專利名稱：離心密封組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及適用于離心泵中的離心密封組件，更具體來說，涉及泵軸的密封組件。
在下述附圖中表示典型的泵組件及其密封組件

圖1是泵和離心密封組件的側(cè)視圖，其中使用按照本發(fā)明推薦實施例的離心密封組件；圖2是在密封組件中使用的密封裝置的平面圖；以及圖3是圖2所示密封裝置的截面圖。
上述附圖表示的泵10包括內(nèi)有泵室14的泵殼12。泵10還包括一個泵輪18，泵輪18具泵輪通道20，泵輪18裝在泵軸16上以便轉(zhuǎn)動，并位于泵室14中。
泵殼12的一側(cè)有一離心密封組件30，它包括一個可轉(zhuǎn)動的密裝置31。密封裝置31包括一個主體32，主體32具有一個安裝在泵軸16上的內(nèi)部34和一個外部36，在圖中外部36呈盤形結構。密封裝置31設置在密封室42內(nèi)，密封室42通過通道43泵室14相連通。
密封裝置31包括多個從主體31的內(nèi)部34伸向并終止于外部36的外周的葉片38。葉片38在周向上相互間隔開來并包括一個相對于裝置轉(zhuǎn)向來說的彎曲前緣。
離心密封組件是與一個主密封裝置46一起使用的，主密封裝置46可以是如圖所示的填料形式的，或者是唇形密封，或者是其它類形的密封。
離心泵的這種一般類型的軸封組件是公知的。轉(zhuǎn)動的密封裝置在其圓周會產(chǎn)生動壓力。在轉(zhuǎn)動中，密封室中的液體被迫隨裝置轉(zhuǎn)動。這種壓力有助于平衡泵輪產(chǎn)生的壓力。在泵軸上減小的壓力使主密封裝置以低壓密封工作，因而提高密封的壽命。主軸密封的目的是防止當泵已經(jīng)停止時的泄漏。
適當?shù)夭捎秒x心密封組件，可以產(chǎn)生能完全平衡泵的壓力的足夠壓力。在這種情況下，泵送的液體可以與泵軸分開，主軸密封裝置可以在這種理想的條件下“干式”運轉(zhuǎn)。為了提供冷卻和潤滑，有必要使用某種潤滑劑，潤滑劑可以是油脂或來自外部水源的水。
在轉(zhuǎn)動密封裝置的工作中會在密封室中生一個轉(zhuǎn)動流體場。為了盡可能提高產(chǎn)生的壓力可以選用各種方案。例如，加大裝置的外徑，可以使壓力按照轉(zhuǎn)速的平方增加。
另外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，密封裝置的寬度對性能影響較小，但是一般應該選用較窄的寬度。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)密封裝置的葉片形狀對增大壓力、減少滑流(Slip)和紊流特別重要?；鲿p小產(chǎn)生的壓力，而含有顆粒的泥漿的紊流會引起磨損并降低零件壽命。
本發(fā)明的目的是提供一種改進型的密封裝置和裝有這種密封裝置的密封組件，從而改善密封裝置和密封組件的性能。
本發(fā)明涉及適用于泵的離心密封裝置，所述泵包括一個內(nèi)有泵室的泵殼和帶有泵輪通道的泵輪，泵輪安裝在一根可轉(zhuǎn)動的軸上，泵輪設置在泵室中。
這種密封裝置包括一個主體，主體設置在密封室中，并安裝在泵軸上以便轉(zhuǎn)動。這種密封裝置包括多個在主體一側(cè)面上在同向上間隔開來的葉片，這些葉片從主體的內(nèi)部區(qū)域伸向并終止于主體的外周。每個葉片包括相對于裝置轉(zhuǎn)向來說的彎曲前緣，和一條在葉片內(nèi)、外端之間延伸的主軸線。主體可以包括一個內(nèi)部和一個外部。
按照本發(fā)明，這種密封裝置的葉片是按照下述相對尺寸中的至少一個或兩個成形的Tev/Wev從0.3至2.0，較好從0.3至1.5最好為大約0.85Rv/Deo從0.3至0.7，最好大約為0.5其中Tev葉片的厚度Wev葉片的寬度Rv葉片前緣的曲率Deo葉片的外徑葉片的主軸線最好能夠徑向延伸，或者從徑向相對于轉(zhuǎn)向來說向后傾斜一個角αv，角αv為0°—30°，最好大約為7.5°。
葉片的主軸線最好從泵軸的轉(zhuǎn)動軸線偏置一個距離，該距離可達并包括葉片的厚度。例如，葉片的主軸線在主體內(nèi)、外緣之間，例如在所述內(nèi)部的直徑的區(qū)域中，切割一條徑向線。
每個葉片的內(nèi)、外徑之比可以限制在一定極限之內(nèi)以便進一步改善性能。Devi/Devo可能為0.2～0.7，較好為0.2～0.6，最好為0.4，其中Devi為葉片的內(nèi)徑，Devo為葉片的外徑。
另外，密封室寬度(Wec)與泵輪通道寬度(Wip)的比率可以在0.3～1.25最好為0.5～1.25的范圍內(nèi)。
例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當密封裝置的外徑與泵輪的外徑之比大于0.6時，密封裝置的性能最佳。在這種條件下可以產(chǎn)生足夠的壓力而不消耗太多的額外功率。
裝置上的葉片寬度與泵輪葉片通道的寬度之比一般為0.05～0.6，最好為0.1～0.6。另外，密封裝置的葉片寬度為密封室寬度的0.2～0.5。上述寬度比可以變化，尤其當泵包括泵輪軸向調(diào)整間隙時。這種軸向調(diào)整可以從泵輪獲得最佳性能。但是只要有足夠多數(shù)目的葉輪以減少流體經(jīng)過葉片的滑流，密封室內(nèi)的間隙對密封裝置的性能并沒有大的影響。這種滑流可減少密封裝置產(chǎn)生的壓力，并引起紊流和磨損。葉片的數(shù)目可以為6～30，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)葉片數(shù)目為16時是從密封和制造方便考慮的良好折衷。
在附圖中都已標示出上述的尺寸。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，按照上述參數(shù)設計的葉片，可產(chǎn)生盡可能大的壓力和盡可能小的紊流。葉片包括一彎曲前緣，其后緣可以基本是平的或比前緣彎曲程度小。
按照本發(fā)明的離心密封組件可與任何主密封裝置如填料，唇形密封等一起使用。
下面的實例說明裝有按照本發(fā)明的推薦實例的離心密封組件的泵的性能改善情況。
實例1具有100mm的進口和75mm的出口的普通泵和具有相同進、出口但具有按照本發(fā)明的參數(shù)的泵之間進行性能比較。普遍泵和新型泵的細節(jié)如下
普通泵新型泵Tev8mm 7.8mmWev19mm 10.0mmRv ∞(直) 111mmDeo184mm215mmαv07.5°Devo 184mm215mmDevi 130mm124mmWec49mm 27mmWip35mm 35mmTev/Wev0.42 0.78Rv/Deo n/a 0.516Devi/Devo 0.71 0.577Wec/Wip1.4 0.77泵以1000轉(zhuǎn)/分和1300轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速運行。
圖4所示曲線圖表示上述兩泵的性能差，粗線表示按照本發(fā)明的泵，細線表示普通的泵。
可以看出，對于按照本發(fā)明的泵來說，無密封泄漏的最大進口表壓，顯著增加。
實例2具有200mm的進口和150mm的出口的普通泵和具有相同的進、出口，但具有按照本發(fā)明的參數(shù)的泵之間進行性能比較。普通泵和新型泵的細節(jié)如下普通泵 新型泵
Tev13mm 15.6mmWev32mm 18.0mmRv ∞(直) 199mmDeo362mm385mmαv07.5°Devo 362mm385mmDevi 206mm194mmWec78mm 47mmWip76mm 76mmTev/Wev0.41 0.867Rv/Deo m/a 0.517Devi/Devo 0.57 0.504Wec/Wip1.03 0.618泵以500轉(zhuǎn)/分和700轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速運行。
圖5的曲線圖表示上述兩泵之間的性能差，粗線表示按照本發(fā)明的泵，細線表示普通泵。
可以再次看出，對于按照本發(fā)明的泵來說，無密封泄漏的最大進口表壓顯著增加。
顯然對上述零件結構和布置可以進行各種修改、變化和增補而并不超出來發(fā)明的范圍。
權利要求
1.適用于泵的離心密封裝置，所述泵包括一個內(nèi)有泵室的泵殼和一個帶有泵輪通道的泵輪，所述泵輪安裝在可轉(zhuǎn)動的軸上，所述泵輪設置在泵室中，所述密封裝置包括一個主體，所述主體設置在一個密封室內(nèi)且安裝在泵軸上以便轉(zhuǎn)動，多個葉片在主體的一側(cè)在圓周方向上間隔開來，所述葉片從所述方體的內(nèi)部區(qū)域伸向并終止于所述主體的外圓周，每個葉片包括一個相對于密封裝置的轉(zhuǎn)向來說的彎曲前緣和一條在葉片內(nèi)、外端之間延伸的主軸線，所述主體具有一個內(nèi)部和一個外部，其特征在于所述葉片按照下述相對尺寸成形比率RV/Deo在0.3—0.7的范圍內(nèi)，其中Rv葉片前緣的曲率，Deo葉片的外徑。
2.如權。利要求1所述的離心密封裝置，其特征在于比率Rv/Deo為大約0.5。
3.如權利要求1或2所述的離心密封裝置，其特征在于比率Tev/Wev在0.3～2.3的范圍內(nèi)，式中Tev葉片的厚度，Wev葉片的寬度。
4.如權利要求2所述的離心密封裝置，其特征在于比率Tev/Wev在0.3～1.5的范圍內(nèi)。
5.如前述任一權利要求所述的離心密封裝置，其特征在于比率Tev/Wev大約為0.85。
6.如前述任一權利要求所述的離心密封裝置，其特征在于所述葉片主軸線徑向延伸，或者相對于轉(zhuǎn)向來說向后與徑向形成的角度αv在0°—30°的范圍內(nèi)。
7.如權利要求6所述的離心密封裝置，其特征在于所述角度αv大約為7.5°。
8.如前述任一項權利要求所述的離心密封裝置，其特征在于所述葉片主軸線與所述泵軸的轉(zhuǎn)動軸線最好偏置一個可達并包括所述葉片厚度的距離。
9.如權利要求所述的離心密封裝置，其特征在于所述葉片的主軸線在所述主體的內(nèi)緣和外緣之間，例如在所述內(nèi)部的直徑的區(qū)域內(nèi)切割一條徑向線。
10.按照前述任一項權利要求所述的離心密封裝置，其特征在于每個所述葉片的內(nèi)、外徑的比率Devi/Devo在0.2～0.7的范圍內(nèi)。其中Devi為葉片內(nèi)徑，Devo為葉片外徑。
11.如權利要求10所述的離心密封裝置，其特征在于所述比率Devi/Devo在0.2～0.6的范圍內(nèi)。
12.權利要求11所述的離心密封組件，其特征在于所述比率Devi/Devo大約為0.4或0.5。
13.如前述任一項權利要求所述的離心密封組件，其特征在于密封室的寬度Wec與泵輪通道寬度(Wip)的比率在0.3～1.25的范圍內(nèi)。
14.如權利要求13所述的離心密封裝置，其特征在于所述比率Devi/Devo大約為0.2～0.7。
15.如權利要14所述的離心密封裝置，其特征在于所述密封裝置的外徑與泵輪的外徑的比率大于0.6。
16.如前述任一項權利要求所述的離心密封裝置，其特征在于所述裝置的葉片寬度與泵輪通道的寬度的比率在0.05～0.6的范圍內(nèi)。
17.如權利要求16所述的離心密封裝置，其特征在于所述比率Devi/Devo在0.1～0.6的范圍內(nèi)。
18.如權利要求17所述的離心密封裝置，其特征在于所述比率Devi/Devo大約為0.5。
19.如權利要求18所述的離心密封裝置，其特征在于所述密封裝置的葉片寬度Wev是密封室寬度的0.2～0.5。
20.如前述任一項權利要求所述的離心密封裝置，其特征在于設有16個葉片。
全文摘要
用于泵的離心密封組件(31)。包括內(nèi)有泵室的泵殼、泵輪、泵輪通道和可轉(zhuǎn)動的泵輪軸，所述密封組件(31)包括一個可轉(zhuǎn)動的主體(32)，其設置在一密封室內(nèi)并裝在泵輪軸上，多個葉片(38)在主體一側(cè)面上在圓向上間隔開來，每個葉片包括一彎曲的前緣，葉片的成型使得Rv/Deo在0.3～0.7的范圍內(nèi)，其中Rv是葉片(38)的前緣曲率，Deo是葉片(38)的外徑。
文檔編號F04D29/22GK1119466SQ94191494
公開日1996年3月27日 申請日期1994年3月10日 優(yōu)先權日1993年3月18日
發(fā)明者凱文·E·伯格斯 申請人:沃爾曼國際有限公司