CN102105696B - 离心泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种离心泵，具有至少一个叶轮(4)和至少一个密封装置，该密封装置设置在叶轮(4)与泵壳体的壳体壁之间并由此使所述叶轮(4)的吸入侧相对于所述叶轮(4)的压力侧密封。该密封装置具有密封件(12)，该密封件抗扭地固定在叶轮(4)上。

Description

离心泵

技术领域

本发明涉及一种离心泵。

背景技术

离心泵在转动的叶轮与围绕叶轮固定的泵部件之间具有间隙。为了减小在间隙处发生的从叶轮压力侧到叶轮吸入侧的渗漏损失，设有间隙密封件。

由专利文献US 2006/0147328 A1和US 2007/0160467 A1公知了这种间隙密封件。其中描述的间隙密封件设置在固定的泵部件上，该泵部件将叶轮压力侧与叶轮吸入侧分隔。通常而言，尽管在固定的泵部件与相对于该泵部件转动的叶轮之间设有间隙密封件，但仍然存在有间隙。这种间隙的宽度可视为，不会出现明显的渗漏损失，但因此存在叶轮与间隙密封件之间的摩擦的危险，这会导致涉及的摩擦对象(Reibpartner)的磨损，特别是会不利地导致泵阻塞。因此，上述公知的离心泵的问题在于，或者当间隙狭小且所产生的渗漏较小时会产生相当较大的磨损及泵的阻塞，或者在另一种情况下当间隙较大时虽然磨损较小但是必须承受相对较大的渗漏损失。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种具有间隙密封件的离心泵，其可以在从叶轮压力侧到叶轮吸入侧的渗漏尽可能小的情况下具有良好的耐磨损特性(Verschleisseigenschaften)。

通过具有权利要求1给出特征的离心泵来实现此目的。本发明的有利的进一步扩展由从属权利要求，以下的描述及附图给出。

根据本发明的离心泵具有至少一个叶轮和至少一个密封装置，该密封装置设置在泵壳体的壳体壁与叶轮之间并由此使叶轮的吸入侧相对于叶轮的压力侧密封。根据本发明设置成，密封装置具有密封件，该密封件抗扭地固定在叶轮上。

也就是说，在密封件与固定的壳体壁或设置在壳体壁上的密封体之间实现叶轮的吸入侧相对于叶轮的压力侧的密封，在此，密封件与叶轮一同转动。因此，在叶轮与密封件之间不会出现在叶轮转动方向上的相对运动。这种结构的优点在于，以此方式叶轮不会与固定的泵部件构成摩擦对象，从而叶轮不会遭受磨蚀磨损。此外，根据本发明的密封件能够以特别有利的方式设置在叶轮上，密封件不仅可以构造为径向密封件还可以特别有利地构造为轴向密封件，这将在以下连同与此相关的优点进行详细说明。

在叶轮上，密封件优选沿径向相对于叶轮可移动地设置。特别有利的是，密封件在叶轮上设置成，其基本上可以在与叶轮的中轴线垂直的任意方向上径向运动。这可以实现在与叶轮一同转动的密封件和密封装置的固定部件之间所需的间隙的细长结构，因为这样密封件就可以例如在杂质进入间隙时或当密封件与密封装置的固定部件由于叶轮轴的弯曲而接触时使间隙瞬间变大地偏移运动(Ausweichbewegung)。也就是说，通过密封件相对于叶轮的径向移动，密封件与密封装置的固定部件的径向间隔会在接触固定部件的位置或杂质所在的位置增大，从而最优地实现在密封件和/或密封装置的固定部件上没有磨蚀磨损。

此外，为了实现进一步减小磨蚀磨损的危险的目的，在本发明的另一优选方式中，将密封件构造为至少部分地柔性的。因此，密封件优选至少在该间隙与密封装置的固定部件临界的部段中具有弹性可变形性并且优选具有弹性可弯曲性。在此，优选是垂直于与密封件的与密封装置的固定部件之间的密封面的可变形性。这种弹性同样使得密封件在叶轮轴弯曲时或在杂质进入密封装置中时会偏移运动。

已经提及的是，当密封件构造为轴向密封件(在本发明的意义下轴向密封件理解为，沿叶轮的轴向实现密封，即密封面沿叶轮的轴向延伸)时，特别有利。在一种优选的实施方式中，密封件设置在叶轮的吸入口上，在此密封件具有沿叶轮的轴向延伸的中空圆柱状部段。叶轮的吸入口通常中心地设置在叶轮的沿入流方向的前方的盖片上。优选将密封件在盖片的限定吸入口的边沿上设置成，中空圆柱状部段的优选构成密封装置的密封面的内壁基本上齐平地与吸入口的边沿对齐。

在此，优选使密封装置的构造为套筒状的固定部件(其有利地设置在离心泵的壳体上或离心泵的壳体壁上)接合到密封件的中空圆柱状部段中。

相宜地，密封装置的接合到设置在叶轮侧的密封件的中空圆柱状部段中的套筒状的固定部件的外截面或外径与密封件的中空圆柱状部段的内截面或内径相对应，在此构造在该套筒状部分与密封件的中空圆柱状部段之间的间隙可以有利地比较细小。因此，在间隙上仅会出现相对极少的渗漏。就这种渗漏而言，证明有利的是，间隙至少在一末端部段中沿由泵吸入的液体的入流方向延伸并且朝向吸入口打开，从而可以将已产生的泄漏液体也直接通过吸入口再次吸入。

因此，当叶轮侧的密封件如前所述地构造为至少部分地柔性的和/或使密封件能够沿径向相对于叶轮移动时，可以实现特别小的间隙宽度。这种构造使得，叶轮侧的密封件在与密封装置的壳体侧的套筒状部件发生摩擦的情况下，该套筒状部件可以沿径向避开，即密封件可以与该部件径向分开。由此，密封装置的壳体侧部件与密封件可以自动地彼此对准。

叶轮侧的密封件的可以沿叶轮的径向相对于叶轮移动的能力证明其对此而言也是具有优点的，即通过叶轮侧的密封件的这种移动，与流体动力的滑动轴承类似，实现在叶轮侧密封件与壳体侧密封件之间的沿径向变窄的间隙。这种楔形的间隙导致在间隙中的流体动力压力分布，由此使力作用在径向运动的叶轮侧的密封件上，该力使得密封件的中空圆柱状部段再次在中心位置运动到密封装置的壳体侧套筒状部件。因此，密封件显然能够运动回到其正常位置。

密封件可以有利地通过优选构造为柔性的固定环固定在叶轮上。在此，当叶轮的部段(优选是叶轮的包围吸入口的轴端)和密封件的与该部段或该端部接触的部段具有至少基本上相对应的外截面时，证明是特别有利的。在此，固定环的柔性有利地使得固定环可以在拉伸状态下以更简单的方式围绕叶轮和密封件的彼此接触的部段设置，由此使张力作用到这些部段上，从而将密封件形状配合和/或力配合地固定在叶轮上。

为了将密封件固定在叶轮上，优选密封件的端部和叶轮的轴端都具有径向向外突出的法兰状的外延部，在此，两个外延部为了固定而一起接合到固定环的围绕外延部设置的内槽中。以此方式，密封件沿径向和轴向都被固定环形状配合地固定。

固定环优选以径向的缝隙将密封件保持在叶轮上。由此，固定环例如可以包括构造在密封件端部上的扩展部，在此该扩展部在径向上与固定环具有较小的间距，该间距可以有利地限定密封环沿径向相对于叶轮的偏移运动。

具有优点的是，密封件通过形状配合抗扭地与叶轮连接。这种形状配合可以直接在密封件与叶轮之间或通过固定环借助至少一个接合件接合到至少一个用于该接合件的容置部来实现，在此，在哪个或哪些部件上设置接合件和在哪个或哪些部件上设置用于该接合件的容置部原则上是任意的。

与此相关地，在一种优选实施方式中，在密封件的朝向吸入口的一侧构造有至少一个接合件，该接合件与叶轮上对应的接合件形成接合。也就是说，在此处直接在密封件与叶轮之间形成形状配合。由此，例如可以在密封件的与叶轮接触的环状端面上构造在周面上分布的凹部，而在叶轮侧的接触面上形成相对应的凸部，该凸部接合到密封件侧的凹部中并将密封件相对于叶轮抗扭地固定，在此优选保留一定程度的径向可运动性。当然，还可能的是，在密封件侧设置凸部而在叶轮侧设置凹部。

此外，还有利的是，在固定环的内槽中构造至少一个径向对准的凸部，该凸部接合到吸入口和/或密封件的对应的径向凹部中。通常也可以相反地设置，在固定环的内槽中设置至少一个径向对准的凹部，吸入口和/或密封件的径向对准的凸部接合到该凹部中。在这两种情况下，固定件相对于叶轮的转动都被固定环阻止。当固定环由弹性材料，例如由橡胶构成时，这特别是有利的，因为当叶轮的扭矩传递到密封件时可能会发生叶轮碰撞到密封件上的情况，在此，通过固定环的弹性材料可以降低由此产生的噪音。

在根据本发明的离心泵的另一优选实施方式中，密封件通过力配合抗扭地与吸入口连接。由此，叶轮侧的接触面和密封件侧的接触面以及可能的用于将密封件固定在叶轮上的固定环都可以构造为用于形成摩擦连接(Reibschluss)。

特别地，当根据本发明的离心泵是低压泵时，可以有利地将密封件和固定环构造为整体的组件。由此，在密封件的一个轴端设有环状部段，该环状部段周向地包围叶轮的轴端。优选的是，部件的构成密封件的部段和构成固定环的部段在此都由弹性材料构成。

附图说明

以下参照示出实施例的附图详细说明本发明。在附图中：

图1示出了带有设置在其上的密封装置的离心泵的叶轮的一个实施例的示意性纵向剖视图，

图2示出了根据图1的实施例的立体分解图，

图3示出了带有设置在其上的密封装置的离心泵的叶轮的第二实施例的示意性纵向剖视图，

图4示出了根据图3的实施例的立体分解图，

图5示出了带有设置在其上的密封装置的离心泵的叶轮的第三实施例的示意性纵向剖视图，

图6示出了根据图5的实施例的立体分解图，

图7示出了带有设置在其上的密封装置的离心泵的叶轮的第四实施例的示意性纵向剖视图，以及

图8示出了根据图7的实施例的立体分解图。

具体实施方式

在附图中分别示出了离心泵的通过叶轮轴2驱动的叶轮4。在叶轮4的前(即背向叶轮轴2的)盖片6上、在轴端8处构造有吸入口10。在叶轮4的轴端8上设置有密封件12。密封件12由弹性材料、优选由橡胶构成。密封件12具有基体14形式的中空圆柱状部段14，其轴向地且与叶轮4的中轴线A同心地对准。基体14构成至叶轮4的吸入口10的入流通道。

在基体14的背向叶轮4的端部，密封部件18的刚性套筒状部段16以极小的缝隙(即在形成相对较细小的间隙的情况下)接合到基体14中。密封部件18固定地设置在图中未示出的泵壳体的同样未示出的壳体壁上，并且构成通向叶轮4的吸入口10的入流通道(Einlauf)。叶轮侧的密封件12和壳体壁侧的密封部件18的套筒状部段16一同构成将叶轮4的吸入侧相对于叶轮4的压力侧密封的密封装置。由于在密封件12的基体14与壳体壁侧的密封部件18之间的间隙的细长的构造，在此仅极少量的液体可以从叶轮4的压力侧流到叶轮4的吸入侧，在此特别证明有利的是，在基体14与壳体壁侧的密封部件18的套筒状部段16之间的间隙与叶轮4的中轴线A同心地直接沿叶直接沿叶轮4的吸入口10的方向延伸，从而可以使流出的液体立即由叶轮4再次吸入。

围绕吸入口10的叶轮4的轴端8构造为法兰状，其中构成用于密封件14的接触面的端部区域径向地外延。应贴靠在叶轮4的轴端8上的密封件的端部同样沿径向外延，在此外延部21的内径和外径对应于构造在端部8上的外延部19的相应直径。

通过固定环20来实现将密封件12固定在叶轮4的端部8上。固定环20由弹性材料，优选由橡胶构成。在固定环20的内侧构造有周向的槽22。为了将密封件12固定在叶轮4的端部8上，固定环20在拉伸状态下周向围绕叶轮4的端部8和密封件12设置成，构造在端部8上的外延部19和构造在密封件12上的外延部21一同接合到固定环20的槽22中，使得固定环20既轴向又径向地包围外延部19和21，在此在密封件侧的外延部21与槽22的轴向内壁之间沿径向存在极小的缝隙。该缝隙使得必要时密封件12可以相对于密封部件18的套筒状部段16与叶轮4的中轴线A垂直地进行偏移运动。

密封件12被固定环20在径向上和轴向上都固定在叶轮4的端部8上。为了防止密封件12相对于叶轮4围绕叶轮4的中轴线A转动，在端部8的外端侧、在此端侧的周面上均匀地分布有六个沿轴向延伸的凸部24。对应于这些凸部24，在构造在密封件12上的外延部21的端侧端部上构造有六个与凸部24形状配合地接合的凹部26。

在图3和图4中示出的实施例基本上对应于在图1和图2中示出的实施例，然而在构造在端部8上的外延部19的端面以及在密封件侧的外延部21上没有轴向对准的凸部24或凹部26。替代地，在构造于端部8上的外延部19上圆周侧地构造有在周面上均匀分布的径向对准的凹部28，并且在构造在密封件12上的外延部21上同样构造有六个在周面上均匀分布的径向对准的凹部30，在此，凹部28和30的位置和大小相同。对应于构造在外延部19和21上的凹部28和30，在固定环20的槽22的内周上构造有在内周上均匀分布的六个凸部32。凸部32径向向内延伸。在装配好的状态下，固定环20的凸部32形状配合地接合在外延部19的凹部28和外延部21的凹部30中，由此防止了密封件12相对于叶轮4的转动。

在图5和图6示出的实施例中，在外延部19和21的端面和周向侧上都没有凸部和凹部。在此，密封件12通过力配合抗扭地设置在叶轮4的端部8上。为此目的，外延部19和21的端面和周面以及固定环20的槽22的与这些面接触的区域构成防止密封件12相对于叶轮4转动的摩擦对(Reibpaarung)。

在图7和图8示出的实施例中，密封件12以相似的方式通过摩擦连接(Reibschluss)抗扭地固定在叶轮4的端部8上。然而，在此处设有密封件12′，其中中空圆柱状的基体14′和固定环20′构成整体组件，即彼此固定地连接。

附图标记列表

2       -叶轮轴

4       -叶轮

6       -盖片

8       -端部

10      -吸入口

12，12′-密封件

14，14′-部段，基体

16      -部段

18      -密封部件

19      -外延部

20，20′-固定环

21      -外延部

22      -槽

24      -凸部

26      -凹部

28      -凹部

30      -凹部

32      -凸部

A       -中轴线

Claims (13)

1.一种离心泵，具有至少一个叶轮（4）和至少一个密封装置，该密封装置设置在所述叶轮（4）与壳体壁之间并使所述叶轮（4）的吸入侧相对于所述叶轮（4）的压力侧密封，所述密封装置具有密封件（12），该密封件抗扭地固定在所述叶轮（4）上，其特征在于，所述密封件（12）能沿径向相对于所述叶轮（4）移动。 

2.如权利要求1所述的离心泵，其特征在于，所述密封件（12）构造为至少部分地可弯曲的。 

3.如权利要求1所述的离心泵，其特征在于，所述密封件（12）设置在所述叶轮（4）的吸入口（10）上并且具有沿轴向延伸的中空圆柱状部段（14）。 

4.如权利要求3所述的离心泵，其特征在于，所述密封装置的构造为套筒状的固定部件（16）接合到所述密封件（12）的所述中空圆柱状部段（14）中。 

5.如权利要求1所述的离心泵，其特征在于，所述密封件（12）通过固定环（20）固定在所述叶轮（4）上。 

6.如权利要求5所述的离心泵，其特征在于，所述固定环（20）构造为柔性的。 

7.如权利要求6所述的离心泵，其特征在于，所述密封件（12）的端部和吸入口（10）的端部（8）都具有向外突出的法兰状的外延部（19，21），这些外延部为了固定而共同接合到围绕这些外延部（19，21）设置的所述固定环（20）的内槽（22）中。 

8.如权利要求6或7所述的离心泵，其特征在于，所述固定环（20）以径向的缝隙将所述密封件（12）保持在所述叶轮（4）上。 

9.如权利要求1所述的离心泵，其特征在于，所述密封件（12）通过形状配合抗扭地与所述叶轮（4）连接。 

10.如权利要求9所述的离心泵，其特征在于，在所述密封件（12）的朝向吸入口（10）的一侧构造有至少一个接合件，该接合件与所述叶轮（4）上的相应接合件形成接合。 

11.如权利要求7所述的离心泵，其特征在于，在所述固定环（20）的内槽（22）中构造有至少一个径向对准的凸部（32），该凸部接合到所述吸入口（10）和/或所述密封件（12）的对应的径向凹部（28，30）中。 

12.如权利要求3所述的离心泵，其特征在于，所述密封件（12）通过力配合抗扭地与所述吸入口（10）连接。 

13.如权利要求5所述的离心泵，其特征在于，所述密封件（12）和所述固定环（20）构造为整体的组件。 

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