CN1119466A - 离心密封组件 - Google Patents

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Abstract

用于泵的离心密封组件(31)。包括内有泵室的泵壳、泵轮、泵轮通道和可转动的泵轮轴，所述密封组件(31)包括一个可转动的主体(32)，其设置在一密封室内并装在泵轮轴上，多个叶片(38)在主体一侧面上在圆向上间隔开来，每个叶片包括一弯曲的前缘，叶片的成型使得Rv/Deo在0.3～0.7的范围内，其中Rv是叶片(38)的前缘曲率，Deo是叶片(38)的外径。

Description

离心密封组件
本发明涉及适用于离心泵中的离心密封组件，更具体来说，涉及泵轴的密封组件。
在下述附图中表示典型的泵组件及其密封组件：
图1是泵和离心密封组件的侧视图，其中使用按照本发明推荐实施例的离心密封组件；
图2是在密封组件中使用的密封装置的平面图；以及图3是图2所示密封装置的截面图。
上述附图表示的泵10包括内有泵室14的泵壳12。泵10还包括一个泵轮18，泵轮18具泵轮通道20，泵轮18装在泵轴16上以便转动，并位于泵室14中。
泵壳12的一侧有一离心密封组件30，它包括一个可转动的密装置31。密封装置31包括一个主体32，主体32具有一个安装在泵轴16上的内部34和一个外部36，在图中外部36呈盘形结构。密封装置31设置在密封室42内，密封室42通过通道43泵室14相连通。
密封装置31包括多个从主体31的内部34伸向并终止于外部36的外周的叶片38。叶片38在周向上相互间隔开来并包括一个相对于装置转向来说的弯曲前缘。
离心密封组件是与一个主密封装置46一起使用的，主密封装置46可以是如图所示的填料形式的，或者是唇形密封，或者是其它类形的密封。
离心泵的这种一般类型的轴封组件是公知的。转动的密封装置在其圆周会产生动压力。在转动中，密封室中的液体被迫随装置转动。这种压力有助于平衡泵轮产生的压力。在泵轴上减小的压力使主密封装置以低压密封工作，因而提高密封的寿命。主轴密封的目的是防止当泵已经停止时的泄漏。
适当地采用离心密封组件，可以产生能完全平衡泵的压力的足够压力。在这种情况下，泵送的液体可以与泵轴分开，主轴密封装置可以在这种理想的条件下“干式”运转。为了提供冷却和润滑，有必要使用某种润滑剂，润滑剂可以是油脂或来自外部水源的水。
在转动密封装置的工作中会在密封室中生一个转动流体场。为了尽可能提高产生的压力可以选用各种方案。例如，加大装置的外径，可以使压力按照转速的平方增加。
另外，已经发现，密封装置的宽度对性能影响较小，但是一般应该选用较窄的宽度。已经发现密封装置的叶片形状对增大压力、减少滑流(Slip)和紊流特别重要。滑流会减小产生的压力，而含有颗粒的泥浆的紊流会引起磨损并降低零件寿命。
本发明的目的是提供一种改进型的密封装置和装有这种密封装置的密封组件，从而改善密封装置和密封组件的性能。
本发明涉及适用于泵的离心密封装置，所述泵包括一个内有泵室的泵壳和带有泵轮通道的泵轮，泵轮安装在一根可转动的轴上，泵轮设置在泵室中。
这种密封装置包括一个主体，主体设置在密封室中，并安装在泵轴上以便转动。这种密封装置包括多个在主体一侧面上在同向上间隔开来的叶片，这些叶片从主体的内部区域伸向并终止于主体的外周。每个叶片包括相对于装置转向来说的弯曲前缘，和一条在叶片内、外端之间延伸的主轴线。主体可以包括一个内部和一个外部。
按照本发明，这种密封装置的叶片是按照下述相对尺寸中的至少一个或两个成形的：
Tev/Wev从0.3至2.0，较好从0.3至1.5最好为大约0.85
Rv/Deo从0.3至0.7，最好大约为0.5
其中Tev：叶片的厚度
Wev：叶片的宽度
Rv：叶片前缘的曲率
Deo：叶片的外径
叶片的主轴线最好能够径向延伸，或者从径向相对于转向来说向后倾斜一个角αv，角αv为0°—30°，最好大约为7.5°。
叶片的主轴线最好从泵轴的转动轴线偏置一个距离，该距离可达并包括叶片的厚度。例如，叶片的主轴线在主体内、外缘之间，例如在所述内部的直径的区域中，切割一条径向线。
每个叶片的内、外径之比可以限制在一定极限之内以便进一步改善性能。Devi/Devo可能为0.2～0.7，较好为0.2～0.6，最好为0.4，其中Devi为叶片的内径，Devo为叶片的外径。
另外，密封室宽度(Wec)与泵轮通道宽度(Wip)的比率可以在0.3～1.25最好为0.5～1.25的范围内。
例如，已经发现，当密封装置的外径与泵轮的外径之比大于0.6时，密封装置的性能最佳。在这种条件下可以产生足够的压力而不消耗太多的额外功率。
装置上的叶片宽度与泵轮叶片通道的宽度之比一般为0.05～0.6，最好为0.1～0.6。另外，密封装置的叶片宽度为密封室宽度的0.2～0.5。上述宽度比可以变化，尤其当泵包括泵轮轴向调整间隙时。这种轴向调整可以从泵轮获得最佳性能。但是只要有足够多数目的叶轮以减少流体经过叶片的滑流，密封室内的间隙对密封装置的性能并没有大的影响。这种滑流可减少密封装置产生的压力，并引起紊流和磨损。叶片的数目可以为6～30，已经发现叶片数目为16时是从密封和制造方便考虑的良好折衷。
在附图中都已标示出上述的尺寸。
已经发现，按照上述参数设计的叶片，可产生尽可能大的压力和尽可能小的紊流。叶片包括一弯曲前缘，其后缘可以基本是平的或比前缘弯曲程度小。
按照本发明的离心密封组件可与任何主密封装置如填料，唇形密封等一起使用。
下面的实例说明装有按照本发明的推荐实例的离心密封组件的泵的性能改善情况。
实例1
具有100mm的进口和75mm的出口的普通泵和具有相同进、出口但具有按照本发明的参数的泵之间进行性能比较。普遍泵和新型泵的细节如下：
          普通泵    新型泵
Tev        8mm      7.8mm
Wev        19mm     10.0mm
Rv         ∞(直)   111mm
Deo        184mm    215mm
αv        0        7.5°
Devo       184mm    215mm
Devi       130mm    124mm
Wec        49mm     27mm
Wip        35mm     35mm
Tev/Wev    0.42     0.78
Rv/Deo     n/a      0.516
Devi/Devo  0.71     0.577
Wec/Wip    1.4      0.77
泵以1000转/分和1300转/分的转速运行。
图4所示曲线图表示上述两泵的性能差，粗线表示按照本发明的泵，细线表示普通的泵。
可以看出，对于按照本发明的泵来说，无密封泄漏的最大进口表压，显著增加。
实例2
具有200mm的进口和150mm的出口的普通泵和具有相同的进、出口，但具有按照本发明的参数的泵之间进行性能比较。普通泵和新型泵的细节如下：
                 普通泵           新型泵
Tev        13mm     15.6mm
Wev        32mm     18.0mm
Rv         ∞(直)   199mm
Deo        362mm    385mm
αv        0        7.5°
Devo       362mm    385mm
Devi       206mm    194mm
Wec        78mm     47mm
Wip        76mm     76mm
Tev/Wev    0.41     0.867
Rv/Deo     m/a      0.517
Devi/Devo  0.57     0.504
Wec/Wip    1.03     0.618
泵以500转/分和700转/分的转速运行。
图5的曲线图表示上述两泵之间的性能差，粗线表示按照本发明的泵，细线表示普通泵。
可以再次看出，对于按照本发明的泵来说，无密封泄漏的最大进口表压显著增加。
显然对上述零件结构和布置可以进行各种修改、变化和增补而并不超出来发明的范围。

Claims (20)

1.适用于泵的离心密封装置，所述泵包括一个内有泵室的泵壳和一个带有泵轮通道的泵轮，所述泵轮安装在可转动的轴上，所述泵轮设置在泵室中，所述密封装置包括一个主体，所述主体设置在一个密封室内且安装在泵轴上以便转动，多个叶片在主体的一侧在圆周方向上间隔开来，所述叶片从所述方体的内部区域伸向并终止于所述主体的外圆周，每个叶片包括一个相对于密封装置的转向来说的弯曲前缘和一条在叶片内、外端之间延伸的主轴线，所述主体具有一个内部和一个外部，其特征在于：所述叶片按照下述相对尺寸成形：
比率RV/Deo在0.3—0.7的范围内，其中Rv：叶片前缘的曲率，
Deo：叶片的外径。
2.如权。利要求1所述的离心密封装置，其特征在于：比率Rv/Deo为大约0.5。
3.如权利要求1或2所述的离心密封装置，其特征在于：
比率Tev/Wev在0.3～2.3的范围内，
式中：Tev：叶片的厚度，
      Wev：叶片的宽度。
4.如权利要求2所述的离心密封装置，其特征在于：比率Tev/Wev在0.3～1.5的范围内。
5.如前述任一权利要求所述的离心密封装置，其特征在于：比率Tev/Wev大约为0.85。
6.如前述任一权利要求所述的离心密封装置，其特征在于：所述叶片主轴线径向延伸，或者相对于转向来说向后与径向形成的角度αv在0°—30°的范围内。
7.如权利要求6所述的离心密封装置，其特征在于：所述角度αv大约为7.5°。
8.如前述任一项权利要求所述的离心密封装置，其特征在于：所述叶片主轴线与所述泵轴的转动轴线最好偏置一个可达并包括所述叶片厚度的距离。
9.如权利要求所述的离心密封装置，其特征在于：所述叶片的主轴线在所述主体的内缘和外缘之间，例如在所述内部的直径的区域内切割一条径向线。
10.按照前述任一项权利要求所述的离心密封装置，其特征在于：每个所述叶片的内、外径的比率Devi/Devo在0.2～0.7的范围内。
其中Devi为叶片内径，
Devo为叶片外径。
11.如权利要求10所述的离心密封装置，其特征在于：所述比率Devi/Devo在0.2～0.6的范围内。
12.权利要求11所述的离心密封组件，其特征在于：所述比率Devi/Devo大约为0.4或0.5。
13.如前述任一项权利要求所述的离心密封组件，其特征在于：密封室的宽度Wec与泵轮通道宽度(Wip)的比率在0.3～1.25的范围内。
14.如权利要求13所述的离心密封装置，其特征在于：所述比率Devi/Devo大约为0.2～0.7。
15.如权利要14所述的离心密封装置，其特征在于：所述密封装置的外径与泵轮的外径的比率大于0.6。
16.如前述任一项权利要求所述的离心密封装置，其特征在于：所述装置的叶片宽度与泵轮通道的宽度的比率在0.05～0.6的范围内。
17.如权利要求16所述的离心密封装置，其特征在于：所述比率Devi/Devo在0.1～0.6的范围内。
18.如权利要求17所述的离心密封装置，其特征在于：所述比率Devi/Devo大约为0.5。
19.如权利要求18所述的离心密封装置，其特征在于：所述密封装置的叶片宽度Wev是密封室宽度的0.2～0.5。
20.如前述任一项权利要求所述的离心密封装置，其特征在于：设有16个叶片。
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