CN102803737B - 离心泵的密封系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于输送热流体的离心泵，其具有贴合的轴密封机构、用于轴密封机构（14）的密封腔体（13）和用于输送流体的部分流的回流管路（8）。无输送流体从密封腔体中排出，在密封腔体（13）与泵壳之间设置单独的壳体盖（9）。在密封腔体（13）与壳体盖（9）之间有一个能减少热传递的接触面（25），回流管路（8）连接在壳体盖（9）和/或泵壳（1）上。

Description

离心泵的密封系统

本发明涉及一种用于输送热流体的离心泵，其具有贴合的轴密封机构、用于轴密封机构的密封腔体和用于输送流体的部分流的回流管路。

在DE4230715A1中记载了这种离心泵，它用作输送热流体的馈送泵。从其放泄装置排出的输送流体形成输送流体的部分流。也称为放泄水的所述部分流用于冷却滑环密封件。为此，所述部分流完全地流过滑环密封件的密封室，并在这种情况下把在滑环密封件工作时产生的摩擦热量带走。然后，放泄水从密封室经由回流管路排出，回流管路将密封腔体与泵级连接起来。这种轴密封冷却方式仅能在不超过输送流体的一定的工作温度的情况下采用。

在DE19518564A1中记载了一种带有用于较高工作温度的密封系统的离心泵。在容纳滑环密封件的密封室与泵内室之间设置有贴靠在泵的旋转部分上的另一密封部件。该密封部件由高聚合的塑料构成。为了减少热量侵入，按照这种构造方式，放泄水并不流经密封室。为此，密封部件使得密封室相对于泵内室中的热的输送流体屏蔽，同时保证相对于密封室的压力平衡。放泄水经由回流管路回流至离心泵的抽吸侧。密封腔体整合到冷却回路中，冷却回路的冷却流体最初由输送流体得到。通过与密封腔体连接的单独的冷却回路，由冷却流体获得热量。为此可以使用外部的冷却系统。

本发明的目的是，提出一种多级的离心泵，其中轴密封系统被设计用于输送流体的高于160℃的温度范围，且该轴密封系统可以用于馈送泵的整个温度范围。本发明的目的还在于，省去把外部的冷却流体输送到密封室中，并提供一种成本低廉的可靠的密封系统。

根据本发明，该目的的实现方式为，无输送流体从密封腔体中排出，在密封腔体与泵壳之间设置单独的壳体盖，其中在密封腔体与壳体盖之间有一个能减少热传递的接触面，回流管路连接在壳体盖和/或泵壳上。

在壳体盖与旋转的构件之间有一个轴向间隙。旋转的构件可以是泵轴，或者是沿着泵轴移动的轴护套。轴向间隙平行于轴延伸，且环绕轴。从几何形状来看，该间隙就是一个空心柱。该间隙节制泵输送流体流入到密封室中。该间隙越窄越长，能进入到密封腔室中的放泄水就越少。

本发明优选用于多级的离心泵，其中离心泵具有用于轴向推力的放泄装置，贴合的轴密封机构布置在放泄装置之后，其中利用回流管路排出放泄水。在输送热流体时，用于放泄水的回流管路形成附加的热源，这种热源会对轴密封机构产生不利影响。根据本发明，用于放泄水的回流管路的接头远离密封腔体布置。由此可以与根据现有技术的装置相反地使得热量从回流管路并不直接排出到密封腔体上。

新的密封腔体包围贴合的密封机构。密封机构优选是滑环密封机构。由于分成了壳体盖与新的密封腔体，实现了使得密封室相对于热的泵壳热隔离。其实现方式一方面为，壳体盖与密封腔体之间的热传递得到了减小。另一方面为，作为放泄水产生的输送流体已经远离密封腔体地从泵壳排出。

在本发明的一种特别有利的设计中，密封腔体具有凸起。该凸起优选以包夹轴的梯段形式在密封腔体的内侧面上突伸出来。该梯段用作将密封腔体相对于封闭泵壳的壳体盖定中的定中机构。通过该凸起的面，使得引起热传递的接触面被减小到按照强度所必需的程度。其目的是，把接触面设计得尽可能小，以便减少热量从壳体盖传递到密封腔体中。

在本发明的另一种特别有利的实施方式中，壳体盖也具有凸起。在这里，壳体盖的凸起伸入到密封腔体中。壳体盖的凸起也是一个空心柱，它包围着轴。密封腔体推移到壳体盖凸起的外壳面上，直至密封腔体的凸起碰到壳体盖。密封腔体凸起与壳体盖凸起以传递力的方式相互贴靠，也可以相互搭叠。

若在凸起的接触面与壳体盖之间布置一个隔热的密封部件，就会附加地减小部件之间的热传递。

凸起也可以是一个独立部件，其形式为隔热的、可在密封腔体与壳体盖之间居中布置的连接部件。由此产生使得这种密封腔体与各种不同类型的泵组合的较大的组合能力。由此也可以在泵检修的范围内对旧泵进行改装，进而使其适用于另一应用领域。

按照本发明的一种特别有利的实施方式，密封腔体由内侧部分和外侧部分组成。包围贴合密封件的内侧部分由不同于外侧部分的材料构成。已表明有益的是，内侧部分是个套管，其与外侧部分以传递热且传递力的方式连接，它例如可以缩入（einschrumpfen）。也可以考虑的是，给外侧部分的内侧面设置有保护性的涂层、镀层等。在这种情况下，所述涂层或镀层形成密封腔体的内侧部分。

密封腔体的外侧部分优选具有相对于内侧部分有所改善的导热性。这样能把热量快速地向外排出。这里已表明有益的是，把密封腔体的外侧部分设计成铜制体。为此也可以采用其它导热性能良好的能经受住所产生的强度要求的材料。

密封腔体的内侧部分优选由一种特别耐受输送流体的腐蚀的材料构成。按照本发明的一种实施方式，密封腔体的内侧部分由不锈钢套构成。不锈钢套可以缩入到外侧部分例如铜制体中。不锈钢套保证了耐腐蚀性。铜制体负责把热量从密封室充分地排出到泵的外界。

在本发明的一种特别有利的实施方式中，密封腔体的凸起由密封腔体的内侧部分构成。仅仅凸起与壳体盖直接接触。由于密封腔体的内侧部分由导热性较差的材料例如不锈钢构成，故在该实施方式中，从热的壳体盖传递到要保持冷却的密封腔体上的热流得到减小。由此实现改善了密封腔体与壳体盖的热隔离。

为了使得尽可能少的热量引入到密封腔体中，也可以用一种导热性较差的材料来制造壳体盖。在此已表明特别有益的是，壳体盖由一种化学稳定的合金钢制成。钢组编号为45的钢已表明是有益的。但为此也可以采用其它化学稳定的导热性较差的材料。

为了把热量尽快地从密封腔体排出，按照本发明的一种特别有利的实施方式，密封腔体具有肋，在这些肋之间构造有轴向通道。这些通道优选设置在密封腔体的外侧部分中，且朝向密封腔体开口。通道可以在密封腔体中铣削而成，按照一种廉价的制造方式，把壳体的外侧部分制成铸造件，其带有肋和用于通道的沟槽。原则上也可以按如下方式来构造这些通道，即把肋固定在密封腔体上。为此可以把肋单独地、成组地或者以带肋体的形式按照传递热的方式固定在密封腔体上。这可以采用收缩接合、插接和其它已知的技术来实现。

为了把热量从密封腔体尽快地排出去，优选让空气流过通道。在此已表明有益的是，在旋转部件特别是泵的耦联器上布置鼓风轮，鼓风轮把气流输送经过通道。为了使得空气还流经通道的内部区域，已表明有益的是，在外面用导板将密封腔体包围。这些导板可以固定在密封腔体上。导板以外壳形式包围着密封腔体，且负责使得空气流均匀地流过各个通道的横截面。

本发明的其它特征和优点可由借助两个附图对实施例的说明和由这些附图本身得到。附图示出：

图1为离心泵的压力侧端部的半剖视图；和

图2为具有腔体盖的密封腔体的三维视图。

图1中所示为多级离心泵的局部剖视图。该离心泵包括压力室1和级室2。滚轮3安装在轴4上，且在其整体上形成转子。通过径向轴承5和轴向轴承6对该转子进行支撑。转子的轴向推力被放泄装置7承受。根据本发明，在原理上有两种不同的方案可用来引出从中流出的放泄水。按照第一种方案，用于放泄水的回流管路8在压力室1中伸展。按照第二种方案，回流管路8在封闭压力室1的壳体盖9中伸展。壳体盖9密封地与压力室1连接。

在壳体盖9与轴护套10之间形成一个轴向间隙11。轴向间隙11用作位于泵壳中的输送流体的节流件，并防止大量输送流体流入到密封腔体13的腔室12中。

在密封腔体13内部设置有滑环密封件14。滑环密封件属于一种贴合密封件。滑环密封件14由两个耐磨损的环构成。滑环15套在轴4或轴护套10上，而滑环16则紧紧地贴靠在密封腔体13上。利用弹簧17把滑环15和滑环16相互压紧。

密封腔体13由内侧部分18和外侧部分19构成，该内侧部分包围着滑环密封件14。外侧部分19是一个铜制体。内侧部分18是缩入到外侧部分19中的不锈钢套。不锈钢套18用来保证耐腐蚀，而铜制体19主要用于散热。

在使得泵与传动机构连接的耦联器20上安装有鼓风轮21，它把空气吹到密封腔体13上。空气流经位于外侧部分的肋之间的通道，把热量从密封腔体13排出。为了便于引导空气，密封腔体13的外侧部分19被导板22包围。

由立体图2可看到位于密封腔体13的外侧部分19中的轴向通道23。这些通道23朝向密封腔体13的外壳面开口。鼓风轮21把空气吹过通道23。参见图1，这里为明了起见未示出的导板27略短于通道23的长度。该导板位于梯段27上，并改善了通道23中的空气引导。通道在梯段27上的导板与壳体盖9之间开口，且用作冷却的气流的出口。导板22负责使得空气强制地流过通道23的内部区域。

密封腔体13具有凸起24，该凸起由密封腔体13的内侧部分18构成。凸起24的竖向环绕面25用作密封腔体13与壳体盖9的接触面。为了使得密封腔体13相对于泵壳、轴4和压力盖9定中，在本例中将内侧部分18的凸起24推移到壳体盖9的直径较小的凸起26上。利用连接机构28将密封腔体13与压力盖9保持在一起。

壳体盖9的凸起26伸入到密封腔体13中。

Claims (19)

1.一种用于输送热流体的离心泵，具有设置在轴伸展区域中的贴合的轴密封机构（14）、用于轴密封机构的密封腔体和用于输送流体的部分流的回流管路（8），

其特征在于：

无输送流体从密封腔体（13）中排出；在密封腔体（13）与泵壳之间设置单独的壳体盖（9），其中在密封腔体（13）与壳体盖（9）之间有一个能减少热传递的接触面（25）；回流管路（8）连接在壳体盖（9）和/或泵壳（1）上。

2.如权利要求1所述的离心泵，其特征在于：在静止的壳体盖（9）与旋转的构件（10）之间的间隙（11）节制输送流体流入到密封腔体（13）中。

3.如权利要求1所述的离心泵，其特征在于：离心泵具有用于轴向推力的放泄装置（7），贴合的轴密封机构（14）布置在放泄装置（7）之后，其中利用回流管路（8）排出放泄水。

4.如权利要求1所述的离心泵，其特征在于：密封腔体（13）具有第一凸起（24），其中该第一凸起（24）的面（25）形成壳体盖（9）上的接触面。

5.如权利要求1所述的离心泵，其特征在于：壳体盖（9）具有第二凸起（26），其中第二凸起（26）伸入到密封腔体（13）中。

6.如权利要求1、4或5所述的离心泵，其特征在于：在壳体盖（9）与密封腔体（13）之间设置有隔绝的密封部件。

7.如权利要求5所述的离心泵，其特征在于：第二凸起（26）以隔热的、可在密封腔体与壳体盖之间居中布置的连接部件的形式被设置成独立部件。

8.如权利要求4所述的离心泵，其特征在于：密封腔体（13）由内侧部分（18）和外侧部分（19）组成，其中内侧部分（18）由不同于外侧部分（19）的材料构成。

9.如权利要求8所述的离心泵，其特征在于：外侧部分（19）具有相比于内侧部分（18）有所改善的导热性。

10.如权利要求8所述的离心泵，其特征在于：内侧部分（18）由相比于外侧部分（19）更耐受腐蚀的材料制成。

11.如权利要求8所述的离心泵，其特征在于：第一凸起（24）由内侧部分（18）构成。

12.如权利要求1所述的离心泵，其特征在于：壳体盖（9）由化学稳定的合金钢制成。

13.如权利要求8所述的离心泵，其特征在于：密封腔体（13）具有轴向通道（23）。

14.如权利要求13所述的离心泵，其特征在于：密封腔体（13）的外侧部分（19）具有轴向通道（23）。

15.如权利要求13所述的离心泵，其特征在于：通道（23）朝向密封腔体（13）的外壳面开口。

16.如权利要求1所述的离心泵，其特征在于：在旋转部件上布置鼓风轮（21），鼓风轮把空气吹到密封腔体（13）上。

17.如权利要求1所述的离心泵，其特征在于：密封腔体（13）被导板（22）包围。

18.如权利要求6所述的离心泵，其特征在于：所述隔绝的密封部件设置在第二凸起（26）上。

19.如权利要求16所述的离心泵，其特征在于：所述旋转部件是耦联器（20）。