本發(fā)明涉及離心泵，具體是一種離心泵用轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)及離心泵。

背景技術(shù)：

1、離心泵是指靠葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力來(lái)輸送液體的泵，離心泵是利用葉輪旋轉(zhuǎn)而使液體發(fā)生離心運(yùn)動(dòng)來(lái)工作的。離心泵在啟動(dòng)前，必須使泵殼和吸水管內(nèi)充滿液體，然后啟動(dòng)電機(jī)，使泵軸帶動(dòng)葉輪和液體做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，液體發(fā)生離心運(yùn)動(dòng)，被甩向葉輪外緣，經(jīng)蝸形泵殼的流道流入離心泵的壓水管路。

2、離心泵啟動(dòng)后轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)，若密封不當(dāng)，會(huì)引發(fā)嚴(yán)重問(wèn)題。比如，泵內(nèi)液體可能從轉(zhuǎn)軸與泵體間隙大量泄漏，液體可能有腐蝕性、毒性或易燃易爆性。腐蝕性液體泄漏會(huì)侵蝕設(shè)備，縮短其壽命；有毒液體泄漏會(huì)污染環(huán)境、威脅人員健康甚至引發(fā)中毒；易燃易爆液體泄漏遇火源或靜電易爆炸起火，威脅人員和財(cái)產(chǎn)安全。此外，密封不好還可能使空氣進(jìn)入泵體，破壞壓力環(huán)境，引發(fā)氣縛，影響離心泵工作效率和性能，干擾工藝流程正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，離心泵在運(yùn)行過(guò)程中，轉(zhuǎn)軸的密封工作有著至關(guān)重要的地位。

3、現(xiàn)有的離心泵轉(zhuǎn)軸的密封常采用軸套密封或機(jī)械密封，離心泵啟動(dòng)并正常工作時(shí)轉(zhuǎn)軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)，軸套密封會(huì)因軸套與轉(zhuǎn)軸摩擦磨損、密封材料老化變形和密封結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定等原因，使密封效果變差；機(jī)械密封雖設(shè)計(jì)精密，但在高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力、振動(dòng)和復(fù)雜流體力學(xué)環(huán)境作用下，易出現(xiàn)密封端面磨損不均、密封環(huán)變形等問(wèn)題。尤其是在高壓工況下，這些問(wèn)題尤為明顯，容易出現(xiàn)較大的泄漏量，影響離心泵正常工作且存在安全隱患。因此，急需設(shè)計(jì)一種離心泵轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)，使其能夠適應(yīng)高壓工況，提高離心泵轉(zhuǎn)軸的密封性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有的離心泵轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)在高壓工況下容易出現(xiàn)較大的泄漏量的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種離心泵用轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)及離心泵。本發(fā)明所述離心泵用轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)采用扇形齒-凹形槽結(jié)構(gòu)，增加腔室內(nèi)部渦流耗散，同時(shí)利用扇形齒與凹形槽之間形成的密封間隙對(duì)流體進(jìn)行密封，大大降低了高壓流體的泄漏量，提高密封結(jié)構(gòu)在高壓工況下的密封性能。

2、本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

3、一種離心泵用轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)，位于離心泵轉(zhuǎn)軸外圍，包括固定在轉(zhuǎn)軸上的動(dòng)環(huán)、位于動(dòng)環(huán)外圍且不隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的靜環(huán)；動(dòng)環(huán)和靜環(huán)上具有若干呈環(huán)狀、且成對(duì)的扇形齒和凹形槽，若干對(duì)扇形齒和凹形槽沿轉(zhuǎn)軸軸向排列分布；扇形齒包括固定在動(dòng)環(huán)外壁/靜環(huán)內(nèi)壁上的垂直部和位于頂端的扇形部，扇形部和凹形槽對(duì)應(yīng)設(shè)置、且扇形部和對(duì)應(yīng)的凹形槽之間留有間隙。

4、進(jìn)一步的，若干所述扇形齒位于動(dòng)環(huán)或靜環(huán)上，若干凹形槽位于靜環(huán)或動(dòng)環(huán)對(duì)應(yīng)位置上。

5、進(jìn)一步的，所述扇形齒的數(shù)量不少于4個(gè)。

6、進(jìn)一步的，所述動(dòng)環(huán)和靜環(huán)上均具有若干扇形齒，且動(dòng)環(huán)上的扇形齒和靜環(huán)上的扇形齒交錯(cuò)分布。

7、進(jìn)一步的，所述動(dòng)環(huán)上的扇形齒和靜環(huán)上的扇形齒數(shù)量均不少于4個(gè)。

8、進(jìn)一步的，所述扇形部的圓心角為70°～120°，扇形部半徑為0.5～0.9mm；扇形齒齒厚為0.25～0.6mm；

9、扇形部的弧線圓心和對(duì)應(yīng)的凹形槽上的弧線圓心為同一點(diǎn)；扇形部與對(duì)應(yīng)的凹形槽的間隙寬度為0.05～0.2mm；

10、所述扇形齒在徑向方向上的環(huán)寬為1.5～1.9mm；所述凹形槽在半徑方向上的最大深度為0.05～0.6mm；相鄰扇形齒之間在軸向方向的齒腔長(zhǎng)度bc為0.7～2mm；

11、所述垂直部與扇形部、動(dòng)環(huán)外壁/靜環(huán)內(nèi)壁之間設(shè)置有圓角，圓角半徑為1～2.5mm。

12、進(jìn)一步的，還包括抗振結(jié)構(gòu)，所述抗振結(jié)構(gòu)包括與靜環(huán)連接的內(nèi)環(huán)、位于內(nèi)環(huán)外圍的外環(huán)、設(shè)于內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間的曲形彈簧片；

13、內(nèi)環(huán)和外環(huán)上對(duì)應(yīng)的位置上分別具有第一限位板和第二限位板，曲形彈簧片在轉(zhuǎn)軸圓周方向上的兩側(cè)均抵接第一限位板或第二限位板，對(duì)應(yīng)位置上的第一限位板和第二限位板側(cè)面相互抵接。

14、進(jìn)一步的，所述曲形彈簧片在內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間周向均勻分布；曲形彈簧片的數(shù)量為6～12個(gè)；

15、曲形彈簧片截面形狀為拱形，曲形彈簧片兩端與內(nèi)環(huán)/外環(huán)接觸，突起的中部與外環(huán)/內(nèi)環(huán)接觸。

16、進(jìn)一步的，所述內(nèi)環(huán)內(nèi)壁設(shè)置有凸臺(tái)，靜環(huán)外壁上設(shè)置有與凸臺(tái)匹配的凹槽；

17、內(nèi)環(huán)小徑d為110％～130％d軸，外環(huán)小徑d為140％～160％d軸，內(nèi)環(huán)厚度t為4％～6％d軸，內(nèi)環(huán)凸臺(tái)寬度b為12％～18％d軸，其中d軸為轉(zhuǎn)軸的直徑。

18、一種離心泵，包括所述轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)。

19、本發(fā)明的有益效果是：

20、本發(fā)明中轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)采用了扇形齒-凹形槽結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的直線型或交錯(cuò)型齒相比，在密封長(zhǎng)度相同的情況下，通過(guò)扇形齒結(jié)構(gòu)，增加了密封節(jié)流間隙的長(zhǎng)度，并且在徑向尺寸上的影響比較小，能夠更有效地控制流體流動(dòng)和增強(qiáng)渦流耗散，最終將高壓流體的壓力能轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉，從而減少泄漏并提高密封效率，進(jìn)而避免泄漏對(duì)離心泵正常工作的影響。

21、當(dāng)同時(shí)采用扇形動(dòng)環(huán)齒和扇形靜環(huán)齒時(shí)，即采用扇形齒交錯(cuò)結(jié)構(gòu)，可以在有限的空間中制造更多的空腔，形成的多重密封間隙對(duì)流體進(jìn)行密封，能夠進(jìn)一步地降低高壓流體的泄漏量，使得該轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)在高壓工況下仍然能夠維持低泄漏量，具有廣闊的應(yīng)用前景。

22、本發(fā)明通過(guò)抗振結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步降低外部的振動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的影響，提高轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)的抗振性，避免因?yàn)槊芊忾g隙過(guò)大，導(dǎo)致泄露量增大，進(jìn)而提高密封效果。當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間使用后發(fā)生塑性變形使得彈性消失時(shí)，只需單獨(dú)更換對(duì)應(yīng)位置的曲形彈簧片即可，相較于傳統(tǒng)的使用彈簧的抗振結(jié)構(gòu)，更換更加簡(jiǎn)單，更換成本更低。

技術(shù)特征：

1.一種離心泵用轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)，其特征在于：位于離心泵轉(zhuǎn)軸外圍，包括固定在轉(zhuǎn)軸上的動(dòng)環(huán)(2)、位于動(dòng)環(huán)(2)外圍且不隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的靜環(huán)(1)；動(dòng)環(huán)(2)和靜環(huán)(1)上具有若干呈環(huán)狀、且成對(duì)的扇形齒和凹形槽，若干對(duì)扇形齒和凹形槽沿轉(zhuǎn)軸軸向排列分布；扇形齒包括固定在動(dòng)環(huán)(2)外壁/靜環(huán)(1)內(nèi)壁上的垂直部和位于頂端的扇形部，扇形部和凹形槽對(duì)應(yīng)設(shè)置、且扇形部和對(duì)應(yīng)的凹形槽之間留有間隙。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心泵用轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，若干所述扇形齒位于動(dòng)環(huán)(2)或靜環(huán)(1)上，若干凹形槽位于靜環(huán)(1)或動(dòng)環(huán)(2)對(duì)應(yīng)位置上。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離心泵用轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述扇形齒的數(shù)量不少于4個(gè)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心泵用轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，動(dòng)環(huán)(2)和靜環(huán)(1)上均具有若干扇形齒，且動(dòng)環(huán)(2)上的扇形齒和靜環(huán)(1)上的扇形齒交錯(cuò)分布。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離心泵用轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述動(dòng)環(huán)(2)上的扇形齒和靜環(huán)(1)上的扇形齒數(shù)量均不少于4個(gè)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心泵用轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述扇形部的圓心角為70°～120°，扇形部半徑為0.5～0.9mm；扇形齒齒厚為0.25～0.6mm；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心泵用轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括抗振結(jié)構(gòu)，所述抗振結(jié)構(gòu)包括與靜環(huán)(1)連接的內(nèi)環(huán)(91)、位于內(nèi)環(huán)(91)外圍的外環(huán)(92)、設(shè)于內(nèi)環(huán)(91)和外環(huán)(92)之間的曲形彈簧片(93)；

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的離心泵用轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述曲形彈簧片(93)在內(nèi)環(huán)(91)和外環(huán)(92)之間周向均勻分布；曲形彈簧片(93)的數(shù)量為6～12個(gè)；

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的離心泵用轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述內(nèi)環(huán)(91)內(nèi)壁設(shè)置有凸臺(tái)，靜環(huán)(1)外壁上設(shè)置有與凸臺(tái)匹配的凹槽；

10.一種離心泵，其特征在于，包括權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種離心泵用轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)及離心泵，密封結(jié)構(gòu)位于離心泵轉(zhuǎn)軸外圍，包括固定在轉(zhuǎn)軸上的動(dòng)環(huán)、位于動(dòng)環(huán)外圍且不隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的靜環(huán)；動(dòng)環(huán)和靜環(huán)上具有若干呈環(huán)狀、且成對(duì)的扇形齒和凹形槽，若干對(duì)扇形齒和凹形槽沿轉(zhuǎn)軸軸向排列分布；扇形齒包括固定在動(dòng)環(huán)外壁/靜環(huán)內(nèi)壁上的垂直部和位于頂端的扇形部，扇形部和凹形槽對(duì)應(yīng)設(shè)置、且扇形部和對(duì)應(yīng)的凹形槽之間留有間隙。本發(fā)明所述轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)采用扇形齒?凹形槽結(jié)構(gòu)，增加腔室內(nèi)部渦流耗散，同時(shí)利用扇形齒與凹形槽之間形成的密封間隙對(duì)流體進(jìn)行密封，大大降低了高壓流體的泄漏量，提高密封結(jié)構(gòu)在高壓工況下的密封性能。

技術(shù)研發(fā)人員：劉順,樂(lè)明燦,沈裕,周文杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9