CN1153008C - 叶轮密封装置 - Google Patents
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Abstract
一种叶轮组件的密封装置,该叶轮组件包括:用于容纳传动轴的叶轮外壳(34)。叶轮(10)位于叶轮外壳内,适合与传动轴相连,以通过传动轴而绕轴线旋转。密封装置包括在叶轮外壳(34)和叶轮(10)之间轴向设置的环状密封件(24),以在叶轮外壳(34)和叶轮(10)之间提供基本不透流体的密封。
Description
技术领域
本发明涉及一种通常用于流体泵的叶轮组件的外壳。本发明尤其涉及一种叶轮组件中改进的密封装置。
背景技术
叶轮组件通常包括安装在或可操作地连接在中央传动轴上的叶轮外壳。在外壳内,叶轮与该轴相连。叶轮通常包括上下盖板以及位于各盖板之间的叶片板。将所要泵送的流体从叶轮外壳的一侧引入到该叶轮外壳内。轴旋转,从而使叶轮组件旋转,由此在叶轮外壳内产生高流体压力区和低流体压力区并且将流体泵送穿过叶轮组件。
根据泵的用途,泵可以是单级泵,即具有一个叶轮组件,或者是多级泵,即具有串联在穿过每个叶轮外壳的同一个轴上的多个叶轮。
为了在叶轮组件中保持所需的压力水平,必须密封穿过泵内每个叶轮组件的流体流动通道。一种将叶轮外壳与传动轴相密封的传统方法是在叶轮外壳和传动轴之间径向设置有隔离圈的环形(cagedannular)密封件。该密封环装在径向空腔内,并设有有径向浮动的空间,以平衡叶轮相对于叶轮外壳的径向运动。
已经证明,这种密封是有效的,但是也仍然存在一些缺点。首先,浮动密封不能够自由地轴向浮动,这意味着叶轮相对于叶轮外壳的任何轴向运动都不能得到补偿。第二,该密封位于叶轮外壳中形成的沟槽内。这种密封件的安装以及拆除和更换都会因为该密封的位置“隐藏”而变成一项复杂的工作。另外,为了提供适当的密封,密封环和传动轴必须被制造为内直径公差非常小,以紧密地容纳叶轮组件的传动轴。
当泵是多级泵时,上述缺点变得更加严重。
因此本发明的一个目的是提供一种叶轮组件的密封装置,它能够至少部分消除上述缺点中的一个或多个。
发明内容
因此本发明提供一种叶轮组件的密封装置,该叶轮组件包括:
适于容纳传动轴的叶轮外壳;以及
叶轮,它位于叶轮外壳内并且适于与传动轴相连,以通过传动轴而绕轴线旋转;
其中,密封装置包括在叶轮外壳和叶轮之间轴向设置的环状密封件,以在叶轮外壳和叶轮之间提供基本上不透流体的密封。
优选的是,环状密封件包括两个相对的基本上平坦的面和环状的端面。当装配叶轮组件时,密封件的一个平面与叶轮外壳的内表面接触。该密封件的相对的平面面向叶轮的第一表面。
叶轮优选由上盖板和下盖板构成,它们被可操作地连接以形成叶轮。优选的是,限定流体流动通道的叶片位于上盖板和下盖板之间,并可以与下盖板一体形成。下盖板优选包括成为一体的中央直立轮毂,传动轴穿过该轮毂。更优选的是,该轮毂通过键连接在传动轴上。
优选的是,叶轮上盖板的外表面包括隆起的环状边缘。或者该隆起的边缘可以设置在密封件面向叶轮的表面上。
环状密封件设置在中央轮毂上,从而密封件的一个平面安装在叶轮的隆起边缘上。或者,当密封件包括该隆起的边缘时,该隆起的边缘安装在上盖板上。环状边缘用于在叶轮表面和密封件之间提供小的间隙,从而在叶轮的使用过程中,流体在压力的作用下进入该间隙。在叶轮入口的低流体压力以及在密封件和叶轮之间的间隙内的高流体压力用于强迫密封件离开叶轮并且顶在叶轮外壳的内面上,从而基本密封该叶轮组件。
环状密封件优选是在轴向可移动的浮动密封,以平衡叶轮相对于叶轮外壳的轴向位移,从而使该组件能容许更多的制造上的可变性。
附图说明
以下参考附图通过举例的方式来描述本发明。
图1是本发明实施方案的叶轮组件的等距分解视图;
图2是装配有浮动颈环的叶轮面的平面视图;
图3是图1的叶轮组件在装配时沿着A-A线的侧向截面图;
图4是装配好的多级泵的部分侧向截面图,其中显示了两个叶轮组件。
具体实施方式
参考附图,图1显示了典型的叶轮组件的主要元件。所示的叶轮组件包括具有上盖板12和下盖板14的叶轮10。下盖板14包括在下盖板内面上形成的整体叶片16,该叶片处于下盖板和上盖板之间。叶片16可以按照各种传统的方式构成,可以形成为分开的中间叶片板。叶片16在上下盖板之间延伸,以形成从叶轮中心至叶轮外边缘的流体通道。叶片16一般是渐开式的,并且用来在高速旋转时在叶轮组件内产生高压和低压区,从而将流体泵送穿过叶轮组件。
叶轮组件的三块板可以按照任何传统的方式连接。板可以例如通过焊接在叶片上或通过胶粘而固定。叶轮的设计可以有许多变化,本发明涉及使用具有至少一个盖板、例如具有基本平坦的外表面21的盖板12的叶轮。
叶轮10装在叶轮外壳34内。外壳34包括中心孔35,可旋转的传动轴(未显示)穿过该孔。图1所示的外壳34′用于容纳在多级泵中串联的下一个叶轮组件。
叶轮10包括与下盖板14一体形成的中央轮毂18。轮毂18用键固定到可旋转的传动轴上。为此,轮毂18的内表面包括一对相对的平面17,19,它们对应于传动轴外表面上的平面。叶轮10和外壳34利用螺帽或锁紧环(未示出)固定在传动轴上
上盖板12具有中心孔13,轮毂18和传动轴延伸穿过该孔。在中心孔13的边缘是环状凸缘22。当叶轮装配时,环状凸缘22与轮毂18径向隔开,并与其同轴延伸。凸缘22的外周边的尺寸与浮动密封件24的内周边相匹配,如下所述。
隆起的环状唇缘20与环状凸缘22径向隔开,并与上盖板12一体形成。唇缘20可以分开形成并连接至表面21。如下所述,唇缘20的用途是在装配叶轮10的时候使密封件24从叶轮10的表面21上升起。
密封件24是平的圆环,具有两个相对的平表面26,28,以及内端面和外端面30,32。密封件24可以包括在密封件24的平表面26,28中形成的一个或多个小的通孔(未显示),从而改善在密封件的表面28上的润滑。密封件24还可以或者是也可以在密封件24内形成有径向狭缝或裂缝(未示出)。使密封件形成有径向狭缝或裂缝能够使密封件24的内直径适合于轮毂18的外直径。
当叶轮10装配时,密封件24的表面26安装在隆起的唇缘20上,唇缘20在叶轮的表面21和密封件24的面26之间形成小的间隙。隆起的唇缘20与密封件24不一样宽,从而使密封件24的部分表面26从叶轮10的面上抬起。
叶轮10和密封件24位于叶轮外壳34内,使得密封件24的表面28面向着叶轮外壳34的内表面33。
参考图4,其中箭头表示使用过程中流体流动的方向,借助于叶片16流体从叶轮的中央到叶轮10的边缘15而被泵送流过叶轮组件。叶轮边缘的流体可以沿着串联的下一个叶轮外壳34/泵的出口的方向流动,或者在叶轮10后面朝着密封件24流动。朝着密封件24方向流动的流体进入密封件24和叶轮表面21之间的间隙,从而强迫密封件24顶在叶轮外壳34的内面33上。在密封件24的表面28和外壳34的内面33之间形成基本不透流体的密封。因此防止沿着该方向流动的流体流出叶轮外壳34,并强迫该流体经过下一个叶轮外壳或者泵出口(未示出)流出该叶轮外壳。
可以理解,是高压流体作用在密封件24上的作用力强迫密封件24顶在叶轮外壳的内面33上,并形成密封。
因此本发明提供一种用于叶轮组件的有效的不透流体的密封。该密封件能够自由地轴向浮动,由此平衡了叶轮相对于叶轮外壳的轴向运动。该密封件容易定位,并且如果需要可以简单地通过打开叶轮外壳来进行拆卸或更换。在包括多个叶轮组件的多级泵中,这种简单和容易拆装的密封件是特别有用的。
可以理解,此处公开和描述的本发明意图覆盖此处提到的或者是从文字或附图中可以看出的各特征中两个或多个的所有不同的组合。所有这些不同的组合构成本发明的不同方面。
Claims (9)
1.一种用于叶轮组件的密封装置,该叶轮组件包括:
适于容纳传动轴的叶轮外壳;以及
叶轮,它位于叶轮外壳内并且适于与传动轴相连,以通过传动轴而绕轴线旋转;
其中密封装置包括在叶轮外壳和叶轮之间轴向设置的环状密封件,该环状密封件是根据所施加的压力差而沿着轴向可移动的浮动密封,以在叶轮外壳和叶轮之间提供基本不透流体的密封;以及
其中环状密封包括第一和第二相对的基本平坦的表面以及环状的端面,环状密封件和叶轮之一的表面包括隆起的环状唇缘,该环状唇缘位于叶轮和环状密封件中间。
2.如权利要求1所述的密封装置,其特征在于,当装配叶轮组件时,密封件的第一表面与叶轮外壳的内表面相接触,密封件的相对第二表面朝向叶轮的第一表面。
3.如权利要求1或2所述的密封装置,其特征在于,叶轮包括下盖板和上盖板,下盖板和上盖板可操作地连接以形成叶轮。
4.如权利要求3所述的密封装置,其特征在于,在避开下盖板的上盖板表面上形成隆起的环状唇缘,从而密封件的第二表面安装在叶轮的隆起唇缘上。
5.如权利要求3所述的密封装置,其特征在于,在密封件面朝叶轮的第二表面上形成隆起的环状唇缘,从而包括隆起环状唇缘的密封件第二表面安装在叶轮的上盖板上。
6.如权利要求3至5中任一项所述的密封装置,还包括限定流体流动通道的叶片,该叶片位于上盖板和下盖板中间。
7.如权利要求6所述的密封装置,其特征在于,叶片与下盖板一体形成。
8.如权利要求3至7中任一项所述的密封装置,其特征在于,下盖板包括整体形成的中心直立轮毂,传动轴穿过该轮毂。
9.如权利要求8所述的密封装置,其特征在于,所述轮毂用键固定到传动轴上。
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