CN104350285A - 用于保护密封组件的湍流部件、系统和流体处理装置 - Google Patents

Abstract

为用于流体处理装置中的环状密封腔的湍流部件提供了各种系统和设备。在一个示例中，湍流部件包括内部面，其定位成与在环状密封腔中的密封组件合作以限定内部通道。湍流部件还包括外部面，其定位成与壳体合作以限定在环状密封腔中的外部通道。湍流部件还包括在内部面和外部面之间延伸的前部面，以及与前部面间隔开且在内部面和外部面之间延伸的后部面。湍流部件构造成扰乱在环状密封腔内的流体流，且抑制邻近密封组件的气穴的形成。

Description

用于保护密封组件的湍流部件、系统和流体处理装置

技术领域

在本文中公开的本主题的实施例涉及流体处理装置。其它的实施例涉及用于流体处理装置的湍流部件和密封保护系统。

背景技术

诸如离心泵的流体处理装置可用于各种应用，以使流体移动通过系统。离心泵包括旋转叶轮，其沿着其旋转轴接收流体流，且沿径向朝外使流体加速或将流体推动通过出口。在特定离心泵中，在承载叶轮的旋转轴穿过固定壳体所处的位置使用机械密封件。在一些示例中，机械密封件可定位在由叶轮、固定壳体的一部分以及压盖板限定的密封腔中。

在正常运行中，通过离心泵移动的流体的一部分将流入密封腔且接触机械密封件。这种流体可因此对机械密封件提供润滑和冷却。然而，在一些情形中，通过在密封腔中的叶轮所生成的离心力可将流体拉离机械密封件，以及一个或多个气穴可邻近机械密封件而形成。这种气穴的形成可增加机械密封构件的局部摩擦和温度，因此导致这种构件的加速磨损以及相应地降低密封件的使用寿命。这种增加的热还可影响泵的其它区，诸如例如，导致弹性O型环中的压缩形变，从而引起在邻近区域中的泄漏和失效。

发明内容

在一个实施例中，提供一种用于流体处理装置中的环状密封腔的湍流部件。湍流部件包括内部面，其定位成与在环状密封腔中的密封组件合作，以限定在内部面和密封组件之间的内部通道。湍流部件包括外部面，其定位成与壳体合作，以限定在环状密封腔中的外部通道。湍流部件还包括在内部面和外部面之间延伸的前部面，以及与前部面间隔开且在内部面和外部面之间延伸的后部面。

在一个实施例中，湍流部件扰乱在环状密封腔内的流体流，以抑制邻近密封组件的气穴的形成。湍流部件可以可移除地联接到压盖板，因此使得能够方便地移除和/或调整湍流部件的位置。在一些示例中，湍流部件的内部通道可具有内部通道可变深度，且湍流部件的外部通道可具有外部通道可变深度。以这种方式，可产生改进的流扰乱活动。在其它示例中，两个或更多个湍流部件可设置在环状密封腔中。有利地，提供两个或更多个湍流部件可为特定密封组件实现期望流扰乱特性。

应当理解，提供上述简要描述来以简化形式介绍在详细描述中进一步描述的一组概念。其不意图标识所要求保护的主题的关键或本质特征，所要求保护的主题的范围仅由所附权利要求书限定。此外，所要求保护的主题不受限于解决在上文中或在本公开的任意部分说明的任意缺点。

附图说明

从阅读参考附图的非限制实施例的以下描述，本发明将更好地理解，其中，在下文中：

图1示出有轨车辆的实施例的示意图，该有轨车辆带有根据本发明的实施例的流体处理装置和密封保护系统以及关联的湍流部件。

图2示出根据本发明的实施例的离心泵的实施例的大致按照比例的剖视图，其包括密封保护系统以及关联的湍流部件。

图3示出图2的离心泵的一部分的大致按比例的透视图，其示出安装在压盖板上的湍流部件的实施例。

图4示出图2的离心泵的一部分的大致按照比例的详细剖视图，其示出位于环状密封腔内的湍流部件的实施例。

图5示出图4的湍流部件沿图4的线5-5截取的截面视图。

图6示出图5中所示的湍流部件的侧视图。

图7示出实施例的部分剖视图，其示出位于密封组件的相对的侧的两个湍流部件。

图8示出安装在流体处理装置的压盖板上的湍流部件的实施例的大致按照比例的透视图。

图9示出安装在流体处理装置的压盖板上的两个湍流部件的实施例的大致按照比例的透视图。

图10示出安装在流体处理装置的压盖板上的三个湍流部件的实施例的大致按照比例的透视图。

图11示出安装在流体处理装置的压盖板上的四个湍流部件的实施例的大致按照比例的透视图。

图12示出安装在流体处理装置的压盖板上的四对湍流部件的实施例的大致按照比例的透视图。

图13示出安装在流体处理装置的压盖板上的两个湍流部件的实施例的大致按照比例的透视图。

图14示出安装在流体处理装置的压盖板上的四个湍流部件的实施例的大致按照比例的透视图。

图15示出安装在流体处理装置的压盖板上的两个湍流部件的实施例的大致按照比例的透视图。

图16示出安装在流体处理装置的压盖板上的八个湍流部件的实施例的大致按照比例的透视图。

具体实施方式

以下描述涉及密封保护系统的各种实施例，其用于在流体处理装置中的密封组件，密封保护系统包括位于环状密封腔中的一个或多个湍流部件。在一些实施例中，密封保护系统和湍流部件构造成用于在车辆(诸如有轨车辆)中的内燃发动机的发动机冷却系统中的水泵。在其它实施例中，密封保护系统和湍流部件可构造成用于其它流体处理装置和用于与其它发动机和/或车辆一起使用。

图1示出示例有轨车辆的示意图，其中，可使用密封保护系统和湍流部件。图2示出根据本发明的实施例的离心泵的实施例的剖视图，其包括密封保护系统和关联的湍流部件。图3示出图2的离心泵的一部分的透视图，其中，湍流部件的实施例安装在泵的压盖板上。

图4示出图2的离心泵的一部分的大致按照比例的详细剖视图，其示出位于环状密封腔内的湍流部件的实施例。图5示出图4的湍流部件沿图4的线5-5截取的截面视图。图6示出图5中所示的湍流部件的侧视图。图7示出另一实施例的部分剖视图，其示出位于密封组件的相对的侧的两个湍流部件。图8–16示出安装在流体处理装置的压盖板上的一个或多个湍流部件的其它实施例的透视图。

将理解，在本文中所描述的方法可在可用于多种应用中的多种流体处理装置类型中采用。在一些示例中，在本文中所描述的方法可用于离心泵中，离心泵可用于多种发动机类型的冷却系统中，以及与多种发动机驱动的系统一起使用。这些发动机系统中的一些可为固定的，而其它可在半移动或移动平台上。在一些示例中，半移动平台可在运行时期之间重新定位，诸如安装在平板式拖车上。在其它示例中，移动平台可包括自推进交通工具。这种交通工具可包括例如采矿装备、水上船只、路上运输车辆、非公路车辆(OHV)以及有轨车辆。为了清楚地说明，提供机车作为示例移动平台，其支承结合了本发明的实施例的系统。

在本文中所述的方法的进一步讨论之前，公开了平台的示例，其中，密封保护系统和湍流部件可构造成用于在车辆，诸如有轨车辆中的发动机。图1示出车辆系统100(例如，机车系统)的实施例的框图，其在本文中描述为有轨车辆108，构造成经由多个轮110在轨道102上运行。如图所述，有轨车辆108包括发动机104，诸如内燃发动机。在其它非限制实施例中，发动机104可为诸如在功率设施应用中的固定式发动机，或者在如上所述水上船只或其它非公路车辆推进系统上的发动机。

车辆系统100包括发动机冷却系统150。发动机冷却系统150包括槽158，其可保持冷却剂，诸如水。泵166(诸如离心泵)使冷却剂循环通过发动机104以吸收发动机废热，且将经加热的冷却剂分布到换热器，诸如散热器154。在一个示例中，泵166连到发动机104的曲轴106上和通过发动机104的曲轴106驱动。在该示例中，泵166可为根据曲轴106的旋转速度在不同的速度运行的可变速度泵。

风扇162可联接到散热器154，以便当发动机104运行以及车辆108缓慢地移动或停止时，维持通过散热器的气流。在一些示例中，风扇速度可通过控制器(未示出)控制。通过散热器152冷却的冷却剂进入槽158。冷却剂可然后通过泵166泵回到发动机104或到车辆系统的另一构件，诸如排气再循环(EGR)冷却器138。

如在图1中所示，发动机104可从进入通道112接收进入空气用于燃烧。进入通道112从空气过滤器(未示出)接收周围空气，空气过滤器过滤来自有轨车辆108外部的空气。从发动机104中的燃烧所得的排气可供应到排气通道116。排气流动通过排气通道116且从有轨车辆108的排气烟囱(未示出)出来。排气的一部分还可流动通过EGR通道134且进入EGR冷却器138，在那里，其被冷却且返回进入通道112。

车辆系统100还可包括涡轮增压器120，其配置在进入通道112与排气通道116之间。涡轮增压器120增加吸入进入通道112的周围空气的空气充入，以便在燃烧期间提供更大的充入密度，以增加功率输出和/或发动机运行效率。涡轮增压器120可包括压缩机(未示出)，其至少部分通过涡轮(未示出)驱动。

在一个示例中，发动机104是柴油发动机，其通过压缩点火燃烧空气与柴油燃料。在其它非限制实施例中，发动机104可通过压缩点火(和/或火花点火)燃烧燃料，燃料包括汽油、煤油、生物柴油或具有类似密度的其它石油馏出物。

有轨车辆108还可包括控制器(未示出)以控制与发动机104相关的各种构件。在一个示例中，控制器包括计算机控制系统。控制器还可包括计算机可读存储介质，其包括代码用于实现有轨车辆运行的车载监视和控制。在监管发动机104的控制和管理的同时，控制器可构造成从多种发动机传感器接收信号，以便确定运行参数和运行状况，且相应地调整各种发动机促动器以控制有轨车辆108的运行。例如，控制器148可从各种发动机传感器接收信号，包括但是不限于，发动机速度、发动机载荷、冷却剂温度、推进压力、排气压力、周围压力、排气温度等。相应地，控制器可通过发送命令到各种构件，诸如散热器154、泵166、牵引马达、交流发电机、汽缸阀、节流阀等来控制发动机104。

返回图2，提供根据本发明的实施例的离心泵204的剖视图，其包括密封组件206和密封保护系统208以及关联的湍流部件212。图2是大致按照比例的。如在图2中所示，流体大体沿轴向方向沿中心轴线220进入泵204的入口216。轴224可旋转地布置在入口的下游，且平行于中心轴线220以及与中心轴线220同轴。可旋转部件，诸如叶轮228，联接到轴224以及可旋转地布置在泵204的壳体232内。如在下文中更详细地描述，壳体232包括环状密封部分234，其与密封组件206和密封保护系统208成大体包围关系。

如在图2中所示，轴224包括被驱动端236，其联接到齿轮240。在一个示例中，齿轮240通过发动机的曲轴驱动，诸如上文参考图1所述的发动机104的曲轴106。将理解，齿轮240可以以任意适当方式驱动，诸如经由带、带功率装置等。轴224的驱动端244位于与被驱动端236相对处。轴224的驱动端244延伸通过压盖板248且通过密封组件206，且联接到叶轮228以旋转叶轮。

如在下文中更详细描述地，密封保护系统208包括压盖板248，压盖板248与轴224成包围关系。密封组件206包括第一端，其邻近压盖板248且也与轴224成包围关系。密封组件206还包括第二端，其与第一端相对且邻近叶轮228的内部面246。压盖板248、叶轮228的内部面246、密封组件206以及壳体232的环状密封部分234合作以形成环状密封腔252。

当齿轮240被驱动时，轴224以及叶轮228旋转。沿着中心轴线200进入入口216的流体通过旋转叶轮228沿径向朝外移动通过在流体方面联接到入口216的出口256。如由箭头260所指示地，通过叶轮228移动的流体的一部分将在叶轮后方且沿着其内部面246流动进入环状密封腔252。在一些运行状况下，流体流260可基本填充环状密封腔252。在其它运行状况下，流体流260可仅部分填充环状密封腔252。如上文所说地，在环状密封腔252中的这种流体可接触密封组件206以及对密封组件构件提供润滑和冷却。

在环状密封腔252内的流体还可经受通过叶轮228生成的离心力。这种力可倾向于将流体拉离密封组件206，这可导致邻近密封组件206的一个或多个气穴的形成。如上文所说，这种气穴可增加密封组件206的构件的局部摩擦和温度，因此导致这种构件加速磨损以及潜在地降低密封组件206的使用寿命。

为了解决上述问题，以及通过现在参考图3-6，在一个示例中，密封保护系统208包括湍流部件212，其定位在环状密封腔252内。图3示出安装在压盖板248上的在图2中所示的湍流部件212的大致按照比例的透视图。为了容易说明，将理解图3示出轴224，其中叶轮228已移除。在一个示例中，在泵204的运行期间，叶轮228可沿动作箭头R的方向旋转，其相应地产生环状密封腔252内沿动作箭头R的方向的流体流方向。还参考图4，湍流部件212在密封组件206和壳体232的环状密封部分234之间安装在压盖板248上。因此，且如在下文中更详细地描述地，可在所述系统和设备的一些实施例的实践中实现的优势是湍流部件扰乱环状密封腔252内的流体流，以抑制邻近密封组件206的气穴的形成。

密封组件206包括邻近压盖板248的第一端402和邻近叶轮228的相对的第二端404。如在图4中所示，在一个示例中，密封组件206可包括套筒406，其定位成与轴224成包围关系。弹性套筒O型环408可固持在套筒406中的环状O型环定位槽中。匹配环410围绕套筒406且定位在套筒和压盖板248的沿轴向延伸的表面414之间。弹性匹配环O型环418可固持在匹配环410中的环状匹配环O型环定位槽422中。

继续参考图4，环状密封部件426邻接匹配环410且通过支承部件430接收。环状密封部件426可经由支承部件430通过弹性部件434，诸如弹簧来推靠在匹配环410的匹配面428上。固持器部件438捕获在套筒406的远端，且包括轴向延伸面442，其将弹性部件434的一部分固持在轴向延伸面和套筒406之间。固持器部件438还包括外部面446，其从套筒406的远端沿径向延伸且限定密封组件206的工作高度450。在一个示例中，密封组件206的工作高度450可为在匹配环410的匹配面428与固持器部件438的外部面446之间的轴向距离。如在下文中更详细描述地，在一个示例中，湍流部件212可从压盖板248沿轴向延伸到小于密封组件206的工作高度450的距离。

现在参考图5和6，图5示出图4的湍流部件212沿图4的线5-5截取的截面视图。图6示出图5中所示的湍流部件的侧视图。在本示例中，湍流部件212可包括块体，其具有顶部表面502和相对的平行的底部表面506。内部面510可在顶部表面502和底部表面506之间延伸且可具有拱形轮廓。在一个示例中，内部面510的拱形轮廓可具有大约4.29 cm的曲率半径A。在其它示例中，内部面510可根据相应的密封组件、叶轮以及流体处理装置的其它构件的构型和尺寸而具有不同的曲率半径。还参考图3，内部面510可与在环状密封腔252中的密封组件206合作，以限定在内部面与密封组件之间的内部通道514。如在图3中最佳示出地，在该示例中，内部通道514可具有拱形轮廓，其大致对应于湍流部件212的内部面510的拱形轮廓。

湍流部件212包括与内部面510间隔开的外部面518，且也具有拱形轮廓。在一个示例中，外部面518的拱形轮廓可具有大约9.37cm的曲率半径A。在其它示例中，外部面518可根据相应的密封组件、叶轮以及流体处理装置的其它构件的构型和尺寸而具有不同的曲率半径。前部面520在内部面510与外部面518之间延伸。后部面526与前部面520间隔开，且还在内部面510与外部面518之间延伸。内部面510、外部面518、前部面520与后部面526各自在顶部表面502与底部表面506之间延伸以限定湍流部件212的厚度D。在一个示例中，厚度D可为大约3.0 cm。在其它示例中，湍流部件212可根据相应的密封组件、叶轮以及流体处理装置的其它构件的构型和尺寸而具有不同的厚度D。

再次参考图3，在一个示例中，外部面518可与壳体232的环状密封部分234合作，以限定在环状密封腔252中在外部面与壳体的环状密封部分之间的外部通道530。如在图3中最佳示出地，在该示例中，外部通道530可具有拱形轮廓，其大致对应于湍流部件212的外部面518的拱形轮廓。

在该示例中，在环状密封腔252内沿动作箭头R的方向流动的流体的一部分将接触湍流部件212的前部面520。流体的其它部分将围绕湍流部件212引导通过内部通道514和外部通道530，且经过湍流部件的顶部表面502。有利地，利用该构型，湍流部件212可扰乱环状密封腔252内的流体流，以抑制邻近密封组件206的气穴的形成，同时还使得流体流的一部分能够连续流动通过内部通道514且接触密封组件。由外部通道530提供的流动路径还可防止在邻近前部面520的区域中的过分的压力积累。

再次参考图5，湍流部件212的顶部表面502可限定由内部面510、外部面518、前部面520和后部面526所包围的第一区域。对应于环状密封腔252的第二区域可限定为环状区域，其由关于曲率半径A通过360度的环状密封腔扫掠湍流部件212的前部面520以产生环形区域而产生。在一些示例中，由湍流部件212的顶部表面502限定的第一区域可不大于对应于环状密封腔252的第二环形区域的一定百分比。在更多的具体示例中，该百分比可在大约5.0%和20%之间，且在其它示例中在大约10%和15%之间，以及在一个示例中为大约12.5%。以这种方式，在一些实施例的实践中可实现的优势是流体在环状密封腔252内和邻近密封组件206的充分循环可被维持，同时还提供流扰乱以抑制邻近密封组件206的一个或多个气穴的形成。

在其它非限制实施例中，湍流部件212可以可移除地联接到压盖板248。参考图3-5，在一个示例中，湍流部件212可包括第一孔口534，且压盖板248可包括第二孔口538。紧固件542可延伸通过第一孔口534和第二孔口538，以将湍流部件212可移除地联接到压盖板248。湍流部件212还可包括第三孔口546，且压盖板248可包括第四孔口(未示出)。第二紧固件554可延伸通过第三孔口546和第四孔口，以进一步将湍流部件212可移除地联接到压盖板248。

在一些示例中，第一孔口534和第二孔口546可位于共同曲率半径E上。在更具体的非限制示例中，曲率半径E可为大约8.26 cm。以及第一孔口534和第二孔口546可沿着曲率半径E彼此间隔开大约22.5度的角度F。在该示例中，第一孔口534的中心可与前部面520沿着曲率半径E间隔开大约10.0度的角度G。类似地，第二孔口546的中心可沿着曲率半径E与后部面526间隔开大约10.0度的角度G。关于该非限制示例中，可实现的优势是湍流部件212的改进的可制造性。

有利地，通过将湍流部件212可移除地联接到压盖板248，湍流部件可便利地从压盖板移除，以进行修理或维护。另外，在其它非限制实施例中，湍流部件212可移除且利用具有例如不同的构型的另一湍流部件替换。还将理解，在更多其它非限制实施例中，湍流部件212可焊接或以其它方式非可移除地联接到压盖板248，或安装到后续安装到压盖板上的单独的安装板。在更多其它非限制实施例中，还可利用焊接到压盖板248的薄板或焊接到后续螺栓连接到压盖板上的单独的安装板上的隔板。

现在继续的是一个或多个湍流部件的其它非限制实施例的描述，其可结合上文中描述且在图1-6中示出的密封保护系统204和离心泵204实施。一个或多个湍流部件示出为安装在压盖板上，诸如压盖板248，其中，密封保护系统208和离心泵204的其它构件为清楚起见没有示出。如上文中所示，一个或多个湍流部件可以可移除地联接到压盖板，焊接或以其它方式非可移除地联接到压盖板，或安装到后续安装到压盖板上的单独的安装板上。

现在参考图7，在一个非限制的实施例中，第一湍流部件702和第二湍流部件706可设置在轴224的相对的侧。在一个示例中，第一湍流部件702和第二湍流部件706两者可具有如上所述的湍流部件212的形式和尺寸。在其它示例中，第一湍流部件702和第二湍流部件706中的一个或两个可具有不同于湍流部件212的形式和/或尺寸。

如在图7中所示，第一湍流部件702可限定第一内部通道710，其具有关于轴224的中心轴线220的第一内径714(如在图2中所示)。第一内部通道710还可具有关于中心轴线220的第一外径718。在一个示例中，第二湍流部件706可限定第二内部通道722，其具有关于轴224的中心轴线220的第二内径726，其中第二内径大致等于第一内径714。第二内部通道722还可具有关于中心轴线220的第二外径730，其中第二外径大致等于第一外径。有利地，在一些示例中，在压盖板248上的第一湍流部件702和第二湍流部件706的该构型可在环状密封腔252内产生增强的流扰乱，以对邻近密封组件206的气穴的形成提供改进的预防。

图8示出另一非限制实施例，其包括湍流部件，湍流部件包括伸长的大致矩形块体802。块体802的内部面806与压盖板248的内部边缘810间隔开，以限定在内部面和密封组件206(未示出)之间的内部通道814。内部面806可定向在大致垂直于压盖板248的上部面250的平面中。线812示出为沿轴向延伸通过压盖板248的中心，且大致垂直于压盖板的上侧表面250。内部面806的平面还可大致垂直于从线812沿径向延伸的线808。

块体802的外部面818与压盖板248的外部边缘822间隔开，以限定在外部面和壳体232(未示出)的环状密封部分234之间的外部通道826。类似内部面806，外部面818可定向在大致垂直于压盖板248的上部面250的平面中。外部面818的平面还可大致垂直于线808。有利地，在压盖板248上的湍流部件802的该构型可提供在环状密封腔252内的流扰乱，以提供对邻近密封组件206的气穴的形成的预防。

图9示出另一非限制实施例，其包括位于压盖板248的相对的侧的第一湍流部件902和第二湍流部件906。第一湍流部件902和第二湍流部件906中的每一个具有类似于图8中所示的伸长的大致矩形块体802的构造和几何形状。第一湍流部件902包括内部面910，其与压盖板248的内部边缘914间隔开，以限定在内部面和密封组件206(未示出)之间的内部通道918。第一湍流部件902的外部面922与压盖板248的外部边缘926间隔开，以限定在外部面和壳体232(未示出)的环状密封部分234之间的外部通道930。

类似地，第二湍流部件906的内部面934与压盖板248的内部边缘938间隔开，以限定在内部面和密封组件206之间的内部通道942。第二湍流部件902的外部面946与压盖板248的外部边缘950间隔开，以限定在外部面和壳体232的环状密封部分234之间的外部通道954。在一个示例中，两个内部面910和934可定向在大致垂直于压盖板248的上部面250的平面中。线962示出为沿轴向延伸通过压盖板248的中心，且大致垂直于压盖板的上侧表面250。两个内部面910和934的平面还可分别大致垂直于线908和958，线908和958从线962沿径向延伸。

类似于内部面910和934，两个外部面922和946可定向在大致垂直于压盖板248的上部面250的平面中。两个外部面922和946的平面还可分别大致垂直于线908和958。有利地，在压盖板248上的第一湍流部件902和第二湍流部件906的该构型可在环状密封腔252内提供流扰乱，这防止邻近密封组件206的气穴的形成。另外，通过将第一湍流部件902和第二湍流部件906定位在压盖板的相对的侧，该构型可在邻近相对的侧的区域内产生大致对称的湍流。有利地，这种对称的湍流可平衡通过循环流体施加在旋转叶轮228上的对应载荷。

图10示出另一非限制实施例，其包括第一湍流部件1002、第二湍流部件1006和第三湍流部件1010。在一个示例中，第一湍流部件1002、第二湍流部件1006和第三湍流部件1010可围绕压盖板248的圆周相等地间隔开。备选地表述，第一湍流部件1002、第二湍流部件1006和第三湍流部件1010可围绕压盖板248的圆周彼此间隔开大约120度的增量。第一湍流部件1002、第二湍流部件1006和第三湍流部件1010中的每一个还可具有类似于在图8中所示的伸长的大致矩形块体802的构造和几何构型。

在一个示例中，第一湍流部件1002、第二湍流部件1006和第三湍流部件1010中的每一个可以类似于图8中所示的矩形块体802的方式定向在压盖板248的上部面250上。更特别地，第一湍流部件1002、第二湍流部件1006和第三湍流部件1010中的每一个可分别包括内部面1014、1018和1022，它们分别与压盖板248的对应内部边缘1026、1030和1034间隔开，以在内部面和密封组件206之间分别限定内部通道1038、1042和1046。类似地，第一湍流部件1002、第二湍流部件1006和第三湍流部件1010中的每一个可分别包括外部面1050、1054和1058，它们分别与压盖板248的对应外部边缘1062、1066和1070间隔开，以在外部面和壳体232的环状密封部分234之间分别限定外部通道1074、1078和1082。

在一个示例中，三个内部面1014、和1022可定向在大致垂直于压盖板248的上部面250的平面中。线1090示出为沿轴向延伸通过压盖板248的中心，且大致垂直于压盖板的上侧表面250。三个内部面1014、1018和1022的平面还可分别大致垂直于线1084、1086和1088，线1084、1086和1088从线1090沿径向延伸。

类似于内部面1014、1018和1022，三个外部面1050、1054和1058可定向在大致垂直于压盖板248的上部面250的平面中。三个外部面1050、1054和1058的平面还可分别大致垂直于线1084、1086和1088，线1084、1086和1088从线1090沿径向延伸。有利地，在压盖板248上的第一湍流部件1002、第二湍流部件1006和第三湍流部件1010的该构型可在环状密封腔252内提供流扰乱，这防止邻近密封组件206的气穴的形成。另外，通过围绕压盖板248的圆周相等地间隔开第一湍流部件1002、第二湍流部件1006和第三湍流部件1010，该构型可产生围绕压盖板的大致对称的湍流。有利地，这种对称的湍流可平衡通过循环流体施加在旋转叶轮228上的对应载荷。

图11示出另一非限制实施例，其包括第一湍流部件1102、第二湍流部件1106、第三湍流部件1110和第四湍流部件1114。在一个示例中，第一湍流部件1102、第二湍流部件1106、第三湍流部件1110和第四湍流部件1114可围绕压盖板248的圆周相等地间隔开。备选地表述，第一湍流部件1102、第二湍流部件1106、第三湍流部件和第四湍流部件1114可围绕压盖板248的圆周彼此间隔开大约90度增量。第一湍流部件1102、第二湍流部件1106、第三湍流部件1110和第四湍流部件1114中的每一个还可具有类似于在图8中示出的伸长的大致矩形块体802的构造和几何形状。

在一个示例中，第一湍流部件1102、第二湍流部件1106、第三湍流部件1110和第四湍流部件1114中的每一个可以类似于图8中所示的矩形块体802的方式定向在压盖板248的上部面250上。更特别地，第一湍流部件1102、第二湍流部件1106、第三湍流部件1110和第四湍流部件1114中的每一个可分别包括内部面1118、1120、1122和1124，它们分别与压盖板248的对应内部边缘1126、1128、1130和1132间隔开，以限定分别在内部面和密封组件206之间的内部通道1142、1144、1146和1148。类似地，第一湍流部件1102、第二湍流部件1106、第三湍流部件1110和第四湍流部件1114中的每一个可分别包括压盖板248的外部面1150、1152、1154和1156，以限定分别在外部面和壳体232的环状密封部分234之间的外部通道1166、1168、1170、1172。

在一个示例中，四个内部面1118、1120、1122和1124可定向在大致垂直于压盖板248的上部面250的平面中。线1186示出为沿轴向延伸通过压盖板248的中心，且大致垂直于压盖板的上侧表面250。四个内部面1118、1120、1122和1124的平面还可分别大致垂直于线1176、1178、1180和1182，线1176、1178、1180和1182从线1186沿径向延伸。

类似于内部面1118、1120、1122和1124，四个外部面1150、1152、1154和1156可定向在大致垂直于压盖板248的上部面250的平面中。四个外部面1150、1152、1154和1156的平面还可分别大致垂直于线1176、1178、1180和1182。有利地，在压盖板248上的第一湍流部件1102、第二湍流部件1106，第三湍流部件1110和第四湍流部件1114的该构型可在环状密封腔252内提供流扰乱，其防止邻近密封组件206的气穴的形成。另外，通过围绕压盖板248的圆周相等地间隔开第一湍流部件1102、第二湍流部件1106、第三湍流部件1110和第四湍流部件1114，该构型可产生围绕压盖板的大致对称的湍流。有利地，这种对称的湍流可平衡通过循环流体施加在旋转叶轮228上的对应载荷。

图12示出包括四对湍流部件的另一非限制实施例。在一个示例中，第一对湍流部件包括第一湍流部件1202和第二湍流部件1204，其大致平行于彼此配置以限定在其间的间隙1206。第一湍流部件1202可与位于压盖板248的相对的侧的第三湍流部件1208沿径向对准。第二湍流部件1204可与位于压盖板248的相对的侧的第四湍流部件1210沿径向对准。第三湍流部件1208和第四湍流部件1210包括第二对湍流部件，且大致平行于彼此配置以限定在其间的间隙1212。

类似地，第三对湍流部件包括第五湍流部件1216和第六湍流部件1218，其大致平行于彼此配置以限定在其间的间隙1220。第五湍流部件1216可与位于压盖板248的相对的侧的第七湍流部件1222沿径向对准。第六湍流部件1218可与位于压盖板248的相对的侧的第八湍流部件1224沿径向对准。第七湍流部件1222和第八湍流部件1224包括第四对湍流部件，且大致平行于彼此配置以限定在其间的间隙1226。第一湍流部件1202、第二湍流部件1204、第三湍流部件1208、第四湍流部件1210、第五湍流部件1216、第六湍流部件1218、第七湍流部件1222和第八湍流部件1224中的每一个还可具有类似于图8中示出的伸长的大致矩形块体802的构造和几何形状。有利地，在压盖板248上的四对湍流部件的该构型可提供在环状密封腔252内的流扰乱，其防止邻近密封组件206的气穴的形成。另外，对于从更大量的流扰乱中受益的应用和构型，在每对湍流部件之间的间隙可在环状密封腔252中提供增强的湍流。

图13示出另一非限制实施例，其包括在图9中示出以及在上文中描述的第一湍流部件902和第二湍流部件906。在该实施例中，第一湍流部件902和第二湍流部件906关于压盖板248的中心成角度。在一个示例中，第二湍流部件906的内部面934定向在关于从线962沿径向延伸的线958形成倾斜角度1304的平面中。在该示例中，线958与第二湍流部件906的右边缘970相交。角度1304的范围可在大约91度和179度之间，且更具体地在大约100度和169度之间，且甚至更具体地在大约110和159度之间，且甚至更具体地为大约135度。另外，关于该非限制实施例，在泵204的运行期间，叶轮228可沿动作箭头R的逆时针方向R'旋转，这相应地产生在环状密封腔252内沿逆时针方向R'的流体流方向。有利地，第一湍流部件902和第二湍流部件906的成角度构型将流体流朝密封组件206引导，以因此抑制邻近密封组件的气穴的形成。

继续参考图13，内部面934可限定在内部面与密封组件206之间的可变深度内部通道942'。以类似方式，第一湍流部件902的内部面910可限定在内部面910与密封组件206之间的可变深度通道918'。还将理解外部通道930'与954'可具有关于邻近每一个外部通道的压盖板248的外部圆周的可变深度。另外，外部通道930'和954'可具有分别大于对应的内部通道918'和942'的可变深度的可变深度。有利地，在压盖板248上的第一湍流部件902和第二湍流部件906的该构型可产生在环状密封腔252内的流扰乱，对于密封组件和对应流体处理装置的特定应用和构型，这提供对邻近密封组件206的气穴的形成的改进的预防。

图14示出另一非限制实施例，其包括第一湍流部件1402、第二湍流部件1406、第三湍流部件1410和第四湍流部件1414。在一个示例中，第一湍流部件1402、第二湍流部件1406、第三湍流部件1410和第四湍流部件1414可围绕压盖板248的圆周相等地间隔开。备选地表述，第一湍流部件1402、第二湍流部件1406、第三湍流部件1410和第四湍流部件1414可围绕压盖板248的圆周彼此间隔开大约90度增量。

第一湍流部件1402、第二湍流部件1406、第三湍流部件1410和第四湍流部件1414的每一个可具有带矩形截面的拱形延伸形状。如在图14中所示的一个示例中，第一湍流部件1402和第三湍流部件1410位于压盖板248的相对的侧，且具有关于压盖板的上部面250沿相对方向定向的弯曲。备选地表述，第一湍流部件1402可具有凸面形状，其中，前缘沿逆时针方向围绕压盖板248定向，而第三湍流部件1410可具有凸面形状，其中前缘沿顺时针方向围绕压盖板定向。以类似方式，第二湍流部件1406可具有凸面形状，其中，前缘沿顺时针方向围绕压盖板248定向，而第四湍流部件1414可具有凸面形状，其中前缘沿逆时针方向围绕压盖板定向。

在一个示例中，第一湍流部件1402、第二湍流部件1406、第三湍流部件1410和第四湍流部件1414中的每一个可分别包括内部矩形面1418、1420、1422和1424。线1444可沿轴向延伸通过压盖板248的中心，且大致垂直于压盖板的上侧表面250。内部矩形面1418、1420、1422和1424中的每一个可定向在如下平面中，即，该平面分别关于从线1444沿径向延伸的线1436、1438、1440和1442形成倾斜角度1426、1428、1430和1432。角度1426、1428、1430和1432中的每一个的范围可在大约91度和179度之间，且更具体地在大约100度和169度之间，且甚至更具体地在大约110和159度之间，且甚至更具体地为大约135度。

继续参考图14，内部面1418、1420、1422和1424中的每一个可分别地限定在内部面和密封组件206之间的可变深度内部通道1450、1452、1454和1456。还将理解外部通道1460、1462、1464与1466可具有关于邻近每一个外部通道的压盖板248的外部圆周的可变深度。有利地，在压盖板248上的第一湍流部件1402、第二湍流部件1406、第三湍流部件1410和第四湍流部件1414的该构型可在环状密封腔252内产生流扰乱模式，对密封组件和对应流体处理装置的特定应用和构型，这对邻近密封组件206的气穴的形成提供改进的预防。

图15示出另一非限制实施例，其包括第一湍流部件1502和第二湍流部件1506，其各自具有带有矩形截面的拱形延伸形状。在一个示例中，第一湍流部件1502和第二湍流部件1506可具有关于压盖板的上部面250沿相对方向定向的弯曲。备选地表述，第一湍流部件1502可具有凸面形状，其具有沿顺时针方向围绕压盖板248定向的前侧1510，而第二湍流部件1506可具有凸面形状，其具有沿逆时针方向围绕压盖板定向的前侧1514。另外，第一湍流部件1502的前侧1510的至少一部分可面对第二湍流部件1506的前侧1514的至少一部分，以形成在其间的通道1518。在一个示例中，通道1518的狭窄部分可具有通道宽度1520，其小于第一湍流部件1502的湍流部件宽度1522。

在一个示例中，第一湍流部件1502和第二湍流部件1506可各自分别包括内部面1526和1530。线1550示出为沿轴向延伸通过压盖板248的中心，且大致垂直于压盖板的上侧表面250。内部面1526和1530各自定向在如下平面中，即，该平面分别关于从线1550沿径向延伸的线1542和1546形成倾斜角度1534和1538。角度1534和1538中的每一个的范围可在大约91度和179度之间，且更具体地在大约100度和169度之间，且甚至更具体地在大约110和159度之间，且甚至更具体地为大约135度。

继续参考图15，内部面1526和1530中的每一个可限定分别在内部面和密封组件206之间的可变深度内部通道1554和1558。还将理解，外部通道1562与1566可具有关于邻近每一个外部通道的压盖板248的外部圆周的可变深度。有利地，在压盖板248上的第一湍流部件1502和第二湍流部件1506的该构型可产生在环状密封腔252内的流扰乱，对于密封组件和对应流体处理装置的特定应用和构型，这提供对邻近密封组件206的气穴的形成的改进的预防。

图16示出另一非限制实施例，其包括多个盘状湍流部件，诸如位于压盖板248的上部面250上的湍流部件1602、1606和1608。如在图16中所示，在一个示例中，多个盘状湍流部件可具有不同的直径。在其它示例中，多个盘状湍流部件中的一个或多个可具有相同直径。盘状湍流部件中的至少一个，诸如湍流部件1602，可限定在湍流部件和密封组件206之间的可变深度内部通道，诸如通道1612。在一些示例中，附加的湍流部件还可限定在湍流部件和密封组件206之间的可变宽度通道。有利地，在压盖板248上的多个盘状湍流部件的该构型可产生在环状密封腔252内的流扰乱，对于密封组件和对应流体处理装置的特定应用和构型，这提供对邻近密封组件206的气穴的形成的改进的预防。

另一实施例涉及用于在流体处理装置中的环状密封腔的湍流部件。湍流部件包括湍流部件本体(例如，由金属、聚合体和/或一个或多个其它材料制成的固体)，其定位成与在环状密封腔中的密封组件合作，以限定在内部面和密封组件之间的内部通道。湍流部件本体还定位成与壳体合作，以限定在环状密封腔中的外部通道。湍流部件可用来扰乱环状密封腔内的流体流，以抑制邻近密封组件的气穴的形成。湍流部件本体可如本文中在别处描述地那样成形(例如，图3、8、13、14、16等)。

另一实施例涉及用于流体处理装置的密封保护系统。系统包括密封组件、延伸通过密封组件的轴、安装在轴上的叶轮和与轴成包围关系的压盖板。压盖板、叶轮、密封组件以及壳体合作以形成环状密封腔。系统还包括湍流部件，其定位在环状密封腔内且联接到压盖板。湍流部件包括湍流部件本体，其邻近密封组件定位，且定位成与密封组件合作以限定在内部面和密封组件之间的内部通道。湍流部件本体还邻近壳体定位(即，本体的一部分从邻近密封组件处延伸到邻近壳体处)，且定位成与壳体合作以限定在环状密封腔中的外部通道。湍流部件可用来扰乱环状密封腔内的流体流，以抑制邻近密封组件的气穴的形成。湍流部件本体可如本文中在别处描述地那样成形(例如，图3、8、13、14、16等)。

另一实施例涉及用于流体处理装置的密封保护系统。流体处理装置具有壳体、密封组件和密封腔，且可或可不附加地包括如在本文中在别处描述的其它特征，例如延伸通过密封组件的轴、安装在轴上的叶轮以及与轴成包围关系的压盖板。密封保护系统包括一个或多个湍流部件，其定位在密封腔内(例如，联接到压盖板或以其它方式)。一个或多个湍流部件可用来扰乱在密封腔内的流体流，以抑制邻近密封组件的气穴的形成。在一个实施例中，湍流部件是楔形块体，其具有拱形内部和外部面(图3和相关描述是可适用的)。在一个实施例中，存在两个或更多间隔开的湍流部件，每一个为具有拱形内部和外部面的楔形块体(图3和相关描述是可适用的)。在另一实施例中，湍流部件是矩形固体(图8和相关描述是可适用的)。在另一实施例中，存在两个或更多间隔开的湍流部件，每一个为矩形固体(图8-13和相关描述是可适用的)。在另一实施例中，湍流部件具有带有矩形截面的拱形延伸形状(图14-15和相关描述是可适用的)。在另一实施例中，存在两个或更多间隔开的湍流部件，每一个具有带有矩形截面的拱形延伸形状(图14-15和相关描述是可适用的)。在另一实施例中，湍流部件是柱形固体(图16和相关描述是可适用的)。在另一实施例中，存在两个或更多间隔开的湍流部件，每一个为柱形固体(图16和相关描述是可适用的)。在另一实施例中，存在两个或更多间隔开的湍流部件，其彼此不同地定形状(例如，矩形固体、柱形固体、为楔形和/或带有矩形截面而沿拱形延伸)。

本发明的特定特征或其它方面在本文中描述为环状。这可指的是严格环形、至少大体或稍微环形的特征，和/或其可指的是围绕(例如，圆形地围绕)另一特征的特征。

在该书面描述中，对本发明的“一个实施例”或“实施例”的参考不意图解释为排除还合并所述特征的附加实施例的存在。而且，除非相反地明确陈述，否则实施例“包括”、“包含”或“具有”具有特定性质的一个或多个元件可包括附加的不具有该性质的这种元件。术语“包含”和“其中”用作相应术语“包括”和“在其中”的普通语言等价物。而且，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅仅用作标识，且不意图在其对象上施加数字要求或特定位置顺序。

该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，且还使得相关领域技术人员能实践本发明，包括制作和使用装置或系统以及执行任意合并的方法。本发明可取得专利权的范围由权利要求限定，且可包括本领域技术人员所想到的其它示例。如果这些其它示例具有与权利要求书的字面语言并无不同的结构元件，或者如果其包括与权利要求书的字面语言无实质差别的等价结构元件，则这些其它示例预期在权利要求书的范围内。

Claims (20)

1. 一种用于在流体处理装置中的环状密封腔的湍流部件，所述湍流部件包括：

内部面，其定位成与在所述环状密封腔中的密封组件合作，以限定在所述内部面与所述密封组件之间的内部通道；

外部面，其定位成与壳体合作，以限定在所述环状密封腔中的外部通道；

前部面，其在所述内部面与所述外部面之间延伸；以及

后部面，其与所述前部面间隔开且在所述内部面与所述外部面之间延伸，其中，所述湍流部件可用来扰乱在所述环状密封腔内的流体流，以抑制邻近所述密封组件的气穴的形成。

2. 根据权利要求1所述的湍流部件，其特征在于，所述流体处理装置包括联接到延伸通过所述密封组件的轴上的可旋转部件，所述密封组件包括邻近压盖板的第一端与邻近所述可旋转部件的相对的第二端，其中，所述湍流部件联接到所述压盖板。

3. 根据权利要求2所述的湍流部件，其特征在于，所述湍流部件可移除地联接到所述压盖板。

4. 根据权利要求3所述的湍流部件，其特征在于，所述湍流部件包括第一孔口且所述压盖板包括第二孔口，以及紧固件延伸通过所述第一孔口和所述第二孔口以将所述湍流部件可移除地联接到所述压盖板。

5. 根据权利要求2所述的湍流部件，其特征在于，所述密封组件包括固持器部件，其具有限定所述密封组件的工作高度的外部面，以及所述湍流部件的内部面从所述压盖板延伸到在所述固持器部件的外部面的轴向后方的位置。

6. 根据权利要求1所述的湍流部件，其特征在于，所述内部通道具有内部通道可变深度，并且所述外部通道具有外部通道可变深度。

7. 根据权利要求1所述的湍流部件，其特征在于，所述湍流部件的内部面具有拱形轮廓，以在所述内部通道中产生相应的拱形轮廓。

8. 根据权利要求1所述的湍流部件，其特征在于，所述湍流部件包括具有顶部表面和相对的平行的底部表面的块体，且其中，所述内部面、所述外部面、所述前部面以及所述后部面各自在所述顶部表面和所述底部表面之间延伸。

9. 根据权利要求8所述的湍流部件，其特征在于，所述块体的顶部表面的第一面积不大于所述环状密封腔的第二面积的12.5%。

10. 一种系统，包括：

根据权利要求1所述的湍流部件，其中，所述湍流部件是第一湍流部件，且所述内部通道是具有第一内径和第一外径的第一内部通道；以及

与所述第一湍流部件间隔开的第二湍流部件，所述第二湍流部件定位成与所述密封组件合作，以限定第二内部通道，所述第二内部通道具有大致等于所述第一内径的第二内径，且具有大致等于所述第一外径的第二外径。

11. 一种用于流体处理装置的密封保护系统，包括：

密封组件、延伸通过所述密封组件的轴、安装在所述轴上的叶轮，以及与所述轴成包围关系的压盖板，其中，所述压盖板、所述叶轮、所述密封组件以及壳体合作以形成环状密封腔；以及

湍流部件，其定位在所述环状密封腔内且联接到所述压盖板，所述湍流部件包括：

　　内部面，其邻近所述密封组件且定位成与所述密封组件合作，以限定在所述内部面和所述密封组件之间的内部通道；

　　外部面，其邻近所述壳体且定位成与所述壳体合作，以限定在所述环状密封腔中的外部通道；

　　前部面，其在所述内部面与所述外部面之间延伸；以及

　　后部面，其与所述前部面间隔开且在所述内部面与所述外部面之间延伸，其中，所述湍流部件可用来扰乱在所述环状密封腔内的流体流，以抑制邻近所述密封组件的气穴的形成。

12. 根据权利要求11所述的密封保护系统，其特征在于，所述湍流部件可移除地联接到所述压盖板。

13. 根据权利要求12所述的密封保护系统，其特征在于，所述湍流部件包括第一孔口且所述压盖板包括第二孔口，以及紧固件延伸通过所述第一孔口和所述第二孔口以将所述湍流部件可移除地联接到所述压盖板。

14. 根据权利要求11所述的密封保护系统，其特征在于，所述湍流部件是第一湍流部件，所述密封保护系统还包括与所述第一湍流部件间隔开的第二湍流部件，所述第二湍流部件定位在所述环状密封腔内且联接到所述压盖板。

15. 根据权利要求11所述的密封保护系统，其特征在于，所述密封组件包括固持器部件，其具有限定所述密封组件的工作高度的外部面，以及所述湍流部件的内部面从所述压盖板延伸到在所述固持器部件的外部面的轴向后方的位置。

16. 根据权利要求11所述的密封保护系统，其特征在于，所述内部通道具有内部通道可变深度，并且所述外部通道具有外部通道可变深度。

17. 一种用于在内燃发动机中的发动机冷却系统的水泵，所述水泵包括：

入口，其具有中心轴线；

出口，其在流体方面联接到所述入口；

轴，其可旋转地布置在所述入口的下游，且平行于所述中心轴线；

叶轮，其联接到所述轴；

密封组件，其与所述轴成包围关系，所述密封组件包括邻近压盖板的第一端以及邻近所述叶轮的相对的第二端；以及

湍流部件，其联接到所述压盖板且从所述压盖板延伸进入环状密封腔，所述湍流部件包括：

　　内部面，其定位成与在所述环状密封腔中的密封组件合作，以限定在所述内部面与所述密封组件之间的内部通道；

　　外部面，其定位成与壳体合作以限定在所述环状密封腔中的外部通道，其中，所述湍流部件可用来扰乱在所述环状密封腔内的流体流，以抑制邻近所述密封组件的气穴的形成。

18. 根据权利要求17所述的水泵，其特征在于，所述湍流部件可移除地联接到所述压盖板。

19. 根据权利要求17所述的水泵，其特征在于，所述内部通道具有内部通道可变深度，并且所述外部通道具有外部通道可变深度。

20. 根据权利要求17所述的水泵，其特征在于，所述湍流部件是第一湍流部件，所述内部通道是具有第一内径和第一外径的第一内部通道，且所述水泵还包括与所述第一湍流部件间隔开的第二湍流部件，所述第二湍流部件定位成与所述密封组件合作以限定第二内部通道，所述第二内部通道具有大致等于所述第一内径的第二内径，且具有大致等于所述第一外径的第二外径。