CN100572819C - 一种单级离心泵 - Google Patents

Abstract

一种单级离心泵，包括泵体、安装于泵体开口端的泵后盖、电机以及设于所泵体内的叶轮；叶轮安装于泵轴上，并由电机驱动旋转；泵体上设有进水管和出水管，进水管为空心圆柱体，其自泵体侧壁的外部延伸至泵体的内部，并与叶轮同轴；进水管的后端设有一凹槽，凹槽内设有一沿径向和轴向均可移动的密封口环；叶轮包括前叶轮板、后叶轮板和夹于前叶轮板和后叶轮板之间的叶片，前叶轮板的前端伸入进水管内，并穿过或伸入密封口环。该单级离心泵能有效克服单级泵由于泵轴、叶轮等零部件的加工及装配精度不高而带来的叶轮入口处密封性差的缺点，能有效减小叶轮入口处的液流泄漏，提高产品运行的可靠性。

Description

一种单级离心泵

技术领域：

本发明涉及一种水泵，尤其涉及一种单级离心泵。

背景技术：

单级离心泵根据材料、制造方式的不同，分为：铸造单级离心泵、冲压焊接单级离心泵、塑料单级离心泵等。下面以冲压焊接单级离心泵为例介绍单级离心泵的特点。

冲压焊接成型的单级离心泵由于结构轻巧、节省材料、效率高、无污染、成本低廉等优点因而受到消费者的普遍欢迎。而现有技术中，单级离心泵还存在着一些不足，尤其是叶轮入口处的密封问题，一直未得到很好的解决。由于强度、刚度方面的不足，工作时叶轮径向跳动大，因而叶轮入口处的密封结构往往精度不易保证，容易损坏，不能有效地防止泄漏。国家知识产权局2000年1月5日授权公告的CN2357158号中国实用新型专利，公开了一种冲压焊接成型离心泵，这也是一种单级离心泵，由泵壳、泵盖、叶轮及入口法兰、出口法兰等组成，泵壳有一个泵壳与叶轮之间冲压成一个沿液流方向、径向向外逐渐增大的，断面呈大致半圆形，接近360全螺旋型涡室，并且有一个大致为椭圆形的出口端孔；泵壳内设有迷宫支架，连接支撑入口法兰的筋板与迷宫环支架支撑于泵壳的同一处的内外侧；叶轮入口与泵壳入口之间设有密封用的位于支架内的迷宫环。该离心泵尽管具有生产效率高、减小环境污染、造价低廉等优点。但由于叶轮入口与泵壳入口之间采用迷宫密封，而如前所述，单级离心泵的泵轴、叶轮、迷宫环等零部件存在加工、装配精度，强度、刚度等方面的问题，因而迷宫结构的密封并不能很好解决叶轮入口处的泄漏问题，而且易损坏，可靠性较低，不利于其容积效率的提高。

发明内容：

本发明要解决的问题是，克服上述现有技术之不足，提供一种单级离心泵，其不仅能有效克服单级泵由于泵轴、叶轮等零部件的加工、装配精度及强度、刚度而带来的叶轮入口处密封性差、容易损坏等缺点，能有效减小叶轮入口处液流的泄漏，容积效率大大提高；而且结构简单、安装方便、成本低廉，并大大地提高泵的可靠性，具有广阔的市场前景。

按照本发明提供的单级离心泵，包括泵体、安装于所述泵体开口端的泵后盖、电机以及设于所述泵体内的叶轮；所述叶轮安装于泵轴上，并由所述电机驱动旋转；所述泵体上设有进水管和出水管，所述进水管为空心圆柱体，其自所述泵体侧壁的外部延伸至所述泵体的内部，并与所述叶轮同轴；所述进水管的后端设有一凹槽，所述凹槽内设有一沿径向和轴向均可移动的密封口环；所述叶轮包括前叶轮板、后叶轮板和夹于所述前叶轮板和后叶轮板之间的叶片，所述前叶轮板的前端伸入所述进水管内，并穿过或伸入所述密封口环。

按照本发明提供的单级离心泵还具有如下附属技术特征：

在本发明给出的一种方案中，所述进水管的后端设有一密封压盖，所述密封压盖与所述进水管的端部之间形成所述凹槽，所述前叶轮板的前端穿过所述密封口环。

所述密封压盖为一截面为L型的环状体，其包括周壁和自所述周壁的端部向内延伸的端壁；所述周壁套于所述进水管的外部，所述密封口环设于所述端壁和所述进水管的后端面之间；所述端壁的中部成形有通孔，该通孔的直径大于所述密封口环的内径而小于其外径。

作为上述方案的一种实施方式，所述周壁和所述进水管均为规则的空心圆柱体，所述周壁焊接或粘接于所述进水管后端的外表面。

作为上述方案的另一种实施方式，所述周壁的中部成形有向内凸起的环形凸缘，所述进水管的后部对应地成形有容纳所述环形凸缘的环形凹槽，所述密封压盖借助所述环形凸缘和所述环形凹槽弹性卡接于所述进水管上。

在上述方案中，所述密封口环在自由状态下与所述端壁内表面的轴向间隙和与所述进水管后端面的轴向间隙之和为0.2至1毫米，其与所述周壁内表面的径向间隙为1至6毫米。

在本发明给出的另一种方案中，所述进水管后端的内部成形有所述凹槽，所述凹槽的轴向长度为3至10毫米，径向深度为2至4毫米，所述前叶轮板伸入所述密封口环内。在这种方案中，所述密封口环在自由状态下与所述凹槽两端面的轴向间隙之和为0.1至0.7毫米，与所述凹槽内表面的径向间隙为0.5至1毫米。

所述泵体的侧壁向外凸出，并沿进水口的周围成形有的第一环形壁；所述泵体侧壁的内表面固定有一支撑架，所述支撑架具有向内延伸的第二环形壁；所述第一环形壁和第二环形壁的内径相同，所述进水管支撑于所述第一、第二环形壁上，并与二者中的至少一个焊接在一起。

所述支撑架为对称结构，其还包括分别位于所述第二环形壁上下两端的两垂直壁和连接所述第二环形壁和两垂直壁的弯折壁；所述泵体对应所述垂直壁的部位具有能与之贴合的垂直壁，所述支撑架借助所述垂直壁焊接于所述泵体的内表面。

所述电机借助一连接架固定于所述泵体上，所述连接架的中部前端成形有刚性支撑所述泵后盖的环形壁；所述连接架的中部设有一滚动轴承，所述泵轴支撑于所述滚动轴承上。

所述泵轴上位于所述泵后盖外面的部分套有一挡水圈；位于所述泵后盖与所述叶轮之间的部分安装有机械密封。

所述泵体与所述泵后盖的结合处设有O型密封圈。

按照本发明提供的单级离心泵，由于进水管直接延伸至泵体内，叶轮入口与进水管之间采用浮动密封口环结构，因而密封口环能根据叶轮的旋转情况及液流的运动情况可以在径向、轴向移动，以达到最佳密封效果，有效减少液流泄漏，大大提高容积效率、大大提高密封口环的使用寿命；与现有技术相比，能有效克服单级离心泵由于泵轴、叶轮等零部件的加工精度及装配精度要求不高所带来的叶轮入口处密封性差、密封口环易损坏等缺点，提高密封口环运行的可靠性。另外结构也较为简单、成本低廉，具有广阔的市场前景。

附图说明：

图1为按照本发明提供的单级离心泵的整体结构示意图，图中采用局部剖视示出了该水泵的内部结构；

图2为图1的A处放大视图，图中示出了本发明一种优选实施方式的密封结构；

图3为本发明另一种优选实施方式类似于图1的A处位置的放大视图；

图4为本发明再一种优选实施方式类似于图1的A处位置的放大视图；

图5为本发明的连接架的中部的B向视图，图中示出了连接架的一种支撑结构；

图6类似于图5，示出了连接架的另一种支撑结构。

具体实施方式：

参见图1，按照本发明提供的单级离心泵，包括泵体1、安装于所述泵体1开口端的泵后盖2、电机3以及设于所述泵体1内的叶轮4；所述叶轮4安装于泵轴31上，并由所述电机3驱动旋转，这些结构皆为现有技术，此处不再赘述。

在本发明给出的优选实施例中，如图1中所示，所述泵体1上设有进水管11和出水管12，所述进水管11为空心圆柱体，如图中所示，其自所述泵体1侧壁的外部延伸至所述泵体1的内部，并与所述叶轮4同轴。

本发明的改进之处在于：所述进水管11的后端设有一凹槽14，所述凹槽14内设有一沿径向和轴向均可移动的密封口环15；所述叶轮4包括前叶轮板41、后叶轮板42和夹于所述前叶轮板41和后叶轮板42之间的叶片43，所述前叶轮板41的前端伸入所述进水管11内，并伸入所述密封口环15内。所述密封口环15能根据液流的实际情况在所述凹槽14内作径向、轴向移动，以达到最佳密封效果，有效防止叶轮4入口处液流的泄露。这种密封口环结构使得所述前叶轮板41的前端与所述密封口环15密封处的径向间隙可以小于0.05毫米，不仅密封效果好，而且密封口环的使用寿命长，可靠性大大提高。而现有技术中，如果前叶轮板41的前端与密封口环15之间的间隙小于0.05毫米，由于叶轮跳动、同心度等因素，叶轮、密封口环的加工精度要求非常高，无法达到要求；工作时密封口环将磨损非常严重，很快就会失效，寿命很短。

本发明具体有如下几种实施方式：

参见图1和2，在本发明给出的一种实施方案中，所述进水管11的后端设有一密封压盖13，所述密封压盖13与所述进水管11的端部之间形成所述凹槽14，所述前叶轮板41的前端穿过所述密封口环15。

如图2、3中所示，所述密封压盖13为一截面为L型的环状体，其包括周壁131和自所述周壁131的端部向内延伸的端壁132；所述周壁131套于所述进水管11的外部，所述密封口环15设于所述端壁132和所述进水管11的后端面之间；所述端壁132的中部成形有通孔133，该通孔133的直径大于所述密封口环15的内径而小于其外径。

作为上述方案的一种优选实施方式，如图2中所示，所述周壁131和所述进水管11均为规则的空心圆柱体，所述周壁131焊接或粘接于所述进水管11后端的外表面。一般采用焊接，以保证其连接牢固。这种方案结构简单，制造方便。

作为上述方案的另一种优选实施方式，如图3中所示，所述周壁131的中部成形有向内凸起的环形凸缘134，所述进水管11的后部对应地成形有容纳所述环形凸缘134的环形凹槽111，所述密封压盖13借助所述环形凸缘134和环形凹槽111弹性卡接于所述进水管11上。安装时利用所述密封压盖13的弹性变形将其卡接于所述进水管11上即可，无需焊接或粘接，大大方便装配，固定也牢固可靠。

在上述两种优选实施例中，所述密封口环15在自由状态下与所述端壁132内表面的轴向间隙和与所述进水管11后端面的轴向间隙之和为0.2至1毫米，其与所述周壁131内表面的径向间隙为1至6毫米。当密封口环与周围各零件表面形成的间隙位于上述范围内时，能有效保证该单级离心泵在运行工况下达到最佳密封效果，大大减少液流从叶轮入口处泄露，大大提高密封口环的使用寿命。

参见图4，在本发明给出的另一种实施方案中，所述进水管11后端的内部成形有所述凹槽14，所述凹槽14的长度(即图中尺寸L)为3至10毫米，深度为2至4毫米(即图中尺寸H)，所述前叶轮板41伸入所述密封口环15内。所述凹槽14可通过机械加工成形，其长度可根据实际需要而定，位于上述长度和深度尺寸范围的凹槽14，既有足够的空间容纳所述密封口环15，又不会太多地削弱所述进水管11的强度和刚度。

在这种方案中，所述密封口环15在自由状态下与所述凹槽14两端面的轴向间隙之和为0.1至0.7毫米，与所述凹槽14内表面的径向间隙为0.5至1毫米。这种方案的结构更为简单。

参见图1，在本发明给出的优选实施例中，所述泵体1的侧壁向外凸出，并沿进水口的周围成形有第一环形壁16；所述泵体1侧壁的内表面固定有一支撑架5，所述支撑架5具有向内延伸的第二环形壁51；所述第一环形壁16和第二环形壁51的内径相同，所述进水管11支撑于所述第一、第二环形壁16、51上，并与二者中的至少一个焊接在一起，一般进水管11与第一环形壁51焊接。由于所述第一、第二环壁共同支撑所述进水管11，并通过焊接固定，因而能保证进水管11固定牢固可靠。

参见图1，所述支撑架5为对称结构，其还包括分别位于所述第二环形壁51上下两端的两垂直壁52和连接所述第二环形壁51和两垂直壁52的弯折壁53；所述泵体1对应所述垂直壁52的部位具有能与之贴合的垂直壁52′，所述支撑架5借助所述垂直壁52、52′焊接于所述泵体1的内表面。所述支撑架5的垂直壁52和所述泵体1的垂直壁52′紧密贴合在一起，因而能保证焊缝的平整、不产生应力集中。

参见图1，所述电机3借助一连接架34固定于所述泵体1上，所述连接架34的中部前端成形有刚性支撑所述泵后盖2的环形壁33，如图中所示，所述环形壁33直接顶靠于所述泵后盖2的外表面。所述环形壁33可以是一接近整周的连续环形壁(参见图5)，其下部开有缺口331，供从泵轴泄露的液流流出；也可以是沿圆周方向均匀分布的多段弧形壁(参见图6)，各弧形壁的半径和弧长相同。泵工作时，泵内介质压力大，如果泵后盖2的强度和刚度不足支撑介质高压时，泵后盖2向电机3一侧变形。泵后盖2的变形会直接导致机械密封32的安装长度变长、密封效果变差甚至失效。通过环形壁33对泵后盖2的刚性支撑，大大增强了泵后盖2的强度和刚度，防止或大大减少了泵后盖2在高压时的变形，从而保证了机械密封32的正常运行。

如图中所示，所述连接架34的中部设有一滚动轴承35，所述泵轴31支撑于所述滚动轴承35上，因而摩擦力小，进一步保证所述泵轴31转动灵活。

参见图1，所述泵轴31上位于所述泵后盖2外面的部分套有一挡水圈36，位于所述泵后盖2与所述叶轮4之间的部分安装有机械密封32。所述机械密封32能有效防止液流从所述泵轴31的边缘泄露，所述挡水圈36与机械密封32对电机3产生双重保护功能。即当机械密封受损，液体从泵后盖流出时，挡水圈36能挡住沿泵轴31流向电机3的液体。所述泵体1与所述泵后盖2的结合处设有O型密封圈37，因而能有效防止液流从二者结合的边缘泄露。

上述优选实施例仅供说明本发明之用，相关领域的普通技术人员在不脱离本发明的精神和范围的指引下，还可作出各种变形和变换，因此所有等同方案皆属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种单级离心泵，包括泵体(1)、安装于所述泵体(1)开口端的泵后盖(2)、电机(3)以及设于所述泵体(1)内的叶轮(4)；所述叶轮(4)安装于泵轴(31)上，并由所述电机(3)驱动旋转；所述泵体(1)上设有进水管(11)和出水管(12)，所述进水管(11)为空心圆柱体，其自所述泵体(1)侧壁的外部延伸至所述泵体(1)的内部，并与所述叶轮(4)同轴；所述进水管(11)的后端设有一凹槽(14)，所述凹槽(14)内设有一沿径向和轴向均可移动的密封口环(15)；所述叶轮(4)包括前叶轮板(41)、后叶轮板(42)和夹于所述前叶轮板(41)和后叶轮板(42)之间的叶片(43)，所述前叶轮板(41)的前端伸入所述进水管(11)内，并伸入所述密封口环(15)，其特征在于：所述进水管(11)的后端设有一密封压盖(13)，所述密封压盖(13)与所述进水管(11)的端部之间形成所述凹槽(14)；所述前叶轮板(41)的前端穿过所述密封口环(15)。

2、根据权利要求1所述的单级离心泵，其特征在于：所述密封压盖(13)为一截面为L型的环状体，其包括周壁(131)和自所述周壁(131)的端部向内延伸的端壁(132)；所述周壁(131)套于所述进水管(11)的外部，所述密封口环(15)设于所述端壁(132)和所述进水管(11)的后端面之间；所述端壁(132)的中部成形有通孔(133)，该通孔(133)的直径大于所述密封口环(15)的内径而小于其外径。

3、根据权利要求2所述的单级离心泵，其特征在于：所述周壁(131)和所述进水管(11)均为规则的空心圆柱体，所述周壁(131)焊接或粘接于所述进水管(11)后端的外表面。

4、根据权利要求2所述的单级离心泵，其特征在于：所述周壁(131)的中部成形有向内凸起的环形凸缘(134)，所述进水管(11)的后部对应地成形有容纳所述环形凸缘(134)的环形凹槽(111)，所述密封压盖(13)借助所述环形凸缘(134)和所述环形凹槽(111)弹性卡接于所述进水管(11)上。

5、根据权利要求2或3或4所述的单级离心泵，其特征在于：所述密封口环(15)在自由状态下与所述端壁(132)内表面的轴向间隙和与所述进水管(11)后端面的轴向间隙之和为0.2至1毫米，其与所述周壁(131)内表面的径向间隙为1至6毫米。

6、根据权利要求1或2或3或4所述的单级离心泵，其特征在于：所述泵体(1)的侧壁向外凸出，并沿进水口的周围成形有第一环形壁(16)；所述泵体(1)侧壁的内表面固定有一支撑架(5)，所述支撑架(5)具有向内延伸的第二环形壁(51)；所述第一环形壁(16)和第二环形壁(51)的内径相同，所述进水管(11)支撑于所述第一、第二环形壁(16、51)上，并与二者中的至少一个焊接在一起。

7、根据权利要求6所述的单级离心泵，其特征在于：所述支撑架(5)为对称结构，其还包括分别位于所述第二环形壁(51)上下两端的两垂直壁(52)和连接所述第二环形壁(51)和两垂直壁(52)的弯折壁(53)；所述泵体(1)对应所述垂直壁(52)的部位具有能与之贴合的垂直壁(52′)，所述支撑架(5)借助所述垂直壁(52、52′)焊接于所述泵体(1)的内表面。

8、根据权利要求1或2或3或4所述的单级离心泵，其特征在于：所述电机(3)借助一连接架(34)固定于所述泵体(1)上，所述连接架(34)的中部前端成形有刚性支撑所述泵后盖(2)的环形壁(33)；所述连接架(34)的中部设有一滚动轴承(35)，所述泵轴(31)支撑于所述滚动轴承(35)上。

9、根据权利要求1或2或3或4所述的单级离心泵，其特征在于：所述泵轴(31)上位于所述泵后盖(2)外面的部分套有一挡水圈(36)；位于所述泵后盖(2)与所述叶轮(4)之间的部分安装有机械密封(32)。

10、根据权利要求1或2或3或4所述的单级离心泵，其特征在于：所述泵体(1)与所述泵后盖(2)的结合处设有O型密封圈(37)。

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