CN1065325C - 高速离心泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及离心泵的密封装置。旨在解决已有高速离心泵的叶轮与和叶轮轴的动密封问题。高速离心泵包含泵壳、叶轮8、叶轮轴21、轴承及冷却润滑装置和轴承密封、叶轮与前端盖3间的迷宫式叶轮前置密封、叶轮与叶轮轴间的叶轮后置密封，叶轮排水口密封，上述密封采用螺旋阻滞泵和屏蔽螺旋泵构成非接触密封、再组合机械式接触密封，以获得优良的叶轮密封。本密封装置特别适用于高速泵的叶轮轴密封、和机动船艉轴的密封。

Description

高速离心泵

本发明涉及离心泵，特别是高速离心泵的密封装置。

现有的离心泵有高速泵和普通泵。有单吸单级离心泵，多级离心泵，离心抽砂泵，离心泥浆泵，高速涡流泵……，通常由泵壳及其中的叶轮，与动力传动相连的叶轮轴及其轴承，叶轮的前置密封、后置密封和轴承密封等构成。

叶轮的后置密封，即叶轮与叶轮轴相连部的叶轮轴密封，主要有填料密封、机械密封、副叶轮密封。其中机械密封，如EP484305中所公布的由(1)静止环(静环)、旋转环(动环)组成一对接触式摩擦密封副；(2)以弹性元件圆柱螺旋压缩簧(或磁性元件)为主的补偿缓冲机构；(3)辅助密封圈；(4)使旋转环和轴一起转动的传动机构四部分构成。副叶轮密封，如CN92215983．1中公布的，由背叶片、副叶轮、固定导叶、腔体、轴套、压簧、停止密封等零部件组成，其中由背叶片和副叶轮带动密封腔体内的流体作高速旋转并产生离心力来减少或消除泄漏压差。是产生密封压力的主要元件，其结构有闭式、半开式、复合式。上述后置密封的特点是由机械密封、或由副叶轮与机械密封组成的混合密封，来阻截泵压水室流体沿叶轮轴运转间隙的泄漏。其密封结构均属接触摩擦式密封。上述密封工作特点是扬程越高，则填料函内的充填物，或机械密封摩擦副就调得越紧。其缺点是填料密封的填料装填不当时还会引起抱轴，烧轴事故，机械密封调得越紧，其密封越严摩擦阻力越大则功耗越高，有的密封还需供给冷却水，且其密封材料消耗大，从而限制了泵轴转速的提高。此外，其结构复杂，制造精度高，特别是高速机构密封的制造难度更大，维修难度大，制造成本高。副叶轮密封结构的功耗比机械密封、填料密封还高，约占轴功率的5-15％。

叶轮的前置密封，即叶轮吸入端与泵壳的密封，现有离心泵的叶轮以闭式叶轮为主，叶轮的进口处有一外突管状物，与泵壳的前端盖内的密封静环构成密封装置，高速涡流泵的前置密封，如EP484305中所公布的，由叶轮吸入口向外突出区段的两个台阶与泵壳前端盖形成的运转间隙构成。前置密封将泵壳内腔分隔为吸入室，和压水室。其特点是泵压水室内向叶轮吸入口泄漏的流体是靠由运转间隙构成的简单密封环，或阶梯密封环来降低泄漏量。叶轮工作时，在流体吸入端产生一真空负压，在流体排出端产生一正压，在压水室随叶轮旋转的流体随吸排压差增大，受真空吸引力的作用，部分流体从吸入端前置密封环间隙进入吸入室形成一回流损失。当流体内混有一定数量的固体砂粒时，这些固体砂粒随回流流体穿过密封间隙，会加速前置密封的磨损，造成循环泄漏流量增大，直接引响泵的吸程、扬程和流量效率，缩短使用周期。由此可见，已有前置密封的缺点是循环泄漏难于消除。因此，阻止循环泄漏成为当今离心泵制造者面临的重要课题，也是提高泵轴有效功率的重要手段之一。

鉴于此，本发明的目的在于提供一种其叶轮密封优良的高速离心泵，并进一步提供一种其叶轮轴的轴承及其密封优良的高速离心泵。

本发明根据螺旋泵理论，采用在叶轮与其前端盖之间设置迷宫式密封，在叶轮与其后端盖之间采用由螺旋阻滞泵和屏蔽螺旋泵构成非接触密封、再组合机械式接触密封，在叶轮排水口与泵壳之间设置螺旋泵密封来实现优良叶轮密封的目的；进一步根据齿轮油泵强制冷却润滑的理论，采用同轴式螺旋泵向滚动轴承或阶梯滑动式轴承强制供给冷却润滑油、和采用由定子和转子构成的接触式机械密封组合非接触式的螺旋泵密封来实现优良轴承及其密封的目的。

本发明的高速离心泵(参见附图)，包含泵壳及其上的前端盖(3)，泵壳中的叶轮(8)及其叶轮轴(21)，叶轮前置密封，叶轮后置密封，叶轮排水口密封，叶轮轴的轴承及冷却润滑装置，轴承密封，其特征在于上述叶轮前置密封有叶轮(8)的前端的防堵螺旋(11)，在叶轮与前端盖之间有由至少一对相配合的密封环(13)和密封槽(12、14)构成与密封用的给水通道(22)连通的曲折形流道的迷宫式密封；上述叶轮后置密封有套装在叶轮轴上的转子机构，和与泵壳相联的定子(40)，上述转子机构有前部与叶轮相配合的筒形的转子座(23)，转子座的后部套装有弹簧调整件(25)、和用螺旋配合装有环形的密封件回转座(28)，在密封件回转座的阶梯轴部装有O型密封环(30)、和与转子座相配合的异径密封套(31)，在弹簧调整件与密封件回转座之间有回转弹簧(32)，转子座的前部的后端有导流斜坡(34)、和螺旋槽(35)，在前部的后端面上有凹入的环形槽(36)，在导流斜坡和螺旋槽上配装有环形的屏蔽罩(37)，该屏蔽罩内周有与导流斜坡相配合的导流换向翼(38)、外周有螺旋翼(39)，上述定子与转子机构的转子座的前部呈有与叶轮腔相通的间隙的间隙式配合，定子的前端面内周配装有阶梯形内周的限流件(41)、并在限流件与上述屏蔽罩的螺旋翼之间构成流体回流阻滞泵室(42)，定子的后端的端面与上述O型密封环相配合，后端内周有与上述环形槽相配合的扣环(43)；上述叶轮排水口密封有在叶轮的排水口的前侧和后侧呈对称的且与给水通道(22、45)连通的螺旋槽(15、17)和导流斜坡(16、18)，有套装在叶轮上分别与螺旋槽和导流斜坡相配合并分别构成反射斜口(53、54)的两个屏蔽罩(9、10)，在屏蔽罩斜口上有换向扬水翼片(52)。

上述的轴承及冷却润滑装置为强制冷却润滑滚动轴承结构，有轴承壳(61)，在轴承壳中的叶轮轴(21)支承部的其外周有相间形成中吸口(68)的左螺旋和右螺旋的中吸双排螺旋轮(67)，在中吸双排螺旋轮的左右侧各有滚动轴承(65、66)，轴承壳的中部有与润滑油的储油池(63)相通的进油孔(64)。

上述的轴承及冷却润滑装置为强制冷却润滑阶梯滑动轴承结构，有叶轮轴的左阶梯轴段和右阶梯轴段，左阶梯轴段和右阶梯轴段上有对称的自内向外依次相连的圆锥面(72、78)、直圆柱面(73、79)、圆锥面(74、80)、直圆柱面(75、81)、圆锥面(76、82)，有分别与轴承支座(69)的左右侧相连并分别与上述左右阶梯轴段相配合的左阶梯轴套(70)，和可调的右阶梯轴套(71)，上述轴承支座的左右端面分别有凹入的左环槽(85)和右环槽(86)，从而分别在其内周形成左内环(87)和右内环(88)，在相对于左内环和右内环之间的轴承支座的中部，有与储油池(63)连通的进油孔(64)，在叶轮轴的左右阶梯轴段之间有分别与左内环和右内环相对应的螺旋结构的左旋螺旋轮(90)和右旋螺旋轮(91)，左旋螺旋轮和右旋螺旋轮相间隔形成与进油孔连通的中吸口(93)，在左旋螺旋轮和右旋螺旋轮分别与左内环和右内环之间，各有由内环和外环构成的其横断面呈U形的左屏蔽阻滞环(96)和右屏蔽阻滞环(97)，上述左屏蔽阻滞环的内环(98)与左旋螺旋轮配合，其外环的外周有左旋锯齿形螺旋槽且与左环槽相配合，上述右屏蔽阻滞环的内环(99)与右旋螺旋轮配合，其外环的外周有右旋锯齿形螺旋槽且与右环槽相配合。

上述的轴承密封在轴承外侧，有与轴承壳相连呈L横断面的筒形的密封定子(104、113)，和与叶轮轴相连的呈倒L横断面的环形的密封转子座(105、115)，及由二者构成的密封腔与排油孔(107、117)连通，密封转子座上用螺旋配合装有环形的防泄轮(108)、有与防泄轮相配合的异径密封圈(109)，防泄轮上有与密封定子相配合的O形密封圈(110)，在防泄轮与密封转子座之间有回转弹簧(111)。

上述的泵壳有壳体(1)，和分别与壳体的前后端相连的前端盖(3)和后端盖(4)，有分别与叶轮的外周相配合构成隔离式压水室的泵室隔离环(5、6)。

上述的转子座(23)的大径端的外侧端面有转子密封圈(33)，其小径端有调整螺帽(24)，上述的O形密封环(30)有固定件(29)，上述的弹簧调整件(25)有与转子座相连的定位螺杆(26)，上述的定子(40)外缘的外周与泵壳之间有定子密封圈(48)。

上述的叶轮轴的右阶梯轴段有与叶轮轴呈螺纹联接的阶梯轴形的并紧螺母(77)，所说的右阶梯轴套(71)中用螺纹联接有与调整套(83)相配合的并紧螺母(84)。

本发明的高速离心泵为单吸单级高速离心泵，能替换多级离心泵，完成高扬程输水工程，还可抽砂，吸淤，和进行高压清洗等作业，一泵多用。

本发明的上述结构，使其具有如下的优点和效果。

一、本发明的叶轮后置密封，采用由螺旋阻滞泵，屏蔽螺旋泵构成非接触式密封结构，再组合机械式接触静密封结构。与现有泵用机械密封及副叶轮密封相比，具有在工作时替换多级离心泵，其射流密封能力随转速变化而自动调整，静态密封能力可以通过弹簧调整件进行调整，其摩擦损耗少，使用周期长，维护简单，对材料无特殊要求，通用性强，相对运行费用低。此外，这种密封结构还可用于机动船艉轴密封装置。

二、本发明的叶轮前置密封，采用在叶轮吸入口设置防堵螺旋，在叶轮前端和泵壳前端盖上设置相对应配合的密封环、密封槽构成的迷宫式密封结构。阻止泵壳压水室内的流体或外供反冲洗密封流体向叶轮吸入口直接泄漏，从而提高叶轮前置防泄密封性能。

三、本发明的叶轮的排水口的轴向屏蔽螺旋泵密封结构，与现有泵用叶轮相比，具有把泄漏流体转换成射流流体密封的功能，叶轮前端吸入口处的循环泄漏量得到有效控制；当泵送含砂量大的流体时，轴向屏蔽螺旋泵将外供密封流体转换成高速射流密封流体，保护叶轮外周不遭破坏性磨损，此外，轴向屏蔽螺旋泵在叶轮运转间隙中形成反射流体阻截密封圈来保护叶轮的运转间隙不受固体杂质的侵入冲蚀磨损，保持离心泵的水工效率。

四、本发明的轴承及冷却润滑装置，是根据齿轮油泵进行强制冷却润滑的理论，采用同轴式螺旋泵对轴承进行强制冷却润滑。当叶轮轴的转速8000转／分以下时，采用滚动轴承结构，并采用中吸双排螺旋泵与叶轮轴同步转动；当叶轮轴的转速在8000转／分以上时，采用滑动阶梯式轴承结构，以消除轴承的轴向窜动，并采用由两组单吸单排双层螺旋泵组合的中吸轴向双排双层螺旋泵。将储油池中的冷却润滑油吸入并排向两端轴承进行强制润滑冷却后，再经轴承、轴承密封，再送回储油池，实现强制循环冷却润滑。具有随机进行自动冷却润滑，确保运转轴承的润滑和冷却，从而有利于降低离心泵的制造成本。此外，上述单吸单排双层螺旋泵结构，可用作螺旋泵叶轮转子。

五、本发明的组合式泵壳的泵体，由两个泵室隔离环将其分隔为两个隔离式压水室、叶轮运转室，并构成叶轮的径向密封，再与前端盖和后端盖组成叶轮的运转腔，并与隔离式压水室相通。与已有离心泵的泵壳的整体式泵体相比，具有叶轮泵出的流体进入压水室后，在泵室隔环的屏蔽作用下，不易反回叶轮的运转间隙，且当泵送含砂量大的流体时，由外供密封流体在叶轮径向密封区间，提供阻截流体保护套，保证叶轮外表不遭磨损的优点。

下面，再用实施例及其附图对本发明作进一步地说明。

附图的简要说明。

图1是本发明的一种高速离心泵的结构示意图。

图2是图1的叶轮后置密封的结构示意图。

图3是图2的转子座的前部的立体图。

图4是图2的屏蔽罩的立体图。

图5是图1的阶梯滑动式轴承装置的结构示意图。

图6是图1的轴承密封的结构示意图。

图7是图1的叶轮的结构示意图。

图8是图1的叶轮的屏蔽罩的结构示意图。

实施例1

本发明的一种高速离心泵，如附图所示。由泵壳、叶轮、叶轮轴、前端盖、叶轮前置密封、叶轮后置密封、叶轮排水口密封、轴承及冷却润滑装置、轴承密封等构成。

上述泵壳，如图1所示，为组合式结构，有呈通常离心泵式的蜗壳形的壳体1，壳体的下部有余液排放孔及其排放余液的螺栓2，壳体1的前端用螺钉配装有环盘形的前端盖3，其后端用螺钉配装有呈筒形的后端盖4。壳体内的前部和后部有分别与壳体内周相配合的泵室隔离环5、6，两泵室隔离环的内周与叶轮的外周相配合，从而构成两个隔离式压水室，并在两个隔离式压水室之间形成以叶轮排水口为对称的排流缝7。

上述泵室隔离环将泵壳内的压水室与叶轮排水口两侧的轴向边隔离开，构成轴向运转间隙，叶轮以离心力排出的环形射流体的厚度等于或略小于排流缝的宽度，当叶轮高速旋转时，在叶轮圆周上分布的排水口排出高速离心环形射流体，穿过排流缝。具有阻截隔离式压水室的流体回泄的功能。进入隔离式压水室后即成为工作流体，在连续的离心环形射流流体的阻截下，进入隔离式压水室的流体不易从排流缝回到叶轮运转间隙，从而构成由离心环形射流构成的叶轮的径向密封。

上述叶轮8，如图1、7、8所示，为组合式结构，配装在泵壳中，由叶轮8，屏蔽罩9、10组成。上述叶轮8的主体类似通常的离心泵叶轮结构，叶轮的前部为小直径部，其外周制有防堵螺旋11；叶轮的后部为大直径部，在叶轮的后部的前侧有呈阶梯形布置的且自中部向外周依次相接的密封槽12、密封环13、密封槽14；在叶轮后部外周的前端制有多头的螺旋槽15和呈喇叭口形的导流斜坡16，其后端制有与之相对称的螺旋槽17和导流斜坡18，叶轮内有多个均布的导流翼片19，导流翼片间的外端为排水口20，排水口向后展开的后掠角α为20～40°。导流叶片前端至排水口之间制成凸弧过渡壁，排流通道后壁制成凹弧导流壁。进入管路内呈轴向流动的流体进入叶轮吸入口后，在凸弧过渡壁的引导下，由轴向流动逐步过渡到径向离心流动，消除流体因突然换向产生的气蚀危害，以适应叶轮高速运转的要求。

上述叶轮轴21，呈阶梯轴形，其前端依靠螺纹联接与叶轮中心固连。

上述前端盖3，如图1所示，中部为流体进口，其后端有与上述叶轮8的密封槽12、密封环13、密封槽14、螺旋槽15相对应吻合的密封环、密封槽、密封环、密封槽，有由在前端盖中的相连通的径向螺孔和轴向孔构成的密封用的给水通道22，上述径向螺孔能与压力水源(图中未显示)接通，轴向孔与叶轮的螺旋槽15相通。前端盖用多个均布的螺栓贯穿其盘缘上的通孔，将前端盖配装在叶轮前侧的壳体1上。

上述叶轮前置密封，如图1、7、8所示，由叶轮8的前部的防堵螺旋11，和由叶轮8的密封槽12、密封环13、密封槽14、与前端盖上相对应的密封环、密封槽、密封环、密封槽相配合形成曲折形流道的迷宫式密封结构，和与曲折形流道连通的给水通道22构成。以此阻止泵壳压水室内的流体和外供反冲洗密封流体向叶轮吸入口直接泄漏，提高叶轮前置防泄密封性能。

上述叶轮后置密封，如图1、2、3、4所示，有套装在叶轮轴21上的转子机构，和嵌装在泵壳的泵室隔离环6和后端盖4之间的定子。上述转子机构有前部为大直径、中部和后部为小直径的阶梯式筒形的转子座23，转子座的后部端头有用螺纹联接套装的、用于调整转子座的调整螺帽24，调整螺帽的前方套装有弹簧调整件25，弹簧调整件上有能将其与转子座呈固定相连的定位螺杆26。在转子座的中部的表面制有螺旋27，依靠该螺旋，用螺旋配合装有前侧呈阶梯轴、后侧与弹簧调整件相配合的环形的密封件回转座28。在密封件回转座的阶梯轴部的中阶台上，用粘结剂或固定件29固装有O型密封环30。在密封件回转座的阶梯轴部的内阶台上，套装异径密封套31的大径端、异径密封套的小径端套装在转子座23上，构成导向螺旋防泄机构。在密封件回转座28与弹簧调整件25之间，装有回转弹簧32。转子座23的大直径前部的前端面的环槽内装有转子密封圈33。在转子座的前部的后端的周缘制成导流斜坡34和螺旋槽35，在该后端的端面制有凹入的环形槽36。在导流斜坡和螺旋槽部套装有环形的屏蔽罩37，屏蔽罩内周的喇叭形口部有与导流斜坡34相配合的导流换向翼38，外周有成环状分布的螺旋翼39。上述螺旋槽35，导流斜坡34，与屏蔽罩37组合，构成屏蔽螺旋泵。上述定子40与转子座23的大直径前部的上述屏蔽螺旋泵相配合，定子的前端的内周配装有阶梯形内腔的限流件41，并在限流件与上述屏蔽罩的螺旋翼39之间形成流体回流阻滞泵室42，从而由定子与屏蔽罩的螺旋翼构成螺旋阻滞泵；定子后端的端面与上述O型密封环30相配合，后端内周的扣环43反扣在上述环形槽36内，构成上述屏蔽螺旋泵的扶助泵壳，定子周缘部的前端面有矩形环腔44，后端面有与后端盖4上的密封用的给水通道45相通的导流环槽46，有连通矩形环腔和导流环槽的过流孔47。在定子40外缘的外周与泵壳的后端盖4之间嵌有定子密封圈48。

叶轮后置密封的工作原理：置于密封件回转座28上的O型密封环30，在回转弹簧32的张力作用下，沿螺旋27转动并向前端运动，使密封件回转座上的O型密封环30与定子40的后端面接触，获得叶轮轴静止或低速转动时的密封功能。当叶轮轴21高速旋转时，密封件回转座28随叶轮轴高速旋转，获得较高的离心惯性力，足以克服回转弹簧的回转张力，密封件回转座沿螺旋27转动并向后运动到弹簧调整件25，其上的O型密封环30与定子40的后端脱离接触；同时屏蔽罩37外周的螺旋翼39，在流体回流阻滞泵室42内将泄漏流体反向泵回，形成螺旋阻滞流体减压密封圈，泄滑流体被阻滞减压后，流经屏蔽螺旋泵吸入口49，被屏蔽螺旋泵吸入屏蔽罩内沿螺旋槽35反向泵回，经屏蔽罩的斜口上的导流换向翼38，呈斜角射入转子机构的运转间隙，形成反射流体楔状密封圈。上述叶轮后置密封由螺旋阻滞流体减压密封圈和反射流体楔状密封圈，获得非接触动压流体密封功能。

上述叶轮排水口密封，如图1、7、8所示，有分别套装在叶轮的前端和后端并分别与叶轮的螺旋槽15和螺旋槽17相配合的屏蔽罩9和屏蔽罩10，该两屏蔽罩均呈环形，其内周有相对称的且分别与叶轮的导流斜坡16和导流斜坡18相对应的喇叭形的斜口，在斜口上均布有多个沿径向的条形的换向扬水翼片52，从而在屏蔽罩9屏蔽罩10与导流斜坡16和导流斜坡18之间，分别形成密封流体的反射斜口53和反射斜口54。工作流体沿图7箭头所示流向进入叶轮8后掠角排流通道。上述螺旋槽15、17分别与屏蔽罩9、10，和屏蔽罩的换向扬水翼片52与叶轮斜口组成的流体换向槽，构成叶轮排水口两侧的叶轮前端和后端的各一个轴向屏蔽螺旋泵，形成叶轮排水口的反射流体密封。前端盖3内的外环腔的运转间隙，与叶轮前端的轴向屏蔽泵的吸入口57、阻滞台阶59构成前端的轴向屏蔽螺旋泵的循环吸入室，后端盖4内的外环腔的运转间隙，与叶轮后端的轴向屏蔽泵的吸入口58、阻滞台阶60构成后端的轴向屏蔽螺旋泵的循环吸入室。

叶轮排水口密封的工作过程：在离心泵泵送无杂质流体时，当叶轮8旋转工作时，部分工作流体沿叶轮外周的运转间隙55、56流向叶轮的轴向屏蔽螺旋泵的吸入口57、58，在阻滞台阶59、60的扶助下，被该泵反向泵回，流向反射斜口53、54，置于反射斜口内的换向扬水翼52将流体沿反射斜口的斜角射入运转间隙55、56。当泵送浆状物料流体、或含砂流体时，由密封给水通道22、45、导流环槽46送入无固体杂质的密封流体，形成如上所述的反射流体楔状密封圈，阻止叶轮泵出的工作流体进入运转间隙，并对运转间隙进行反冲洗，保护叶轮的运转间隙不遭破坏性磨损。

上述轴承及冷却润滑装置，装设在叶轮轴21的后端，叶轮转速在8000转／分以下时，可以采用如图1所示的强制润滑冷却滚动轴承。该轴承有呈筒形的轴承壳61，轴承壳的后端用螺栓与轴承壳支架62固连，轴承壳的前端用螺栓与泵壳的后端盖4固连。在轴承壳的中部有与盛装润滑冷却油的储油池63相通的进油孔64。在轴承壳两端部与叶轮轴21之间，各装有通常的滚动轴承65、和滚动轴承66，在轴承壳中的上述两滚动轴承之间的叶轮轴的支承部的外周有由周面有左螺旋和右螺旋构成的中吸双排螺旋轮67，在左螺旋和右螺旋之间制出环槽而形成中吸口68。中吸双排螺旋轮可以制成一个整件，套固在叶轮轴上；也可以制成分离件组合结构，由依次套固在叶轮轴上的左旋螺旋轮和右旋螺旋轮组合构成。叶轮轴21上的中吸双排螺旋轮67与轴承壳61构成中吸双排螺旋泵。

上述强制润滑冷却滚动轴承及冷却润滑装置的工作过程：中吸双排螺旋泵67随叶轮轴21转动时，通过轴承壳61的进油孔64吸入储油池63的润滑冷却油，向左右端的滚动轴承65、和滚动轴承66提供润滑冷却油，将运转时滚动轴承所产生的热量带走，达到延长轴承寿命之目的。

当叶轮转速在8000转／分以上时，轴承及冷却润滑装置可以采用如图5所示的强制冷却阶梯滑动式轴承。该轴承的轴承壳由有底座的圆环形轴承支座69、及其左右端用螺栓固联的左阶梯轴套70和右阶梯轴套71构成。该两轴套所支承的叶轮轴21的支承部为左阶梯轴段和右阶梯轴段，左阶梯轴段有自内向外依次相连且直径减小的圆锥面72、表面有螺旋槽的直圆柱面73、圆锥面74、表面有螺旋槽的直圆柱面75、节流缩口式的圆锥面76，右阶梯轴有用螺纹联接配装在叶轮轴21上的呈阶梯轴套形的并紧螺母77，形成自内向外依次相连且直径减小的圆锥面78、表面有螺旋槽的直圆柱面79、圆锥面80、表面有螺旋槽的直圆柱面81、节流缩口式的圆锥面82。上述左阶梯轴套70呈筒形，其内腔与左阶梯轴段相配合，左阶梯轴套有用螺栓与泵壳的后端盖4固连的法兰盘；上述右阶梯轴套71也呈圆筒形，圆筒内用螺纹联接结构配装有其内腔与右阶梯轴相配合的调整套83，在圆筒内配装有与调整套相接的并紧螺母84，从而构成可调节的右阶梯轴套。在上述轴承支座69的左右端面，分别有凹入的左环槽85和右环槽86，从而分别在其内周形成左内环87、和右内环88，在相对于左内环和右内环之间的轴承支座的中部，有用接管50与盛装冷却润滑油的储油池63连通的进油孔64，在叶轮轴21的左右阶梯轴段之间有用平键89固装在叶轮轴21上、且分别与左内环和右内环相对应的表面为螺旋槽结构的左旋螺旋轮90和右旋螺旋轮91，左旋螺旋轮和右旋螺旋轮之间隔装有直径较小的环形的垫块92，从而形成与进油孔64连通的中吸口93，并在左旋螺旋轮90和右旋螺旋轮91分别与轴承壳的左阶梯轴套和右阶梯轴套之间形成储油腔94、95。在左旋螺旋轮和右旋螺旋轮分别与左内环和右内环之间，各相嵌地装有由内环和外环构成的其横断面呈U形的左屏蔽阻滞环96、和右屏蔽阻滞环97，上述左屏蔽阻滞环的内环98与左旋螺旋轮90配合，其外环的外周有左旋锯齿形螺旋槽且与左环槽85相配合，上述右屏蔽阻滞环的内环99与右旋螺旋轮91配合，其外环的外周有右旋锯齿形螺旋槽且与右环槽86相配合。

上述左右阶梯轴段分别与左阶梯轴套70和右阶梯轴套71构成左右阶梯式滑动轴承。左右阶梯轴段与左右阶梯轴套相配合的圆锥面用于阻止叶轮轴在阶梯轴套内所产生的轴向窜动，左右阶梯轴外端的圆锥面76，82和相应的左右阶梯轴套的圆锥面构成节流减压缩口。上述左屏蔽阻滞环96的内环98与左旋螺旋轮90配合，构成左内层屏蔽螺旋泵；左屏蔽阻滞环96的有左旋锯齿形螺旋槽的外环与左环槽85相配合，构成左外层阻滞螺旋泵。左内层屏蔽螺旋泵和左外层阻滞螺旋泵组合，构成左单吸单排双层螺旋泵。上述右屏蔽阻滞环97的内环99与右旋螺旋轮91配合，构成右内层屏蔽螺旋泵；右屏蔽阻滞环97的有右旋锯齿形螺旋槽的外环与右环槽86相配合，构成右外层阻滞螺旋泵。右内层屏蔽螺旋泵和右外层阻滞螺旋泵组合，构成右单吸单排双层螺旋泵。上述左单吸单排双层螺旋泵、垫块92、右单吸单排双层螺旋泵组合，构成中吸双排双层螺旋泵。

上述强制冷却阶梯滑动式轴承及冷却润滑装置的工作过程：中吸双排双层螺旋泵随叶轮轴21转动，左右内层屏蔽螺旋泵经进油孔64、中吸口93吸入冷却润滑油并分别向两端排入储油腔94、95，冷却润滑油沿阶梯式滑动轴承的运转间隙，对第一段圆锥面72、78轴段进行强制润滑后，进入第一段直圆柱面73、79轴段的轴承间隙区段，该直圆柱面73、79表面的螺旋槽在离心力作用下将强制压入的润滑油，呈螺旋状抛向左右阶梯轴套70、71的内壁形成离心压力油楔而将叶轮轴抬起，润滑油在泵压和螺旋槽的旋排作用力下，压入第二段圆锥面74、80轴段后，进入第二段直圆柱面75、81轴段的轴承间隙区段，经第三段圆锥面76、82轴段的节流缩口排出，润滑原理同前述相同。储油腔94、95的冷却润滑油，因阶梯式轴承运转间隙经逐次收缩后，在储油腔94、95形成泵压，使部分冷却润滑油沿左右螺旋轮与左右阶梯轴套之间分别形成的运转间隙100、101，回流到上述左右外层阻滞螺旋泵的各自的吸入口102、103，在轴承支座69的左内环87、右内环88的阻截下，分别被左右外层阻滞螺旋泵重新泵回运转间隙100、101而形成流体阻滞密封环，阻止冷却润滑油向中吸口93回流。

上述轴承密封，如图1、6所示，有与上述轴承及冷却润滑装置的前后端相配合的前轴承密封、和后轴承密封。

前轴承密封有用螺纹联接固装在上述泵壳的后端盖4后端内腔中、并与轴承壳相连且呈L横断面的环形的密封定子104。密封定子中有固装在叶轮轴21上呈倒L横断面的筒形的密封转子座105，及由二者配合构成的密封腔106，在后端盖4后端的筒壁上有与密封腔连通的排油孔107，排油孔经管道51与储油池63连通。在密封转子座105上用螺旋配合装有环形的防泄轮108，在防泄轮的外周有螺旋齿。有大直径端与防泄轮相配合、小直径端与密封转子座相配合的的异径密封套109，防泄轮的前端面上的环形密封槽中嵌有与密封定子呈接触配合的O型密封圈110，在防泄轮与转子座之间有回转弹簧111。

后轴承密封和结构与前轴承密封相对称，有嵌装在尾端盖112的内腔中，并与轴承壳相连且呈L横断面的筒形的密封定子113，在密封定子后端面与尾端盖的端板之间有环形的密封圈114。尾端盖用螺栓与轴承壳61的后端固联。密封定子中有固装在叶轮轴21上呈倒L横断面的环形的密封转子座115，及由二者配合构成的密封腔116，在尾端盖112的筒壁上有与密封腔116连通的排油孔117，排油孔经管道51与储油池63连通。上述密封定子113和密封转子座115及其相配合的防泄轮、异径密封套、O型密封圈、回转弹簧的结构与前轴承密封的结构相对称。

轴承密封的工作过程：当叶轮轴静止时，前后轴承密封分别在回转弹簧的张力作用下，分别推动防泄轮，沿其与各自成螺旋配合的密封转子作相远离地螺旋运动，使其上各自的O型密封圈分别与密封定子相接触，异径密封套各自随防泄轮进退，从而构成静态或微动条件下的接触密封。当叶轮轴旋转达到一定转速，随之旋转的防泄轮在摩擦阻力和离心力的作用下，作相靠近地螺旋运动，分别压缩回转弹簧，使O型密封圈分别与密封定子脱离接触，同时防泄轮各自外周分布的螺旋齿产生的螺旋切向应力和离心力，阻止冷却润滑油沿轴向泄漏，迫使由轴承及冷却润滑装置送来的冷却润滑油，分别经由排油孔107、117排向储油池63，从而构成非接触密封。

Claims (7)

1、高速离心泵，包含泵壳及其上的前端盖(3)，泵壳中的叶轮(8)及其叶轮轴(21)，叶轮前置密封，叶轮后置密封，叶轮排水口密封，叶轮轴的轴承及冷却润滑装置，轴承密封，其特征在于上述叶轮前置密封有叶轮(8)的前端的防堵螺旋(11)，在叶轮与前端盖之间有由至少一对相配合的密封环(13)和密封槽(12、14)构成与密封用的给水通道(22)连通的曲折形流道的迷宫式密封；上述叶轮后置密封有套装在叶轮轴上的转子机构，和与泵壳相联的定子(40)，上述转子机构有前部与叶轮相配合的筒形的转子座(23)，转子座的后部套装有弹簧调整件(25)、和用螺旋配合装有环形的密封件回转座(28)，在密封件回转座的阶梯轴部装有O型密封环(30)、和与转子座相配合的异径密封套(31)，在弹簧调整件与密封件回转座之间有回转弹簧(32)，转子座的前部的后端有导流斜坡(34)、和螺旋槽(35)，在前部的后端面上有凹入的环形槽(36)，在导流斜坡和螺旋槽上配装有环形的屏蔽罩(37)，该屏蔽罩内周有与导流斜坡相配合的导流换向翼(38)、外周有螺旋翼(39)，上述定子与转子机构的转子座的前部呈有与叶轮腔相通的间隙的间隙式配合，定子的前端面内周配装有阶梯形内周的限流件(41)、并在限流件与上述屏蔽罩的螺旋翼之间构成流体回流阻滞泵室(42)，定子的后端的端面与上述O型密封环相配合，后端内周有与上述环形槽相配合的扣环(43)；上述叶轮排水口密封有在叶轮的排水口的前侧和后侧呈对称的且与给水通道(22、45)连通的螺旋槽(15、17)和导流斜坡(16、18)，有套装在叶轮上分别与螺旋槽和导流斜坡相配合并分别构成反射斜口(53、54)的两个屏蔽罩(9、10)，在屏蔽罩斜口上有换向扬水翼片(52)。

2、根据权利要求1所述的高速离心泵，其特征在于所说的轴承及冷却润滑装置为强制冷却润滑滚动轴承结构，有轴承壳(61)，在轴承壳中的叶轮轴(21)支承部的其外周有相间形成中吸口(68)的左螺旋和右螺旋的中吸双排螺旋轮(67)，在中吸双排螺旋轮的左右侧各有滚动轴承(65、66)，轴承壳的中部有与润滑油的储油池(63)相通的进油孔(64)。

3、根据权利要求1所述的高速离心泵，其特征在于所说的轴承及冷却润滑装置为强制冷却润滑阶梯滑动轴承结构，有叶轮轴的左阶梯轴段和右阶梯轴段，左阶梯轴段和右阶梯轴段上有对称的自内向外依次相连的圆锥面(72、78)、直圆柱面(73、79)、圆锥面(74、80)、直圆柱面(75、81)、圆锥面(76、82)，有分别与轴承支座(69)的左右侧相连并分别与上述左右阶梯轴段相配合的左阶梯轴套(70)，和可调的右阶梯轴套(71)，上述轴承支座的左右端面分别有凹入的左环槽(85)和右环槽(86)，从而分别在其内周形成左内环(87)和右内环(88)，在相对于左内环和右内环之间的轴承支座的中部，有与储油池(63)连通的进油孔(64)，在叶轮轴的左右阶梯轴段之间有分别与左内环和右内环相对应的螺旋结构的左旋螺旋轮(90)和右旋螺旋轮(91)，左旋螺旋轮和右旋螺旋轮相间隔形成与进油孔连通的中吸口(93)，在左旋螺旋轮和右旋螺旋轮分别与左内环的右内环之间，各有由内环和外环构成的其横断面呈U形的左屏蔽阻滞环(96)和右屏蔽阻滞环(97)，上述左屏蔽阻滞环的内环(98)与左旋螺旋轮配合，其外环的外周有左旋锯齿形螺旋槽且与左环槽相配合，上述右屏蔽阻滞环的内环(99)与右旋螺旋轮配合，其外环的外周有右旋锯齿形螺旋槽且与右环槽相配合。

4、根据权利要求1所述的高速离心泵，其特征在于所说的轴承密封在轴承外侧，有与轴承壳相连呈L横断面的筒形的密封定子(104、113)，和与叶轮轴相连的呈倒L横断面的环形的密封转子座(105、115)，及由二者构成的密封腔与排油孔(107、117)连通，密封转子座上用螺旋配合装有环形的防泄轮(108)、有与防泄轮相配合的异径密封圈(109)，防泄轮上有与密封定子相配合的O形密封圈(110)，在防泄轮与密封转子座之间有回转弹簧(111)。

5、根据权利要求1所述的高速离心泵，其特征在于所说的泵壳有壳体(1)，和分别与壳体的前后端相连的前端盖(3)和后端盖(4)，有分别与叶轮的外周相配合构成隔离式压水室的泵室隔离环(5、6)。

6、根据权利要求1、2、3、4或5所述的高速离心泵，其特征在于所说的转子座(23)的大径端的外侧端面有转子密封圈(33)，其小径端有调整螺帽(24)，所说的O形密封环(30)有固定件(29)，所说的弹簧调整件(25)有与转子座相连的定位螺杆(26)，所说的定子(40)外缘的外周与泵壳之间有定子密封圈(48)。

7、根据权利要求5所述的高速离心泵，其特征在于所说的叶轮轴的右阶梯轴段有与叶轮轴呈螺纹联接的阶梯轴形的并紧螺母(77)，所说的右阶梯轴套(71)中用螺纹联接有与调整套(83)相配合的并紧螺母(84)。

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