(gòu)10的布置結(jié)構(gòu)。圖4是密封機(jī)構(gòu)10的俯視圖，圖5是沿圖4中線V-V獲得的橫截面圖，并且圖6是顯示密封機(jī)構(gòu)10和離心泵的葉輪13的橫截面圖。如圖5中所示，密封機(jī)構(gòu)10包括殼體(罩體)11和容納在殼體11中的環(huán)形襯環(huán)(密封件)12。
殼體11包括設(shè)置在高壓空間H一側(cè)的上板11a和設(shè)置在低壓空間L一側(cè)的下板11b。襯環(huán)12具有位于低壓空間L一側(cè)的下平面(第一表面)12a。襯環(huán)12的下平面12a面對(duì)殼體11的下板11b的上表面(第二表面)11c。襯環(huán)12具有形成于下表面12a內(nèi)的通道15。
殼體11的下板11b的內(nèi)徑D3大于襯環(huán)12的外徑D4(D3＞D4)。因此，襯環(huán)12可以利用下板11b的內(nèi)徑D3與襯環(huán)12的外徑D4之間的差值(D3-D4)沿徑向移動(dòng)。
如圖6中所示，如上構(gòu)成的密封機(jī)構(gòu)10被連接到離心泵的本體23上，以至于密封機(jī)構(gòu)10的殼體11配合到本體23靠近葉輪13的最里面的部分中。葉輪13可以沿如圖所示的箭頭B關(guān)于軸線16的中心旋轉(zhuǎn)。當(dāng)離心泵停止時(shí)，在下板11b的上表面11c和襯環(huán)12的下表面12a之間存在間隙δ。該間隙填充有處理液體(handled liquid)。當(dāng)離心泵工作時(shí)，處理液體沿如圖所示的箭頭C在葉輪13內(nèi)側(cè)流動(dòng)。當(dāng)加壓液體擠壓襯環(huán)12時(shí)，存在于襯環(huán)12和殼體11之間間隙內(nèi)的處理液體通過(guò)形成于襯環(huán)12的下表面12a內(nèi)的通道15流入低壓空間L。襯環(huán)12與下板11b的上表面11c緊密接觸。
圖7A至圖7F顯示了形成于襯環(huán)12的下表面12a內(nèi)的通道15的實(shí)例。在圖7A至圖7F所示的每個(gè)實(shí)例中，通道15在低壓空間L上從襯環(huán)12的內(nèi)周表面12b徑向向外延伸，并且沒有到達(dá)襯環(huán)12的外周表面12c。在圖7A中，襯環(huán)12具有多個(gè)直線短通道15，這些直線短通道沿襯環(huán)12的下表面12a的周向以等間距徑向設(shè)置。在圖7B中，襯環(huán)12具有多個(gè)V形通道15，這些V形通道沿襯環(huán)12的下表面12a的周向以等間距徑向設(shè)置。在圖7C中，襯環(huán)12具有多個(gè)直線短通道15，這些短通道螺旋地或者沿襯環(huán)12的下表面12a的傾斜徑向以等間距形成。
在圖7D中，襯環(huán)12具有多個(gè)通道15，這些通道以下面方式沿襯環(huán)12的下表面12a的周向以等間距設(shè)置，即通道15朝襯環(huán)12的外周表面12c變寬。在圖7E中，襯環(huán)12具有多個(gè)直線短通道15a和一個(gè)環(huán)形通道15b，其中直線短通道15a沿襯環(huán)12的下表面12a的周向以等間距徑向設(shè)置，而環(huán)形通道15b沿周向延伸以至于與通道15a的外圍端部相交。在圖7F中，襯環(huán)12具有多個(gè)H形通道15。H形通道15包括多個(gè)直線短通道15a和橫向通道15c，其中直線短通道15a沿襯環(huán)12的下表面12a的周向以等間距徑向設(shè)置，而橫向通道15c沿周向延伸以至于與兩個(gè)通道15a和15a相交。
如圖7A至圖7F中所示的、在襯環(huán)12的下表面12a內(nèi)的通道15結(jié)構(gòu)的效果如下。當(dāng)離心泵停止時(shí)，在下板11b的上表面11c和襯環(huán)12的下表面12a之間存在間隙δ(見圖5)。該間隙填充有處理液體。當(dāng)離心泵工作以至于加壓液體擠壓襯環(huán)12時(shí)，存在于襯環(huán)12和殼體11之間間隙內(nèi)的處理液體通過(guò)形成于襯環(huán)12的下表面12a內(nèi)的通道15流入低壓空間L。具體地說(shuō)，低壓空間L中的負(fù)壓被引入通道15，以至于襯環(huán)12用作吸盤。因此，襯環(huán)12的下表面12a與殼體11的下板11b的上表面11c緊密接觸。因此，當(dāng)離心泵工作時(shí)，襯環(huán)12與殼體11緊密接觸，以至于襯環(huán)12不會(huì)在殼體11內(nèi)部游動(dòng)。因此，有可能防止產(chǎn)生噪音。
圖8A至圖8F顯示了形成于襯環(huán)12的下表面12a內(nèi)的通道15的其它實(shí)例。在圖8A至圖8F所示的每個(gè)實(shí)例中，通道15既沒有到達(dá)襯環(huán)12的內(nèi)周表面12b，也沒有到達(dá)其外周表面12c。在圖8A中，襯環(huán)12具有多個(gè)直線短通道15，這些直線短通道沿襯環(huán)12的下表面12a的周向以等間距徑向設(shè)置。在圖8B中，襯環(huán)12具有多個(gè)V形通道15，這些V形通道沿襯環(huán)12的下表面12a的周向以等間距徑向設(shè)置。在圖8C中，襯環(huán)12具有多個(gè)直線短通道15，這些短通道螺旋地或者沿襯環(huán)12的下表面12a的傾斜徑向以等間距形成。
在圖8D中，襯環(huán)12具有多個(gè)通道15，這些通道以下面方式沿襯環(huán)12的下表面12a的周向以等間距設(shè)置，即通道15朝襯環(huán)12的外周表面12c變寬。在圖8E中，襯環(huán)12具有多個(gè)直線短通道15a和一個(gè)環(huán)形通道15b，其中直線短通道15a沿襯環(huán)12的下表面12a的周向以等間距徑向設(shè)置，而環(huán)形通道15b沿周向延伸以至于與通道15a的外圍端部相交。在圖8F中，襯環(huán)12具有多個(gè)H形通道15。H形通道15包括多個(gè)直線短通道15a和橫向通道15c，其中直線短通道15a沿襯環(huán)12的下表面12a的周向以等間距徑向設(shè)置，而橫向通道15c沿周向延伸以至于與兩個(gè)通道15a和15a相交。
根據(jù)圖8A至圖8F中所示的實(shí)例，如圖7A至圖7F中所示實(shí)例的情況一樣，當(dāng)離心泵工作時(shí)，襯環(huán)12與殼體11緊密接觸，以至于襯環(huán)12不會(huì)在殼體11內(nèi)部游動(dòng)。因此，有可能防止產(chǎn)生噪音。
圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的密封機(jī)構(gòu)10。在第一實(shí)施例中，通道15形成于襯環(huán)12的下表面12a內(nèi)。但是，如圖9中所示，通道17可以形成于殼體11的下板11b的上表面11c內(nèi)。
如圖9中所示的、在下板11b的上表面11c內(nèi)的通道17結(jié)構(gòu)的效果如下。當(dāng)離心泵停止時(shí)，在殼體11的下板11b的上表面11c和襯環(huán)12的下表面12a之間存在間隙δ。該間隙填充有處理液體。當(dāng)離心泵工作時(shí)，低壓空間L中的負(fù)壓被引入通道17以至于襯環(huán)12被吸引并且附著在下板11b的上表面11c上。結(jié)果使得，有可能防止產(chǎn)生噪音。通道17可以以和圖7A至圖8F中所示通道15相同的方式形成。
通過(guò)葉輪13的旋轉(zhuǎn)而加壓的處理液體經(jīng)由襯環(huán)12將力施加于覆蓋著襯環(huán)12主要部分的殼體11上。因此，襯環(huán)12的徑向外部(其與下板11b的上表面11c緊密接觸)與殼體11一起承受來(lái)自處理液體的力。僅僅不與下板11b的上表面11c緊密接觸的襯環(huán)12徑向內(nèi)部單獨(dú)承受來(lái)自處理液體的力。結(jié)果使得，密封機(jī)構(gòu)的表觀剛度(apparent stiffness)可以得到提高，以至于襯環(huán)12幾乎不會(huì)變形。因此，有可能防止噪音因?yàn)橐r環(huán)12的變形而產(chǎn)生。
襯環(huán)12附著在殼體11上，這樣可防止因?yàn)橐r環(huán)12與葉輪13之間的滑動(dòng)接觸、存在于襯環(huán)12與葉輪13之間的處理液體的粘性以及其它可能的因素而使得襯環(huán)12與葉輪13一起旋轉(zhuǎn)。因此，襯環(huán)12不需要止動(dòng)器(如圖3中所示的彎曲部分104)。因此，有可能防止在襯環(huán)12撞擊止動(dòng)器時(shí)產(chǎn)生的噪音。
圖10顯示了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的密封機(jī)構(gòu)10。如圖10中所示，密封機(jī)構(gòu)10包括具有由合成樹脂18覆蓋的芯體19的襯環(huán)12。如第二實(shí)施例那樣，通道17形成于殼體11的下板11b的上表面11c內(nèi)。通道17可以以和圖7A至圖8F中所示通道15相同的方式形成。殼體11可以包括覆蓋有合成樹脂的芯體，圖中未示出。此外，殼體11和/或襯環(huán)12可以由金屬或合成樹脂構(gòu)成。此外，襯環(huán)12和殼體11中至少一個(gè)可以通過(guò)模制形成。模制可以方便襯環(huán)12和殼體11的制造。
圖11顯示了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的密封機(jī)構(gòu)10。如圖11中所示，密封機(jī)構(gòu)10包括具有由合成樹脂18覆蓋的芯體19的襯環(huán)12。如第一實(shí)施例那樣，通道15形成于襯環(huán)12的下表面12a內(nèi)。通道15可以以和圖7A至圖8F中所示通道15相同的方式形成。殼體11可以包括覆蓋有合成樹脂的芯體，圖中未示出。此外，殼體11和/或襯環(huán)12可以由金屬或合成樹脂構(gòu)成。此外，襯環(huán)12和殼體11中至少一個(gè)可以通過(guò)模制形成。模制可以方便襯環(huán)12和殼體11的制造。
形成于襯環(huán)12的下表面12a內(nèi)或下板11b的上表面11c內(nèi)的通道的形狀不限于圖7A至圖8F中所示的實(shí)例。只要當(dāng)泵工作時(shí)低壓空間的負(fù)壓可以被引入通道以至于襯環(huán)12與下板11b的上表面11c緊密接觸，襯環(huán)12或殼體11的下板11b就可以具有一個(gè)或多個(gè)具有任何形狀的通道。
下面將參考圖12和圖13說(shuō)明具有前述密封機(jī)構(gòu)的離心泵。圖12顯示了應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明的密封機(jī)構(gòu)的離心泵P的第一實(shí)例。如圖12中所示，離心泵P具有三級(jí)葉輪13、旋轉(zhuǎn)軸22、本體23、罩體24、機(jī)械密封30等。旋轉(zhuǎn)軸22由聯(lián)軸器27和滑動(dòng)軸承29可旋轉(zhuǎn)地支承在本體23中。葉輪13通過(guò)將螺母26緊固到旋轉(zhuǎn)軸22上、經(jīng)由花鍵固定在旋轉(zhuǎn)軸22上。如圖12中所示，套筒(sleeve)31在葉輪13之間環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸22設(shè)置。旋轉(zhuǎn)軸22經(jīng)由聯(lián)軸器27連接到電機(jī)M的輸出軸上。第一密封機(jī)構(gòu)10a在最靠近葉輪13的位置處連接到離心泵P的本體23上。每個(gè)第一密封機(jī)構(gòu)10a包括如上所述的殼體11和襯環(huán)12。
此外，第二密封機(jī)構(gòu)10b在最靠近套筒31的位置處連接到離心泵P的本體23上，其中這些套筒設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸22的外面。每個(gè)第二密封機(jī)構(gòu)10b包括如上所述的殼體11和與上述襯環(huán)12具有相同形狀的襯套(bush)。當(dāng)沒有套筒環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸22設(shè)置時(shí)，第二密封機(jī)構(gòu)10b在最靠近旋轉(zhuǎn)軸22的位置處連接到離心泵P的本體23上。
采用如此構(gòu)成的離心泵P，當(dāng)電機(jī)M驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)葉輪13時(shí)，處理液體沿如圖所示的箭頭F1和F2方向從吸入口33被吸入離心泵P。然后，處理液體通過(guò)第一級(jí)葉輪13、第二級(jí)葉輪13和第三級(jí)葉輪13流入本體23中的上腔34。處理液體沿如圖所示的箭頭F3和F4方向流出上腔34進(jìn)入形成于本體23的外周表面和罩體24的內(nèi)周表面之間的通道36。因此，處理液體流經(jīng)通道36。然后，處理液體沿如圖所示的箭頭F5方向從排出口37排出。
如上所述，在最靠近第一級(jí)、第二級(jí)和第三級(jí)葉輪13的位置處連接到本體23上的每個(gè)第一密封機(jī)構(gòu)10a具有一個(gè)或多個(gè)通道，這些通道形成于襯環(huán)12的下表面12a內(nèi)或殼體11的下板11b的上表面11c內(nèi)。當(dāng)離心泵P工作時(shí)，襯環(huán)12與殼體11的下板11b的上表面11c緊密接觸。因此，襯環(huán)12不會(huì)在殼體11內(nèi)部游動(dòng)。因此，有可能防止產(chǎn)生噪音。此外，因?yàn)橐r環(huán)12與殼體11緊密接觸，因此襯環(huán)12幾乎不會(huì)變形。因此，有可能防止因?yàn)橐r環(huán)12的變形而產(chǎn)生噪音。此外，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的第二密封機(jī)構(gòu)10b在最靠近套筒31的位置處連接到本體23上，有可能防止因?yàn)橐r套在殼體11內(nèi)的游動(dòng)或襯套的變形而產(chǎn)生噪音。
圖13顯示了應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明的密封機(jī)構(gòu)的離心泵P的第二實(shí)例。如圖13中所示，離心泵P具有單級(jí)葉輪13。葉輪13被連接到電機(jī)M的輸出軸28上。離心泵P包括機(jī)械密封30，該機(jī)械密封設(shè)置在電機(jī)M的輸出軸28穿過(guò)離心泵P的本體23的部分處。根據(jù)本發(fā)明的密封機(jī)構(gòu)10在最靠近葉輪13的位置處連接到離心泵P的本體23上。
如上所述，密封機(jī)構(gòu)10具有一個(gè)或多個(gè)通道，這些通道形成于襯環(huán)12的下表面12a內(nèi)或殼體11的下板11b的上表面11c內(nèi)。當(dāng)離心泵P工作時(shí)，襯環(huán)12與殼體11的下板11b的上表面11c緊密接觸。因此，襯環(huán)12不會(huì)在殼體11內(nèi)部游動(dòng)。因此，有可能防止產(chǎn)生噪音。此外，因?yàn)橐r環(huán)12與殼體11緊密接觸，因此襯環(huán)12幾乎不會(huì)變形。因此，有可能防止因?yàn)橐r環(huán)12的變形而產(chǎn)生噪音。
圖14顯示了根據(jù)本發(fā)明第五個(gè)實(shí)施例的密封機(jī)構(gòu)10。圖14對(duì)應(yīng)于沿圖4中線V-V獲得的橫截面圖。如圖14中所示，密封機(jī)構(gòu)10包括作為密封件的襯環(huán)12，其被容納在殼體11中。襯環(huán)12具有下表面12a，該下表面面對(duì)殼體11的下板11b的上表面11c。在該實(shí)施例中，襯環(huán)12的下表面12a包括徑向外表面12d和徑向內(nèi)表面12e，其中徑向外表面與下板11b的上表面11c接觸，而徑向內(nèi)表面位于徑向外表面12d的徑向內(nèi)部。徑向外表面12d從徑向內(nèi)表面12e朝向低壓空間L伸出預(yù)定距離d0。
例如，當(dāng)如圖12或圖13中所示的離心泵P工作時(shí)，由葉輪13加壓的高壓流體將襯環(huán)(密封件)12壓靠在下板11b的上表面11c上。此時(shí)，只有襯環(huán)12的徑向外表面12d(其從徑向內(nèi)表面12e伸出預(yù)定距離d0)與下板11b的上表面11c接觸。位于徑向外表面12d的徑向內(nèi)部的徑向內(nèi)表面12e不與下板11b的上表面11c接觸。
在如圖12或圖13中所示的離心泵中，葉輪的不平衡或包括主軸在內(nèi)的旋轉(zhuǎn)部件的精度不足可以引起葉輪13的渦旋。具體地說(shuō)，如圖15中所示，葉輪13關(guān)于軸線16a(其與主軸的中心16相隔開)旋轉(zhuǎn)。葉輪13的渦旋被傳遞到密封機(jī)構(gòu)10的襯環(huán)12上，以至于襯環(huán)12在如圖16所示的范圍X內(nèi)運(yùn)動(dòng)。如果襯環(huán)12的下表面12a(其面對(duì)殼體11的下板11b的上表面11c)在其整個(gè)表面上是平坦的，那么下表面12a就具有與下板11b的上表面11c接觸的區(qū)域和不與下板11b的上表面11c接觸的區(qū)域。結(jié)果使得，如圖17中所示，僅僅是與下板11b的上表面11c接觸的下表面12a的區(qū)域12f磨損掉，由此在區(qū)域12f和區(qū)域12g(其不與下板11b的上表面11c接觸)之間形成臺(tái)階。這種形成于襯環(huán)12的下表面12a上的臺(tái)階限制了襯環(huán)(密封環(huán))12的運(yùn)動(dòng)。因此，產(chǎn)生了噪音。
在該實(shí)施例中，如圖14中所示，襯環(huán)12的下表面12a包括徑向外表面12d和徑向內(nèi)表面12e，其中徑向外表面在其整個(gè)表面上與下板11b的上表面11c接觸，而徑向內(nèi)表面位于徑向外表面12d的徑向內(nèi)部。徑向外表面12d從徑向內(nèi)表面12e朝向低壓空間L伸出預(yù)定距離d0。因此，當(dāng)離心泵工作時(shí)，只有徑向外表面(伸出部分)12d與下板11b的上表面11c持續(xù)接觸，并因此磨損掉。結(jié)果使得，徑向內(nèi)表面12e不會(huì)從徑向外表面12d朝向低壓空間L伸出，除非由于徑向外表面12d的磨損而使徑向外表面12d變?yōu)槲挥谂c徑向內(nèi)表面12e相同的平面內(nèi)。因此，襯環(huán)12的運(yùn)動(dòng)不受殼體11的限制，并且有可能防止噪音產(chǎn)生。
在上述實(shí)例中，根據(jù)本發(fā)明的密封機(jī)構(gòu)被用于離心泵中。但是，根據(jù)本發(fā)明的密封機(jī)構(gòu)適用于任何流體機(jī)械，只要流體機(jī)械具有本體、設(shè)置在本體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)件以及密封機(jī)構(gòu)，其中密封機(jī)構(gòu)設(shè)置在本體和旋轉(zhuǎn)件之間用于防止流體從流體機(jī)械內(nèi)的高壓空間泄漏進(jìn)入低壓空間。
術(shù)語(yǔ)“在…以上”、“在…以下”、“底”、“上”和“下”以及這里使用的其它位置術(shù)語(yǔ)是相當(dāng)于圖中的實(shí)施例進(jìn)行表示，并且可以取決于密封機(jī)構(gòu)或離心泵的相對(duì)方位而發(fā)生變化。
盡管已經(jīng)顯示并詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施例；但是，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，可以在不脫離本發(fā)明的范圍的條件下對(duì)其進(jìn)行各種改變和修改。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明適合于一種密封機(jī)構(gòu)，其在流體機(jī)械的本體和旋轉(zhuǎn)件之間防止流體從高壓空間泄漏進(jìn)入低壓空間中。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1、一種用于流體機(jī)械以防止流體從流體機(jī)械內(nèi)的高壓空間泄漏進(jìn)入低壓空間的密封機(jī)構(gòu)，所述密封機(jī)構(gòu)包括環(huán)形密封件，其可以沿徑向移動(dòng)，所述環(huán)形密封件具有位于流體機(jī)械內(nèi)的低壓空間一側(cè)的第一表面；殼體，其設(shè)置在流體機(jī)械的本體與位于流體機(jī)械的本體內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)件之間，以容納所述環(huán)形密封件，所述殼體具有面對(duì)所述環(huán)形密封件的所述第一表面的第二表面；和至少一個(gè)通道，其以這樣的方式形成于所述第一表面和所述第二表面中至少一個(gè)內(nèi)，即低壓空間的負(fù)壓被引入所述至少一個(gè)通道內(nèi)以使所述環(huán)形密封件與所述殼體的所述第二表面緊密接觸。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封機(jī)構(gòu)，其中所述第一表面和所述第二表面中的所述至少一個(gè)包括平坦表面。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封機(jī)構(gòu)，其中所述至少一個(gè)通道包括多個(gè)沒有到達(dá)所述環(huán)形密封件的外周表面的通道。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的密封機(jī)構(gòu)，其中所述多個(gè)通道沒有到達(dá)所述環(huán)形密封件的內(nèi)周表面。
5、根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的密封機(jī)構(gòu)，其中所述多個(gè)通道包括徑向設(shè)置的若干通道。
6、根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的密封機(jī)構(gòu)，其中所述多個(gè)通道包括沿周向延伸的通道。
7、根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一所述的密封機(jī)構(gòu)，其中所述殼體和所述密封件中至少一個(gè)由金屬或合成樹脂構(gòu)成。
8、根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一所述的密封機(jī)構(gòu)，其中所述殼體和所述密封件中至少一個(gè)包括由合成樹脂所覆蓋的芯體。
9、根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一所述的密封機(jī)構(gòu)，其中所述殼體和所述密封件中至少一個(gè)通過(guò)模制形成。
10、一種用于流體機(jī)械以防止流體從流體機(jī)械內(nèi)的高壓空間泄漏進(jìn)入低壓空間的密封機(jī)構(gòu)，所述密封機(jī)構(gòu)包括環(huán)形密封件，其可以沿徑向移動(dòng)，所述環(huán)形密封件具有至少兩個(gè)位于流體機(jī)械內(nèi)的低壓空間一側(cè)的第一表面；殼體，其設(shè)置在流體機(jī)械的本體與位于流體機(jī)械的本體內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)件之間，以容納所述環(huán)形密封件，所述殼體具有面對(duì)所述環(huán)形密封件的所述至少兩個(gè)第一表面的第二表面；和至少一個(gè)通道，其以這樣的方式形成于所述至少兩個(gè)第一表面和所述第二表面中的至少一個(gè)內(nèi)，即低壓空間的負(fù)壓被引入所述至少一個(gè)通道內(nèi)以使所述環(huán)形密封件與所述殼體的所述第二表面緊密接觸，其中，所述環(huán)形密封件的所述至少兩個(gè)第一表面包括徑向外表面，其在整個(gè)表面上與所述殼體的所述第二表面接觸；和徑向內(nèi)表面，其位于所述徑向外表面的徑向內(nèi)部，所述徑向外表面從所述徑向內(nèi)表面朝向流體機(jī)械內(nèi)的低壓空間伸出。
11、一種離心泵，包括
本體；旋轉(zhuǎn)軸；葉輪，其在本體內(nèi)可以相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；和根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一所述的密封機(jī)構(gòu)，所述密封機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述本體和所述葉輪之間。
12、一種離心泵，包括本體；旋轉(zhuǎn)軸；葉輪，其可以相對(duì)于本體內(nèi)的所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；和根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一所述的密封機(jī)構(gòu)，所述密封機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述本體和所述旋轉(zhuǎn)軸之間。
13、一種流體機(jī)械，包括本體；旋轉(zhuǎn)件，其設(shè)置在本體內(nèi)；和根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一所述的密封機(jī)構(gòu)，所述密封機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述本體和所述旋轉(zhuǎn)件之間。
權(quán)利要求
1.一種用于流體機(jī)械以防止流體從流體機(jī)械的高壓空間泄漏進(jìn)入低壓空間的密封機(jī)構(gòu)，所述密封機(jī)構(gòu)包括環(huán)形密封件，其可以沿徑向移動(dòng)，所述環(huán)形密封件具有位于流體機(jī)械內(nèi)的低壓空間一側(cè)的第一表面；殼體，其設(shè)置在流體機(jī)械的本體與位于流體機(jī)械的本體內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)件之間以容納所述環(huán)形密封件，所述殼體具有面對(duì)所述環(huán)形密封件的所述第一表面的第二表面；和至少一個(gè)通道，其形成于所述第一表面和所述第二表面中的至少一個(gè)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封機(jī)構(gòu)，其中所述第一表面和所述第二表面中的所述至少一個(gè)包括平坦表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封機(jī)構(gòu)，其中所述至少一個(gè)通道包括多個(gè)沒有到達(dá)所述環(huán)形密封件的外周表面的通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的密封機(jī)構(gòu)，其中所述多個(gè)通道沒有到達(dá)所述環(huán)形密封件的內(nèi)周表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的密封機(jī)構(gòu)，其中所述多個(gè)通道包括徑向設(shè)置的若干通道。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的密封機(jī)構(gòu)，其中所述多個(gè)通道包括沿周向延伸的通道。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一所述的密封機(jī)構(gòu)，其中所述殼體和所述密封件中至少一個(gè)由金屬或合成樹脂構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一所述的密封機(jī)構(gòu)，其中所述殼體和所述密封件中至少一個(gè)包括由合成樹脂所覆蓋的芯體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一所述的密封機(jī)構(gòu)，其中所述殼體和所述密封件中至少一個(gè)通過(guò)模制形成。
10.一種用于流體機(jī)械以防止流體從流體機(jī)械內(nèi)的高壓空間泄漏進(jìn)入低壓空間的密封機(jī)構(gòu)，所述密封機(jī)構(gòu)包括環(huán)形密封件，其可以沿徑向移動(dòng)，所述環(huán)形密封件具有至少兩個(gè)位于流體機(jī)械內(nèi)的低壓空間一側(cè)的第一表面；和殼體，其設(shè)置在流體機(jī)械的本體與位于流體機(jī)械的本體內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)件之間以容納所述環(huán)形密封件，所述殼體具有面對(duì)所述環(huán)形密封件的所述至少兩個(gè)第一表面的第二表面，其中所述環(huán)形密封件的所述至少兩個(gè)第一表面包括徑向外表面，其在整個(gè)表面上與所述殼體的所述第二表面接觸；和徑向內(nèi)表面，其位于所述徑向外表面的徑向內(nèi)部，所述徑向外表面從所述徑向內(nèi)表面朝向流體機(jī)械內(nèi)的低壓空間伸出。
11.一種離心泵，包括本體；旋轉(zhuǎn)軸；葉輪，其在本體內(nèi)可以相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；和根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一所述的密封機(jī)構(gòu)，所述密封機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述本體和所述葉輪之間。
12.一種離心泵，包括本體；旋轉(zhuǎn)軸；葉輪，其可以相對(duì)于本體內(nèi)的所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；和根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一所述的密封機(jī)構(gòu)，所述密封機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述本體和所述旋轉(zhuǎn)軸之間。
13.一種流體機(jī)械，包括本體；旋轉(zhuǎn)件，其設(shè)置在本體內(nèi)；和根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一所述的密封機(jī)構(gòu)，所述密封機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述本體和所述旋轉(zhuǎn)件之間。
全文摘要
密封機(jī)構(gòu)(10)能夠降低工作過(guò)程中的噪音。密封機(jī)構(gòu)(10)被用于流體機(jī)械(P)以防止流體從高壓空間(H)泄漏進(jìn)入流體機(jī)械(P)內(nèi)的低壓空間(L)。密封機(jī)構(gòu)(10)具有可以沿徑向移動(dòng)的環(huán)形密封件(12)和殼體(11)，該殼體(11)設(shè)置在流體機(jī)械(P)的本體(23)與位于流體機(jī)械(P)的本體(23)內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)件(22)之間以容納環(huán)形密封件(12)。環(huán)形密封件(12)具有位于流體機(jī)械(P)內(nèi)的低壓空間(L)一側(cè)的第一表面(12a)。殼體(11)具有面對(duì)環(huán)形密封件(12)的第一表面(12a)的第二表面(11c)。密封機(jī)構(gòu)(10)具有一個(gè)或多個(gè)形成于第一表面(12a)和/或第二表面(11c)內(nèi)的通道(15)。
文檔編號(hào)F04D29/16GK1839275SQ20048002384
公開日2006年9月27日 申請(qǐng)日期2004年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月22日
發(fā)明者伊藤昭二, 川畑潤(rùn)也 申請(qǐng)人:株式會(huì)社荏原制作所