專利名稱：高速離心泵的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及離心泵，特別是高速離心泵的密封裝置。
現(xiàn)有的離心泵有高速泵和普通泵。有單吸單級離心泵，多級離心泵，離心抽砂泵，離心泥漿泵，高速渦流泵……，通常由泵殼及其中的葉輪，與動力傳動相連的葉輪軸及其軸承，葉輪的前置密封、后置密封和軸承密封等構(gòu)成。
葉輪的后置密封，即葉輪與葉輪軸相連部的葉輪軸密封，主要有填料密封、機械密封、副葉輪密封。其中機械密封，如EP484305中所公布的由(1)靜止環(huán)(靜環(huán))、旋轉(zhuǎn)環(huán)(動環(huán))組成一對接觸式摩擦密封副；(2)以彈性元件圓柱螺旋壓縮簧(或磁性元件)為主的補償緩沖機構(gòu)；(3)輔助密封圈；(4)使旋轉(zhuǎn)環(huán)和軸一起轉(zhuǎn)動的傳動機構(gòu)四部分構(gòu)成。副葉輪密封，如CN92215983.1中公布的，由背葉片、副葉輪、固定導葉、腔體、軸套、壓簧、停止密封等零部件組成，其中由背葉片和副葉輪帶動密封腔體內(nèi)的流體作高速旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生離心力來減少或消除泄漏壓差。是產(chǎn)生密封壓力的主要元件，其結(jié)構(gòu)有閉式、半開式、復合式。上述后置密封的特點是由機械密封、或由副葉輪與機械密封組成的混合密封，來阻截泵壓水室流體沿葉輪軸運轉(zhuǎn)間隙的泄漏。其密封結(jié)構(gòu)均屬接觸摩擦式密封。上述密封工作特點是揚程越高，則填料函內(nèi)的充填物，或機械密封摩擦副就調(diào)得越緊。其缺點是填料密封的填料裝填不當時還會引起抱軸，燒軸事故，機械密封調(diào)得越緊，其密封越嚴摩擦阻力越大則功耗越高，有的密封還需供給冷卻水，且其密封材料消耗大，從而限制了泵軸轉(zhuǎn)速的提高。此外，其結(jié)構(gòu)復雜，制造精度高，特別是高速機構(gòu)密封的制造難度更大，維修難度大，制造成本高。副葉輪密封結(jié)構(gòu)的功耗比機械密封、填料密封還高，約占軸功率的5—15％。
葉輪的前置密封，即葉輪吸入端與泵殼的密封，現(xiàn)有離心泵的葉輪以閉式葉輪為主，葉輪的進口處有一外突管狀物，與泵殼的前端蓋內(nèi)的密封靜環(huán)構(gòu)成密封裝置，高速渦流泵的前置密封，如EP484305中所公布的，由葉輪吸入口向外突出區(qū)段的兩個臺階與泵殼前端蓋形成的運轉(zhuǎn)間隙構(gòu)成。前置密封將泵殼內(nèi)腔分隔為吸入室，和壓水室。其特點是泵壓水室內(nèi)向葉輪吸入口泄漏的流體是靠由運轉(zhuǎn)間隙構(gòu)成的簡單密封環(huán)，或階梯密封環(huán)來降低泄漏量。葉輪工作時，在流體吸入端產(chǎn)生一真空負壓，在流體排出端產(chǎn)生一正壓，在壓水室隨葉輪旋轉(zhuǎn)的流體隨吸排壓差增大，受真空吸引力的作用，部分流體從吸入端前置密封環(huán)間隙進入吸入室形成一回流損失。當流體內(nèi)混有一定數(shù)量的固體砂粒時，這些固體砂粒隨回流流體穿過密封間隙，會加速前置密封的磨損，造成循環(huán)泄漏流量增大，直接引響泵的吸程、揚程和流量效率，縮短使用周期。由此可見，已有前置密封的缺點是循環(huán)泄漏難于消除。因此，阻止循環(huán)泄漏成為當今離心泵制造者面臨的重要課題，也是提高泵軸有效功率的重要手段之一。
鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種其葉輪密封優(yōu)良的高速離心泵，并進一步提供一種其葉輪軸的軸承及其密封優(yōu)良的高速離心泵。
本實用新型根據(jù)螺旋泵理論，采用在葉輪與其前端蓋之間設置迷宮式密封，在葉輪與其后端蓋之間采用由螺旋阻滯泵和屏蔽螺旋泵構(gòu)成非接觸密封、再組合機械式接觸密封來實現(xiàn)優(yōu)良葉輪密封的目的；進一步在葉輪排水口與泵殼之間設置螺旋泵密封來實現(xiàn)優(yōu)良葉輪密封的目的；再進一步根據(jù)齒輪油泵強制冷卻潤滑的理論，采用同軸式螺旋泵向滾動軸承或階梯滑動式軸承強制供給冷卻潤滑油、和采用由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成的接觸式機械密封組合非接觸式的螺旋泵密封來實現(xiàn)優(yōu)良軸承及其密封的目的。
本實用新型的高速離心泵(參見附圖)，包含泵殼及其上的前端蓋(3)，泵殼中的葉輪(8)及其葉輪軸(21)，葉輪軸的軸承及冷卻潤滑裝置，軸承密封，其特征在于上述前端蓋與葉輪間有迷宮式密封的葉輪前置密封，上述的葉輪軸上有與葉輪相配合的葉輪后置密封，該葉輪后置密封有套裝在葉輪軸上的轉(zhuǎn)子機構(gòu)，和與泵殼相聯(lián)的定子(40)，上述轉(zhuǎn)子機構(gòu)有前部與葉輪相配合的簡形的轉(zhuǎn)子座(23)，轉(zhuǎn)子座的后部套裝有彈簧調(diào)整件(25)，和用螺旋配合裝有環(huán)形的密封件回轉(zhuǎn)座(28)，在密封件回轉(zhuǎn)座的階梯軸部，裝有O型密封環(huán)(30)和與轉(zhuǎn)子座相配合的異徑密封套(31)，在彈簧調(diào)整件與密封件回轉(zhuǎn)座之間有回轉(zhuǎn)彈簧(32)，轉(zhuǎn)子座的前部的后端有導流斜坡(34)和螺旋槽(35)，在前部的后端面上有凹入的環(huán)形槽(36)，在導流斜坡和螺旋槽上配裝有環(huán)形的屏蔽罩(37)，該屏蔽罩內(nèi)周有與導流斜坡相配合的導流換向翼(38)，外周有螺旋翼(39)，上述定子與轉(zhuǎn)子機構(gòu)的轉(zhuǎn)子座的前部相配合成其配合間隙與泵殼的內(nèi)腔相通，在定子的前端面內(nèi)周配裝有階梯形內(nèi)周的限流件(41)，并在限流件與上述屏蔽罩的螺旋翼之間構(gòu)成流體回流阻滯泵室(42)，定子的后端的端面與上述O型密封環(huán)相配合，后端內(nèi)周有與上述環(huán)形槽相配合的扣環(huán)(43)。
上述的葉輪前置密封有葉輪(8)的前端的防堵螺旋(11)，所說的迷宮式密封有葉輪的中部前側(cè)和前端蓋后側(cè)的至少一對相配合的密封環(huán)(13)和密封槽(12、14)構(gòu)成的曲折形流道，前端蓋上有與上述曲折形流道相通的給水通道(22)。
上述的葉輪(8)有排水口密封，該排水口密封有在葉輪的排水口的前側(cè)和后側(cè)呈對稱的螺旋槽(15、17)和導流斜坡(16、18)，有套裝在葉輪上分別與螺旋槽和導流斜坡相配合并分別構(gòu)成反射斜口(53、54)的兩個屏蔽罩(9、10)，在屏蔽罩斜口上有換向揚水翼片(52)，有與螺旋槽連通的給水通道(22、45)。
上述的軸承及冷卻潤滑裝置為強制冷卻潤滑滾動軸承結(jié)構(gòu)，有軸承殼(61)，在軸承殼中的葉輪軸(21)的支承部的有相間形成中吸口(68)的左螺旋和右螺旋的中吸雙排螺旋輪(67)，在中吸雙排螺旋輪的左右側(cè)各有滾動軸承(65、66)，軸承殼的中部有與潤滑油的儲油池(63)相通的進油孔(64)。
上述的軸承及冷卻潤滑裝置為強制冷卻潤滑階梯滑動軸承結(jié)構(gòu)，有葉輪軸的左階梯軸段和右階梯軸段，左階梯軸段和右階梯軸段上有對稱的自內(nèi)向外依次相連的圓錐面(72、78)、直圓柱面(73、79)、圓錐面(74、80)、直圓柱面(75、81)、圓錐面(76、82)，有分別與軸承支座(69)的左右側(cè)相連并分別與上述左右階梯軸段相配合的左階梯軸套(70)，和可調(diào)的右階梯軸套(71)，上述軸承支座的左右端面分別有凹入的左環(huán)槽(85)和右環(huán)槽(86)，從而分別在其內(nèi)周形成左內(nèi)環(huán)(87)和右內(nèi)環(huán)(88)，在相對于左內(nèi)環(huán)和右內(nèi)環(huán)之間的軸承支座的中部，有與儲油池(63)連通的進油孔(64)，在葉輪軸的左右階梯軸段之間有分別與左內(nèi)環(huán)和右內(nèi)環(huán)相對應的螺旋結(jié)構(gòu)的左旋螺旋輪(90)和右旋螺旋輪(91)，左旋螺旋輪和右旋螺旋輪相間隔形成與進油孔連通的中吸口(93)，在左旋螺旋輪和右旋螺旋輪分別與左內(nèi)環(huán)和右內(nèi)環(huán)之間，各有由內(nèi)環(huán)和外環(huán)構(gòu)成的其橫斷面呈U形的左屏蔽阻滯環(huán)(96)和右屏蔽阻滯環(huán)(97)，上述左屏蔽阻滯環(huán)的內(nèi)環(huán)(98)與左旋螺旋輪配合，其外環(huán)的外周有左旋鋸齒形螺旋槽且與左環(huán)槽相配合，上述右屏蔽阻滯環(huán)的內(nèi)環(huán)( 99)與右旋螺旋輪配合，其外環(huán)的外周有右旋鋸齒形螺旋槽且與右環(huán)槽相配合。
上述的軸承密封在軸承外側(cè)，有與軸承殼相連呈L橫斷面的筒形的密封定子(104、113)，和與葉輪軸相連的呈倒L橫斷面的環(huán)形的密封轉(zhuǎn)子座(105、115)，及由二者構(gòu)成的密封腔與排油孔(107、117)連通，密封轉(zhuǎn)子座上用螺旋配合裝有環(huán)形的防泄輪(108)、有與防泄輪相配合的異徑密封圈(109)，防泄輪上有與密封定子相配合的O形密封圈(110)，在防泄輪與密封轉(zhuǎn)子座之間有回轉(zhuǎn)彈簧(111)。
上述的泵殼有殼體(1)，和分別與殼體的前后端相連的前端蓋(3)和后端蓋(4)，有分別與葉輪的外周相配合構(gòu)成隔離式壓水室的泵室隔離環(huán)(5、6)。
上述的轉(zhuǎn)子座(23)的大徑端的外側(cè)端面有轉(zhuǎn)子密封圈(33)，其小徑端有調(diào)整螺帽(24)，所說的O形密封環(huán)(30)有固定件(29)，所說的彈簧調(diào)整件(25)有與轉(zhuǎn)子座相連的定位螺桿(26)，所說的定子(40)外緣的外周與泵殼之間有定子密封圈(48)。
上述的葉輪軸的右階梯軸段有與葉輪軸呈螺紋聯(lián)接的階梯軸形的并緊螺母(77)，所說的右階梯軸套(71)中用螺紋聯(lián)接有與調(diào)整套(83)相配合的并緊螺母(84)。
本實用新型的高速離心泵為單吸單級高速離心泵，能替換多級離心泵，完成高揚程輸水工程，還可抽砂，吸淤，和進行高壓清洗等作業(yè)，一泵多用。
本實用新型的上述結(jié)構(gòu)，便其具有如下的優(yōu)點和效果。
一、本實用新型的葉輪后置密封，采用由螺旋阻滯泵，屏蔽螺旋泵構(gòu)成非接觸式密封結(jié)構(gòu)，再組合機械式接觸靜密封結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有泵用機械密封及副葉輪密封相比，具有在工作時，能將泄漏流體轉(zhuǎn)換在射流密封流體，其射流密封能力隨轉(zhuǎn)速變化而自動調(diào)整，靜態(tài)密封能力可以通過彈簧調(diào)整件進行調(diào)整，其摩擦損耗少，使用周期長，維護簡單，對材料無特殊要求，通用性強，相對運行費用低。此外，這種密封結(jié)構(gòu)還可用于機動船艉軸密封裝置。
二、本實用新型的葉輪前置密封，采用在葉輪吸入口設置防堵螺旋，在葉輪前端和泵殼前端蓋上設置相對應配合的密封環(huán)、密封槽構(gòu)成的迷宮式密封結(jié)構(gòu)。阻止泵殼壓水室內(nèi)的流體或外供反沖洗密封流體向葉輪吸入口直接泄漏，從而提高葉輪前置防泄密封性能。
三、本實用新型的葉輪的排水口的軸向屏蔽螺旋泵密封結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有泵用葉輪相比，具有把泄漏流體轉(zhuǎn)換成射流流體密封的功能，葉輪前端吸入口處的循環(huán)泄漏量得到有效控制；當泵送含砂量大的流體時，軸向屏蔽螺旋泵將外供密封流體轉(zhuǎn)換成高速射流密封流體，保護葉輪外周不遭破壞性磨損，此外，軸向屏蔽螺旋泵在葉輪運轉(zhuǎn)間隙中形成反射流體阻截密封圈來保護葉輪的運轉(zhuǎn)間隙不受固體雜質(zhì)的侵入沖蝕磨損，保持離心泵的水工效率。
四、本實用新型的軸承及冷卻潤滑裝置，是根據(jù)齒輪油泵進行強制冷卻潤滑的理論，采用同軸式螺旋泵對軸承進行強制冷卻潤滑。當葉輪軸的轉(zhuǎn)速8000轉(zhuǎn)/分以下時，采用滾動軸承結(jié)構(gòu)，并采用中吸雙排螺旋泵與葉輪軸同步轉(zhuǎn)動；當葉輪軸的轉(zhuǎn)速在8000轉(zhuǎn)/分以上時，采用滑動階梯式軸承結(jié)構(gòu)，以消除軸承的軸向竄動，并采用由兩組單吸單排雙層螺旋泵組合的中吸軸向雙排雙層螺旋泵。將儲油池中的冷卻潤滑油吸入并排向兩端軸承進行強制潤滑冷卻后，再經(jīng)軸承、軸承密封，再送回儲油池，實現(xiàn)強制循環(huán)冷卻潤滑。具有隨機進行自動冷卻潤滑，確保運轉(zhuǎn)軸承的潤滑和冷卻，從而有利于降低離心泵的制造成本。此外，上述單吸單排雙層螺旋泵結(jié)構(gòu)，可用作螺旋泵葉輪轉(zhuǎn)子。
五、本實用新型的組合式泵殼的泵體，由兩個泵室隔離環(huán)將其分隔為兩個隔離式壓水室、葉輪運轉(zhuǎn)室，并構(gòu)成葉輪的徑向密封，再與前端蓋和后端蓋組成葉輪的運轉(zhuǎn)腔，并與隔離式壓水室相通。與已有離心泵的泵殼的整體式泵體相比，具有葉輪泵出的流體進入壓水室后，在泵室隔環(huán)的屏蔽作用下，不易反回葉輪的運轉(zhuǎn)間隙，且當泵送含砂量大的流體時，由外供密封流體在葉輪徑向密封區(qū)間，提供阻截流體保護套，保證葉輪外表不遭磨損的優(yōu)點。
下面，再用實施例及其附圖對本實用新型作進一步地說明。
附圖的簡要說明。



圖1是本實用新型的一種高速離心泵的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是
圖1的葉輪后置密封的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖2的轉(zhuǎn)子座的前部的立體圖。
圖4是圖2的屏蔽罩的立體圖。
圖5是
圖1的階梯滑動式軸承裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是
圖1的軸承密封的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是
圖1的葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8是
圖1的葉輪的屏蔽罩的結(jié)構(gòu)示意圖。
實施例1本實用新型的一種高速離心泵，如附圖所示。由泵殼、葉輪、葉輪軸、前端蓋、葉輪前置密封、葉輪后置密封、葉輪排水口密封、軸承及冷卻潤滑裝置、軸承密封等構(gòu)成。
上述泵殼，如
圖1所示，為組合式結(jié)構(gòu)，有呈通常離心泵式的蝸殼形的殼體1，殼體的下部有余液排放孔及其排放余液的螺栓2，殼體1的前端用螺釘配裝有環(huán)盤形的前端蓋3，其后端用螺釘配裝有呈筒形的后端蓋4。殼體內(nèi)的前部和后部有分別與殼體內(nèi)周相配合的泵室隔離環(huán)5、6，兩泵室隔離環(huán)的內(nèi)周與葉輪的外周相配合，從而構(gòu)成兩個隔離式壓水室，并在兩個隔離式壓水室之同形成以葉輪排水口為對稱的排流縫7。
上述泵室隔離環(huán)將泵殼內(nèi)的壓水室與葉輪排水口兩側(cè)的軸向邊隔離開，構(gòu)成軸向運轉(zhuǎn)間隙，葉輪以離心力排出的環(huán)形射流體的厚度等于或略小于排流縫的寬度，當葉輪高速旋轉(zhuǎn)時，在葉輪圓周上分布的排水口排出高速離心環(huán)形射流體，穿過排流縫。具有阻截隔離式壓水室的流體回泄的功能。進入隔離式壓水室后即成為工作流體，在連續(xù)的離心環(huán)形射流流體的阻截下，進入隔離式壓水室的流體不易從排流縫回到葉輪運轉(zhuǎn)間隙，從而構(gòu)成由離心環(huán)形射流構(gòu)成的葉輪的徑向密封。
上述葉輪8，如
圖1、7、8所示，為組合式結(jié)構(gòu)，配裝在泵殼中，由葉輪8，屏蔽罩9、10組成。上述葉輪8的主體類似通常的離心泵葉輪結(jié)構(gòu)，葉輪的前部為小直徑部，其外周制有防堵螺旋11；葉輪的后部為大直徑部，在葉輪的后部的前側(cè)有呈階梯形布置的且自中部向外周依次相接的密封槽12、密封環(huán)13、密封槽14；在葉輪后部外周的前端制有多頭的螺旋槽15和呈喇叭口形的導流斜坡16，其后端制有與之相對稱的螺旋槽17和導流斜坡18，葉輪內(nèi)有多個均布的導流翼片19，導流翼片間的外端為排水口20，排水口向后展開的后掠角α為20～40°。導流葉片前端至排水口之間制成凸弧過渡壁，排流通道后壁制成凹弧導流壁。進入管路內(nèi)呈軸向流動的流體進入葉輪吸入口后，在凸弧過渡壁的引導下，由軸向流動逐步過渡到徑向離心流動，消除流體因突然換向產(chǎn)生的氣蝕危害，以適應葉輪高速運轉(zhuǎn)的要求。
上述葉輪軸21，呈階梯軸形，其前端依靠螺紋聯(lián)接與葉輪中心固連。
上述前端蓋3，如
圖1所示，中部為流體進口，其后端有與上述葉輪8的密封槽12、密封環(huán)13、密封槽14、螺旋槽15相對應吻合的密封環(huán)、密封槽、密封環(huán)、密封槽，有由在前端蓋中的相連通的徑向螺孔和軸向孔構(gòu)成的密封用的給水通道22，上述徑向螺孔能與壓力水源(圖中未顯示)接通，軸向孔與葉輪的螺旋槽15相通。前端蓋用多個均布的螺栓貫穿其盤緣上的通孔，將前端蓋配裝在葉輪前側(cè)的殼體1上。
上述葉輪前置密封，如
圖1、7、8所示，由葉輪8的前部的防堵螺旋11，和由葉輪8的密封槽12、密封環(huán)13、密封槽14、與前端蓋上相對應的密封環(huán)、密封槽、密封環(huán)、密封槽相配合形成曲折形流道的迷宮式密封結(jié)構(gòu)，和與曲折形流道連通的給水通道22構(gòu)成。以此阻止泵殼壓水室內(nèi)的流體和外供反沖洗密封流體向葉輪吸入口直接泄漏，提高葉輪前置防泄密封性能。
上述葉輪后置密封，如
圖1、2、3、4所示，有套裝在葉輪軸21上的轉(zhuǎn)子機構(gòu)，和嵌裝在泵殼的泵室隔離環(huán)6和后端蓋4之間的定子。上述轉(zhuǎn)子機構(gòu)有前部為大直徑、中部和后部為小直徑的階梯式筒形的轉(zhuǎn)子座23，轉(zhuǎn)子座的后部端頭有用螺紋聯(lián)接套裝的、用于調(diào)整轉(zhuǎn)子座的調(diào)整螺帽24，調(diào)整螺帽的前方套裝有彈簧調(diào)整件25，彈簧調(diào)整件上有能將其與轉(zhuǎn)子座呈固定相連的定位螺桿26。在轉(zhuǎn)子座的中部的表面制有螺旋27，依靠該螺旋，用螺旋配合裝有前側(cè)呈階梯軸、后側(cè)與彈簧調(diào)整件相配合的環(huán)形的密封件回轉(zhuǎn)座28。在密封件回轉(zhuǎn)座的階梯軸部的中階臺上，用粘結(jié)劑或固定件29固裝有O型密封環(huán)30。在密封件回轉(zhuǎn)座的階梯軸部的內(nèi)階臺上，套裝異徑密封套31的大徑端、異徑密封套的小徑端套裝在轉(zhuǎn)子座23上，構(gòu)成導向螺旋防泄機構(gòu)。在密封件回轉(zhuǎn)座28與彈簧調(diào)整件25之間，裝有回轉(zhuǎn)彈簧32。轉(zhuǎn)子座23的大直徑前部的前端面的環(huán)槽內(nèi)裝有轉(zhuǎn)子密封圈33。在轉(zhuǎn)子座的前部的后端的周緣制成導流斜坡34和螺旋槽35，在該后端的端面制有凹入的環(huán)形槽36。在導流斜坡和螺旋槽部套裝有環(huán)形的屏蔽罩37，屏蔽罩內(nèi)周的喇叭形口部有與導流斜坡34相配合的導流換向翼38，外周有成環(huán)狀分布的螺旋翼39。上述螺旋槽35，導流斜坡34，與屏蔽罩37組合，構(gòu)成屏蔽螺旋泵。上述定子40與轉(zhuǎn)子座23的大直徑前部的上述屏蔽螺旋泵相配合，定子的前端的內(nèi)周配裝有階梯形內(nèi)腔的限流件41，并在限流件與上述屏蔽罩的螺旋翼39之間形成流體回流阻滯泵室42，從而由定子與屏蔽罩的螺旋翼構(gòu)成螺旋阻滯泵；定子后端的端面與上述O型密封環(huán)30相配合，后端內(nèi)周的扣環(huán)43反扣在上述環(huán)形槽36內(nèi)，構(gòu)成上述屏蔽螺旋泵的扶助泵殼，定子周緣部的前端面有矩形環(huán)腔44，后端面有與后端蓋4上的密封用的給水通道45相通的導流環(huán)槽46，有連通矩形環(huán)腔和導流環(huán)槽的過流孔47。在定子40外緣的外周與泵殼的后端蓋4之間嵌有定子密封圈48。
葉輪后置密封的工作原理置于密封件回轉(zhuǎn)座28上的O型密封環(huán)30，在回轉(zhuǎn)彈簧32的張力作用下，沿螺旋27轉(zhuǎn)動并向前端運動，使密封件回轉(zhuǎn)座上的O型密封環(huán)30與定子40的后端面接觸，獲得葉輪軸靜止或低速轉(zhuǎn)動時的密封功能。當葉輪軸21高速旋轉(zhuǎn)時，密封件回轉(zhuǎn)座28隨葉輪軸高速旋轉(zhuǎn)，獲得較高的離心慣性力，足以克服回轉(zhuǎn)彈簧的回轉(zhuǎn)張力，密封件回轉(zhuǎn)座沿螺旋27轉(zhuǎn)動并向后運動到彈簧調(diào)整件25，其上的O型密封環(huán)30與定子40的后端脫離接觸；同時屏蔽罩37外周的螺旋翼39，在流體回流阻滯泵室42內(nèi)將泄漏流體反向泵回，形成螺旋阻滯流體減壓密封圈，泄漏流體被阻滯減壓后，流經(jīng)屏蔽螺旋泵吸入口49，被屏蔽螺旋泵吸入屏蔽罩內(nèi)沿螺旋槽35反向泵回，經(jīng)屏蔽罩的斜口上的導流換向翼38，呈斜角射入轉(zhuǎn)子機構(gòu)的運轉(zhuǎn)間隙，形成反射流體楔狀密封圈。上述葉輪后置密封由螺旋阻滯流體減壓密封圈和反射流體楔狀密封圈，獲得非接觸動壓流體密封功能。
上述葉輪排水口密封，如
圖1、7、8所示，有分別套裝在葉輪的前端和后端并分別與葉輪的螺旋槽15和螺旋槽17相配合的屏蔽罩9和屏蔽罩10，該兩屏蔽罩均呈環(huán)形，其內(nèi)周有相對稱的且分別與葉輪的導流斜坡16和導流斜坡18相對應的喇叭形的斜口，在斜口上均布有多個沿徑向的條形的換向揚水翼片52，從而在屏蔽罩9屏蔽罩10與導流斜坡16和導流斜坡18之間，分別形成密封流體的反射斜口53和反射斜口54。工作流體沿圖7箭頭所示流向進入葉輪8后掠角排流通道。上述螺旋槽15、17分別與屏蔽罩9、10，和屏蔽罩的換向揚水翼片52與葉輪斜口組成的流體換向槽，構(gòu)成葉輪排水口兩側(cè)的葉輪前端和后端的各一個軸向屏蔽螺旋泵，形成葉輪排水口的反射流體密封。前端蓋3內(nèi)的外環(huán)腔的運轉(zhuǎn)間隙，與葉輪前端的軸向屏蔽泵的吸入口57、阻滯臺階59構(gòu)成前端的軸向屏蔽螺旋泵的循環(huán)吸入室，后端蓋4內(nèi)的外環(huán)腔的運轉(zhuǎn)間隙，與葉輪后端的軸向屏蔽泵的吸入口58、阻滯臺階60構(gòu)成后端的軸向屏蔽螺旋泵的循環(huán)吸入室。
葉輪排水口密封的工作過程在離心泵泵送無雜質(zhì)流體時，當葉輪8旋轉(zhuǎn)工作時，部分工作流體沿葉輪外周的運轉(zhuǎn)間隙55、56流向葉輪的軸向屏蔽螺旋泵的吸入口57、58，在阻滯臺階59、60的扶助下，被該泵反向泵回，流向反射斜口53、54，置于反射斜口內(nèi)的換向揚水翼52將流體沿反射斜口的斜角射入運轉(zhuǎn)間隙55、56。當泵送漿狀物料流體、或含砂流體時，由密封給水通道22、45、導流環(huán)槽46送入無固體雜質(zhì)的密封流體，形成如上所述的反射流體楔狀密封圈，阻止葉輪泵出的工作流體進入運轉(zhuǎn)間隙，并對運轉(zhuǎn)間隙進行反沖洗，保護葉輪的運轉(zhuǎn)間隙不遭破壞性磨損。
上述軸承及冷卻潤滑裝置，裝設在葉輪軸21的后端，葉輪轉(zhuǎn)速在8000轉(zhuǎn)/分以下時，可以采用如
圖1所示的強制潤滑冷卻滾動軸承。該軸承有呈筒形的軸承殼61，軸承殼的后端用螺栓與軸承殼支架62固連，軸承殼的前端用螺栓與泵殼的后端蓋4固連。在軸承殼的中部有與盛裝潤滑冷卻油的儲油池63相通的進油孔64。在軸承殼兩端部與葉輪軸21之間，各裝有通常的滾動軸承65、和滾動軸承66，在軸承殼中的上述兩滾動軸承之間的葉輪軸的支承部的外周有由周面有左螺旋和右螺旋構(gòu)成的中吸雙排螺旋輪67，在左螺旋和右螺旋之間制出環(huán)槽而形成中吸口68。中吸雙排螺旋輪可以制成一個整件，套固在葉輪軸上；也可以制成分離件組合結(jié)構(gòu)，由依次套固在葉輪軸上的左旋螺旋輪和右旋螺旋輪組合構(gòu)成。葉輪軸21上的中吸雙排螺旋輪67與軸承殼61構(gòu)成中吸雙排螺旋泵。
上述強制潤滑冷卻滾動軸承及冷卻潤滑裝置的工作過程中吸雙排螺旋泵67隨葉輪軸21轉(zhuǎn)動時，通過軸承殼61的進油孔64吸入儲油池63的潤滑冷卻油，向左右端的滾動軸承65、和滾動軸承66提供潤滑冷卻油，將運轉(zhuǎn)時滾動軸承所產(chǎn)生的熱量帶走，達到延長軸承壽命之目的。
當葉輪轉(zhuǎn)速在8000轉(zhuǎn)/分以上時，軸承及冷卻潤滑裝置可以采用如圖5所示的強制冷卻階梯滑動式軸承。該軸承的軸承殼由有底座的圓環(huán)形軸承支座69、及其左右端用螺栓固聯(lián)的左階梯軸套70和右階梯軸套71構(gòu)成。該兩軸套所支承的葉輪軸21的支承部為左階梯軸段和右階梯軸段，左階梯軸段有自內(nèi)向外依次相連且直徑減小的圓錐面72、表面有螺旋槽的直圓柱面73、圓錐面74、表面有螺旋槽的直圓柱面75、節(jié)流縮口式的圓錐面76，右階梯軸有用螺紋聯(lián)接配裝在葉輪軸21上的呈階梯軸套形的并緊螺母77，形成自內(nèi)向外依次相連且直徑減小的圓錐面78、表面有螺旋槽的直圓柱面79、圓錐面80、表面有螺旋槽的直圓柱面81、節(jié)流縮口式的圓錐面82。上述左階梯軸套70呈筒形，其內(nèi)腔與左階梯軸段相配合，左階梯軸套有用螺栓與泵殼的后端蓋4固連的法蘭盤；上述右階梯軸套71也呈圓筒形，圓筒內(nèi)用螺紋聯(lián)接結(jié)構(gòu)配裝有其內(nèi)腔與右階梯軸相配合的調(diào)整套83，在圓筒內(nèi)配裝有與調(diào)整套相接的并緊螺母84，從而構(gòu)成可調(diào)節(jié)的右階梯軸套。在上述軸承支座69的左右端面，分別有凹入的左環(huán)槽85和右環(huán)槽86，從而分別在其內(nèi)周形成左內(nèi)環(huán)87、和右內(nèi)環(huán)88，在相對于左內(nèi)環(huán)和右內(nèi)環(huán)之間的軸承支座的中部，有用接管50與盛裝冷卻潤滑油的儲油池63連通的進油孔64，在葉輪軸21的左右階梯軸段之間有用平鍵89固裝在葉輪軸21上、且分別與左內(nèi)環(huán)和右內(nèi)環(huán)相對應的表面為螺旋槽結(jié)構(gòu)的左旋螺旋輪90和右旋螺旋輪91，左旋螺旋輪和右旋螺旋輪之間隔裝有直徑較小的環(huán)形的墊塊92，從而形成與進油孔64連通的中吸口93，并在左旋螺旋輪90和右旋螺旋輪91分別與軸承殼的左階梯軸套和右階梯軸套之間形成儲油腔94、95。在左旋螺旋輪和右旋螺旋輪分別與左內(nèi)環(huán)和右內(nèi)環(huán)之間，各相嵌地裝有由內(nèi)環(huán)和外環(huán)構(gòu)成的其橫斷面呈U形的左屏蔽阻滯環(huán)96、和右屏蔽阻滯環(huán)97，上述左屏蔽阻滯環(huán)的內(nèi)環(huán)98與左旋螺旋輪90配合，其外環(huán)的外周有左旋鋸齒形螺旋槽且與左環(huán)槽85相配合，上述右屏蔽阻滯環(huán)的內(nèi)環(huán)99與右旋螺旋輪91配合，其外環(huán)的外周有右旋鋸齒形螺旋槽且與右環(huán)槽86相配合。
上述左右階梯軸段分別與左階梯軸套70和右階梯軸套71構(gòu)成左右階梯式滑動軸承。左右階梯軸段與左右階梯軸套相配合的圓錐面用于阻止葉輪軸在階梯軸套內(nèi)所產(chǎn)生的軸向竄動，左右階梯軸外端的圓錐面76，82和相應的左右階梯軸套的圓錐面構(gòu)成節(jié)流減壓縮口。上述左屏蔽阻滯環(huán)96的內(nèi)環(huán)98與左旋螺旋輪90配合，構(gòu)成左內(nèi)層屏蔽螺旋泵；左屏蔽阻滯環(huán)96的有左旋鋸齒形螺旋槽的外環(huán)與左環(huán)槽85相配合，構(gòu)成左外層阻滯螺旋泵。左內(nèi)層屏蔽螺旋泵和左外層阻滯螺旋泵組合，構(gòu)成左單吸單排雙層螺旋泵。上述右屏蔽阻滯環(huán)97的內(nèi)環(huán)99與右旋螺旋輪91配合，構(gòu)成右內(nèi)層屏蔽螺旋泵；右屏蔽阻滯環(huán)97的有右旋鋸齒形螺旋槽的外環(huán)與右環(huán)槽86相配合，構(gòu)成右外層阻滯螺旋泵。右內(nèi)層屏蔽螺旋泵和右外層阻滯螺旋泵組合，構(gòu)成右單吸單排雙層螺旋泵。上述左單吸單排雙層螺旋泵、墊塊92、左單吸單排雙層螺旋泵組合，構(gòu)成中吸雙排雙層螺旋泵。
上述強制冷卻階梯滑動式軸承及冷卻潤滑裝置的工作過程中吸雙排雙層螺旋泵隨葉輪軸21轉(zhuǎn)動，左右內(nèi)層屏蔽螺旋泵經(jīng)進油孔64、中吸口93吸入冷卻潤滑油并分別向兩端排入儲油腔94、95，冷卻潤滑油沿階梯式滑動軸承的運轉(zhuǎn)間隙，對第一段圓錐面72、78軸段進行強制潤滑后，進入第一段直圓柱面73、79軸段的軸承間隙區(qū)段，該直圓柱面73、79表面的螺旋槽在離心力作用下將強制壓入的潤滑油，呈螺旋狀拋向左右階梯軸套70、71的內(nèi)壁形成離心壓力油楔而將葉輪軸抬起，潤滑油在泵壓和螺旋槽的旋排作用力下，壓入第二段圓錐面74、80軸段后，進入第二段直圓柱面75、81軸段的軸承間隙區(qū)段，經(jīng)第三段圓錐面76、82軸段的節(jié)流縮口排出，潤滑原理同前述相同。儲油腔94、95的冷卻潤滑油，因階梯式軸承運轉(zhuǎn)間隙經(jīng)逐次收縮后，在儲油腔94、95形成泵壓，使部分冷卻潤滑油沿左右螺旋輪與左右階梯軸套之間分別形成的運轉(zhuǎn)間隙100、101，回流到上述左右外層阻滯螺旋泵的各自的吸入口102、103，在軸承支座69的左內(nèi)環(huán)87、右內(nèi)環(huán)88的阻截下，分別被左右外層阻滯螺旋泵重新泵回運轉(zhuǎn)間隙100、101而形成流體阻滯密封環(huán)，阻止冷卻潤滑油向中吸口93回流。
上述軸承密封，如
圖1、6所示，有與上述軸承及冷卻潤滑裝置的前后端相配合的前軸承密封、和后軸承密封。
前軸承密封有用螺紋聯(lián)接固裝在上述泵殼的后端蓋4后端內(nèi)腔中、并與軸承殼相連且呈L橫斷面的環(huán)形的密封定子104。密封定子中有固裝在葉輪軸21上呈倒L橫斷面的筒形的密封轉(zhuǎn)子座105，及由二者配合構(gòu)成的密封腔106，在后端蓋4后端的筒壁上有與密封腔連通的排油孔107，排油孔經(jīng)管道51與儲油池63連通。在密封轉(zhuǎn)子座105上用螺旋配合裝有環(huán)形的防泄輪108，在防泄輪的外周有螺旋齒。有大直徑端與防泄輪相配合、小直徑端與密封轉(zhuǎn)子座相配合的的異徑密封套109，防泄輪的前端面上的環(huán)形密封槽中嵌有與密封定子呈接觸配合的O型密封圈110，在防泄輪與密封轉(zhuǎn)子座之間有回轉(zhuǎn)彈簧111。
后軸承密封和結(jié)構(gòu)與前軸承密封相對稱，有嵌裝在尾端蓋112的內(nèi)腔中，并與軸承殼相連且呈L橫斷面的筒形的密封定子113，在密封定子后端面與尾端蓋的端板之間有環(huán)形的密封圈114。尾端蓋用螺栓與軸承殼61的后端固聯(lián)。密封定子中有固裝在葉輪軸21上呈倒L橫斷面的環(huán)形的密封轉(zhuǎn)子座115，及由二者配合構(gòu)成的密封腔116，在尾端蓋112的筒壁上有與密封腔116連通的排油孔117，排油孔經(jīng)管道51與儲油池63連通。上述密封定子113和密封轉(zhuǎn)子座115及其相配合的防泄輪、異徑密封套、O型密封圈、回轉(zhuǎn)彈簧的結(jié)構(gòu)與前軸承密封的結(jié)構(gòu)相對稱。
軸承密封的工作過程當葉輪軸靜止時，前后軸承密封分別在回轉(zhuǎn)彈簧的張力作用下，分別推動防泄輪，沿其與各自成螺旋配合的密封轉(zhuǎn)子作相遠離地螺旋運動，使其上各自的O型密封圈分別與密封定子相接觸，異徑密封套各自隨防泄輪進退，從而構(gòu)成靜態(tài)或微動條件下的接觸密封。當葉輪軸旋轉(zhuǎn)達到一定轉(zhuǎn)速，隨之旋轉(zhuǎn)的防泄輪在摩擦阻力和離心力的作用下，作相靠近地螺旋運動，分別壓縮回轉(zhuǎn)彈簧，使O型密封圈分別與密封定子脫離接觸，同時防泄輪各自外周分布的螺旋齒產(chǎn)生的螺旋切向應力和離心力，阻止冷卻潤滑油沿軸向泄漏，迫使由軸承及冷卻潤滑裝置送來的冷卻潤滑油，分別經(jīng)由排油孔107、117排向儲油池63，從而構(gòu)成非接觸密封。
權(quán)利要求1.高速離心泵，包含泵殼及其上的前端蓋(3)，泵殼中的葉輪(8)及其葉輪軸(21)，葉輪軸的軸承及冷卻潤滑裝置，軸承密封，其特征在于上述前端蓋與葉輪間有迷宮式密封的葉輪前置密封，上述的葉輪軸上有與葉輪相配合的葉輪后置密封，該葉輪后置密封有套裝在葉輪軸上的轉(zhuǎn)子機構(gòu)，和與泵殼相聯(lián)的定子(40)，上述轉(zhuǎn)子機構(gòu)有前部與葉輪相配合的筒形的轉(zhuǎn)子座(23)，轉(zhuǎn)子座的后部套裝有彈簧調(diào)整件(25)，和用螺旋配合裝有環(huán)形的密封件回轉(zhuǎn)座(28)，在密封件回轉(zhuǎn)座的階梯軸部，裝有O型密封環(huán)(30)和與轉(zhuǎn)子座相配合的異徑密封套(31)，在彈簧調(diào)整件與密封件回轉(zhuǎn)座之間有回轉(zhuǎn)彈簧(32)，轉(zhuǎn)子座的前部的后端有導流斜坡(34)和螺旋槽(35)，在前部的后端面上有凹入的環(huán)形槽(36)，在導流斜坡和螺旋槽上配裝有環(huán)形的屏蔽罩(37)，該屏蔽罩內(nèi)周有與導流斜坡相配合的導流換向翼(38)，外周有螺旋翼(39)，上述定子與轉(zhuǎn)子機構(gòu)的轉(zhuǎn)子座的前部相配合成其配合間隙與泵殼的內(nèi)腔相通，在定子的前端面內(nèi)周配裝有階梯形內(nèi)周的限流件(41)，并在限流件與上述屏蔽罩的螺旋翼之間構(gòu)成流體回流阻滯泵塞(42)，定子的后端的端面與上述O型密封環(huán)相配合，后端內(nèi)周有與上述環(huán)形槽相配合的扣環(huán)(43)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速離心泵，其特征在于所說的葉輪前置密封有葉輪(8)的前端的防堵螺旋(11)，所說的迷宮式密封有葉輪的中部前側(cè)和前端蓋后側(cè)的至少一對相配合的密封環(huán)(13)和密封槽(12、14)構(gòu)成的曲折形流道，前端蓋上有與上述曲折形流道相通的給水通道(22)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速離心泵，其特征在于所說的葉輪(8)有排水口密封，該排水口密封有在葉輪的排水口的前側(cè)和后側(cè)呈對稱的螺旋槽(15、17)和導流斜坡(16、18)，有套裝在葉輪上分別與螺旋槽和導流斜坡相配合并分別構(gòu)成反射斜口(53、54)的兩個屏蔽罩(9、10)，在屏蔽罩斜口上有換向揚水翼片(52)，有與螺旋槽連通的給水通道(22、45)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速離心泵，其特征在于所說的軸承及冷卻潤滑裝置為強制冷卻潤滑滾動軸承結(jié)構(gòu)，有軸承殼(61)，在軸承殼中的葉輪軸(21)的支承部有相間形成中吸口(68)的左螺旋和右螺旋的中吸雙排螺旋輪(67)，在中吸雙排螺旋輪的左右側(cè)各有滾動軸承(65、66)，軸承殼的中部有與潤滑油的儲油池(63)相通的進油孔(64)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速離心泵，其特征在于所說的軸承及冷卻潤滑裝置為強制冷卻潤滑階梯滑動軸承結(jié)構(gòu)，有葉輪軸的左階梯軸段和右階梯軸段，左階梯軸段和右階梯軸段上有對稱的自內(nèi)向外依次相連的圓錐面(72、78)、直圓柱面(73、79)、圓錐面(74、80)、直圓柱面(75、81)、圓錐面(76、82)，有分別與軸承支座(69)的左右側(cè)相連并分別與上述左右階梯軸段相配合的左階梯軸套(70)，和可調(diào)的右階梯軸套(71)，上述軸承支座的左右端面分別有凹入的左環(huán)槽(85)和右環(huán)槽(86)，從而分別在其內(nèi)周形成左內(nèi)環(huán)(87)和右內(nèi)環(huán)(88)，在相對于左內(nèi)環(huán)和右內(nèi)環(huán)之間的軸承支座的中部，有與儲油池(63)連通的進油孔(64)，在葉輪軸的左右階梯軸段之間有分別與左內(nèi)環(huán)和右內(nèi)環(huán)相對應的螺旋結(jié)構(gòu)的左旋螺旋輪(90)和右旋螺旋輪(91)，左旋螺旋輪和右旋螺旋輪相間隔形成與進油孔連通的中吸口(93)，在左旋螺旋輪和右旋螺旋輪分別與左內(nèi)環(huán)的右內(nèi)環(huán)之間，各有由內(nèi)環(huán)和外環(huán)構(gòu)成的其橫斷面呈U形的左屏蔽阻滯環(huán)(96)和右屏蔽阻滯環(huán)(97)，上述左屏蔽阻滯環(huán)的內(nèi)環(huán)(98)與左旋螺旋輪配合，其外環(huán)的外周有左旋鋸齒形螺旋槽且與左環(huán)槽相配合，上述右屏蔽阻滯環(huán)的內(nèi)環(huán)(99)與右旋螺旋輪配合，其外環(huán)的外周有右旋鋸齒形螺旋槽且與右環(huán)槽相配合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速離心泵，其特征在于所說的軸承密封在軸承外側(cè)，有與軸承殼相連呈L橫斷面的筒形的密封定子(104、113)，和與葉輪軸相連的呈倒L橫斷面的環(huán)形的密封轉(zhuǎn)子座(105、115)，及由二者構(gòu)成的密封腔與排油孔(107、117)連通，密封轉(zhuǎn)子座上用螺旋配合裝有環(huán)形的防泄輪(108)、有與防泄輪相配合的異徑密封圈(109 )，防泄輪上有與密封定子相配合的O形密封圈(110)，在防泄輪與密封轉(zhuǎn)子座之間有回轉(zhuǎn)彈簧(111)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速離心泵，其特征在于所說的泵殼有殼體(1)，和分別與殼體的前后端相連的前端蓋(3)和后端蓋(4)，有分別與葉輪的外周相配合構(gòu)成隔離式壓水室的泵室隔離環(huán)(5、6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6或7所述的高速離心泵，其特征在于所說的轉(zhuǎn)子座(23)的大徑端的外側(cè)端面有轉(zhuǎn)子密封圈(33)，其小徑端有調(diào)整螺帽(24)，所說的O形密封環(huán)(30)有固定件(29)，所說的彈簧調(diào)整件(25)有與轉(zhuǎn)子座相連的定位螺桿(26)，所說的定子(40)外緣的外周與泵殼之間有定子密封圈(48)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高速離心泵，其特征在于所說的葉輪軸的右階梯軸段有與葉輪軸呈螺紋聯(lián)接的階梯軸形的并緊螺母(77)，所說的右階梯軸套(71)中用螺紋聯(lián)接有與調(diào)整套(83)相配合的并緊螺母(84)。
專利摘要本實用新型涉及離心泵的密封裝置。旨在解決已有高速離心泵的葉輪軸的動密封問題。高速離心泵包含泵殼、葉輪8、葉輪軸21、軸承及冷卻潤滑裝置和軸承密封、葉輪與前端蓋3間的迷宮式葉輪前置密封、葉輪與葉輪軸間的葉輪后置密封，該密封有葉輪軸上的由轉(zhuǎn)子座23及其上用螺旋配裝的有密封件的密封件回轉(zhuǎn)座28、屏蔽罩37構(gòu)成的轉(zhuǎn)子機構(gòu)，有與泵殼相聯(lián)并與轉(zhuǎn)子機構(gòu)相配合的定子40及其上的限流件41。
文檔編號F04D29/08GK2355149SQ98228290
公開日1999年12月22日 申請日期1998年2月17日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月17日
發(fā)明者鄢平安 申請人:鄢平安